不规范采样对在用油监测准确性影响的实验分析

刘享明，曹日起，夏宇，刘威

(中国人民解放军91315部队，辽宁 大连 116041)

不规范采样对在用油监测准确性影响的实验分析

刘享明，曹日起，夏宇，刘威

(中国人民解放军91315部队，辽宁 大连 116041)

通过实验分析了几种在实际工作中经常出现的不规范采样情形及对油液监测准确性的影响，结果表明不规范的采样导致油液监测数据出现偏差，甚至出现完全错误的监测结论；提出了针对在用油采样的方案，能够有效提高在用油监测准确性。

油液监测；污染度；采样

0 引言

在用油监测是通过对所研究对象中有代表性油样的分析来实现对机器状态的监测和故障诊断。在用油的监测不可能对机器设备中全部油进行监测分析，只能采取一定量的油液作为样品来分析，这就要求所采的样品要尽可能全面、准确地反映全部油液的信息，但油液中的组分、污染杂质、磨损磨粒的浓度、颗粒尺寸及分布一般是不均匀的，是随机器运转工况及其他因素影响而变化的，这就给采取具有代表性的油样带来了一系列挑战[1]。采样是油液监测的基础工作，也是油液监测的第一步工作，采样是否科学、准确，直接影响着油品监测后续工作的必要性及结果的准确性，所以采样须要遵循一些方法。 实际工作中，不规范采样仍然存在，本文结合实际工作，用实验的方法分析了经常出现的不规范采样对监测结果的影响。

1 不规范采样对在用油监测准确性影响实验分析

实际工作中，由于采样人员专业素养参差不齐，采样重要性认识不到位，不按照规范采样的行为仍然存在，经常会出现的不规范采样情形主要有：采样瓶不干净、采样点较脏、采样管插入油箱位置不合适等。下面通过实验分析这些不规范采样行为对在用油监测准确性的影响。

1.1 采样瓶不干净的影响

实际工作中有时有如下几种情形导致采样瓶不干净：

(1)不用规定的采样瓶采样，如矿泉水瓶采样；

(2)采样瓶刷洗不干净含有杂质，如采样瓶刷洗后未充分干燥、内壁附着有油泥；

(3)采样瓶被污染，如运输过程或使用过程中混入水、颗粒或其他油，采样过程中瓶盖放置不当导致污染。

对同一机械设备的在用液压油分别采用规范的采样瓶、矿泉水瓶、刷洗不干净的采样瓶、被其他油液污染的采样瓶在同一采样点、同一时刻、同一方式进行采样，获得四个油样，编号分别为1#、2#、3#、4#，对这四个油液分别进行水分检测和污染度检测，水分检测单位采用百万分之一，污染度检测采用NAS1638标准，检测结果如表1。

由表1可看出，2#油样水分含量明显比1#油样多，污染度等级不变，说明用矿泉水瓶采样，极易导致样液水分偏大的检测结果；3#油样的污染度等级提高了1级，水分含量变化不大，但有所增加，说明此次使用的刷洗不干净采样瓶主要是内壁未刷洗干净，有污染物残留；4#油样水分增加不大，但污染度等级升高了3个等级，变为9级，说明被污染采样瓶混入的其他油液污染度较高，提高了被检样液的污染度等级。

从实验可以看出，采用不规范的采样瓶采样，所得的样液已不能反映被检油液的真实情况。当然本实验采用的不规范采样瓶只存在一种主要污染物，实际工作中有可能含有多种污染物，如采样瓶中既含有水，又被其他油液污染或颗粒污染，这样就会使得实验中油样的水分含量和污染度等级都会变大的情况。

1.2 采样点较脏的影响

机械设备在长期使用过程中，放油口、油尺口等油样采样点极易附着大量污垢，在这些采样点采样时，如果不把这些污垢清理干净后再采样，极易导致油样污染。

对同一设备的在用液压系统某个较脏的采样点进行采样，所得样液编号为A，然后清洁该采样点，再采样，所得样液编号为B，对这两个样液分别进行水分检测和污染度检测，检测结果如表2。

