润滑油在用油液监测分析技术(讲座)

润滑油在用油液监测技术孙成杰2010年12月LubeOilR&DInstitute目录在用油液监测的意义在用油液监测技术的发展在用油液监测技术手段在用油液监测规范在用油液监测应用实例LubeOilR&DInstitute在用油液监测的意义·对于润滑油生产厂商来说润滑产品在市场上的竞争力从根本上说取决于:质量高而且稳定服务好而且彻底在用油分析是更深层次更高水平的技术服务,是创立产品品牌和提高品牌声誉的有力保障.在用油液监测的意义两个新的理念:服务工作要“从摇篮到坟墓”,即全程服务.产品的售出仅是第一步,用得可靠,持久,有效才算完美.不是单纯卖油而是提供全套解决润滑问题的方案,包括:如何选择润滑油怎样正确使用润滑油科学规定换油周期制定监测参量和准则根据用户使用情况对油品进行针对性改进不代人受过,不当替罪羊:避免用户将因用油错误或使用不当造成的设备失效归罪于润滑油生产商LubeOilR&DInstituteSHELL公司油液分析实验室概况规模:直接管辖五个中心实验室,分布在:亚特兰大(弗吉尼亚州)芝加哥(伊利诺依州)休斯顿(德克萨斯州)路易斯威利(肯塔基州)奥克兰(加利福利亚州)还下设数十个服务点,如SHELLFleetService所属的SpeedcoTruckLubeCenter就有40多个油液分析站.任务:指导用户正确选择润滑剂并规划使用方法;负责技术咨询和培训工作;为用户提供精确可靠的实验结果;对实验结果的数据进行解读并提出维修建议;科学规定换油周期;向总部反馈使用信息,改进产品质量.LubeOilR&DInstituteEXXON公司的润滑油分析EXXON认为润滑油分析是一种有效的维护保养工具,它可以预防价格昂贵的停机并且通过早期检测磨损,污染和润滑油状态的趋势来延长发动机寿命;它即是诊断工具也是管理手段:作为诊断工具,它能提供曲轴箱或油池中油样的系统分析结果;作为管理手段,它能提供关于设备性能的全面核查;LubeOilR&DInstituteEXXON公司的润滑油分析通过对重要客户用油状况的跟踪研究,EXXON可以及时了解到自身润滑产品的性能变化趋势,发现可能存在的技术缺陷.根据这些信息和数据,EXXON可以针对性的改进配方,提升性能,使油品能够真正适应客户的使用条件,从而保持和提升EXXON的技术优势和品牌地位.EXXON的润滑油分析体系(EXXGARD)涵盖了长途车队,越野车队,内陆船队,燃气发动机,发电站和工业设备.LubeOilR&DInstituteBP公司建立了相应的系统BP公司认为油液检测体系是为客户服务的一个重要组成部分,在全球建立了近10个中心实验室和数十个区域实验室.通过这个系统来证明BP公司产品的优越性,了解自身产品的缺点和不足,从而改进产品的质量和稳定性.BP公司认为润滑油公司不仅是生产油的专家而且是油料应用领域的专家,只有这样才能为用户提供解决用户润滑问题的全套方案.这种完善的服务是公司成为世界上领先的润滑油供应商之一的重要保证.LubeOilR&DInstituteLubeOilR&DInstitute在用油液监测的意义·对于润滑油使用厂商来说润滑油就好比设备的血液，定期抽检有代表性的在用油进行分析◆监测设备在用润滑油的性能变化◆监测污染以及油中磨损颗粒的情况，获得设备润滑和磨损状态◆监测油品衰变及污染的信息在用油液监测的意义·对于润滑油使用厂商来说作用◆评价设备的运行状况和预测故障并确定其故障原因、类型和部位，◆避免灾难性损坏，减少正常状态下不必要的停机检修，优化设备的维护保养方案，提高设备可靠性寿命。◆在节能降耗、环保安全方面的作用突出。LubeOilR&DInstitute监测设备状态,诊断机器故障,提高安全性降低维修费用(至少节省50%以上的设备维修费用),包括大幅度降低设备大修台次,节省大修费用减少零部件的更换防止维护过头:防止提前大修和不必要的换油提高了设备的可靠性和出勤率,减少停机损失油液分析可以提高设备的利用率和完好率,使更多设备随时处于可用状态;可以保证80%的设备处于完全正常,15%需要监护运行,4.5%需要略加维修,只有0.5%的设备需要进行大修.