激光遮光技術在船舶油液污染度檢測中的應用開發

汪航，陳衛海

（長江武漢航道工程局，武漢 430014）

1 油液污染度檢測儀的現狀

船舶，特別是工程船舶，應用的油液非常廣泛，一般有：液壓油、潤滑油、汽輪機油（透平油）、齒輪油、發動機油等。油液的清潔度品質對各系統和設備的運行非常重要，據統計,有75%以上的液壓系統故障和50%以上的機械設備運行故障和油液的污染度有關。

目前進口的油液污染度檢測儀非常昂貴，大多在人民幣十幾萬一套，售后維修也很麻煩，開發一套簡單實用的油液污染度檢測儀非常必要。

2 油液污染度檢測儀的原理

油液污染度檢測儀是用于檢測油液中的固體顆粒的數量和大小,檢測的油品種類有航空煤油、礦物油、合成油、磷酸脂油、液壓油、潤滑油、變壓器油、汽輪機油（透平油）、齒輪油、發動機油等。

油液污染度檢測儀最核心的部件，也就是“心臟”，就是“油液顆粒傳感器”。傳感器分為國產的和進口的，國產的傳感器價格大約在2000—3000 元左右，而進口的傳感器大概是國產價格的10 倍，以德國的傳感器為最好。國產和進口的傳感器測試原理都是“遮光法”（俗稱激光法、光阻法），測試原理相同。

檢測儀應該有盡量多的測試標準，大部分公司生產的儀器只有三種常用標準，不同的油品選用的標準是不同的，負責任的廠家會把 ①NAS1638 ②ISO4406③GJB420A ④GJB420B ⑤SAE749D ⑥SAE4059E 這6種標準全部放在儀器里供用戶選擇，我們碰到很多廠家儀器買回去后發現沒有他們需要的標準，又把儀器退還給廠家，要求廠家重新安裝他們需要的標準，這樣來回折騰，費時費力。還有一種情況，檢測儀買回去，當時標準是夠用的，一點問題也沒有，過了幾年，公司上了新的項目，使用了不同的油品，換了測試標準，這時發現所需的標準沒有，找生產廠家，廠家要收費才愿意把軟件升級，所以，一開始選購時就盡量購買標準比較多的儀器，現在做的好的廠家內置標準有6 種之多，這也是選購產品要考慮的重要因素之一。

在儀器的外觀電路上，最好選擇工控機做外設電路，工控機就是一臺小型電腦，處理數據快、準、狠，測試結果比不采用工控機的設備測量精度要高、要快，存儲結果是硬盤存儲，可以存儲上十萬條結果，也可以用U盤導出來，軟件安裝非常方便。選設備，盡量選用使用工控機電路的儀器，也要盡量選用彩色觸摸屏且配件豐富，面板簡潔，使用方便的產品。使用帶有觸摸功能的彩屏，這樣就基本上沒有按鍵，要知道按鍵越多，按鍵壞的機率就越大，因為按鍵是易耗品，沒有按鍵，壞的機率就會大大減少；其次，配件越多，使用起來就越方便。第五點配件齊全：高壓軟管、低壓軟管、接頭螺母、U 盤，取樣瓶，觸摸筆，打印紙等等配件盡量多，這樣使用起來會方便很多。

3 PDT-I 型污染度檢測儀概述

我們開發的PDT-I 型污染度檢測儀，是一款便攜式油液污染度檢測設備；采用激光遮光原理工作；粒子在檢測元件中，利用激光進行分類；測量值根據ISO4406:99/SAEAS4059E 得出。具有定時和監測兩個模式。

定時模式下，設備一鍵操作，點擊開始監測后自動檢測120 秒，并顯示結果；監測模式下，設備實時刷新并顯示當前油液污染度、油溫等參數；

檢測油樣的采取有兩種方式：一種是離線取樣，通過取樣瓶取回待測液體后，通過設備自帶的透明膠管，開啟設備內置油泵進行循環檢測；另一種是現場在線取樣，通過設備自帶的測壓軟管連接帶壓力油路，測試嚴禁開啟油泵，靠壓力油進出口壓差產生液體流動檢測；

在線取樣時(通過測壓接頭直接連接管路)，對油液壓力波動、流量波動、油液大雜質等有很高要求，在不能確保油液無可視雜質的前提下，請勿使用在線檢測，大顆粒雜質對設備核心部件產生損壞，影響測量準確性。檢測儀在線測量時不可有壓力波動，且流量應處于50mL—350mL 之間的某一個穩定值。鑒于在線取樣時要求較高，推薦使用第一種方式：離線取樣，此方法檢測精度高，操作要求低，同樣可以避免現場復雜環境和人員對設備產生的損壞。

3.1 設備組成

（1）硬件：設備出廠包括; OPDT-I 型便攜污染度檢測儀一臺、離線取樣膠管兩根、在線取樣軟管2 根、220V 電源連接線一根、防護箱一個、使用說明書一份、出廠合格證一張。

