酸值定量分析法在潤(rùn)滑油性能判斷中的應(yīng)用

梁勁翌

(中國(guó)石油化工股份有限公司武漢分公司,湖北 武漢 430082)

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酸值定量分析法在潤(rùn)滑油性能判斷中的應(yīng)用

梁勁翌

(中國(guó)石油化工股份有限公司武漢分公司,湖北 武漢 430082)

酸值作為潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)常規(guī)五項(xiàng)分析項(xiàng)目之一，對(duì)潤(rùn)滑油性能及換油判斷無(wú)疑具有重要意義。但在實(shí)際中采用酸值作為依據(jù)時(shí)，因酸值的不確定導(dǎo)致無(wú)法按照換油指標(biāo)進(jìn)行操作。針對(duì)該情況，通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油酸值初始值確定的試驗(yàn)以及對(duì)酸值異常值趨勢(shì)分析的試驗(yàn)，得出了在日常潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)中的酸值進(jìn)行定量分析的方法，為潤(rùn)滑油性能判斷提供數(shù)據(jù)支持，用定量代替了定性，使酸值的監(jiān)測(cè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。該方法表明對(duì)于有酸值換油指標(biāo)的，不同批號(hào)潤(rùn)滑油補(bǔ)換油時(shí)，酸值變化的時(shí)段是計(jì)算酸值初始值的關(guān)鍵；對(duì)于沒(méi)有換油指標(biāo)的潤(rùn)滑油可以通過(guò)格拉布斯法對(duì)酸值異常值進(jìn)行分析。由于該方法的應(yīng)用使因潤(rùn)滑油酸值異常引起的換油次數(shù)大幅減少，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

酸值 定量計(jì)算 趨勢(shì)分析 潤(rùn)滑油

酸值作為潤(rùn)滑油性能指標(biāo)之一，主要監(jiān)測(cè)油品中的酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)越多，酸值越高，表明潤(rùn)滑油被氧化程度越大。另外酸值作為一種監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的手段，其值的異常變化也可以監(jiān)測(cè)是否有泄漏，運(yùn)行介質(zhì)進(jìn)入油系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致酸值異常升高或者異常降低。

一般而言，隨著潤(rùn)滑油的使用，酸值呈上升趨勢(shì)。迄今為止對(duì)在用的潤(rùn)滑油換油而言，有的規(guī)定了換油指標(biāo)，有的則沒(méi)有。在查對(duì)潤(rùn)滑油換油指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同牌號(hào)潤(rùn)滑油的換油指標(biāo)中，酸值這項(xiàng)指標(biāo)有不同規(guī)定：有的是當(dāng)?shù)竭_(dá)某一值時(shí)要求換油，這在實(shí)際中是容易操作的。有的則是規(guī)定酸值增加值作為換油指標(biāo)。既然涉及到增加值，勢(shì)必與初始值有關(guān)，由于油系統(tǒng)中酸值的不確定性導(dǎo)致實(shí)施起來(lái)有一定困難。

對(duì)于沒(méi)有規(guī)定換油指標(biāo)的潤(rùn)滑油，酸值的變化趨勢(shì)仍可以反映端倪，異常的升高或降低都顯示潤(rùn)滑油可能存在的問(wèn)題。只是如何判斷是否為異常值，需要有據(jù)可循。就這兩個(gè)問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了一些有益的嘗試，取得了明顯效果，由于換油得當(dāng)，設(shè)備潤(rùn)滑油使用周期更為合理，因潤(rùn)滑油質(zhì)量理化指標(biāo)檢測(cè)方法不全面而導(dǎo)致全部換油的情況逐年下降。

1 日常酸值監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀分析

對(duì)于潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)常規(guī)五項(xiàng)中酸值來(lái)說(shuō)，有換油指標(biāo)的潤(rùn)滑油對(duì)酸值的要求不一樣，如SH/T 0137-1992《抗氨汽輪機(jī)油換油指標(biāo)》規(guī)定當(dāng)酸值大于0.2 mgKOH/g時(shí)換油。而SH/T 0636-2003《L-TSA汽輪機(jī)油換油指標(biāo)》則規(guī)定酸值增加值大于0.1 mgKOH/g時(shí)換油。

