7 油样和微粒分析
7.1 概述
? 分析 润滑剂状态, 监测 设备状态 。 提高设备
的 可靠性, 减少意外故障和停机 。
? 磨损机理导致机器零件的劣化 。 对 磨损碎片
的识别和分析 可以查明磨损的类型, 来源 。
? 用油样分析特别应用于 低速重载的机器, 例
如柴油发动机 。
? 选择适当的 识别异常磨损微粒的试验 。
7.2 油的基本知识
? 润滑剂一般含有基础油 。 基础油一般是石油起
源的。 主要来源：原油的精炼；具有润滑剂
理想性质的相对纯净成分的合成。
7.2.1 矿物油 （ mineral oils）
从原油开始, 制造基础油的典型过程,
? 分馏轻质沸腾材料, 例如汽油, 喷气发动机燃
料, 柴油等 。
? 去除杂质, 包括芳香族化合物和极性化合物 。
? 蒸馏, 产生理想的基础油黏度等级 。
? 脱蜡, 提高低温流动性 。
? 精制, 提高抗氧化性和热稳定性 。
7.2.2 合成油（ synthetic oils）
? 基础油的另一个来源是原始材料的合成 。 合成
材料的定义：, 为了有目的地生产具有某些预
知性质的高分子量流体, 由低分子量材料的化
学反应制成的产品 。,
? 合成基础油三种最常用的类型是,
1,聚 α烯烃 ；
2,有机酯 ；
3,聚乙二醇 。
? 特殊的有磷酸脂, 硅树脂和聚苯脂 。
?合成润滑剂的优点
低温流动性好, 流动点低；
原始黏度指数高；
氧化安定性好；
闪点, 燃点和自燃点高；
挥发度低；
无腐蚀性和无毒性 。
? 合成材料使用的温度范围一般比同样黏度范
围的石油基润滑油宽。为了得到必要的高温
挥发度和低温黏度性质，当买不到适合的石
油基油的时候,可以把某些合成润滑油基础
原料与石油基油混合 。
7.2.3 添加剂
? 添加剂 （ additives） 定义为 给基础矿物油带
来新性质的材料 。
? 混合添加剂的数量和类型取决于要求的特性 。
清净剂 （ detergents） （ 金属分散剂 （ metallic
dispersants））
? 抑制整个系统的沉淀物, 保持机器零件的清
净 。 使沉淀物维持悬浮的形式, 消除和中和
有害的生成物 。
? 在金属表面形成保护层, 防止油泥和积炭 。
减少酸性材料的产生 。
? 典型应用是柴油和汽油发动机 。
无灰分散剂（ ashless dispersants）
? 使润滑剂中的有害生成物悬浮和分散 。 中和了
这些生成物的影响 。 有害生成物包括污染物,
例如灰尘, 水分, 燃料, 加工材料, 以及润滑
剂劣化时的生成物, 例如碎片, 积炭和氧化物 。
典型应用包括柴油和汽油发动机油, 传动液,
动力方向盘液和某些齿轮油 。
防锈剂 （ oxidation and bearing corrosion
inhibitors）
? 生锈和腐蚀是金属表面受到氧和酸生成物侵
蚀的结果, 由于水和杂质而加速 。 防锈剂 能中
和酸性物质, 并且在滑动表面形成保护膜 。
抗氧剂（ antioxidants）
? 抑制高温工作条件下的氧化 。 也称为氧化抑制
剂, 通过把氧化生成物转变成良性产物的化学
变化阻碍氧化过程 。 几乎所有的润滑油产品都
不同程度地含有抗氧剂 。
黏度指数改进剂 （ viscosity index improvers）
? 改进黏 — 温关系 。 在 高温下保持润滑能力 。 在
低温时, 基本原料的温度性质起主要作用, 而
在高温时, 黏度改进剂维持正确的黏度
倾点降低剂（ pour point depressants）
? 提供低温时的重力流动性质 。 在低温时阻止
蜡的形成 。 在很多配方中, 特别是含有黏度
改进剂的, 补充倾点降低剂是不必要的, 因
为其他添加剂也有降低倾点的性质 。
极压, 抗磨添加剂 （ extreme pressure,anti-
wear additives）
? 提供必要承载能力, 在边界润滑条件下防止
运动零件的胶合 。
消泡剂 （ foam inhibitors）
? 抑制泡沫的形成 。 恰当的添加量是极其重要
的 。 过量的消泡剂也可能导致过多的泡沫 。
乳化剂（ emulsifiers）
? 乳化剂减少油的表面张力 。
破乳剂 （ demulsifiers）
? 减少形成乳液的趋势, 促使油与水的分离 。
抗雾剂 （ mist suppressors）
? 减少油雾的生成, 油雾是一种环境污染源, 并且造
成油的损失 。
增稠剂 （ tackiness agents）
? 增加对金属的粘附力和粘滞性 。
抗菌剂 （ biocides）
? 剂抑制细菌和真菌 。
工业用润滑剂的类型
? 矿物基油与特殊的添加剂混合从而适合于特殊的
应用,
汽车润滑油 （ 汽油, 柴油, 特种油 ） ；
齿轮和传动油；曲柄轴箱油；汽轮机油；
热处理用油；热载体液；液压油；切削液；
铁路用油；冷冻油；防锈油；
橡胶加工用油；
纺织机械油；特种油 。
7.3 视情维修和油样分析
（ condition-based maintenance and
oil analysis）
? 1940年 代, 美国西部的铁路公司用光谱分析设
备和物理试验监测机车发动机的润滑油 。
? 1980年代, 大多数北美的铁路公司把油样分析
作为视情维修程序的基础 。
? 1950年 代中期, 美国海军采用光谱测定技术在
飞机上监测喷气发动机 。 Rolls Royce也用油
样分析做了监测其喷气涡轮机的实验 。 美国陆
军和空军从 1950到 1960年 代初一直执行油样分
析的程序 。
? 1990年代 。 在振动监测上增加了油样分析, 改
进状态监测程序 。
? 振动分析可以检测共振, 油样分析检测共振的
能力不足 。 振动分析在检测油润滑滑动轴承方
面, 无论是检测磨损, 还是评定严重性, 都不
如油样分析 。
? 例如, 两种分析技术在核电厂的综合应用 。 显
示了它们的实力及其结合使用的重要性 。
? 根据机器和预计的有缺陷状态的类型, 可以把
油样分析作为 唯一 的状态监测手段, 或者与振
动分析程序 结合 使用, 或者 不用 。
7.4 油样分析程序的建立
（ setting up an oil analysis program）
7.4.1 设备检查 （ equipment audit）
设备的关键程度
? 对选定的设备, 安全, 环境因素, 停机代价,
维修成本和机器的历史 记录 是机器的决定性
因素 。
设备元件和系统识别
? 包括关于机器和了解其复杂性的全部信息 。
工作参数
? 定义机器的操作窗口 。 包括流量, 压力和温
度极限 。
工作设备的评定
? 为了识别零件的 外观 检查 。 必须 记录 工作的
温度和压力, 负载循环时间, 旋转方向, 转
速, 过滤器指示器和其他因素 。
工作环境
? 恶劣的环境和环境污染使润滑剂的性能劣化,
最终导致设备的损坏 。 必须记录环境条件,
例如平均温度, 湿度和任何可能的污染物 。
维修历史记录
? 了解从前由于磨损和润滑问题产生的机器故
障, 以便建立新的指标和极限 。
取油样的位置
? 应在便于 安全, 轻松地取样 。 为了准确地提
供机器状态的信息, 油样必须有 典型浓度的
磨损微粒 。
油试验
? 实际的油试验包括 物理性质, 化学性质, 污
染和磨损微粒的检测 。
? 特殊设备试验 监测和预测润滑剂和设备状态 。
额外试验 验证润滑剂变化的根原因 。
新油的原始资料
? 提供润滑剂物理和化学试验的 起点 。 根据工
作条件和时间的变化, 调整润滑剂的指标和
报警值 。
指标和报警
? 可以用 原始设备制造厂 （ OEM） 的极限和标
准 。 在很多场合, 根据经验 是确定机器的完
好性或润滑剂状态的最好方法 。
数据库的开发
? 组织设备的信息和收集的油样分析结果, 以
及特殊机器零件的指标和报警指标 。 应当是
用户界面友好的, 并且灵敏地显示机器的状
态 。
7.4.2 润滑剂检查（ lubricant audit）
? 对润滑油也必须在整个寿命周期内以固定的
时间间隔取样和检查, 以保证它们满足预期
的功能要求 。
对润滑剂的要求
