潤滑油機械雜質的檢測技術分析

開比努爾·艾爾肯(新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

0 引言

機械設備的潤滑油中所包含的煤渣、塵土以及金屬屑等機械雜質肉眼不可分辨，因此在使用中常常會被忽略，從而對機械設備產生影響。現代科技在潤滑油機械雜質的檢測領域進行了重要的研究并取得了很大突破。對潤滑油機械雜質的檢測技術進行研究和分析，主要包括檢測材料、試劑的配比、應用的設備、儀器選用、檢測準備工作、檢測的步驟以及過程、實際的科學計算方法、誤差的計算、精密度分析等。同時，對檢測過程中存在的問題及其解決策略進行探討。

1 潤滑油機械雜質檢測過程

1.1 雜質檢測準備工作

1.1.1 檢測材料選用

檢測材料的選用是潤滑油機械雜質檢測過程中重要的一步，在潤滑油機械雜質的檢測過程中需要用到的檢測材料有直徑至少11 cm、質量達到國家要求的GB/T 1914標準的檢測濾紙，以及質量達到國家要求的SH 0004標準的溶劑油。使用溶劑油需注意其質量要求、配比比例、融水濃度等要嚴格把控；相關配比的硝酸銀試劑、乙醇甲苯混合劑也要達到標準。水的使用也要根據不同試劑的性質進行合理配比，其質量要達到國家規定的GB/T 6682以及達到國家規定的三級水的相關要求。檢測材料的選擇與應用是潤滑油機械雜質檢測過程中最基礎、最重要的一步，需要嚴格執行國家相關要求，把控材料選用的類型和質量。檢測材料不合格、違規的情況會導致整個潤滑油機械雜質檢測過程的誤差過大、危險性高等多種問題，為整個檢測過程造成不可逆轉的危害。

1.1.2 檢測試劑配比

潤滑油機械雜質的檢測過程中，檢測試劑的配比工作也尤為重要。在選用相關檢測材料之后，對相關材料、試劑應按照國家規定進行合理配比。在這個過程中需要注意的問題是材料與試劑的配比必須按照國家相關規定進行操作，經常出現實驗失敗、危險頻發的事件大多數都源于操作者意圖違反規定進行材料的配比，最后導致實驗全盤失敗。具體配比標準及實驗過程如下：首先對檢測所用的硝酸銀進行提純，配置成濃度為0.1 mol/L的水溶液；其次乙醇甲苯混合劑的配置需用95%純度的乙醇甲苯根據自身的體積比進行合理配置。形成的乙醇甲苯混合劑需進行比例檢測確保其正確性。檢測試劑的配比工作是雜質檢測的重要過程，在對各項試劑進行配比過后還需對其進行科學比例的檢查，以確保試劑配比的正確性。

1.1.3 檢測儀器選用

在潤滑油機械雜質檢測過程中，檢測儀器是最重要的工具，其選用也要遵循國家相關規定，并對儀器質量嚴格把關。最常用的檢測儀器包括分析天平、稱量瓶、干燥器、真空汞、玻璃棒、可加熱到103～107 ℃的烘箱、微孔玻璃過濾器、加熱過濾儀等多種檢測設備。不同的設備具有不同的使用方法和功效，使用時需注意其使用方法、注意事項以及儀器間的過渡、配合使用等。操作者需全面了解與學習不同實驗設備的使用方法，具體到溫度的把控、時間的準確，例如稱量瓶的誤差需要嚴格控制，烘箱的使用要嚴格控制溫度在±105 ℃，真空汞的使用需注意空氣壓強的穩定兆帕，微孔玻璃過濾器以及加熱過濾儀等儀器應嚴格按照使用說明書進行操作以確保檢測過程的安全性[1]。

1.1.4 檢測準備工作

在對潤滑油機械雜質進行檢測分析時，需注意準備工作的完整性和嚴謹性。首先玻璃瓶的待檢測試劑不能夠高于試劑瓶3/4的高度，此為基本操作注意事項，目的是防止人工操作誤差導致待測試劑溢出試劑瓶；其次通過手搖的方式將待測試劑搖勻。試劑搖勻需經過兩次操作，首先采用手搖，待試劑加熱后使用玻璃棒對檢測試劑再次進行搖勻，以確保檢測試劑的均勻性。試劑的均勻性越強，實驗結果就越精確，誤差越小；對待測試劑進行加熱，溫度控制在70～80 ℃之間。需嚴格把控溫度，并注意起始階段溫度變化且精準控制。溫度的控制是整個實驗過程中最重要的環節，溫控涵蓋了整個實驗過程，溫度控制的合理性和準確性直接影響實驗的準確性以及實驗結果的擬真性。對石蠟等多種待使用器材進行加熱，溫度可適當放低至40～80 ℃；在使用玻璃棒徹底搖勻試劑后，將檢測濾紙進行稱量并記錄相關數據；最后將實驗器材放至烘箱進行干燥準備。檢測準備工作是雜質檢測過程必不可少的一個環節，對于檢測的成功意義重大。

