硅油添加劑對(duì)油液污染度檢測(cè)影響探究

胡海豹,陳曉偉,史軍

(中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083)

0 引言

據(jù)調(diào)查顯示，在我國(guó)航空設(shè)備使用中，很大一部分的故障的出現(xiàn)都是由于航空油液污染造成的，因此能夠有效控制航空油液污染問(wèn)題，已經(jīng)成為了提升我國(guó)航空設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，促進(jìn)航空航天事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重點(diǎn)和關(guān)鍵。我國(guó)監(jiān)測(cè)航空油液污染度技術(shù)在近些年也在飛速發(fā)展，目前航空潤(rùn)滑油污染測(cè)量的方法主要有四種：重量分析法、光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)法，顯微鏡對(duì)比法以及液體顆粒計(jì)數(shù)器法[1]。

重量分析法：通過(guò)測(cè)量一定單位體積的液體中含有顆粒污染物的重量，根據(jù)所得結(jié)果，判斷污染程度。該方法操作簡(jiǎn)便，使用設(shè)備較簡(jiǎn)單，但是整體操作時(shí)間較長(zhǎng)，檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度不夠，目前已很少使用。顯微鏡對(duì)比法：使用更加精細(xì)的微孔濾膜設(shè)備，將單位體積內(nèi)的油液過(guò)濾后，觀察濾膜上污染物的狀態(tài)。該方法同樣需要較長(zhǎng)的操作時(shí)間，并且最終結(jié)果取得是利用顯微鏡觀察，操作人員的影響因素較大，精準(zhǔn)度不高，已很少使用。自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器法：采用顆粒計(jì)數(shù)器檢測(cè)油液污染度，其工作原理可分為遮光型、電阻型和網(wǎng)式堵塞型等。目前市場(chǎng)上遮光型顆粒計(jì)數(shù)器應(yīng)用最為廣泛，由于其操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)時(shí)間快、精度高等特點(diǎn)，得到廣泛使用[2]。

造成油液污染度較高的因素有很多種，一方面油液生產(chǎn)裝置在生產(chǎn)過(guò)程中引起零件間磨損、生銹、脫落等情況導(dǎo)致油液污染度增加，該情況出現(xiàn)時(shí)間不可控且出現(xiàn)概率比較低，通過(guò)過(guò)濾可有效改善；另一方面在油液生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境中的水分、雜質(zhì)、油氣等通過(guò)管道進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)中導(dǎo)致油液污染度增加，該情況可通過(guò)將生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)化的方式避免。但是，近期發(fā)現(xiàn)一些航空油液在潔凈廠房中生產(chǎn)且經(jīng)過(guò)高精過(guò)濾，產(chǎn)品采用顆粒計(jì)數(shù)器檢測(cè)后出現(xiàn)污染度結(jié)果較高的情況。經(jīng)認(rèn)真分析，排除了生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境因素影響，大量試驗(yàn)驗(yàn)證表明，由于該油液中加入的硅油抗泡劑[3-4]對(duì)顆粒計(jì)數(shù)器的檢測(cè)產(chǎn)生影響所致。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

若干批次某航空油液。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

Abakus 油液顆粒檢測(cè)儀 德國(guó)KLOTZ公司。

1.3 分析方法

該儀器為全自動(dòng)污染度檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)GJB 420A-96，可測(cè)量000～12級(jí)。測(cè)量范圍2～100 μm(ACFTD粉塵)或4～100 μm(ISO MTD粉塵)。

2 結(jié)果和討論

2.1 實(shí)驗(yàn)室抽樣檢測(cè)結(jié)果

配制5 kg未加抗泡劑的樣品，通過(guò)FA016濾機(jī)對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)硅油也用1.2 μm濾膜進(jìn)行抽濾。將過(guò)濾后硅油加入調(diào)好的未加抗泡劑的樣品中，加入方式分別為機(jī)械攪拌(轉(zhuǎn)速約700 r/min)和實(shí)驗(yàn)室均質(zhì)機(jī)均質(zhì)(轉(zhuǎn)速約10000 r/min)，其中機(jī)械攪拌、調(diào)合容器、均質(zhì)機(jī)均用污染度為4級(jí)的潔凈石油醚進(jìn)行過(guò)沖洗。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 加入硅油前后結(jié)果對(duì)比

結(jié)果表明，硅油對(duì)油品污染度有非常不利的影響。

將上述工作移至千級(jí)潔凈間中進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 潔凈間考察硅油影響結(jié)果

