油液分析是分析油液健康狀況、油液污染和機(jī)器磨損的常規(guī)活動(dòng)。油液分析程序的目的是驗(yàn)證潤(rùn)滑機(jī)器是否按預(yù)期運(yùn)行。當(dāng)通過油液分析發(fā)現(xiàn)異常情況或參數(shù)時(shí)，可以立即采取措施糾正根本原因或減輕正在發(fā)生的故障。

　　一、為什么要進(jìn)行油液分析?

　　進(jìn)行油液分析的一個(gè)明顯原因是了解油液的狀況，但它也旨在幫助了解提取油樣的機(jī)器的狀況。油液分析主要分為三類：流體特性、污染物和磨損碎片。

　　1.流體特性

　　這種類型的油品分析側(cè)重于識(shí)別油品當(dāng)前的物理和化學(xué)狀態(tài)以及定義其剩余使用壽命 (RUL)。它回答了以下問題：

　　1)樣品與指 定的油品標(biāo)識(shí)相符嗎?

　　2)使用的油正確嗎?

　　3)正確的添加劑是否具有活性?

　　4)添加劑用完了嗎?

　　5)粘度是否偏離了預(yù)期粘度?如果是這樣，為什么?

　　6)機(jī)油的 RUL 是多少?

　　2.污染

　　通過檢測(cè)是否存在破壞性污染物并縮小其可能來源(內(nèi)部或外部)，油液分析可以幫助回答以下問題：

　　1)油干凈嗎?

　　2)油中含有哪些類型的污染物?

　　3)污染物源自何處?

　　4)是否有其他類型潤(rùn)滑劑的跡象?

　　5)有無內(nèi)漏跡象?

　　3.磨損碎片

　　這種形式的油液分析旨在確定是否存在并識(shí)別因機(jī)械磨損、腐蝕或其他機(jī)器表面退化而產(chǎn)生的顆粒。它回答了與磨損相關(guān)的問題，包括：

　　1)機(jī)器性能是否異常下降?

　　2)是否產(chǎn)生磨屑?

　　3)磨損可能源自哪個(gè)內(nèi)部組件?

　　4)磨損方式及原因是什么?

　　5)磨損情況有多嚴(yán)重?

　　應(yīng)采取什么措施來保持機(jī)器健康并延長(zhǎng)油的使用壽命?機(jī)器的油液分析可以與人體的血液分析進(jìn)行比較。當(dāng)醫(yī)生抽取血液樣本時(shí)，他會(huì)將其通過一系列分析機(jī)器，研究結(jié)果并根據(jù)他的教育、研究和向患者提出的詳細(xì)問題報(bào)告他的結(jié)論。

　　同樣，在油品分析中，需要仔細(xì)采集油樣，并通過精 密的機(jī)器得出測(cè)試結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室人員會(huì)盡其所能地解釋數(shù)據(jù)，但如果沒有有關(guān)機(jī)器的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，診斷或預(yù)后可能會(huì)不準(zhǔn)確。其中一些重要細(xì)節(jié)包括：

　　1.機(jī)器的環(huán)境條件(極 端溫度、高濕度、高振動(dòng)等)

　　2.原始部件(汽輪機(jī)、泵等)、制造商、型號(hào)和當(dāng)前使用的油類型

　　3.永 久組件 ID 和準(zhǔn)確的樣品端口位置

　　4.適當(dāng)?shù)某闃映绦蛞源_認(rèn)樣品具有一致的代表性

　　5.換油或添加補(bǔ)充油的次數(shù)，以及自上次換油以來補(bǔ)充油的數(shù)量

　　6.油樣之間是否使用過過濾車

　　7.采樣組件自購(gòu)買或大修以來的總運(yùn)行時(shí)間

　　8.自上次更換以來油的總運(yùn)行時(shí)間

　　9.涉及機(jī)器的任何其他異常或值得注意的活動(dòng)可能會(huì)影響潤(rùn)滑劑的變化

　　對(duì)于未經(jīng)訓(xùn)練的人來說，解讀油液分析報(bào)告可能會(huì)讓人不知所措。油液分析并不便宜，用于揭示信息的設(shè)備也不便宜。每年，工廠都會(huì)向商業(yè)實(shí)驗(yàn)室支付數(shù)百萬美元，以對(duì)用過的和新的油樣進(jìn)行分析。不幸的是，大多數(shù)收到這些實(shí)驗(yàn)室報(bào)告的工廠人員并不了解如何解釋這些報(bào)告的基礎(chǔ)知識(shí)。

　　二、查看油液分析報(bào)告時(shí)要注意什么?

