梁勁翌

(中國石油化工股份有限公司武漢分公司,湖北 武漢 430082)

?

酸值定量分析法在潤滑油性能判斷中的應用

梁勁翌

(中國石油化工股份有限公司武漢分公司,湖北 武漢 430082)

酸值作為潤滑油監(jiān)測常規(guī)五項分析項目之一，對潤滑油性能及換油判斷無疑具有重要意義。但在實際中采用酸值作為依據(jù)時，因酸值的不確定導致無法按照換油指標進行操作。針對該情況，通過對潤滑油酸值初始值確定的試驗以及對酸值異常值趨勢分析的試驗，得出了在日常潤滑油監(jiān)測中的酸值進行定量分析的方法，為潤滑油性能判斷提供數(shù)據(jù)支持，用定量代替了定性，使酸值的監(jiān)測發(fā)揮了應有的作用。該方法表明對于有酸值換油指標的，不同批號潤滑油補換油時，酸值變化的時段是計算酸值初始值的關(guān)鍵；對于沒有換油指標的潤滑油可以通過格拉布斯法對酸值異常值進行分析。由于該方法的應用使因潤滑油酸值異常引起的換油次數(shù)大幅減少，在實際應用中取得了良好的效果。

酸值 定量計算 趨勢分析 潤滑油

酸值作為潤滑油性能指標之一，主要監(jiān)測油品中的酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)越多，酸值越高，表明潤滑油被氧化程度越大。另外酸值作為一種監(jiān)測機組運行狀態(tài)的手段，其值的異常變化也可以監(jiān)測是否有泄漏，運行介質(zhì)進入油系統(tǒng)會導致酸值異常升高或者異常降低。

一般而言，隨著潤滑油的使用，酸值呈上升趨勢。迄今為止對在用的潤滑油換油而言，有的規(guī)定了換油指標，有的則沒有。在查對潤滑油換油指標時發(fā)現(xiàn)，不同牌號潤滑油的換油指標中，酸值這項指標有不同規(guī)定：有的是當?shù)竭_某一值時要求換油，這在實際中是容易操作的。有的則是規(guī)定酸值增加值作為換油指標。既然涉及到增加值，勢必與初始值有關(guān)，由于油系統(tǒng)中酸值的不確定性導致實施起來有一定困難。

對于沒有規(guī)定換油指標的潤滑油，酸值的變化趨勢仍可以反映端倪，異常的升高或降低都顯示潤滑油可能存在的問題。只是如何判斷是否為異常值，需要有據(jù)可循。就這兩個問題，結(jié)合實際操作經(jīng)驗進行了一些有益的嘗試，取得了明顯效果，由于換油得當，設備潤滑油使用周期更為合理，因潤滑油質(zhì)量理化指標檢測方法不全面而導致全部換油的情況逐年下降。

1 日常酸值監(jiān)測現(xiàn)狀分析

對于潤滑油監(jiān)測常規(guī)五項中酸值來說，有換油指標的潤滑油對酸值的要求不一樣，如SH/T 0137-1992《抗氨汽輪機油換油指標》規(guī)定當酸值大于0.2 mgKOH/g時換油。而SH/T 0636-2003《L-TSA汽輪機油換油指標》則規(guī)定酸值增加值大于0.1 mgKOH/g時換油。

確定指標的本意其實是把握好潤滑油的使用周期，在保證機組長周期運行的同時，不會浪費潤滑油使用量。通常潤滑油性能正常時，為保證系統(tǒng)潤滑油用量的恒定，采用補油，更換部分潤滑油的方法，彌補因蒸發(fā)、泄漏、使用而消耗的潤滑油。對于整個油系統(tǒng)，加入新油后，混合的酸值是兩者的加權(quán)平均值，一般都要低于未加之前酸值，相當于將原來油中的酸性物質(zhì)進行了稀釋。但酸性物質(zhì)被稀釋并不代表已變質(zhì)的潤滑油性能得到恢復。

當需要用增加值作為判斷標準時，因為補、換油使油箱中潤滑油的酸值不確定，給初始值的確定帶來難度。增加值的定義為當前測出值與系統(tǒng)開始運行時的測出值的差值。若用同種潤滑油進行補、換油則初始值仍然是起初的新油值，但是也可能裝置更換另一批號的同種潤滑油，則初始值就不一樣，便需要重新確定。

