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自动润滑油氧化安定性测定仪（旋转氧弹）

来源：时间：2023-04-23 11:28:24 浏览：2297次

1. 润滑油的氧化及危害

润滑油在工作使用中，多处于较高温度并接触到空气。这使得油品难以避免地会与空气中氧相接触并发生作用，引起氧化反应而导致油品变质，对使用带来不良影响。润滑油的主要成分是烃类，其氧化过程是一个通过活性中心自由基为载体的氧化链反应。在链反应中首先生成自由基，然后由活泼的自由基与空气中氧气作用生成各类含氧化合物。反应方程式如下：

自由基与氧气作用生成的化合物与所处温度有很大关系，在不同温度下油品氧化产物有很大差异。润滑油在常温时的氧化又称厚油层氧化，其特征是油品所处温度不高，一般不超过100℃，与氧气的接触面积较小，金属的催化作用不显著，反应速度和反应深度均较低。中间产物主要是烃类生成的醇、醛、酮、酸等，最终产物则主要是醇与酸酯化反应形成的大分子类聚合胶状物。润滑油常温氧化可使其颜色变深、粘度增大、酸值增加、出现沉淀物等。其危害主要是酸性成分腐蚀金属和胶状物影响供油与机件正常工作。润滑油抵抗常温下氧化的能力通常称为氧化安定性。液压油、变压器油、工业齿轮油、汽轮机油等出现的氧化大多是这种类型。某电梯减速箱使用的齿轮油经过一年的变化如图1所示。

图1 电梯减速箱齿轮油使用前后对比

从图1结果可知，油品经过一年的使用，颜色明显变暗，说明油品抗氧化性能较差。

润滑油在高温下的氧化又称热氧化或薄油层氧化，这种情况多出现在对高温部件的润滑中，如内燃机气缸活塞之间，涡轮发动机轴承中等。热氧化由于接触到高温金属部件，因此油品温度高、空气接触面大、受金属催化作用强，使得氧化速度加快，反应程度变深，产物中残留碳含量升高。氧化产物除了醇、醛、酮、酸等中间产物外，结果产物大多是缩合生成的沥青质、焦质、积炭等漆膜状物和固体沉底。其危害除了粘度增大影响润滑和酸性成分的腐蚀外，在金属表面形成的漆膜和固体沉淀对机械运转工作影响极大。漆膜类可使活塞环发生粘连；积炭类则影响气缸散热；在涡轮发动机中的固体沉淀则影响润滑、造成擦伤，同时会堵塞过滤器和影响润滑油喷口供油。图2列出了发动机不同部位的积炭。

图2 发动机不同部位的积炭

2.润滑油抗氧化性能检测方法

各种机械设备的运转离不开润滑油的润滑，在设备使用过程中润滑油会发生氧化现象，导致其性能下降而不能满足机械润滑要求。因此对各类润滑油都有抗氧化性能的要求，相应的有不同的抗氧化性能评价方法。如评价工业齿轮油抗氧化性能的SH/T 0123（极压润滑油氧化性能测定法）方法；评价车辆齿轮油抗氧化性能的烘箱氧化的CEC L-60-1（车辆齿轮油热氧化安定性评定法）方法；评价液压油抗氧化性能的SH/T 0193（润滑油氧化安定性的测定旋转氧弹法）和GB/T 12581（加抑制剂矿物油氧化特性测定法）方法；评价自动变速器油抗氧化性能的CEC L-48-A-00（DKA氧化试验）方法等。

3. 旋转氧弹法简介

SH/T 0193（润滑油氧化安定性的测定旋转氧弹法）是中华人民共和国石油化工行业标准，该标准利用一个氧压力容器（氧弹），在水和铜催化剂存在的条件下，在150℃评定具有相同组成（基础油和添加剂）新的和使用中的汽轮机油的氧化安定性。该标准也可在140℃条件下快速评定含2，6-二叔丁基对甲酚和（或）2，6-二叔丁基苯酚抗氧剂的新矿物绝缘油的氧化安定性。
该标准的方法概要是将试样、水和铜催化剂线圈放入一个带盖的玻璃盛样器内，置于装有压力表的氧弹中。氧弹充入620kPa压力的氧气，放入规定的恒温油浴中（汽轮机油150℃，矿物绝缘油140℃），使其以100r/min的速度与水平面成300°角轴向旋转。试验达到规定的压力降所需的时间（min）即为试样的氧化安定性。图3是传统旋转氧弹试验仪示意图。

图3 旋转氧弹试验仪示意图

1-液面；2-转动托架；3-绝热层；4-驱动装置

4.润滑油氧化安定性测定仪

传统氧弹试验仪体积大，需要使用硅油作加热介质，充气需要两人操作，无法自动读取试验数据。为了克服传统仪器的上述缺点，出现了图4所示的润滑油氧化安定性测定仪-旋转氧弹。

图4润滑油氧化安定性测定仪-旋转氧弹

该设备体积小，可以实现自动充气、结果自动显示等，符合SH/T 0193标准，具有以下性能及特点：

1）采用金属浴代替油浴，解决了油浴气味大、污染大、氧弹难以清洗的问题，消除了对操作者油烟的危害和环境染；
2）由氧弹旋转变为试瓶旋转，试瓶在弹筒内旋转速度平稳无噪音；
3）仪器可以自动记录压力及其变化过程，并用曲线的方式描绘出来，可自动判别结果；
4）设备自带减压系统，能够方便地调整气源压力到所需值，方便充放气操作；
5）采用精密压力传感器，检测弹筒内部的压力，测试数据稳定可靠，采用高精度温度传感器自动检测控制金属浴温度；
6）采用进口高精密控温表PID温度控制，其温度稳定，使用寿命长，精度可达0.1℃；
7）试验过程中，整个充、放气过程由系统自动完成，所充的压力可由屏幕显示的画面直接反应出来，在充、放气完毕后，系统能够自动判别是否泄漏；
8）采用风冷系统降温，缩短连续试验的时间间隔。

5.旋转氧弹的应用案例

使自动润滑油氧化安定性测定仪（旋转氧弹）评价了国产汽轮机油（L-TSA46）和进口汽轮机油（L-TSA46）的抗氧化性能，结果见图5~6。从图中的结果可知，进口油品的抗氧化性能更加优异，氧弹时间几乎是国产油的两倍。

图5 国产L-TSA46油品的旋转氧弹试验

图6 进口L-TSA46油品的旋转氧弹试验

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