油液状态监测技术-SGS、2015.5.8

1SGS-CSTC油液状态监测技术Jessie.ZhangMarch.21.2014Japan,June20102油液状态监测油液状态监测技术润滑油品质监测污染监测和控制磨损状态分析3油液状态监测油液监测技术主要包含以下三个方面的内容，并相互覆盖：油液品质监测污染监测与控制设备磨损状态分析4油液状态监测：我们看到什么？取样测试、测试参数、趋势跟踪通过培训，促进监测数据被有效应用ChemistryWearContaminationTestingTrainingWhatcanIsee?Sampling5油液状态监测：油液品质监测润滑油=基础油+添加剂润滑脂=基础油+稠化剂+添加剂基础油的衰变添加剂的消耗AdditivesTypesAnti-oxidants/OxidationInhibitorsDispersantsandDetergentsAntiwearandExtremePressureRustInhibitorsVIImproversFoamInhibitors/DeformantsPourPointDepressants6油液状态监测：油液品质监测技术油液品质监控的目的：连续监控添加剂消耗、降解，基础油氧化衰败变化趋势，确保润滑油满足设备使用外观目测色度ASTMD1500黏度ASTMD445总酸值ASTMD664总碱值ASTMD2896/ASTMD4739元素（添加剂等）ASTMD5185/ASTMD4951氧化降解红外差谱：ASTME2412氧化寿命旋转氧弹：ASTMD2272氧化寿命RULER：ASTMD6971分散性测试BlotterspotASTMD78997外观:目测观察油品:清澈透明，不透明，浑浊，乳化，沉淀物等色度:测试方法ASTMD1500，光学比色新油以及正常的色度：ASTM色度1.0或2.0通常出现氧化的ASTM色度5.0或6.0出现严重氧化的ASTM色度8.0或D8.0油液品质监测：外观/色度8ISO等级工业用油品，40oC的运动黏度厘沲(cSt)ormm2/s，中值的+/-10%，如：ISO46，其黏度范围41.4到50.6cSt(46+/-10%)SAE等级车辆或船用机油100oC的运动黏度.如,SAE40等级的油品起运动黏度范围12.5to16.3cSt,下一个等级SAE50运动黏度范围16.3到21.4cStetc.润滑油的黏度是指流体流动时的内摩擦力运动黏度-在特定的温度下（40度或100度），一定量的流体在重力作用下流过毛细管所需要的时间（秒）油液品质监测：黏度SAE等级或ISO等级9总酸值的贡献：1）基础油；2）添加剂；3）污染；4）油品老化工作原理：利用电位滴定法，氢氧化钾（或盐酸）异丙醇溶液中和1g试样中全部酸值所需要的碱（KOH）的量；单位mgKOH/g酸值的危害：重要的监控油品劣化的指标，油品氧化变质可导致设备腐蚀或腐蚀磨损油液品质监测：总酸值TAN10总碱值：应用于测试发动机油中有效添加剂水平总碱值的贡献：碱金属添加剂工作原理：利用电位滴定法，高氯酸（或盐酸）冰醋酸溶液中和1g试样中全部碱值所需要的氢氧化钾（KOH）的量；单位mgKOH/g碱值的作用：用于中和燃油中含硫物质反应后生产的强酸值，中和在用油产生的酸性物质油液品质监测：总碱值TBN11油液品质监控：红外光谱分析润滑油中的官能团通过吸收红外能量而振动产生吸收峰，得出相应红外谱图，通过新油和在用油的差谱比较，进行氧化、水分、硝化、添加剂、积碳、燃油、冷却剂等的测试。也可以作为油品污染控制手段12油液品质监控：分散性测试BlotterSpot13油液品质监测：旋转氧弹测试测试原理：将试样、蒸锢水和铜催化剂线圈一起放到一个带盖的玻璃盛样器内，然后把它放进装有压力表的氧弹中。氧弹在室温下充人620kPa压力的氧气，放入规定温度(绝缘油140℃:;汽轮机油150℃:)的油浴中。氧弹与水平面成一定角度以一定的速度轴向旋转。