油液分析是分析油液健康狀況、油液污染和機器磨損的常規活動。油液分析程序的目的是驗證潤滑機器是否按預期運行。當通過油液分析發現異常情況或參數時，可以立即采取措施糾正根本原因或減輕正在發生的故障。

　　一、為什么要進行油液分析?

　　進行油液分析的一個明顯原因是了解油液的狀況，但它也旨在幫助了解提取油樣的機器的狀況。油液分析主要分為三類：流體特性、污染物和磨損碎片。

　　1.流體特性

　　這種類型的油品分析側重于識別油品當前的物理和化學狀態以及定義其剩余使用壽命 (RUL)。它回答了以下問題：

　　1)樣品與指 定的油品標識相符嗎?

　　2)使用的油正確嗎?

　　3)正確的添加劑是否具有活性?

　　4)添加劑用完了嗎?

　　5)粘度是否偏離了預期粘度?如果是這樣，為什么?

　　6)機油的 RUL 是多少?

　　2.污染

　　通過檢測是否存在破壞性污染物并縮小其可能來源(內部或外部)，油液分析可以幫助回答以下問題：

　　1)油干凈嗎?

　　2)油中含有哪些類型的污染物?

　　3)污染物源自何處?

　　4)是否有其他類型潤滑劑的跡象?

　　5)有無內漏跡象?

　　3.磨損碎片

　　這種形式的油液分析旨在確定是否存在并識別因機械磨損、腐蝕或其他機器表面退化而產生的顆粒。它回答了與磨損相關的問題，包括：

　　1)機器性能是否異常下降?

　　2)是否產生磨屑?

　　3)磨損可能源自哪個內部組件?

　　4)磨損方式及原因是什么?

　　5)磨損情況有多嚴重?

　　應采取什么措施來保持機器健康并延長油的使用壽命?機器的油液分析可以與人體的血液分析進行比較。當醫生抽取血液樣本時，他會將其通過一系列分析機器，研究結果并根據他的教育、研究和向患者提出的詳細問題報告他的結論。

　　同樣，在油品分析中，需要仔細采集油樣，并通過精 密的機器得出測試結果。實驗室人員會盡其所能地解釋數據，但如果沒有有關機器的關鍵細節，診斷或預后可能會不準確。其中一些重要細節包括：

　　1.機器的環境條件(極 端溫度、高濕度、高振動等)

　　2.原始部件(汽輪機、泵等)、制造商、型號和當前使用的油類型

　　3.永 久組件 ID 和準確的樣品端口位置

　　4.適當的抽樣程序以確認樣品具有一致的代表性

　　5.換油或添加補充油的次數，以及自上次換油以來補充油的數量

　　6.油樣之間是否使用過過濾車

　　7.采樣組件自購買或大修以來的總運行時間

　　8.自上次更換以來油的總運行時間

　　9.涉及機器的任何其他異常或值得注意的活動可能會影響潤滑劑的變化

　　對于未經訓練的人來說，解讀油液分析報告可能會讓人不知所措。油液分析并不便宜，用于揭示信息的設備也不便宜。每年，工廠都會向商業實驗室支付數百萬美元，以對用過的和新的油樣進行分析。不幸的是，大多數收到這些實驗室報告的工廠人員并不了解如何解釋這些報告的基礎知識。

　　二、查看油液分析報告時要注意什么?

　　閱讀并檢查油類型和機器類型數據的準確性。

　　驗證是否顯示新油狀況的參考數據，以及趨勢數據是否處于可理解的頻率(建議一致)。

　　檢查測量的粘度：

　　驗證基本磨損數據并與參考數據和趨勢數據進行比較。使用磨損碎片圖集將元素與其可能的來源相匹配。

　　檢查元素添加數據并與參考數據和趨勢數據進行比較。使用磨損碎片圖集將元素與其可能的來源相匹配。

　　驗證元素污染數據以及顆粒計數，并與參考數據和趨勢數據進行比較。使用磨損碎片圖集將元素與其可能的來源相匹配。

　　檢查濕度/水位并與參考數據和趨勢數據進行比較。

　　驗證酸值和堿值并與參考數據和趨勢數據進行比較。

　　檢查其他分析數據，例如 FTIR 氧化水平、閃點、抗乳化性、分析鐵譜等。

　　比較任何趨向于不可接受水平的數據組，并根據這些趨勢提出理由。

　　將書面結果和建議與有關油和機器的已知信息進行比較，例如最近環境或操作條件的變化或最近的油更換/過濾。

　　檢查警報限值并根據新信息進行調整。

　　通常，石油分析報告附帶書面摘要部分，試圖以通俗易懂的方式表達結果和建議。但是，由于實驗室從未見過該機器或了解其完整歷史，因此這些建議的操作是通用的，并不適合您的個人情況。因此，收到實驗室報告的工廠人員有責任根據有關機器、環境和最近執行的潤滑任務的所有已知事實采取適當的行動。

