基於(yu) 通過 潤滑油分析進行狀態監測的有效預測油分析程序，需要及時確定機器狀態和潤滑劑狀態。潤滑油可用作診斷介質，其將磨損碎片帶離磨損表麵。因此，對磨損碎片的分析可以提供有關(guan) 機器或發動機內(nei) 部部件狀況的重要信息 。此外，了解潤滑劑本身的狀況也很重要。潤滑劑是否符合規格?粘度是否正確?油是否被水、顆粒物或化合物汙染?
在基於(yu) 潤滑油分析的現代狀態監測程序中，以預定的采樣間隔從(cong) 一台設備中采集一個(ge) 樣品，或者在某些情況下多個(ge) 油樣，並將其送到實驗室進行分析。根據分析， 生成診斷報告 並向負責設備的人員提供建議。該報告可能顯示一切正常、警告可能出現的問題或提出具體(ti) 的維護建議。從(cong) 取樣到診斷報告的整個(ge) 過程應盡可能少地花費時間，以便有效。如果樣本被發送到外部實驗室，並且過了幾天或幾周才收到結果，這會(hui) 降低維護計劃的有效性，因為(wei) 設備可能在報告返回之前就已經發生故障。在許多環境中，例如 海洋 或近海石油和天然氣勘探，將樣本發送到實驗室幾乎是不可能的，而且肯定不切實際。
在現代油液分析程序中，生成和收集的數據還用於(yu) 提供定期維護摘要。這些報告本質上可以是統計性的，可以讓管理人員深入了解計劃的有效性、維護部門的效率、設備的維修狀態、重複出現的問題，甚至不同潤滑劑的性能信息。操作員的工作是讓設備處於(yu) 健康狀態，因此追蹤維護對於(yu) 這些組織來說至關(guan) 重要。美國海軍(jun) 陸戰隊使用 便攜式油品分析 來維護其重型車輛車隊，並通過避免不必要的油品更換和在維護問題變得災難性之前檢測到它們(men) 而節省了大量成本。
一、油品測試技術
通常在實驗室或現場測量幾個(ge) 油參數，以確定油和機械的健康狀況。在本文中，我們(men) 將描述每個(ge) 參數以及通常如何測量它。
1.粘度
潤滑油重要的物理性質是粘度。粘度決(jue) 定了油的承載能力以及其循環的容易程度。對於(yu) 任何潤滑劑及其應用，都須考慮承載高粘度和易於(yu) 循環的低粘度之間的正確平衡。除了潤滑之外，油還具有其他優(you) 點，並且至關(guan) 重要的是它能夠在所有條件內(nei) 流動。使用時，水、進入油中的燃油、氧化、煙灰等汙染物都會(hui) 影響粘度。因此粘度測量是機械係統中油品重要的測試之一。
重力毛細管——測量運動粘度廣泛使用的技術是使用溫度受控的重力毛細管，對於(yu) 單級油通常為(wei) 40°C，對於(yu) 多級油通常為(wei) 40°C 和 100°C。使用毛細管粘度計的測量基於(yu) 粘度與(yu) 時間之間的關(guan) 係。油的粘度越高，僅(jin) 在重力影響流過毛細管所需的時間就越長。當今使用的有幾種標準化毛細管。大多數實驗室儀(yi) 器都使用玻璃毛細管或“管子”。運動粘度現場測量的進展采用了分體(ti) 式鋁電池毛細管。
這些儀(yi) 器設計為(wei) 直流或逆流毛細管。在直流毛細管中，樣品池位於(yu) 測量標記下方。在逆流類型中，儲(chu) 液器位於(yu) 標記上方。逆流毛細管可以測試不透明液體(ti) ，有些可以有第三個(ge) 測量標記。具有三個(ge) 測量標記可提供兩(liang) 個(ge) 連續的流動時間並提高測量的重複性。
2.顆粒
