油液污染度测定

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(1)油液污染度等级

油液污染度是指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量，即油液中固体颗粒污染物的浓度。对于其它污染物，如水和空气，则用水含量和空气含量表述。油液污染度是评定油液污染程度的一项重要指标。

目前油液污染度主要采用以下两种表示方法：

·质量污染度：单位体积油液中所含固体颗粒污染物的质量，一般用mg／L表示。

·颗粒污染度：单位体积油液中所含各种尺寸的颗粒数。颗粒尺寸范围可用区间表示，如5～15μm，15～25μm等；也可用大于某一尺寸表示，如＞5μm，＞15μm等。

此外，油液污染度也可以用百万分率(ppm)表示，质量ppm或体积ppm。

质量污染度表示方法虽然比较简单，但不能反映颗粒污染物的尺寸及分布，而颗粒污染物对元件和系统的危害作用与其颗粒尺寸分布及数量密切相关，因而随著颗粒计数技术的发展，目前已普遍采用颗粒污染度的表示方法。

为了定量评定油液的污染程度，世界各主要工业国都制定有各自的油液污染度等级，近年来已趋向于采用统一的国际标准。下面介绍美国NAS1638油液污染度等级和ISO4406油液污染度等级国际标准。

A．NAS1638固体颗粒污染度等级

NAS1638是美国航天工业部门在1964年提出的，目前在美国和世界各国仍广泛采用。它以颗粒浓度为基础，按照100mL油液中在5～15、15～25、25～50、50～100和＞100μm5个尺寸区间内的最大允许颗粒数划分为14个污染度等级，见表3．2－2。从表中可以看出，相邻两个等级的颗粒浓度比为2。因此，当油液污染浓度超过表中最大的12级，可用外推法确定其污染度等级。

表3．2－2 NAS1638油液污染度等级(100mL中的颗粒数)

(a)传感器示意图；(b)传感器的输出脉冲电压

传感器的输出电压信号传输到计数器的模拟比较器，和预先设置的阈值电压相比较。当电压脉冲幅值大于阈值电压时，计数器即计数。计数器设有若干个比较器电路(或通道)，如6个或8个。预先将各个通道的阈值电压设置在与要测定的颗粒尺寸相对应的值上。这样，每一个通道对大于该通道阈值电压的脉冲进行计数，因而计数器就可以同时测定各种尺寸范围的颗粒数。

目前国内油液污染检测用的自动颗粒计数器主要是美国太平洋科学仪器公司的HIAC／ROYC()系列产品，型号有PC－320、4100和8000A等。8000A型是近年来发展的产品，它除了单独使用外，还可以与8000S型组合，同时控制两个传感器。以上几种颗粒计数器的主要性能特征见表3．2－5。

表3．2－5 HIAC颗粒计数器主要性能特征

1－密封室；2－导管；3－传感器；4－样液计数体积测量管；5－光电检测器

颗粒计数器与自动流量控制器配合使用，可进行在线油液污染度测定。图3．2－7为采用OS－04型自动流量控制器的在线取样系统。自动流量控制器接在系统管路中，用来控制和调节流经传感器的流量。由于在线颗粒分析是按时间取样，要求通过传感器的流量精确并稳定，因而在系统中装有流量控制阀3。

通过调节旁路阀5可控制流经传感器的流量。当工作中传感器被颗粒堵塞时，可操作换向阀2使液流反向冲洗传感器。通过阀4可接取流经传感器的油液进行流量标定。

1－传感器；2－滤油器；3－流量控制阀；4－转换阀；5－旁路阀；6－滤网；7－换向阀

遮光传感器有白炽光和激光两种类型。激光传感器采用激光二极管，与白炽光传感器相比，它具有分辨率高、颗粒浓度极限高、寿命长，以及对机械振动不敏感等优点。目前颗粒计数器已普遍采用激光传感器，最小可检测尺寸为1μm。