　　閱讀并檢查油類型和機(jī)器類型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　驗(yàn)證是否顯示新油狀況的參考數(shù)據(jù)，以及趨勢(shì)數(shù)據(jù)是否處于可理解的頻率(建議一致)。

　　檢查測(cè)量的粘度：

　　驗(yàn)證基本磨損數(shù)據(jù)并與參考數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。使用磨損碎片圖集將元素與其可能的來源相匹配。

　　檢查元素添加數(shù)據(jù)并與參考數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。使用磨損碎片圖集將元素與其可能的來源相匹配。

　　驗(yàn)證元素污染數(shù)據(jù)以及顆粒計(jì)數(shù)，并與參考數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。使用磨損碎片圖集將元素與其可能的來源相匹配。

　　檢查濕度/水位并與參考數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

　　驗(yàn)證酸值和堿值并與參考數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

　　檢查其他分析數(shù)據(jù)，例如 FTIR 氧化水平、閃點(diǎn)、抗乳化性、分析鐵譜等。

　　比較任何趨向于不可接受水平的數(shù)據(jù)組，并根據(jù)這些趨勢(shì)提出理由。

　　將書面結(jié)果和建議與有關(guān)油和機(jī)器的已知信息進(jìn)行比較，例如最近環(huán)境或操作條件的變化或最近的油更換/過濾。

　　檢查警報(bào)限值并根據(jù)新信息進(jìn)行調(diào)整。

　　通常，石油分析報(bào)告附帶書面摘要部分，試圖以通俗易懂的方式表達(dá)結(jié)果和建議。但是，由于實(shí)驗(yàn)室從未見過該機(jī)器或了解其完整歷史，因此這些建議的操作是通用的，并不適合您的個(gè)人情況。因此，收到實(shí)驗(yàn)室報(bào)告的工廠人員有責(zé)任根據(jù)有關(guān)機(jī)器、環(huán)境和最近執(zhí)行的潤(rùn)滑任務(wù)的所有已知事實(shí)采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。

　　三、油液分析測(cè)試

　　對(duì)于進(jìn)行正常的油液分析的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，測(cè)試清單將包括“常規(guī)”測(cè)試。如果需要更多測(cè)試來回答這個(gè)問題，這些將被視為“例外”測(cè)試。

　　常規(guī)測(cè)試因原始成分和環(huán)境條件而異，但幾乎總是包括粘度、元素(光譜)分析、水分含量、顆粒計(jì)數(shù)、傅里葉變換紅外(FTIR)光譜和酸值測(cè)試。基于原始設(shè)備的其他測(cè)試包括分析鐵譜、鐵密度、抗乳化性和堿值測(cè)試。

　　1.粘度

　　有多種方法可用于測(cè)量粘度，以運(yùn)動(dòng)粘度或絕對(duì)粘度來報(bào)告。雖然大多數(shù)工業(yè)潤(rùn)滑油按照 ISO 標(biāo)準(zhǔn)粘度等級(jí) (ISO 3448) 對(duì)粘度進(jìn)行分類，但這并不意味著所有具有 ISO VG 320 的潤(rùn)滑油的粘度都恰好為 320 厘沱 (cSt)。根據(jù) ISO 標(biāo)準(zhǔn)，每種潤(rùn)滑劑只要其粘度中點(diǎn)(通常是 ISO VG 號(hào))的 10% 以內(nèi)，就被視為特定的粘度等級(jí)。

　　粘度是潤(rùn)滑劑最重要的特性。監(jiān)測(cè)油的粘度至關(guān)重要，因?yàn)槿魏巫兓伎赡軐?dǎo)致許多其他問題，例如氧化、乙二醇侵入或熱應(yīng)激。