? 设备检查提供设备制造厂指定的润滑剂类型 。
这里包括 检查润滑剂是否符合说明书 的试验,
例如检查黏度与工作温度的关系 。
润滑剂的供应商
? 有 信誉的 供应商 。 为了检查供货的质量, 应
对润滑剂取样并且做试验 。
油的保管
? 有组织的方法, 例如 贴标签 。 使用时先进先
出, 避免润滑剂因超过一定时间而劣化 。
装卸与分配
? 避免污染, 混合或损耗 。 要记录润滑剂的排
空, 加满和置换 。
废油
? 必须以 安全的方式处理 废油 。 正确的标签,
并且在标签上指明处理方法 。
原始读数
? 是在很短的期间内采集的 正常的设备和润滑
剂参数 。
设备评价
? 附有有关的机器数据, 才能指示不正常的原
因和某一个变化的根原因 。
取样
? 表明取样的方法和设备 。 目的是得到与机器
及其润滑剂中发生的变化一致的 敏感油样 。
试验
? 为了提供与机器状态有关的结果, 规定 必须
进行的 试验类型 。
额外试验
? 只要油样分析检测到一个被测量参数的异常,
就应当用额外试验来验证 。 这是 为了保证可
重复性和以诊断的观点分析而附加的试验 。
数据的输入, 检查和报告
? 所有油样的结果必须录入数据管理系统 。 定
期检查趋势, 并且与原始数据做比较 。
? 定期报告, 在报告中包括 建议 的列表 。 报告
中应记载 试验的频率和需要的改进 。
7.4.3 监测（ monitoring）
常规监测
? 固定的时间安排, 规定的数据采集的时间间隔 。
路线
? 路线是为了取样排列的机器顺序 。
监测频度
? 取决于设备和润滑剂的类型 。 可以根据程序的
成熟 程度 或观察到的状态劣化情况而改变 。
试验
? 目的是确定设备的当前状态 。 如果异常, 立即
进行额外试验, 采用其他诊断技术确认异常的
趋势 。
大修后的试验
? 大修或更换关键零件之后进行, 保证问题得
到了纠正 。 获取 新的原始值和检测可能的早
期损坏状态 。
数据分析
? 获取关于 具体机器的大量信息 。 根据经验和
对工作状态的了解解决问题 。 解决未知原因
的重复性问题, 从而得出故障的根原因 。
报告
? 路线, 额外试验和根原因分析都应记录和写
出报告 。 概述识别的异常状态和需要的修正
措施 。 归档 。
? 报告的组成
具体设备的识别；
样本的数据；
报告的数据；
分析者的姓名；
设备和润滑剂的当前状态；
建议；
样本试验结果的数据；
特别值得注意的地方 。
? 用计算机化系统提供报告, 可提供机器状态
的综述报告 。
程序的评价
? 状态监测和预知维修程序的主要功能是检测
影响安全, 生产指标和维修预算的故障的发
生 。 程序的成功率可以按照 被监测的机器数
和被防止的故障数 衡量 。
? 只有 财政效益得到证明, 程序才能得到继续
的支持并且不作为削减成本的措施被缩减经
费或终止 。 为了完善油样分析程序, 与正确
执行程序有关的全部成本效益都要求写入文
件 。
7.5 油样分析 —— 取样方法
? 获取 不污染的油样 是油样分析的关键 。
? 取样的 方法, 器械, 附件, 步骤和取样频度
决定油样的信息量, 决定结果的可靠性 。
? 设计取样程序时, 应集中注意力的 关键因素
是,
最佳位置 —— 在许多情况下, 是机器特有的；
最好的工具 —— 真空泵, 取样瓶, 取样阀,
捕油器等；
最少的污染 。
7.5.1 取样口的位置（ sampling port
location）
图 7.1 取样口
的位置
主取样口
? 采集常规油样 。 检测磨损微粒, 油的污染物,
试验油的物理和化学性质 。 普遍放在油箱或
油池上游的单一回油管路上 。
副取样口
? 在个别零件的下游取样 。 在润滑系统中隔离
上游的零件 。 例如, 放在油泵的下游和轴承
个体的排油管路上 。
? 主取样口的样品不显示劣化的趋势, 就不需
要副取样口的取样 。
? 主取样口指示流向滤油器的东西 。 副取样口
显示流出滤油器的东西 。 因此, 也可以用副
取样口监测滤油器的性能 。
7.5.2 取样（ sampling）
下悬管取样（ drop-tube sampling）
? 是一种 简单和最便宜 的采集油样方法 。 必须
认真仔细 。
? 在取样时, 油液暴露在环境下 。 空气传播的
污染物可能进入油中, 从而引发故障 。
? 在齿轮箱上使用下悬管法的注意事项,
可能把塑料管推入齿轮箱 。
需要大量地冲洗 。
难于从同样位置取得始终如一的样品 。
采集高黏度油液时有问题 。
取样阀（ sampling valve）
? 类似于单向阀 。 阀通常是关闭的, 直到取样
口适配器用螺丝拧紧或被推动为止 。 有防尘
盖, 防漏的 O形圈 。 一端有软管倒锥插头 。
? 在超过 13MPa的压力系统上取样, 应采取安
全的措施 。 使用手持减压阀, 可以把 35MPa
减少到 0.35MPa以下 。
捕油管适配器 （ trap pipe adapters）
? 在必须从垂直管取样时使用 。 油液一般沿着
管壁盘旋 。 捕油管临时以水坝的形式保存少
量的油 。 从这个水坝收集来自管路的油样 。
油样瓶（ oil sample bottles）
? 由 ISO 3722标准, 洁度等级的分类,
清洁 —— 大于 10微米的微粒少于 100个 /mL；
很清洁 —— 大于 10微米的微粒少于 10个 /mL；
极清洁 —— 玻璃瓶在, 清洁, 的环境下清洗和
干燥 。
? 一般选择, 清洁, 。, 极清洁, 没有必要, 因
为瓶子在实验室外面一打开, 就失去了, 极清
洁, 的面貌 。 灭菌和消毒的瓶子对于油样分析
没有意义 。 只保证没有细菌, 而且与油样分析
无关 。
取样口的识别（ sample port identification）
? 应在取样口贴 耐腐蚀标签 。 必须包括的项
目是
取样口 ID（ 标识符 ） ；
机器 ID；
润滑剂 ID；
清洁度等级指标 。
? 条码标签 也是标记取样口的好方法 。
ISO 4406的微粒数标准
? ISO微粒污染代码建议通过把微粒计数的结
果转换成等级或代码的形式做微粒计数的数
据报告 。
? 例如, 用 5/15代码系统, 2-范围, 100毫升累
计计数用 ISO 14/12的代码将显示油样中有大
于 8000直到 16000个微粒等于或大于 5微米 。
有大于 2000直到 4000个微粒的尺寸等于或大
于 15微米 （ 查表 ） 。
7.5.3 减少油样的污染（ minimizing sample
contamination）
? 要极其小心地防止大气的成分污染油样, 否则,
对污染物的识别是极其困难的 。
? 减少污染的技术包括,
保证瓶的清洁度；
瓶附加取样管装置 （ 瓶盖从不打开 ） ；
充分进行取样阀冲洗；
便携式取样装置的经常清洗 /冲洗 。
? 上述步骤的微小偏差都会损害油样分析程序的
完整性 。 有许多采集油样和防止外部污染的创
造性方法 。
7.6 油样分析 —— 润滑剂的性质
（ lubricant properties）
? 一种油样分析是对润滑剂本身, 另一种是对其
中污染物的分析 。
? 油在本质上是化学流体, 通过许多物理和化学
性质被分辨 。 如果只关心油润滑方面的问题,
就不必对全部的性质都感兴趣 。
? 通过试验的结果了解油的状态影响设备功能的
可能性 。
7.6.1 外观，颜色和气味
通过感官印象完成,
? 混浊度 指示 水分 的存在 。
? 悬浮的杂质 可以指示 磨损 。
? 泡沫 可以指示 涡流或消泡剂的损耗 。
? 煳味或辛辣味 可能是 氧化 的迹象 。
? 由于 氧化或总污染, 一般为淡黄色的清亮的
油可能显出 暗红色 。
7.6.2 无机酸度
? 这项试验为了 消除水溶性强矿物酸 。
7.6.3 有机酸度
? 检测有机酸的存在 （ 水不溶性的, 但是溶于
酒精 ） 。 酸可能作为附加成分存在, 也可能
在氧化时生成 。
7.6.4 总酸度
? 无机酸和有机酸的总和 。 试验结果称为
中和值 （ neutralisation value） 或 总酸值
（ total acid number） (TAN)。