顆粒計數是任何機器調節程序的一個(ge) 關(guan) 鍵方麵，有許多工具可用於(yu) 監控和追蹤汙染的數量和嚴(yan) 重程度，無論是由於(yu) 外部汙染還是機器磨損。顆粒的具體(ti) 應用和類型通常決(jue) 定適合當前工作的顆粒計數技術。例如，液壓係統的持續清潔度非常關(guan) 鍵，即使是非常低水平的汙垢進入也會(hui) 堵塞執行器和閥門，導致過早失效。另一方麵，具有許多運動部件的齒輪和傳(chuan) 動係統比幹淨的液壓係統能夠承受更多的磨損顆粒。
3.元素光譜學
評估設備的磨損狀況是狀態監測計劃的首要要求。油浸濕的設備在其整個(ge) 使用壽命期間都會(hui) 產(chan) 生磨損顆粒，磨損的性質和速率從(cong) 當初的磨合到壽命結束的卡死都有所不同。用於(yu) 檢測磨損及其嚴(yan) 重程度的技術是光譜學。光譜學是一種檢測和量化材料中元素存在的技術。光譜學利用了每個(ge) 元素都具有獨特原子結構的事實。當受到能量的添加時，每個(ge) 元素都會(hui) 發出
特定波長或顏色的光。由於(yu) 沒有兩(liang) 個(ge) 元素具有相同的譜線圖案，因此可以區分這些元素。發射光的強度與(yu) 樣品中存在的元素的數量成正比，從(cong) 而可以確定該元素的濃度。通常，這些技術的名稱來源於(yu) 用於(yu) 激發元素的方法。
1)旋轉盤電極光學發射顯微鏡
現代光譜儀(yi) 中用於(yu) 激發源的典型方法是放電。該源設計用於(yu) 將電弧或火花產(chan) 生的能量傳(chuan) 遞給樣品。對於(yu) 油分析光譜儀(yi) ，在兩(liang) 個(ge) 電極之間建立一個(ge) 大電勢。常用的有兩(liang) 種：固定鎢電極或銀電極;或盤狀和棒狀石墨電極。兩(liang) 者都在其之間的間隙中使用油樣進行操作。電容器存儲(chu) 的電荷
穿過該間隙放電，產(chan) 生高溫電弧，使部分樣品蒸發形成等離子體(ti) 。該過程發出的光包含樣品中所有元素的發射光。
2)X射線熒光
另一種元素分析方法使用 X 射線為(wei) 樣品提供能量。能量足夠高的 X 射線輻射會(hui) 將電子從(cong) 元素的內(nei) 殼中擊出。這些空位被具有更高能級的電子填充。為(wei) 了向下移動到較低的能級，這些電子以發射 X 射線的形式損失能量。這些發射的 X 射線具有所分析元素的典型特定能量。產(chan) 生的 X 射線強度與(yu) 存在的元素濃度成正比。
3)焰原子吸收
原子吸收 (AA) 光譜儀(yi) 是一種具有很好靈敏度的低成本光譜儀(yi) ，通常在僅(jin) 監測少數元素時使用。這項技術依賴於(yu) 原子吸收——一個(ge) 獨特的原子會(hui) 吸收其激發時發射光的波長的光。通過用溶劑稀釋或酸消化來製備油樣品，並且該樣品通過霧化器霧化並引入氧乙炔和一氧化二氮-乙炔火焰中。輻射源(例如空心陰極射線管)通常為(wei) 感興(xing) 趣的元素提供光，並且光通過火焰引導至檢測器。如果樣品中不存在任何元素，則穿過火焰並在檢測器處測量的光量最大。隨著感興(xing) 趣元素的濃度增加(來自油樣)，會(hui) 發生吸收，並且檢測器信號減小。
4.黑色金屬監測
鐵合金構成了大多數潤滑機器表麵的大部分。鑄鐵和鋼合金的物理強度和磨損特性使其成為(wei) 機器磨損表麵的良好選擇。流體(ti) 動力潤滑表麵旨在以緩慢而適度的速度磨損並將磨損顆粒剝落到潤滑劑中。這些細顆粒是由表麵和潤滑劑之間的磨損產(chan) 生的，在磨損表麵末端形成恒定的再生層。
