潤滑油應用型實驗室建設和管理技術探討

吳根生，佟明星，姚帥

(上海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司，上海 201900)

0 引言

隨著潤滑油使用企業(yè)對潤滑油質(zhì)量和使用要求更加重視，有規(guī)模性的企業(yè)一般都需要建立潤滑油應用型實驗室，主要用于潤滑油質(zhì)量分析和把控使用中的設備狀態(tài)。目前國家只有《檢驗檢測實驗室設計與建設技術要求 第一部分：通用要求》標準，對一些特殊行業(yè)，如潤滑油檢測專業(yè)實驗室設計時，在應用了該標準的通用部分后，只能參考產(chǎn)品、工程設計等邊緣技術或?qū)I(yè)經(jīng)驗作為建設依據(jù)，這樣往往在實驗室運行后，發(fā)現(xiàn)布局有缺陷、安全有隱患、檢測流程不順暢、檢測技術不完整和管理無法規(guī)范的局面。本文主要想結(jié)合潤滑油物理化學特性和檢測技術要求，對實驗室設施布局和管理進行分析，總結(jié)出潤滑油應用型實驗室設計、建設和標準化運行的管理經(jīng)驗[1]。

1 實驗室建設要考慮的因素

潤滑油應用領域的實驗室既要對潤滑油質(zhì)量進行檢測分析，又要對設備狀態(tài)控制監(jiān)測進行診斷，是判斷潤滑油現(xiàn)有質(zhì)量對使用設備狀態(tài)影響程度的深層次管理。在實驗室建設初期要考慮的因素一般有，1)確定實驗室分析的潤滑油種類，按照種類和使用的設備類型確定檢測項目；2)考慮潤滑油的儲存、檢測過程中的安全性，?；吩噭﹥Υ婧褪褂玫陌踩?；3)考慮儀器使用環(huán)境(溫度、濕度、受限距離和空間、空氣質(zhì)量、特殊設施等)要求，以及放置位置要求；4)確定實驗室通訊設施，包括網(wǎng)絡和電話等設施；5)考慮檢測過程流暢，確保試樣準備、檢測過程、樣品存儲和廢棄處理、容器清洗和回收等流程的順暢；6)考慮實驗室通風設施排列組合的合理性；7)結(jié)合實驗室布局和設備布置，確定各類能源介質(zhì)的管道走向、流量和壓力范圍以及防護措施等。

1.1 實驗室檢測項目的確立依據(jù)

潤滑油應用型實驗室，一般把潤滑油分為稀油類和干油類，其中稀油類主要指齒輪油、液壓油、汽輪機油、壓縮機油、油膜軸承油、機油和冷凍機油等。干油類主要指極壓鋰基脂、通用鋰基脂、鈣鈉基脂、復合鈣基脂、鋁基脂、復合鋁基脂和復合磺酸鈣基脂等。實驗室既要從產(chǎn)品質(zhì)量控制角度出發(fā)考慮檢測項目，也要從使用潤滑油的設備狀態(tài)把控角度出發(fā)考慮檢測項目。兩者檢測項目的有機結(jié)合，才能組合出一套完善的潤滑油檢測項目。

稀油類潤滑油質(zhì)量控制主要目的，是掌握潤滑油的黏度等級、理化性能和抗磨性等要求，檢測的項目一般包括運動黏度、黏度指數(shù)、水分、泡沫特性、抗乳化、腐蝕、機械雜質(zhì)、酸值、堿值、閃點和極壓性能等。對應用稀油類潤滑油設備狀態(tài)把控的主要目的，是掌握潤滑油使用中的安全、質(zhì)量變化，以及質(zhì)量變化對設備的影響程度。檢測項目一般包括運動黏度、水分、腐蝕、機械雜質(zhì)、酸值、堿值、閃點、污染度和磨損(光譜和鐵譜)等[2-6]。