? TAN指示油 与碱性试剂反应的能力 。
? 系统的酸值随着时间增加 。 某些污染物
也增加酸值 。
? 用 mg KOH/mg-油表示 。
7.6.5 比重（ specific gravity ）
? 如果怀疑油中被粗劣地掺入或轻或重的次品,
就做这项试验 。 关于润滑性能没有实用性 。
7.6.6 运动黏度 （ kinematic viscosity）
? 运动黏度可能是润滑剂最有意义的性质 。
? 黏度由于氧化而增加 。 增加速度决定于,
与空气接触的程度；
很高的工作温度；
产生催化作用的金属, 例如铜, 铁, 铅, 锌,
和湿气 。
? 黏度增加伴随着酸度的增加 。
?黏度降低的原因可能是,
低黏度油的总污染；
被例如燃料的轻质烃稀释；
添加黏度指数改进剂 。
?当油的黏度由于轻质烃的稀释而降低时，
油的闪点也一起下降。
?在两个温度,40℃ 和 100℃,油的运动黏度
是典型的指标。运动黏度的单位是 cSt（厘
斯）。
7.6.7 黏度指数（ viscosity index）
? VI定义为由于 油的温度变化引起的 黏度变化
的比率 。 变化的速度取决于油的成分 。
? 当润滑油在可感知的温度变化能够影响设备
的启动和工作性质的情况下应用时, 是很重
要的 。
7.6.8 闪点 （ flash point）
? 闪点是支持流体在连续燃烧 （ 这是燃点 ） 之
前的瞬间燃烧 （ 闪火 ） 的最低温度 。 是有关
失火和爆炸的重要指标 。 闪点与稀释有关,
这时的闪点比较低 。 在高温下, 油有时发生
裂化, 这也可能降低闪点 。
7.6.9 倾点（ pour point）
? 倾点是低温下自由流动能力的指标 。 它是 流体
在规定条件下冷却时, 发生流动的最低温度 。
可以通过倾点降低剂降低倾点 。
7.6.10 铜片腐蚀试验
（ copper strip corrosion test）
? 测定石油产品腐蚀纯铜倾向的定性量度 。 铜对
于以硫为基础的腐蚀成分非常敏感 。
7.6.11 起泡（ foaming）
? 当空气在浓缩, 污染或氧化的油中爆裂, 就会
看到起泡 。
? 试验目的是 检查起泡是否在限定范围内 。
? 全是泡沫的油作为润滑剂不能正常工作 。 为了
抑制泡沫, 添加像硅树脂这样的抗泡剂 。
7.6.12 皂化值 （ saponificaion number）
? 皂化值是使油完全皂化需要的 KOH的量度,
表示为 mg KOH/ mg-油 。
? 这项试验指示酸, 油脂和氧化物的存在, 是复
合油中油脂性皂化材料含量的指标 。
7.6.13 防锈性质
? 对于许多油品, 例如透平油和液压油, 为了
防止钢在含水的环境下生锈, 加入添加剂 。
? 试验目的是 确定防锈性质是正常还是削弱 。
7.6.14 破乳化值
? 这是水分从油中分离快慢程度的度量 。 破乳
化值是 油在规定的条件下, 被乳化之后, 重
新分离所花费的时间 （ 以秒计 ） 。
? 这对于透平油是普通的试验, 但是对于老化
敏感 。
7.6.15 氧化试验（ oxidation tests）
? 确定和判断氧化安定性 。 辅助测定油中抗氧
剂的功效 。 被测量的指标用酸度, 黏度, 残
碳或油泥值的增加表示 。 它也测量腐蚀的产
物和总氧化物 。
7.6.16 泵磨损试验 （ pump wear test）
? 在标准压力状态下,依靠 Vickers-Detroit 叶片
泵以固定的持续时间测定液压油的抗磨损性
能。测定泵的工作零件的重量损失和流量的
降低。
7.6.17 乳化性和破乳化性
? 标准状态下, 水分从油中分离快慢程度的度
量 。 油品在标准化的机器搅动状态下与水分
乳化, 然后 记录 油和水分离的时间 。
? 主要针对透 平油 和液压油 。
7.6.18 空气释放值 （ air release valve）
? 分离夹杂空气能力的度量 。 定义 为在试验条
件下, 油中的空气体积减少到 0.2%的分钟数 。
? 一般用于液压油和透平油 。
7.6.19 密封适应性（ seal compatibility）
? 测定石油与丁腈橡胶密封材料的适应性 。
? 测定丁腈橡胶试样的初始体积和肖氏硬度 。
然后把试样浸在 80℃ 的油中 100小时, 随后冷
却到室温 。 再次测量体积和肖氏硬度并且 记
录差值 。
7.6.20 FZG试验 （ FZG test）
（ FZG-Niemon EP试验 ）
? 用 EP齿轮试验机 。
? 目的是 测定齿面的载荷极限, 胶合和刮伤极
限, 和在标准状态下, 随着载荷的逐步变化,
齿轮重量的变化
7.6.21 pH值（ pH value）
? pH值是氢离子浓度的度量, 指示流体酸碱性 。
pH值测量有时用于质量控制, 从状态监测的
观点没有意义 。
7.6.22 水分 （ water content）
? 润滑剂使用期间可能与蒸汽轮机的冷却器或
迷宫式密封中的水接触, 变得混浊 。
? 电气绝缘油微量水分定性试验 。
? 使用卡尔 ·费歇尔 （ Karl Fischer） 法或迪安
和斯塔克 （ Dean & Stark） 法可以检测很小
的水痕 。
7.6.23 液压油的难燃性（ fire-resistant
hydraulic characteristics）
? 用流体和煤尘混合物做难燃性试验 。
自燃温度
? 试验的目的是测定液压油在大气压力下的最
低自燃温度 。
温度压力喷射点火试验
? 试验目的是测定液压油的可燃性, 通过在 3个
不同的火源上喷射液压油进行测量 。
流体和煤尘混合物中的火焰传播试验
? 在 75g煤和 37.5mL流体的混合物中测量火焰
的传播 。
7.6.24 灰的硫酸化试验 (ash sulphated test)
? 测定油品中的灰分, 表示为质量的百分比 。
这个值确定了有机金属添加剂的种类和数量 。
用于包含灰分的润滑剂的质量控制 。 或者作
为污染的试验 。
7.6.25 电气绝缘强度试验 (electrical
strength test)
? 测量油的电气绝缘性能 。 这个性能很容易受
到污染和微量的水, 湿气, 被氧化的材料和
光纤材料的影响 。 在很多情况下, 可以通过
在热真空条件下的过滤改善油的品质 。
7.6.26 比电阻（ specific resistance）
? 是油样中电流的 DC电势梯度与在规定状态下
指定时刻的电流密度之比 。 单位是欧姆厘米 。
7.6.27 介电损耗因子 （ dielectric
dissipation factor）
? 当绝缘油独自构成电容器介质时的试验,确定
绝缘油的清洁度,与绝缘油的老化性质有关 。
7.6.28 界面张力 （ interfacial tension）
? 单位是牛 /米 （ N/m） 。 对于测定用过的油的
氧化程度是非常有用的 。 例如在变压器油的
使用期间, 这个值随时间明显地减小 。
7.6.29 极压性质（ extreme pressure
properties）
? 极压 （ EP） 添加剂在金属零件上通过还原和
吸附作用形成保护层, 在极端的环境下比抗磨
添加剂更有效 。
梯姆肯 OK值
? 测定润滑剂的 EP性质和不在金属实验块上产
生刮伤的安全载荷 。
四球法 （ four ball method） （ 以前称为平均
赫兹载荷 ）
? 测定钢球表面在重载荷下发生卡咬和 /或形成
划痕的试验机 。
7.6.30 不溶物质（戊烷和己烷）
（ insolubles（ pentane and nexane））
? 污染物试验 。 油样首先用戊烷稀释, 污染物称
为戊烷不溶物 。 然后用甲苯处理戊烷不溶物 。
残留固体称为甲苯不溶物 。
7.6.31 总碱值 (Total Base Number)(TBN)
? 定义为 油的中和酸的能力 。 也称为 碱贮量, 与
清净剂的含量成正比 。
? 典型新发动机油的 TBN值为 5.0～ 15.0。 3.0指
示换油 。 TBN损耗与低质, 高硫燃料有关 。
在燃烧中, 硫变成硫酸, 加速 TBN的损耗 。