表2 采样点较脏实验结果

由表2可看出，A、B样液的水分含量差不多，但 A样液污染度等级比B样液高1级，说明未清洁干净的采样点获得的样液已经被污染，提高了被检油液的污染度等级。

实际工作中，一般用几块干净的抹布对采样点进行擦拭，注意一定用干净抹布擦拭，不可随便用一些本身含有油污等污渍的抹布擦拭，防止二次污染采样点。

1.3 采样管插入油箱位置不合适的影响

规范的采样深度是油箱液面高度一半略下的深度，这是个粗略的深度，所以在实际操作中只要大约是这一深度即可，但容易出现两种极端情况，一是接近油箱底部采样，二是接近油箱液面采样，这两种情况完全能够影响到油液的检测结果。

对某型柴油机的润滑油进行采样，分别在接近油箱液面部位采样、油箱液面高度一半略下采样(正常采样)、接近油箱底部采样，所得油样分别编号为a、b、c。对这三个油液分别进行原子发射光谱检测，检测结果如表3。

表3 采样管插入油箱位置不同试验结果

对于柴油机来说，磨损颗粒含有的元素主要是Fe和Cu。表3中，a油样Fe元素为10.212 μg/mg、Cu元素为9.851 μg/mg；b 油样Fe元素为23.036 μg/mg、Cu元素为18.647 μg/mg；c 油样Fe元素为53.251 μg/mg、Cu元素为49.222 μg/mg，可见，接近油箱液面的油样Fe、Cu元素含量比正常采样的油样低，接近油箱底部的油样Fe、Cu元素含量比正常采样的油样高，分析原因可能是柴油机长期使用中较大颗粒会逐步沉积到油箱底部，导致接近油箱底部采样所得样液中含有沉积的磨粒，而由于沉降的作用，接近油箱液面的油液中大颗粒已经沉降到液面中部，所以这就是为什么要在油箱液面高度一半略偏下采样的原因。 另外，看表3，其他金属元素，也有相应的变化，可见在油箱液面采样和油箱底部采样难以准确反应被检油液的元素含量，进而影响机械设备磨损磨粒含量的准确判断。

2 规范的采样方案

参考已有采样技术及实际工作经验，对于在用油，规范的采样方案包括：采样目标、采样点选取、采样时机、采样器具及采样方式等内容，整个采样过程如图1。

图1 采样过程

2.1 采样目标

对设备采样应实现两个目标[1]：

(1)油样应最大可能地包含设备的全部运转状态信息；

(2)油样的干扰因素应最大可能地降低到最少，如水、其他油、油渣等对油样的污染，均能影响监测结果的准确性。

2.2 采样点选取原则

采样点选取非常关键，一般遵从以下几个原则：

(1)采样点应设在润滑油流经所有摩擦副但尚未经过滤器的位置，未经过滤器的润滑油中含有真实的磨粒信息，能够反应设备的磨损状态，所以采样点要在过滤前的部位选取。

(2)采样部位所在管段的油液应呈紊流状态。

(3)对于非压力管路，采样部位可以选取油底壳、加油口、油标尺口或循环油柜等 。

(4)采样部位应选取操作较方便的部位采样。

在选取采样点时，应尽可能选取能够同时满足以上原则的部位采样。

2.3 采样时机

每次采样应在机械设备运行一定时间，待系统中工作参数达到额定值后进行；应在机械设备处于运行状态下采样；特殊情况必须停机采样时，停机后应立即采样，最好在停机后20 min内采样。

2.4 采样器具

采样器具主要包括采样器、采样阀、采样管及采样瓶。采样器用于设备润滑系统中非管路采样，如油标尺口采样；采样阀用于设备润滑系统管路采样，如放油口采样，采样阀一般选取球形阀、快卸阀或具有防污染特性的其他阀；专用采样瓶应是耐高温化学变化的白色半透明材料，瓶口螺纹为M36×4 mm，壁厚不小于2 mm，瓶底部为圆弧形转角，分100 mL、500 mL或1000 mL规格，总容积的75%处应作为采样最高液面线，瓶盖及衬垫应满足密封要求。

采样器具无论在运输还是使用过程中都应保持干净，防止污染，尤其是采样管、采样瓶，最好是选择专用采样瓶。

2.5 采样方式及具体实施

采样方式针对不同的管路，应采取不同的采样方式，主要包括有压力管路采样、无压力管路采样。

2.5.1 有压力管路采样具体实施程序

(1)高压管路采样

高压管路应采用专用的高压管路采样阀和采样管。

①检查采样点或采用口及周围清洁度是否满足要求，若不满足，可用干净抹布擦拭；

②旋开采样瓶，放置洁净处，旋开及放置过程中手不要触碰瓶口和瓶盖内侧；

③旋下高压阀螺帽，迅速将高压采样管能够与高压采用阀连接的一端旋入阀口，高压采样管另一端放入盛放废油的容器，此时，高压管路中的油会通过高压采样管流入废油容器，高压采样阀管冲洗完成。