干油類潤滑油質(zhì)量控制主要目的，是掌握潤滑油的稠度等級、理化性能和抗磨性等要求。檢測的項目一般包括錐入度、延長錐入度、滴點、水分、離油度、水淋、夾雜物和極壓性能等。對應用干油類潤滑油的設備狀態(tài)把控的主要目的，是掌握潤滑脂使用中的質(zhì)量變化及其對設備的影響程度。檢測項目一般包括錐入度、水分、極壓性能和磨損(光譜和鐵譜)等[7]。

通過對質(zhì)量控制和狀態(tài)把控需求的兩組檢測項目的確定，并從提高檢測效率、減輕檢測強度和數(shù)據(jù)準確性等因素考慮，選擇具有代表性的檢測儀器和方法。其中，選擇的方法通用性要強(如選用國際標準、國家標準和行業(yè)標準等)，儀器智能化程度要高，從而獲得的檢測結(jié)果準確可靠，也會降低檢測人員的檢測強度。

1.2 實驗室建設基本要求

1.2.1 實驗室功能設計及基本要求

根據(jù)確立的潤滑油檢測項目，實驗室一般可設立潤滑油理化實驗室、磨損實驗室、污染度實驗室、天平室、烘干室、明火作業(yè)室、臺架實驗室、洗瓶室、危化品儲存室、資材儲存室、樣品儲存室、樣品準備室、廢棄物臨時儲存室(注：廢棄物不能長期大量存放于實驗室輔助用房內(nèi)，故稱作臨時儲存室)、氣體儲存室、電源控制室和檢測人員辦公室等區(qū)域[2]。

潤滑油應用型實驗室檢測的潤滑油一般是可燃液體或半固體，火災危險性為丙B類(閃點≥120 ℃)，遇明火、高熱可燃燒，燃燒分解出CO、CO2等有毒有害氣體，經(jīng)?；虼罅课肟赡墚a(chǎn)生乏力、頭暈，嚴重者可引起油脂性肺炎等。同時，在潤滑油檢測中，如酸值、運動黏度、水分、腐蝕和光譜等檢測項目會涉及加熱、燃燒和揮發(fā)等條件，且檢測中還使用易燃?；?如石油醚和乙醇等)，所以實驗室的設施布置必須重點考慮廢氣煙霧排放，從而符合職業(yè)健康和安全管理要求，避免人身健康影響和實驗室安全事故的發(fā)生，這些區(qū)域在設計時，必須滿足潤滑油檢測的安全特性和檢測方法的條件。

理化實驗室是潤滑油檢測最核心的區(qū)域，是完成潤滑油理化性能項目的檢測場所。要按潤滑油種類、檢測項目的特性和條件，考慮實驗室整體布局。潤滑油稀油和干油的檢測項目一般都不同，有的項目雖然使用相同的檢測設備，但測定條件仍有較大差異。在設計時應考慮相對獨立的兩個區(qū)域，避免試驗交叉干擾，測定數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和流程不暢的影響，所以一般把稀油類潤滑油的運動黏度、水分、腐蝕、機械雜質(zhì)、酸值和堿值等檢測項目設計為一個工作區(qū)域，干油類潤滑油的錐入度、滴點、水分和水淋等檢測項目設計為另一個工作區(qū)域。同時，對檢測有有機試劑和低沸點揮發(fā)的過程，必須放在良好的通風和防火通風柜內(nèi)開展。

磨損實驗室主要檢測潤滑油磨損元素含量、磨損顆粒數(shù)量以及形貌的實驗室。在設計通風系統(tǒng)時，必須防止外界空氣中污染物的滲入，必要時應對實驗室新風進行過濾，防止所需測定的潤滑油被污染。污染度實驗室主要是檢測潤滑油中5～100 μm顆粒污染物的數(shù)量和等級。為了確保檢測數(shù)據(jù)的準確性，實驗室必須設計成具有過濾小于5 μm以下過濾精度的功能，才能滿足污染度檢測方法的要求。