這些顆粒是細小的鐵質磨損顆粒，它們(men) 可用於(yu) 指示油何時變髒且需要更換，或者何時磨損表麵的力導致正常潤滑層破裂並產(chan) 生更大、更嚴(yan) 重的鐵質磨損顆粒。後一種情況會(hui) 導致潤滑表麵的正常磨料磨損機製崩潰，並切換到更嚴(yan) 重的粘著異常磨損模式。一旦磨損表麵受到損害並且較大的粘附力接管，從(cong) 而去除較大的顆粒，如果不加以解決(jue) ，這可能很快導致機器的災難性故障。石油分析師可以使用各種黑色金屬監測技術，以便根據機器部件的物理狀態提出建議
5.紅外光譜
眾(zhong) 所周知，紅外是一種用途極其廣泛的油品分析技術。紅外可以提供有關(guan) 一係列油品特性的信息，例如汙染、分解、添加劑包、流體(ti) 特性等。在所有這些情況下，都會(hui) 檢查和加權油品對紅外光譜中特定區域的響應，每個(ge) 區域都在分析的特征。
潤滑劑的紅外光譜依賴於(yu) 一種非常簡單的方法。您可以觀察潤滑劑吸收多少紅外輻射，作為(wei) 輻射頻率的函數。該圖顯示了典型潤滑劑的此類光譜。這就是我們(men) 對紅外光譜本身所需要的一切——我們(men) 隻需要確保獲得準確的紅外光譜。正如您所看到的，不同的潤滑劑類型以及通常不同的潤滑劑可能具有非常不同的光譜。我們(men) 正是利用這些差異將這些光譜轉化為(wei) 可用信息。
6.表麵聲波燃料稀釋
燃油稀釋會(hui) 導致發動機嚴(yan) 重損壞。潤滑油中的燃油含量過高 (>2%) 會(hui) 導致粘度下降、油品降解、分散性喪(sang) 失和氧化穩定性喪(sang) 失。燃油稀釋是內(nei) 燃機中重要的潤滑油失效模式之一。它通常是由於(yu) 燃油空氣比不當而發生的。由於(yu) 過度空轉、活塞環磨損或噴油器有缺陷和連接器鬆動，也可能導致燃油稀釋。
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二、油品監測參數
1.粒子
顆粒計數是任何機器調節程序的一個(ge) 關(guan) 鍵方麵。有許多工具可用於(yu) 監控和跟蹤汙染的數量和嚴(yan) 重程度，無論是來自外部汙染還是機器磨損。顆粒的具體(ti) 應用和類型通常會(hui) 決(jue) 定要使用的顆粒計數技術。例如，液壓係統的持續清潔度至關(guan) 重要，甚至極少量的汙垢進入也會(hui) 堵塞執行器和閥門，導致過早失效。相反，具有大量運動部件的齒輪和傳(chuan) 動係統比幹淨的液壓係統能夠承受更多的磨損顆粒。
ISO清潔度代碼代表油品的清潔度。每個(ge) ISO 代碼代表每毫升液體(ti) 的顆粒範圍。表 1 顯示了常見的 ISO 代碼及其相應的顆粒計數範圍。
2.總堿值/總酸值
潤滑劑中高濃度的酸性化合物會(hui) 由於(yu) 清漆和油泥的形成而導致機器零件腐蝕和油過濾器堵塞。當潤滑劑分解時，基礎油和添加劑在空氣和熱量存在下化學分解，會(hui) 形成酸性副產(chan) 物。總酸值 (TAN) 是潤滑劑中酸濃度的量度。潤滑劑的酸濃度取決(jue) 於(yu) 添加劑包、酸性汙染物和氧化副產(chan) 物的存在。有時，添加劑包的消耗可能會(hui) 導致新鮮油的 TAN 下降。然而，隨著時間的推移，油中氧化副產(chan) 物和酸性汙染物的積累總會(hui) 導致 TAN 的增加。該測試在工業(ye) 機械應用中的意義(yi) ，盡管有時在發動機應用中建議與(yu) 總堿值 (TBN) 一起使用。
3.總堿基數
