专利名称：一种润滑油中铁或水含量的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种润滑油中铁或水含量的检测技术，特别涉及一种润滑油中铁或水含量的检测方法。
背景技术：
通常，机械装置的传动机构或变速机构均采用润滑油作为润滑剂，其使用时都是将润滑油置于封闭或循环系统中，对传动机构或变速机构的轴、齿轮等进行润滑。由于机械装置的传动机构或变速机构中轴或齿轮都会被磨损，由铁或金属制成的轴或齿轮磨损的微粒会悬浮于润滑油中，即润滑油中的机械杂质将会增多，尤其是铁或金属的含量会增加。此时，不仅润滑油的润滑效果会急速降低，悬浮在润滑油中的微粒还会形成硬质研磨粒子，对传动机构或变速机构造成十分不利的影响。另外，在润滑油的存储、运输和使用过程中，空气中的水或者冷却水等都可能混入到润滑油中，可能引起润滑油中添加剂损耗、润滑油氧化、润滑油薄膜厚度减小以及微生物滋生等，还可能对机械部件腐蚀造成腐蚀。因此，润滑油中铁含量或者水含量超过一定值时，都会产生十分不利的影响。国家标准GB/T260中对润滑油的更换制定了详细的指标，其中，铁和水在润滑油中的含量是一项重要的指标。现有技术润滑油中铁含量检测方法主要包括在线铁谱仪、光谱分析法和电学方法等几种，其中，在线铁谱仪是利用磁力梯度和重力梯度将金属磨粒从润滑油中分离并按大小排列的油液检测技术，该方法能够判断出油液中磨损颗粒的大小和性质类型，但是，定量铁谱有其不准确性，磨粒分析主要依赖操作者的知识水平和实践经验，判断的人为因素影响较大，采样不具有代表性，制作 铁谱也需用很长时间，分析速度较低；光谱分析方法包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、红外光谱分析和X射线荧光光谱法，一般油液不需预处理，读数准确，重复性好，但这种光谱仪一般设备昂贵，安装条件严格，实验费用高，生产现场难于推广；电学方法的监测有电导率和电容法，这两种测量方法检测精度不是很高。现有技术润滑油中水含量检测方法主要包括实验室分析方法、光谱分析方法和电学方法等几种，其中，其中实验室分析方法主要有重量法、蒸馏法和卡尔 费休法，虽然该方法应用比较广泛，但是其测定工序复杂、费时，存在着检测结果不准确、费用较高和不适合于在线测量等缺陷；光谱分析方法包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、红外光谱分析和X射线荧光光谱法，虽然具有油液不需预处理、读数准确和重复性好等优点，但存在着设备昂贵、安装条件严格和实验费用较高等缺点；电学方法的监测有电导率和电容法，这两种测量方法检测精度不是很高。显然，现有技术润滑油中铁和水含量检测方法存在着人为因素影响较大，分析速度较低，设备昂贵，实验费用高和检测精度不高等问题。
发明内容
为解决现有技术润滑油中铁和水含量检测方法存在的人为因素影响较大，分析速度较低，设备昂贵，实验费用高和检测精度不高等问题，本发明提出一种润滑油中铁或水含量的检测方法。本发明润滑油中铁或水含量的检测方法采用设定频率和强度的激励电流对润滑油阻抗值进行测定，采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a^a^a^ag为系数；当检测润滑油中的铁含量时，所述设定频率为2kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA —20mA ;当检测润滑油中的水含量时，所述设定频率为5kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA - 20mA ;测量温度为20°C至25°C，测量容器为直径38.0mm、高50.0mm的圆柱形，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极对称放置在容器的几何中心，测量电极的间距为3.0mm ；其中，当采用频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中铁含量值:yi=75184.6-0.6Xl+l.2 X 105/-9.7 X KT13X13式中:yi为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω ；当采用频率为10494.0Hz,电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中水含量值:y2=200803.48-10439.04χ2+2452.86χ22_219.83χ23式中:y2为水含量值,单位为％，X2为润滑油阻抗值，单位为Ω。进一步的，本发明润滑油中铁或水含量的检测方法包括以下步骤:S1、取待检测润滑油装入测量容器中，将测量容器放置在超声波振荡器上混合10分钟以上，使得铁微粒均匀的悬浮在润滑油中；所述测量容器为直径38.0mm、高50.0mm的圆柱形；
