港口機(jī)械發(fā)動機(jī)潤滑油紅外光譜指標(biāo)界限值的分析與應(yīng)用

吳鳳明

(天津港(集團(tuán))有限公司 天津300456)

港口機(jī)械潤滑油衰變狀態(tài)的判定主要以常規(guī)理化指標(biāo)來確定，但理化指標(biāo)分析耗時長，試驗費(fèi)用高。隨著紅外光譜監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用紅外光譜油品分析技術(shù)，能定性、定量分析潤滑油在用油中的氧化物、硝化物、硫化物、添加劑降解產(chǎn)物以及其他污染物，實(shí)現(xiàn)對潤滑油快速、準(zhǔn)確、全面監(jiān)測，特別適用于港口機(jī)械潤滑油的監(jiān)測。

1 目的和方法

1.1 研究目的

對試驗車輛發(fā)動機(jī)潤滑油的各項指標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，根據(jù)油樣監(jiān)測結(jié)果，分析發(fā)動機(jī)潤滑油在試驗過程中的理化性能衰變情況。利用紅外光譜儀測定試驗車輛潤滑油中的水分、燃油泄露、積炭、氧化硝化、添加劑消耗等指標(biāo)，利用數(shù)理統(tǒng)計分析方法，參考國標(biāo)柴油機(jī)潤滑油換油標(biāo)準(zhǔn)，確定港口機(jī)械按質(zhì)換油的極限指標(biāo)。

1.2 試驗結(jié)果

1.2.1 試驗油品及試驗車輛

試驗選用長城尊龍T400機(jī)油(SAE15W/40、API CH級)。主要指標(biāo)見表1。

表1 試驗油品指標(biāo)Tab.1 Test oil index

表2 試驗車輛情況Tab.2 Test equipment data

試驗車輛選用正常生產(chǎn)作業(yè)的不同型號、車況較好的吊車、拖車、叉車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)，具體情況見表2。

1.2.2 發(fā)動機(jī)油更換參考控制指標(biāo)

為研究港口機(jī)械潤滑油紅外光譜監(jiān)測各指標(biāo)換油的控制值，參考GB/T 7607—2010換油控制指標(biāo)，形成發(fā)動機(jī)潤滑油更換控制指標(biāo)見表3。

表3 發(fā)動機(jī)潤滑油更換控制指標(biāo)參考(GB/T 7607—2010)Tab.3 Engine oil replacement control reference index

1.2.3 試驗結(jié)果分析

為研究不同類型港口機(jī)械潤滑油油質(zhì)變化規(guī)律，對表2所列車輛發(fā)動機(jī)潤滑油紅外光譜及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤，共測得各項數(shù)據(jù) 1008個，對發(fā)動機(jī)機(jī)油常規(guī)指標(biāo)(黏度、閃點(diǎn)、污染度指數(shù))、元素變化指標(biāo)和紅外光譜峰面積指標(biāo)(水分、燃油泄漏、積碳、氧化硝化、添加劑消耗)取樣化驗，并對取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對每臺跟蹤試驗車輛所測得的數(shù)據(jù)，參考發(fā)動機(jī)潤滑油換油標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 7607—2010)進(jìn)行對比，當(dāng)其中一項數(shù)據(jù)超過或接近換油指標(biāo)時，提取油樣編號的紅外光譜數(shù)據(jù)指標(biāo)，對各跟蹤試驗車輛提取的油樣編號紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，根據(jù)發(fā)動機(jī)潤滑油換油標(biāo)準(zhǔn)，取編號中紅外光譜各數(shù)據(jù)指標(biāo)的最大值作為港口機(jī)械發(fā)動機(jī)潤滑油紅外光譜檢測指標(biāo)換油的極限值。試驗結(jié)果見表4。

表4 提取試驗車輛紅外光譜數(shù)據(jù)匯總表Tab.4 Extracting infrared spectrum data of test equipment(laboratory results)

2 更換潤滑油指標(biāo)值界定分析

2.1 水分和燃油(柴油)

