水—乙二醇型難燃液壓液監(jiān)測問題的研究

鄭慶波 劉東風(fēng)

（海軍工程大學(xué)青島油液檢測分析中心，山東 青島 266012）

通過油液監(jiān)測可獲知液壓油油品性能和攜帶的磨粒狀況，在無需分解和拆卸的情況下，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的評價和故障診斷。隨著采礦、冶金、電力、航空和艦船等行業(yè)對阻燃環(huán)境的要求增大，應(yīng)用于行業(yè)液壓系統(tǒng)的難燃液壓液應(yīng)運產(chǎn)生，并得到快速的應(yīng)用與發(fā)展，也成為液壓油液的重要組成部分。水—乙二醇型難燃液壓液因其優(yōu)異的穩(wěn)定性、抗燃性和價格優(yōu)勢等特點被廣泛應(yīng)用，成為使用較為普遍的難燃液壓液。

一、性能特點與監(jiān)測現(xiàn)狀

水—乙二醇型難燃液壓液主要是由水和乙二醇(或其同系物)組成的真溶液，再加上相應(yīng)的消泡劑、抗氧化劑、極壓抗磨劑和pH調(diào)節(jié)劑等添加劑，形成了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的難燃液壓液。

（1）具有優(yōu)異的抗燃性能，主要原因是其含有35%～45%的水，當遇到高溫?zé)嵩磿r，其中水分因吸收大量熱量而變成蒸汽，起到了冷卻和隔絕熱源的作用。

（2）比熱和導(dǎo)熱系數(shù)都高于礦物油，液壓系統(tǒng)溫升較低。

（3）黏度指數(shù)一般在140以上，黏溫性能好，使用溫度可以低至-20℃。

（4）液壓液的pH值一般為8.5～11之間，呈堿性。在應(yīng)用中，在高溫和高壓的作用下部分添加劑會被氧化，同時部分堿性添加劑揮發(fā)，導(dǎo)致pH值下降。

目前，對水—乙二醇型難燃液壓液的監(jiān)測技術(shù)研究相對較少。如賀石中等建立了BP安能欣SF-C14難燃液壓液的水含量—折射率曲線圖和擬合方程，通過測試在用液壓液的折射率可快速獲得其水含量。在鐵譜分析方面，陳學(xué)峰等利用表面活性劑聚氧乙烯烷基酚醚解決液樣不能順利地向基片下游流動的問題，成功制成水—乙二醇型難燃液壓液的鐵譜片。王革利用原子發(fā)射光譜儀對難燃液壓液進行了分析。喻薇等利用等離子體原子發(fā)射光譜儀直接測定水—乙二醇型難燃液壓液，獲得鉬、鈉、硼元素的檢出限，重復(fù)性相對標準偏差均小于10%。

二、監(jiān)測中存在的主要問題

水—乙二醇型難燃液壓液主要由極性較強的水和乙二醇等組成，與普通非極性液壓油有著很大的不同，現(xiàn)有監(jiān)測方法不能對水—乙二醇型難燃液壓液進行有效的檢測。

1.常規(guī)理化性能監(jiān)測

依據(jù)國家標準GB/T21449-2008可以對水—乙二醇型難燃液壓液的水分、黏度、pH值和泡沫特性等理化性能指標進行檢測，但是部分試驗方法主要為礦物油的檢測制定。例如，在國家標準中水—乙二醇型難燃液壓液水分含量檢測采用電量法，該方法精度較高，但是滴定時間長，消耗的試劑多且僅限于實驗室檢測。

2.磨粒及成分監(jiān)測

直讀鐵譜分析法，虹吸管將油樣緩慢流入沉積管，其中的磨粒按照大小順序沉積在內(nèi)管壁上。沉積管和虹吸管為礦物油設(shè)計，對水基液壓液的適用性還需驗證。對于光譜分析，文獻指出，液壓液被激發(fā)時，水被瞬間電解成氫氣和氧氣燃燒，同時水受熱蒸發(fā)，電極間導(dǎo)電性增加，儀器負載過大，對結(jié)果的準確度有一定影響，且長期測試會對儀器造成損傷。等離子體發(fā)射光譜儀（ICPAES）使用等離子火焰作為激發(fā)源，可以直接檢測水—乙二醇型難燃液壓液，但是不能分析大的顆粒，對實驗環(huán)境要求高，分析測試成本高，在監(jiān)測領(lǐng)域很難獲得廣泛應(yīng)用。

3.污染度監(jiān)測

顆粒計數(shù)技術(shù)是液壓系統(tǒng)污染度監(jiān)測最有效的監(jiān)測手段。由于水是極性的，而礦物油一般為非極性的，如果使用針對礦物油型液壓油設(shè)計的遮光型顆粒計數(shù)器來檢測水—乙二醇型難燃液壓液，因為管路的吸附和添加劑引起的氣泡，會造成重復(fù)計數(shù)，獲得的污染度等級偏高。介電常數(shù)法是以對油液及其中的污染物作為電介質(zhì)，由于外來污染物的不斷增加，使油液的介電常數(shù)發(fā)生改變，并利用這一原理對油液的污染度進行評價。但是水本身介電常數(shù)就較大，水分含量的變化以及外來污染度對介電常數(shù)的改變是否可以作為污染度分析有待進一步驗證。

三、監(jiān)測實施對策

第一，利用折射率或其他方法，研制便攜式小型化水分快速測量裝置，實現(xiàn)精確、快速的水分測量，實現(xiàn)現(xiàn)場油樣取樣分析，及時反映油液的含水量信息，為使用決策提供數(shù)據(jù)支持。第二，利用濾膜法等不同原理的檢測設(shè)備解決極性等問題，或研制適用于水—乙二醇型難燃液壓液監(jiān)測的儀器，實現(xiàn)磨粒分析和污染度監(jiān)測，建立水—乙二醇型難燃液壓液監(jiān)測流程。第三，系統(tǒng)分析實際裝備的結(jié)構(gòu)特點、組成、磨損模式以及主要故障模式，通過積累歷史數(shù)據(jù)以及引進數(shù)學(xué)方法，得到相應(yīng)設(shè)備和指標的正常值和警告值，并不斷優(yōu)化，以此形成判斷設(shè)備潤滑與磨損相關(guān)形態(tài)的有效參考或可靠判斷依據(jù)，制定相應(yīng)的監(jiān)測標準。第四，對監(jiān)測的理化指標、污染度及元素含量等信息，進行特征提取與信息融合，通過對多個源提供的信息或同一源提供的不同特征多維信息的優(yōu)化組合，提取所需特征，導(dǎo)出更多的有效信息，做出科學(xué)、準確的判斷，提出合理化建議用于指導(dǎo)實踐。

四、結(jié)語

水—乙二醇型難燃液壓液應(yīng)用范圍在不斷擴展，但是監(jiān)測技術(shù)目前大多處于實驗室研究階段，實際應(yīng)用的并不多。開展油品衰變分析等基礎(chǔ)理論研究，論證監(jiān)測儀器的適用性，形成規(guī)范的監(jiān)測流程，積累設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)，制定監(jiān)測標準和界限值，建立監(jiān)測技術(shù)體系，這些內(nèi)容仍然是今后水—乙二醇型難燃液壓液監(jiān)測研究的重點。

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