油液分析初用于發(fā)動(dòng)機(jī)是作為一種預(yù)測(cè)性維護(hù)工具,目前它仍然是確保發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)。往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)是大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力裝置,如汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)、采礦設(shè)備、農(nóng)業(yè)設(shè)備。另外,備用發(fā)電機(jī)、油氣勘探鉆機(jī)和管道壓縮站也要使用發(fā)動(dòng)機(jī)。
如果機(jī)油不能充分發(fā)揮其作用,就必須更換。另一方面,過(guò)早或頻繁地更換機(jī)油會(huì)對(duì)成本和環(huán)境造成巨大影響。內(nèi)燃機(jī)的機(jī)油在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)逐漸受到污染,其污染的速度會(huì)因負(fù)載系數(shù)、占空比、使用時(shí)間、環(huán)境和燃料類(lèi)型而變化。發(fā)動(dòng)機(jī)油通常含有添加劑包,主要是清潔劑和堿性成分,以中和燃料燃燒產(chǎn)生的酸。添加劑會(huì)逐漸消耗,以致不能更好滴保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。通常情況下,了解油中污染物的類(lèi)型是很重要的,通過(guò)它們可以了解發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況,以便更好地采取補(bǔ)救措施。例如,如果油中有大量二醇污染表明冷卻系統(tǒng)有泄漏。
油液分析提供了有關(guān)污染程度的信息,以及油液老化情況,油的狀況是隨著環(huán)境條件的變化而改變的。導(dǎo)致機(jī)油污染的因素有哪些 ?
發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的污染物. 下面是常見(jiàn)的幾種 :
一、燃料
燃料污染物通常與發(fā)動(dòng)機(jī)故障有關(guān)。然而,燃料稀釋也可能是由于發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)度怠速或頻繁啟停引起的。燃料稀釋會(huì)導(dǎo)致粘度損失,如果不加以控制將導(dǎo)致嚴(yán)重磨損和故障。噴油嘴故障,空氣過(guò)濾器堵塞和燃油泵故障是燃油稀釋的常見(jiàn)原因,但在某些情況下,機(jī)油污染也可能是由于燃料管道破裂引起的。
二、燃燒副產(chǎn)物
廢氣(竄漏氣體)會(huì)通過(guò)活塞環(huán)、氣門(mén)導(dǎo)管和泄露的渦輪增壓器進(jìn)入曲軸箱。這些氣體含有碳、水、酸、不*燃燒的燃料,清漆和油漆。所有這些顆粒都會(huì)污染機(jī)油。硫氧化物(Sox)是常見(jiàn)的含硫燃料(柴油,液體燃料餾分,重質(zhì)燃料油)氣體;氮氧化物(NOx)通常在天然氣(CNG,LNG,丙烷)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中較為常見(jiàn)。烴氧化物(HCOx)存在于多種燃料中。
三、水
水蒸氣作為燃燒的副產(chǎn)物會(huì)進(jìn)入機(jī)油中。備用發(fā)電機(jī)和低負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)使油變得過(guò)熱以至于使水沸騰。水與漏氣結(jié)合會(huì)產(chǎn)生酸,會(huì)使油老化并腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)表面。從空氣中吸入的水或者冷卻管損壞漏進(jìn)去的水會(huì)導(dǎo)致油老化,嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和故障。
四、酸, 清漆, 污泥
當(dāng)潤(rùn)滑油與高溫發(fā)動(dòng)機(jī)部件接觸時(shí),或者當(dāng)高溫油與空氣接觸時(shí),就會(huì)發(fā)生氧化和分解,產(chǎn)生酸、清漆和污泥等污染物。
五、煙炱
這種污染物是由噴射延遲和燃燒的燃料與汽缸套上的油混合引起的。過(guò)多的煙炱會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)和噴油器總成的異常磨損,使排放控制系統(tǒng)過(guò)載,污染空氣。
那么發(fā)動(dòng)機(jī)油監(jiān)測(cè)應(yīng)包括哪些測(cè)試?除了粘度測(cè)試和以及磨損金屬測(cè)試之外,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的任何測(cè)試需要進(jìn)行污染物測(cè)試。
六、防凍液
乙二醇防凍液在發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛使用。冷卻系統(tǒng)被腐蝕,缸蓋密封破裂或冷卻管路損壞都會(huì)導(dǎo)致防凍液進(jìn)入機(jī)油。乙二醇對(duì)有色金屬軸承表面具有很強(qiáng)的腐蝕性。過(guò)量防凍液會(huì)使機(jī)油變色,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)卡死。