天平室是檢測過程中對潤滑油、器皿和標準物質(zhì)進行稱量的重要場所，實驗室附近的振動、實驗室內(nèi)溫濕度的變化都會影響稱量的準確性。在實驗室整個布局中，既要考慮到各種檢測的稱量方便性，也要考慮周圍設施或外部環(huán)境的振動影響，要盡量避開震源，并設置專門的防震天平實驗臺，減小外界突發(fā)的振動影響。

烘干室主要功能是對樣品和器皿的恒重干燥，另一功能是對檢測過程中低沸點潤滑油和試劑揮發(fā)的集中排放，在設計中需要考慮良好的通風設施，避免實驗室環(huán)境被污染和危害人身健康。

明火作業(yè)室主要用于閃點和燃點等檢測項目而特意設立的特定場所，屬危險性比較高的區(qū)域。在檢測過程中使用燃氣和明火，有時還會發(fā)生燃燒現(xiàn)象，產(chǎn)生大量煙霧和油蒸汽等危險因素，整個過程都處于危險性比較高的狀態(tài)，故該實驗室在設計時相關設施必須選擇阻燃材料(主要指通風柜和實驗桌面等)和安裝煤氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。

臺架實驗室主要是布置模擬性檢測項目，如四球摩擦性檢測和十萬次剪切檢測等。整個檢測過程會產(chǎn)生異常噪聲和振動，影響其他檢測人員的檢測專心度和精密設備的使用，設計時必須考慮盡量遠離天平室和檢測人員多的場所。

洗瓶室是清洗試驗容器和烘干的場所。在洗滌容器過程中有大量的有機試劑揮發(fā)和廢潤滑油產(chǎn)生，所以溶劑清洗過程必須設置在通風柜內(nèi)進行。由于清洗玻璃器皿會使用較多的洗滌劑，該廢水管道不能接入生活污水管，必須納入工廠或區(qū)域排污系統(tǒng)，避免污染水環(huán)境。

試劑儲存室是存放乙醇、石油醚、氫氧化鉀、氫氧化鈉、鹽酸和硫酸等?；返膱鏊?。在布局中應分有機試劑存放區(qū)域，酸、堿類化學品存放區(qū)域等。由于這類試劑都為國家和企業(yè)管控的?；?，存放區(qū)域必須安裝防爆空調(diào)和照明，配置通風系統(tǒng)，確保室內(nèi)溫度控制在?；钒踩珒Υ娴囊蠓秶鷥?nèi)，并保持室內(nèi)空氣流通，防止有機揮發(fā)物集聚發(fā)生爆燃。

氣體儲存室是放置可燃氣體(煤氣)、載氣(氮氣)、助燃氣(氧氣)和壓縮空氣等氣體的場所。設計中必須確?？扇細怏w(煤氣)與助燃氣(氧氣)保持安全距離，防止煤氣泄漏時與氧氣混合產(chǎn)生爆燃。

樣品儲存室和樣品準備室是存放潤滑油的場所。由于潤滑油長期存放(一般存放3個月以上)，低沸點成分揮發(fā)容易集聚，遇火花爆燃，故照明系統(tǒng)應具有防爆功能，且保證通風良好。

在完成了實驗室基本功能設計后，還需對各實驗室進行組合，實現(xiàn)樣品接收、分配、稱量、檢測、存儲、清洗和廢棄物處理的流程順暢。其他輔助用房的設計只要滿足存放量、人員舒適度和一般的電氣安全性即可。

1.2.2 實驗室及附屬用房內(nèi)部設施的基本要求

實驗室及附屬用房內(nèi)部設施主要包括，實驗臺供配電、通風(排風、送新風)、消防設施(火災報警、有害氣體報警)、照明、緊急沖淋等。

實驗室建設設計時，要求實驗臺電源安裝到臺，且每一套實驗臺加觸電器保護。實驗臺要固定且外觀整潔，室內(nèi)電源線和電源插座安裝科學規(guī)范，不走明線，電源插座固定(或嵌)在實驗臺上。按照儀器數(shù)量和電流容量，一般設置適量220 V的二孔、三孔插座，并考慮合理的電流容量。由于潤滑油檢測中會使用到水和油介質(zhì)，為了防止油和水濺到插座孔中發(fā)生意外，安裝有蓋插座比較安全。實驗臺上還應設置一定數(shù)量的鵝頸管水龍頭，方便大量筒、試管和移液管等有一定長度的器皿清洗。

