吳根生，佟明星，姚帥

(上海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司，上海 201900)

0 引言

隨著潤滑油使用企業(yè)對潤滑油質量和使用要求更加重視，有規(guī)模性的企業(yè)一般都需要建立潤滑油應用型實驗室，主要用于潤滑油質量分析和把控使用中的設備狀態(tài)。目前國家只有《檢驗檢測實驗室設計與建設技術要求 第一部分：通用要求》標準，對一些特殊行業(yè)，如潤滑油檢測專業(yè)實驗室設計時，在應用了該標準的通用部分后，只能參考產品、工程設計等邊緣技術或專業(yè)經驗作為建設依據，這樣往往在實驗室運行后，發(fā)現布局有缺陷、安全有隱患、檢測流程不順暢、檢測技術不完整和管理無法規(guī)范的局面。本文主要想結合潤滑油物理化學特性和檢測技術要求，對實驗室設施布局和管理進行分析，總結出潤滑油應用型實驗室設計、建設和標準化運行的管理經驗[1]。

1 實驗室建設要考慮的因素

潤滑油應用領域的實驗室既要對潤滑油質量進行檢測分析，又要對設備狀態(tài)控制監(jiān)測進行診斷，是判斷潤滑油現有質量對使用設備狀態(tài)影響程度的深層次管理。在實驗室建設初期要考慮的因素一般有，1)確定實驗室分析的潤滑油種類，按照種類和使用的設備類型確定檢測項目；2)考慮潤滑油的儲存、檢測過程中的安全性，危化品試劑儲存和使用的安全性；3)考慮儀器使用環(huán)境(溫度、濕度、受限距離和空間、空氣質量、特殊設施等)要求，以及放置位置要求；4)確定實驗室通訊設施，包括網絡和電話等設施；5)考慮檢測過程流暢，確保試樣準備、檢測過程、樣品存儲和廢棄處理、容器清洗和回收等流程的順暢；6)考慮實驗室通風設施排列組合的合理性；7)結合實驗室布局和設備布置，確定各類能源介質的管道走向、流量和壓力范圍以及防護措施等。

1.1 實驗室檢測項目的確立依據

潤滑油應用型實驗室，一般把潤滑油分為稀油類和干油類，其中稀油類主要指齒輪油、液壓油、汽輪機油、壓縮機油、油膜軸承油、機油和冷凍機油等。干油類主要指極壓鋰基脂、通用鋰基脂、鈣鈉基脂、復合鈣基脂、鋁基脂、復合鋁基脂和復合磺酸鈣基脂等。實驗室既要從產品質量控制角度出發(fā)考慮檢測項目，也要從使用潤滑油的設備狀態(tài)把控角度出發(fā)考慮檢測項目。兩者檢測項目的有機結合，才能組合出一套完善的潤滑油檢測項目。

稀油類潤滑油質量控制主要目的，是掌握潤滑油的黏度等級、理化性能和抗磨性等要求，檢測的項目一般包括運動黏度、黏度指數、水分、泡沫特性、抗乳化、腐蝕、機械雜質、酸值、堿值、閃點和極壓性能等。對應用稀油類潤滑油設備狀態(tài)把控的主要目的，是掌握潤滑油使用中的安全、質量變化，以及質量變化對設備的影響程度。檢測項目一般包括運動黏度、水分、腐蝕、機械雜質、酸值、堿值、閃點、污染度和磨損(光譜和鐵譜)等[2-6]。

干油類潤滑油質量控制主要目的，是掌握潤滑油的稠度等級、理化性能和抗磨性等要求。檢測的項目一般包括錐入度、延長錐入度、滴點、水分、離油度、水淋、夾雜物和極壓性能等。對應用干油類潤滑油的設備狀態(tài)把控的主要目的，是掌握潤滑脂使用中的質量變化及其對設備的影響程度。檢測項目一般包括錐入度、水分、極壓性能和磨損(光譜和鐵譜)等[7]。

通過對質量控制和狀態(tài)把控需求的兩組檢測項目的確定，并從提高檢測效率、減輕檢測強度和數據準確性等因素考慮，選擇具有代表性的檢測儀器和方法。其中，選擇的方法通用性要強(如選用國際標準、國家標準和行業(yè)標準等)，儀器智能化程度要高，從而獲得的檢測結果準確可靠，也會降低檢測人員的檢測強度。