從試驗結(jié)果表4可以看出，水分和燃油(柴油)這兩項指標(biāo)變化不大，與機(jī)車的運(yùn)行臺時沒有相關(guān)關(guān)系，只是機(jī)車發(fā)生故障時可以看出變化，對于正常作業(yè)的港口機(jī)械發(fā)動機(jī)不作為其更換潤滑油的主要參考指標(biāo)。為確定其極限值，我們以人為進(jìn)行混油試驗，模擬機(jī)車發(fā)動機(jī)潤滑油加入一定比例的燃油，用紅外光譜測試黏度、閃點(diǎn)的關(guān)系，見表5。

表5 燃油稀釋濃度與油品閃點(diǎn)及黏度變化的關(guān)系Tab.5 Relationship between fuel dilution concentration and oil flash point and viscosity change

通過試驗，當(dāng)潤滑油中柴油含量達(dá)到 6%時，雖然閃點(diǎn)變化不大，但 100℃黏度變化率達(dá)-18.3%，接近機(jī)油更換控制指標(biāo)參考(GB/T 7607—2010)規(guī)定的20%變化率，而柴油含量達(dá)到 10%時，100℃黏度變化率達(dá)-27.5%，遠(yuǎn)超出發(fā)動機(jī)潤滑油更換控制指標(biāo)參考規(guī)定的 20%變化率，達(dá)到更換潤滑油指標(biāo)。故燃油稀釋潤滑油，更換潤滑油控制指標(biāo)參考的界限控制在7%以內(nèi)較為合理。

2.2 氧化

從表4可以看出，油品的氧化值隨著油品使用臺時的增加而逐漸增加，說明油品逐漸老化。因此，氧化極限值可控制在16 Abs/0.1mm。

2.3 硝化

硝化是高溫缺氧條件下發(fā)生的，我們在對機(jī)車發(fā)動機(jī)跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硝化值達(dá)到8Abs/0.1mm以上時，空氣濾清器的真空度基本超標(biāo)，空濾的粉塵也較多，說明空濾已出現(xiàn)堵塞，這時應(yīng)及時清潔空濾。

2.4 積碳和污染度指數(shù)

積碳隨著運(yùn)行時數(shù)的增加而增加，但不同車型發(fā)動機(jī)增長速率不同，這可能與車況及發(fā)動機(jī)設(shè)計有關(guān)。本次試驗中，裝載機(jī)和挖掘機(jī)積炭增長速度較慢，而輪胎吊發(fā)動機(jī)積碳的增長速度較快。污染度指數(shù)也反映出油品的綜合衰變情況(如氧化度、生成的酸性物質(zhì)、產(chǎn)生的金屬磨粒等)，如果污染度指數(shù)變大，說明潤滑油質(zhì)劣化，潤滑性能下降，各磨擦副磨損加快。從表4中提取污染度指數(shù)(介電常數(shù))見表6。

表6 積炭與介電常數(shù)之間的關(guān)系表Tab.6 Relationship between carbon deposition and dielectric constant

根據(jù)以往我們以對油品衰變的研究結(jié)果:當(dāng)污染度指數(shù)(介電常數(shù))超過4.0時油質(zhì)必須更換。試驗結(jié)果顯示鐵的含量均偏高，實(shí)際也證明了積碳極限值控制在2.0%以內(nèi)是合理科學(xué)的。

2.5 抗磨添加劑含量變化

隨著使用時間延長，抗添加劑逐漸變小，說明抗磨添加劑逐漸消耗。通過對發(fā)動機(jī)潤滑油含鐵量測定，可評定潤滑油的抗磨性能，若含鐵量超過某一限度，即表明有關(guān)機(jī)件磨損嚴(yán)重或發(fā)生異常磨損。

3 結(jié) 論

綜合以上分析，我們得出更換發(fā)動機(jī)潤滑油各項紅外光譜監(jiān)測指標(biāo)，其合理的極限控制值見表7。

通過應(yīng)用紅外光譜監(jiān)測技術(shù)，對港口機(jī)械發(fā)動機(jī)潤滑油品進(jìn)行衰變研究，掌握油質(zhì)變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)潤滑油按質(zhì)更換，延長了發(fā)動機(jī)潤滑油的使用壽命，可帶來一定的經(jīng)濟(jì)利益和社會效益，具有普及推廣應(yīng)用前景。

表7 紅外光譜各項換油指標(biāo)控制值Tab.7 Infrared spectrum oil change index control value