另外對于沒有規(guī)定酸值換油指標的潤滑油，酸值所能提供的依據(jù)也只能是定性而非定量，因此判斷往往依據(jù)經(jīng)驗而非數(shù)據(jù)支持，常常導致過度換油，使酸值的監(jiān)測失去了應有的作用。

2 方法及討論

2.1 對于規(guī)定了酸值換油指標的初始值的確定

2.1.1 思路分析

對于規(guī)定了酸值換油指標的，當要求酸值大于某特定值時換油，在實際中是容易操作的。但對于以酸值增加值為依據(jù)的，則存初始值確定的情況。特別是機組運行期間，以不同于起初使用的、另一批號同種潤滑油作為補油時，油系統(tǒng)中混合酸值則需要重新計算。下面以汽輪機油為例進行說明。

2.1.2 事例描述

2013年12月空分裝置送檢機組K203在用潤滑油L-TSA46，測出酸值高達0.16 mgKOH/g，又因發(fā)現(xiàn)顏色略變深需要判斷是否換油。同時也送檢桶裝新油。

2.1.3 分析

送檢的在用潤滑油及新油常規(guī)理化指標檢測結(jié)果見表1。

表1 在用潤滑油和新油檢測數(shù)據(jù)

從表1可以看出：

①、在用油運動黏度、開口閃點均正常，表明系統(tǒng)沒有泄露情況；

②、在用油酸值較新油酸值的增加值為0.11 mgKOH/g，大于換油指標中酸值要求的0.1 mgKOH/g。

2.1.4 計算及結(jié)論

K203在用潤滑油的新油按照規(guī)定每季度送檢一次，據(jù)查該機組從2013年4月份開始用另一批號的同牌號潤滑油，即此次送檢的新油進行補油。通過查找數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)裝置在4月份前新潤滑油的酸值為0.1 mgKOH/g，當時更換比例為50%。

根據(jù)酸值可加性，混合酸值為x=0.1×50%+0.05×50%=0.075。

那么，在計算酸值增加值時，初始值應為計算所得0.075，而非新油酸值0.05，因此，油系統(tǒng)中酸值增加值為：

0.16-0.075=0.085<0.1，未達到換油指標限，不必換油。

裝置根據(jù)此結(jié)論繼續(xù)使用，機組運行正常，油系統(tǒng)各項監(jiān)測參數(shù)正常，延長了使用周期。

2.2 對于沒有換油指標的酸值異常判斷

2.2.1 思路分析

潤滑油使用中，酸值通常比較平穩(wěn)，當出現(xiàn)明顯偏低或偏高的數(shù)據(jù)時，通過趨勢圖可以看出，需要判斷是否為異常數(shù)據(jù)。

要判斷是否異常通常有兩個先決條件，一是標準參考數(shù)據(jù)段；二是可疑值在內(nèi)的異常數(shù)據(jù)剔除的合理方法。標準參考數(shù)據(jù)段是指機組潤滑油性能穩(wěn)定，酸值在一個連續(xù)正常范圍內(nèi)波動時的所有數(shù)據(jù)。所謂“正常范圍內(nèi)的波動”是指機組運行正常，潤滑油性能正常時所表現(xiàn)出的檢測數(shù)據(jù)的合理波動。而可疑值則是指針對這段時間酸值平穩(wěn)波動而出現(xiàn)的異常偏高或偏低的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)排序中這個數(shù)據(jù)可能最大，也可能最小。

利用數(shù)理統(tǒng)計法中的格拉布斯準來判斷，當出現(xiàn)數(shù)值偏離平均值較遠時，在所選標準參考數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi)，先定這個數(shù)值為“可疑值”，然后在置信度為95%下通過計算來判斷是否為異常值。步驟為：

①計算包括可疑值在內(nèi)的標準參考數(shù)據(jù)段平均值X和標準差Sd。

②計算殘差Xi最小=平均值-最小值，Xi最大=最大值-平均值

當Xi最小>Xi最大，則最小值為可疑值，反之亦然。

③計算統(tǒng)計量，即殘差與標準差的比值Gi =Xi/sd

④通過查格拉布斯臨界值表，查找G(0.95,n)

