不論是現(xiàn)場測試還是實驗室檢測,，確定設備和油液的健康狀況都需要檢測好幾個參數(shù),。下面是對每個參數(shù)的介紹和典型的測試方法.
粘度測試
粘度是潤滑油重要的物理特性.粘度決定了潤滑油的承載能力和循環(huán)能力. 通常情況下，潤滑油的粘度越高承載力就越強,，同時循環(huán)性就越差，因此,，任何潤滑油在使用時,，都必須在高粘度和低粘度之間尋求平衡。除了潤滑性能之外,，保證潤滑油在任何情況下都具有流動性是非常重要的,。在使用過程中，一些污染物比如水,、燃料,、氧化和煙炱都會影響潤滑油的粘度。因此,，粘度是設備潤滑系統(tǒng)中重要測試參數(shù)之一,。
重力低落 – 常用的測量運動粘度的技術方法是可控制溫度的重力低落法，通常,，單級油測量的是40 ℃的粘度 ,多級油測量的是40和100 ℃ 的粘度. 測量使用的毛細管粘度計是基于粘度和時間之間的關系,。潤滑油粘度越高，流過毛細管的時間越長,。
目前,，市面上有幾種標準化的毛細管粘度計在使用。實驗室大多使用玻璃毛細管; 現(xiàn)在較常用的現(xiàn)場測試運動粘度的粘度計采用的是開合式鋁制毛細管,。這些粘度計的毛細管設計,，有的是直流的，有的是逆流的,。在直流式毛細管中, 油樣貯藏室位于測量標的下方,。在逆流式毛細管中，油樣貯藏室位于測量標的上方,。逆流式毛細管可以測量不透明的油樣,，而且有的毛細管還有第三個測量標。三個測量標,，兩個連續(xù)的流動時間,，逆流式毛細管可以測試不透明的油樣，有些毛細管還有第三個測量標,。 兩個連續(xù)的流動時間和三個測量標,，確保了測量的精度。
顆粒分析
顆粒計數(shù)是設備狀態(tài)監(jiān)測的一個重要方面，監(jiān)測污染顆粒數(shù)量和污染程度的工具有很多,，無論是來自與外界的污染還是設備本身的磨損,。至于哪種工具是合適的，取決于特定的應用和顆粒的類型,。例如,，保持液壓系統(tǒng)的清潔是很重要的，即使是污染程度很低的物質也會堵塞制動器和閥門,，導致系統(tǒng)故障,。與液壓系統(tǒng)相比，由許多可拆卸部件組合在一起的反轉齒輪和傳動系統(tǒng)能承載的磨損顆粒要多一些,。
顆粒直接成像
直接成像系統(tǒng)里面有一個配置CCD陣列的固態(tài)激光器,，可以對捕捉到的顆粒直接成像，如左圖所示,。激光照射在樣品上,，光學透鏡可以將激光放大。CCD相機可以捕捉樣品的圖像并進行存儲,。
成像主要用來進行尺寸和形狀分析.通過直接成像可以得到每個圖像的等效圓直徑,，顆粒的數(shù)量、尺寸分布以及ISO代碼,。同時,，直接成像系統(tǒng)也提供顆粒計數(shù)的其它輸出格式，但是ISO 4406是常見的,。
光阻法顆粒計數(shù), 或者激光顆粒計數(shù)器(OPC’s) 是進行在用油分析的傳統(tǒng)儀器. 光源,，通常是激光穿過樣品，部分光線被顆粒阻擋,，因此到達光電探測器陣列的光線會變少,，導致與顆粒的截面積成正比的電壓發(fā)生變化。光探測器技術與車庫門開啟的原理是一樣的.