　　三、油液分析測試

　　對于進行正常的油液分析的標準設備，測試清單將包括“常規”測試。如果需要更多測試來回答這個問題，這些將被視為“例外”測試。

　　常規測試因原始成分和環境條件而異，但幾乎總是包括粘度、元素(光譜)分析、水分含量、顆粒計數、傅里葉變換紅外(FTIR)光譜和酸值測試。基于原始設備的其他測試包括分析鐵譜、鐵密度、抗乳化性和堿值測試。

　　1.粘度

　　有多種方法可用于測量粘度，以運動粘度或絕對粘度來報告。雖然大多數工業潤滑油按照 ISO 標準粘度等級 (ISO 3448) 對粘度進行分類，但這并不意味著所有具有 ISO VG 320 的潤滑油的粘度都恰好為 320 厘沱 (cSt)。根據 ISO 標準，每種潤滑劑只要其粘度中點(通常是 ISO VG 號)的 10% 以內，就被視為特定的粘度等級。

　　粘度是潤滑劑最重要的特性。監測油的粘度至關重要，因為任何變化都可能導致許多其他問題，例如氧化、乙二醇侵入或熱應激。

　　粘度讀數過高或過低可能是由于存在不正確的潤滑劑、油和/或粘度指數改進劑的機械剪切、油氧化、防凍劑污染或燃料、制冷劑或溶劑污染的影響。

　　粘度變化的限度取決于所分析的潤滑劑的類型，但常見的是比預期粘度高或低約 10% 的邊際限度和約 20% 的臨界限度。

　　2.酸值/堿值

　　酸值和堿值測試相似，但用于解釋不同的潤滑劑和污染物相關問題。在油品分析測試中，酸值是油中酸的濃度，堿值是油中堿度的儲備量。結果以中和一克油中的酸所需的氫氧化鉀的體積(毫克)表示。酸值測試針對非曲軸箱油進行，而堿值測試針對高堿性曲軸箱油。

　　酸值過高或過低可能是由于油氧化、潤滑劑不正確或添加劑耗盡造成的。基數太低可能表明發動機竄氣情況嚴重(燃油、煙灰等)、存在不正確的潤滑劑、內部泄漏污染(乙二醇)或因延長換油間隔和/或極 端高溫而導致的油氧化。

　　3.通過經過驗證的潤滑劑化學管理延長潤滑劑壽命

　　在渦輪機應用中，去除在液壓系統和潤滑油應用中積累并導致機械問題的溶解分子對于維持應用的最佳運行和恢復超出 OEM 規格的潤滑油至關重要。

　　獲得專利的 ICB? 離子交換過濾器 針對流體化學，去除清漆分子并恢復潤滑劑溶解能力。與其他任何東西一樣，這款經過精心設計的主力機器會隨著時間的推移而耗盡。為了保持應用的最佳運行狀態并恢復超出 OEM 規格的潤滑油，ICB 過濾器基于時間的更換間隔至關重要。

　　4.紅外光譜

　　FTIR 是一種快速而復雜的方法，用于確定多種油品參數，包括燃料、水、乙二醇和煙灰的污染;石油降解產物，如氧化物、硝酸鹽和硫酸鹽;以及二烷基二硫代磷酸鋅 (ZDDP) 和苯酚等添加劑的存在。

　　FTIR 儀器通過監測特定波數或一系列波數的紅外吸光度的變化來識別這些特征。許多觀察到的參數可能不是決定性的，因此這些結果通常與其他測試結合起來，更多地用作支持證據。由特定波數的變化確定的參數如下表所示。

　　5.元素分析

　　元素分析基于原子發射光譜 (AES) 原理，有時稱為磨損金屬分析。該技術可檢測油中磨損金屬、污染物或添加劑元素的濃度。兩種常見的原子發射光譜法是旋轉圓盤電極 (RDE) 和電感耦合等離子體 (ICP)。

　　這兩種方法在分析顆粒尺寸方面都有局限性，RDE 僅限于小于 8 至 10 微米的顆粒，ICP 僅限于小于 3 微米的顆粒。盡管如此，它們對于提供趨勢數據還是很有用的。下表顯示了許多常見元素的可能來源。

　　監測此類數據的最佳方法是首先確定石油中的預期成分。有效的油品分析報告將為新油提供參考數據，因此可以輕松區分任何數量的添加劑元素和污染物。此外，由于許多類型的元素在某種程度上都是預期的(甚至是某些環境中的污染物)，因此分析趨勢，而不是專注于元素分析數據的任何特定測量。

　　6.粒子計數

　　顆粒計數測量油中顆粒的大小和數量。許多技術可用于評估根據 ISO 4406:99 報告的數據。該標準指 定了由正斜杠分隔的三個數字，提供與大于 4、6 和 14 微米的顆粒計數相關的范圍數字。以下說明了如何為不同的顆粒計數分配特定的 ISO 代碼。