⑤Gi> G，判斷為異常數(shù)據(jù)。

2.2.2 事例描述及用格拉布斯法判斷異常值

聚二裝置P301使用的是自動傳動液ATF220， 2014年6月檢測出酸值0.21 mgKOH/g，較上月明顯降低，由于ATF220沒有換油指標可以參考，利用格拉布斯法判斷是否為異常數(shù)據(jù)。

2.2.3 分 析

這臺機泵的潤滑油屬于每月定期檢測，據(jù)查機組在2013年8月時停機檢修，機組潤滑油全部更換，因此選擇數(shù)據(jù)區(qū)間從2013年9月開始。在用潤滑油從2013年9月到2014年6月的常規(guī)理化監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

表2 P301在用潤滑油常規(guī)理化指標分析

從表2可以看出：

①在所選數(shù)據(jù)區(qū)間酸值波動幅度較小，6月份數(shù)據(jù)明顯降低；

②經(jīng)查發(fā)現(xiàn)6月份出現(xiàn)潤滑油含水現(xiàn)象，不知是否因為水分導致潤滑油酸值偏低。

2.2.4 計算及結(jié)論

利用格拉布斯法判斷6月份酸值是否為異常數(shù)據(jù)。

置信度α=0.95，n=10，按照前述步驟，計算統(tǒng)計量Gi=2.359 1，通過格拉布斯臨界值表查得G(0.95,10)=2.176，計算得到結(jié)果為Gi> G，判斷6月份酸值測出值0.21為異常數(shù)據(jù)。

通過另外的實驗得出長城ATFⅢH油不能與水相混，一旦有水存在，高速旋轉(zhuǎn)更易使油水混合，乳化嚴重，且油中某些添加物被水析出，可能降低油性能。但水分不是使油樣酸值降低的原因。建議裝置換油，并檢修設備查找漏點。7月份潤滑油檢測數(shù)據(jù)合格，檢查結(jié)果見表2。

3 應用效果

通過使用新的酸值定量分析方法，2014年因酸值異常而出現(xiàn)的潤滑油不合格比例較使用前降低。2014年與2013年潤滑油檢測項目對比見表3。

雖然不合格率持平，但從不合格的單項目看，酸值不合格率低于上一年。使用定量方法前，酸值主要是以定性方式判斷是否異常，特別是當其他幾項合格時，只要酸值波動幅度增大，為保險起見往往定為不合格要求換油。使用定量方法后，這種情況降低。由于及時確定了酸值的換油方法，定性改為定量，除設備泄漏引起的換油外，由潤滑油酸值引起的換油次數(shù)大幅減少，取得了良好的效果。表明酸值定量法是可行的。

表3 2014年與2013年對比

4 結(jié) 論

⑴酸值是具有可加性的一項性能指標，初始值可以通過加權(quán)平均值計算出來，使換油判斷更準確合理；

⑵對于有酸值換油指標的，不同批號潤滑油補換油時，應對新油酸值存檔，酸值變化的時段是計算酸值初始值的關(guān)鍵；

⑶對于沒有換油指標的潤滑油可以通過格拉布斯法對酸值異常值進行分析。

(編輯 張向陽)

Application of Quantitive Analysis of Acid Value in Determination of Lube Oil Performances

LiangJinyi

(SINOPECWuhanCompany,Wuhan430082，China)

The acid value, which is one of 5 conventional analysis in lube oil monitoring, is very important in determination of lube oil performances and determination of oil replacement. Whereas, in practice when the acid value is used as the basis, the uncertainty of acid value often makes it impossible for operation based upon the replacement data. To solve this problem, the tests for determination of initial value of acid value of lube oil and tests for analysis of trend of abnormal acid value are conducted, and the method for quantitive analysis of acid value in routine lube oil monitoring is worked out. This has provided a good data support for judgment of lube oil performances. The quantification replaces the qualification, and the acid value monitoring has played an important role. The application of this method shows that, in the replacement of different lube oils of different batch number, the time of acid value variation is critical for the calculation of initial acid value. As for the lube oil without the replacement index, Grubbs method can be applied for the analysis of abnormal acid value. As the application of this method will greatly reduce the number of oil replacements caused by the abnormal acid value of lube oil, a good result has been achieved in application.

acid value, quantitive calculation, trend analysis, lube oil

2015-10-15；修改稿收到日期：2015-12-25。

梁勁翌，高級工程師，1991年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學檢測技術(shù)及儀器專業(yè)，現(xiàn)從事潤滑油檢測及分析。E-mail：liang872227@163.com