堵塞式顆粒計數(shù)器常用來對設備在用油進行現(xiàn)場分析. 這種顆粒計數(shù)器有一個濾網,，顆粒會在濾網上堆積,。它的設計是基于恒定的流量或壓力。恒流設計測量的是流量不變的情況下濾網上的壓降,。恒壓設計測量的是壓力不變的情況下流量的變化,。
元素光譜
評估設備的磨損狀況式設備狀態(tài)監(jiān)測的主要作用。用油設備在使用過程中會產生磨損顆粒,，從開始出現(xiàn)故障到設備壽命的終結,，期間磨損顆粒的性質和產生的速率式不斷變化的。用于監(jiān)測磨損及其嚴重程度的技術是光譜分析,。光譜技術可以定量檢測物質中元素的存在,。 光譜分析利用了每種元素都有*的原子結構這一特征,。當能量被激發(fā)時，每種元素會發(fā)出特定波長或顏色的光,。由于每種元素的譜線是單一的,，因此可以被區(qū)分開. 發(fā)射光的強度與樣品中元素的含量成正比，這樣就可以確定元素的濃度,。通常,，這些元素分析技術用元素被激活的方式來命名。
旋轉圓盤電極原子發(fā)射光譜
現(xiàn)代的光譜儀中,，典型的激發(fā)方法是電極放電,。這種設計的原理是將電極或火花產生的能量傳遞給樣品。就油料分析光譜儀而言,，兩個電極之間會產生一個強大的電勢。常用的電極有兩種：固定鎢或銀電極;或者石墨圓盤電極和石墨棒電極.兩種操作都是將油樣放在中間 .
由電容器存儲的電荷通過該間隙放電,，產生高溫電弧,，使一部分樣品汽化，形成等離子體.所發(fā)出的強光中包含了所有元素*的射線,。
X-射線熒光
元素分析的另一種方法是使用X射線激發(fā)樣品. 具有足夠高能量的x射線會把電子從元素的內殼中撞擊出來,。撞擊之后的空位被具有更高能級的電子所填滿。為了降低能級,，這些電子會以發(fā)射x射線的形式放射能量,。這些被放射出的x射線具有被分析元素的典型特征。所產生的x射線的強度與所存在元素的濃度成正比,。
火焰原子吸收光譜法
原子吸收光譜儀(AA)是一種低成本,、高靈敏度的光譜儀, 通常在只檢測少量元素時使用. 這項技術基于原子吸收——一定作用下，原子吸收的波長正好是他們被激發(fā)時放出的波長,。通過用溶劑稀釋或酸硝化來制備油樣,，并且通過霧化將油樣引入氧乙炔和氧化亞氮 - 乙炔火焰中。輻射源,，如空心陰極射線管,，通常會向感興趣的元素發(fā)射光線，光線通過火焰定向到探測器,。如果樣品中不存在任何該光源感興趣的元素,，則通過火焰并用探測器測量的光強是大的。隨著油樣中光源感興趣元素的濃度增加,，會發(fā)生吸收,， 探測器測量到的光強就會減弱。
鐵磁性磨損監(jiān)測
大多數(shù)潤滑設備的表面都是鐵合金的. 鑄鐵和鋼合金的高物理強度和耐磨損性能使其成設備磨損表面的良好選擇,。流體動力潤滑表面的設計是用于將磨損顆粒以適當?shù)乃俾嗜コ?。這些顆粒是由設備表面和潤滑劑之間的磨損產生的,，在磨損表面末端會形成恒定的再生層。
這些顆粒是細小的鐵磁性顆粒,，通過它們可以知道油是否變臟,，是否需要更換。另外,，當磨損表面上的力導致正常潤滑層破裂時,，會產生更大更嚴重的磨損顆粒。在后一種情況下,，潤滑表面的正常磨料磨損機制會發(fā)生故障,，并切換到更嚴重的異常粘著磨損模式。一旦磨損表面受損,，就會產生較大的附著力,，如果不解決，設備很快就會發(fā)生災難性故障,。根據設備部件的物理狀況,，油液分析師可以采用不同的鐵磁性監(jiān)測技術進行油液分析。
紅外光譜
*,，紅外光譜是一項非常通用的油液分析技術,。紅外光譜可以提供有關油的一系列信息，例如污染,、老化,、添加劑、流體特性等,。在所有這些情況下,，油對紅外光譜中特定區(qū)域的吸收都被檢測和測量，每一個區(qū)域都有*的特征,。
潤滑油的紅外光譜分析方法非常簡單,。潤滑油吸收的紅外線輻射量與輻射頻率成函數(shù)關系。這張圖展示了典型潤滑油的光譜特征,。這就是我們所需要的紅外光譜;我們只需要確保所獲得的紅外光譜的準確性,。一般來說不同種類的潤滑油有著不同的光譜。正是這些差異將這些光譜轉化為了有用的信息,。