④将废油容器快速地换成采样瓶，直至样液接近最高液面，快速地移开采样瓶，快速地换上废油容器；

⑤从高压采样阀上旋下高压采用管，并旋上高压采样阀螺帽；

⑥盖上瓶盖并旋紧，手不要触碰瓶口和瓶盖内侧。

(2)低压管路采样

①检查采样点或采用口及周围清洁度是否满足要求，若不满足，可用干净抹布擦拭；

②旋开采样瓶，放置洁净处，旋开及放置过程中手不要触碰瓶口和瓶盖内侧；

③在润滑管路有压力时，打开采样阀，先适当放掉部分润滑油，目的是冲洗采样阀防止采样阀中的污染物被采样及采到动态油样；

④将油通过采样阀注入采样瓶，直至75%的最高液面线，迅速移开采样瓶，并关闭采样阀；

⑤盖上瓶盖并旋紧，手不要触碰瓶口和瓶盖内侧。

2.5.2 无压力管路采样具体实施程序

无压力管路采样一般用采样器采样。

①检查采样点或采样口及周围清洁度是否满足要求，若不满足，可用干净抹布擦拭；

②根据采样口的位置，选取合适的采样管长度；

③将采样管一端安装在采样器上，旋紧避免漏气；

④拧开采样瓶盖，将采样瓶安装到采样器上，瓶口与采样器对应接口拧紧，瓶盖放置于干净无污染位置；

⑤将采样管另一端插入油箱中，插入油箱深度为油箱液面高度一半略下的深度，反复拉动采样器活塞杆，抽取油样；

⑥当采样瓶中油液液面达到采样瓶容积的75%处时，停止采样，从采样器上拧下采样瓶，拧好瓶盖，避免油液泄漏，用过的采样管进行合理回收，不要重复利用。

2.6 登记样液

采样后，要详细登记油样的相关信息，主要是准确填写采样瓶上标签，一般包含如下几项内容：设备名称、油样编号、采样部位、采样时刻、采样时设备工作时数、润滑油牌号、采样人。

2.7 注意事项

(1)采样尽量不要选在风、雨、雪、尘、雾、霾等恶劣环境下进行，如需要在恶劣环境下进行采样，必须将采样瓶与这些环境隔离，可采用干净塑料袋包裹采样瓶。

(2)采样过程中一定要防止二次污染操作，如采样瓶盖随意放置，造成瓶盖污染。

(3)每次采样要清洁采样阀外部，清洁采样点周围。

(4)采样器具及样品在运送途中应加强清洁防护，防止污染。

3 结论及问题

文中用实验验证了采样瓶不干净、采样点较脏、采样管插入油箱位置不合适这三种实际工作中较常见的采样不规范情形对在用油监测准确性的影响，除了这三种情形，实际工作中也会出现一些其他的不规范采样情形，如采样管重复使用、过滤后采样等，这些不规范采样都能够影响油液监测的准确性；结合实际工作经验及已有的采样技术，提出了针对在用油采样的操作方案，有效提高了在用油监测准确性。

值得提出的是，文中实验分析方法虽然能够反应出不规范采样所带来的影响，但实验方法有待改进，文中提出的同一时刻采样，在实际工作中很难做到多个采样瓶真正在同一时刻采样，而指的是更换样瓶采样的时间间隔较短，可认为是同一时刻，对于有些机械设备油液(如磨损颗粒含量较多，分布不是很均匀的油液)，就有可能使得规范和不规范采样的实验结果对比不明显的情况，这需要改进实验用油的采样方式，是今后工作中需进一步研究的问题。

[1] 张永祥，刘东风，史铁林，等.舰艇装备检测与监用[M].北京：国防工业出版社，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。

刘享明，硕士，2012毕业于哈尔滨工程大学水声工程专业，多年从事油液化验与监测工作，已公开发表文章若干篇。E-mail：neil_good@126.com