港口機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油紅外光譜指標(biāo)界限值的分析與應(yīng)用

吳鳳明

(天津港(集團(tuán))有限公司 天津300456)

港口機(jī)械潤(rùn)滑油衰變狀態(tài)的判定主要以常規(guī)理化指標(biāo)來確定，但理化指標(biāo)分析耗時(shí)長(zhǎng)，試驗(yàn)費(fèi)用高。隨著紅外光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用紅外光譜油品分析技術(shù)，能定性、定量分析潤(rùn)滑油在用油中的氧化物、硝化物、硫化物、添加劑降解產(chǎn)物以及其他污染物，實(shí)現(xiàn)對(duì)潤(rùn)滑油快速、準(zhǔn)確、全面監(jiān)測(cè)，特別適用于港口機(jī)械潤(rùn)滑油的監(jiān)測(cè)。

1 目的和方法

1.1 研究目的

對(duì)試驗(yàn)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，根據(jù)油樣監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油在試驗(yàn)過程中的理化性能衰變情況。利用紅外光譜儀測(cè)定試驗(yàn)車輛潤(rùn)滑油中的水分、燃油泄露、積炭、氧化硝化、添加劑消耗等指標(biāo)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，參考國(guó)標(biāo)柴油機(jī)潤(rùn)滑油換油標(biāo)準(zhǔn)，確定港口機(jī)械按質(zhì)換油的極限指標(biāo)。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果

1.2.1 試驗(yàn)油品及試驗(yàn)車輛

試驗(yàn)選用長(zhǎng)城尊龍T400機(jī)油(SAE15W/40、API CH級(jí))。主要指標(biāo)見表1。

表1 試驗(yàn)油品指標(biāo)Tab.1 Test oil index

表2 試驗(yàn)車輛情況Tab.2 Test equipment data

試驗(yàn)車輛選用正常生產(chǎn)作業(yè)的不同型號(hào)、車況較好的吊車、拖車、叉車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)，具體情況見表2。

1.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)油更換參考控制指標(biāo)

為研究港口機(jī)械潤(rùn)滑油紅外光譜監(jiān)測(cè)各指標(biāo)換油的控制值，參考GB/T 7607—2010換油控制指標(biāo)，形成發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油更換控制指標(biāo)見表3。

表3 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油更換控制指標(biāo)參考(GB/T 7607—2010)Tab.3 Engine oil replacement control reference index

1.2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

為研究不同類型港口機(jī)械潤(rùn)滑油油質(zhì)變化規(guī)律，對(duì)表2所列車輛發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油紅外光譜及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤，共測(cè)得各項(xiàng)數(shù)據(jù) 1008個(gè)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油常規(guī)指標(biāo)(黏度、閃點(diǎn)、污染度指數(shù))、元素變化指標(biāo)和紅外光譜峰面積指標(biāo)(水分、燃油泄漏、積碳、氧化硝化、添加劑消耗)取樣化驗(yàn)，并對(duì)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)每臺(tái)跟蹤試驗(yàn)車輛所測(cè)得的數(shù)據(jù)，參考發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油換油標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 7607—2010)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)其中一項(xiàng)數(shù)據(jù)超過或接近換油指標(biāo)時(shí)，提取油樣編號(hào)的紅外光譜數(shù)據(jù)指標(biāo)，對(duì)各跟蹤試驗(yàn)車輛提取的油樣編號(hào)紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油換油標(biāo)準(zhǔn)，取編號(hào)中紅外光譜各數(shù)據(jù)指標(biāo)的最大值作為港口機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油紅外光譜檢測(cè)指標(biāo)換油的極限值。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 提取試驗(yàn)車輛紅外光譜數(shù)據(jù)匯總表Tab.4 Extracting infrared spectrum data of test equipment(laboratory results)

2 更換潤(rùn)滑油指標(biāo)值界定分析

2.1 水分和燃油(柴油)