1.2 實驗室建設基本要求

1.2.1 實驗室功能設計及基本要求

根據確立的潤滑油檢測項目，實驗室一般可設立潤滑油理化實驗室、磨損實驗室、污染度實驗室、天平室、烘干室、明火作業(yè)室、臺架實驗室、洗瓶室、?；穬Υ媸?、資材儲存室、樣品儲存室、樣品準備室、廢棄物臨時儲存室(注：廢棄物不能長期大量存放于實驗室輔助用房內，故稱作臨時儲存室)、氣體儲存室、電源控制室和檢測人員辦公室等區(qū)域[2]。

潤滑油應用型實驗室檢測的潤滑油一般是可燃液體或半固體，火災危險性為丙B類(閃點≥120 ℃)，遇明火、高熱可燃燒，燃燒分解出CO、CO2等有毒有害氣體，經?；虼罅课肟赡墚a生乏力、頭暈，嚴重者可引起油脂性肺炎等。同時，在潤滑油檢測中，如酸值、運動黏度、水分、腐蝕和光譜等檢測項目會涉及加熱、燃燒和揮發(fā)等條件，且檢測中還使用易燃?；?如石油醚和乙醇等)，所以實驗室的設施布置必須重點考慮廢氣煙霧排放，從而符合職業(yè)健康和安全管理要求，避免人身健康影響和實驗室安全事故的發(fā)生，這些區(qū)域在設計時，必須滿足潤滑油檢測的安全特性和檢測方法的條件。

理化實驗室是潤滑油檢測最核心的區(qū)域，是完成潤滑油理化性能項目的檢測場所。要按潤滑油種類、檢測項目的特性和條件，考慮實驗室整體布局。潤滑油稀油和干油的檢測項目一般都不同，有的項目雖然使用相同的檢測設備，但測定條件仍有較大差異。在設計時應考慮相對獨立的兩個區(qū)域，避免試驗交叉干擾，測定數據不穩(wěn)定和流程不暢的影響，所以一般把稀油類潤滑油的運動黏度、水分、腐蝕、機械雜質、酸值和堿值等檢測項目設計為一個工作區(qū)域，干油類潤滑油的錐入度、滴點、水分和水淋等檢測項目設計為另一個工作區(qū)域。同時，對檢測有有機試劑和低沸點揮發(fā)的過程，必須放在良好的通風和防火通風柜內開展。

磨損實驗室主要檢測潤滑油磨損元素含量、磨損顆粒數量以及形貌的實驗室。在設計通風系統時，必須防止外界空氣中污染物的滲入，必要時應對實驗室新風進行過濾，防止所需測定的潤滑油被污染。污染度實驗室主要是檢測潤滑油中5～100 μm顆粒污染物的數量和等級。為了確保檢測數據的準確性，實驗室必須設計成具有過濾小于5 μm以下過濾精度的功能，才能滿足污染度檢測方法的要求。

天平室是檢測過程中對潤滑油、器皿和標準物質進行稱量的重要場所，實驗室附近的振動、實驗室內溫濕度的變化都會影響稱量的準確性。在實驗室整個布局中，既要考慮到各種檢測的稱量方便性，也要考慮周圍設施或外部環(huán)境的振動影響，要盡量避開震源，并設置專門的防震天平實驗臺，減小外界突發(fā)的振動影響。

烘干室主要功能是對樣品和器皿的恒重干燥，另一功能是對檢測過程中低沸點潤滑油和試劑揮發(fā)的集中排放，在設計中需要考慮良好的通風設施，避免實驗室環(huán)境被污染和危害人身健康。

明火作業(yè)室主要用于閃點和燃點等檢測項目而特意設立的特定場所，屬危險性比較高的區(qū)域。在檢測過程中使用燃氣和明火，有時還會發(fā)生燃燒現象，產生大量煙霧和油蒸汽等危險因素，整個過程都處于危險性比較高的狀態(tài)，故該實驗室在設計時相關設施必須選擇阻燃材料(主要指通風柜和實驗桌面等)和安裝煤氣報警監(jiān)控系統。

臺架實驗室主要是布置模擬性檢測項目，如四球摩擦性檢測和十萬次剪切檢測等。整個檢測過程會產生異常噪聲和振動，影響其他檢測人員的檢測專心度和精密設備的使用，設計時必須考慮盡量遠離天平室和檢測人員多的場所。

