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首頁 > 應用案例 > 油液理化分析

案例一:

××車輛發動機潤滑系統柴油污染

⒈ 發動機基本情況
        被監測裝備為某部隊一臺××車輛發動機,截止最后一個采集的油樣,該機已工作356個摩托小時。
⒉ 油液監測中粘度變化趨勢圖
        油液的粘度變化(圖1)趨勢圖顯示,潤滑油中各種金屬元素的含量均在控制界限以內,但在最后一個小時運行后,Al元素每10h的增長率達到41ppm/10h,Fe元素每10小時的增長率達到104ppm/10h,由此看來,該發動機存在一定的故障隱患。為進一步分析該車發動機的故障原因及性質,又對油樣100℃的運動粘度、閃點及餾分進行了測定,并對其變化趨勢進行了分析,發現其粘度下降34~51%,閃點下降到162℃(下降幅度為57℃),經餾程分析可以認定,在該車發動機的潤滑油中,至少混入45%的柴油。
⒊ 發動機故障原因分析
        根據駕駛員反映,該車從300h開始,曾出現發動機轉速不平穩,車體排煙口向外排機油,經查,發現高壓泵左3缸出油管與噴霧器連接松動,導致漏油。
(1)高壓泵左3缸出油管與噴霧器連接處漏油,使該氣缸供油不連續,時有時無,使發動機的轉速忽高忽低,出現轉速波動;

圖1  機油粘度變化

(2)左3缸噴霧器由于噴油壓力不能正常建立,其霧化過程嚴重惡化,大部分進入氣缸的燃料不能完全燃燒,一部分隨排氣過程排出車外,造成車體排煙口排油;另一部分沿缸套內壁流入下曲軸箱,稀釋了發動機潤滑系統的機油;
(3)由于高壓泵左3缸出油管與噴霧器連接處漏油,使大量的柴油直接進入氣門室,進而經左排氣缸排的回油管流入下曲軸箱,也是稀釋發動機潤滑油的另一個渠道。
⒋ 發動機的鑒定意見
        從潤滑油的粘度變化曲線可以看出,只是在接近270h后才出現急劇下降,經過檢查,啟動性能未見明顯惡化,在蓄電池電壓正常的情況下,啟動轉速略偏高,說明發動機的氣缸活塞組零件尚未發生嚴重磨損,鑒于發動機接近大修期,換油后可以繼續使用,但應對油液的粘度進行連續監測,時刻注意粘度的變化,防止由于柴油稀釋造成機件的異常磨損。

案例二:

柴油機零件的腐蝕

 
        柴油機零件的腐蝕磨損是幾種主要磨損形式之一。由于在柴油機的燃料中含有不同數量的硫,燃燒時,硫的氧化氣體(SO2)經過冷凝作用會產生硫酸,這些酸性物質會對發動機的零件產生腐蝕作用,試驗證明:當油中的硫含量從0.5%增加到1.0%時,則零件的腐蝕磨損會增加6倍。在柴油機的潤滑油中加入堿性添加劑以中和硫酸及中和因油的氧化產物而可能生成的有機酸。隨著油中的酸被中和,堿性添加劑也會消耗,當其耗盡時,發動機就會暴露在化學侵蝕的作用之下,并對活塞環和缸套造成嚴重磨損,軸承中的鉛也會遭到腐蝕。
        幾年來油液監測的實踐證明,重型的戰備車輛發動機發生這種腐蝕磨損的概率很高,大部分戰備車輛發動機油液中的鉛、銅含量較高,均超出了相應的監測標準,從鐵譜片的磨粒分析和機油氧化的成因看,絕大部分屬于機件的腐蝕現象。
        為了防止戰備裝備發動機的腐蝕磨損,必須視情換油,特別是在使用高硫分燃料的情況下更應如此。但現實情況是,教練車發動機發生這種情況的比例遠遠低于戰備車發動機,其主要原因是教練車發動機經常處于一種頻繁的補油狀態,油中的總堿值始終保持在可接受的范圍內,腐蝕磨損可有效地得到控制。
        腐蝕磨損很容易用鐵譜分析技術查出,這是因為腐蝕磨損所產生的磨粒具有極細的特征。當然,鐵譜分析技術對機件因疲勞磨損、磨料磨損、潤滑不良、過載等因素所產生的大磨粒分析更有效。
        用直讀式鐵譜儀(DR)進行監測,其特征是讀數值比基準濃度高的多,盡管大磨粒數量不多,大磨粒與小磨粒數量之比可能接近于1,其照片見圖1、圖2、圖3。
        這臺柴油機產生了腐蝕磨損,經過鐵譜分析,發現譜片上的磨粒濃度相對于基準值以大于100的系數增加。且隨著使用時間的延長,鐵譜片出口端微細磨粒的沉積層(在填寫鐵譜分析報告單時,它們被歸類為腐蝕性磨損微粒)增加并達到某一數值,隨后在此值附近上下擺動(見表1)。
                                                                                                