S2、在润滑油中安置测量电极，测量电极对称放置在测量容器的几何中心，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极的间距为3.0mm ；S3、采用设定频率的激励电流对润滑油阻抗值进行测试，测量温度为20°C至25°C;当检测润滑油中的铁含量时，所述设定频率为2kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA —20mA ;当检测润滑油中的水含量时，所述设定频率为5kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA — 20mA ；S4、采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a^a^a^ag为系数；其中，当采用频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中铁含量值:yi=75184.6-0.6Xl+l.2 X 10_%2_9.7 X KT13X13式中:yi为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω ；当采用频率为10494.0Hz,电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中水含量值:y2=200803.48-10439.04χ2+2452.86χ22_219.83χ23式中:y2为水含量值,单位为％，X2为润滑油阻抗值，单位为Ω。本发明润滑油中铁或水含量的检测方法的有益效果是采用成本较低的设备对润滑油中的铁或水含量进行检测，测量速度快，操作简单、方便，测量结果准确、可靠、重复性好。
图1为本发明润滑油中铁或水含量的检测方法的检测步骤示意图；图2为激励电流强度对不同铁含量润滑油阻抗值的影响曲线；图3为激励电流强度对不同水含量润滑油阻抗值的影响曲线；图4为设定频率对不同铁含量润滑油阻抗值的影响曲线；图5为设定频率对不同水含量润滑油阻抗值的影响曲线；图6为润滑油阻抗值与铁含量浓度之间的三次关系曲线。下面结合具体实施方式
和附图对本发明润滑油中铁或水含量的检测方法做进一步的说明。
具体实施例方式图1为本发明润滑油中铁含量的检测方法的检测步骤示意图，由图可知，本发明润滑油中铁或水含量的检测方法采用设定频率和强度的激励电流对润滑油阻抗值进行测定，采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a、a1、a2、a3为系数；当检测润滑油中的铁含量时，所述设定频率为2kHz至IOkHz，所述激励电流强度为ImA — 20mA ;当检测润滑油中的水含量时，所述设定频率为5kHz至IOkHz，所述激励电流强度为ImA — 20mA ;测量温度为20°C至25°C，测量容器为直径38.0mm、高50.0mm的圆柱形，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极对称放置在容器的几何中心，测量电极的间距为3.0mm ;其中，当采用频率为49 10.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中铁含量值:yi=75184.6-0.6Xl+l.2 X 105/-9.7 X KT13X13式中:yi为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω ；当采用频率为10494.0Hz,电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中水含量值:y2=200803.48-10439.04χ2+2452.86χ22_219.83χ23式中:y2为水含量值,单位为％ , X2为润滑油阻抗值，单位为Ω。进一步的，本发明润滑油中铁或水含量的检测方法包括以下步骤:S1、取待检测润滑油装入测量容器中，将测量容器放置在超声波振荡器上混合10分钟以上，使得铁微粒均匀的悬浮在润滑油中；所述测量容器为直径38.0mm、高50.0mm的圆柱形；S2、在润滑油中安置测量电极，测量电极对称放置在测量容器的几何中心，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极的间距为3.0mm ；S3、采用设定频率的激励电流对润滑油阻抗值进行测试，测量温度为20°C至25°C;当检测润滑油中的铁含量时，所述设定频率为2kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA —20mA ;当检测润滑油中的水含量时，所述设定频率为5kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA — 20mA ；S4、采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a^a^a^ag为系数；其中，
