硅油添加劑對油液污染度檢測影響探究

胡海豹,陳曉偉,史軍

(中國石化石油化工科學研究院，北京 100083)

0 引言

據調查顯示，在我國航空設備使用中，很大一部分的故障的出現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題，已經成為了提升我國航空設備運行穩定性，促進航空航天事業進一步發展的重點和關鍵。我國監測航空油液污染度技術在近些年也在飛速發展，目前航空潤滑油污染測量的方法主要有四種：重量分析法、光學顯微鏡計數法，顯微鏡對比法以及液體顆粒計數器法[1]。

重量分析法：通過測量一定單位體積的液體中含有顆粒污染物的重量，根據所得結果，判斷污染程度。該方法操作簡便，使用設備較簡單，但是整體操作時間較長，檢測結果精準度不夠，目前已很少使用。顯微鏡對比法：使用更加精細的微孔濾膜設備，將單位體積內的油液過濾后，觀察濾膜上污染物的狀態。該方法同樣需要較長的操作時間，并且最終結果取得是利用顯微鏡觀察，操作人員的影響因素較大，精準度不高，已很少使用。自動顆粒計數器法：采用顆粒計數器檢測油液污染度，其工作原理可分為遮光型、電阻型和網式堵塞型等。目前市場上遮光型顆粒計數器應用最為廣泛，由于其操作簡單、檢測時間快、精度高等特點，得到廣泛使用[2]。

造成油液污染度較高的因素有很多種，一方面油液生產裝置在生產過程中引起零件間磨損、生銹、脫落等情況導致油液污染度增加，該情況出現時間不可控且出現概率比較低，通過過濾可有效改善；另一方面在油液生產過程中會出現生產環境中的水分、雜質、油氣等通過管道進入生產系統中導致油液污染度增加，該情況可通過將生產環境優化的方式避免。但是，近期發現一些航空油液在潔凈廠房中生產且經過高精過濾，產品采用顆粒計數器檢測后出現污染度結果較高的情況。經認真分析，排除了生產設備以及生產環境因素影響，大量試驗驗證表明，由于該油液中加入的硅油抗泡劑[3-4]對顆粒計數器的檢測產生影響所致。

1 實驗部分

1.1 試驗原料

若干批次某航空油液。

1.2 試驗設備

Abakus 油液顆粒檢測儀 德國KLOTZ公司。

1.3 分析方法

該儀器為全自動污染度檢測，符合標準GJB 420A-96，可測量000～12級。測量范圍2～100 μm(ACFTD粉塵)或4～100 μm(ISO MTD粉塵)。

2 結果和討論

2.1 實驗室抽樣檢測結果

配制5 kg未加抗泡劑的樣品，通過FA016濾機對其進行過濾，對硅油也用1.2 μm濾膜進行抽濾。將過濾后硅油加入調好的未加抗泡劑的樣品中，加入方式分別為機械攪拌(轉速約700 r/min)和實驗室均質機均質(轉速約10000 r/min)，其中機械攪拌、調合容器、均質機均用污染度為4級的潔凈石油醚進行過沖洗。結果見表1。

表1 加入硅油前后結果對比

結果表明，硅油對油品污染度有非常不利的影響。

將上述工作移至千級潔凈間中進行，結果見表2。

表2 潔凈間考察硅油影響結果

結果表明，實驗室粉塵對油品污染度沒有明顯影響。

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系，將進一步證明硅油的引入會增加油品污染度。因此，又考察了硅油加入量變化對油品污染度的影響，結果見表3和圖1。

表3 硅油加入量對污染度影響結果

圖1 硅油加入量變化對油品污染度的影響

由圖1中可以看出硅油加入量對油品污染度檢測結果產生了很大的影響，污染度隨著硅油加入量的增加而增加。

油品污染度增加，實際就是油品中固體顆粒數增加，還考察了硅油。同時，也考察了硅油對油品沉淀值的影響，結果見表4。

表4 硅油加入量對固體顆粒雜質實驗影響結果

結果表明，硅油對油品沉淀值有一定的影響。

2.2 生產環境對污染度影響

在生產過程中考察了某航空油品生產廠房粉塵對油品污染度的影響。對未加抗泡劑的半成品油進行過濾，過濾至污染度5級，然后再用于抗泡劑分散的調合釜中攪拌循環，2 h后測定其污染度仍為5級。由此判斷，廠房粉塵及調合設備對油品污染度沒有明顯影響。

在此基礎上考察了在生產裝置上硅油對油品污染度的影響。對調合完成的未加抗泡劑的樣品進行精密過濾，過濾后再加入硅油，分別測定其污染度，表5為任意挑選12個批次在該裝置上生產的油樣加抗泡劑前后的污染度對比。

表5 加入抗泡劑前后污染度對比

結果表明，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，又進行了抗泡劑劑量對污染度影響的考察，結果見表6。

表6 加入抗泡劑劑量對污染度影響

從以上結果可見硅油加入量和污染度是有一定關系的，加入量大則污染度大。

遮光法[5-6]進行油液固體顆粒計數，是當油液中的固體顆粒通過傳感器光束時，通過測量顆粒通過傳感器時遮擋的光強度和頻率來得到顆粒的大小和數量。但是其描述的“固體顆粒”實際是指在油液中能夠遮擋傳感器光束的物質，并非嚴格意義上的固體顆粒，測定時，會將液滴、氣泡等遮光的物質都當做顆粒進行統計，從而增加了油液中顆粒的數量，導致檢測結果比油液中實際的固體顆粒污染物多出很多，從而不能反應油液真實的顆粒污染度。上述試驗也驗證了這一點，由于硅油不溶于航空油液，而是以“液滴”的狀態分散在油液中，因此在檢測過程中被當做了“固體顆粒”。

如何區分固體顆粒、不溶性液滴、氣泡是遮光型顆粒計數器急需解決的問題。盡管光學顯微鏡計數法具有操作人員的影響因素較大，精準度不高等等不足之處，但是光學顯微鏡計數法可以有效區分固體顆粒、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量手段。

3 結論

監測航空油液的污染度等級對減少航空設備故障起到重要的作用，因此做好航空油液的污染度檢測工作是十分必要的。由于無法區分固體顆粒、不溶性液滴、氣泡，自動顆粒計數器法并不適于檢測含有硅油抗泡劑的油液。對于能夠準確、快速檢測含有不溶性液滴油液的污染度的方法和儀器還有待研究。