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油液清洁度等级检测方法

提供 来源:公众号      日期:2020年05月22日
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油液清洁度等级检测方法
 
液压系统油液污染控制

液压油是液压系统中的重要工作介质,对污染颗粒的尺寸和数量有严格的规定。过滤元件作为液压系统中的“清道夫”,能对油液中污染颗粒做到有效滤除。

为了实现对系统油液的污染控制,前提是定量的描述和评定系统油液的污染程度,方法是选择能满足所需清洁度等级要求的过滤元件类型。本文从实际运用出发,概述了油液清洁度等级的评价和检测方法,探讨了过滤器过滤性能的定义和检测方法,并在此基础上,对确立系统油液清洁度等级和过滤器选型给出了建议

二、油液清洁度等级检测方法

分析油液的固体颗粒污染度对于提高设备可靠性、延长设备寿命、改善设备性能都有着重要意义。固体颗粒污染度的测量包括对单位体积液体中的颗粒质量、颗粒尺寸分布、颗粒数以及污染等级的测量,检测方法包括重量分析法、显微镜计数法、自动颗粒计数法和显微镜对比法。

重量分析法

1.1 检测方法

重量分析法是通过测量单位体积液体中所含颗粒的质量,从而来确定颗粒污染度等级的,通常用mg/L(或mg/100mL)表示。其方法是将一定体积液体中的颗粒收集在滤膜上,通过称量滤膜过滤后和过滤前的质量差即可测得颗粒的含量。


重量分析的标准方法为国际标准ISO4405和国家标准GB/T 27613《液压传动 油液污染 采用称重法测定颗粒污染度》,等级判定的标准方法为美国宇航标准NAS1638《液压系统零件的清洁度要求》。NAS1638给出了100毫升液体中颗粒质量的等级表。


1.2 方法描述

重量分析法所需的测试装置比较简单,费用较低,但操作耗费的时间长,测定结果只能反映液体中所含颗粒的总量,而不反映颗粒的尺寸、颗粒数和尺寸分布,仅为一种定性的测量,且由于在分析过程中滤膜质量的变化,因而重复性较差,对一些颗粒含量较少的试样,常常无法得出结果,因此这一方法目前已很少采用,但在国内的工程车辆、化工等行业仍在采用该方法。

显微镜计数法

2.1 光学显微镜法

2.1.1检测方法

重量分析法所需的测试装置比较简单,费用较低,但操作耗费的时间长,测定结果只能反映液体中所含颗粒的总量,而不反映颗粒的尺寸、颗粒数和尺寸分布,仅为一种定性的测量,且由于在分析过程中滤膜质量的变化,因而重复性较差,对一些颗粒含量较少的试样,常常无法得出结果,因此这一方法目前已很少采用,但在国内的工程车辆、化工等行业仍在采用该方法。


2.1.2 方法描述

光学显微镜法能够直观地观察到颗粒的实际形状和尺寸,并能大致判断颗粒的种类,如:闪闪发光的颗粒是金属、黑色的颗粒为橡胶、条状物为纤维、暗色块状物为氧化皮等。另外,它不受液样中的水珠、气泡的影响,可用于乳化液和其它水基工作液的颗粒分析;不受液样黏度及污染浓度干扰,所以比较适合对一般企业的工作液进行污染分析。且所需的设备比较简单,费用低,但制作膜片过程繁琐,且容易二次污染;人工计数需要的时间长,操作人员容易疲劳,计数的准确性很大程度上取决于操作人员的经验。随着技术的进步,目前多数光学显微镜都配有电子摄像头,可拍摄图像后采用图像分析软件通过计算机进行颗粒分析,大大提高了测试效率,并减小了人为误差和操作者的视觉疲劳。

2.2 电子显微镜法

2.2.1 检测方法

电子显微镜法采用的仪器主要是扫描式电子显微镜,测量方法与光学显微镜法基本相似。采用微孔滤膜过滤一定体积的样液,将样液中的颗粒污染物全部收集在滤膜表面,该膜上的油渍必须用超净溶剂冲洗干净,然后将收集有颗粒的滤膜制成试样,放入扫描式电子显微镜中,利用电子枪发出各种物理信息,通过对这些信息的接收、放大和显示以进行试样的颗粒分析。


2.2.2 方法描述

扫描式电子显微镜具有放大倍数大(从10倍到10万倍或更大),焦距深(为普通光学显微镜的300倍),等优点不仅可以测量微小颗粒(最小可达0.02μm)的形状、尺寸和表面形貌,而且可以与波谱仪和能谱仪配合进行化学成分分析,因而在对颗粒的研究中具有不可替代的作用。但该仪器价格昂贵,操作复杂,不便成为日常的颗粒度分析仪器,目前仅在实验室中作研究用。