七、氧化硝化
如果氧化嚴(yán)重,潤(rùn)滑劑就會(huì)腐蝕關(guān)鍵表面。“氧化值”越大,氧化的程度就越高。有氧化問(wèn)題的系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)油漆、污泥沉積、粘環(huán)、清漆和過(guò)濾堵塞等情況。
硝化是另一個(gè)重要的參數(shù),它測(cè)試的是機(jī)油中NOx的含量。這些化合物能與油中的水發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生亞硝酸,使油降解,降低添加劑的效力。可以產(chǎn)生清漆和沉積物。
八、紅外光譜
紅外光譜技術(shù)是一種檢測(cè)在用油樣品中有機(jī)污染物、水和降解產(chǎn)物的重要技術(shù)。可提供大量關(guān)于機(jī)油狀況和污染的信息。
九、抗磨添加劑
用IR測(cè)定,是對(duì)油中剩余ZDDP添加劑的測(cè)定。ZDDP是主要的減磨添加劑;如果被耗盡,容易產(chǎn)生異常磨損。
十、乙二醇含量
對(duì)液體乙二醇的量度,以wt%計(jì)量。乙二醇冷卻劑在高溫環(huán)境中會(huì)分解,形成乙醇酸。這些酸侵蝕軸承表面有色金屬并形成金屬鹽。這些酸還與油中的抗磨損和抗氧化添加劑反應(yīng),與水混合形成污泥,堵塞過(guò)濾器并導(dǎo)致油失去其潤(rùn)滑性能,從而增加磨料磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱中的乙二醇污染被認(rèn)為是比水更嚴(yán)重的污染物(其破壞力是水的10倍)。隨著油溫上升,乙二醇冷卻劑可能會(huì)迅速或隨著時(shí)間的推移而分解。這種不穩(wěn)定性是在給定時(shí)間內(nèi)確定油中乙二醇含量的主要挑戰(zhàn),并且是現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果彼此不一致的主要原因。
十一、煙炱
用紅外光譜法測(cè)定其含量,以wt %為單位。雖然大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)油都有用于分散煙炱的添加劑,但如果添加劑過(guò)量,會(huì)造成過(guò)載,導(dǎo)致磨損和不良運(yùn)轉(zhuǎn)。
十二、粘度
粘度是流體流動(dòng)的阻力。運(yùn)動(dòng)粘度是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油重要的物理性質(zhì)。發(fā)動(dòng)機(jī)油通常是多級(jí)配方,允許發(fā)動(dòng)機(jī)在很寬的溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)油通常測(cè)試100下的粘度。如果潤(rùn)滑劑的粘度超過(guò)SAE規(guī)定的小值或大值,則需要更換。粘度會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加,并隨著煙炱和固體顆粒的增加而增加。發(fā)動(dòng)機(jī)油是粘度損失比粘度增加危害更嚴(yán)重,并且通常是燃料污染的罪魁禍?zhǔn)?
十三、水分
水是常見(jiàn)的污染物之一。水可以作為燃燒的副產(chǎn)物或因冷卻系統(tǒng)泄漏進(jìn)入機(jī)油。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)油的溫度足以在工作時(shí)驅(qū)除濕氣,但過(guò)量的水會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損。由于泄漏或進(jìn)水過(guò)多,進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的水會(huì)引起嚴(yán)重磨損,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)卡死。大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的水污染不應(yīng)超過(guò)0.25%。
十四、總堿值
總堿值(TBN)是潤(rùn)滑劑中堿性?xún)?chǔ)備的量度。通常通過(guò)滴定法測(cè)量,如Karl Fischer方法,但也可以用其他方式測(cè)量,例如紅外光譜法。竄氣與曲軸箱中腐蝕性酸的水分相結(jié)合,會(huì)消耗堿值。發(fā)動(dòng)機(jī)油含有添加劑,旨在與形成的酸反應(yīng)并中和酸。堿值以跟蹤在用油中的添加劑消耗情況。當(dāng)TBN值達(dá)到給定潤(rùn)滑劑的既定水平時(shí),通常要換油。 TBN的突然下降將表明發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常(例如過(guò)度竄漏)。大多數(shù)潤(rùn)滑油供應(yīng)商都在使用規(guī)范中限定TBN的值。通常當(dāng)TBN值降到起始值的30%時(shí),就該換油了。對(duì)于燃燒高硫燃料的發(fā)動(dòng)機(jī),建議使用高起始TBN值的油,并且警報(bào)限值設(shè)為起始值的50%,而不是30%.