從試驗(yàn)結(jié)果表4可以看出，水分和燃油(柴油)這兩項(xiàng)指標(biāo)變化不大，與機(jī)車的運(yùn)行臺(tái)時(shí)沒有相關(guān)關(guān)系，只是機(jī)車發(fā)生故障時(shí)可以看出變化，對(duì)于正常作業(yè)的港口機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)不作為其更換潤(rùn)滑油的主要參考指標(biāo)。為確定其極限值，我們以人為進(jìn)行混油試驗(yàn)，模擬機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油加入一定比例的燃油，用紅外光譜測(cè)試黏度、閃點(diǎn)的關(guān)系，見表5。

表5 燃油稀釋濃度與油品閃點(diǎn)及黏度變化的關(guān)系Tab.5 Relationship between fuel dilution concentration and oil flash point and viscosity change

通過試驗(yàn)，當(dāng)潤(rùn)滑油中柴油含量達(dá)到 6%時(shí)，雖然閃點(diǎn)變化不大，但 100℃黏度變化率達(dá)-18.3%，接近機(jī)油更換控制指標(biāo)參考(GB/T 7607—2010)規(guī)定的20%變化率，而柴油含量達(dá)到 10%時(shí)，100℃黏度變化率達(dá)-27.5%，遠(yuǎn)超出發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油更換控制指標(biāo)參考規(guī)定的 20%變化率，達(dá)到更換潤(rùn)滑油指標(biāo)。故燃油稀釋潤(rùn)滑油，更換潤(rùn)滑油控制指標(biāo)參考的界限控制在7%以內(nèi)較為合理。

2.2 氧化

從表4可以看出，油品的氧化值隨著油品使用臺(tái)時(shí)的增加而逐漸增加，說明油品逐漸老化。因此，氧化極限值可控制在16 Abs/0.1mm。

2.3 硝化

硝化是高溫缺氧條件下發(fā)生的，我們?cè)趯?duì)機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硝化值達(dá)到8Abs/0.1mm以上時(shí)，空氣濾清器的真空度基本超標(biāo)，空濾的粉塵也較多，說明空濾已出現(xiàn)堵塞，這時(shí)應(yīng)及時(shí)清潔空濾。

2.4 積碳和污染度指數(shù)

積碳隨著運(yùn)行時(shí)數(shù)的增加而增加，但不同車型發(fā)動(dòng)機(jī)增長(zhǎng)速率不同，這可能與車況及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)。本次試驗(yàn)中，裝載機(jī)和挖掘機(jī)積炭增長(zhǎng)速度較慢，而輪胎吊發(fā)動(dòng)機(jī)積碳的增長(zhǎng)速度較快。污染度指數(shù)也反映出油品的綜合衰變情況(如氧化度、生成的酸性物質(zhì)、產(chǎn)生的金屬磨粒等)，如果污染度指數(shù)變大，說明潤(rùn)滑油質(zhì)劣化，潤(rùn)滑性能下降，各磨擦副磨損加快。從表4中提取污染度指數(shù)(介電常數(shù))見表6。

表6 積炭與介電常數(shù)之間的關(guān)系表Tab.6 Relationship between carbon deposition and dielectric constant

根據(jù)以往我們以對(duì)油品衰變的研究結(jié)果:當(dāng)污染度指數(shù)(介電常數(shù))超過4.0時(shí)油質(zhì)必須更換。試驗(yàn)結(jié)果顯示鐵的含量均偏高，實(shí)際也證明了積碳極限值控制在2.0%以內(nèi)是合理科學(xué)的。

2.5 抗磨添加劑含量變化

隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，抗添加劑逐漸變小，說明抗磨添加劑逐漸消耗。通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油含鐵量測(cè)定，可評(píng)定潤(rùn)滑油的抗磨性能，若含鐵量超過某一限度，即表明有關(guān)機(jī)件磨損嚴(yán)重或發(fā)生異常磨損。

3 結(jié) 論

綜合以上分析，我們得出更換發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油各項(xiàng)紅外光譜監(jiān)測(cè)指標(biāo)，其合理的極限控制值見表7。

通過應(yīng)用紅外光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)港口機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油品進(jìn)行衰變研究，掌握油質(zhì)變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油按質(zhì)更換，延長(zhǎng)了發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的使用壽命，可帶來一定的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益，具有普及推廣應(yīng)用前景。

表7 紅外光譜各項(xiàng)換油指標(biāo)控制值Tab.7 Infrared spectrum oil change index control value