油液分析是分析油液健康狀況、油液污染和機器磨損的常規(guī)活動。油液分析程序的目的是驗證潤滑機器是否按預(yù)期運行。當(dāng)通過油液分析發(fā)現(xiàn)異常情況或參數(shù)時，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、為什么要進行油液分析?

　　進行油液分析的一個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)機油的 RUL 是多少?

　　2.污染

　　通過檢測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別因機械磨損、腐蝕或其他機器表面退化而產(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器健康并延長油的使用壽命?機器的油液分析可以與人體的血液分析進行比較。當(dāng)醫(yī)生抽取血液樣本時，他會將其通過一系列分析機器，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 密的機器得出測試結(jié)果。實驗室人員會盡其所能地解釋數(shù)據(jù)，但如果沒有有關(guān)機器的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，診斷或預(yù)后可能會不準(zhǔn)確。其中一些重要細(xì)節(jié)包括：

　　1.機器的環(huán)境條件(極 端溫度、高濕度、高振動等)

　　2.原始部件(汽輪機、泵等)、制造商、型號和當(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.換油或添加補充油的次數(shù)，以及自上次換油以來補充油的數(shù)量

　　6.油樣之間是否使用過過濾車

　　7.采樣組件自購買或大修以來的總運行時間

　　8.自上次更換以來油的總運行時間

　　9.涉及機器的任何其他異?；蛑档米⒁獾幕顒涌赡軙绊憹櫥瑒┑淖兓?/p>

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

　　二、查看油液分析報告時要注意什么?

　　閱讀并檢查油類型和機器類型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

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

　　檢查測量的粘度：

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

　　驗證元素污染數(shù)據(jù)以及顆粒計數(shù)，并與參考數(shù)據(jù)和趨勢數(shù)據(jù)進行比較。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)和趨勢數(shù)據(jù)進行比較。

　　驗證酸值和堿值并與參考數(shù)據(jù)和趨勢數(shù)據(jù)進行比較。

　　檢查其他分析數(shù)據(jù)，例如 FTIR 氧化水平、閃點、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)這些趨勢提出理由。

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

　　檢查警報限值并根據(jù)新信息進行調(diào)整。

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

　　三、油液分析測試

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

　　常規(guī)測試因原始成分和環(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、顆粒計數(shù)、傅里葉變換紅外(FTIR)光譜和酸值測試?；谠荚O(shè)備的其他測試包括分析鐵譜、鐵密度、抗乳化性和堿值測試。

　　1.粘度

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

　　粘度是潤滑劑最重要的特性。監(jiān)測油的粘度至關(guān)重要，因為任何變化都可能導(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滑劑、油和/或粘度指數(shù)改進劑的機械剪切、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

　　酸值和堿值測試相似，但用于解釋不同的潤滑劑和污染物相關(guān)問題。在油品分析測試中，酸值是油中酸的濃度，堿值是油中堿度的儲備量。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。酸值測試針對非曲軸箱油進行，而堿值測試針對高堿性曲軸箱油。

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

　　3.通過經(jīng)過驗證的潤滑劑化學(xué)管理延長潤滑劑壽命

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

　　獲得專利的 ICB? 離子交換過濾器 針對流體化學(xué)，去除清漆分子并恢復(fù)潤滑劑溶解能力。與其他任何東西一樣，這款經(jīng)過精心設(shè)計的主力機器會隨著時間的推移而耗盡。為了保持應(yīng)用的最佳運行狀態(tài)并恢復(fù)超出 OEM 規(guī)格的潤滑油，ICB 過濾器基于時間的更換間隔至關(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)測特定波數(shù)或一系列波數(shù)的紅外吸光度的變化來識別這些特征。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，有時稱為磨損金屬分析。該技術(shù)可檢測油中磨損金屬、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，它們對于提供趨勢數(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，而不是專注于元素分析數(shù)據(jù)的任何特定測量。

　　6.粒子計數(shù)

　　顆粒計數(shù)測量油中顆粒的大小和數(shù)量。許多技術(shù)可用于評估根據(jù) ISO 4406:99 報告的數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)指 定了由正斜杠分隔的三個數(shù)字，提供與大于 4、6 和 14 微米的顆粒計數(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休滴定測試來測量。盡管數(shù)據(jù)通常以百分比顯示，但該測試報告的結(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。裂紋試驗和熱板試驗是卡爾費休法使用前篩選的非儀器水分試驗。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入、溫度波動期間的內(nèi)部冷凝或密封泄漏。

　　8.解讀油液分析報告

　　在油液分析報告中首先要檢查的是有關(guān)客戶、原始設(shè)備和潤滑劑的信息(請參閱下面樣本報告的 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，報告的有效性將會降低。

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

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

　　油液分析報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。對這些尖峰的一種可能的解釋是，當(dāng)污垢(硅)從外部來源進入油中時，機器內(nèi)會發(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。請記住，對于趨勢分析，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)的元素數(shù)據(jù)，針對數(shù)據(jù)的上升趨勢設(shè)置警報。對于添加劑的元素數(shù)據(jù)，針對下降趨勢設(shè)置警報。擁有新潤滑油參考數(shù)據(jù)的基線對于評估預(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、粘度等級和使用時間，以及是否已進行油品更換。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。

　　報告的“物理測試”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。對于普通工業(yè)油，通常給出 40 攝氏度時的粘度測量值，因為這與油的 ISO 粘度等級相關(guān)。如果還須計算粘度指數(shù)(例如發(fā)動機油的粘度指數(shù))，那么將識別這些附加的粘度測量值。發(fā)動機曲軸箱油的粘度是在 100 攝氏度時報告的。

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

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

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

　　如果對數(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。請記住，每次超出限制都會有一個解釋，并且應(yīng)該調(diào)查根本原因。

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

　　除趨勢數(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(臨界)限制。這些限制應(yīng)根據(jù)收集的數(shù)據(jù)類型、潤滑劑類型和機器的已知操作條件進行修改。

　　標(biāo)準(zhǔn)報警限值將由油品分析實驗室設(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)致運行異常測試或立即進行第二個樣本進行分析。

　　在這種情況下，第二個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誤。如果需要進行例外測試，上圖顯示了當(dāng)超出給定的常規(guī)測試限值時哪些測試是合適的。

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