基于光譜和水分監(jiān)測(cè)的船用油液進(jìn)水問(wèn)題分析

袁慧五 ，王佳奕，郭玲麗

(92571部隊(duì)，海南 三亞 572021)

運(yùn)行在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的油液就像循環(huán)在人體內(nèi)部的血液一樣，醫(yī)生可以通過(guò)化驗(yàn)血液來(lái)分析病人的病情，而油液監(jiān)測(cè)工程師則是通過(guò)分析油液來(lái)判斷船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障隱患[1]。油液進(jìn)水問(wèn)題的分析工作是油液監(jiān)測(cè)日常工作中非常重要的一項(xiàng)工作，潤(rùn)滑油中一旦進(jìn)水，會(huì)導(dǎo)致油膜強(qiáng)度降低，產(chǎn)生泡沫或乳化，對(duì)設(shè)備的工作產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使零部件磨損和腐蝕，甚至?xí)斐蓹C(jī)械事故[2]；液壓油中一旦進(jìn)水，除導(dǎo)致零部件磨損加劇外，還會(huì)增加液壓油的可被壓縮性，導(dǎo)致液壓壓力減小和不穩(wěn)定，降低機(jī)器的使用效能[3]。

船用油液中的進(jìn)水量和進(jìn)水類型直接關(guān)系到船舶維修處理方法，如船用柴油機(jī)潤(rùn)滑油中的水分百分?jǐn)?shù)若在0.1%左右，可能原因是燃?xì)庀赂Z，不必立即采取措施；若潤(rùn)滑油中水分百分?jǐn)?shù)超過(guò)了0.2%，則認(rèn)為水分百分?jǐn)?shù)超標(biāo)，需要及時(shí)換油或?qū)τ鸵哼M(jìn)行處理；若潤(rùn)滑油中水分百分?jǐn)?shù)超過(guò)了0.5%，肯定是某處發(fā)生了漏水，必須查找原因，采取維修措施；另外進(jìn)海水的處理方法和進(jìn)淡水的處理方法也不同，若油液中的含鹽百分?jǐn)?shù)達(dá)到0.005%，則需要采取串洗或其他有效措施。因此，準(zhǔn)確判斷船用油液中的進(jìn)水量和進(jìn)水類型，有利于準(zhǔn)確判定進(jìn)水原因、進(jìn)水部位及嚴(yán)重程度等信息，可為開(kāi)展按質(zhì)換油和相關(guān)維修提供參考。

1 船用油液不同進(jìn)水問(wèn)題分析

1.1 船用油液進(jìn)海水

船用油液進(jìn)海水的情況一般有2種，一種主要發(fā)生在用海水直接冷卻的設(shè)備上，如主機(jī)齒輪箱、錨機(jī)、舵機(jī)和調(diào)距槳等，當(dāng)發(fā)生密封不嚴(yán)或者零部件被海水腐蝕導(dǎo)致穿孔的情況時(shí)，油液中就會(huì)進(jìn)入海水。另一種情況經(jīng)常發(fā)生在用于往船外排海水的往復(fù)泵上，當(dāng)往復(fù)泵密封不嚴(yán)時(shí)，就會(huì)有海水漏到往復(fù)泵的潤(rùn)滑油中。常用的判斷方法是先用快速水分儀判斷水分是否超標(biāo)，然后用光譜儀分析鈉、鎂2種元素是否有明顯增加，從而判斷所進(jìn)的水是否為海水。表1為某船設(shè)備進(jìn)海水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由表1可知，錨機(jī)第二次與第一次取樣的液壓油相比，除水分百分?jǐn)?shù)增加外，鈉和鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也明顯增加；往復(fù)泵的在用油與新油相比，除水分百分?jǐn)?shù)增加外，鈉和鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也明顯增加。說(shuō)明第二次取樣的錨機(jī)液壓油和往復(fù)泵在用油中都進(jìn)了海水。當(dāng)設(shè)備中進(jìn)入了較多海水時(shí)，就需要對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行串洗或采取其他措施，不能僅僅只是換油，因?yàn)闅埩粼谠O(shè)備內(nèi)部的鈉、鎂元素會(huì)導(dǎo)致其腐蝕速度加快。

表1 某船設(shè)備進(jìn)海水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1.2 船用油液進(jìn)淡水

船舶上的常見(jiàn)油液進(jìn)淡水的原因主要有2種，其一主要發(fā)生在某些用淡水進(jìn)行直接冷卻的設(shè)備上，如柴油機(jī)。當(dāng)發(fā)生冷卻系統(tǒng)與潤(rùn)滑油通道聯(lián)通時(shí)，油液中就會(huì)進(jìn)入超標(biāo)的淡水。其二主要發(fā)生在空壓機(jī)中，雖然空壓機(jī)出口管路裝有止回閥，能夠?qū)⒏邷馗邏旱臐窨諝馔ㄟ^(guò)排氣閥排出，但實(shí)際運(yùn)行效果并不理想，長(zhǎng)期間斷運(yùn)行的空壓機(jī)經(jīng)常會(huì)發(fā)生冷凝水回流至機(jī)箱內(nèi)部，使空壓機(jī)潤(rùn)滑油中水分百分?jǐn)?shù)超標(biāo)，從而導(dǎo)致汽缸閥和機(jī)架部件等生銹和磨損加劇。對(duì)某船用柴油機(jī)和空壓機(jī)潤(rùn)滑油連續(xù)2次取樣，然后對(duì)其中的水分和光譜主要元素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，表2為船用油液進(jìn)淡水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由表2可知，柴油機(jī)和空壓機(jī)第二次取樣的潤(rùn)滑油中鈉、鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較第一次均沒(méi)有明顯增加，但水分百分?jǐn)?shù)增加較多，可以判定其中進(jìn)了淡水。柴油機(jī)潤(rùn)滑油中進(jìn)淡水，導(dǎo)致鈉元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有升高而鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，其原因可能是進(jìn)入的淡水中含有緩蝕劑，一般國(guó)產(chǎn)緩蝕劑中含有一定量的鈉元素但不含鎂元素。