　　7.水分分析

　　油樣中的水分含量通常通過卡爾費休滴定測試來測量。盡管數據通常以百分比顯示，但該測試報告的結果以百萬分之一 (ppm) 為單位。它可以找到所有三種形式的水：溶解的、乳化的和游離的。裂紋試驗和熱板試驗是卡爾費休法使用前篩選的非儀器水分試驗。濕度讀數過高或過低的可能原因包括水從打開的艙口或通氣孔進入、溫度波動期間的內部冷凝或密封泄漏。

　　8.解讀油液分析報告

　　在油液分析報告中首先要檢查的是有關客戶、原始設備和潤滑劑的信息(請參閱下面樣本報告的 A 部分)。包含這些詳細信息是客戶的責任。如果沒有這些信息，報告的有效性將會降低。

　　了解油液是從哪臺設備采樣的，會影響識別測量參數(尤其是磨損顆粒)潛在來源的能力。例如，原始設備可以幫助將報告的磨損顆粒與某些內部組件關聯起來。

　　潤滑劑信息可以提供多個參數的基線，例如預期的粘度等級、活性添加劑和酸/堿值水平。這些細節可能看起來很簡單，但在油樣識別標簽或申請表上經常被遺忘或難以辨認。

　　油液分析報告中要檢查的下一部分(B 部分)是元素分析或 FTIR 分解。這些數據可以幫助識別油中存在的污染、磨損金屬和添加劑。這些參數以百萬分率 (ppm) 為單位報告。但這并不意味著污染顆粒只能通過鈉、鉀或硅尖峰來指示。

　　在上面的例子中，硅和鋁的增加可能表明灰塵/污垢污染是根本原因。對這些尖峰的一種可能的解釋是，當污垢(硅)從外部來源進入油中時，機器內會發生三體磨損，導致包括鋁、鐵和鎳在內的磨損碎片增加。

　　通過更好地了解系統組件內的冶金情況，可以更好地關聯磨損金屬中的任何尖峰，從而可以正確得出哪些內部組件正在經歷磨損。請記住，對于趨勢分析，以適當且不間斷的頻率采集樣本非常重要。

　　利用與污染物和磨損金屬相關的元素數據，針對數據的上升趨勢設置警報。對于添加劑的元素數據，針對下降趨勢設置警報。擁有新潤滑油參考數據的基線對于評估預期使用哪些添加劑以及水平如何至關重要。然后建立這些基線以幫助確定特定添加劑的顯著減少。

　　油品分析報告的另一部分提供了之前從客戶處確定的樣本信息，例如油品制造商、品牌、粘度等級和使用時間，以及是否已進行油品更換。這是重要的數據，可以解釋令人震驚的數據變化中可能出現的誤報。

　　報告的“物理測試”部分提供了 40 攝氏度和 100 攝氏度下粘度的詳細信息，以及粘度指數和水的百分比。對于普通工業油，通常給出 40 攝氏度時的粘度測量值，因為這與油的 ISO 粘度等級相關。如果還須計算粘度指數(例如發動機油的粘度指數)，那么將識別這些附加的粘度測量值。發動機曲軸箱油的粘度是在 100 攝氏度時報告的。

　　水污染通常通過卡爾費休測試來測量，以百分比或 ppm 表示。雖然某些系統預計水含量較高(超過 10,000 ppm 或 10%)，但大多數設備的典型警報限值在 50 至 300 ppm 之間。

　　“附加測試”部分顯示了兩項最終測試：酸值 (AN) 和粒度分布(又名顆粒計數)。在分析酸值時，您應該既有參考值，又有能力從過去的分析中得出趨勢。酸值通常會在某個時刻大幅躍升。這可能是判斷機油何時快速氧化并應更換的最佳指標。

　　油液分析報告的最后一部分通常提供最后幾個測試樣本中每個樣本的書面結果以及所需操作的建議。通常，這些建議由實驗室人員根據客戶提供的信息和實驗室收集的數據手動輸入。

　　如果對數據的解釋源于客戶未明確說明的內容，則結果須由熟悉機器環境和操作條件歷史的人員重新解釋。理解此處提供的信息至關重要。請記住，每次超出限制都會有一個解釋，并且應該調查根本原因。

　　除了整個石油分析報告中顯示的原始數據之外，圖表還可以幫助說明數據中的顯著趨勢。以下是分析數據的趨勢數據點示例，其中水測試具有最顯著的不利峰值。

　　除趨勢數據外，圖表還應顯示典型平均值、警告(邊際)限制和警報(臨界)限制。這些限制應根據收集的數據類型、潤滑劑類型和機器的已知操作條件進行修改。

　　標準報警限值將由油品分析實驗室設定。然而，如果有任何理由將這些限制調整得更高或更低，則應正確識別它們。

　　應降低限制的例子包括關鍵資產或持續健康的資產的限制。數據中的小峰值將導致運行異常測試或立即進行第二個樣本進行分析。

　　在這種情況下，第二個樣本將確保收到的數據代表油的狀況，而不僅僅是采樣或分析中的人為錯誤。如果需要進行例外測試，上圖顯示了當超出給定的常規測試限值時哪些測試是合適的。

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