现代检测技术在润滑油检测中的研究进展

现代检测技术在润滑油检测中的研究进展

欧阳婉宁

江西大唐国际新能源有限公司 邮编：330000

摘要：作为风力发电机组润滑系统不可或缺的一部分，润滑油的主要功能是减少曲轴和凸轮轴的磨损以及冷却润滑作用，以保证齿轮箱及液压系统正常运转，延长风机使用寿命。润滑油的组成主要由基础油和添加剂两部分组成，基础油具有不同的特性，为了满足不同的机械使用条件，需要添加不同的基础油添加剂。但是，添加润滑剂不是永久的解决方案。随着其寿命的延长，润滑油越来越差。例如，润滑油不断渗入磨损产生的金属碎片、空气中引入的硬颗粒，并产生水来破坏润滑油。

关键词：现代检测技术；润滑油检测；研究

引言

通过开展科学合理的润滑油分析与监测工作，不断提升润滑油的管理工作效能与水平，使得润滑油发挥出更大的价值，如通过定期换油、按质换油，以保证润滑油具备一定的润滑效果。与此同时，在润滑油管理时，可基于现代信息技术的支持，建构相关的数学模型与全寿命周期管理平台，及时预警润滑系统的相关故障，避免设备出现较大的损耗，影响到后续的生产管理。

1X射线荧光光谱分析法在润滑油磨损元素检测方面的研究

X射线荧光光谱分析法是检测润滑油中磨损元素的一种重要的方法，它是一种灵敏度高、对样品无损、前处理简单、可同时进行多种元素分析的方法，许多科研工作者都采用过该方法。使用X射线荧光光谱法通过以镓为内标直接测定润滑油中Ca，Ti，V，M，Cu，Zn，Cr，Mn，Fe，Ph等10种微量金属，试验检出限从0.18Pb的0.18mg/kg到Ca的1.6mg/kg，其相对标准偏差均小于8%，，实验结果表明X射线荧光光谱分析法可以很好的作为一种准确检测润滑油中磨损金属与添加剂的方法，使用X射线光谱仪对润滑油中常见的Fe、Cu、Zn、等金属含量进行测定，对检测数据进行回归分析后表明该方法对润滑油金属元素的测定效果优良。此外该方法用于检测润滑油中磨损金属含量时，可以避免润滑油中金属大小对检测的影响，样品检测前不需要对其进行复杂的处理，可快速得到结果且操作简单易行，然而，X射线光谱法也存在诸多弊端，例如难以进行绝对的分析，在定量分析中需要配置标样，对轻元素检测精度较差，多种元素检测时易互相干扰及叠加峰影响检测精度等。

2 颗粒污染等级的测定

为保证设备运行的质量与效果，在润滑油分析工作开展时，应当对其颗粒污染程度指标进行分析，科学评估润滑油运行的效能，及时更换润滑油。在润滑油颗粒污染等级指标进行分析评估时，可针对润滑油内部的悬浮物含量进行分析，一般情况下，必须保证悬浮物的含量低于0.005%。若超出该指标后，将说明润滑油受到一定的污染。通过对润滑油的污染问题进行分析可知，主要包含以下因素，如油膜的破坏，进而加剧润滑油的污染。

3水分含量的测定

定量测定含水量的方法主要是Kalferhue（KF）滴定法（ASTMD1744），其原理是水与二氧化硫和碘之间发生化学反应：I2+2H2O+SO2→HI+H2SO4。基于碘化水在Kalferhue试剂中的反应，碘通过阳极电解产生，并与样品中的水反应。只要存在消耗碘的水，水含量可以通过滴定过程中消耗的碘来确定。不建议使用直接滴定高添加剂钙化物的方法，因为其钙化物试剂不仅与水反应，还与二次反应的添加剂反应，这可能导致水含量的错误增加。因此，建议使用间接滴定法，即加热法（筒式炉法），使干燥空气通过加热样品来确定含水量。释放的潮湿空气从干燥炉转移到滴定容器中，这种测试的结果更准确。GB/T260（ASTMD95）石油产品含水量的测定蒸馏法中，样品中的不溶性溶剂和水在回流下共同加热，溶剂可从样品中输送水。不断冷凝的溶剂和水部分离开容器，水沉积在刻度容器中，溶剂返回蒸馏器。该方法的含水量检测范围应大于300ppm。定性检测水含量的方法包括将样品加热到预定温度，倾听声音并定性确定样品中是否存在水。方法如下：在加热板上倒入少量油，以进行视觉和听觉判断。检测润滑剂含水量的现代技术还包括气相色谱、红外光谱以及基于介电常数的方法、电磁共振扰动法、电容式湿度传感器等。这些方法使用现代测试技术和设备进行精确和快速的测试，但对于一些最先进的测试方法，尚未制定适当的国家和行业标准，需要进一步研究。对反复过滤的水样和添加稳定剂进行初步研究，使水均匀分散在油样中，形成稳定的油-水乳液，并通过红外光谱检测油样，能明显提高预处理后水测量结果的精度、准确性和可重复性。同时，加强对实验数据分析模型的研究，建立不同类型润滑剂的红外光谱和含水量之间的可靠相关性，是扩大红外光谱预测应用的重要研究方向。

