不規范采樣對在用油監測準確性影響的實驗分析

劉享明，曹日起，夏宇，劉威

(中國人民解放軍91315部隊，遼寧 大連 116041)

不規范采樣對在用油監測準確性影響的實驗分析

劉享明，曹日起，夏宇，劉威

(中國人民解放軍91315部隊，遼寧 大連 116041)

通過實驗分析了幾種在實際工作中經常出現的不規范采樣情形及對油液監測準確性的影響，結果表明不規范的采樣導致油液監測數據出現偏差，甚至出現完全錯誤的監測結論；提出了針對在用油采樣的方案，能夠有效提高在用油監測準確性。

油液監測；污染度；采樣

0 引言

在用油監測是通過對所研究對象中有代表性油樣的分析來實現對機器狀態的監測和故障診斷。在用油的監測不可能對機器設備中全部油進行監測分析，只能采取一定量的油液作為樣品來分析，這就要求所采的樣品要盡可能全面、準確地反映全部油液的信息，但油液中的組分、污染雜質、磨損磨粒的濃度、顆粒尺寸及分布一般是不均勻的，是隨機器運轉工況及其他因素影響而變化的，這就給采取具有代表性的油樣帶來了一系列挑戰[1]。采樣是油液監測的基礎工作，也是油液監測的第一步工作，采樣是否科學、準確，直接影響著油品監測后續工作的必要性及結果的準確性，所以采樣須要遵循一些方法。 實際工作中，不規范采樣仍然存在，本文結合實際工作，用實驗的方法分析了經常出現的不規范采樣對監測結果的影響。

1 不規范采樣對在用油監測準確性影響實驗分析

實際工作中，由于采樣人員專業素養參差不齊，采樣重要性認識不到位，不按照規范采樣的行為仍然存在，經常會出現的不規范采樣情形主要有：采樣瓶不干凈、采樣點較臟、采樣管插入油箱位置不合適等。下面通過實驗分析這些不規范采樣行為對在用油監測準確性的影響。

1.1 采樣瓶不干凈的影響

實際工作中有時有如下幾種情形導致采樣瓶不干凈：

(1)不用規定的采樣瓶采樣，如礦泉水瓶采樣；

(2)采樣瓶刷洗不干凈含有雜質，如采樣瓶刷洗后未充分干燥、內壁附著有油泥；

(3)采樣瓶被污染，如運輸過程或使用過程中混入水、顆粒或其他油，采樣過程中瓶蓋放置不當導致污染。

對同一機械設備的在用液壓油分別采用規范的采樣瓶、礦泉水瓶、刷洗不干凈的采樣瓶、被其他油液污染的采樣瓶在同一采樣點、同一時刻、同一方式進行采樣，獲得四個油樣，編號分別為1#、2#、3#、4#，對這四個油液分別進行水分檢測和污染度檢測，水分檢測單位采用百萬分之一，污染度檢測采用NAS1638標準，檢測結果如表1。

由表1可看出，2#油樣水分含量明顯比1#油樣多，污染度等級不變，說明用礦泉水瓶采樣，極易導致樣液水分偏大的檢測結果；3#油樣的污染度等級提高了1級，水分含量變化不大，但有所增加，說明此次使用的刷洗不干凈采樣瓶主要是內壁未刷洗干凈，有污染物殘留；4#油樣水分增加不大，但污染度等級升高了3個等級，變為9級，說明被污染采樣瓶混入的其他油液污染度較高，提高了被檢樣液的污染度等級。

從實驗可以看出，采用不規范的采樣瓶采樣，所得的樣液已不能反映被檢油液的真實情況。當然本實驗采用的不規范采樣瓶只存在一種主要污染物，實際工作中有可能含有多種污染物，如采樣瓶中既含有水，又被其他油液污染或顆粒污染，這樣就會使得實驗中油樣的水分含量和污染度等級都會變大的情況。

1.2 采樣點較臟的影響

機械設備在長期使用過程中，放油口、油尺口等油樣采樣點極易附著大量污垢，在這些采樣點采樣時，如果不把這些污垢清理干凈后再采樣，極易導致油樣污染。

對同一設備的在用液壓系統某個較臟的采樣點進行采樣，所得樣液編號為A，然后清潔該采樣點，再采樣，所得樣液編號為B，對這兩個樣液分別進行水分檢測和污染度檢測，檢測結果如表2。

表2 采樣點較臟實驗結果

由表2可看出，A、B樣液的水分含量差不多，但 A樣液污染度等級比B樣液高1級，說明未清潔干凈的采樣點獲得的樣液已經被污染，提高了被檢油液的污染度等級。

實際工作中，一般用幾塊干凈的抹布對采樣點進行擦拭，注意一定用干凈抹布擦拭，不可隨便用一些本身含有油污等污漬的抹布擦拭，防止二次污染采樣點。

1.3 采樣管插入油箱位置不合適的影響

規范的采樣深度是油箱液面高度一半略下的深度，這是個粗略的深度，所以在實際操作中只要大約是這一深度即可，但容易出現兩種極端情況，一是接近油箱底部采樣，二是接近油箱液面采樣，這兩種情況完全能夠影響到油液的檢測結果。