过热和过长的换油期限引起氧化 。 氧化的产物
是酸性的, 因此会使 TBN下降 。
7.6.32 TAN-TBN比（ TAN-TBN ratio）
? 在绝大多数现代发动机油中的抗磨添加剂的
酸性本质造成 TAN的高初始值 。 通过 TAN与
TBN的比较, 根据 TAN获取最大的利益 。
? 在油的使用期间, TAN随着 TBN的降低而增
加 。 对于确定的在规定载荷下的发动机, 两
个值的相遇点被认为是最佳的换油期限 。 研
究表明, 当 TAN超过 TBN时, 发动机的磨损
加剧到不正常的高速状态 。
7.7 油样分析 —— 润滑剂中的污染物
（ contaminants in lubricants）
7.7.1 来自外源 （ from outside sources）
的污染物
? 从供应商收到的油可能已经被污染 。
? 现场贮藏和运输是可能的污染源 。
? 设备本身 。 通风孔, 通气装置, 滤油器和密
封都可能是污染源 。
? 油可能与燃料, 甘醇即冷却液接触 。 不正常
或有缺陷的设备可能引起污染 。
? 不良的燃烧可能导致油的过度的烟灰量 。
7.7.2 不同的外部污染物
? 有许多种一旦进入系统, 就会对润滑过程产
生不良影响的外部污染物 。
微粒 （ particles）
? 微粒是油中主要的外部污染物 。 微粒增加磨
损和氧化的速度 。 这些可能降低油中添加剂
的有效性 。
? 在润滑剂中跟踪的微粒对于机器或液压系统
的类型是独特的 。 例如, 在发动机中, 微粒
存在的形式为,
燃料的烟灰（ fuel soot）（柴油发动机）
? 烟灰增加黏度，降低添加剂的能力，加剧积炭
和油泥的形成。引起刮伤和磨损 。
? 取决于 燃烧效率 。也归因于 不正确的空气燃料
比、磨损或卡住的涨圈、高温工作、过载和过
长的换油期限 。
? 红外分析 是一种测定燃料烟灰量的方法。
氧化和硝化作用的产物（ product of oxidation
and nitration）
? 用添加剂抑制这种反应 。 过热, 过长的换油期
限和使用高硫燃料 会削弱添加剂的作用 。
? 导致 油液的过度稠密, 金属腐蚀和形成积炭 。
? 进行 红外分析 来测量氧化和硝化的程度 。
尘埃和其他环境垃圾（ dirt and other
environment debris）
? 只有在尘埃 微粒的尺寸大于分离零件的油膜
厚度时,才引起磨损。
? 使 微粒的尺寸和尘埃的数量尽可能地保持在
很低水平 。
? 尘埃中的 硅石（也称为石英）成分引起磨料
磨损 。如果硅石与碳化合，就形成,金刚
砂,。
? 通过 二氧化硅 来检测硅。 光谱化学分析定量。
? 用硅添加剂是由于它的 抗泡性,而新品浇铸
过程带来的砂子是硅石的其他可能来源。
湿气（ moisture）
? 水引起 氧化和生锈, 加速磨损 。 湿气也 影响
油料的润滑性能 。
? 湿气进入被润滑的轴承系统, 成为溶解, 悬
浮或自由的水 。 导致润滑剂的 添加剂和基础
油的迅速氧化 。
? 如果水渗入滚动轴承表面, 就可能导致减少
疲劳寿命的 氢脆 。 其他许多由湿气引起的 磨
损和腐蚀 过程无论在滚动轴承还是滑动轴承
中都是常见的 。
? 在预知维修的策略中, 防备湿气的三个方面
是 指标, 排除和检测 。
燃料污染
? 使润滑剂, 添加剂 稀释 。 增加 磨损, 还有 失
火 的危险 。 阻碍油膜的生成 。
? 可以用 气体色谱法 （ GC） 或傅里叶变换红外
光谱法 （ FTIR） 测量稀释 。 最常用 油样闪点
的测量 。 如果超出 4%,则稀释是严重的 。
甘醇污染 （ glycol contamination）
? 甘醇污染 增加磨损, 腐蚀和氧化 。 甘醇是任
何冷却液和防冻液的重要成分 。
? 检测部位,冷却器, 密封, 盖垫密片或有裂
纹的气缸盖, 汽缸套, 缸体；由肮脏容器造
成的新油污染 。
内部产生的污染物（ internally generated
contaminants）
? 润滑剂在系统中循环时, 也冲刷和带走磨损
产生的微粒 。 通常, 微粒污染是由于自身不
同类型的 磨损 而产生的 。
? 每一种磨损的机理都导致能够引起零件进一
步损坏的特殊的 污染物 。
磨料磨损 邻接表面之间的微粒；
粘着磨损 表面与表面接触 （ 失去油膜 ） ；
点蚀磨损 微粒和很高的流速；
疲劳磨损 微粒损害承受反复应力的表面；
腐蚀磨损 水或化学制品 。
7.8 微粒分析技术 （ particle
analysis techniques）
7.8.1 光谱分析 （ spectrometric analysis）
? 观察很小的磨损金属和添加剂基本成分的聚集
趋势, 并用于识别可能传入的污染物 。 普遍以
ppm（ 百万分之一 ） 为单位报告光谱分析的结
果 。 不检测较大的磨损金属微粒 。
? 每一种元素发射特殊颜色和频率的光 。 光谱分
析把颜色的强度转换成用计算机处理的读数 。
? 用计算机把当前的磨损金属量与新鲜油样比较,
也与类似机器的油样做比较 。 为了确定磨损的
趋势, 比较从前在同一设备取样的结果 。
7.8.2 红外分析（ infrared analysis）
? 检 测 特 殊 的 化 合 物 或 称 为, 功能团
（ functional group）, 的原子团 。 借助于不
同的功能团, 确定材料的性能及其预期形态 。
? 每种功能团吸收特定的红外波长 。 对被分析
的油样, 调整到适当的波长, 然后测量被油
样吸收的能量 。 可以量化分析结果 。
? 功能团的存在 （ 或缺少 ） 及其在油样中的含
量提供了关于 新油或旧油的有用信息 。 能够
识别油料的物理结构和润滑剂中的添加剂,
还能够 识别油料的污染和劣化 。
傅里叶变换 — 红外分析（ fourier
transform-infrared analysis）
? 红外分析被更有效, 精确和容易使用的傅里
叶变换 — 红外分析 （ FT-IR） 取代 。
? 有时也用于 测定润滑剂的最佳寿命 。
微粒计数 （ particle counting）
? 磨损金属分析不能测量所有的微粒 。 如果没
有微粒计数, 就可能漏掉 过大微粒的污染 。
微粒计数典型地跟踪 5到 100微米 （ 有时到 200
微米 ） 范围的微粒 。 但是, 不区分现有材料
成分 。
7.8.3 磨损微粒分析 /铁谱分析（ wear
particle analysis/ferrography）
? 利用显微镜分析识别材料成分 。 识别微粒的
类型, 形状, 尺寸和微粒的数量 。
? 识别特定零件的异常磨损 。 早期识别与磨损
有关的故障 。
? 磨损微粒分析的使用方法 。
常规的监测和处理 。 微粒的尺寸和数量 。
微粒的形状 分析 。 用例如四氯乙烯 （ TCE）
的溶剂稀释润滑油样, 然后使它在横穿一个
双极的磁场时, 流下小角度倾斜的特殊制备
的载片 。 载片上的微粒沉积为, 铁谱图, 。
7.8.4 X射线荧光光谱法（ X-ray
fluorescence（ XRF） spectroscopy）
? XRF用 X射线轰击激发原子 。 原子发射具有化
学元素性质的 X射线, 它的 振幅相应于化学元
素在油样中的质量 。 XRF光谱仪以百万分之
一 （ ppm） 为单位报告元素的浓度 。
? XRF方法受到 X射线能够进入和退出样品材料
的深度的限制 。 在金属板的情况下, 薄样品
和厚样品会得出同样的结果 。 这导致了取决
于 X射线穿透深度的微粒尺寸效应 。 尽管如此,
XRF仍然对大微粒产生大信号, 对小微粒产
生小信号 。
7.9 不同机器的报警极限 （略）
7.10 结论
? 随着技术的进步，尖端的实验室和便携设备、
油样和微粒的分析开始产生经济效益和利润。
这种方法迅速成长为 与振动分析互补 的理想
的预知维修技术。
? 用于状态监测的油样分析 要确定原始数据 。
如果与重要的历史数据结合在一起，它就会
提供有价值的关于机器状态的信息。
? 可以 通过延长更换润滑剂的期限补偿正确执
行程序的成本 。增加可靠性、有效性，防止
意外故障和减少停机都可产生额外的效益。