                                                                                      

                       

                                           圖1(100倍)                           圖2(400倍)                         圖3(1000倍)

 

表1  10mm處鐵譜片的讀數值

試驗油樣編號 油樣稀釋比 10mm處的覆蓋面積(%) 10mm處的1ml油樣的當量覆蓋面積(%)
新油 1:1 0.7 0.23
1 10:1 5.7 19.0
2 100:1 13.0 433.0
3 100:1 46.4 1547.0
4 100:1 39.5 1317.0
5 100:1 57.8 1927.0
 
        圖1所表示的為含有腐蝕性磨損微粒之鐵譜片上出口處細小微粒嚴重沉積的情況。圖2和圖3是出口處倍數漸增的視場,譜片顯示,甚至用最高放大倍數,也難于分辨出單個磨粒,這是腐蝕性磨損微粒的典型特征。

.案例三:

油品質量多功能檢測儀監測案例

1. 監測車輛的基本情況
        XX重型車輛為修竣車輛,車號為××-0286。
2. 使用中的現象
(1)該車是中修修竣車輛,屬于新發動機,中修后試車1~2小時后,回油管爆裂;
(2)回油管爆裂,從機油箱放出的機油呈現灰白色,并有一定數量的積水,用取樣泵取不出機油,說明油的粘度過大。
⒊ 光譜分析結果(見表1)

表1  油液分析結果

元素 Fe Cr Cu Pb Al Sn Si Na
濃度(ppm) 40.5 3.3 9.6 91.3 8.0 13.3 15.8 26.5
 
        僅從光譜數據看,并未發現潤滑油有異常情況,但油已被乳化,決定進一步進行油液的理化分析。
4. 粘度分析結果
        該油100℃運動粘度為62.24Cst。依據發動機潤滑油的粘度指標要求,100℃的運動粘度應在13.5~16.3Cst范圍內,很顯然,該發動機油的粘度已遠遠超出規定值,顏色呈現乳白色。從機油的外觀顏色及粘度增長的數值分析,不像是潤滑油性能衰變造成的,極大可能是潤滑油進水后的乳化造成的。
⒌ 油管爆裂原因分析
        由于加溫系統雙層水管的破裂,導致發動機油進水,油中的添加劑被水解,在適當的溫度下發生反應,其生成物擴散到水中,致使機油乳化而粘度增大,在管道中的流動阻力變大,當流動阻力增大到一定的數值,引起發動機潤滑系統回油管的爆裂。
⒍ 潤滑系統進水后,鈉元素濃度為何不高
        發動機冷卻液中如果添加含鈉鹽的防腐劑,一旦冷卻液漏入機油中,則鈉元素濃度會相應升高,但通常車輛發動機的冷卻液(夏季)用普通水替代,并不經過軟化或防腐處理,而普通水的鈉元素比較低(10~40ppm)。但根據一般的常識來分辨潤滑油是否被水嚴重乳化,只要觀察油液的顏色即可得出結論,對于輕度乳化的潤滑油,可以通過多功能油品質量分析儀檢測粘度指標及水分含量。