延长润滑油使用期限,节省换油费用:定期换油制度的缺点是经常出现该换油时不换,造成严重的磨损;或者不该换油时换油,造成油料的极大浪费.而通过油液监测可以大大延长油料服役期限,目前的经验是延长2-3倍为常规效益,有一些甚至延长8-10倍总的来说,油液分析的投资效益比一般在10倍以上LubeOilR&DInstituteLubeOilR&DInstitute在用油液监测发展最初的油液监测技术起源于油污染分析，主要是通过油品理化指标常规检测来反映油品的质量以及润滑性能。1941年美国铁路行业首先采用了光谱分析方法，监测在用内燃机车润滑油中的磨粒元素种类和含量。60年代中期出现了油液监测中的颗粒计数法，这种方法可获得一个数字化的分析结果，用于评价油品污染的程度。70年代初，铁谱技术问世并很快在机器的故障诊断中得到了应用。由于这一技术可以全面分析磨粒的浓度、尺寸分布、形貌和成分，因而丰富了油液监测中磨粒分析的内涵，并产生了“微粒摩擦学”的概念。与此同时，美国军方率先采用油液监测技术取得明显效果，并将此技术推广到工业领域，获得了普遍的应用和认可。在用油液监测发展80年代起，油液监测工作者大力推广红外光谱仪检测在用润滑油，尤其是傅立叶变换红外光谱仪的出现，更是促进了油液监测技术的进一步发展。进入90年代，利用气相色谱和质谱仪测定在用润滑油的组分变化也有报道。目前，油液监测技术已成为设备状态监测的一种重要手段，成为一种融合多学科、在线与离线并举、监测诊断与维修管理的先进技术。LubeOilR&DInstitute设备维修制度的演变失效后维修定期维修视情维修主动维修(以状态监测为主)LubeOilR&DInstitute设备维修制度的演变预知性维修以磨损监测和失效征兆为主,使用技术为光谱,铁谱为主,理化测试为辅.主动维修以油的衰变和污染为主,目的是消除失效的根源.故使用技术以红外监测为主,光谱及其它手段为辅.LubeOilR&DInstitute污染固体,水分,空气,热油液衰变粘性,润滑性,添加剂磨损及疲劳磨粒,粘着,冲蚀,腐蚀,穴蚀,微动设备失效粘性,润滑性,添加剂主动性维修预知性维修失效后维修LubeOilR&DInstitute在用油液监测的具体内容磨损及污染元素的总量:判断磨损及污染的严重程度.磨损及污染元素的成分:判断磨损发生的部位和污染物的来源.Fe,Cr,Ni主要来自滚动轴承和齿轮Cu,Pb或Al,Si主要来自滑动轴承K,Na,Si,B主要来自冷却剂和添加剂Na,V,Al,Si主要来自燃油泄漏Na,Mg,Ca表明海水污染在用油液监测的具体内容磨损及污染元素的大小及其尺寸分布规律:判断液压油的污染程度,判断光谱元素分析的有效性.磨损及污染元素的几何形态(Morphology)-形状,纹理,光泽等可以判断磨损的机理,主要是严重滑动磨损切削磨损接触疲劳磨损一般正常磨损LubeOilR&DInstituteLubeOilR&DInstitute在用油液监测的具体内容油液的衰化变质:在空气,热,金属颗粒剪切运动和水汽的共同作用下油液会发生氧化,硝化,硫酸化和聚合化.油液的污染:除金属颗粒外还有水的污染,燃油稀释,乙二醇和烟炱等的污染.添加剂的损耗:过滤,蒸发,水解,泄漏都会造成添加剂的损耗而使油液丧失原有的功能.LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段在用油液监测包括对润滑油本身的分析和其携带磨损颗粒分析测试手段主要有理化分析、红外分析、光谱分析、铁谱分析和污染度分析等。LubeOilR&DInstitute在用油液监测手段1常规理化性能分析◆粘度◆闪点◆水分◆酸碱值◆不溶物◆铜片腐蚀◆抗泡沫性◆抗乳化性◆四球PB、PD值在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆粘度：流体流动时受到的流体内摩擦力，它是反映流体流动性能的主要技术指标。