結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室粉塵對(duì)油品污染度沒(méi)有明顯影響。

在已知污染度的油品中加入不同量的硅油，如果最終油品污染度不同，且與加入量有一定關(guān)系，將進(jìn)一步證明硅油的引入會(huì)增加油品污染度。因此，又考察了硅油加入量變化對(duì)油品污染度的影響，結(jié)果見(jiàn)表3和圖1。

表3 硅油加入量對(duì)污染度影響結(jié)果

圖1 硅油加入量變化對(duì)油品污染度的影響

由圖1中可以看出硅油加入量對(duì)油品污染度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生了很大的影響，污染度隨著硅油加入量的增加而增加。

油品污染度增加，實(shí)際就是油品中固體顆粒數(shù)增加，還考察了硅油。同時(shí)，也考察了硅油對(duì)油品沉淀值的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 硅油加入量對(duì)固體顆粒雜質(zhì)實(shí)驗(yàn)影響結(jié)果

結(jié)果表明，硅油對(duì)油品沉淀值有一定的影響。

2.2 生產(chǎn)環(huán)境對(duì)污染度影響

在生產(chǎn)過(guò)程中考察了某航空油品生產(chǎn)廠房粉塵對(duì)油品污染度的影響。對(duì)未加抗泡劑的半成品油進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾至污染度5級(jí)，然后再用于抗泡劑分散的調(diào)合釜中攪拌循環(huán)，2 h后測(cè)定其污染度仍為5級(jí)。由此判斷，廠房粉塵及調(diào)合設(shè)備對(duì)油品污染度沒(méi)有明顯影響。

在此基礎(chǔ)上考察了在生產(chǎn)裝置上硅油對(duì)油品污染度的影響。對(duì)調(diào)合完成的未加抗泡劑的樣品進(jìn)行精密過(guò)濾，過(guò)濾后再加入硅油，分別測(cè)定其污染度，表5為任意挑選12個(gè)批次在該裝置上生產(chǎn)的油樣加抗泡劑前后的污染度對(duì)比。

表5 加入抗泡劑前后污染度對(duì)比

結(jié)果表明，油品污染度高的原因不是固體顆粒物造成的，而是由不溶性抗泡劑引起的。之后，又進(jìn)行了抗泡劑劑量對(duì)污染度影響的考察，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 加入抗泡劑劑量對(duì)污染度影響

從以上結(jié)果可見(jiàn)硅油加入量和污染度是有一定關(guān)系的，加入量大則污染度大。

遮光法[5-6]進(jìn)行油液固體顆粒計(jì)數(shù)，是當(dāng)油液中的固體顆粒通過(guò)傳感器光束時(shí)，通過(guò)測(cè)量顆粒通過(guò)傳感器時(shí)遮擋的光強(qiáng)度和頻率來(lái)得到顆粒的大小和數(shù)量。但是其描述的“固體顆?！睂?shí)際是指在油液中能夠遮擋傳感器光束的物質(zhì)，并非嚴(yán)格意義上的固體顆粒，測(cè)定時(shí)，會(huì)將液滴、氣泡等遮光的物質(zhì)都當(dāng)做顆粒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而增加了油液中顆粒的數(shù)量，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果比油液中實(shí)際的固體顆粒污染物多出很多，從而不能反應(yīng)油液真實(shí)的顆粒污染度。上述試驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，由于硅油不溶于航空油液，而是以“液滴”的狀態(tài)分散在油液中，因此在檢測(cè)過(guò)程中被當(dāng)做了“固體顆?！?。

如何區(qū)分固體顆粒、不溶性液滴、氣泡是遮光型顆粒計(jì)數(shù)器急需解決的問(wèn)題。盡管光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)法具有操作人員的影響因素較大，精準(zhǔn)度不高等等不足之處，但是光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)法可以有效區(qū)分固體顆粒、不溶性液滴和氣泡，如果能夠提高精度，避免人工操作的誤差不失為一種有效的油液污染度測(cè)量手段。

3 結(jié)論

監(jiān)測(cè)航空油液的污染度等級(jí)對(duì)減少航空設(shè)備故障起到重要的作用，因此做好航空油液的污染度檢測(cè)工作是十分必要的。由于無(wú)法區(qū)分固體顆粒、不溶性液滴、氣泡，自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器法并不適于檢測(cè)含有硅油抗泡劑的油液。對(duì)于能夠準(zhǔn)確、快速檢測(cè)含有不溶性液滴油液的污染度的方法和儀器還有待研究。