7.1 概述
? 分析 润滑剂状态, 监测 设备状态 。 提高设备
的 可靠性, 减少意外故障和停机 。
? 磨损机理导致机器零件的劣化 。 对 磨损碎片
的识别和分析 可以查明磨损的类型, 来源 。
? 用油样分析特别应用于 低速重载的机器, 例
如柴油发动机 。
? 选择适当的 识别异常磨损微粒的试验 。
7.2 油的基本知识
? 润滑剂一般含有基础油 。 基础油一般是石油起
源的。 主要来源：原油的精炼；具有润滑剂
理想性质的相对纯净成分的合成。
7.2.1 矿物油 （ mineral oils）
从原油开始, 制造基础油的典型过程,
? 分馏轻质沸腾材料, 例如汽油, 喷气发动机燃
料, 柴油等 。
? 去除杂质, 包括芳香族化合物和极性化合物 。
? 蒸馏, 产生理想的基础油黏度等级 。
? 脱蜡, 提高低温流动性 。
? 精制, 提高抗氧化性和热稳定性 。
7.2.2 合成油（ synthetic oils）
? 基础油的另一个来源是原始材料的合成 。 合成
材料的定义：, 为了有目的地生产具有某些预
知性质的高分子量流体, 由低分子量材料的化
学反应制成的产品 。,
? 合成基础油三种最常用的类型是,
1,聚 α烯烃 ；
2,有机酯 ；
3,聚乙二醇 。
? 特殊的有磷酸脂, 硅树脂和聚苯脂 。
?合成润滑剂的优点
低温流动性好, 流动点低；
原始黏度指数高；
氧化安定性好；
闪点, 燃点和自燃点高；
挥发度低；
无腐蚀性和无毒性 。
? 合成材料使用的温度范围一般比同样黏度范
围的石油基润滑油宽。为了得到必要的高温
挥发度和低温黏度性质，当买不到适合的石
油基油的时候,可以把某些合成润滑油基础
原料与石油基油混合 。
7.2.3 添加剂
? 添加剂 （ additives） 定义为 给基础矿物油带
来新性质的材料 。
? 混合添加剂的数量和类型取决于要求的特性 。
清净剂 （ detergents） （ 金属分散剂 （ metallic
dispersants））
? 抑制整个系统的沉淀物, 保持机器零件的清
净 。 使沉淀物维持悬浮的形式, 消除和中和
有害的生成物 。
? 在金属表面形成保护层, 防止油泥和积炭 。
减少酸性材料的产生 。
? 典型应用是柴油和汽油发动机 。
无灰分散剂（ ashless dispersants）
? 使润滑剂中的有害生成物悬浮和分散 。 中和了
这些生成物的影响 。 有害生成物包括污染物,
例如灰尘, 水分, 燃料, 加工材料, 以及润滑
剂劣化时的生成物, 例如碎片, 积炭和氧化物 。
典型应用包括柴油和汽油发动机油, 传动液,
动力方向盘液和某些齿轮油 。
防锈剂 （ oxidation and bearing corrosion
inhibitors）
? 生锈和腐蚀是金属表面受到氧和酸生成物侵
蚀的结果, 由于水和杂质而加速 。 防锈剂 能中
和酸性物质, 并且在滑动表面形成保护膜 。
抗氧剂（ antioxidants）
? 抑制高温工作条件下的氧化 。 也称为氧化抑制
剂, 通过把氧化生成物转变成良性产物的化学
变化阻碍氧化过程 。 几乎所有的润滑油产品都
不同程度地含有抗氧剂 。
黏度指数改进剂 （ viscosity index improvers）
? 改进黏 — 温关系 。 在 高温下保持润滑能力 。 在
低温时, 基本原料的温度性质起主要作用, 而
在高温时, 黏度改进剂维持正确的黏度
倾点降低剂（ pour point depressants）
? 提供低温时的重力流动性质 。 在低温时阻止
蜡的形成 。 在很多配方中, 特别是含有黏度
改进剂的, 补充倾点降低剂是不必要的, 因
为其他添加剂也有降低倾点的性质 。
极压, 抗磨添加剂 （ extreme pressure,anti-
wear additives）
? 提供必要承载能力, 在边界润滑条件下防止
运动零件的胶合 。
消泡剂 （ foam inhibitors）
? 抑制泡沫的形成 。 恰当的添加量是极其重要
的 。 过量的消泡剂也可能导致过多的泡沫 。
乳化剂（ emulsifiers）
? 乳化剂减少油的表面张力 。
破乳剂 （ demulsifiers）
? 减少形成乳液的趋势, 促使油与水的分离 。
抗雾剂 （ mist suppressors）
? 减少油雾的生成, 油雾是一种环境污染源, 并且造
成油的损失 。
增稠剂 （ tackiness agents）
? 增加对金属的粘附力和粘滞性 。
抗菌剂 （ biocides）
? 剂抑制细菌和真菌 。
工业用润滑剂的类型
? 矿物基油与特殊的添加剂混合从而适合于特殊的
应用,
汽车润滑油 （ 汽油, 柴油, 特种油 ） ；
齿轮和传动油；曲柄轴箱油；汽轮机油；
热处理用油；热载体液；液压油；切削液；
铁路用油；冷冻油；防锈油；
橡胶加工用油；
纺织机械油；特种油 。
7.3 视情维修和油样分析
（ condition-based maintenance and
oil analysis）
? 1940年 代, 美国西部的铁路公司用光谱分析设
备和物理试验监测机车发动机的润滑油 。
? 1980年代, 大多数北美的铁路公司把油样分析
作为视情维修程序的基础 。
? 1950年 代中期, 美国海军采用光谱测定技术在
飞机上监测喷气发动机 。 Rolls Royce也用油
样分析做了监测其喷气涡轮机的实验 。 美国陆
军和空军从 1950到 1960年 代初一直执行油样分
析的程序 。
? 1990年代 。 在振动监测上增加了油样分析, 改
进状态监测程序 。
? 振动分析可以检测共振, 油样分析检测共振的
能力不足 。 振动分析在检测油润滑滑动轴承方
面, 无论是检测磨损, 还是评定严重性, 都不
如油样分析 。
? 例如, 两种分析技术在核电厂的综合应用 。 显
示了它们的实力及其结合使用的重要性 。
? 根据机器和预计的有缺陷状态的类型, 可以把
油样分析作为 唯一 的状态监测手段, 或者与振
动分析程序 结合 使用, 或者 不用 。
7.4 油样分析程序的建立
（ setting up an oil analysis program）
7.4.1 设备检查 （ equipment audit）
设备的关键程度
? 对选定的设备, 安全, 环境因素, 停机代价,
维修成本和机器的历史 记录 是机器的决定性
因素 。
设备元件和系统识别
? 包括关于机器和了解其复杂性的全部信息 。
工作参数
? 定义机器的操作窗口 。 包括流量, 压力和温
度极限 。
工作设备的评定
? 为了识别零件的 外观 检查 。 必须 记录 工作的
温度和压力, 负载循环时间, 旋转方向, 转
速, 过滤器指示器和其他因素 。
工作环境
? 恶劣的环境和环境污染使润滑剂的性能劣化,
最终导致设备的损坏 。 必须记录环境条件,
例如平均温度, 湿度和任何可能的污染物 。
维修历史记录
? 了解从前由于磨损和润滑问题产生的机器故
障, 以便建立新的指标和极限 。
取油样的位置
? 应在便于 安全, 轻松地取样 。 为了准确地提
供机器状态的信息, 油样必须有 典型浓度的
磨损微粒 。
油试验
? 实际的油试验包括 物理性质, 化学性质, 污
染和磨损微粒的检测 。
? 特殊设备试验 监测和预测润滑剂和设备状态 。
额外试验 验证润滑剂变化的根原因 。
新油的原始资料
? 提供润滑剂物理和化学试验的 起点 。 根据工
作条件和时间的变化, 调整润滑剂的指标和
报警值 。
指标和报警
? 可以用 原始设备制造厂 （ OEM） 的极限和标
准 。 在很多场合, 根据经验 是确定机器的完
好性或润滑剂状态的最好方法 。
数据库的开发
? 组织设备的信息和收集的油样分析结果, 以
及特殊机器零件的指标和报警指标 。 应当是
用户界面友好的, 并且灵敏地显示机器的状
态 。
7.4.2 润滑剂检查（ lubricant audit）
? 对润滑油也必须在整个寿命周期内以固定的
时间间隔取样和检查, 以保证它们满足预期
的功能要求 。
对润滑剂的要求
? 设备检查提供设备制造厂指定的润滑剂类型 。