確定指標(biāo)的本意其實(shí)是把握好潤(rùn)滑油的使用周期，在保證機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行的同時(shí)，不會(huì)浪費(fèi)潤(rùn)滑油使用量。通常潤(rùn)滑油性能正常時(shí)，為保證系統(tǒng)潤(rùn)滑油用量的恒定，采用補(bǔ)油，更換部分潤(rùn)滑油的方法，彌補(bǔ)因蒸發(fā)、泄漏、使用而消耗的潤(rùn)滑油。對(duì)于整個(gè)油系統(tǒng)，加入新油后，混合的酸值是兩者的加權(quán)平均值，一般都要低于未加之前酸值，相當(dāng)于將原來(lái)油中的酸性物質(zhì)進(jìn)行了稀釋。但酸性物質(zhì)被稀釋并不代表已變質(zhì)的潤(rùn)滑油性能得到恢復(fù)。

當(dāng)需要用增加值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，因?yàn)檠a(bǔ)、換油使油箱中潤(rùn)滑油的酸值不確定，給初始值的確定帶來(lái)難度。增加值的定義為當(dāng)前測(cè)出值與系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)的測(cè)出值的差值。若用同種潤(rùn)滑油進(jìn)行補(bǔ)、換油則初始值仍然是起初的新油值，但是也可能裝置更換另一批號(hào)的同種潤(rùn)滑油，則初始值就不一樣，便需要重新確定。

另外對(duì)于沒(méi)有規(guī)定酸值換油指標(biāo)的潤(rùn)滑油，酸值所能提供的依據(jù)也只能是定性而非定量，因此判斷往往依據(jù)經(jīng)驗(yàn)而非數(shù)據(jù)支持，常常導(dǎo)致過(guò)度換油，使酸值的監(jiān)測(cè)失去了應(yīng)有的作用。

2 方法及討論

2.1 對(duì)于規(guī)定了酸值換油指標(biāo)的初始值的確定

2.1.1 思路分析

對(duì)于規(guī)定了酸值換油指標(biāo)的，當(dāng)要求酸值大于某特定值時(shí)換油，在實(shí)際中是容易操作的。但對(duì)于以酸值增加值為依據(jù)的，則存初始值確定的情況。特別是機(jī)組運(yùn)行期間，以不同于起初使用的、另一批號(hào)同種潤(rùn)滑油作為補(bǔ)油時(shí)，油系統(tǒng)中混合酸值則需要重新計(jì)算。下面以汽輪機(jī)油為例進(jìn)行說(shuō)明。

2.1.2 事例描述

2013年12月空分裝置送檢機(jī)組K203在用潤(rùn)滑油L-TSA46，測(cè)出酸值高達(dá)0.16 mgKOH/g，又因發(fā)現(xiàn)顏色略變深需要判斷是否換油。同時(shí)也送檢桶裝新油。

2.1.3 分析

送檢的在用潤(rùn)滑油及新油常規(guī)理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 在用潤(rùn)滑油和新油檢測(cè)數(shù)據(jù)

從表1可以看出：

①、在用油運(yùn)動(dòng)黏度、開(kāi)口閃點(diǎn)均正常，表明系統(tǒng)沒(méi)有泄露情況；

②、在用油酸值較新油酸值的增加值為0.11 mgKOH/g，大于換油指標(biāo)中酸值要求的0.1 mgKOH/g。

2.1.4 計(jì)算及結(jié)論

K203在用潤(rùn)滑油的新油按照規(guī)定每季度送檢一次，據(jù)查該機(jī)組從2013年4月份開(kāi)始用另一批號(hào)的同牌號(hào)潤(rùn)滑油，即此次送檢的新油進(jìn)行補(bǔ)油。通過(guò)查找數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)裝置在4月份前新潤(rùn)滑油的酸值為0.1 mgKOH/g，當(dāng)時(shí)更換比例為50%。

