FTIR光谱在润滑油污染物定量监测中的应用研究

论文摘要

柴油机润滑油在使用过程中,会受到水份、柴油或冷却液等的污染,受高温或燃烧室气体的作用还会产生氧化、硝化、磺化等产物,严重时,这些污染和产物可导致装备的失效。在用润滑油分析能可靠地反映其工作状态,从而确定最佳换油时机和故障源,以避免柴油机在使用过程中产生异常磨损及腐蚀等问题。目前的传统方法,是用卡尔菲休法测定石油产品中水份,气相色谱法测定柴油机油中的柴油稀释剂,因分析时间长和费用高等因素影响其普及应用。傅里叶红外（FTIR）光谱法从分子水平分析润滑油,从而能更有效地监测在用油,由于光谱的复杂性,目前尚不普及。通过在实验室条件下配置多种污染程度的油液样,分别为润滑油含水份百分比浓度为0.11%, 0.22%, 0.44%和0.88%的油样;润滑油在230℃下的氧化时间为299, 323, 371和395 h的油样;润滑油被柴油稀释的质量百分比浓度为1.5%, 3%, 6%和12%的油样;润滑油含乙二醇质量百分比浓度为0.1%, 0.2%, 0.4%和0.8%的油样,包括配置的润滑油油样共计20个。实验采用安捷伦Agilent Cary 630红外光谱仪,使用100μm厚的液体池,防潮ZeSe型配置的光谱范围为4 000～650cm-1。分析了所有油样,获得了FTIR光谱图,确定了水、氧化产物、柴油、乙二醇污染所对应的特征波段范围分别为3 150～3 500, 1 670～1 800, 745～755和1 030～1 100 cm-1;监测参数包括特征波段的实测中心点、左边界、右边界、左基线、右基线等。建立了一种在用润滑油污染物定量分析模型,通过水份、柴油、乙二醇的污染比例和峰面积,在230℃下的氧化时间与峰面积分别建立拟合方程,水、柴油、乙二醇含量百分比与对应峰面积的相关系数分别为0.977 9, 1.000 0和0.989 5,氧化时间与对应峰面积的相关系数为0.999 6。分析计算预测值与实际值的相对误差可知:水份和乙二醇在含量大于0.2%时,预测的最大相对误差为10%;氧化时间和柴油预测值的最大相对误差为1%。通过按比例稀释,可对在用油进行监测,对3个日常工作的实际油样进行FTIR光谱分析。结果表明:一个油样的水份含量为0.38%,已经超过标准;一个油样的燃油稀释为19%,已经超标;另外一个油样正常。水份超过标准门阈值的油样经卡尔菲休法测量,其相对误差为4.6%。燃油稀释超过标准的油样经黏度测量,其相对值变化同样超过了标准要求,即在判断润滑油是否需要换油方面是一致的。利用FTIR光谱法分析在用润滑油,选定适当的吸收峰,并计算吸收峰的面积,借助于已经建立的拟合公式,可快速可靠地监测在用油的污染种类及程度,该方法可在一定程度上满足工程需要。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李婧,田洪祥,孙云岭,明廷锋,盛晨兴

关键词: 在用润滑油,工况监测,光谱,船用柴油机,燃油稀释

来源: 光谱学与光谱分析 2019年11期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 化学,燃料化工,石油天然气工业

单位: 海军工程大学动力工程学院,武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室,国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所

基金: NSFC-浙江两化融合联合基金项目(U1709215)资助

分类号: O657.33;TE626.3

页码: 3459-3464

总页数: 6

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