劉享明，曹日起，夏宇，劉威

(中國人民解放軍91315部隊(duì)，遼寧 大連 116041)

不規(guī)范采樣對(duì)在用油監(jiān)測準(zhǔn)確性影響的實(shí)驗(yàn)分析

劉享明，曹日起，夏宇，劉威

(中國人民解放軍91315部隊(duì)，遼寧 大連 116041)

通過實(shí)驗(yàn)分析了幾種在實(shí)際工作中經(jīng)常出現(xiàn)的不規(guī)范采樣情形及對(duì)油液監(jiān)測準(zhǔn)確性的影響，結(jié)果表明不規(guī)范的采樣導(dǎo)致油液監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，甚至出現(xiàn)完全錯(cuò)誤的監(jiān)測結(jié)論；提出了針對(duì)在用油采樣的方案，能夠有效提高在用油監(jiān)測準(zhǔn)確性。

油液監(jiān)測；污染度；采樣

0 引言

在用油監(jiān)測是通過對(duì)所研究對(duì)象中有代表性油樣的分析來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器狀態(tài)的監(jiān)測和故障診斷。在用油的監(jiān)測不可能對(duì)機(jī)器設(shè)備中全部油進(jìn)行監(jiān)測分析，只能采取一定量的油液作為樣品來分析，這就要求所采的樣品要盡可能全面、準(zhǔn)確地反映全部油液的信息，但油液中的組分、污染雜質(zhì)、磨損磨粒的濃度、顆粒尺寸及分布一般是不均勻的，是隨機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)工況及其他因素影響而變化的，這就給采取具有代表性的油樣帶來了一系列挑戰(zhàn)[1]。采樣是油液監(jiān)測的基礎(chǔ)工作，也是油液監(jiān)測的第一步工作，采樣是否科學(xué)、準(zhǔn)確，直接影響著油品監(jiān)測后續(xù)工作的必要性及結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以采樣須要遵循一些方法。 實(shí)際工作中，不規(guī)范采樣仍然存在，本文結(jié)合實(shí)際工作，用實(shí)驗(yàn)的方法分析了經(jīng)常出現(xiàn)的不規(guī)范采樣對(duì)監(jiān)測結(jié)果的影響。

1 不規(guī)范采樣對(duì)在用油監(jiān)測準(zhǔn)確性影響實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)際工作中，由于采樣人員專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，采樣重要性認(rèn)識(shí)不到位，不按照規(guī)范采樣的行為仍然存在，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的不規(guī)范采樣情形主要有：采樣瓶不干凈、采樣點(diǎn)較臟、采樣管插入油箱位置不合適等。下面通過實(shí)驗(yàn)分析這些不規(guī)范采樣行為對(duì)在用油監(jiān)測準(zhǔn)確性的影響。

1.1 采樣瓶不干凈的影響

實(shí)際工作中有時(shí)有如下幾種情形導(dǎo)致采樣瓶不干凈：

(1)不用規(guī)定的采樣瓶采樣，如礦泉水瓶采樣；

(2)采樣瓶刷洗不干凈含有雜質(zhì)，如采樣瓶刷洗后未充分干燥、內(nèi)壁附著有油泥；

(3)采樣瓶被污染，如運(yùn)輸過程或使用過程中混入水、顆?；蚱渌?，采樣過程中瓶蓋放置不當(dāng)導(dǎo)致污染。

對(duì)同一機(jī)械設(shè)備的在用液壓油分別采用規(guī)范的采樣瓶、礦泉水瓶、刷洗不干凈的采樣瓶、被其他油液污染的采樣瓶在同一采樣點(diǎn)、同一時(shí)刻、同一方式進(jìn)行采樣，獲得四個(gè)油樣，編號(hào)分別為1#、2#、3#、4#，對(duì)這四個(gè)油液分別進(jìn)行水分檢測和污染度檢測，水分檢測單位采用百萬分之一，污染度檢測采用NAS1638標(biāo)準(zhǔn)，檢測結(jié)果如表1。

由表1可看出，2#油樣水分含量明顯比1#油樣多，污染度等級(jí)不變，說明用礦泉水瓶采樣，極易導(dǎo)致樣液水分偏大的檢測結(jié)果；3#油樣的污染度等級(jí)提高了1級(jí)，水分含量變化不大，但有所增加，說明此次使用的刷洗不干凈采樣瓶主要是內(nèi)壁未刷洗干凈，有污染物殘留；4#油樣水分增加不大，但污染度等級(jí)升高了3個(gè)等級(jí)，變?yōu)?級(jí)，說明被污染采樣瓶混入的其他油液污染度較高，提高了被檢樣液的污染度等級(jí)。