　　粘度讀數(shù)過高或過低可能是由于存在不正確的潤(rùn)滑劑、油和/或粘度指數(shù)改進(jìn)劑的機(jī)械剪切、油氧化、防凍劑污染或燃料、制冷劑或溶劑污染的影響。

　　粘度變化的限度取決于所分析的潤(rùn)滑劑的類型，但常見的是比預(yù)期粘度高或低約 10% 的邊際限度和約 20% 的臨界限度。

　　2.酸值/堿值

　　酸值和堿值測(cè)試相似，但用于解釋不同的潤(rùn)滑劑和污染物相關(guān)問題。在油品分析測(cè)試中，酸值是油中酸的濃度，堿值是油中堿度的儲(chǔ)備量。結(jié)果以中和一克油中的酸所需的氫氧化鉀的體積(毫克)表示。酸值測(cè)試針對(duì)非曲軸箱油進(jìn)行，而堿值測(cè)試針對(duì)高堿性曲軸箱油。

　　酸值過高或過低可能是由于油氧化、潤(rùn)滑劑不正確或添加劑耗盡造成的。基數(shù)太低可能表明發(fā)動(dòng)機(jī)竄氣情況嚴(yán)重(燃油、煙灰等)、存在不正確的潤(rùn)滑劑、內(nèi)部泄漏污染(乙二醇)或因延長(zhǎng)換油間隔和/或極 端高溫而導(dǎo)致的油氧化。

　　3.通過經(jīng)過驗(yàn)證的潤(rùn)滑劑化學(xué)管理延長(zhǎng)潤(rùn)滑劑壽命

　　在渦輪機(jī)應(yīng)用中，去除在液壓系統(tǒng)和潤(rùn)滑油應(yīng)用中積累并導(dǎo)致機(jī)械問題的溶解分子對(duì)于維持應(yīng)用的最佳運(yùn)行和恢復(fù)超出 OEM 規(guī)格的潤(rùn)滑油至關(guān)重要。

　　獲得專利的 ICB? 離子交換過濾器 針對(duì)流體化學(xué)，去除清漆分子并恢復(fù)潤(rùn)滑劑溶解能力。與其他任何東西一樣，這款經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的主力機(jī)器會(huì)隨著時(shí)間的推移而耗盡。為了保持應(yīng)用的最佳運(yùn)行狀態(tài)并恢復(fù)超出 OEM 規(guī)格的潤(rùn)滑油，ICB 過濾器基于時(shí)間的更換間隔至關(guān)重要。

　　4.紅外光譜

　　FTIR 是一種快速而復(fù)雜的方法，用于確定多種油品參數(shù)，包括燃料、水、乙二醇和煙灰的污染;石油降解產(chǎn)物，如氧化物、硝酸鹽和硫酸鹽;以及二烷基二硫代磷酸鋅 (ZDDP) 和苯酚等添加劑的存在。

　　FTIR 儀器通過監(jiān)測(cè)特定波數(shù)或一系列波數(shù)的紅外吸光度的變化來識(shí)別這些特征。許多觀察到的參數(shù)可能不是決定性的，因此這些結(jié)果通常與其他測(cè)試結(jié)合起來，更多地用作支持證據(jù)。由特定波數(shù)的變化確定的參數(shù)如下表所示。

　　5.元素分析

　　元素分析基于原子發(fā)射光譜 (AES) 原理，有時(shí)稱為磨損金屬分析。該技術(shù)可檢測(cè)油中磨損金屬、污染物或添加劑元素的濃度。兩種常見的原子發(fā)射光譜法是旋轉(zhuǎn)圓盤電極 (RDE) 和電感耦合等離子體 (ICP)。

　　這兩種方法在分析顆粒尺寸方面都有局限性，RDE 僅限于小于 8 至 10 微米的顆粒，ICP 僅限于小于 3 微米的顆粒。盡管如此，它們對(duì)于提供趨勢(shì)數(shù)據(jù)還是很有用的。下表顯示了許多常見元素的可能來源。

　　監(jiān)測(cè)此類數(shù)據(jù)的最佳方法是首先確定石油中的預(yù)期成分。有效的油品分析報(bào)告將為新油提供參考數(shù)據(jù)，因此可以輕松區(qū)分任何數(shù)量的添加劑元素和污染物。此外，由于許多類型的元素在某種程度上都是預(yù)期的(甚至是某些環(huán)境中的污染物)，因此分析趨勢(shì)，而不是專注于元素分析數(shù)據(jù)的任何特定測(cè)量。

