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油品常見的4項油液分析檢測

來源：油品監(jiān)測制造商作者：智火柴時間：2023-11-28 17:03:43 點擊：1027

　　油液分析師經(jīng)常問的兩個問題是：“我應(yīng)該進(jìn)行哪些油液測試?” 和“我如何解釋檢測結(jié)果?” 前者問題比后者問題更容易回答。

　　1.油液檢測樣本分類

　　油液樣本可以分為多種一般類別。常見的測試配置文件包括適合組件類型的測試。常見的組件類型包括以下幾種：

　　發(fā)動機油;

　　傳動系統(tǒng)油(齒輪系統(tǒng)，如手動變速箱、差速器和工業(yè)變速箱);

　　變速箱油(自動);

　　液壓系統(tǒng)油;

　　壓縮機和渦輪機油;

　　還有其他較小的特殊類別，例如飛機發(fā)動機和制冷壓縮機油。

　　每個樣品都經(jīng)過四項基本測試：ICP 光譜、顆粒定量、40°C 粘度和水篩選。

　　2.ICP光譜法

　　大約有 30 種不同類型的光譜學(xué)。其中一種是電感耦合等離子體 (ICP) 光譜法，可測量光譜中可見光和紫外光區(qū)域的光。這是一種原子發(fā)射 (AE) 程序，其中稀釋的油通過氬氣等離子體。

　　等離子體的溫度保持在大約 8,000°C。在等離子體的上部區(qū)域，由于電子躍遷而釋放獲得的能量，并發(fā)生特征光發(fā)射。

　　不同的元素產(chǎn)生不同的頻率或顏色。發(fā)出的光的強度與元素的濃度成正比。ICP 光譜用于測量油中不同元素的濃度。

　　報告中的要素分為三大類：

　　磨損金屬，例如齒輪中的鐵;

　　污染物，例如鋰，表明存在油脂;

　　石油添加劑，如磷，存在于極壓和抗磨添加劑中;

　　有些元素可以屬于多個類別。例如，硅可以是磨損碎片(活塞冠材料)、添加劑包(消泡劑)和污染物(污垢)的成分。只有通過查看完整的結(jié)果集，才有可能預(yù)測特定元素的來源。

　　3.局限性

　　ICP 光譜可能是廢油分析中重要和有用的測試，但它確實有局限性。一個主要缺點是它可以蒸發(fā)的顆粒的尺寸限制。它無法檢測超出五到八微米范圍的顆粒。

　　雖然此限制不會影響大多數(shù)磨損情況的檢測，但有時可能會出現(xiàn)問題。例如，當(dāng)部件因疲勞而失效時，產(chǎn)生的磨損顆粒往往比正常情況下更大(此過程稱為剝落)。

　　ICP 無法檢測到這些較大的顆粒，因此在檢查趨勢時，鐵含量可能似乎正在下降，即使該組件實際上遇到了問題。由于這一限制，應(yīng)采用其他測試來提供有效的監(jiān)控解決方案。

　　并不總是可以使用 ICP 分析來測量油中添加劑的消耗。以發(fā)動機油中的清潔劑添加劑為例。這會反映在鈣值上。如果測量新油和舊油的鈣含量，即使舊油中的清潔劑已耗盡，它們也會相似。

　　這是因為油中實際鈣的含量沒有改變。改變的是鈣存在的形式或化合物。在被“使用”之前，鈣存在于具有洗滌劑特性的化合物中。使用后，鈣仍然存在，但現(xiàn)在處于非活性狀態(tài)。有時，耗盡的添加劑殘留物會沉淀下來，此時 ICP 很有用，但在分析添加劑消耗趨勢時應(yīng)應(yīng)用判斷和經(jīng)驗。

　　ICP 的附加消耗測量限制也有例外。值得注意的是含硼酸 EP 的油被水污染的情況。在這種情況下，含有硼的極壓添加劑從懸浮液中沉淀出來，并在貯槽底部形成污泥。

　　如果樣品中沒有捕獲這種沉淀物，硼含量將遠(yuǎn)低于正常水平，表明由于極壓添加劑耗盡，油不適合進(jìn)一步使用。然而，反之亦然：如果硼含量正確，油不一定仍然適合使用。

硅污染限值

　　表 1. 硅污染限值

　　在某些情況下，Wearcheck 使用污染物限值。如果有污垢，通常會遵守表 1 中的限值。硅存在于污垢、油脂、油添加劑和硅酮密封劑中。發(fā)動機和液壓系統(tǒng)的硅讀數(shù)可能超過 100 ppm，但這些仍然被認(rèn)為是正常的。

ICP 中的常見元素

　　表 2. ICP 中的常見元素

　　表 2 列出了常見的元素及其可能的來源。

　　了解元素可能在哪里找到是有用的，但更重要的是能夠盡可能準(zhǔn)確地確定實際來源。表 3 顯示了一些磨損和污染的情況以及它們通常如何出現(xiàn)。

　　在這個階段，須強調(diào)提交樣本信息的重要性，特別是服務(wù)抄表、檢修/更換信息和油的使用期限。維修儀表讀數(shù)和檢修/更換信息告訴診斷人員預(yù)期的磨損率是怎樣的。