1.2 雜質檢測主要過程

潤滑油機械雜質的檢測最重要的一環是檢測過程，在檢測中要確保過程的完整性、準確性以及安全性。同時在檢測的過程中首要注意的問題是檢測順序的合理性，在檢測過程中常常會出現由于混淆檢測順序導致整個檢測工作失敗的情況。具體實際的檢測過程包括試樣的選取、混合液的過濾、濾紙的洗滌、試劑的稱重等。首先要根據混合液體的黏度選擇不同配比的檢測式樣，添加試劑要根據所選用式樣的實際重量進行操作；其次要使用恒重濾紙對待測混合液進行稱重，確保所稱重量的準確性、穩定性；在濾紙沖洗的過程中要選擇附著沉淀物的濾紙，并將帶有沉淀物的濾紙放至稱量瓶中，在做好稱量瓶的干燥工作后，進行最后的冷卻操作。最后的稱重結果是符合標準的0.000 2 g，數據穩定正確，便于計算與測量。

1.3 雜質檢測數據處理

1.3.1 數據計算

潤滑油機械雜質的檢測過程中重要的一步是試劑檢測過后的數據計算、數據處理的過程。數據處理對于雜質檢測具有重要的作用和意義，需要注意的是數據的精準性、完整性和誤差的計算。首先對于潤滑油機械雜質的含量用R表示，濾紙和稱重瓶二者聯合質量用r1表示，含有機械雜質的濾紙以及稱重瓶的聯合質量用r2表示，過濾前濾紙以及稱重瓶的質量用r3表示，過濾后濾紙以及稱重瓶的質量用r4表示。最后待測試劑的質量用r代表。所以計算公式為：

此公式適用于一般潤滑油機械雜質的檢測工作，當實驗操作步驟準確，原始數據穩定正確時，將檢測數據帶入公式中即可得出檢測結果。絕大多數潤滑油機械雜質的檢測均應用此類計算公式。

1.3.2 誤差處理

數據計算過程中出現誤差是正常現象，在計算過程中要對誤差進行詳細分析，并根據誤差允許值進行數據的處理。在雜質檢測使用的材料中，檢測所用濾紙直徑需達11 cm，硝酸銀水溶液濃度達0.1 mol/L，乙醇濃度為95%，三者誤差允許值為0，出現誤差需重新選用、配比檢測材料。雜質檢測所需要的儀器中，烘箱的誤差允許值在105±2 ℃；分析天平是化學定量所使用的器具，誤差需控制在0.5%以內；干燥器誤差在常壓和真空狀態下需小于±2 ℃；真空汞的誤差需控制在133 mmHg；微孔玻璃過濾器最大真空度為50～80 kPa；加熱過濾儀溫度誤差為±0.5 ℃，其水分含量可讀性為0.01%。最后需嚴格控制所測試劑的玻璃瓶高度、溫度、均勻狀態等。潤滑油添加劑的溫度為70～80 ℃，石蠟石油制品為40～80 ℃。最后的干燥過程也需控制干燥時間、干燥程度等。誤差是實驗過程中必然會存在的數據問題，采用正確的檢測操作以最大限度避免誤差，誤差發生時運用誤差公式進行計算以控制其處于合理范圍，是科學處理誤差的方式[2]。