　　6.粒子計(jì)數(shù)

　　顆粒計(jì)數(shù)測(cè)量油中顆粒的大小和數(shù)量。許多技術(shù)可用于評(píng)估根據(jù) ISO 4406:99 報(bào)告的數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)指 定了由正斜杠分隔的三個(gè)數(shù)字，提供與大于 4、6 和 14 微米的顆粒計(jì)數(shù)相關(guān)的范圍數(shù)字。以下說明了如何為不同的顆粒計(jì)數(shù)分配特定的 ISO 代碼。

　　7.水分分析

　　油樣中的水分含量通常通過卡爾費(fèi)休滴定測(cè)試來測(cè)量。盡管數(shù)據(jù)通常以百分比顯示，但該測(cè)試報(bào)告的結(jié)果以百萬分之一 (ppm) 為單位。它可以找到所有三種形式的水：溶解的、乳化的和游離的。裂紋試驗(yàn)和熱板試驗(yàn)是卡爾費(fèi)休法使用前篩選的非儀器水分試驗(yàn)。濕度讀數(shù)過高或過低的可能原因包括水從打開的艙口或通氣孔進(jìn)入、溫度波動(dòng)期間的內(nèi)部冷凝或密封泄漏。

　　8.解讀油液分析報(bào)告

　　在油液分析報(bào)告中首先要檢查的是有關(guān)客戶、原始設(shè)備和潤(rùn)滑劑的信息(請(qǐng)參閱下面樣本報(bào)告的 A 部分)。包含這些詳細(xì)信息是客戶的責(zé)任。如果沒有這些信息，報(bào)告的有效性將會(huì)降低。

　　了解油液是從哪臺(tái)設(shè)備采樣的，會(huì)影響識(shí)別測(cè)量參數(shù)(尤其是磨損顆粒)潛在來源的能力。例如，原始設(shè)備可以幫助將報(bào)告的磨損顆粒與某些內(nèi)部組件關(guān)聯(lián)起來。

　　潤(rùn)滑劑信息可以提供多個(gè)參數(shù)的基線，例如預(yù)期的粘度等級(jí)、活性添加劑和酸/堿值水平。這些細(xì)節(jié)可能看起來很簡(jiǎn)單，但在油樣識(shí)別標(biāo)簽或申請(qǐng)表上經(jīng)常被遺忘或難以辨認(rèn)。

　　油液分析報(bào)告中要檢查的下一部分(B 部分)是元素分析或 FTIR 分解。這些數(shù)據(jù)可以幫助識(shí)別油中存在的污染、磨損金屬和添加劑。這些參數(shù)以百萬分率 (ppm) 為單位報(bào)告。但這并不意味著污染顆粒只能通過鈉、鉀或硅尖峰來指示。

　　在上面的例子中，硅和鋁的增加可能表明灰塵/污垢污染是根本原因。對(duì)這些尖峰的一種可能的解釋是，當(dāng)污垢(硅)從外部來源進(jìn)入油中時(shí)，機(jī)器內(nèi)會(huì)發(fā)生三體磨損，導(dǎo)致包括鋁、鐵和鎳在內(nèi)的磨損碎片增加。

　　通過更好地了解系統(tǒng)組件內(nèi)的冶金情況，可以更好地關(guān)聯(lián)磨損金屬中的任何尖峰，從而可以正確得出哪些內(nèi)部組件正在經(jīng)歷磨損。請(qǐng)記住，對(duì)于趨勢(shì)分析，以適當(dāng)且不間斷的頻率采集樣本非常重要。

　　利用與污染物和磨損金屬相關(guān)的元素?cái)?shù)據(jù)，針對(duì)數(shù)據(jù)的上升趨勢(shì)設(shè)置警報(bào)。對(duì)于添加劑的元素?cái)?shù)據(jù)，針對(duì)下降趨勢(shì)設(shè)置警報(bào)。擁有新潤(rùn)滑油參考數(shù)據(jù)的基線對(duì)于評(píng)估預(yù)期使用哪些添加劑以及水平如何至關(guān)重要。然后建立這些基線以幫助確定特定添加劑的顯著減少。