当达到规定的压力降时;停止试验。记录试验时间，根据氧弹试验时间以分钟(min)表示，作为试样的氧化安定性。测试目的：1.新油：表征油品的抗氧化性能2.在用油：通过比较在用油和新油的旋转氧弹结果，有效的监控在用油的残余抗氧化寿命，并及时的更换或补加新油以保护设备的正常运行14油液品质监控：RULER测试油品的残余寿命RULER原理：循环伏安法，极谱法。ASTMD6971通过新旧油曲线积分面积的对比，判断在用油的剩余寿命。通过RULnumber表征被检测的抗氧剂的浓度，通过比较在用油和其对应的新油的RUL值，求出被测油样的剩余有用寿命。15油液品质监控：RULER测试油品的残余寿命不同阶段的油品氧化程度以及残余寿命16RULER&RBOT&FTIR测试油品的残余寿命RULER和RBOT以及FTIR的比较：RULER技术更容易实现，测试周期短FTIR观察的是生成的氧化物官能团RBOT为经典的方法，测试周期稍长，要求高17油液状态监测：污染监测与控制润滑油的“杀手”：污染污染导致磨损污染类型：颗粒污染水污染燃油污染冷却液污染18油液状态监测：污染监测与控制颗粒物污染来源:-吸入（外部颗粒）-生产的颗粒（磨损）-制造和维修-新油-过滤器影响:-导致磨损上升（设备故障）-油品氧化几率上升-剥离极性添加剂19油液状态监测：污染监测与控制水污染来源:-凝结水（温度改变）-油箱吸潮-漏水（热交换器、密封）-冷却水水污染影响:-氧化-过滤器堵塞-降低油膜强度、穴饰-加剧磨损-形成凝胶-乳化-副产物（如添加剂水解）溶解水乳化水游离水20油液状态监测：污染监测与控制燃油稀释污染:-串漏(燃烧不良、不正确的空燃比)-燃油泄漏导致:-不完全燃烧-形成烟怠-黏度下降-添加剂稀释-产生硫酸类物质-磨损几率上升-腐蚀-爆燃、起火烟怠导致:-分散性下降-抗磨性能下降-黏度上升-堵塞机滤-形成磨料磨损-形成沉积物、油泥、堵塞油路21油液状态监测：污染监测与控制冷却液污染来源:-密封不良-气穴、侵蚀-腐蚀-冷却器损坏导致:-形成凝胶和乳胶状物质-黏度上升-氧化、形成酸性物质-和油反应生成“油球”-磨损-腐蚀-过滤器失效22油液状态监测：油液污染监测方法污染监测方法外观目测水分定性、ASTMD6304污染度等级ISO4406、NAS1638滤膜污物等级滤膜法（显微镜法）元素（污染及磨损等）ASTMD5185滤膜污染油泥ISO4405（mod）漆膜倾向MPCASTMD7843异物污染红外光谱分析燃油稀释率ASTMD3525、ASTMD3524、ASTME2412冷却液污染ASTMD4291、ASTME2412、ASTMD5185烟怠含量sootFTIR(ASTME2412)、TGA、Blotterspot23油液状态监测：水分测试水分定性，CRACKLE，通称“水炸”试验：在加热板上约180度上，样品在高温下水分会产生水泡并伴有“噼啪”声定性：大于0.05%或者小于0.05%24油液状态监测：水分测试润滑油中准确水分含量的测试：卡尔费休方法准确称取一定量的均匀样品，通过卡式炉将样品中的水分高温蒸发，通过保温伴管将蒸发出的水分直接导入到卡尔费休库伦仪的滴定池中，水分和卡尔费休试剂反应，根据法拉第定律计算出油品中的水分含量25激光颗粒计数测试污染度固体颗粒污染控制，也是油液监控中重要监控指标固体颗粒污染来源：1.吸入（外部颗粒）2.生成（磨损碎屑）3.