通風(排風、送新風)系統(tǒng)是排除檢測產(chǎn)生的廢氣，并補充新鮮空氣的裝置。實驗室必須做到排風和送風量的平衡，送進實驗室前的新鮮空氣必須過濾，防止揚塵進入實驗室影響實驗數(shù)據(jù)的準確性。為了避免新風送入的有效性，實驗室的通風換氣裝置中心距地面不小于300 mm，故室內(nèi)通風口一面應設防護罩，室外一面應有擋風設施，從而保證送新風系統(tǒng)的風量穩(wěn)定。對水分、酸值、滴點和離油度等檢測，以及洗滌玻璃器皿等過程，有溶劑、基礎油和低沸點物等揮發(fā)的作業(yè)，必須考慮設計通風柜，并把儀器和加熱設備放置在通風柜內(nèi)。對閃點、燃點等明火類檢測，要考慮到遇火花爆炸和著火等危險性，該通風柜內(nèi)壁和臺面必須設計為阻燃材質(zhì)和具有防爆功能的照明，減小危險性的發(fā)生。

對于潤滑油檢測實驗室設置消防設施(火災報警、有害氣體報警)、逃生指示和照明是非常重要的。安裝火災和有害氣體報警設施后，可及時提醒檢測人員采取應急措施，避免事故的發(fā)生。同時，根據(jù)潤滑油容易溢出的火災特點，在明水作業(yè)場所還需配置一定數(shù)量的黃沙，以便急用。對于一旦發(fā)生無法挽救的火災事故時，逃生指示和照明的合理設置，就能引導人員有序疏散，避免救災場面次序的混亂，減少人員的傷亡。

緊急沖淋器(含洗眼器)是減小化學試劑濺到檢測人員身體傷害的一種應急裝置。在檢測作業(yè)最中心的實驗室一側(cè)必須安裝一套，在實驗臺水斗邊應盡量安裝洗眼器，以便突發(fā)事故發(fā)生時的簡便應急處理。

1.2.3 能源介質(zhì)設計要考慮的因素

潤滑油應用型實驗室使用的能源介質(zhì)主要為水(自來水、蒸餾水)、電、氣(煤氣、壓縮空氣、高純氮氣和高純氧氣)等。

實驗室普通用水以中央實驗臺、邊臺分別配置比較合理，以便檢測過程中能及時使用，減少實驗人員在檢測中頻繁移動影響檢測進程。由于檢測過程一般都會使用水源，設置一定數(shù)量的地漏和排水系統(tǒng)能防止突發(fā)水患的發(fā)生。

根據(jù)配制試劑和檢測項目要求的不同，潤滑油檢測使用的蒸餾水，一般分一級水、二級水和三級水。實驗室可配置相應的水制備系統(tǒng)滿足潤滑油檢測方法中對實驗室用水的要求。

實驗室用電量的配置要滿足所有儀器設備開啟后所需的電量。一般以檢測設備和輔助器具用電量計算出總?cè)萘亢?，再增加一定保險系數(shù)測算總用電量。潤滑油檢測中，大量實驗都有一個較長的加熱檢測過程，一般用電負荷都較高。為了防止各檢測過程的用電干擾，盡量對供配電進行分片式集中控制，如按實驗臺單獨控制，檢測片區(qū)控制，用電量平均控制等方式配置，確保合理布局，防止檢測中某個設備故障或負荷過載跳電，影響其他檢測的正常進行。

