油液中粘度、密度检测方案

高精度油液现场监测技术 航行中的沃森(Waston)号运输船 沃森(Waston)号补给船是美国海军的一艘大型中速滚装船，具有非常强大的海上补给能力。多年以来，沃森(Waston) 号一直采用油液现场监测技术，对其关键重型设备的运行状态、及其故障隐患进行定期监测，受控的典型设备包括：发动机、发电机和起重机等。油液现场监测技术的应用，有效提高了沃森号的可靠性，并节省了大量的维护费用和换油费用。与此同时，传统现场检测仪器的某些弊端(如：检测周期长、检测结果可信度低以及需要消耗大量有机溶剂等)也一直困扰着舰上的设备管理人员和检测工程师们。 沃森号之前一直采用基于湿化学法油液状态现场监 沃森(Waston)号运输船上装载的美国陆军履带式车辆(照片由瑞奇中士拍摄) 测系统。三年前沃森号的工程师们开始对美国斯派超公司生产的(SPECTRO INC)新型便携式油液状态监测仪(FluidScanQQ1000)及便携式运动粘度计(Spectro-Visc Q3000)在舰上进行试用和评估，已验证这两台便携式监测设备的性能和适用性。 “便携式仪器提供了更快的测试效率以及更高的精确度，"沃森号上的首席工程师如此评价。。“当我把给其他战舰的工程人员介绍时，他们都会问：我们什么时候才能有?" 军事运输 沃森(Waston)号可为陆军和海军陆战队携带和运输多种军事物资，曾参加过伊拉克的独立战争以及2011年9月恐怖袭击之后的阿富 汗和伊拉克的军事行动。 沃森(Waston) 号长约300米，宽约30米，满载时排水量62644吨，航海速度24节。它的货物承载能力高达380000平方英尺，相当于八个足球场。沃森号配备两台涡轮发动机，每一个发动机输出32000制动马力(bhp)以95rpm全速驱动两个24英尺的螺旋桨。船上装配了12500千瓦的柴油发电机，并且配有大量的液压驱动起重机，舱门和坡道。 关键点：油液 "我们的工程部门有11个人，这对一艘300米长的大船来说并不多”茅斯说。 “我们负责着价值数百万美元的重要国防设备。在沃森(Waston)号上使用的油液监测设备，同样适用于美国海军 所有大型舰船，有效监测其运行状态和潜在故障隐患，”这些油液监测设备可以协助维护管理人员制定合理的维护、维修周期。 采用便携式油液状态监测设备之前，沃森(Watson)号上的工 程师需要对每个关键润滑设备进行油液取样，并带回船载实验室进行检测分析。实验室中测试试剂和仪器对周围环境要求非常苛刻，而且往往使用的这些溶剂、试剂是有毒物质。除了对人体造成危害之外，这些有害物质的存储和运输也会造成额外开支。 对于之前的检测手段来说，润滑油液的取样过程需要花费5分钟，带回船上的实验室需要花费5分钟，每个油样的每个参数检测时间为5分钟，那么检测每个油样的5个参数的时间就是35分钟。因为该检测过程对试剂、溶剂、油样的混合比要求比较高，检测结果中包含很大一部分人为误差和随机误差，因此茅斯很担心测试参数的精确性和可信度。同时他也很担心这些化学药剂带来的危害。 后来该补给舰成功找到了更加可靠地解决方案，那就是斯派超公司的FluidScanQ Q1000便携式油液状态监测仪和SpectroViscQ3000便携式运动粘度计。 Q1000测试87个油样(共174个 个测试参数)只用了使用之前测试系统测定138个参数所耗费的2/3的时间。虽然测试速度快，但是沃森(Waston)号的工程师还是想确定这种新手段测试的准确度和可靠度。 使用Q3000测试空气压缩机润滑油 直接对比测试 沃森(Waston)号将便携式油液状态监测仪与传统测试套件按照实验室标准进行了详细对比。为了评价便携式仪器的性能，沃森(Waston)号的工程师将油液样品一分为三，分别用传统测试套件、便携式油液监测仪和岸上实验室进行检测。 FluidScanQ Q1000是一款坚固耐用的、便携式油液状态监测仪，通过实时测定油液关键参数来判定油液的污染、老化和交叉污染情况。FluidScanQQ1000可以直接对润滑油定量测定的关键参数包括：总酸值、总碱值、氧化度、硝化度、硫化度、添加剂损耗、未知油液(油液匹配与识别)、水分、冷却液污染、甘油含量和脂肪酸甲酯含量等。 SpectroVisc Q3000是一款便携式运动粘度计，可以随时随地的检测关键设备运行的健康状况。这款便携式设备拥有一个操作简便的触摸面板。可以在无溶剂、无粘度预检和温度计的情况下， 节约时间 "最先引起我们注意的是斯派超油液监测仪器操作的简便性”茅斯说，"这台仪器非常轻，而且不用任何试剂，也没有其他额外步骤，我们可以将它带到任何受控设备旁边工作”。