这里包括 检查润滑剂是否符合说明书 的试验,
例如检查黏度与工作温度的关系 。
润滑剂的供应商
? 有 信誉的 供应商 。 为了检查供货的质量, 应
对润滑剂取样并且做试验 。
油的保管
? 有组织的方法, 例如 贴标签 。 使用时先进先
出, 避免润滑剂因超过一定时间而劣化 。
装卸与分配
? 避免污染, 混合或损耗 。 要记录润滑剂的排
空, 加满和置换 。
废油
? 必须以 安全的方式处理 废油 。 正确的标签,
并且在标签上指明处理方法 。
原始读数
? 是在很短的期间内采集的 正常的设备和润滑
剂参数 。
设备评价
? 附有有关的机器数据, 才能指示不正常的原
因和某一个变化的根原因 。
取样
? 表明取样的方法和设备 。 目的是得到与机器
及其润滑剂中发生的变化一致的 敏感油样 。
试验
? 为了提供与机器状态有关的结果, 规定 必须
进行的 试验类型 。
额外试验
? 只要油样分析检测到一个被测量参数的异常,
就应当用额外试验来验证 。 这是 为了保证可
重复性和以诊断的观点分析而附加的试验 。
数据的输入, 检查和报告
? 所有油样的结果必须录入数据管理系统 。 定
期检查趋势, 并且与原始数据做比较 。
? 定期报告, 在报告中包括 建议 的列表 。 报告
中应记载 试验的频率和需要的改进 。
7.4.3 监测（ monitoring）
常规监测
? 固定的时间安排, 规定的数据采集的时间间隔 。
路线
? 路线是为了取样排列的机器顺序 。
监测频度
? 取决于设备和润滑剂的类型 。 可以根据程序的
成熟 程度 或观察到的状态劣化情况而改变 。
试验
? 目的是确定设备的当前状态 。 如果异常, 立即
进行额外试验, 采用其他诊断技术确认异常的
趋势 。
大修后的试验
? 大修或更换关键零件之后进行, 保证问题得
到了纠正 。 获取 新的原始值和检测可能的早
期损坏状态 。
数据分析
? 获取关于 具体机器的大量信息 。 根据经验和
对工作状态的了解解决问题 。 解决未知原因
的重复性问题, 从而得出故障的根原因 。
报告
? 路线, 额外试验和根原因分析都应记录和写
出报告 。 概述识别的异常状态和需要的修正
措施 。 归档 。
? 报告的组成
具体设备的识别；
样本的数据；
报告的数据；
分析者的姓名；
设备和润滑剂的当前状态；
建议；
样本试验结果的数据；
特别值得注意的地方 。
? 用计算机化系统提供报告, 可提供机器状态
的综述报告 。
程序的评价
? 状态监测和预知维修程序的主要功能是检测
影响安全, 生产指标和维修预算的故障的发
生 。 程序的成功率可以按照 被监测的机器数
和被防止的故障数 衡量 。
? 只有 财政效益得到证明, 程序才能得到继续
的支持并且不作为削减成本的措施被缩减经
费或终止 。 为了完善油样分析程序, 与正确
执行程序有关的全部成本效益都要求写入文
件 。
7.5 油样分析 —— 取样方法
? 获取 不污染的油样 是油样分析的关键 。
? 取样的 方法, 器械, 附件, 步骤和取样频度
决定油样的信息量, 决定结果的可靠性 。
? 设计取样程序时, 应集中注意力的 关键因素
是,
最佳位置 —— 在许多情况下, 是机器特有的；
最好的工具 —— 真空泵, 取样瓶, 取样阀,
捕油器等；
最少的污染 。
7.5.1 取样口的位置（ sampling port
location）
图 7.1 取样口
的位置
主取样口
? 采集常规油样 。 检测磨损微粒, 油的污染物,
试验油的物理和化学性质 。 普遍放在油箱或
油池上游的单一回油管路上 。
副取样口
? 在个别零件的下游取样 。 在润滑系统中隔离
上游的零件 。 例如, 放在油泵的下游和轴承
个体的排油管路上 。
? 主取样口的样品不显示劣化的趋势, 就不需
要副取样口的取样 。
? 主取样口指示流向滤油器的东西 。 副取样口
显示流出滤油器的东西 。 因此, 也可以用副
取样口监测滤油器的性能 。
7.5.2 取样（ sampling）
下悬管取样（ drop-tube sampling）
? 是一种 简单和最便宜 的采集油样方法 。 必须
认真仔细 。
? 在取样时, 油液暴露在环境下 。 空气传播的
污染物可能进入油中, 从而引发故障 。
? 在齿轮箱上使用下悬管法的注意事项,
可能把塑料管推入齿轮箱 。
需要大量地冲洗 。
难于从同样位置取得始终如一的样品 。
采集高黏度油液时有问题 。
取样阀（ sampling valve）
? 类似于单向阀 。 阀通常是关闭的, 直到取样
口适配器用螺丝拧紧或被推动为止 。 有防尘
盖, 防漏的 O形圈 。 一端有软管倒锥插头 。
? 在超过 13MPa的压力系统上取样, 应采取安
全的措施 。 使用手持减压阀, 可以把 35MPa
减少到 0.35MPa以下 。
捕油管适配器 （ trap pipe adapters）
? 在必须从垂直管取样时使用 。 油液一般沿着
管壁盘旋 。 捕油管临时以水坝的形式保存少
量的油 。 从这个水坝收集来自管路的油样 。
油样瓶（ oil sample bottles）
? 由 ISO 3722标准, 洁度等级的分类,
清洁 —— 大于 10微米的微粒少于 100个 /mL；
很清洁 —— 大于 10微米的微粒少于 10个 /mL；
极清洁 —— 玻璃瓶在, 清洁, 的环境下清洗和
干燥 。
? 一般选择, 清洁, 。, 极清洁, 没有必要, 因
为瓶子在实验室外面一打开, 就失去了, 极清
洁, 的面貌 。 灭菌和消毒的瓶子对于油样分析
没有意义 。 只保证没有细菌, 而且与油样分析
无关 。
取样口的识别（ sample port identification）
? 应在取样口贴 耐腐蚀标签 。 必须包括的项
目是
取样口 ID（ 标识符 ） ；
机器 ID；
润滑剂 ID；
清洁度等级指标 。
? 条码标签 也是标记取样口的好方法 。
ISO 4406的微粒数标准
? ISO微粒污染代码建议通过把微粒计数的结
果转换成等级或代码的形式做微粒计数的数
据报告 。
? 例如, 用 5/15代码系统, 2-范围, 100毫升累
计计数用 ISO 14/12的代码将显示油样中有大
于 8000直到 16000个微粒等于或大于 5微米 。
有大于 2000直到 4000个微粒的尺寸等于或大
于 15微米 （ 查表 ） 。
7.5.3 减少油样的污染（ minimizing sample
contamination）
? 要极其小心地防止大气的成分污染油样, 否则,
对污染物的识别是极其困难的 。
? 减少污染的技术包括,
保证瓶的清洁度；
瓶附加取样管装置 （ 瓶盖从不打开 ） ；
充分进行取样阀冲洗；
便携式取样装置的经常清洗 /冲洗 。
? 上述步骤的微小偏差都会损害油样分析程序的
完整性 。 有许多采集油样和防止外部污染的创
造性方法 。
7.6 油样分析 —— 润滑剂的性质
（ lubricant properties）
? 一种油样分析是对润滑剂本身, 另一种是对其
中污染物的分析 。
? 油在本质上是化学流体, 通过许多物理和化学
性质被分辨 。 如果只关心油润滑方面的问题,
就不必对全部的性质都感兴趣 。
? 通过试验的结果了解油的状态影响设备功能的
可能性 。
7.6.1 外观，颜色和气味
通过感官印象完成,
? 混浊度 指示 水分 的存在 。
? 悬浮的杂质 可以指示 磨损 。
? 泡沫 可以指示 涡流或消泡剂的损耗 。
? 煳味或辛辣味 可能是 氧化 的迹象 。
? 由于 氧化或总污染, 一般为淡黄色的清亮的
油可能显出 暗红色 。
7.6.2 无机酸度
? 这项试验为了 消除水溶性强矿物酸 。
7.6.3 有机酸度
? 检测有机酸的存在 （ 水不溶性的, 但是溶于
酒精 ） 。 酸可能作为附加成分存在, 也可能
在氧化时生成 。
7.6.4 总酸度
? 无机酸和有机酸的总和 。 试验结果称为
中和值 （ neutralisation value） 或 总酸值
（ total acid number） (TAN)。