實驗室不同種類和等級的氣體氣源要放置在專用氣瓶室或?qū)Ｓ脜^(qū)域。設備氣體匯流排的區(qū)域最好是單獨的房間，要嚴禁明火、遠離火源、防暴曬，使用煤氣類易燃易爆氣體要有特殊的防護和報警裝置，氣體間不發(fā)生爆燃的氣體管道可同架敷設，但其間距不得小于0.25 m。實驗室用氣系統(tǒng)的設計，要考慮相關設備的用氣量和最低壓力。在配置用氣點時，首先考慮用氣設備存放地點，并配置好閥門、壓力表和與設備連接管相匹配的接頭，方便連接設備。對壓縮空氣類用氣點，由于空氣中一般有較高的水分，但分析設備都需用干燥空氣的要求，故在用氣設備接口前還應加裝帶除水和過濾的壓力表，確保儀器設備使用干燥干凈的空氣，防止儀器損壞。

2 實驗室運行保障管理方法

在實驗室建設完成和儀器安裝到位后，為了確保實驗室的運行保障，需要合理的人員配置、完善的管理制度和質(zhì)量管控方法。

2.1 實驗人員隊伍的配置

實驗室人員的配置一般以設備自動化程度、工作量、信息化和基礎管理要求等為測算依據(jù)，再考察相關行業(yè)實驗室人員情況，結(jié)合本地區(qū)和企業(yè)的一貫作息安排等因素制定出人員需求。對于潤滑油應用型實驗室，既有潤滑油檢測，同時還涉及設備用油的診斷等業(yè)務，在配置人員時，必須配置相關的化學專業(yè)和機械專業(yè)人員，才能確保兩個專業(yè)的工作銜接。在配備合理數(shù)量的檢測人員后，應指定實驗室負責人，承擔起實驗室的業(yè)務分配和協(xié)調(diào)工作。

2.2 實驗室體系的建立

2.2.1 實驗室基礎管理制度的建立

為了確保實驗室有序運作，實驗室必須建立完備的工作規(guī)范和制度，使實驗人員職責分明、儀器設備狀態(tài)良好、實驗室運行平穩(wěn)、安全防護及危險品管理規(guī)范。建立以下的一些管理制度是必要的：

(1)建立一套實驗室作息制度，確保實驗人員有序管理。

(2)建立一套各崗位職責，明確各崗位的工作內(nèi)容和所承擔的責任，必要時設置A、B角替換規(guī)則，確保各崗位的工作正常開展。

(3)建立實驗室日常運轉(zhuǎn)的環(huán)境維護制度，確保實驗室保持良好的工作環(huán)境和運轉(zhuǎn)次序。

(4)建立實驗室消防應急措施方法和管理制度，確保實驗室在突發(fā)情況下有序采取措施。

(5)建立一套?；饭芾磙k法，編制各類危化品技術操作規(guī)程，確保?；返膬Υ妗⑹褂煤蛨髲U處置的全流程規(guī)范管理。

(6)培養(yǎng)一定數(shù)量實驗室報告結(jié)果的審核人員、?；饭芾砣藛T、燃氣和?；纷鳂I(yè)相關的資質(zhì)人員，確保檢測和管理人員持證上崗。

(7)建立樣品管理辦法，確保收樣、檢測、保管和報廢處置符合實驗室管理和客戶需求。

(8)建立設備臺賬記錄，包括設備檔案、點檢記錄、調(diào)試記錄、維修記錄，確保設備完好和狀態(tài)受控。

(9)編制設備操作規(guī)程，方便檢測人員學習和操作，做到作業(yè)規(guī)范。

(10)建立崗位危險源辨識和控制管理辦法，讓全體檢測人員了解本崗位的危險源，并得到控制。

(11)建立實驗室方針、政策和目標，使全體員工了解實驗室總體工作方向等。

通過上述制度的建立，確保了實驗室人員管理、環(huán)境維護、安全保障、設備維護和成本控制等基礎工作的順利開展。

2.2.2 實驗室能力認可相關性文件的建立

為了保證實驗室管理水平符合國際或國內(nèi)實驗室專業(yè)級管理水平和測試數(shù)據(jù)的權(quán)威性，實驗室的活動還須滿足ISO/IEC 17025或GB/T 27025《檢測和校準實驗室能力的通用要求》的管理要求。從資源和過程要求要素考慮，從以下幾方面建立規(guī)則[8-9]：