自动颗粒计数法

3.1 光阻法

3.1.1 检测方法

应用光阻原理的典型设备是遮光型自动颗粒计数器,该类仪器是目前液体颗粒污染分析中应用最广泛的一种类型,在国内现用的自动颗粒计数器中,绝大多数为遮光型。 遮光型自动颗粒计数器的关键部件是一个由光源和光电管组成的颗粒传感器,当颗粒随着液流通过传感器窗口时,就会有一部分光被颗粒遮蔽和散射,因此光的强度发生变化,由于被遮蔽的光的量与颗粒的投影面积成正比,传感器每通过一个颗粒,光电管就会对应输出一个脉冲信号。根据脉冲信号的幅值和个数,就可以换算出颗粒粒径和数量浓度。


3.1.2 方法描述

该方法操作简单,测量迅速、准确、重复性好。当颗粒折射率与所测液体折射率相近、油中含气泡或含水时,会引起较大的误差;容易受油液粘度和颜色的影响,当油液粘度过大导致达不到仪器工作流速时或颜色过深、浓度过高时需要稀释后进行。

3.2 流式图像分析法

3.2.1 检测方法

该方法是数字显微技术和计算机图像分析技术结合在了一起,其工作原理是在液流通道设置窗口,采用高速摄像头在窗口处以一定的统计频率采集图像,再通过图像分析用软件用设置好的算法对图像进行分析,图像中的每一个颗粒将被统计,根据采集单张图像时的油液体积推算出单位油液体积的颗粒分布和颗粒数。


3.2.2 方法描述

该类设备操作简单,测量迅速,可通过调节图像分析软件的灰度门限值消除水分、气泡对测试的影响。工作流速范围较宽,但其工作寿命相对光阻原理的自动颗粒计数器要短很多,其高频摄像头经过一定的工作周期后拍摄的图像质量会下降,进而影响测试准确度。

3.3 网式堵塞分析法

3.3.1 检测方法

网式堵塞自动颗粒计数法是一种半定量分析方法,是通过测定带有均匀性微孔滤膜或滤网的流量与其两端压差特性而工作的。当被分析的试样通过滤网时,尺寸大于微孔尺寸的颗粒将被滤网收集,使滤网逐渐堵塞。若滤网两端的压差一定,则试样通过滤网的流量将随着滤网的堵塞而逐渐减小;若通过滤网的流量一定,则滤网两端正的压差逐渐增大,而滤网流量或压差的变化与被分析试样的颗粒数有关。因此,通过检测与流量和压差有关的参数,就可以大致地确定颗粒的尺寸和数量,半定量地评定工作液体的污染度。

3.3.2 方法描述

目前的网式堵塞型自动颗粒计数器只能给出1、2或3种尺寸下的颗粒数及其污染度等级,且其计数结果必须假定一种固定的颗粒尺寸分布通过外推来得到,但这对于大多数实际颗粒分布是不成立的。网式堵塞型自动颗粒计数器是新近几年发展起来的,目前在国内应用较少。其优点是测试结果不受试样状态的影响,可以分析混合液、乳化液、深色试样和含空气的试样,且其结果不会由于混入空气、水或者高浓度的颗粒而失真。不足之处是测量误差较大,只能用于半定量分析。

显微镜对比法

4.1 检测方法

显微镜对比法与光学显微镜法基本相同,只不过显微镜对比法是将过滤样液制成的样片(其制备方法与光学显微镜法相同)放在专用的显微镜下与标准污染度等级样片进行对比,而不需进行各种颗粒尺寸计数,根据颗粒分布确定样液的污染度等级,即样液中所含的颗粒浓度。

测试所用的对比显微镜由一组目镜、两组物镜和两个工作台(测试样片台和标准样片台)组成。标准样片台为一可以转动或沿轴向移动的圆盘,在圆盘上装有各种污染度等级的标准样片,转动或移动圆盘可以将任一个标准样片对准在物镜的下面。测试时,将所测样液制成的滤膜样片放在测试样片台上,通过调节焦距,使测试样片和标准样片上的颗粒分布在同一个视场内显现清晰的图像,如图6所示。对比左右视场内的颗粒分布,转动标准样片台,选择合适的标准污染度等级样片,当左右视场内的颗粒分布基本一致时,则所选择标准样片的污染度等级即为被测样液的污染度等级。带有摄像头的普通光学显微镜也可采用这种方法进行,方法是将污染度标准样片以一定的放大倍数通过摄像头采集到计算机中, 再把所测样液制成的滤膜样片图像以同样的放大倍数采集到计算机中,然后在计算机上进行对比分析,可有效降低视觉疲劳。
4.2 方法描述

显微镜对比法使用的设备简单,费用低,检测时间短,操作简便,是一种适合于现场进行液体颗粒污染度分析的简易方法。但不能提供具体的颗粒分布,是一种定性分析方法。
结  论

油液颗粒污染度分析方法有很多种,每种方法都有其特点,而油液污染控制又是一种十分重要的工作,必须全面准确的认识油液污染检测技术和相关标准,掌握各种测量方法的技术原理、适用范围和测量结果的敏感影响因素等内容,才能准确真实的了解油液污染状况,为下一步进行油液污染控制提供依据

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