? TAN指示油 与碱性试剂反应的能力 。
? 系统的酸值随着时间增加 。 某些污染物
也增加酸值 。
? 用 mg KOH/mg-油表示 。
7.6.5 比重（ specific gravity ）
? 如果怀疑油中被粗劣地掺入或轻或重的次品,
就做这项试验 。 关于润滑性能没有实用性 。
7.6.6 运动黏度 （ kinematic viscosity）
? 运动黏度可能是润滑剂最有意义的性质 。
? 黏度由于氧化而增加 。 增加速度决定于,
与空气接触的程度；
很高的工作温度；
产生催化作用的金属, 例如铜, 铁, 铅, 锌,
和湿气 。
? 黏度增加伴随着酸度的增加 。
?黏度降低的原因可能是,
低黏度油的总污染；
被例如燃料的轻质烃稀释；
添加黏度指数改进剂 。
?当油的黏度由于轻质烃的稀释而降低时，
油的闪点也一起下降。
?在两个温度,40℃ 和 100℃,油的运动黏度
是典型的指标。运动黏度的单位是 cSt（厘
斯）。
7.6.7 黏度指数（ viscosity index）
? VI定义为由于 油的温度变化引起的 黏度变化
的比率 。 变化的速度取决于油的成分 。
? 当润滑油在可感知的温度变化能够影响设备
的启动和工作性质的情况下应用时, 是很重
要的 。
7.6.8 闪点 （ flash point）
? 闪点是支持流体在连续燃烧 （ 这是燃点 ） 之
前的瞬间燃烧 （ 闪火 ） 的最低温度 。 是有关
失火和爆炸的重要指标 。 闪点与稀释有关,
这时的闪点比较低 。 在高温下, 油有时发生
裂化, 这也可能降低闪点 。
7.6.9 倾点（ pour point）
? 倾点是低温下自由流动能力的指标 。 它是 流体
在规定条件下冷却时, 发生流动的最低温度 。
可以通过倾点降低剂降低倾点 。
7.6.10 铜片腐蚀试验
（ copper strip corrosion test）
? 测定石油产品腐蚀纯铜倾向的定性量度 。 铜对
于以硫为基础的腐蚀成分非常敏感 。
7.6.11 起泡（ foaming）
? 当空气在浓缩, 污染或氧化的油中爆裂, 就会
看到起泡 。
? 试验目的是 检查起泡是否在限定范围内 。
? 全是泡沫的油作为润滑剂不能正常工作 。 为了
抑制泡沫, 添加像硅树脂这样的抗泡剂 。
7.6.12 皂化值 （ saponificaion number）
? 皂化值是使油完全皂化需要的 KOH的量度,
表示为 mg KOH/ mg-油 。
? 这项试验指示酸, 油脂和氧化物的存在, 是复
合油中油脂性皂化材料含量的指标 。
7.6.13 防锈性质
? 对于许多油品, 例如透平油和液压油, 为了
防止钢在含水的环境下生锈, 加入添加剂 。
? 试验目的是 确定防锈性质是正常还是削弱 。
7.6.14 破乳化值
? 这是水分从油中分离快慢程度的度量 。 破乳
化值是 油在规定的条件下, 被乳化之后, 重
新分离所花费的时间 （ 以秒计 ） 。
? 这对于透平油是普通的试验, 但是对于老化
敏感 。
7.6.15 氧化试验（ oxidation tests）
? 确定和判断氧化安定性 。 辅助测定油中抗氧
剂的功效 。 被测量的指标用酸度, 黏度, 残
碳或油泥值的增加表示 。 它也测量腐蚀的产
物和总氧化物 。
7.6.16 泵磨损试验 （ pump wear test）
? 在标准压力状态下,依靠 Vickers-Detroit 叶片
泵以固定的持续时间测定液压油的抗磨损性
能。测定泵的工作零件的重量损失和流量的
降低。
7.6.17 乳化性和破乳化性
? 标准状态下, 水分从油中分离快慢程度的度
量 。 油品在标准化的机器搅动状态下与水分
乳化, 然后 记录 油和水分离的时间 。
? 主要针对透 平油 和液压油 。
7.6.18 空气释放值 （ air release valve）
? 分离夹杂空气能力的度量 。 定义 为在试验条
件下, 油中的空气体积减少到 0.2%的分钟数 。
? 一般用于液压油和透平油 。
7.6.19 密封适应性（ seal compatibility）
? 测定石油与丁腈橡胶密封材料的适应性 。
? 测定丁腈橡胶试样的初始体积和肖氏硬度 。
然后把试样浸在 80℃ 的油中 100小时, 随后冷
却到室温 。 再次测量体积和肖氏硬度并且 记
录差值 。
7.6.20 FZG试验 （ FZG test）
（ FZG-Niemon EP试验 ）
? 用 EP齿轮试验机 。
? 目的是 测定齿面的载荷极限, 胶合和刮伤极
限, 和在标准状态下, 随着载荷的逐步变化,
齿轮重量的变化
7.6.21 pH值（ pH value）
? pH值是氢离子浓度的度量, 指示流体酸碱性 。
pH值测量有时用于质量控制, 从状态监测的
观点没有意义 。
7.6.22 水分 （ water content）
? 润滑剂使用期间可能与蒸汽轮机的冷却器或
迷宫式密封中的水接触, 变得混浊 。
? 电气绝缘油微量水分定性试验 。
? 使用卡尔 ·费歇尔 （ Karl Fischer） 法或迪安
和斯塔克 （ Dean & Stark） 法可以检测很小
的水痕 。
7.6.23 液压油的难燃性（ fire-resistant
hydraulic characteristics）
? 用流体和煤尘混合物做难燃性试验 。
自燃温度
? 试验的目的是测定液压油在大气压力下的最
低自燃温度 。
温度压力喷射点火试验
? 试验目的是测定液压油的可燃性, 通过在 3个
不同的火源上喷射液压油进行测量 。
流体和煤尘混合物中的火焰传播试验
? 在 75g煤和 37.5mL流体的混合物中测量火焰
的传播 。
7.6.24 灰的硫酸化试验 (ash sulphated test)
? 测定油品中的灰分, 表示为质量的百分比 。
这个值确定了有机金属添加剂的种类和数量 。
用于包含灰分的润滑剂的质量控制 。 或者作
为污染的试验 。
7.6.25 电气绝缘强度试验 (electrical
strength test)
? 测量油的电气绝缘性能 。 这个性能很容易受
到污染和微量的水, 湿气, 被氧化的材料和
光纤材料的影响 。 在很多情况下, 可以通过
在热真空条件下的过滤改善油的品质 。
7.6.26 比电阻（ specific resistance）
? 是油样中电流的 DC电势梯度与在规定状态下
指定时刻的电流密度之比 。 单位是欧姆厘米 。
7.6.27 介电损耗因子 （ dielectric
dissipation factor）
? 当绝缘油独自构成电容器介质时的试验,确定
绝缘油的清洁度,与绝缘油的老化性质有关 。
7.6.28 界面张力 （ interfacial tension）
? 单位是牛 /米 （ N/m） 。 对于测定用过的油的
氧化程度是非常有用的 。 例如在变压器油的
使用期间, 这个值随时间明显地减小 。
7.6.29 极压性质（ extreme pressure
properties）
? 极压 （ EP） 添加剂在金属零件上通过还原和
吸附作用形成保护层, 在极端的环境下比抗磨
添加剂更有效 。
梯姆肯 OK值
? 测定润滑剂的 EP性质和不在金属实验块上产
生刮伤的安全载荷 。
四球法 （ four ball method） （ 以前称为平均
赫兹载荷 ）
? 测定钢球表面在重载荷下发生卡咬和 /或形成
划痕的试验机 。
7.6.30 不溶物质（戊烷和己烷）
（ insolubles（ pentane and nexane））
? 污染物试验 。 油样首先用戊烷稀释, 污染物称
为戊烷不溶物 。 然后用甲苯处理戊烷不溶物 。
残留固体称为甲苯不溶物 。
7.6.31 总碱值 (Total Base Number)(TBN)
? 定义为 油的中和酸的能力 。 也称为 碱贮量, 与
清净剂的含量成正比 。
? 典型新发动机油的 TBN值为 5.0～ 15.0。 3.0指
示换油 。 TBN损耗与低质, 高硫燃料有关 。
在燃烧中, 硫变成硫酸, 加速 TBN的损耗 。
过热和过长的换油期限引起氧化 。 氧化的产物