從實(shí)驗(yàn)可以看出，采用不規(guī)范的采樣瓶采樣，所得的樣液已不能反映被檢油液的真實(shí)情況。當(dāng)然本實(shí)驗(yàn)采用的不規(guī)范采樣瓶只存在一種主要污染物，實(shí)際工作中有可能含有多種污染物，如采樣瓶中既含有水，又被其他油液污染或顆粒污染，這樣就會(huì)使得實(shí)驗(yàn)中油樣的水分含量和污染度等級(jí)都會(huì)變大的情況。

1.2 采樣點(diǎn)較臟的影響

機(jī)械設(shè)備在長期使用過程中，放油口、油尺口等油樣采樣點(diǎn)極易附著大量污垢，在這些采樣點(diǎn)采樣時(shí)，如果不把這些污垢清理干凈后再采樣，極易導(dǎo)致油樣污染。

對(duì)同一設(shè)備的在用液壓系統(tǒng)某個(gè)較臟的采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，所得樣液編號(hào)為A，然后清潔該采樣點(diǎn)，再采樣，所得樣液編號(hào)為B，對(duì)這兩個(gè)樣液分別進(jìn)行水分檢測和污染度檢測，檢測結(jié)果如表2。

表2 采樣點(diǎn)較臟實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可看出，A、B樣液的水分含量差不多，但 A樣液污染度等級(jí)比B樣液高1級(jí)，說明未清潔干凈的采樣點(diǎn)獲得的樣液已經(jīng)被污染，提高了被檢油液的污染度等級(jí)。

實(shí)際工作中，一般用幾塊干凈的抹布對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行擦拭，注意一定用干凈抹布擦拭，不可隨便用一些本身含有油污等污漬的抹布擦拭，防止二次污染采樣點(diǎn)。

1.3 采樣管插入油箱位置不合適的影響

規(guī)范的采樣深度是油箱液面高度一半略下的深度，這是個(gè)粗略的深度，所以在實(shí)際操作中只要大約是這一深度即可，但容易出現(xiàn)兩種極端情況，一是接近油箱底部采樣，二是接近油箱液面采樣，這兩種情況完全能夠影響到油液的檢測結(jié)果。

對(duì)某型柴油機(jī)的潤滑油進(jìn)行采樣，分別在接近油箱液面部位采樣、油箱液面高度一半略下采樣(正常采樣)、接近油箱底部采樣，所得油樣分別編號(hào)為a、b、c。對(duì)這三個(gè)油液分別進(jìn)行原子發(fā)射光譜檢測，檢測結(jié)果如表3。

表3 采樣管插入油箱位置不同試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于柴油機(jī)來說，磨損顆粒含有的元素主要是Fe和Cu。表3中，a油樣Fe元素為10.212 μg/mg、Cu元素為9.851 μg/mg；b 油樣Fe元素為23.036 μg/mg、Cu元素為18.647 μg/mg；c 油樣Fe元素為53.251 μg/mg、Cu元素為49.222 μg/mg，可見，接近油箱液面的油樣Fe、Cu元素含量比正常采樣的油樣低，接近油箱底部的油樣Fe、Cu元素含量比正常采樣的油樣高，分析原因可能是柴油機(jī)長期使用中較大顆粒會(huì)逐步沉積到油箱底部，導(dǎo)致接近油箱底部采樣所得樣液中含有沉積的磨粒，而由于沉降的作用，接近油箱液面的油液中大顆粒已經(jīng)沉降到液面中部，所以這就是為什么要在油箱液面高度一半略偏下采樣的原因。 另外，看表3，其他金屬元素，也有相應(yīng)的變化，可見在油箱液面采樣和油箱底部采樣難以準(zhǔn)確反應(yīng)被檢油液的元素含量，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備磨損磨粒含量的準(zhǔn)確判斷。

2 規(guī)范的采樣方案

參考已有采樣技術(shù)及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于在用油，規(guī)范的采樣方案包括：采樣目標(biāo)、采樣點(diǎn)選取、采樣時(shí)機(jī)、采樣器具及采樣方式等內(nèi)容，整個(gè)采樣過程如圖1。

圖1 采樣過程

2.1 采樣目標(biāo)

對(duì)設(shè)備采樣應(yīng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)[1]：

(1)油樣應(yīng)最大可能地包含設(shè)備的全部運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息；

(2)油樣的干擾因素應(yīng)最大可能地降低到最少，如水、其他油、油渣等對(duì)油樣的污染，均能影響監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 采樣點(diǎn)選取原則