根據(jù)酸值可加性，混合酸值為x=0.1×50%+0.05×50%=0.075。

那么，在計(jì)算酸值增加值時(shí)，初始值應(yīng)為計(jì)算所得0.075，而非新油酸值0.05，因此，油系統(tǒng)中酸值增加值為：

0.16-0.075=0.085<0.1，未達(dá)到換油指標(biāo)限，不必?fù)Q油。

裝置根據(jù)此結(jié)論繼續(xù)使用，機(jī)組運(yùn)行正常，油系統(tǒng)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)正常，延長(zhǎng)了使用周期。

2.2 對(duì)于沒(méi)有換油指標(biāo)的酸值異常判斷

2.2.1 思路分析

潤(rùn)滑油使用中，酸值通常比較平穩(wěn)，當(dāng)出現(xiàn)明顯偏低或偏高的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)趨勢(shì)圖可以看出，需要判斷是否為異常數(shù)據(jù)。

要判斷是否異常通常有兩個(gè)先決條件，一是標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)段；二是可疑值在內(nèi)的異常數(shù)據(jù)剔除的合理方法。標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)段是指機(jī)組潤(rùn)滑油性能穩(wěn)定，酸值在一個(gè)連續(xù)正常范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)的所有數(shù)據(jù)。所謂“正常范圍內(nèi)的波動(dòng)”是指機(jī)組運(yùn)行正常，潤(rùn)滑油性能正常時(shí)所表現(xiàn)出的檢測(cè)數(shù)據(jù)的合理波動(dòng)。而可疑值則是指針對(duì)這段時(shí)間酸值平穩(wěn)波動(dòng)而出現(xiàn)的異常偏高或偏低的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)排序中這個(gè)數(shù)據(jù)可能最大，也可能最小。

利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法中的格拉布斯準(zhǔn)來(lái)判斷，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)值偏離平均值較遠(yuǎn)時(shí)，在所選標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi)，先定這個(gè)數(shù)值為“可疑值”，然后在置信度為95%下通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷是否為異常值。步驟為：

①計(jì)算包括可疑值在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)段平均值X和標(biāo)準(zhǔn)差Sd。

②計(jì)算殘差Xi最小=平均值-最小值，Xi最大=最大值-平均值

當(dāng)Xi最小>Xi最大，則最小值為可疑值，反之亦然。

③計(jì)算統(tǒng)計(jì)量，即殘差與標(biāo)準(zhǔn)差的比值Gi =Xi/sd

④通過(guò)查格拉布斯臨界值表，查找G(0.95,n)

⑤Gi> G，判斷為異常數(shù)據(jù)。

2.2.2 事例描述及用格拉布斯法判斷異常值

聚二裝置P301使用的是自動(dòng)傳動(dòng)液ATF220， 2014年6月檢測(cè)出酸值0.21 mgKOH/g，較上月明顯降低，由于ATF220沒(méi)有換油指標(biāo)可以參考，利用格拉布斯法判斷是否為異常數(shù)據(jù)。

2.2.3 分 析

這臺(tái)機(jī)泵的潤(rùn)滑油屬于每月定期檢測(cè)，據(jù)查機(jī)組在2013年8月時(shí)停機(jī)檢修，機(jī)組潤(rùn)滑油全部更換，因此選擇數(shù)據(jù)區(qū)間從2013年9月開(kāi)始。在用潤(rùn)滑油從2013年9月到2014年6月的常規(guī)理化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 P301在用潤(rùn)滑油常規(guī)理化指標(biāo)分析

從表2可以看出：

①在所選數(shù)據(jù)區(qū)間酸值波動(dòng)幅度較小，6月份數(shù)據(jù)明顯降低；

②經(jīng)查發(fā)現(xiàn)6月份出現(xiàn)潤(rùn)滑油含水現(xiàn)象，不知是否因?yàn)樗謱?dǎo)致潤(rùn)滑油酸值偏低。