（2）軟件：污染度檢測儀通過金屬鈕子開關和觸摸屏操作，觸摸屏內置操作運算軟件。

3.2 技術參數

使用介質：礦物油，潤滑油；

介質溫度：5℃——40℃(推薦)；

外部供電：AC220V；

電池供電：DC24V；電池容量：5AH；

設備功率：180W（離線取樣）；10W（在線取樣）；

最大壓力：20MPa；

測量范圍：ISO 4406 等級號 10-22；NAS4—NAS12；

測量精度：±1（對于ISO 等級號）；

測量通道：4μm；6μm；14μm；21μm；（符合ISO 4406 標準）

許用粘度：VG10--VG68；

許用流量：50—350ml/min 穩定的流量和壓力；

對外接口：在線取樣時對外接口為M16*2 測壓接頭；

設備外形：背面布局。

背面布局：

正面布局：觸摸屏、電量顯示、指示燈、開關。

3.3 操作說明（離線取樣）

（1）設備連接：取出污染度檢測儀，放置穩固平坦位置，分別連接隨機膠管至檢測儀背面的離線取樣口，取樣進油口管徑8，取樣出油口管徑6；連接220V 電源線，開啟儀器背面的開關，燈亮起表示設備已經通入220V 交流電。

（2）取油樣不少于1L，分別用兩個潔凈取樣瓶各裝一半，蓋好取樣瓶，確保清潔，靜置4 小時后確保無肉眼可視顆粒和氣泡方可進行檢測。

（3）取出一瓶油樣，將離線取樣膠管的吸油管放入取樣瓶，將出油管放入一個空容器內，開啟油泵，觀察是否有油液進入管理循環，長時間未用開油泵時，可能回油吸空噪聲，待油液填滿吸油管后噪聲消除，若吸油管油液無吸入跡象，則關閉油泵檢查管路連接是否到位，任然無法吸油油液則需向吸油管內灌入待測油樣后再行運行油泵；待油管內氣泡排除，無明顯氣泡后將吸油管和出油管均放入第一瓶油樣內，進行循環沖洗設備，時長不低于5 分鐘。

（4）確保管路無氣泡后，關閉油泵，將第一瓶油樣內吸油管和出油管快速移入第二瓶油樣內，盡量分開吸油口和出油口，吸油口盡量往下；開啟油泵、檢測開關打開，亦可開啟充電開關，給電池充電。

（5）此時操作觸摸屏幕，點擊監測模式，可以實時查看串油結果，一般需至少串油5 分鐘后結果穩定才能認為是最終值。此時可以直接打印結果，亦可通過定時模式，點擊開始檢測，系統自動120 秒后出檢測結果。

3.4 軟件界面及操作

（1）定時模式：顯示數據有流動指數、上次結果、啟動檢測流動指數顯示為百分比，推薦范圍為8%——70%，流動指數和油液粘度有關（離線取樣），和壓差大小有關（在線取樣）；上次結果顯示為上一次測量的結構，點擊啟動檢測后，系統將倒計時120 秒，產生結果報告。

（2）監測模式：監測模式顯示油液溫度、流動指數、目標等級，實時結果以及超標顆粒指示。當流動指數閃爍時，說明流動指數異常，要根據實際數值考慮增加流量、減少流量、增加油溫等措施。目標NAS 為用戶設定的期望值，可以點擊黃色方框設置；顆粒濃度超標指示內的對應顆粒大小的指示燈可以使用戶知道是哪一種顆粒濃度超標（紅色），顯示結果有ISO、SAE 及NAS三種標準。

（3）數據打印：上圖內改變記錄間隔可以改變歷史記錄的間隔時間；“記錄”處于ON 時數據開始記錄，最多記錄100 條；任何界面下均可點擊數據打印，即可打印當前狀態下的測量結果。

3.5 操作注意事項

（1）污染度檢測儀為精密測量元件，須做好設備防護及保養；設備核心部件為激光元件，勿私自拆卸，以免發生光電傷害。

（2）在線檢取樣時(通過測壓接頭直接連接高壓系統)，對油液壓力波動、流量波動、油液大雜質等有較高要求，在不能確保油液無可視雜質的前提下，請勿使用在線檢測，大顆粒雜質對設備核心部件產生損壞，影響測量準確性。檢測儀在線測量時不可有壓力波動，且流量應處于50mL—350mL 之間的某一個穩定值。

（3）對于大多數用戶而言，建議使用離線取樣，即通過取樣品將待測液體帶回辦公室通過污染度檢測儀內置泵進行循環檢測，此方法檢測精度高，操作要求低，同樣可以避免現場復雜環境和人員對設備產生的損壞；采用透明瓶進行取樣，建議取樣不小于1000mL，且在取得最終檢測試樣之前應用取樣口油液對取樣瓶進行最少一次的沖洗。離線檢測前，油液樣品應該確保油液內無肉眼可視雜質以及氣泡；離線測試前將樣品分成均等兩部分，一部分用于循環沖洗檢測儀內部及排除氣泡，另一部分用于最終測量。連接220V 電源，將循環軟管放入沖洗樣瓶內（吸油粗管盡量和出油細管管口上下分開），僅開啟循環泵，觀察循環油管內油液流動情況（嚴禁長時間無油情況下運轉循環泵），待管內充滿油液且無氣泡后，關閉循環泵，將油管放入最終測試樣瓶，依次打開循環泵和檢測開關，等待2 分鐘后開始檢測。

4 結論

這款新型實用的PDT-I 型油液污染度檢測儀，成本低廉、簡單實用，操作簡便，測試數據可以打印存儲，維修方便，完全可以替代進口的昂貴的同類產品。