采樣點(diǎn)選取非常關(guān)鍵，一般遵從以下幾個(gè)原則：

(1)采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在潤滑油流經(jīng)所有摩擦副但尚未經(jīng)過濾器的位置，未經(jīng)過濾器的潤滑油中含有真實(shí)的磨粒信息，能夠反應(yīng)設(shè)備的磨損狀態(tài)，所以采樣點(diǎn)要在過濾前的部位選取。

(2)采樣部位所在管段的油液應(yīng)呈紊流狀態(tài)。

(3)對(duì)于非壓力管路，采樣部位可以選取油底殼、加油口、油標(biāo)尺口或循環(huán)油柜等 。

(4)采樣部位應(yīng)選取操作較方便的部位采樣。

在選取采樣點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能選取能夠同時(shí)滿足以上原則的部位采樣。

2.3 采樣時(shí)機(jī)

每次采樣應(yīng)在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行一定時(shí)間，待系統(tǒng)中工作參數(shù)達(dá)到額定值后進(jìn)行；應(yīng)在機(jī)械設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)下采樣；特殊情況必須停機(jī)采樣時(shí)，停機(jī)后應(yīng)立即采樣，最好在停機(jī)后20 min內(nèi)采樣。

2.4 采樣器具

采樣器具主要包括采樣器、采樣閥、采樣管及采樣瓶。采樣器用于設(shè)備潤滑系統(tǒng)中非管路采樣，如油標(biāo)尺口采樣；采樣閥用于設(shè)備潤滑系統(tǒng)管路采樣，如放油口采樣，采樣閥一般選取球形閥、快卸閥或具有防污染特性的其他閥；專用采樣瓶應(yīng)是耐高溫化學(xué)變化的白色半透明材料，瓶口螺紋為M36×4 mm，壁厚不小于2 mm，瓶底部為圓弧形轉(zhuǎn)角，分100 mL、500 mL或1000 mL規(guī)格，總?cè)莘e的75%處應(yīng)作為采樣最高液面線，瓶蓋及襯墊應(yīng)滿足密封要求。

采樣器具無論在運(yùn)輸還是使用過程中都應(yīng)保持干凈，防止污染，尤其是采樣管、采樣瓶，最好是選擇專用采樣瓶。

2.5 采樣方式及具體實(shí)施

采樣方式針對(duì)不同的管路，應(yīng)采取不同的采樣方式，主要包括有壓力管路采樣、無壓力管路采樣。

2.5.1 有壓力管路采樣具體實(shí)施程序

(1)高壓管路采樣

高壓管路應(yīng)采用專用的高壓管路采樣閥和采樣管。

①檢查采樣點(diǎn)或采用口及周圍清潔度是否滿足要求，若不滿足，可用干凈抹布擦拭；

②旋開采樣瓶，放置潔凈處，旋開及放置過程中手不要觸碰瓶口和瓶蓋內(nèi)側(cè)；

③旋下高壓閥螺帽，迅速將高壓采樣管能夠與高壓采用閥連接的一端旋入閥口，高壓采樣管另一端放入盛放廢油的容器，此時(shí)，高壓管路中的油會(huì)通過高壓采樣管流入廢油容器，高壓采樣閥管沖洗完成。