通過表面聲波測量燃油稀釋
燃油稀釋會造成嚴重的發(fā)動機損壞,。潤滑油中高含量的燃料水平(2%)導致機油粘度下降，油液降解,，分散性和氧化穩(wěn)定性喪失,。對于內燃機而言，燃料稀釋是重要的潤滑油失效形式之一,。它通常發(fā)生在燃料-空氣比不當?shù)那闆r下,。過度怠速,、活塞環(huán)磨損或噴油嘴缺陷和接頭松動，也可能導致燃料稀釋,。
■ 表面聲波傳感
斯派超F(xiàn)DM 6000 燃油稀釋測量儀采用了表面聲波傳感器(SAW) ,，專門針對燃料中的蒸汽產生反應.它的工作遵循亨利定律：z在封閉容器中，燃油蒸汽的濃度與存在于潤滑油中的燃油含量成正比,。
油液分析主要參數(shù)
顆粒計數(shù)
顆粒計數(shù)是設備調試中重要的一個方面,。用以監(jiān)測來自外界污染和設備磨損的顆粒數(shù)量和污染程度的工具有很多。顆粒的類型決定了采用哪種技術進行顆粒計數(shù),。例如,，液壓系統(tǒng)的持續(xù)清潔是至關重要的，即使污染程度非常低的污垢也會堵塞執(zhí)行器和閥門,，導致過早失效,。相反，包含許多運動部件的齒輪和傳動系統(tǒng)能夠承受比液壓系統(tǒng)更多的磨損顆粒,。
ISO潔凈度代碼表示油的潔凈度,。每個ISO代碼表示每毫升液體中的顆粒范圍。表1列出了常用的ISO代碼及其對應的粒子計數(shù)范圍,。
總堿值/總酸值
總酸值
潤滑油中高濃度的酸性化合物會促進油泥和清漆的形成，導致機器零件腐蝕和過濾器堵塞,。潤滑油分解時,，在空氣和熱量的作用下，基礎油和添加劑的化學分解會產生酸性副產品,?？偹嶂?TAN)是衡量潤滑油中酸性物質濃度的指標。潤滑油的總酸值取決于潤滑油中添加劑,、酸性污染物和氧化副產物的含量,。對于新油而言，添加劑的消耗會導致TAN的降低,。然而,，隨著時間的推移，油脂中氧化副產物和酸性污染物的積累總會導TAN的增加,。對于工業(yè)機械來說,，TAN的測試是有意義的，盡管發(fā)動機油測試經常用到TBN.
總堿值
總堿值(TBN)是衡量潤滑油中堿性濃度的指標,。發(fā)動機油采用的是堿性添加劑配方,，以防止酸性物質在潤滑油中的積累，因為它可以中和酸性物質,。潤滑油中TBN的含量水平取決于具體的應用,。汽油發(fā)動機油的初始TBN水平一般在5-10 mg KOH/g左右,，而柴油發(fā)動機油往往較高(15-30 mg KOH/g)，因為柴油發(fā)動機的運轉環(huán)境更惡劣,。特殊應用,，如船用發(fā)動機，可能需要>30 mg KOH/g,。隨著潤滑油使用時間的延長,，堿性添加劑逐漸被消耗。一旦堿性添加劑消耗超過一定限度,，潤滑油就會失效,，發(fā)動機就會有被腐蝕、形成污泥和清漆的危險,。這時,，就需要更換機油了。
元素分析
光譜技術是一種定量檢測材料中元素存在的技術,。光譜分析利用每個元素都有一個*的原子結構這一原理,，當受到能量激發(fā)時，每個元素都會發(fā)出特定波長或顏色的光,。如果這種光通過分散元件(如棱鏡)來分散,，就會產生光譜。由于沒有任何兩種元素具有相同的譜線模式,，因此我們可以對收集到的光進行分析,，并識別樣品中包含的每個元素。此外,，光的強度與樣品中元素的數(shù)量成正比,，因此可以確定元素的濃度。與每種元素的原子結構的wei yi性對應,，這些譜線也是wei yi的,。
原子序數(shù)為1的氫原子，光譜相當簡單,。相比來說,，原子序數(shù)為26的鐵原子的光譜要復雜得多，可見光譜中有許多發(fā)射譜線,，與可能發(fā)生的許多電子躍遷相對應,。如果樣品中存在多個元素，每個元素都會出現(xiàn)不同波長的譜線,。這些譜線必須被區(qū)分開來,，以便識別和量化樣品中的元素。通常從眾多譜線中選擇一個譜線來確定某一元素的濃度,。這條譜線的強度通常較高,，且不受其他元素譜線干擾,。要進行譜線分析，就需要一個光學系統(tǒng).
