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自動潤滑油氧化安定性測定儀（旋轉氧彈）

來源：時間：2023-04-23 11:28:24 瀏覽：2332次

1. 潤滑油的氧化及危害

潤滑油在工作使用中，多處于較高溫度并接觸到空氣。這使得油品難以避免地會與空氣中氧相接觸并發生作用，引起氧化反應而導致油品變質，對使用帶來不良影響。潤滑油的主要成分是烴類，其氧化過程是一個通過活性中心自由基為載體的氧化鏈反應。在鏈反應中首先生成自由基，然后由活潑的自由基與空氣中氧氣作用生成各類含氧化合物。反應方程式如下：

自由基與氧氣作用生成的化合物與所處溫度有很大關系，在不同溫度下油品氧化產物有很大差異。潤滑油在常溫時的氧化又稱厚油層氧化，其特征是油品所處溫度不高，一般不超過100℃，與氧氣的接觸面積較小，金屬的催化作用不顯著，反應速度和反應深度均較低。中間產物主要是烴類生成的醇、醛、酮、酸等，最終產物則主要是醇與酸酯化反應形成的大分子類聚合膠狀物。潤滑油常溫氧化可使其顏色變深、粘度增大、酸值增加、出現沉淀物等。其危害主要是酸性成分腐蝕金屬和膠狀物影響供油與機件正常工作。潤滑油抵抗常溫下氧化的能力通常稱為氧化安定性。液壓油、變壓器油、工業齒輪油、汽輪機油等出現的氧化大多是這種類型。某電梯減速箱使用的齒輪油經過一年的變化如圖1所示。

圖1 電梯減速箱齒輪油使用前后對比

從圖1結果可知，油品經過一年的使用，顏色明顯變暗，說明油品抗氧化性能較差。

潤滑油在高溫下的氧化又稱熱氧化或薄油層氧化，這種情況多出現在對高溫部件的潤滑中，如內燃機氣缸活塞之間，渦輪發動機軸承中等。熱氧化由于接觸到高溫金屬部件，因此油品溫度高、空氣接觸面大、受金屬催化作用強，使得氧化速度加快，反應程度變深，產物中殘留碳含量升高。氧化產物除了醇、醛、酮、酸等中間產物外，結果產物大多是縮合生成的瀝青質、焦質、積炭等漆膜狀物和固體沉底。其危害除了粘度增大影響潤滑和酸性成分的腐蝕外，在金屬表面形成的漆膜和固體沉淀對機械運轉工作影響極大。漆膜類可使活塞環發生粘連；積炭類則影響氣缸散熱；在渦輪發動機中的固體沉淀則影響潤滑、造成擦傷，同時會堵塞過濾器和影響潤滑油噴口供油。圖2列出了發動機不同部位的積炭。

圖2 發動機不同部位的積炭

2.潤滑油抗氧化性能檢測方法

各種機械設備的運轉離不開潤滑油的潤滑，在設備使用過程中潤滑油會發生氧化現象，導致其性能下降而不能滿足機械潤滑要求。因此對各類潤滑油都有抗氧化性能的要求，相應的有不同的抗氧化性能評價方法。如評價工業齒輪油抗氧化性能的SH/T 0123（極壓潤滑油氧化性能測定法）方法；評價車輛齒輪油抗氧化性能的烘箱氧化的CEC L-60-1（車輛齒輪油熱氧化安定性評定法）方法；評價液壓油抗氧化性能的SH/T 0193（潤滑油氧化安定性的測定旋轉氧彈法）和GB/T 12581（加抑制劑礦物油氧化特性測定法）方法；評價自動變速器油抗氧化性能的CEC L-48-A-00（DKA氧化試驗）方法等。

3. 旋轉氧彈法簡介

SH/T 0193（潤滑油氧化安定性的測定旋轉氧彈法）是中華人民共和國石油化工行業標準，該標準利用一個氧壓力容器（氧彈），在水和銅催化劑存在的條件下，在150℃評定具有相同組成（基礎油和添加劑）新的和使用中的汽輪機油的氧化安定性。該標準也可在140℃條件下快速評定含2，6-二叔丁基對甲酚和（或）2，6-二叔丁基苯酚抗氧劑的新礦物絕緣油的氧化安定性。
該標準的方法概要是將試樣、水和銅催化劑線圈放入一個帶蓋的玻璃盛樣器內，置于裝有壓力表的氧彈中。氧彈充入620kPa壓力的氧氣，放入規定的恒溫油浴中（汽輪機油150℃，礦物絕緣油140℃），使其以100r/min的速度與水平面成300°角軸向旋轉。試驗達到規定的壓力降所需的時間（min）即為試樣的氧化安定性。圖3是傳統旋轉氧彈試驗儀示意圖。

圖3 旋轉氧彈試驗儀示意圖

1-液面；2-轉動托架；3-絕熱層；4-驅動裝置

4.潤滑油氧化安定性測定儀

傳統氧彈試驗儀體積大，需要使用硅油作加熱介質，充氣需要兩人操作，無法自動讀取試驗數據。為了克服傳統儀器的上述缺點，出現了圖4所示的潤滑油氧化安定性測定儀-旋轉氧彈。

圖4潤滑油氧化安定性測定儀-旋轉氧彈

該設備體積小，可以實現自動充氣、結果自動顯示等，符合SH/T 0193標準，具有以下性能及特點：

1）采用金屬浴代替油浴，解決了油浴氣味大、污染大、氧彈難以清洗的問題，消除了對操作者油煙的危害和環境染；
2）由氧彈旋轉變為試瓶旋轉，試瓶在彈筒內旋轉速度平穩無噪音；
3）儀器可以自動記錄壓力及其變化過程，并用曲線的方式描繪出來，可自動判別結果；
4）設備自帶減壓系統，能夠方便地調整氣源壓力到所需值，方便充放氣操作；
5）采用精密壓力傳感器，檢測彈筒內部的壓力，測試數據穩定可靠，采用高精度溫度傳感器自動檢測控制金屬浴溫度；
6）采用進口高精密控溫表PID溫度控制，其溫度穩定，使用壽命長，精度可達0.1℃；
7）試驗過程中，整個充、放氣過程由系統自動完成，所充的壓力可由屏幕顯示的畫面直接反應出來，在充、放氣完畢后，系統能夠自動判別是否泄漏；
8）采用風冷系統降溫，縮短連續試驗的時間間隔。

5.旋轉氧彈的應用案例

使自動潤滑油氧化安定性測定儀（旋轉氧彈）評價了國產汽輪機油（L-TSA46）和進口汽輪機油（L-TSA46）的抗氧化性能，結果見圖5~6。從圖中的結果可知，進口油品的抗氧化性能更加優異，氧彈時間幾乎是國產油的兩倍。