④將廢油容器快速地?fù)Q成采樣瓶，直至樣液接近最高液面，快速地移開采樣瓶，快速地?fù)Q上廢油容器；

⑤從高壓采樣閥上旋下高壓采用管，并旋上高壓采樣閥螺帽；

⑥蓋上瓶蓋并旋緊，手不要觸碰瓶口和瓶蓋內(nèi)側(cè)。

(2)低壓管路采樣

①檢查采樣點(diǎn)或采用口及周圍清潔度是否滿足要求，若不滿足，可用干凈抹布擦拭；

②旋開采樣瓶，放置潔凈處，旋開及放置過程中手不要觸碰瓶口和瓶蓋內(nèi)側(cè)；

③在潤滑管路有壓力時(shí)，打開采樣閥，先適當(dāng)放掉部分潤滑油，目的是沖洗采樣閥防止采樣閥中的污染物被采樣及采到動(dòng)態(tài)油樣；

④將油通過采樣閥注入采樣瓶，直至75%的最高液面線，迅速移開采樣瓶，并關(guān)閉采樣閥；

⑤蓋上瓶蓋并旋緊，手不要觸碰瓶口和瓶蓋內(nèi)側(cè)。

2.5.2 無壓力管路采樣具體實(shí)施程序

無壓力管路采樣一般用采樣器采樣。

①檢查采樣點(diǎn)或采樣口及周圍清潔度是否滿足要求，若不滿足，可用干凈抹布擦拭；

②根據(jù)采樣口的位置，選取合適的采樣管長度；

③將采樣管一端安裝在采樣器上，旋緊避免漏氣；

④擰開采樣瓶蓋，將采樣瓶安裝到采樣器上，瓶口與采樣器對(duì)應(yīng)接口擰緊，瓶蓋放置于干凈無污染位置；

⑤將采樣管另一端插入油箱中，插入油箱深度為油箱液面高度一半略下的深度，反復(fù)拉動(dòng)采樣器活塞桿，抽取油樣；

⑥當(dāng)采樣瓶中油液液面達(dá)到采樣瓶容積的75%處時(shí)，停止采樣，從采樣器上擰下采樣瓶，擰好瓶蓋，避免油液泄漏，用過的采樣管進(jìn)行合理回收，不要重復(fù)利用。

2.6 登記樣液

采樣后，要詳細(xì)登記油樣的相關(guān)信息，主要是準(zhǔn)確填寫采樣瓶上標(biāo)簽，一般包含如下幾項(xiàng)內(nèi)容：設(shè)備名稱、油樣編號(hào)、采樣部位、采樣時(shí)刻、采樣時(shí)設(shè)備工作時(shí)數(shù)、潤滑油牌號(hào)、采樣人。

2.7 注意事項(xiàng)

(1)采樣盡量不要選在風(fēng)、雨、雪、塵、霧、霾等惡劣環(huán)境下進(jìn)行，如需要在惡劣環(huán)境下進(jìn)行采樣，必須將采樣瓶與這些環(huán)境隔離，可采用干凈塑料袋包裹采樣瓶。

(2)采樣過程中一定要防止二次污染操作，如采樣瓶蓋隨意放置，造成瓶蓋污染。

(3)每次采樣要清潔采樣閥外部，清潔采樣點(diǎn)周圍。

(4)采樣器具及樣品在運(yùn)送途中應(yīng)加強(qiáng)清潔防護(hù)，防止污染。

3 結(jié)論及問題

文中用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了采樣瓶不干凈、采樣點(diǎn)較臟、采樣管插入油箱位置不合適這三種實(shí)際工作中較常見的采樣不規(guī)范情形對(duì)在用油監(jiān)測準(zhǔn)確性的影響，除了這三種情形，實(shí)際工作中也會(huì)出現(xiàn)一些其他的不規(guī)范采樣情形，如采樣管重復(fù)使用、過濾后采樣等，這些不規(guī)范采樣都能夠影響油液監(jiān)測的準(zhǔn)確性；結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及已有的采樣技術(shù)，提出了針對(duì)在用油采樣的操作方案，有效提高了在用油監(jiān)測準(zhǔn)確性。

值得提出的是，文中實(shí)驗(yàn)分析方法雖然能夠反應(yīng)出不規(guī)范采樣所帶來的影響，但實(shí)驗(yàn)方法有待改進(jìn)，文中提出的同一時(shí)刻采樣，在實(shí)際工作中很難做到多個(gè)采樣瓶真正在同一時(shí)刻采樣，而指的是更換樣瓶采樣的時(shí)間間隔較短，可認(rèn)為是同一時(shí)刻，對(duì)于有些機(jī)械設(shè)備油液(如磨損顆粒含量較多，分布不是很均勻的油液)，就有可能使得規(guī)范和不規(guī)范采樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比不明顯的情況，這需要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)用油的采樣方式，是今后工作中需進(jìn)一步研究的問題。

[1] 張永祥，劉東風(fēng)，史鐵林，等.艦艇裝備檢測與監(jiān)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009:160-163.

Experiment Analysis of the Influences of Non-standard Sampling on the Accuracy of In-use Lubricating Oil Monitoring

LIU Xiang-ming, CAO Ri-qi, XIA Yu, LIU Wei

(91315 Troop, Dalian 116041, China)

By experiments，some kinds of non-standard sampling cases in practical work and their influences on the accuracy of oil monitoring are analyzed. These results indicate that non-standard sampling can lead to monitoring data deviation or monitoring conclusion error. In order to improve the accuracy of in-use lubricating oil monitoring, some methods on sampling of in-use lubricating oil are presented.

lubricating oil monitoring; contamination; sampling

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.04.012

1002- 3119(2017)04- 0057- 04

TE626.3

A

2016-12-06。

劉享明，碩士，2012畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)水聲工程專業(yè)，多年從事油液化驗(yàn)與監(jiān)測工作，已公開發(fā)表文章若干篇。E-mail：neil_good@126.com