是酸性的, 因此会使 TBN下降 。
7.6.32 TAN-TBN比（ TAN-TBN ratio）
? 在绝大多数现代发动机油中的抗磨添加剂的
酸性本质造成 TAN的高初始值 。 通过 TAN与
TBN的比较, 根据 TAN获取最大的利益 。
? 在油的使用期间, TAN随着 TBN的降低而增
加 。 对于确定的在规定载荷下的发动机, 两
个值的相遇点被认为是最佳的换油期限 。 研
究表明, 当 TAN超过 TBN时, 发动机的磨损
加剧到不正常的高速状态 。
7.7 油样分析 —— 润滑剂中的污染物
（ contaminants in lubricants）
7.7.1 来自外源 （ from outside sources）
的污染物
? 从供应商收到的油可能已经被污染 。
? 现场贮藏和运输是可能的污染源 。
? 设备本身 。 通风孔, 通气装置, 滤油器和密
封都可能是污染源 。
? 油可能与燃料, 甘醇即冷却液接触 。 不正常
或有缺陷的设备可能引起污染 。
? 不良的燃烧可能导致油的过度的烟灰量 。
7.7.2 不同的外部污染物
? 有许多种一旦进入系统, 就会对润滑过程产
生不良影响的外部污染物 。
微粒 （ particles）
? 微粒是油中主要的外部污染物 。 微粒增加磨
损和氧化的速度 。 这些可能降低油中添加剂
的有效性 。
? 在润滑剂中跟踪的微粒对于机器或液压系统
的类型是独特的 。 例如, 在发动机中, 微粒
存在的形式为,
燃料的烟灰（ fuel soot）（柴油发动机）
? 烟灰增加黏度，降低添加剂的能力，加剧积炭
和油泥的形成。引起刮伤和磨损 。
? 取决于 燃烧效率 。也归因于 不正确的空气燃料
比、磨损或卡住的涨圈、高温工作、过载和过
长的换油期限 。
? 红外分析 是一种测定燃料烟灰量的方法。
氧化和硝化作用的产物（ product of oxidation
and nitration）
? 用添加剂抑制这种反应 。 过热, 过长的换油期
限和使用高硫燃料 会削弱添加剂的作用 。
? 导致 油液的过度稠密, 金属腐蚀和形成积炭 。
? 进行 红外分析 来测量氧化和硝化的程度 。
尘埃和其他环境垃圾（ dirt and other
environment debris）
? 只有在尘埃 微粒的尺寸大于分离零件的油膜
厚度时,才引起磨损。
? 使 微粒的尺寸和尘埃的数量尽可能地保持在
很低水平 。
? 尘埃中的 硅石（也称为石英）成分引起磨料
磨损 。如果硅石与碳化合，就形成,金刚
砂,。
? 通过 二氧化硅 来检测硅。 光谱化学分析定量。
? 用硅添加剂是由于它的 抗泡性,而新品浇铸
过程带来的砂子是硅石的其他可能来源。
湿气（ moisture）
? 水引起 氧化和生锈, 加速磨损 。 湿气也 影响
油料的润滑性能 。
? 湿气进入被润滑的轴承系统, 成为溶解, 悬
浮或自由的水 。 导致润滑剂的 添加剂和基础
油的迅速氧化 。
? 如果水渗入滚动轴承表面, 就可能导致减少
疲劳寿命的 氢脆 。 其他许多由湿气引起的 磨
损和腐蚀 过程无论在滚动轴承还是滑动轴承
中都是常见的 。
? 在预知维修的策略中, 防备湿气的三个方面
是 指标, 排除和检测 。
燃料污染
? 使润滑剂, 添加剂 稀释 。 增加 磨损, 还有 失
火 的危险 。 阻碍油膜的生成 。
? 可以用 气体色谱法 （ GC） 或傅里叶变换红外
光谱法 （ FTIR） 测量稀释 。 最常用 油样闪点
的测量 。 如果超出 4%,则稀释是严重的 。
甘醇污染 （ glycol contamination）
? 甘醇污染 增加磨损, 腐蚀和氧化 。 甘醇是任
何冷却液和防冻液的重要成分 。
? 检测部位,冷却器, 密封, 盖垫密片或有裂
纹的气缸盖, 汽缸套, 缸体；由肮脏容器造
成的新油污染 。
内部产生的污染物（ internally generated
contaminants）
? 润滑剂在系统中循环时, 也冲刷和带走磨损
产生的微粒 。 通常, 微粒污染是由于自身不
同类型的 磨损 而产生的 。
? 每一种磨损的机理都导致能够引起零件进一
步损坏的特殊的 污染物 。
磨料磨损 邻接表面之间的微粒；
粘着磨损 表面与表面接触 （ 失去油膜 ） ；
点蚀磨损 微粒和很高的流速；
疲劳磨损 微粒损害承受反复应力的表面；
腐蚀磨损 水或化学制品 。
7.8 微粒分析技术 （ particle
analysis techniques）
7.8.1 光谱分析 （ spectrometric analysis）
? 观察很小的磨损金属和添加剂基本成分的聚集
趋势, 并用于识别可能传入的污染物 。 普遍以
ppm（ 百万分之一 ） 为单位报告光谱分析的结
果 。 不检测较大的磨损金属微粒 。
? 每一种元素发射特殊颜色和频率的光 。 光谱分
析把颜色的强度转换成用计算机处理的读数 。
? 用计算机把当前的磨损金属量与新鲜油样比较,
也与类似机器的油样做比较 。 为了确定磨损的
趋势, 比较从前在同一设备取样的结果 。
7.8.2 红外分析（ infrared analysis）
? 检 测 特 殊 的 化 合 物 或 称 为, 功能团
（ functional group）, 的原子团 。 借助于不
同的功能团, 确定材料的性能及其预期形态 。
? 每种功能团吸收特定的红外波长 。 对被分析
的油样, 调整到适当的波长, 然后测量被油
样吸收的能量 。 可以量化分析结果 。
? 功能团的存在 （ 或缺少 ） 及其在油样中的含
量提供了关于 新油或旧油的有用信息 。 能够
识别油料的物理结构和润滑剂中的添加剂,
还能够 识别油料的污染和劣化 。
傅里叶变换 — 红外分析（ fourier
transform-infrared analysis）
? 红外分析被更有效, 精确和容易使用的傅里
叶变换 — 红外分析 （ FT-IR） 取代 。
? 有时也用于 测定润滑剂的最佳寿命 。
微粒计数 （ particle counting）
? 磨损金属分析不能测量所有的微粒 。 如果没
有微粒计数, 就可能漏掉 过大微粒的污染 。
微粒计数典型地跟踪 5到 100微米 （ 有时到 200
微米 ） 范围的微粒 。 但是, 不区分现有材料
成分 。
7.8.3 磨损微粒分析 /铁谱分析（ wear
particle analysis/ferrography）
? 利用显微镜分析识别材料成分 。 识别微粒的
类型, 形状, 尺寸和微粒的数量 。
? 识别特定零件的异常磨损 。 早期识别与磨损
有关的故障 。
? 磨损微粒分析的使用方法 。
常规的监测和处理 。 微粒的尺寸和数量 。
微粒的形状 分析 。 用例如四氯乙烯 （ TCE）
的溶剂稀释润滑油样, 然后使它在横穿一个
双极的磁场时, 流下小角度倾斜的特殊制备
的载片 。 载片上的微粒沉积为, 铁谱图, 。
7.8.4 X射线荧光光谱法（ X-ray
fluorescence（ XRF） spectroscopy）
? XRF用 X射线轰击激发原子 。 原子发射具有化
学元素性质的 X射线, 它的 振幅相应于化学元
素在油样中的质量 。 XRF光谱仪以百万分之
一 （ ppm） 为单位报告元素的浓度 。
? XRF方法受到 X射线能够进入和退出样品材料
的深度的限制 。 在金属板的情况下, 薄样品
和厚样品会得出同样的结果 。 这导致了取决
于 X射线穿透深度的微粒尺寸效应 。 尽管如此,
XRF仍然对大微粒产生大信号, 对小微粒产
生小信号 。
7.9 不同机器的报警极限 （略）
7.10 结论
? 随着技术的进步，尖端的实验室和便携设备、
油样和微粒的分析开始产生经济效益和利润。
这种方法迅速成长为 与振动分析互补 的理想
的预知维修技术。
? 用于状态监测的油样分析 要确定原始数据 。
如果与重要的历史数据结合在一起，它就会
提供有价值的关于机器状态的信息。
? 可以 通过延长更换润滑剂的期限补偿正确执
行程序的成本 。增加可靠性、有效性，防止
意外故障和减少停机都可产生额外的效益。