(1)人員方面，主要是建立實驗人員資質(zhì)管理辦法，確保實驗人員以此為依據(jù)獲得考核并被授權(quán)后上崗。對人員的培訓、監(jiān)督等建立相應的年度計劃，確保計劃中規(guī)定的相關工作有序開展。

(2)方法的選擇、驗證和確認方面，主要是建立實驗室現(xiàn)行有效的測試方法和作業(yè)指導書受控清單，并對受控方法進行符合性確認，確保本實驗室檢測條件滿足方法要求。

(3)記錄控制方面，主要是建立實驗室技術記錄和管理記錄的控制制度，確保檢測數(shù)據(jù)和各類規(guī)則在傳遞中的規(guī)范有效。

(4)外部提供的產(chǎn)品和服務方面，主要是建立標準物質(zhì)和重要物資的臺賬和管理辦法，并做好日常的驗收和使用管控工作，確保重要標準物質(zhì)和重要物資的受控。對需外部提供結(jié)果評價服務需求前，需建立供應商能力和條件的驗收評定標準。

(5)設備和計量溯源性方面，主要是建立設備管理臺賬和狀態(tài)控制辦法，包括設備計量周期、期間核查等措施，確保測試數(shù)據(jù)的溯源可控。對重要設備進行狀態(tài)標識，包括設備資產(chǎn)標識、計量符合性標識、狀態(tài)性質(zhì)標識和保管人標識等，確保設備在使用前掌握適用性。

(6)數(shù)據(jù)控制和信息管理、報告結(jié)果方面，主要是建立數(shù)據(jù)、報告管理控制辦法，包括異常數(shù)據(jù)的處置、修改、報告出具格式和信息發(fā)布等規(guī)則，確保數(shù)據(jù)信息不被篡改和丟失。

(7)確保結(jié)果有效性方面，主要是建立實驗室測試數(shù)據(jù)質(zhì)量抽查、比對和能力驗證計劃，確保人員、設備和實驗室間的能力在受控范圍內(nèi)。

(8)要求、標書和合同評審方面，主要是建立合同評審具體內(nèi)容，確保在接受樣品時就得到是否滿足實驗室測試條件。

(9)設施和環(huán)境條件方面，主要是建立各功能性實驗室對環(huán)境、溫濕度、設施要求的制度，確保實驗室設施和環(huán)境條件在檢測方法所規(guī)定的控制范圍內(nèi)。

(10)測量不確定度的評定方面，主要是編制不確定度評定計算方法，對關鍵實驗項目有計劃評定不確定度，掌握本實驗室檢測結(jié)果的可信度。

通過對這些能力要素規(guī)則的建立和實施，實驗室的管理基本滿足了《檢測和校準實驗室能力要求》中規(guī)定的相關準則。但為了能支持和證明實驗室持續(xù)滿足上述管理制度，實驗室還要建立一套包括管理體系文件的控制、記錄控制、應對風險和機遇的措施、糾正措施、內(nèi)部審核和管理評審等的管理制度[8-9]。

3 結(jié)束語

實驗室建設和運行是一項連貫性系統(tǒng)項目。對潤滑油應用型特殊專業(yè)實驗室所需求的設施和環(huán)境，在實驗室設計和建設初期都必須考慮和配置完善。在符合了實驗室配置的基本功能后，建立實驗室規(guī)范化能力要求規(guī)則和確保持續(xù)運行改進，才能證明實驗室管理水平符合國際實驗室或國內(nèi)一流實驗室專業(yè)級管理水平和測試數(shù)據(jù)的權(quán)威性。