十五、總酸值
總酸值(TAN)用于表示潤(rùn)滑劑中相對(duì)酸度。通常通過(guò)滴定法進(jìn)行測(cè)量。酸值用作指導(dǎo)跟蹤使用中的油的氧化變性。TAN推薦用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。 TAN的突然上升預(yù)示著可能存在常操作(例如過(guò)熱)。大多數(shù)潤(rùn)滑油供應(yīng)商都在使用規(guī)范中給予TAN限制。通常比起始值增加2.0,就需要重視。.
十六、鐵磁顆粒濃度
鐵磁顆粒濃度是指鐵磁性顆粒的總量,單位為ppm。用磁力計(jì)來(lái)測(cè)量。尺寸從亞微米到肉眼可見(jiàn)不等。鐵磁顆粒會(huì)引起電流的變化,電流的改變量與鐵磁顆粒的含量成正比。總鐵磁顆粒是所有發(fā)動(dòng)機(jī)油的關(guān)鍵指標(biāo),應(yīng)包含在所有篩選測(cè)試中。以ppm為單位的值是一個(gè)趨勢(shì)。鐵磁顆粒濃度增加10%表示存在異常磨損。
十七、顆粒計(jì)數(shù)
顆粒計(jì)數(shù)是一種根據(jù)特定的尺寸范圍對(duì)流體中的顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)和分類(lèi)的方法,通常根據(jù)ISO 4406和SAE 4059.這是一種非常有用的測(cè)試,減少油中的顆粒可以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。顆粒計(jì)數(shù)通常是發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的一項(xiàng)可選測(cè)試,因?yàn)闊熿茣?huì)影響顆粒計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。顆粒計(jì)數(shù)通常用于發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā),因?yàn)橄馤aserNet這樣的技術(shù)能夠有效地測(cè)量含有1.5%煙炱的油中的顆粒數(shù)量。
十八、鐵磁顆粒計(jì)數(shù)
鐵磁顆粒計(jì)數(shù)是一種根據(jù)顆粒的大小和數(shù)量而不是濃度來(lái)量化鐵屑的技術(shù)。常用的是技術(shù)是磁力計(jì)或者LNF ,直讀鐵譜系統(tǒng)也是一種常用的方法。這些系統(tǒng)增加了光譜和鐵磁密度技術(shù),有助于了解鐵磁顆粒的數(shù)量和大小。所有這些技術(shù)測(cè)量的都是樣品中大小鐵磁顆粒的比例。數(shù)據(jù)可用于計(jì)算磨損顆粒濃度和嚴(yán)重性指數(shù),可設(shè)置數(shù)據(jù)達(dá)到一定水平時(shí)的報(bào)警值。
十九、燃油稀釋
燃料稀釋是對(duì)潤(rùn)滑油中未燃燒的燃料的測(cè)量,通常由于噴油器泄漏、密封不良或燃燒不*而產(chǎn)生。所有發(fā)動(dòng)機(jī)都能承受一定量的燃料,預(yù)計(jì)不超過(guò)2%。超過(guò)5%問(wèn)題就很?chē)?yán)重。燃油稀釋通常通過(guò)GC或SAW傳感器(燃油嗅探儀)測(cè)量,結(jié)果用wt%表示。
二十、元素光譜
元素光譜法是一種用于檢測(cè)和量化在用油中由磨損,污染和添加劑產(chǎn)生的金屬元素的技術(shù)。給油樣通電使每個(gè)元素發(fā)射或吸收可量化的能量,能量的多少表明油樣中的該元素的濃度。結(jié)果反應(yīng)所有溶解金屬(來(lái)自添加劑包)和顆粒的濃度。該測(cè)試是所有現(xiàn)場(chǎng)和非現(xiàn)場(chǎng)油液分析工具的支柱,因?yàn)樗梢钥焖贉?zhǔn)確地提供有關(guān)設(shè)備污染和磨損情況的信息。其主要限制是對(duì)顆粒尺寸為5微米或更大的顆粒,其檢測(cè)效果較差,這也是要首先進(jìn)行鐵磁顆粒濃度檢測(cè)的原因。
二十一WDA (鐵譜分析)
WDA是一種分析技術(shù),它將鐵磁性磨損顆粒與油分離并將它們沉積在譜片上。通過(guò)顯微鏡觀察譜片,可看出磨損模式和設(shè)備潛在的磨損源。這種技術(shù)稱(chēng)為分析鐵譜。它是檢測(cè)異常和有色金屬磨損的非常好的技術(shù),但通常只由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的分析師才能進(jìn)行。
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