洗瓶室是清洗試驗容器和烘干的場所。在洗滌容器過程中有大量的有機試劑揮發(fā)和廢潤滑油產生，所以溶劑清洗過程必須設置在通風柜內進行。由于清洗玻璃器皿會使用較多的洗滌劑，該廢水管道不能接入生活污水管，必須納入工廠或區(qū)域排污系統，避免污染水環(huán)境。

試劑儲存室是存放乙醇、石油醚、氫氧化鉀、氫氧化鈉、鹽酸和硫酸等?；返膱鏊?。在布局中應分有機試劑存放區(qū)域，酸、堿類化學品存放區(qū)域等。由于這類試劑都為國家和企業(yè)管控的?；?，存放區(qū)域必須安裝防爆空調和照明，配置通風系統，確保室內溫度控制在?；钒踩珒Υ娴囊蠓秶鷥龋⒈３质覂瓤諝饬魍?，防止有機揮發(fā)物集聚發(fā)生爆燃。

氣體儲存室是放置可燃氣體(煤氣)、載氣(氮氣)、助燃氣(氧氣)和壓縮空氣等氣體的場所。設計中必須確?？扇細怏w(煤氣)與助燃氣(氧氣)保持安全距離，防止煤氣泄漏時與氧氣混合產生爆燃。

樣品儲存室和樣品準備室是存放潤滑油的場所。由于潤滑油長期存放(一般存放3個月以上)，低沸點成分揮發(fā)容易集聚，遇火花爆燃，故照明系統應具有防爆功能，且保證通風良好。

在完成了實驗室基本功能設計后，還需對各實驗室進行組合，實現樣品接收、分配、稱量、檢測、存儲、清洗和廢棄物處理的流程順暢。其他輔助用房的設計只要滿足存放量、人員舒適度和一般的電氣安全性即可。

1.2.2 實驗室及附屬用房內部設施的基本要求

實驗室及附屬用房內部設施主要包括，實驗臺供配電、通風(排風、送新風)、消防設施(火災報警、有害氣體報警)、照明、緊急沖淋等。

實驗室建設設計時，要求實驗臺電源安裝到臺，且每一套實驗臺加觸電器保護。實驗臺要固定且外觀整潔，室內電源線和電源插座安裝科學規(guī)范，不走明線，電源插座固定(或嵌)在實驗臺上。按照儀器數量和電流容量，一般設置適量220 V的二孔、三孔插座，并考慮合理的電流容量。由于潤滑油檢測中會使用到水和油介質，為了防止油和水濺到插座孔中發(fā)生意外，安裝有蓋插座比較安全。實驗臺上還應設置一定數量的鵝頸管水龍頭，方便大量筒、試管和移液管等有一定長度的器皿清洗。

通風(排風、送新風)系統是排除檢測產生的廢氣，并補充新鮮空氣的裝置。實驗室必須做到排風和送風量的平衡，送進實驗室前的新鮮空氣必須過濾，防止揚塵進入實驗室影響實驗數據的準確性。為了避免新風送入的有效性，實驗室的通風換氣裝置中心距地面不小于300 mm，故室內通風口一面應設防護罩，室外一面應有擋風設施，從而保證送新風系統的風量穩(wěn)定。對水分、酸值、滴點和離油度等檢測，以及洗滌玻璃器皿等過程，有溶劑、基礎油和低沸點物等揮發(fā)的作業(yè)，必須考慮設計通風柜，并把儀器和加熱設備放置在通風柜內。對閃點、燃點等明火類檢測，要考慮到遇火花爆炸和著火等危險性，該通風柜內壁和臺面必須設計為阻燃材質和具有防爆功能的照明，減小危險性的發(fā)生。

對于潤滑油檢測實驗室設置消防設施(火災報警、有害氣體報警)、逃生指示和照明是非常重要的。安裝火災和有害氣體報警設施后，可及時提醒檢測人員采取應急措施，避免事故的發(fā)生。同時，根據潤滑油容易溢出的火災特點，在明水作業(yè)場所還需配置一定數量的黃沙，以便急用。對于一旦發(fā)生無法挽救的火災事故時，逃生指示和照明的合理設置，就能引導人員有序疏散，避免救災場面次序的混亂，減少人員的傷亡。

緊急沖淋器(含洗眼器)是減小化學試劑濺到檢測人員身體傷害的一種應急裝置。在檢測作業(yè)最中心的實驗室一側必須安裝一套，在實驗臺水斗邊應盡量安裝洗眼器，以便突發(fā)事故發(fā)生時的簡便應急處理。