当采用频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中铁含量值:yi=75184.6-0.6Xl+l.2 X 10_6Xl2-9.7 X KT13X13式中:yi为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω ；当采用频率为10494.0Hz,电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中水含量值:y2=200803.48-10439.04χ2+2452.86χ22_219.83χ23式中:y2为水含量值,单位为％，X2为润滑油阻抗值，单位为Ω。为说明本发明润滑油中铁或水含量的检测方法的可行性，首先，对激励电流强度对不同铁或水含量润滑油阻抗值的影响进行研究。采用人为配制含铁或水润滑油的试样，其铁含量分别为0.025%、1.0 %和2.0%，其水含量分别为0.1%、1.25%和2.5%。充分搅拌且混合均匀后，分别在设定频率为IKHz和IOKHz的条件下，从O至20mA采用不同的激励电流强度对试样的阻抗值进行测定，测定结果如附图2和附图3所示。附图2中的曲线从上至下依次对应的为铁含量分别为0.025%、1.0%和2.0%，附图3中的曲线从上至下依次对应的为水含量分别为0.1%、1.25%和2.5%。由附图2和附图3可以看出，尽管试样中的铁或水的含量各不相同，但在激励电流强度大于ImA时，润滑油阻抗值波动较小。并且，激励电流越大，阻抗值波动越小。既当激励电流足够大时，检测到的阻抗值基本上为一个定值。说明当激励电流大于ImA时，不论润滑油中铁或水的含量如何，其阻抗值都可以测到一个定值。上述检测是在测量容器为直径38.0_、高50.0mm的圆柱形；测量电极对称放置在测量容器的几何中心，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极的间距为3.0mm ;测量温度为20°C至25°C的条件下进行的。在同样的实验条件下，采用上述试样在激励电流强度为20mA的条件下，从2KHz至IOKHz采用不同设定频率对含铁润滑油试样的阻抗值进行测定，从5KHz至IOKHz采用不同设定频率对含水润滑油试样的阻抗值进行测定，测定结果如附图4和附图5所示。附图4中的曲线从上至下依次对应的为铁含量分别为0.025%、1.0%和2.0%，附图5中的曲线从上至下依次对应的为水含量分别为0.1%U.25%和2.5%。由附图4和附图5可以看出，在实验所采用的频率范围内尽管每一种试样的阻抗值均随频率的增大而减小，但试样的阻抗值与其铁或水含量都有较好的相关性。可见，当检测润滑油中的铁含量时，可采用频率为2kHz至10kHz、电流强度为ImA — 20mA的激励电流对含铁润滑油试样的阻抗值进行测定；当检测润滑油中的水含量时，可采用频率为5kHz至10kHz、电流强度为ImA — 20mA的激励电流对含水润滑油试样的阻抗值进行测定。另外，上述测定结果还表明不同铁或水含量的润滑油的阻抗值均随频率增大而减小，且它们之间差别显著。因此，可以确定润滑油中铁或水含量与阻抗值之间的关系。由于在2kHz到IOkHz频率范围内铁含量与阻抗值有着很好的相关性，可以选取上述频率中任意一个频率作为特征频率值来分析润滑油阻抗值与铁或水含量之间的关系。选择频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流进行检测，建立润滑油阻抗和铁含量浓度关系的数学模型，阻抗值与铁含量浓度之间呈现三次曲线关系，因此采用三次曲线拟合。附图6为润滑油阻抗值与铁含量浓度之间的三次关系曲线，图中，纵坐标为润滑油中的铁含量Y1，单位％，横坐标为润滑油阻抗值X1，单位为Ω。由此，可以得到采用频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流进行检测时，润滑油阻抗值与铁含量浓度之间的三次方程关系:yi=75184.6-0.6Xl+l.2 X 10^9.7 X KT13X13式中:yi为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω。同理，可以得到采用频率为10494.0Hz、电流强度为20mA的激励电流进行检测时，润滑油阻抗值与水含量浓度之间的三次方程关系:y2=200803.48-10439.04χ2+2452.86χ22_219.83χ23式中:y2为水含量值,单位为％ , X2为润滑油阻抗值，单位为Ω。如前所述，当检测润滑油中的铁含量时，频率为2kHz至IOkHz范围内，含铁润滑油试样的阻抗值与其铁含量都有较好的相关性；当检测润滑油中的水含量时，频率为5kHz至IOkHz范围内，含水润滑油试样的阻抗值与其水含量都有较好的相关性。因此，可采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a> a2> a3为系数。具体实施例1为验证本发明润滑油中铁含量的检测方法的的准确性和可靠性，采用人为配制含铁润滑油的试样，其铁含量分别为0.1 5%，0.5%, 0.75%，1%和2%，在充分搅拌均匀后，采用本发明检测方法对上述试样的阻抗值进行了检测，并计算出检测铁含量值，其中，设定频率为4910.0Hz，激励电流为20mA，其检测结果如下表I所示。表1:试验样品在4910.0Hz,20mA条件下的检测结果
