油液分析技術(shù)--顆粒計(jì)數(shù)

  對(duì)于任何儀器設(shè)備的調(diào)節(jié)程序來(lái)說(shuō)，顆粒計(jì)數(shù)是至關(guān)重要的。許多工具都可用于監(jiān)測(cè)和跟蹤樣本的顆粒物數(shù)量和污染的嚴(yán)重程度，無(wú)論顆粒物是來(lái)自外部污染還是機(jī)器磨損。根據(jù)顆粒產(chǎn)生的具體環(huán)境和顆粒的類型來(lái)決定使用合適顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)。對(duì)液壓系統(tǒng)而言，連續(xù)清潔很關(guān)鍵。即使非常少的灰塵進(jìn)入也會(huì)堵塞致動(dòng)器和閥門，導(dǎo)致過(guò)早失效。相反，具有大量運(yùn)動(dòng)部件的齒輪和傳動(dòng)系統(tǒng)能夠承受比清潔液壓系統(tǒng)更多的磨損顆粒。

  ISO代碼表示油的清潔度。每個(gè)ISO代碼表示每ml液體的顆粒范圍。表1顯示了常見的ISO代碼及其相應(yīng)的粒子計(jì)數(shù)范圍。

  ISO4406報(bào)告中包含來(lái)自每個(gè)粒子計(jì)數(shù)測(cè)試的三個(gè)清潔度代碼。每個(gè)代碼表示每毫升中大于4μm,6μm和14微米的顆粒的數(shù)量。

  用于在用油分析的常見顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)是光阻擋技術(shù)，孔堵塞技術(shù)和激光成像技術(shù)LNF。

一、激光顆粒計(jì)數(shù)器

  激光顆粒計(jì)數(shù)器或光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)器（OPC’s）是分析在用油的傳統(tǒng)儀器。傳統(tǒng)激光顆粒計(jì)數(shù)器的工作原理如下所示。通過(guò)激光器發(fā)出的光源穿過(guò)一個(gè)樣品，一部分光被顆粒阻擋，因此較少的光到達(dá)光電檢測(cè)器上，進(jìn)而引起與顆粒面積成比例的電壓變化。光電檢測(cè)器技術(shù)與車庫(kù)門開啟器的原理相同。

  傳統(tǒng)的激光顆粒計(jì)數(shù)器具有一些固有的設(shè)計(jì)局限，其測(cè)試結(jié)果中難免混入由油樣中摻雜的水珠和氣泡所引起的計(jì)數(shù)誤差。通過(guò)使用超聲波攪拌器對(duì)樣品進(jìn)行超聲處理以減少氣泡對(duì)顆粒數(shù)的影響。對(duì)于含水的樣品（乳白色含水油樣），通常需要除水溶劑得到更準(zhǔn)確的計(jì)數(shù)。由于樣品中含水導(dǎo)致所測(cè)顆粒物結(jié)果有顯著誤差。

  LNF是基于激光投影和人工智能識(shí)別技術(shù)，記錄和識(shí)別磨損顆粒。如右圖所示，當(dāng)油樣進(jìn)入系統(tǒng)后，穿過(guò)樣品池時(shí)，此時(shí)脈沖激光照射此樣品池，所得到的信號(hào)由4倍放大器放大之后，投影到CCD上，然后由一個(gè)高速照相機(jī)對(duì)其進(jìn)行拍照，然后經(jīng)由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，從而得出該油樣的磨損顆粒計(jì)數(shù)以及形態(tài)的信息。其可可自定義污染度等級(jí)（如按照我國(guó)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)軍標(biāo)，自動(dòng)計(jì)算污染度等級(jí)，能夠自動(dòng)識(shí)別水滴和氣泡，有效識(shí)別被測(cè)油樣中水滴和氣泡對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，有智能鐵譜、鐵磁性顆粒檢測(cè)功能。