表3．2－6列举出几种HIAC／ROYCO传感器的类型和技术参数。

表3．2－6 HIAC／ROYCO传感器类型和技术参数

显微镜比较法检测速度快，操作简便，适合现场油液污染的粗略分析。

(B)滤网(膜)堵塞法

当污染油液流过滤网时，油液中的颗粒污染物被滤网捕集，使滤网孔口逐渐堵塞。若滤网两端的压差一定，则油液通过滤网的流量随著堵塞的增加而逐渐减小；若通过滤网的流量一定，则滤网两端的压差随堵塞而逐渐增大，而流量或压差变化的速率与油液的污染程度有关。因此，通过检测流量和压差的变化可以半定量地评定油液的污染度。

图3．2－9所示为一种利用滤网堵塞原理的便携式油液污染检测仪，包括数字式污染传感器dCA和袖珍状态监测器PCM。

1－进油管；2－精密滤网；3－活塞；4－活塞杆；5－缸筒；6－位移传感器；7－按钮

dCA污染传感器主要由微型液压缸和光电式位移传感器两部分组成。在液压缸下端装有一非常精密的微孔滤网2，样液在压力下经进油管1和滤网2进入液压缸，推动活塞杆4向上移动。在压力一定的情况下，随著滤网被油液中的颗粒污染物堵塞，通过滤网的流量逐渐减小，活塞杆的移动速度随之下降。活塞杆的位移变化率由光电位移传感器6检测，并将信号输送到状态监测器PCM进行分析运算。根据测得的流量衰降曲线，利用建立的数学模型，可以得出油液中颗粒污染物的颗粒尺寸分布和浓度，并在屏幕上显示各种尺寸的颗粒浓度或相应的ISO4406或NAS1638污染度等级。

在每次测试后，需将按钮7往下压，迫使活塞3向下移动，利用缸筒内的油液反向冲洗滤网，将滤网表面的颗粒污染物全部冲洗掉，以便下次测试。

dCA便携式油液污染检测仪可用在现场在线检测，也可用于实验室瓶取样测试。在线检测时只需将dCA下端的进油管与设备管路上专用的取样接头连通。管路压力范围为0．2～1．0MPa，当压力超过1MPa时需接一减压阀。dCA的污染度测试范围为ISO440611／8至24／21。

将dCA污染传感器与磁性颗粒分离装置(fCA)配合使用，可以检测油液中铁磁性颗粒的含量。测试时首先用dCA检测油液中固体颗粒污染物的总量，然后在dCA油液入口连接磁性颗粒分离装置fCA再进行测试(图3．2－10a)。由于油液在进入dCA之前其中的铁磁性颗粒已被fCA吸附并去除，因而这次dCA测试的结果为去除铁磁性颗粒后的颗粒污染物含量。将第一次和第二次测试的颗粒数相减，即可得出铁磁性颗粒的含量。图3．2－10b为fCA磁性颗粒分离装置的示意图。每次测试后需将磁性介质移开分离区，然后用清洁油液将分离区内吸附的铁磁性颗粒冲洗干净，以备下次测试。

(a)组成部分与连接；(b)fCA示意图

1－磁性介质；2－铁磁性颗粒收集区

当需要对铁磁性颗粒进行形貌分析时，可用清洁溶剂将fCA捕集的铁磁性颗粒冲洗并收集在过滤装置的微孔滤膜上，以便在显微镜下观察。

图3．2－11为PPC型便携式污染检测仪的示意图，其工作原理基本上与dCA污染检测仪相似，但采用机械式位移传感器，用一千分表测定活塞的位移。通过测定滤网完全堵塞时活塞的最大位移，经过换算得出油液的污染度等级。测试范围为ISO440617／14至26／23级。这种型式的污染检测仪结构简单，价格较低，适合于一般现场使用。

1－进油管；2－滤网；3－活塞；4－活塞杆；5－缸筒；6－千分表；7－按钮

滤网堵塞式污染检测仪测试结果不受油液中气泡、水珠和色度等因素的影响，测定高污染度的油液一般不需要稀释。但使用中对滤网需精心维护，每次使用后必须反冲清洗干净，否则将影响测试精度。