1.2.3 能源介質設計要考慮的因素

潤滑油應用型實驗室使用的能源介質主要為水(自來水、蒸餾水)、電、氣(煤氣、壓縮空氣、高純氮氣和高純氧氣)等。

實驗室普通用水以中央實驗臺、邊臺分別配置比較合理，以便檢測過程中能及時使用，減少實驗人員在檢測中頻繁移動影響檢測進程。由于檢測過程一般都會使用水源，設置一定數量的地漏和排水系統能防止突發(fā)水患的發(fā)生。

根據配制試劑和檢測項目要求的不同，潤滑油檢測使用的蒸餾水，一般分一級水、二級水和三級水。實驗室可配置相應的水制備系統滿足潤滑油檢測方法中對實驗室用水的要求。

實驗室用電量的配置要滿足所有儀器設備開啟后所需的電量。一般以檢測設備和輔助器具用電量計算出總容量后，再增加一定保險系數測算總用電量。潤滑油檢測中，大量實驗都有一個較長的加熱檢測過程，一般用電負荷都較高。為了防止各檢測過程的用電干擾，盡量對供配電進行分片式集中控制，如按實驗臺單獨控制，檢測片區(qū)控制，用電量平均控制等方式配置，確保合理布局，防止檢測中某個設備故障或負荷過載跳電，影響其他檢測的正常進行。

實驗室不同種類和等級的氣體氣源要放置在專用氣瓶室或專用區(qū)域。設備氣體匯流排的區(qū)域最好是單獨的房間，要嚴禁明火、遠離火源、防暴曬，使用煤氣類易燃易爆氣體要有特殊的防護和報警裝置，氣體間不發(fā)生爆燃的氣體管道可同架敷設，但其間距不得小于0.25 m。實驗室用氣系統的設計，要考慮相關設備的用氣量和最低壓力。在配置用氣點時，首先考慮用氣設備存放地點，并配置好閥門、壓力表和與設備連接管相匹配的接頭，方便連接設備。對壓縮空氣類用氣點，由于空氣中一般有較高的水分，但分析設備都需用干燥空氣的要求，故在用氣設備接口前還應加裝帶除水和過濾的壓力表，確保儀器設備使用干燥干凈的空氣，防止儀器損壞。

2 實驗室運行保障管理方法

在實驗室建設完成和儀器安裝到位后，為了確保實驗室的運行保障，需要合理的人員配置、完善的管理制度和質量管控方法。

2.1 實驗人員隊伍的配置

實驗室人員的配置一般以設備自動化程度、工作量、信息化和基礎管理要求等為測算依據，再考察相關行業(yè)實驗室人員情況，結合本地區(qū)和企業(yè)的一貫作息安排等因素制定出人員需求。對于潤滑油應用型實驗室，既有潤滑油檢測，同時還涉及設備用油的診斷等業(yè)務，在配置人員時，必須配置相關的化學專業(yè)和機械專業(yè)人員，才能確保兩個專業(yè)的工作銜接。在配備合理數量的檢測人員后，應指定實驗室負責人，承擔起實驗室的業(yè)務分配和協調工作。

2.2 實驗室體系的建立

2.2.1 實驗室基礎管理制度的建立

為了確保實驗室有序運作，實驗室必須建立完備的工作規(guī)范和制度，使實驗人員職責分明、儀器設備狀態(tài)良好、實驗室運行平穩(wěn)、安全防護及危險品管理規(guī)范。建立以下的一些管理制度是必要的：