原有（维修和制造过程生成）测试原理：激光颗粒计数，当液体中的颗粒通过一窄小的检测区时，与液体流向垂直的入射光由于被颗粒遮挡而减弱，这种信号与颗粒的截面积成正比，利用这个原理，统计出通过一定量的液体中颗粒大小和分布ISOcoderequirementforhydraulicsystem:13/11-ExtremeClean14/13-VeryClean15/13~16/14-normal4567891011121314151625385858µm26油液状态监测：滤膜污染度测试FILTREVIDE油液过滤后得到的滤膜，通过铁谱分析比照得到ISO污染度等级27通过滤膜过滤方法，有效的监控油品中的油泥污染物水平测试原理：量取一定量的样品，用适量的溶剂溶解后过滤，未被溶解的油泥沉积在滤膜上，通过重量法准确得到样品中的油泥质量百分比针对压缩机油，所使用的滤膜尺寸为0.8um或5um；单位：mg/100ml或mg/L滤膜污染物油泥这个测试方法相关比较简单，但非常有效，能够真实的反映压缩油在用油的氧化油泥污染状况。28测试油品中的污染元素、磨损元素和添加剂含量是油液监控中的重要监控指标测试原理：样品由载气（氩）带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，鉴别样品中是否含有某种元素（定性分析）；根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量（定量分析）。意义：通过润滑油中元素的测定直接反映设备的磨损状态以及润滑油的使用状态。通过添加剂的前后变化，对新油以及在用油的质量进行控制；通过磨损金属含量的变化趋势对设备提供合理的润滑维护，避免严重磨损或失效事故的发生，通过元素分析，定量检测出在用油的受污染状况，及时采取措施。局限性：如果污染和磨损颗粒物的尺寸如果大于10u将影响测试到测试结果的有效性磨损元素：铁、铬、铜、铅、铝、锡等污染元素：钠、钾、硅等添加剂元素：钙、鎂、锌、磷、钼等元素分析ICP–离子发射光谱法29MPC比色法滤膜光度分析结果意义正常范围：15CIE_dE低油泥漆膜趋势注意：15~30CIE_dE油泥漆膜趋势显现，应注意，加强污染控制不正常：30~40CIE_dE应引起重视，采取必要净化措施临界值：40CIE_dE说明此时的油品降解非常明显，漆膜将很快形成监测意义：通过不同时间段的样品MPC值测试，监测润滑油的潜在氧化趋势左边界限值仅供参考30MPC比色法滤膜光度分析通过3种不同的压缩机油5周时间的氧化实验，MPC结果对比分析31油液状态监控：异物污染FTIR光谱分析通过两种油品的红外谱图比照分析，判断在用油（脂）的污染状况32油液状态监测：燃油稀释和冷却液污染燃油稀释监控手段:-FTIR红外光谱：与新油差谱或JOAP方法-气相色谱分析方法-蒸馏方法D322-闪点失败分析-元素分析烟怠监控手段:-FTIR红外光谱：与新油差谱或JOAP方法-TGA热重分析冷却液泄漏监控手段:-气相色谱分析-元素分析如钠、钾等-FTIR红外光谱：与新油差谱或JOAP方法33油液状态监测：磨损状态分析磨损监控手段-元素分析-PQ磨损指数分析-分析铁谱-直读式铁谱-过滤-显微分析润滑油中的磨屑是机械设备磨损状态的指纹34油液状态监测：分析铁谱分析式铁谱仪应用：通过铁谱分析来鉴定磨损形态以及油品中的污染状况方法：ASTMD769035油液状态监测：分析铁谱的趋势监测灾难性失效过度损坏初期严重磨损温和磨损颗粒尺寸,微米磨损颗粒浓度36润滑脂的测试新脂-滴点-锥入度（工作/非工作）-水分含量（K.F）-分油在用润滑脂-水分含量（K.F）-元素分析-PQ磨损指数-铁谱分析-TAN-DSCorRULER37案例：压缩机油的换油换油中最重要的是要彻底清洗系统以避免新补加的油品受到污染。建议的冲洗程序：1.彻底放掉原来的在用油品2.加入冲洗溶剂或冲洗油3.空载运行20分钟4.油温上升至80C，打开旁通阀5.冲洗后放掉溶剂或冲洗油6.更换油滤芯7.加入新油8.运行100小时（一星期到10天）后取样化验9.平时按照使用手册保养要求保养，比如每周清洁滤芯等。状况采样日期26/08/2013接收日期27/08/2013DateAnalysed29/08/2013诊断日期02/09/2013设备寿命-润滑油寿命0h外观分析Clear色度2.5VK40°运动粘度测试厘斯59.6总酸值TAN测试(D664)毫10.01水含量(KF