　　新部件預(yù)計會比壽命中期的部件磨損得更快，因為它會“固定”到其他磨損表面上。可以觀察長時間使用的部件隨著疲勞的出現(xiàn)，磨損是否增加。

ICP指示的常見磨損情況

　　表3. ICP指示的常見磨損情況

　　油的使用時間對正常情況有很大影響。250 小時鐵含量為 100 ppm 的發(fā)動機可能是健康的。10 小時后的相同讀數(shù)可能表明存在嚴(yán)重問題。如果沒有這些信息，診斷不準(zhǔn)確的可能性就會增加，特別是在后一種情況下。

　　此外，以月為單位指示使用時間值，特別是對于汽車零部件而言，并不是特別有幫助 - 車輛可能已經(jīng)停放了該時間，或者可能每天都有很長的通勤時間。對于沒有服務(wù)儀表讀數(shù)的組件，例如工業(yè)齒輪箱，經(jīng)過數(shù)月或數(shù)年的有根據(jù)的猜測總比沒有好。

　　4.顆粒量化指數(shù)(PQ 或 PQI)

　　在此測試中，每個樣品都通過傳感器，該傳感器測量油的整體磁性含量。由于鐵幾乎是所有部件中的主要磨損元素，因此 PQI 實際上是樣品中鐵含量(亞鐵密度)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，其他磁性元素的含量可以忽略不計。

　　PQI 沒有提及大小——數(shù)字越大，鐵越多。PQI 所傳達(dá)的信息可以解釋為單位容量質(zhì)量的概念，或者用公制術(shù)語表示，例如每升油的鐵克數(shù)。

　　與 ICP 不同，PQI 沒有粒徑限制。因此，它并不表示顆粒的大小。請記住樣品中滾珠軸承的示例：實心滾珠軸承和研磨成粉末的同一個滾珠軸承應(yīng)具有相同的 PQI。

　　PQI 與 ICP 鐵讀數(shù)結(jié)合使用，對于估計磨損顆粒尺寸的分布非常有價值。表 4 顯示了這種關(guān)系。高、中和低是相對概念，應(yīng)在組件歷史中其他示例的背景下進(jìn)行解釋。

鐵和 PQI 關(guān)系

　　表 4. 鐵和 PQI 關(guān)系

　　情況 2 有多種可能的來源。這可能是部件經(jīng)歷加速但非異常磨損的典型情況;也就是說，該組件比正常情況下工作得更加努力。這可以通過比較相同卡車在不同操作(例如短途和長途操作)中的差速器磨損讀數(shù)來說明。

　　每種情況下正常磨損的差異可能高達(dá)兩個數(shù)量級。這種情況也是浸入式制動系統(tǒng)(例如大多數(shù)前端裝載機)中正常制動器磨損的典型情況。導(dǎo)致異常磨損的污垢進(jìn)入也會產(chǎn)生這種 Fe-PQI 關(guān)系。

　　5.粘度

　　有兩種類型的粘度：運動粘度和動態(tài)粘度(或絕對粘度)。石油分析幾乎只關(guān)注前者。運動粘度以厘沲 (cSt) 為單位測量，是流體流動阻力或更簡單地流體厚度的量度。它須始終在規(guī)定的溫度下引用，因為流體的粘度會隨溫度而變化。在 40°C 時，200 cSt 的油比 100 cSt 的油更稠。

　　Wearcheck 對每個樣品在 40°C 下進(jìn)行粘度測量。100°C 下的粘度測量也可以在高溫下運行的機器上進(jìn)行，例如發(fā)動機和一些壓縮機。

　　過程很簡單：將玻璃管(其兩端與空氣保持接觸)垂直浸入所需溫度的浴中;油從頂部引入，當(dāng)它向下流動時，它被帶到正確的溫度。然后它的流動在兩個標(biāo)記之間計時。時間測量值轉(zhuǎn)換為粘度。

　　油還有另一個與其粘度相關(guān)的特性。這就是粘度指數(shù)(VI)。眾所周知，隨著油的溫度升高，其粘度會降低。油的 VI 值表明其將稀釋的程度。

　　單級油的 VI 值低于多級油，這意味著隨著溫度的升高，單級油比多級油更容易變稀。例如，典型的 SAE 30 單級和典型的 SAE 15W40 多級在 40°C 下的粘度均為 100 cSt。但在 100°C 時，它們的粘度分別為 10 和 15。

　　要確定油的 VI，請測量其在 40°C 和 100°C 下的粘度。

　　表 5 顯示了粘度變化的一些原因。值得注意的是，并發(fā)條件可能會掩蓋粘度變化的影響。燃油稀釋伴隨過熱可能會使粘度讀數(shù)看起來正常。

粘度變化