　　油品分析報(bào)告的另一部分提供了之前從客戶處確定的樣本信息，例如油品制造商、品牌、粘度等級(jí)和使用時(shí)間，以及是否已進(jìn)行油品更換。這是重要的數(shù)據(jù)，可以解釋令人震驚的數(shù)據(jù)變化中可能出現(xiàn)的誤報(bào)。

　　報(bào)告的“物理測(cè)試”部分提供了 40 攝氏度和 100 攝氏度下粘度的詳細(xì)信息，以及粘度指數(shù)和水的百分比。對(duì)于普通工業(yè)油，通常給出 40 攝氏度時(shí)的粘度測(cè)量值，因?yàn)檫@與油的 ISO 粘度等級(jí)相關(guān)。如果還須計(jì)算粘度指數(shù)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度指數(shù))，那么將識(shí)別這些附加的粘度測(cè)量值。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱油的粘度是在 100 攝氏度時(shí)報(bào)告的。

　　水污染通常通過卡爾費(fèi)休測(cè)試來測(cè)量，以百分比或 ppm 表示。雖然某些系統(tǒng)預(yù)計(jì)水含量較高(超過 10,000 ppm 或 10%)，但大多數(shù)設(shè)備的典型警報(bào)限值在 50 至 300 ppm 之間。

　　“附加測(cè)試”部分顯示了兩項(xiàng)最終測(cè)試：酸值 (AN) 和粒度分布(又名顆粒計(jì)數(shù))。在分析酸值時(shí)，您應(yīng)該既有參考值，又有能力從過去的分析中得出趨勢(shì)。酸值通常會(huì)在某個(gè)時(shí)刻大幅躍升。這可能是判斷機(jī)油何時(shí)快速氧化并應(yīng)更換的最佳指標(biāo)。

　　油液分析報(bào)告的最后一部分通常提供最后幾個(gè)測(cè)試樣本中每個(gè)樣本的書面結(jié)果以及所需操作的建議。通常，這些建議由實(shí)驗(yàn)室人員根據(jù)客戶提供的信息和實(shí)驗(yàn)室收集的數(shù)據(jù)手動(dòng)輸入。

　　如果對(duì)數(shù)據(jù)的解釋源于客戶未明確說明的內(nèi)容，則結(jié)果須由熟悉機(jī)器環(huán)境和操作條件歷史的人員重新解釋。理解此處提供的信息至關(guān)重要。請(qǐng)記住，每次超出限制都會(huì)有一個(gè)解釋，并且應(yīng)該調(diào)查根本原因。

　　除了整個(gè)石油分析報(bào)告中顯示的原始數(shù)據(jù)之外，圖表還可以幫助說明數(shù)據(jù)中的顯著趨勢(shì)。以下是分析數(shù)據(jù)的趨勢(shì)數(shù)據(jù)點(diǎn)示例，其中水測(cè)試具有最顯著的不利峰值。

　　除趨勢(shì)數(shù)據(jù)外，圖表還應(yīng)顯示典型平均值、警告(邊際)限制和警報(bào)(臨界)限制。這些限制應(yīng)根據(jù)收集的數(shù)據(jù)類型、潤(rùn)滑劑類型和機(jī)器的已知操作條件進(jìn)行修改。

　　標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警限值將由油品分析實(shí)驗(yàn)室設(shè)定。然而，如果有任何理由將這些限制調(diào)整得更高或更低，則應(yīng)正確識(shí)別它們。

　　應(yīng)降低限制的例子包括關(guān)鍵資產(chǎn)或持續(xù)健康的資產(chǎn)的限制。數(shù)據(jù)中的小峰值將導(dǎo)致運(yùn)行異常測(cè)試或立即進(jìn)行第二個(gè)樣本進(jìn)行分析。

　　在這種情況下，第二個(gè)樣本將確保收到的數(shù)據(jù)代表油的狀況，而不僅僅是采樣或分析中的人為錯(cuò)誤。如果需要進(jìn)行例外測(cè)試，上圖顯示了當(dāng)超出給定的常規(guī)測(cè)試限值時(shí)哪些測(cè)試是合適的。

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