油中冷卻液分析
乙二醇常用作汽車發(fā)動機和其它零部件的冷卻劑,。乙二醇可通過有缺陷的密封件進入發(fā)動機機油,，造成機油和傳動液污染。乙二醇是一種很難檢測的污染物,，是實驗室檢測面臨的一個挑戰(zhàn),。 隨著油溫的變化，乙二醇會慢慢失效,。這種不穩(wěn)定性是在確定的時間內測定機油中乙二醇真實含量的主要挑戰(zhàn),，也是現(xiàn)場測試和實驗室檢測結果不一致的主要原因。
取樣后立即使用FluidScan進行檢測,，是檢測油中乙二醇污染的可靠方法,。另外一種用來檢測冷卻液污染的測試方法是元素光譜分析。元素分析可以發(fā)現(xiàn)乙二醇冷卻液中存在的高濃度金屬-有機緩蝕劑,，這種緩蝕劑在機油配方中原本是不存在的,。通常在冷卻液中加入鈉、硼,、鉀和硅以防止腐蝕,。
粘度
粘度是潤滑油重要的物理特性. 粘度決定了潤滑油的承載能力以及循環(huán)能力。任何潤滑劑及其應用都必須考慮其高粘度的承載粘度和低粘度的循環(huán)粘度之間的平衡,。油除了提供潤滑外,，在任何情況下到要保持潤滑油的流動性是至關重要的。在使用過程中,，水、燃料,、氧化和煙炱等污染物都會影響潤滑油的粘度,。因此，粘度測量是機械系統(tǒng)中油的重要測試之一,。在設備狀態(tài)監(jiān)測中,，測量的是運動粘度，即在重力作用下的流動阻力,。
顆粒度檢測
油液顆粒計數(shù)的方法有很多,，包括激光直接成像法、光阻法和孔堵塞法,。斯派超科技的產品實際上采用了這三種技術,。
激光直接成像 - LaserNet 200系列使用激光直接成像來進行顆粒計數(shù)和顆粒分類。它是顆粒計數(shù)方法中常用的一種,，具有以下優(yōu)點 :
光阻法 - MicroLab 系列油液監(jiān)測系統(tǒng)內置光阻法顆粒計數(shù)器,，可用來測試發(fā)動機油,、傳動油和液壓油。光阻法顆粒計數(shù)器的優(yōu)點包括：
孔堵塞法 - 這種顆粒計數(shù)器采用一個細網,，顆粒會在網上堆積。是基于恒定流量或恒定壓力而設計,?；诤愣髁康臏y量儀測量的是流量恒定的情況下網格上的壓降。恒壓設計測量儀是在保持壓力不變的情況下測量流量的變化,。FieldLab 58 采用孔隙堵塞顆粒計數(shù)器,。其優(yōu)點是 :
鐵磁性磨損
鐵磁性磨損分析設備大致包括總鐵磁監(jiān)測儀和鐵磁性顆粒監(jiān)測儀,。總鐵磁監(jiān)測儀會告訴分析師油中總的鐵含量,，并告知您設備是否會出現(xiàn)更嚴重的磨損,。判斷從正常磨損到嚴重磨損或異常磨損的轉變取決于監(jiān)測設備的準確性。對閉環(huán)潤滑系統(tǒng)進行定期取樣,，你會發(fā)現(xiàn)在更換潤滑油之前,，總含鐵量會穩(wěn)步增加。這些監(jiān)測設備是實驗室和終用戶現(xiàn)場檢測的良好工具,，因為測量快速且容易執(zhí)行,。
鐵磁性顆粒分析儀在確定臨界磨損過渡點和薄膜厚度分解方面特別有用。鐵磁性顆粒分析儀還是識別大顆粒和阻止設備表面進一步磨損的重要工具,。
煙炱
沒有任何發(fā)動機的效率能達到100%,，因為在燃燒過程中除了二氧化碳和水外，還會形成其他的產品,。不*燃燒產生的一種產品煙炱,。煙炱是碳顆粒的堆積物，典型的形狀呈球型,。隨著煙炱濃度的上升,，煙炱顆粒會逐漸聚集在一起，危險性會上升,。煙炱顆粒聚集到一定程度會從油中析出,，形成沉淀物 。這種沉淀物既會增加機油的粘度,，又會附著在發(fā)動機表面,，從而顯著增加發(fā)動機的磨損。這種沉淀物也會堵塞過濾器。定期進行煙炱檢查可以延長排放周期,、減少廢油處理和延長柴油機的使用壽命,，從而節(jié)省成本。