總堿值 (TBN) 是潤滑劑中堿濃度的量度。發動機油采用堿性添加劑配製，以防止潤滑油分解時酸的積聚。潤滑劑中的總堿值 (TBN) 水平是根據其應用而定的。汽油發動機油的起始總堿值通常約為(wei) 5-10 mg KOH/g，而柴油發動機油由於(yu) 工作條件更為(wei) 嚴(yan) 酷，往往更高(15-30 mg KOH/g)。特殊應用，例如船用發動機，可能需要 >30 mg KOH/g。當油繼續使用時，這種 BN 添加劑就會(hui) 耗盡。一旦堿性添加劑的消耗超過一定限度，潤滑劑就不再發揮其功能，發動機就會(hui) 麵臨(lin) 腐蝕、油泥和漆膜的風險。此時需要加滿或更換機油。
4.元素分析
光譜學是一種檢測和量化材料中元素存在的技術。光譜學
利用了以下事實：每種元素都具有獨特的原子結構，並且當受到能量的增加時，每種元素都會(hui) 發出特定波長或顏色的光。如果使用色散元件(例如棱鏡)來色散該光，則會(hui) 產(chan) 生線光譜。由於(yu) 沒有兩(liang) 種元素具有相同的譜線圖案，因此可以分析收集到的光並識別樣品中包含的每種元素。此外，發射光的強度與(yu) 樣品中存在的元素的數量成正比，從(cong) 而可以確定該元素的濃度。這些譜線僅(jin) 是一種元素的原子結構所獨 有的。
對於(yu) 原子序數為(wei) 1 的氫原子，光譜相當簡單。另一方麵，原子序數為(wei) 26 的鐵的光譜要複雜得多，可見光譜中有許多發射線，對應於(yu) 可能發生的許多可能的電子躍遷。如果樣品中存在多種元素，則每種元素都會(hui) 出現明顯不同波長的光譜線。須將這些線分開，以便識別和量化樣品中存在的元素。通常隻選擇眾(zhong) 多譜線中的一條來確定某種元素的濃度。選擇這條線是因為(wei) 它的強度和不受其他元素譜線幹擾的自由度。為(wei) 了實現這一點，需要一個(ge) 光學係統。
5.油中冷卻劑測試
乙二醇用於(yu) 冷卻車輛的發動機和其他部件。乙二醇會(hui) 通過有缺陷的密封件進入發動機油並汙染發動機油和變速箱油(如果使用中間冷卻器)。Gycol 是一種特別令人討厭的油汙染物，對於(yu) 實驗室來說檢測起來具有挑戰性。根據油溫，乙二醇冷卻劑可能會(hui) 迅速或隨著時間的推移而分解。這種不穩定性是確定給定時間油中真實乙二醇含量的主要挑戰，也是現場和實驗室測試經常不一致的主要原因。
油樣取樣後立即使用 FluidScan 通常可以為(wei) 您提供檢測油中乙二醇汙染的機會(hui) 。另一種用於(yu) 發現冷卻劑汙染跡象的測試是元素光譜。元素測試可以發現乙二醇冷卻劑中高濃度存在的金屬有機腐蝕抑 製劑，但並非油配方中固有的。鈉、硼、鉀和矽通常添加到冷卻劑中以抑 製腐蝕。
6.粘度
潤滑油重要的物理性質是粘度。粘度決(jue) 定了油的承載能力以及其循環的容易程度。對於(yu) 任何潤滑劑及其應用，都須考慮承載高粘度和易於(yu) 循環的低粘度之間的正確平衡。除了潤滑之外，油還具有其他優(you) 點，並且至關(guan) 重要的是它能夠在所有條件下流動。使用時，水、進入油中的燃油、氧化、煙灰等汙染物都會(hui) 影響粘度。因此粘度測量是機械係統中油品重要的測試之一。對於(yu) 機器狀態監測，運動粘度(定義(yi) 為(wei) 重力作用下的流動阻力)是既定方法。
7.顆粒測量
測量油中顆粒的方法有很多，包括激光直接成像、光阻擋和孔隙堵塞。Spectro Scientific 產(chan) 品實際上使用了所有這三種技術。