权利要求
1.一种润滑油中铁或水含量的检测方法，其特征在于:采用设定频率和强度的激励电流对润滑油阻抗值进行测定，采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，Y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a、a2、a3为系数；当检测润滑油中的铁含量时，所述设定频率为2kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA - 20mA ;当检测润滑油中的水含量时，所述设定频率为5kHz至IOkHz，所述激励电流强度为ImA - 20mA ;测量温度为20°C至25°C，测量容器为直径38.0mm、高50.0mm的圆柱形，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极对称放置在容器的几何中心，测量电极的间距为3.0mm ;其中， 当采用频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中铁含量值: yi=75184.6-0.6Xl+l.2X 10_6Xl2-9.7 X KT13X13 式中％为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω ； 当采用频率为10494.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中水含量值:y2=200803.48-10439.04x2+2452.86x22_219.83x23 式中:y2为水含量值，单位为％，χ2为润滑油阻抗值，单位为Ω。
2.根据权利要求1所述润滑油中铁或水含量的检测方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: S1、取待检测润滑油装入测量容器中，将测量容器放置在超声波振荡器上混合10分钟以上，使得铁微粒均匀的悬浮在润滑油中；所述测量容器为直径38.0_、高50.0mm的圆柱形； S2、在润滑油中安置测量电极，测量电极对称放置在测量容器的几何中心，测量电极为直径38.0mm圆片，测量电极的间距为3.0mm ； S3、采用设定频率的激励电流对润滑油阻抗值进行测试，测量温度为20°C至25°C;当检测润滑油中的铁含量时，所述设定频率为2kHz至IOkHz，所述激励电流强度为ImA — 20mA ；当检测润滑油中的水含量时，所述设定频率为5kHz至10kHz，所述激励电流强度为ImA —20mA ； S4、采用三次方程y=a-alX+a2X2-a3X3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，χ为润滑油阻抗值，单位为Ω，a^a^a^ag为系数；其中， 当采用频率为4910.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中铁含量值: yi=75184.6-0.6Xl+l.2X 10_6Xl2-9.7 X KT13X13 式中％为铁含量值，单位为％，X1为润滑油阻抗值，单位为Ω ； 当采用频率为10494.0Hz、电流强度为20mA的激励电流测定润滑油的阻抗值时，采用下式计算润滑油中水含量值:y2=200803.48-10439.04x2+2452.86x22_219.83x23 式中:y2为水含量值，单位为％，χ2为润滑油阻抗值，单位为Ω。
全文摘要
为解决现有技术润滑油中铁和水含量检测方法存在的人为因素影响较大，分析速度较低，设备昂贵，实验费用高和检测精度不高等问题，本发明提出一种润滑油中铁或水含量的检测方法，采用设定频率和强度的激励电流对润滑油阻抗值进行测定，采用三次方程y=a-a1x+a2x2-a3x3计算润滑油中铁或水的含量，式中，y为润滑油中铁或水的含量，单位％，x为润滑油阻抗值，单位为Ω，a、a1、a2、a3为系数。本发明润滑油中铁或水含量的检测方法的有益效果是采用成本较低的设备对润滑油中的铁或水含量进行检测，测量速度快，操作简单、方便，测量结果准确、可靠、重复性好。
文档编号G01N27/02GK103163183SQ20131007986
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者廖强, 吴江, 李小伟, 陈里里 申请人:重庆大学