對某型柴油機的潤滑油進行采樣，分別在接近油箱液面部位采樣、油箱液面高度一半略下采樣(正常采樣)、接近油箱底部采樣，所得油樣分別編號為a、b、c。對這三個油液分別進行原子發射光譜檢測，檢測結果如表3。

表3 采樣管插入油箱位置不同試驗結果

對于柴油機來說，磨損顆粒含有的元素主要是Fe和Cu。表3中，a油樣Fe元素為10.212 μg/mg、Cu元素為9.851 μg/mg；b 油樣Fe元素為23.036 μg/mg、Cu元素為18.647 μg/mg；c 油樣Fe元素為53.251 μg/mg、Cu元素為49.222 μg/mg，可見，接近油箱液面的油樣Fe、Cu元素含量比正常采樣的油樣低，接近油箱底部的油樣Fe、Cu元素含量比正常采樣的油樣高，分析原因可能是柴油機長期使用中較大顆粒會逐步沉積到油箱底部，導致接近油箱底部采樣所得樣液中含有沉積的磨粒，而由于沉降的作用，接近油箱液面的油液中大顆粒已經沉降到液面中部，所以這就是為什么要在油箱液面高度一半略偏下采樣的原因。 另外，看表3，其他金屬元素，也有相應的變化，可見在油箱液面采樣和油箱底部采樣難以準確反應被檢油液的元素含量，進而影響機械設備磨損磨粒含量的準確判斷。

2 規范的采樣方案

參考已有采樣技術及實際工作經驗，對于在用油，規范的采樣方案包括：采樣目標、采樣點選取、采樣時機、采樣器具及采樣方式等內容，整個采樣過程如圖1。

圖1 采樣過程

2.1 采樣目標

對設備采樣應實現兩個目標[1]：

(1)油樣應最大可能地包含設備的全部運轉狀態信息；

(2)油樣的干擾因素應最大可能地降低到最少，如水、其他油、油渣等對油樣的污染，均能影響監測結果的準確性。

2.2 采樣點選取原則

采樣點選取非常關鍵，一般遵從以下幾個原則：

(1)采樣點應設在潤滑油流經所有摩擦副但尚未經過濾器的位置，未經過濾器的潤滑油中含有真實的磨粒信息，能夠反應設備的磨損狀態，所以采樣點要在過濾前的部位選取。

(2)采樣部位所在管段的油液應呈紊流狀態。

(3)對于非壓力管路，采樣部位可以選取油底殼、加油口、油標尺口或循環油柜等 。

(4)采樣部位應選取操作較方便的部位采樣。

在選取采樣點時，應盡可能選取能夠同時滿足以上原則的部位采樣。

2.3 采樣時機

每次采樣應在機械設備運行一定時間，待系統中工作參數達到額定值后進行；應在機械設備處于運行狀態下采樣；特殊情況必須停機采樣時，停機后應立即采樣，最好在停機后20 min內采樣。

2.4 采樣器具

采樣器具主要包括采樣器、采樣閥、采樣管及采樣瓶。采樣器用于設備潤滑系統中非管路采樣，如油標尺口采樣；采樣閥用于設備潤滑系統管路采樣，如放油口采樣，采樣閥一般選取球形閥、快卸閥或具有防污染特性的其他閥；專用采樣瓶應是耐高溫化學變化的白色半透明材料，瓶口螺紋為M36×4 mm，壁厚不小于2 mm，瓶底部為圓弧形轉角，分100 mL、500 mL或1000 mL規格，總容積的75%處應作為采樣最高液面線，瓶蓋及襯墊應滿足密封要求。

采樣器具無論在運輸還是使用過程中都應保持干凈，防止污染，尤其是采樣管、采樣瓶，最好是選擇專用采樣瓶。

2.5 采樣方式及具體實施

采樣方式針對不同的管路，應采取不同的采樣方式，主要包括有壓力管路采樣、無壓力管路采樣。

2.5.1 有壓力管路采樣具體實施程序

(1)高壓管路采樣

高壓管路應采用專用的高壓管路采樣閥和采樣管。

①檢查采樣點或采用口及周圍清潔度是否滿足要求，若不滿足，可用干凈抹布擦拭；

②旋開采樣瓶，放置潔凈處，旋開及放置過程中手不要觸碰瓶口和瓶蓋內側；

③旋下高壓閥螺帽，迅速將高壓采樣管能夠與高壓采用閥連接的一端旋入閥口，高壓采樣管另一端放入盛放廢油的容器，此時，高壓管路中的油會通過高壓采樣管流入廢油容器，高壓采樣閥管沖洗完成。