4电感耦合等离子体方法(ICP－MS)

电感耦合等离子体检测方法是一种成熟的、灵敏度高的方法，它可以多种元素同时检测分析，在科研过程中，因其精准的检测效果被众多科研工作者使用，然而该检测方法亦存在诸多弊端，例如，在检测润滑油时需要对润滑油进行消解，消解方法诸如微波消解，需要在润滑油中加入8mL浓硫酸和2mLH

2O2，其目的在于消解润滑油中的有机物，然后再送入微波消解仪消解40分钟左右。在送入仪器前还需要对消解后的溶液进行稀释处理，该方法对润滑油中ppb级别的金属元素实现了精准检测，综上所述，ICP－MS检测前需要做大量的处理工作，此外该检测仪器非常昂贵，且操作工艺复杂，耗时长。

5高光谱数据处理分析技术

光谱技术广泛用于润滑剂检测。由于光谱分析技术不仅可以对润滑油中的元素进行定性和定量分析，而且抗干扰能力强，检测结果稳定，润滑油在线检测领域的最具潜力是润滑油检测领域的发展趋势。红外光谱属于分子吸收光谱，可以对所用润滑剂中的有机化合物进行定性或定量分析，可以有效识别所用润滑剂的性能和结构特征。原子吸收光谱可以有效地检测润滑油中许多金属元素的含量，精度高，但检测周期更长。与普通光谱分析技术相比，高光谱技术将图像信息和光谱信息融合为一个整体，具有更高的光谱分辨率、更多的波数和更窄的光谱范围。通过使用高光谱技术检测润滑油，采集的数据可以反映更丰富的光谱信息，使润滑油中所含元素的特性更明显，检测精度更高。

6原子光谱技术

原子光谱技术是检测润滑油金属磨损的一个极为重要的检测工具，已成为许多研究人员研究的主题，并随着原子吸收光谱的出现及其在检测润滑油金属方面的迅速应用而得到更新，例如浮动火焰原子光谱技术，即ETA-AS技术，大大提高了元素探测灵敏度和元素的多样性，但由于噪音和背景的双重干扰，在使用原子光谱探测技术时，存在噪声与背景的双重干扰，因此在检测前不得不对润滑油进行乳化处理。

7全寿命管理监测

建构全寿命周期的管理平台，从而实现对相关数据资料的有效整合，保证润滑油监测管理工作开展的有效性与可行性。如基于统一的试验管理平台，实现对润滑油的运动黏度、含水量、酸值、颗粒污染等级、金属元素含量的全过程管理。在设备运行过程中，需要根据生产的计划要求，及时对设备的运行参数进行调整。为此，在设备运行过程中，应当契合设备运行的相关变化，对工作时间、润滑油更换周期、润滑油分析等数据进行及时录取，便于工作人员进行大数据分析。在全寿命周期管理平台运行时，工作人员应当对相关数据进行深入分析，总结归纳出设备运行的工况、时间等因素对润滑油性能损耗产生的具体影响，以及相关因子之间的相互关系。基于设备运行数据的不断积累，进而对分析的结果进行数据验证，得出设备润滑油的运行线性规律，便于后续工作人员，对润滑油的性能进行动态监测分析，科学合理地调控润滑油管理对策，及时更换设备的润滑油以及相关的，保证设备的润滑油管理工作水平得到不断提升。

结束语

润滑油检测技术随着研究人员的深入研究，已经得到了良好的发展和应用，其中光谱技术目前是润滑油检测领域的研究热点，包括 X射线荧光光谱、ICP－MS、高光谱数据处理分析技术、原子光谱技术等。使用高光谱数据处理分析技术，结合功能完善的实时在线监测系统，对于在线检测使用中润滑油的性能变化非常重要。

参考文献

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