1.3.3 檢測數據分析

經過機械雜質檢測操作以及數據處理，最終得出相關數據，對實驗數據可靠性、穩定性進行分析，得出機械雜質的重復性、可靠性如下所示：首先當潤滑油中機械雜質≤0.01%時，機械雜質重復性為0.002 5%， 再現性為0.005%；當潤滑油中機械雜質大于0.01%～0.1%時，機械雜質的重復性為0.005 0%，再現性為0.010%；當其大于0.1%～1.0%時，重復性為0.010 0%，再現性為0.020%；機械雜質大于1.0%時，其重復性為0.100 0%，再現性為0.200%。通過對檢測數據的分析可知，潤滑油機械雜質的重復性和再現性趨向穩定，同樣的操作者使用相同的實驗儀器，在實驗結果中要保證所得結果差值不高于上述數據規定的數據值；不同操作者使用不同操作儀器進行機械雜質檢測，所得數據也不能超過商戶數據所規定的數據值。通過對潤滑油機械雜質檢測數據進行精密度分析可知，機械雜質精密度呈現較低密度且狀態趨于穩定，不同濃度的機械雜質其重復性和再現性隨機械雜質的濃度提升而提升，數據呈正相關線性上升，穩定性較佳。通過最后的數據檢查與核算后，可完成潤滑油機械雜質的檢測工作。

1.4 雜質檢測注意問題

潤滑油機械雜質的檢測需要注意的問題有以下幾點：首先，有些油樣顏色較深，單以色彩區分難度較大，在檢測過程中容易出現油樣混淆，也會導致油樣吸附在濾紙上難以沖洗的問題。針對此類問題，可以使用按比例配置好的乙醇甲苯溶液進行沖洗，沖洗需要按要求進行，否則會導致誤差的出現，影響最后的檢測數據產出。其次，在對式樣進行干燥的過程中必須對已經干燥好的樣品進行冷卻，不同樣品冷卻時間不同，必須使不同樣品在符合自身特性的時間內干燥然后進行稱重，否則會影響檢測數據的精準性。最后，檢測所得數據成果在合理范圍內需進行多次核算與檢驗，確保檢測結果的科學性、精準性[3]。

2 潤滑油機械雜質檢測的問題解決策略

2.1 設備潤滑原理的應用

潤滑油機械雜質檢測系統主要構成是一臺主泵、一臺直流備用泵、一臺預/后潤滑油油泵、一臺潤滑油冷卻器、一套雙聯過濾器充當燃氣機輪、發動機以及齒輪箱、一臺溫控閥提供潤滑油。在機械設備運行初期由預/后潤滑油油泵供油，后備泵的作用是當原有油泵失效后進行補充。風冷紫銅翅片的作用主要是將潤滑油系統中所蘊含的熱量進行傳遞。最后，溫控閥通過控制冷卻前后油泵的混合比例為機械設備提供穩定的潤滑油支持。整個潤滑油雜質系統的潤滑油提供是通過主泵進行傳輸與供給，其余支泵起后備作用。了解機械設備潤滑原理，對潤滑油機械雜質的檢測具有重要意義，也是能夠解決潤滑油機械雜質檢測過程中出現的諸多問題的首要概念。

2.2 潤滑油存儲條件需完善

對潤滑油形成的雜質進行檢測得出以下結果：潤滑油機械雜質的產生原因之一是其自身存儲條件差。具體問題是潤滑油存儲環境通風性差，空氣潮濕，溫度過高。解決辦法是向壓縮機曲軸箱中倒入污染后的潤滑油，且對其進行密封存放，當存放時間小于等于半年時，雜質密度并不增加，污染不存在；出現加油時潤滑油型號添加錯誤的情況，應對潤滑油容器進行及時清潔與干燥，以防止潤滑油雜質的出現。潤滑油型號區別較明顯，選擇型號出現問題導致機械雜質產生時，及時使用檢測濾紙對混淆型號進行區分，對污染油劑進行分離，提純后進行研究。對潤滑油存儲條件進行檢查與完善后，可減少機械雜質產生的概率。

2.3 過濾網散熱器降溫

在潤滑油機械雜質檢測過程中易出現過濾網散熱器溫度過高的情況，是由于散熱器臟堵積灰、環境溫度高、風扇風量小、溫度傳感器故障等因素而造成。首先應將曲軸箱油與汽缸油在刮油環盒處進行分離，目的是增加翅片風量與減小熱阻，從而增加散熱器效率；其次應人為降低環境溫度，當環境溫度與介質溫度差異減低后，潤滑油交叉污染的概率會大大降低；再次對于因風扇風量小導致通風不暢形成污染的情況，應通過增加風扇功率從而加大風扇風力，促進儲藏室通風順暢的方式解決。最后當溫度傳感器出現故障導致污染時，應分兩種情況進行解決：當污染尚未發生應及時對溫度傳感器進行維修，當污染已經發生時應在維修溫度傳感器的同時對儲藏室潤滑油進行雜質檢測，分離提純。同時應聘請技術人員定期對溫度傳感器進行維護，檢查過濾網散熱器的溫度。