熱重分析(TGA)ASTM D5967是用來測量油中煙炱含量的方法,。 TGA 是一個相當耗時的實驗室方法,，需要純氣體和烘爐，不適合在現(xiàn)場測試,。紅外光譜法是一種更簡單的方法,，它采用一種類似的方法ASTM D7889，通過光柵紅外光譜法來測量煙炱含量,。這是FluidScan手持分析儀采用的方法,。
氧化, 硝化和硫化
氧化、硝化和硫化只能用光譜法來測量,。其他方法,，如粘度變化或阻抗可以用來推斷由于氧化、硝化或硫化而發(fā)生的變化,，但要真正了解每個參數(shù),，必須使用光譜法來對油液進行分析。
紅外光譜利用輻射源,、探測器和計算機來研究物質和光的相互作用,。氧化和硝化產物在1600 ~ 1800 cm-1的紅外光譜中呈峰值。硫化產物在1120-1180 cm-1的紅外光譜中呈峰值,。由于沒有關于氧化,、硝化和硫化的參考標準，所以結果總是與新油進行比較,。例如,，如果在1650 cm-1左右的峰值隨著發(fā)動機油在時間內取樣的變化發(fā)生強烈變化，那就預示著硝化就發(fā)生了,，原因可能是空氣/燃料比不當,。
測量氧化、硝化和硫化的方法有實驗室級FTIR和便攜式現(xiàn)場測試方法,。ASTM E2412描述了FTIR測量這些特性的標準實踐。此外,，還確定了氧化(D7414),、硝化(D7624)和硫化(D7415)的具體試驗方法。ASTM D7889是現(xiàn)場監(jiān)測油液化學性質的標準方法,它使用光柵紅外光譜儀,，比如FluidScan®,，F(xiàn)luidScan®操作方便, 且不需要專業(yè)人員。
燃油稀釋
燃料稀釋是一個重要的潤滑油污染問題，它可能會導致發(fā)動機損壞,。有幾種測量燃料稀釋的方法,。粘度是一個比較傳統(tǒng)的測試方法。直接的方法包括GC,、閃點測試和SAW,。具體選用方法取決于具體的需要。
粘度是一種間接的方法,，粘度只表明可能存在燃料稀釋,。它不能直接測量燃料的稀釋度，因為導致粘度變化的因素有很多,。
閃點測試簡單又廉價,，但危險性較高，且需要有經驗的操作員來解釋結果,。
氣相色譜法是一種非常的方法,，有幾個ASTM標準與之相關，但它是一種實驗室方法,，很難在現(xiàn)場實施,。
表面聲波(SAW)傳感速度快、簡單,、安全,、準確，無需溶劑,，并直接提供燃油稀釋的百分比,。
水分
在潤滑油中，水可以在幾種狀態(tài)下存在,，如果不加以控制,，可能會對設備造成相當大的損害。在這篇指南中,，我們探討了潤滑油中水的存在所帶來的挑戰(zhàn),，并討論了可靠性專業(yè)人員用來測量油中水的方法。
工業(yè)用油中的水污染可能導致機械部件出現(xiàn)嚴重故障,。水的存在會改變潤滑劑的粘度,，也會引起化學變化，導致添加劑損耗和酸,、污泥和清漆的形成,。水測試一直是潤滑狀態(tài)監(jiān)測的一部分。具有較強水分離特性的工業(yè)油品中的水污染一直是一個歷史性的難題,。
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