2.2.4 計(jì)算及結(jié)論

利用格拉布斯法判斷6月份酸值是否為異常數(shù)據(jù)。

置信度α=0.95，n=10，按照前述步驟，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量Gi=2.359 1，通過(guò)格拉布斯臨界值表查得G(0.95,10)=2.176，計(jì)算得到結(jié)果為Gi> G，判斷6月份酸值測(cè)出值0.21為異常數(shù)據(jù)。

通過(guò)另外的實(shí)驗(yàn)得出長(zhǎng)城ATFⅢH油不能與水相混，一旦有水存在，高速旋轉(zhuǎn)更易使油水混合，乳化嚴(yán)重，且油中某些添加物被水析出，可能降低油性能。但水分不是使油樣酸值降低的原因。建議裝置換油，并檢修設(shè)備查找漏點(diǎn)。7月份潤(rùn)滑油檢測(cè)數(shù)據(jù)合格，檢查結(jié)果見(jiàn)表2。

3 應(yīng)用效果

通過(guò)使用新的酸值定量分析方法，2014年因酸值異常而出現(xiàn)的潤(rùn)滑油不合格比例較使用前降低。2014年與2013年潤(rùn)滑油檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)比見(jiàn)表3。

雖然不合格率持平，但從不合格的單項(xiàng)目看，酸值不合格率低于上一年。使用定量方法前，酸值主要是以定性方式判斷是否異常，特別是當(dāng)其他幾項(xiàng)合格時(shí)，只要酸值波動(dòng)幅度增大，為保險(xiǎn)起見(jiàn)往往定為不合格要求換油。使用定量方法后，這種情況降低。由于及時(shí)確定了酸值的換油方法，定性改為定量，除設(shè)備泄漏引起的換油外，由潤(rùn)滑油酸值引起的換油次數(shù)大幅減少，取得了良好的效果。表明酸值定量法是可行的。

表3 2014年與2013年對(duì)比

4 結(jié) 論

⑴酸值是具有可加性的一項(xiàng)性能指標(biāo)，初始值可以通過(guò)加權(quán)平均值計(jì)算出來(lái)，使換油判斷更準(zhǔn)確合理；

⑵對(duì)于有酸值換油指標(biāo)的，不同批號(hào)潤(rùn)滑油補(bǔ)換油時(shí)，應(yīng)對(duì)新油酸值存檔，酸值變化的時(shí)段是計(jì)算酸值初始值的關(guān)鍵；

⑶對(duì)于沒(méi)有換油指標(biāo)的潤(rùn)滑油可以通過(guò)格拉布斯法對(duì)酸值異常值進(jìn)行分析。

(編輯 張向陽(yáng))

Application of Quantitive Analysis of Acid Value in Determination of Lube Oil Performances

LiangJinyi

(SINOPECWuhanCompany,Wuhan430082，China)

The acid value, which is one of 5 conventional analysis in lube oil monitoring, is very important in determination of lube oil performances and determination of oil replacement. Whereas, in practice when the acid value is used as the basis, the uncertainty of acid value often makes it impossible for operation based upon the replacement data. To solve this problem, the tests for determination of initial value of acid value of lube oil and tests for analysis of trend of abnormal acid value are conducted, and the method for quantitive analysis of acid value in routine lube oil monitoring is worked out. This has provided a good data support for judgment of lube oil performances. The quantification replaces the qualification, and the acid value monitoring has played an important role. The application of this method shows that, in the replacement of different lube oils of different batch number, the time of acid value variation is critical for the calculation of initial acid value. As for the lube oil without the replacement index, Grubbs method can be applied for the analysis of abnormal acid value. As the application of this method will greatly reduce the number of oil replacements caused by the abnormal acid value of lube oil, a good result has been achieved in application.

acid value, quantitive calculation, trend analysis, lube oil

2015-10-15；修改稿收到日期：2015-12-25。

梁勁翌，高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)檢測(cè)技術(shù)及儀器專業(yè)，現(xiàn)從事潤(rùn)滑油檢測(cè)及分析。E-mail：liang872227@163.com