④將廢油容器快速地換成采樣瓶，直至樣液接近最高液面，快速地移開采樣瓶，快速地換上廢油容器；

⑤從高壓采樣閥上旋下高壓采用管，并旋上高壓采樣閥螺帽；

⑥蓋上瓶蓋并旋緊，手不要觸碰瓶口和瓶蓋內側。

(2)低壓管路采樣

①檢查采樣點或采用口及周圍清潔度是否滿足要求，若不滿足，可用干凈抹布擦拭；

②旋開采樣瓶，放置潔凈處，旋開及放置過程中手不要觸碰瓶口和瓶蓋內側；

③在潤滑管路有壓力時，打開采樣閥，先適當放掉部分潤滑油，目的是沖洗采樣閥防止采樣閥中的污染物被采樣及采到動態油樣；

④將油通過采樣閥注入采樣瓶，直至75%的最高液面線，迅速移開采樣瓶，并關閉采樣閥；

⑤蓋上瓶蓋并旋緊，手不要觸碰瓶口和瓶蓋內側。

2.5.2 無壓力管路采樣具體實施程序

無壓力管路采樣一般用采樣器采樣。

①檢查采樣點或采樣口及周圍清潔度是否滿足要求，若不滿足，可用干凈抹布擦拭；

②根據采樣口的位置，選取合適的采樣管長度；

③將采樣管一端安裝在采樣器上，旋緊避免漏氣；

④擰開采樣瓶蓋，將采樣瓶安裝到采樣器上，瓶口與采樣器對應接口擰緊，瓶蓋放置于干凈無污染位置；

⑤將采樣管另一端插入油箱中，插入油箱深度為油箱液面高度一半略下的深度，反復拉動采樣器活塞桿，抽取油樣；

⑥當采樣瓶中油液液面達到采樣瓶容積的75%處時，停止采樣，從采樣器上擰下采樣瓶，擰好瓶蓋，避免油液泄漏，用過的采樣管進行合理回收，不要重復利用。

2.6 登記樣液

采樣后，要詳細登記油樣的相關信息，主要是準確填寫采樣瓶上標簽，一般包含如下幾項內容：設備名稱、油樣編號、采樣部位、采樣時刻、采樣時設備工作時數、潤滑油牌號、采樣人。

2.7 注意事項

(1)采樣盡量不要選在風、雨、雪、塵、霧、霾等惡劣環境下進行，如需要在惡劣環境下進行采樣，必須將采樣瓶與這些環境隔離，可采用干凈塑料袋包裹采樣瓶。

(2)采樣過程中一定要防止二次污染操作，如采樣瓶蓋隨意放置，造成瓶蓋污染。

(3)每次采樣要清潔采樣閥外部，清潔采樣點周圍。

(4)采樣器具及樣品在運送途中應加強清潔防護，防止污染。

3 結論及問題

文中用實驗驗證了采樣瓶不干凈、采樣點較臟、采樣管插入油箱位置不合適這三種實際工作中較常見的采樣不規范情形對在用油監測準確性的影響，除了這三種情形，實際工作中也會出現一些其他的不規范采樣情形，如采樣管重復使用、過濾后采樣等，這些不規范采樣都能夠影響油液監測的準確性；結合實際工作經驗及已有的采樣技術，提出了針對在用油采樣的操作方案，有效提高了在用油監測準確性。

值得提出的是，文中實驗分析方法雖然能夠反應出不規范采樣所帶來的影響，但實驗方法有待改進，文中提出的同一時刻采樣，在實際工作中很難做到多個采樣瓶真正在同一時刻采樣，而指的是更換樣瓶采樣的時間間隔較短，可認為是同一時刻，對于有些機械設備油液(如磨損顆粒含量較多，分布不是很均勻的油液)，就有可能使得規范和不規范采樣的實驗結果對比不明顯的情況，這需要改進實驗用油的采樣方式，是今后工作中需進一步研究的問題。

[1] 張永祥，劉東風，史鐵林，等.艦艇裝備檢測與監用[M].北京：國防工業出版社，2009:160-163.

Experiment Analysis of the Influences of Non-standard Sampling on the Accuracy of In-use Lubricating Oil Monitoring

LIU Xiang-ming, CAO Ri-qi, XIA Yu, LIU Wei

(91315 Troop, Dalian 116041, China)

By experiments，some kinds of non-standard sampling cases in practical work and their influences on the accuracy of oil monitoring are analyzed. These results indicate that non-standard sampling can lead to monitoring data deviation or monitoring conclusion error. In order to improve the accuracy of in-use lubricating oil monitoring, some methods on sampling of in-use lubricating oil are presented.

lubricating oil monitoring; contamination; sampling

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.04.012

1002- 3119(2017)04- 0057- 04

TE626.3

A

2016-12-06。

劉享明，碩士，2012畢業于哈爾濱工程大學水聲工程專業，多年從事油液化驗與監測工作，已公開發表文章若干篇。E-mail：neil_good@126.com