另外他提到了这种仪器可以节省测试所用油液，而且不会因测试产生有害物质。 "FluidScan Q1000可以在5分钟内测出油样所有的关键参数，而传统的测试套件在相同的时间内只能测得一个参数”茅斯说。经过他的计算，从发动机中取出油样需要大概5分钟，在仪器中测试油样的关键参数需要5分钟，另外测定油样的粘度也需要5分钟。总共加起来大约15分钟左右，跟传统测试套件相比，极大的节省了时间。 "当舰艇停泊在港口时，我们平均每周可以节省10个小时的时间”茅斯说，“当我们远航时，每周大约可以节省15个小时的时间”。由于负责油液分析的工程师同时也有很多其他的任务，所以节约的时间可以让工作更为轻松，同时也使得工程师有更多的时间进行对舰艇的维护和维修。 精度验证 便携式仪器与传统仪器精确度的对比是直接对比测试的关键一步。 取样点/设备 样品名称 总碱值 mgk OH/g(FluidScan数据) 总碱值 mgk OH/g(MSC 实验室数据) 绝对差值 ASTM D4739“pass”差 EDG发动机 Delvac 1300 10.3 9.3 4.5 救生艇1 Delvac 1300 10.5 10.6 0.1 4.6 救生艇2 Delvac 1300 10.5 10.5 0 4.6 救生艇3 Delvac 1300 10.6 10.3 0.3 4.6 救生艇4 Delvac 1300 10.6 10.9 0.3 4.7 SSDG 发动机5 Sirus X-40 12.3 12.5 0.2 5 SSDG发动机2 Sirus X-40 13.4 12.8 0.6 5.1 SSDG 发动机4 Sirus X-40 13.6 13 0.6 5.2 SSDG发动机l Sirus X-40 13.6 14.9 1.3 5.3 SSDG发动机l Sirus X-40 13.7 14.9 1.2 5.3 SSDG发动机5 Sirus X-40 13.9 13.6 0.3 5.2 SSDG 发动机5 Sirus X-40 14 13.9 0.1 5.3 SSDG 发动机3 Sirus X-40 14 14.5 0.5 5.3 SSDG发动机3 Sirus X-40 14.3 14.3 0 5.3 SSDG 发动机3 Sirus X-40 14.4 14.5 0.1 5.4 SSDG 发动机2 Sirus X-40 14.5 15.8 1.3 5.5 SSDG 发动机4 Sirus X-40 14.5 15.6 1.1 5.5 SSDG发动机5 Sirus X-40 14.6 14.2 0.4 5.4 SSDG 发动机5 Sirus X-40 14.7 15.3 0.6 5.5 实验室测试表明便携式仪器在其测量范围内所有参数都非常精确。而传统测试结果时好时坏，完全取决于测试环境和测试人员的操作。 针对大型船用发动机而言，发动机油的总碱值(TBN)一直是油液监测工作中最主要的监测对象。传统的是化学法河以测定润滑油的总碱值，但是首先需要输入油制造商提供的原始油液总碱值才能测试出发动机内油液精确的总碱值。而FluidScanRQ1000不需要制造商提供的数据就可以测出精确的测量结果，该便携式油液监测仪同时也可以测出其他参数，无需额外的开支和时间。 茅斯提到的便携式检测仪器的另 一大优点是：高精度测量增强了测试数据的可信度并使得故障预判成为可能。“便携式仪器的准确的测量结果让我们对设备的故障预判更有信心。我们可以凭借这些数据追踪故障所在，并有充足的时间来完成维护、检修工作。假如测试结果显示油液状态良好，我们可以增加油液的使用周期，可以节省开支和时间”。就之前的测试套件需要化学试剂和定期的校准这两点二言，便携式设备可以极大的节省开支。 “在产品试用期快结束的时候，我和同事都觉着已经离不开这款Spectro仪器了”茅斯说，"海军已经同意了我们在沃森号上继续使用Specrto仪器直到评估结束。我们希望他们在所有的军舰上部署这种便携式仪器。更高 的精确度和更多的测试数据可以为我们提供更高的任务可读性、低维护费用特性、节省时间的特性。我们未来的目标是将新仪器测得的结果与船上的维护计算机整合在一起，让岸上人员可以在油样测试后的24小时内看到测量结果。 关于作者 Dan Walsh是美国斯派超公司(SPECTRO INC)的产品开发部经理。斯派超公司位于美国波士顿市，专门从事对机械设备进行监测的仪器和软件的开发，是全球最大的油液分析仪器供应商。详情请访问 www.spectroinc.com.cn ( 或致电010-6785-7242。 )