LUBE MATTERS 4 – 测量油品清洁度

介绍

润滑剂的主要功能是分离表面以减少摩擦。 润滑剂中的颗粒会破坏金属表面之间的流体动力或弹性流体动力 (EHD) 润滑膜,导致金属表面过早磨损。 当由于润滑膜的损失或断裂而存在金属与金属或颗粒与金属的接触时,会发生胶粘剂和磨料磨损。 这会产生更多的磨损颗粒,进一步污染机油。

颗粒物的来源

固体颗粒污染可能来自储油罐和储油容器中的磨损碎屑、污垢(二氧化硅)、密封件、垫片材料以及水垢/铁锈产品。 无论固体污染物类型如何,当颗粒的大小大于金属摩擦表面之间的间隙时,金属表面就会发生磨损。

(读者可参阅作者于 2014 年 12 月出版的 LUBRICATION ENEMY NO.1,以了解有关微粒污染的详情)

液压元件中的典型物理游隙 所有类型的油润滑机械部件,如齿轮、叶片、外壳、阀门、转子、液压泵和电机、压缩机、轴承等,均按照各种标准配合和间隙制成。 精密旋转部件(如滚动轴承)的制造目的是在接触的金属表面之间保持更紧密的间隙。

元件游隙 μm
齿轮泵
齿轮泵
侧板
齿轮壳体

0.5 – 5
0.5 – 5
0.5 – 5
叶片泵
叶片尖端
叶片表面

0.5 – 5
5 – 13
活塞泵
活塞孔
阀板气缸

5 – 40
1.5 – 10
伺服阀
控制活塞
挡板

18 – 63
2.5 – 8
控制阀
控制活塞
锥形阀

2.5-23
13 – 40
图 1. 一些液压元件的安装公差(参考文献 1)

量化样品中的颗粒数量

为了量化油中固体颗粒污染的数量和大小,ISO 制定了 ISO 4406 标准。 该标准(见图 2)提供了根据固体颗粒微米尺寸和油中存在的该尺寸颗粒的数量来表示油清洁度的方法。 这些清洁度标准与根据每毫升油中发现的固体颗粒的数量鉴定≥ 4、≥6 和 ≥14 微米(表示为 R4/R6/R14)的固体颗粒物相关。

图 2. ISO 4406 清洁度代码

可接受的颗粒大小和数量限制

每种设备类型的摩擦表面之间的间隙决定了磨损发生之前油中允许的最大颗粒尺寸。 除了在较大的组件和组件(如齿轮和转子)中的间隙外,同样的润滑剂可能会润滑具有更细间隙的轴轴承和密封件。 高压液压系统部件,螺杆式压缩机具有更紧密的间隙。 滚动体轴承的间隙也非常细。 在确定系统所需的油品清洁度等级时,必须考虑系统所有部件中的间隙,并且必须使用与最小间隙相对应的清洁度等级(见图 3),

ISO 代码编号 R4/R6/R14系统类型敏感组件
23/21/17大间隙的低压系统柱塞泵
xx/20/17WinGD 发动机油(20 微米>颗粒的其他限值) 
20/18/15油制造商提供的新鲜液压油的典型清洁度。 低压重工业系统 流量控制阀。
19/17/14Med Pressure 通用机械和移动设备齿轮泵和电机
xx/19/16MAN,发动机前的发动机油  
18/16/13高质量可靠的系统。
典型的 HSD 清洁度标准
高压泵和电机。 方向和压力控制阀
xx/16/13MAN,伺服过滤器后的发动机油 (ME Engines)  
17/15/12静液压传动装置和复杂的控制系统比例阀
16/14/11高压长寿命系统和伺服阀工业伺服阀
15/13/09对污垢极度敏感的高可靠性的过于关键的系统高性能伺服阀
图 3. 推荐的油品清洁度级别(参考 1、2)

测量样品中颗粒的数量和大小

在实验室中测量油样中样品数量的两种常用技术是显微镜和激光阻挡。

光学显微镜 (ISO 4407)

图 4. 光学显微镜

确定液压系统所用液体中颗粒污染水平的原始方法是使用光学显微镜计算沉积在膜过滤器表面的颗粒数量。 ≥ 2 μm 的粒径可以通过这种方法进行测量和计数。 虽然它速度慢且成本高昂,但它是最准确的颗粒计数方法,不受自动化方法的一些限制的影响。 MAN 建议使用此方法对 Mn Eng 的颗粒进行计数。 液压油。

图 5. MAN,主机油清洁度和 PC 测量建议(参考文献 2)

自动光学颗粒计数 (ISO 11500) 测定润滑剂清洁度的最广泛使用的方法是使用自动光学粒子计数器。 在基于激光的 APC 仪器中,由于激光束的平行性质,来自畅通无阻的激光束的光散射很小,直到颗粒通过仪器。 当激光束照射与样品一起流经毛细管的颗粒时,光会散射并撞击光电管。 光电管两端的电压变化与粒子的大小有关。 由于润滑油样品中的颗粒通常不是球形的,因此算法会为颗粒生成“等效球形直径”。 自动粒子计数器不适用于深色润滑剂或被淤泥或烟灰严重污染或乳化的润滑剂。

图 6. 光散射粒子计数器 (参考文献 3)

按照 ISO 4407 的规定,使用光学显微镜测量颗粒,确定颗粒的大小等于其最长尺寸,而光学粒子计数器根据其横截面积得出等效球形颗粒的大小,该值在大多数情况下与用显微镜测定的值不同。

显示 PC 结果

通过显微镜或激光方法测量的粒度/数量用 ISO 4406 代码号表示。 请参阅下面的示例。

元 元 元 元 元 元 元 元 元
ISO 代码编号 每毫升的颗粒数
超过Up to 和 Include
票价:222000040000
票价 211000020000
票价:20500010000
1925005000
1813002500
176401300
16320640
15160320
票价:1480160
票价:134080
122040
111020
10510
92.55
81.32.5
70.641.3
年 元 元 元 元
粒子计数示例
粒径(微米) 粒数 ≥ 粒径,每毫升
46205
61854
10732
14387
2094
5027
757
1001
图 7:根据样品的测量颗粒计数确定 ISO 4406 颗粒代码数的示例。

本文的一个版本首次出现在 2021 年 10 月,第 10 卷。 十五;问题。 XI of Marine Engineers Review(印度)

引用:

  1. 力士乐油清洁手册
  2. MAN Diesel & Turbo,服务信函 SL2017-644/JERA,03/2017
  3. 用于流体污染控制的自动粒子计数器,执业油品分析师,2002 年 2 月
  4. 摩擦学与润滑(TLT)杂志,STLE(各种问题)
  5. 机械润滑杂志,Noria Corporation(各种期刊)

关于作者:

桑吉夫·瓦齐尔 是 LUKOIL Marine Lubricants 的技术顾问。 他是 IIT-Bombay 的机械工程师。 他是一名轮机工程师,也是轮机工程师协会的成员。 他是美国摩擦学家和润滑工程师协会(STLE)的认证润滑专家,也是印度摩擦学协会的成员。 他过去曾就船舶润滑的发展为 MER 做出贡献,早些时候也曾就“Lube Matters”下的油污染问题做出贡献。

您可以通过 sanjiv@lukoil.com 联系到他