激光直接成像 - LaserNet 200 係列使用激光直接成像按尺寸和類型對圖像進行計數和分類。它是通用的顆粒計數方法，並具有以下優(you) 點：
無巧合效應 – 低於(yu) 500 萬(wan) p/ml
分辨率準確至 1um
無需校準(本質上正確)
附加形狀分類
光堵塞 - MicroLab 係列采用光堵塞粒子計數器作為(wei) 對發動機、變速箱和液壓油進行的測試之一。光阻擋粒子計數器的優(you) 點包括：
準確的汙染控製
便攜的
易於(yu) 自動化
毛孔堵塞——它們(men) 采用細網，顆粒物積聚在網上。這些粒子計數器基於(yu) 恒流或恒壓設計。恒流儀(yi) 器在保持流量恒定的同時測量穿過網格的壓降。恒壓設計在保持壓力恒定的同時測量流量的變化。FieldLab 58 將孔隙堵塞顆粒計數器作為(wei) 其測試之一。毛孔堵塞的優(you) 點是：
不受添加劑或水的幹擾
不受煙塵幹擾
無需脫氣去除氣泡
然後可以通過其他方式分析累積的顆粒，例如 XRF
8.黑色金屬磨損
含鐵設備可大致分為(wei) 總含鐵量監測器和含鐵顆粒監測器。總含鐵量監測儀(yi) 將告訴分析人員油中的總含鐵量，並且還可以了解任何向更嚴(yan) 重磨損狀態的轉變。發現從(cong) 正常磨損到嚴(yan) 重或異常磨損的轉變取決(jue) 於(yu) 設備的準確性。閉環潤滑係統的定期采樣將始終看到細粒總含鐵材料的穩定增加，直到更換油為(wei) 止。這些設備可以作為(wei) 實驗室和終用戶環境中額外測試的良好篩選工具，因為(wei) 測量快速且易於(yu) 執行。
鐵顆粒監測器在識別關(guan) 鍵磨損轉變點和薄膜厚度分解方麵特別有用。這些是識別大顆粒並阻止對機器和磨損表麵造成任何進一步損壞的重要設備。
9.煤煙
由於(yu) 沒有一台發動機是 100% 高 效的，燃燒過程中會(hui) 形成二氧化碳和水以外的產(chan) 物。不完全燃燒產(chan) 生的一種這樣的產(chan) 物是煙灰。煙灰主要由碳顆粒組成，通常呈球形。隨著煙灰水平上升，煙灰顆粒開始聚集在一起並變得更加危險。煙灰水平將繼續增加，顆粒聚集在一起，直到達到足以從(cong) 油中沉澱出來的水平。這種沉澱會(hui) 增加機油的粘度並附著在發動機表麵，從(cong) 而顯著增加發動機的磨損。這種沉澱還會(hui) 導致過濾器堵塞。定期進行煙灰檢查可以延長換油期、減少廢油處理並延長柴油發動機的使用壽命，從(cong) 而節省成本。
熱重分析 (TGA) 是 ASTM D5967 中用於(yu) 測量油中煙灰含量的方法。TGA 是一種相當耗時的實驗室方法，需要純氣體(ti) 和烘箱，並且不適合現場測試。紅外光譜法是一種更簡單的方法，具有可比的 ASTM 方法 D7889，用於(yu) 通過使用光柵紅外光譜法測量煙灰含量。這是 FluidScan 手持式分析儀(yi) 使用的方法。
10.氧化、硝化和硫酸化
氧化、硝化和硫酸化隻能使用光譜法測量。其他方法，例如粘度變化或阻抗，可用於(yu) 推斷由於(yu) 氧化、硝化或硫酸化而發生的變化，但要真的了解每個(ge) 參數，須使用光譜學來分析油品。