二、光阻擋顆粒計(jì)數(shù)器

  光阻擋顆粒計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)是其操作原理簡(jiǎn)單，所以該儀器可安裝在實(shí)驗(yàn)室、可作為便攜式設(shè)備或應(yīng)用在線傳感器中，它們都可共享平臺(tái)并提供類似結(jié)果。斯派超公司 MicroLab 40全自動(dòng)油液智能檢測(cè)系統(tǒng)使用光阻技術(shù)進(jìn)行顆粒計(jì)數(shù)。

  這種技術(shù)的缺點(diǎn)是很容易被水滴或其它“ 軟”顆粒（例如油中的硅基抗泡劑）所干擾，將它們計(jì)為顆粒，使油品看起來(lái)比實(shí)際上更臟。

  如果油樣中有黑色碳煙顆粒，則這種技術(shù)無(wú)法檢測(cè)。這是商業(yè)實(shí)驗(yàn)室報(bào)告中通常不提供顆粒計(jì)數(shù)的原因之一。 光阻顆粒計(jì)數(shù)器的另一個(gè)常見的制約是動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)油液中的顆粒物通過(guò)顆粒計(jì)數(shù)器中小開口時(shí)，隨著每毫升油液中的顆粒數(shù)的增加，顆粒物多個(gè)顆粒物重疊在一起，檢測(cè)時(shí)被記為一個(gè)顆粒的概率顯著增加，稱此為重合誤差。如不進(jìn)行油液的稀釋處理，則重合誤差將決定顆粒計(jì)數(shù)器的顆粒物計(jì)數(shù)上限。

三、柱塞法顆粒計(jì)數(shù)器

  柱塞法顆粒計(jì)數(shù)器用于對(duì)機(jī)械設(shè)備中正在使用油液的現(xiàn)場(chǎng)顆粒計(jì)數(shù)。它們采用細(xì)網(wǎng)設(shè)計(jì)，顆粒積聚在網(wǎng)上。這些顆粒計(jì)數(shù)器基于恒定流量或恒定壓力設(shè)計(jì)。恒定流量系統(tǒng)在保持流量恒定的同時(shí)測(cè)量穿過(guò)網(wǎng)格的壓降。恒定壓力系統(tǒng)在保持壓力恒定的同時(shí)測(cè)量流速的變化。 當(dāng)大于孔徑的顆粒在網(wǎng)上沉積時(shí)，它們將增加流動(dòng)的阻力（圖3）。因此對(duì)于恒定流量系統(tǒng)，壓力將隨時(shí)間增加。而對(duì)于恒壓系統(tǒng)，流量將隨時(shí)間減少。流動(dòng)阻力的變化率是油中大于網(wǎng)孔尺寸的顆粒數(shù)的函數(shù)。油液中顆粒越多，流動(dòng)阻力變化越快。

  在這兩種情況下，通過(guò)外推法來(lái)估計(jì)顆粒計(jì)數(shù)分布。典型的孔堵塞網(wǎng)格設(shè)計(jì)生成一個(gè)或兩個(gè)ISO代碼。但是由于產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有限，所以孔阻塞顆粒計(jì)數(shù)器很少應(yīng)用于工業(yè)實(shí)驗(yàn)室中，但可以很好的應(yīng)用于樣品中含有水、碳煙或添加劑等干擾因素的檢測(cè)中。

  孔阻塞顆粒計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)是其油液樣品應(yīng)用領(lǐng)域廣。它能得出相當(dāng)好的結(jié)果，而不受水、碳煙或油中其它“軟”顆粒的干擾。而且樣品制備也比較容易。在搖動(dòng)和攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。 因此對(duì)于便攜式或現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常好的技術(shù)。斯派超F(xiàn)IELDLAB58型便攜式油液監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室便使用了孔阻塞顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)。樣品的顆粒被過(guò)濾器捕獲之后，可以使用XRF（X熒光油料光譜分析儀）進(jìn)一步分析它們的元素組成。