润滑油水含量检测方法的探讨

润滑油水含量检测方法的探讨

李娟 马嘉敏

鄂尔多斯市神东检测有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯 017209

摘要：本文首先阐述了润滑油中水分存在的形式及来源，接着分析了系统介绍润滑油中水分存在的危害性，最后对润滑油中水分检测技术进行了探讨。

关键词：润滑油； 水分；检测方法

引言：

水分是危害润滑油安全使用的重要因素之一，润滑油中的水分一方面会破坏润滑油形成的油膜，水解润滑油中的添加剂，降低润滑油的润滑性能，另一方面还会加剧有机酸对机械设备的腐蚀，危害设备的安全运行。因此，加强润滑油中水分检测的研究，对及时评价润滑油的品质、监测机器设备变化的状况、确保润滑油的安全使用有重要意义。

1润滑油中水分存在的形式及来源

润滑油中水分有溶解、游离、悬浮三种状态。（1）溶解水。是以溶解状态与油品分子相结合形成单一相系，它以水分子状态存在于烃类分子的间隙之间，其溶解量取决于油品的温度和化学组成，不影响油品的透光特性。（2）悬浮水。是以细小颗粒分散悬浮在油品之中，形成油——水两相体系，外观上油品呈现浑浊现象。由于极细小的水滴与润滑油互混，因此比游离水更难从油品中分离出来。（3）游离水。则是指沉降到容器底部或者附着在容器壁上的单一水相体系。

润滑油中的水分主要来源于储存、运输和使用过程中。具体可分为以下几种情况：（1）储存时容器密封不严，或在潮湿的地区和季节，润滑油会从潮湿的空气中吸收水分。（2）运输加注过程中，容器不干燥而残余的水分，或加注时雨、雪、冰、霜、雾等的侵入。（3）一些接触水蒸气的机械如汽轮机，他们使用的润滑油中也难免会进入水分。（4）燃料生成物中的水分或气化的蒸气渗透到曲轴箱，使机油含水。（5）润滑系统温度较高时，润滑油在此温度下易于发生化学反应，产生胶质有机酸、析出沥青炭渣的同时也会产生水分。

2 系统介绍润滑油中水分存在的危害性

2.1对润滑油的品质和润滑性能

产生不利影响在润滑油中，其主要的组成部分为基础油和添加剂。在水分的影响下，基础油养护速度加快，诱发乳化现象的发生。同时，润滑油中的添加剂是表面活性剂，很容易变成胶状，影响添加剂自身性能的发挥，导致润滑油的粘度出现降低情况，使用周期产生变化。一旦润滑油中的基础油和添加剂出现变质，直接导致油膜厚度和刚度的降低，磨损现象发生，影响润滑油润滑性能的发挥。

2.2加剧机械设备磨损和腐蚀

一旦润滑油出现水分，泡沫和润滑极易发生，造成油路系统的堵塞现象，加之油膜厚度和刚度的破裂，机械设备磨损随之发生。另外，水分能够与润滑油中杂质发生反应，形成油泥，一旦出现聚集，使得油路系统表面出现供油不足的现象，机件摩磨损速度加快，影响机械使用寿命。

3润滑油中水分检测技术

3.1 红外光谱法

红外光谱法是一种适用于水分含量0. 1%以上的定性及定量分析方法，具有无损坏、无溶剂污染、简便快速等优点。但是在进行水分测定时，必须选择合适的特征峰位以及定量计算方法，同时还应注意参考新油中水分含量以及润滑油中的固、液体污染物等对检测结果的干扰影响对待测润滑油进行预处理（如过滤、添加润滑油稳定剂、进行试剂反应等），可降低干扰因素对检测结果的干扰影响。与此同时，加强对实验数据分析模型的研究是扩展红外光谱法预测应用的重要研究方面。

3.2 蒸馏法

蒸馏法是通过润滑油与相关试剂混合进行蒸馏、冷凝、收集水分，最后计算水分含量，是很成熟的定量检测试验。GB/T260 －2016 石油产品水含量的测定蒸馏法是将被测试样和与水不相溶的溶剂共同混合，然后通过水分测定器进行测定水分含量，以百分数表示。该实验法法装置简单、成本低，测量结果准确。但蒸馏冷却时间较长，能耗大。现在不少研究表明，可用干燥剂吸附代替蒸馏，从而简化操作，安全可靠，同时也具有较高的准确性。