测定方法：GB/T265D445ISO3104GB/T11137(逆流法）适用范围：牛顿流体，即粘度与剪切应力和剪切速率无关方法概要：在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力作用下流经一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，时间和粘度计系数的乘积为该温度下样品的运动粘度。LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆粘度注意事项：温度的控制、时间的控制、粘度计的控制、样品的预处理、有效数字准确度与精密度：元器件校验、标样标定、统计规律、比对试验、能力验证LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆闪点意义：安全指标、组分轻重测定方法GB/T261ISO2719D93(宾斯基－马丁闭口杯法）SH/T0733D56(泰格闭口杯法）GB/T3536ISO2592D92(克利夫兰开口杯法）GB/T267GOST4333(布林克开口杯法）注意各个方法的适用范围和特点LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆水分石油产品在贮存、运输、加注和使用过程中，可能由于各种原因而混入水分。水分在石油产品中以三种形式存在：溶解水、悬浮水、游离水。测定水分的意义：可根据含水量确定脱水方法；石油产品含水会加速油品氧化；低温时燃料油中水分会产生冰晶，影响供油；水分能引起容器和机械腐蚀；润滑油中的水分能促使润滑油乳化，破坏油膜，使润滑油的性能变坏。LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆水分测定水分的主要方法：GB/T260石油产品水分测定法GB/T11133液体石油产品水含量测定法（卡尔.费休法）LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆酸碱值意义：反映基础油的精制程度、成品油的腐蚀性、旧油和在用油的氧化安定性及添加剂的损耗。测试方法：GB/T264酸值测定法（乙醇抽提法）（测定强酸和较强酸）GB/T4945D974酸值和碱值（颜色指示剂法）（样品颜色较浅，碱值方法几乎不用）GB/T7304D664酸值测定（电位滴定法）（深色油品）LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆酸碱值SH/T0688D4739碱值测定（电位滴定法）（深色油品）注：溶剂体系：甲苯：异丙醇：三氯甲烷：水测定范围：碱值0.5-70mg(KOH)/gSH/T0251D2896碱值测定（电位滴定或指示剂法、深色油品）注：溶剂体系：氯苯：冰乙酸（甲苯：冰乙酸，石油醚：冰乙酸）滴定剂：高氯酸冰乙酸LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆不溶物意义：石油产品中的不溶物是指存在于油品中所有不溶于特定溶剂的沉淀物或悬浮物。多数来自于外界，如尘土、沙粒、铁锈、金属屑、纤维及添加剂中夹杂的无机盐等，也包括一些不溶于溶剂的炭青质、炭化物等有机氧化成分。含有不溶物的润滑油，在使用过程中会堵塞滤油器并增加润滑零部件的磨损。测试方法：GB511石油产品和添加剂机械杂质测定法（重量法）GB/T8926用工的润滑油不溶物测定法ASTM4055StandardTesMethodforPentaneInsolublesbyMembraneFiltrationLubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆铜片腐蚀意义：反映油品对金属表面的保护能力。测试方法：GB/T5096（100℃、150℃）铜片腐蚀试验法GB/T378（50℃）铜片腐蚀试验法LubeOilR&DInstitute在用油液监测技术手段1常规理化性能分析◆抗泡沫性意义：润滑油在机械设备润滑系统中，由于反复循环使用，当润滑油在工作面受到激烈搅动，将空气混入油中时，往往发生泡沫而