2.4 原刮油環盒結構的調整

原刮油環盒使用方式通常是跳打法，根據特定的控制點向施工測定點打水泥攪拌樁，進行定樁工作。在施工過程中每次打入20個孔位。進行測點的放樁，樁孔間距符合國家相關施工標準。原刮油環盒在指定樁位進行測設后，將測放點和中心管進行對準，使用的儀器通常是垂直線，垂直偏斜度小于1%。原刮油環盒穩定放置后，保持設備水平，鉆機主軸的誤差也應控制在1%之內[4]。

2.5 滑油冷卻器改善

滑油冷卻器的改造工作根據其工作現狀以及燃氣輪機運行的需求開展。滑油溫度過高會導致潤滑油機械雜質的出現，因此，應對冷卻器進行改造以期有效對潤滑油降溫。改造方案主要是在冷卻器上安裝船用防爆軸流風機，對風機的標準：風量為52 000 m/h， 電機功率為11 kW。拆除冷卻器原配風機，卸載原冷卻風扇和電機。燃氣輪機的控制邏輯是關鍵，為保持其不變，電源線由3×2.5 mm2更換為3×6 mm2，船用阻燃電纜與11 kW的風機電源開關相匹配。新增的軸流風機采用獨立支撐以及加固的防護網，可以有效起到隔斷的作用。滑油冷卻器加裝天圓地方連接器，其與風機進行篷布軟連接，可以確保滑油熱量被冷風帶走。最后，散熱器翅片的污垢需定期清除，從而確保散熱器的高效和穩定性。

2.6 雜質分析技術

機械雜質的分析對潤滑油的維護與雜質分離工作具有重要意義。機械雜質的污染程度與雜質的大小、密度、成分有關，小于油膜厚度的污染物可以通過改變其流變效應改善潤滑油自身的潤滑效果；大于油膜厚度的雜質，大部分在壓力的作用下會分解成若干小顆粒，小顆粒的分解過程會導致潤滑油自身溫度的增加和油膜破裂的情況。大多數顆粒物的熱效應更明顯于機械效應，會導致油膜破裂。雜質主要的危害體現在摻有雜質的潤滑油在投入使用的過程中會降低機械設備發動機故障，摩擦面經過長時間的磨損也會降低機械壽命，增加零件的損耗，還會產生濾油器堵塞的情況。黏度較大的重油，在測定殘碳、黏度等單位時，結果往往呈現偏大的趨勢[5]。

2.7 分析油品類型差異

輕質油品和重質油品由于密度、品質的不同，在潤滑油中存在的標準也不同。在一般的潤滑油中，塵埃、砂土、碳渣、金屬屑這些雜質在潤滑油中聚集的密度、數量隨著所使用設備的不同而有所差異。因此機械雜質不能籠統地劃分為一大類而作為潤滑油報廢的指標。一般來說輕質油品不允許存在機械雜質，重質油品的要求限制在0.005%～0.100%。

2.8 雜質檢測技術的改良

在潤滑油雜質檢測技術分析的過程中，不僅對檢測過程、精細原理進行分析，同時也對檢測技術進行改良和升華以適應不斷更新換代的潤滑油和復雜的雜質分離技術。在實際的改良過程中，并不對整體檢測技術的機組進行大面積的改造，而是保留原有的框架和結構，改造范圍局限于微小的器件。主要是更換潤滑油冷卻風扇，以期更加有效地控制潤滑油的溫度在57～62 ℃，這樣做可以增加潤滑油的使用壽命，也可以為工程的穩定運行增加保障。另有一些精密器件的更換、改造和升級工作，對潤滑油機械雜質的檢測技術都有著明顯的推動意義。

3 結語

潤滑油機械雜質對潤滑油的質量形成污染，應用被污染的潤滑油會對機械設備造成危害。本文對潤滑油機械雜質檢測技術進行分析，對檢測過程給予改善的建議和方案，同時針對雜質檢測過程中存在的問題提出相關解決方案，包括潤滑油存儲條件惡劣、汽缸油至曲軸箱的疏通障礙以及解決過濾網散熱器溫度過高、風扇功率過小等問題。潤滑油機械雜質的檢測分析對維護潤滑油質量、提升潤滑油純度、保障機械設備的工作暢通具有十分重要的意義。