表2 船用油液進(jìn)淡水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1.3 船用油液既進(jìn)海水又進(jìn)淡水

船舶柴油機(jī)都是先用海水冷卻含有緩蝕劑的淡水，再用含有緩蝕劑的淡水來(lái)冷卻柴油機(jī)汽缸等的摩擦副，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)潤(rùn)滑油中進(jìn)水，而且鈉、鎂元素均明顯偏高時(shí)，會(huì)懷疑其中不僅進(jìn)了淡水還進(jìn)了海水，船用油液既進(jìn)海水又進(jìn)淡水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。發(fā)生這種情況時(shí)，應(yīng)該采取的維修措施就不能僅僅局限于拆檢淡水管路，需要連同海水冷卻管路一起拆檢。在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)既進(jìn)海水又進(jìn)淡水情況時(shí)，拆檢海水管路和淡水管路必須要及時(shí)，如果沒(méi)有及時(shí)拆檢，含鐵和銅的摩擦副就會(huì)迅速發(fā)生明顯的腐蝕和磨損。例如表3中2#柴油機(jī)在進(jìn)水后，相隔約兩周進(jìn)行了連續(xù)2次的監(jiān)測(cè)，這2次監(jiān)測(cè)均發(fā)現(xiàn)水分百分?jǐn)?shù)超標(biāo)，但期間船員未采取及時(shí)的修理措施，導(dǎo)致第二次監(jiān)測(cè)時(shí)光譜中鐵和銅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)急劇增加，尤其是銅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變成了第一次監(jiān)測(cè)時(shí)的18倍。綜上所述，油液中進(jìn)海水時(shí)表現(xiàn)為鈉、鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加，若不及時(shí)采取修理措施會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕和磨損現(xiàn)象。

表3 船用油液既進(jìn)海水又進(jìn)淡水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1.4 船用油液曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些潤(rùn)滑油中鈉和鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯偏高，但其中水分百分?jǐn)?shù)卻在0.1%以下，從這種現(xiàn)象可以推斷出該潤(rùn)滑油應(yīng)該曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水，表4是船用油液曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

表4 船用油液曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

由表4可知，這2個(gè)油樣雖然水分百分?jǐn)?shù)沒(méi)有超標(biāo)，但是與表2中第一次取樣正常的柴油機(jī)潤(rùn)滑油相比，其鈉、鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加，唯一可以解釋的原因就是該柴油機(jī)潤(rùn)滑油中曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能有3種，其一是近期補(bǔ)給了新的潤(rùn)滑油，其二是潤(rùn)滑油中的水分被蒸發(fā)，其三是使用了油水分離裝置除去了潤(rùn)滑油中的水分。在發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油中曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水時(shí)，一般仍然會(huì)建議船員對(duì)柴油機(jī)相關(guān)管路進(jìn)行檢查，查明是否曾經(jīng)進(jìn)水并及時(shí)進(jìn)行處理，避免海水再次進(jìn)入到潤(rùn)滑油中。

1.5 含水的正常油液

油液中含水的情況并不都是故障隱患，例如應(yīng)用于某型船的水基液壓油中就含有大量的水分，初步估計(jì)其水分百分?jǐn)?shù)大于10%，但是這種液壓油在傳遞壓力方面性能非常好，而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)設(shè)備有明顯的腐蝕現(xiàn)象。表5為某水基液壓油和普通液壓油監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由表5可知，某水基液壓油除水分百分?jǐn)?shù)較高外，鈉元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)11 529.0 μg/g，但鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。在以后的實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可通過(guò)這2種現(xiàn)象來(lái)判斷該類液壓油是否是同種類型的水基液壓油。

表5 某水基液壓油和普通液壓油監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2 結(jié)束語(yǔ)

綜合采用光譜和水分2種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)船用油液進(jìn)水情況進(jìn)行了仔細(xì)分析，得出結(jié)論如下。

1)若油液中水分百分?jǐn)?shù)超標(biāo)，當(dāng)鈉和鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也明顯偏高時(shí)，可以初步判定油液中進(jìn)了海水；當(dāng)鈉和鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有變化或基本不變時(shí)，可以初步判定油液中進(jìn)了淡水。需要采取的措施是檢查相關(guān)管路并及時(shí)換油，尤其是進(jìn)海水時(shí)可能還要進(jìn)行管路串洗，若不及時(shí)采取這些措施，異常磨損和腐蝕將會(huì)很快發(fā)生。

2)柴油機(jī)潤(rùn)滑油中一旦進(jìn)海水，可以推斷出其既進(jìn)了海水又進(jìn)了淡水，海水和淡水管路都必須檢查；當(dāng)發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)中曾經(jīng)進(jìn)過(guò)海水時(shí)，也需仔細(xì)檢查相關(guān)管路，避免進(jìn)海水的情況再次發(fā)生，不能忽視這一故障隱患。

3)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要注意水基液壓油的存在，不能將其認(rèn)定為故障隱患，水基液壓油特點(diǎn)是鈉元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10 000 μg/g左右，但幾乎沒(méi)有鎂元素。