3.3 电阻法

电阻法是通过测试润滑油的导电性能的变化，来反映油中水分浓度的变化。此方法具有测量精度高、测量范围较大的优点，但是受金属颗粒等污染物的影响较大，一般的电阻法传感器难以摆脱润滑油中磨损颗粒对测量精度的影响。因此，需要加强电阻法传感器设备的设计改进研究。如深圳先波科技公司研发出的 FWD-1 在线电阻抗 (EIS) 含水率传感器，创新性的将传感器的工作频率设计在低频，同时采用了短的测量探头和较大的内外电极距离的结构，这使得润滑油中含水率成为影响润滑油电导率的主要因素，极大降低了磨损金属颗粒、气泡以及其它污染物对传感器的响应敏感度，从而解决了污染颗粒对测量精度影响的问题。

3.4 气相色谱法

气相色谱法是近年来兴起的一种快速检测油品中水分的方法，其主要的原理为将润滑油样品气化，根据水分含量的不同，其在载气的冲洗下分配系数也不相同，最终依据色谱柱中的分离时间和分离速度得出气相色谱数据，通过计算可得到水分含量的定量或者定性的分析结果。气象色谱法最初应用于氧化性溶剂和蛋白质中水分的测定，最近几年有研究学者提出其在润滑油品中检测水分，该种方法最大的优势在于对微量水分的快速检测，检测精度非常高。

3.5 卡尔费休法

卡尔费休法也称库伦法，由德国科学家 Karl Fischer 发明的，现已成为石油行业普遍使用的仪器分析方法。卡尔费休法是将一定量的油样中的水与碘和二氧化硫发生化学反应，依据法拉第定律计算水分的方法，该方法测量精度高、灵敏，可同时测定多个样品。但环境中的水分、样品的水溶解度都会影响实验结果。因此对环境水分、样品水溶解度的控制是提高实验精确度和重复率的重要因素。

3.6 介电常数法

介电常数法是基于介电常数法的在线监测方法以及相应传感器将润滑油及其含有的水分作为电解质，通过测定介电常数来判断水分的含量。常用的介电常数法有有电容法、射频法和微波法等。

电容法将水分引起油质介电常数的变化转化为电容量，通过监测电容量变化的大小来达到对油液中水分变化状况的监测。由于油和水的介电常数差异较大，油水比例发生变化时从而导致电容的变化，会引起振荡频率的变化，通过测量振荡频率就可以测量管道中介质的含水值。电容式传感器具有操作范围大，灵敏，成本低，等优点，但传感器形状影响了水分的分辨率。传感器和电感线构成测量电路，通过并联行成谐振电路，信号频率不同得到的电容也不同随之阻抗也不同，输出的电压也就得到了相应的数值因此可通过电压的测量润滑油含水量。传感器的输出影响因素很多，直接影响了测量精确度。例如传感器的性能会受温度的影响，温度过高或过低都会降低测量精确度，只有温度恒定时传感器才能保持稳定状态。随着科学技术的开发，目前较多的采用了多传感器信息融合技术。该技术能同时监控温度、水分等多个参数，提高了测量精确度。

射频法是通过润滑油样品对射频信号的阻抗特性不同而产生不同的介电常数，从而检测出润滑油含水量。该技术结构简单，灵敏度高，速度快，但测量的误差相对较大，因此对射频传感器的技术需要进一步改进和研究。

结束语：

润滑油中含的水分超过标准值后会降低润滑油的润滑性能，也会不同程度的损害机械设备。有效使用润滑油水分测量方法有利于评价润滑油的品质和设备的安全运行。加强基础检测方法的改进，注重对环境和油样等因素的控制，加强水分传感器的创新促进检测设备更新换代。加强在线检测系统的软件开发是检测技术的发展方向。

参考文献：

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[2] 高昊鹏,杨宏伟,杨士亮,孙世安. 润滑油中水分的危害及其检测研究[J]. 当代化工. 2018(02)

[3] 朱飞飞,车振华. 润滑油含水量检测方法的探讨[J]. 科技风. 2017(19)