紅外光譜使用輻射源、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(chan) 物在紅外光譜中以 1600 至 1800 cm-1 之間的峰出現。硫酸化產(chan) 物在紅外光譜中以 1120-1180 cm-1 附近的峰出現。由於(yu) 氧化、硝化和硫酸化沒有絕 對的參考標準，因此結果總是與(yu) 新油的結果進行比較。例如，如果在指 定時間內(nei) 對發動機油進行采樣時 1650 cm-1 附近的硝化峰變得明顯更強，則可能由於(yu) 空燃比不當而發生硝化。
有實驗室級 FTIR 測量以及便攜式現場測試的測試方法。ASTM E2412 描述了這些特性的 FTIR 測量的標準實踐。此外，還定義(yi) 了氧化(D7414)、硝化(D7624)和硫酸化(D7415)的具體(ti) 測試方法。為(wei) 了監測現場的油化學成分，ASTM D7889 使用了 FluidScan® 等光柵紅外光譜儀(yi) ，該光譜儀(yi) 易於(yu) 操作且不需要經驗豐(feng) 富的技術人員。
11.燃油稀釋
燃油稀釋是一個(ge) 嚴(yan) 重的潤滑油汙染問題，可能會(hui) 導致昂貴的發動機損壞。有多種方法可用於(yu) 測量燃油稀釋度。粘度是一種很好的篩選方法，傳(chuan) 統上作為(wei) 廢潤滑油測試套件的一部分進行。直接方法包括 GC、閃點測試和 SAW 傳(chuan) 感。最佳使用方法取決(jue) 於(yu) 應用程序的需要。
粘度是一種間接方法，僅(jin) 表明可能發生燃油稀釋。它無法直接測量燃油稀釋情況，並且粘度可能會(hui) 因其他原因而發生變化。
閃點測試既簡單又便宜，但可能很危險，需要有經驗的操作員來解釋結果。
氣相色譜法是一種非常準確的方法，並且有多個(ge) 與(yu) 之相關(guan) 的 ASTM 標準，但它是一種實驗室方法，很難在現場實施。
表麵聲波 (SAW) 傳(chuan) 感快速、簡單、安全且準確。它不需要溶劑，可以直接讀取油中燃料稀釋的百分比。
12.水
我們(men) 都聽過這樣一句話：“油和水不能混合。” 不幸的是，這並不一定適用於(yu) 潤滑油。潤滑油中的水可以以多種狀態存在，如果不加以控製，可能會(hui) 對寶貴的資產(chan) 造成相當大的損害。在本指南中，我們(men) 探討了潤滑油中水所帶來的挑戰，並討論了可靠性專(zhuan) 業(ye) 人員測量油中水的可用方法。
工業(ye) 油中的水汙染可能會(hui) 導致機械部件出現嚴(yan) 重問題。水的存在會(hui) 改變潤滑劑的粘度，並引起化學變化，導致添加劑耗盡並形成酸、汙泥和清漆。水測試始終是任何潤滑劑狀態監測計劃的一部分。具有很強水分離特性的工業(ye) 油中的水汙染曆來難以用任何技術來測量。
13.新油分析
新潤滑油分析主要是一個(ge) 質量控製過程。對於(yu) 潤滑油混合商來說，在生產(chan) 階段驗證添加劑和汙染物的含量非常重要，對於(yu) 潤滑油用戶來說，在使用前確認規格也同樣重要。不到 40% 的潤滑專(zhuan) 業(ye) 人員在使用前測試輸入的油。在交付石油時進行測試有很多充分的理由，便攜式現場工具使這項工作變得容易。
华体会体育娱乐主管為(wei) 您提供：潤滑油分析解決(jue) 方案。對產(chan) 品感興(xing) 趣的話，聯係我們(men) 給您發送產(chan) 品資料和報價(jia) 。
本【潤滑油分析】能實時在線監測設備機械的潤滑油粘度、水分、油品品質、磨損顆粒、汙染度清潔度、泄露、溫度、密度、飽和度、振動等參數。設備具有消泡、防爆、智能預警等功能。為(wei) 設備故障停機預測、維修、換油提供依據。大大提高了生產(chan) 輸運的安全性。