(1)建立一套實驗室作息制度，確保實驗人員有序管理。

(2)建立一套各崗位職責，明確各崗位的工作內容和所承擔的責任，必要時設置A、B角替換規(guī)則，確保各崗位的工作正常開展。

(3)建立實驗室日常運轉的環(huán)境維護制度，確保實驗室保持良好的工作環(huán)境和運轉次序。

(4)建立實驗室消防應急措施方法和管理制度，確保實驗室在突發(fā)情況下有序采取措施。

(5)建立一套?；饭芾磙k法，編制各類危化品技術操作規(guī)程，確保危化品的儲存、使用和報廢處置的全流程規(guī)范管理。

(6)培養(yǎng)一定數量實驗室報告結果的審核人員、?；饭芾砣藛T、燃氣和?；纷鳂I(yè)相關的資質人員，確保檢測和管理人員持證上崗。

(7)建立樣品管理辦法，確保收樣、檢測、保管和報廢處置符合實驗室管理和客戶需求。

(8)建立設備臺賬記錄，包括設備檔案、點檢記錄、調試記錄、維修記錄，確保設備完好和狀態(tài)受控。

(9)編制設備操作規(guī)程，方便檢測人員學習和操作，做到作業(yè)規(guī)范。

(10)建立崗位危險源辨識和控制管理辦法，讓全體檢測人員了解本崗位的危險源，并得到控制。

(11)建立實驗室方針、政策和目標，使全體員工了解實驗室總體工作方向等。

通過上述制度的建立，確保了實驗室人員管理、環(huán)境維護、安全保障、設備維護和成本控制等基礎工作的順利開展。

2.2.2 實驗室能力認可相關性文件的建立

為了保證實驗室管理水平符合國際或國內實驗室專業(yè)級管理水平和測試數據的權威性，實驗室的活動還須滿足ISO/IEC 17025或GB/T 27025《檢測和校準實驗室能力的通用要求》的管理要求。從資源和過程要求要素考慮，從以下幾方面建立規(guī)則[8-9]：

(1)人員方面，主要是建立實驗人員資質管理辦法，確保實驗人員以此為依據獲得考核并被授權后上崗。對人員的培訓、監(jiān)督等建立相應的年度計劃，確保計劃中規(guī)定的相關工作有序開展。

(2)方法的選擇、驗證和確認方面，主要是建立實驗室現行有效的測試方法和作業(yè)指導書受控清單，并對受控方法進行符合性確認，確保本實驗室檢測條件滿足方法要求。

(3)記錄控制方面，主要是建立實驗室技術記錄和管理記錄的控制制度，確保檢測數據和各類規(guī)則在傳遞中的規(guī)范有效。

(4)外部提供的產品和服務方面，主要是建立標準物質和重要物資的臺賬和管理辦法，并做好日常的驗收和使用管控工作，確保重要標準物質和重要物資的受控。對需外部提供結果評價服務需求前，需建立供應商能力和條件的驗收評定標準。

(5)設備和計量溯源性方面，主要是建立設備管理臺賬和狀態(tài)控制辦法，包括設備計量周期、期間核查等措施，確保測試數據的溯源可控。對重要設備進行狀態(tài)標識，包括設備資產標識、計量符合性標識、狀態(tài)性質標識和保管人標識等，確保設備在使用前掌握適用性。

(6)數據控制和信息管理、報告結果方面，主要是建立數據、報告管理控制辦法，包括異常數據的處置、修改、報告出具格式和信息發(fā)布等規(guī)則，確保數據信息不被篡改和丟失。

(7)確保結果有效性方面，主要是建立實驗室測試數據質量抽查、比對和能力驗證計劃，確保人員、設備和實驗室間的能力在受控范圍內。

(8)要求、標書和合同評審方面，主要是建立合同評審具體內容，確保在接受樣品時就得到是否滿足實驗室測試條件。

(9)設施和環(huán)境條件方面，主要是建立各功能性實驗室對環(huán)境、溫濕度、設施要求的制度，確保實驗室設施和環(huán)境條件在檢測方法所規(guī)定的控制范圍內。

(10)測量不確定度的評定方面，主要是編制不確定度評定計算方法，對關鍵實驗項目有計劃評定不確定度，掌握本實驗室檢測結果的可信度。

通過對這些能力要素規(guī)則的建立和實施，實驗室的管理基本滿足了《檢測和校準實驗室能力要求》中規(guī)定的相關準則。但為了能支持和證明實驗室持續(xù)滿足上述管理制度，實驗室還要建立一套包括管理體系文件的控制、記錄控制、應對風險和機遇的措施、糾正措施、內部審核和管理評審等的管理制度[8-9]。

3 結束語

實驗室建設和運行是一項連貫性系統項目。對潤滑油應用型特殊專業(yè)實驗室所需求的設施和環(huán)境，在實驗室設計和建設初期都必須考慮和配置完善。在符合了實驗室配置的基本功能后，建立實驗室規(guī)范化能力要求規(guī)則和確保持續(xù)運行改進，才能證明實驗室管理水平符合國際實驗室或國內一流實驗室專業(yè)級管理水平和測試數據的權威性。