粘度法测定发动机油质量

提高发动机的运行效率，避免燃油浪费是节约能源的一种方式，润滑剂是发动机运行时的重要物质，为使发动机效率得到优化，保证能源供应高效运行，检验润滑剂的质量是关键，粘度是检验液体润滑剂质量的最重要参数，粘度的测量受到广泛的关注。

最近几年来，可再生能源如地热、风能、太阳能设备以及沼气厂的建立彰显出越来越重要的意义。和其他能源供应系统一样，这些高度复杂的设备同样需要予以细心的维护。尤其是中央热电厂以及个人用小型供暖装置，如何保证设备运行过程的安全和稳定，持续均匀的能源供给具有决定性意义。

由于这些设备使用不同结构的内燃机，维护工作除了考虑时间间隔外，还取决于燃料种类、纯度、发动机类型及所在地区等。例如位于海边的中央热电厂可能会因为所用燃油中含有水分以及空气中的盐分而受到损害。用于这些发动机的燃料种类多样，如天然气、沼气以及氢气等。

机油测定的意义

发动机所提供的能量首先用来发电，大型热电厂所产生的能量输入到电网中储存。污水处理厂附近的热电厂，余热多用来烘干污泥，此时污泥具有较高的热值，可用于商用燃烧装置产生能量。发动机的余热还可用来加热沼气池。私人用小型供暖装置可应用发动机余热加热水来进行供暖（见图1）。

图1.  一种私人用小型供暖装置的示意图，中央模块是内燃机。

生物气体具有高浓度的硫化氢（H2S）成分，其不易被催化分解，未经完全燃烧的残余气体可能对发动机产生严重损害。这种损害通常表现为进气阀、出气阀以及活塞环处微小的漏气现象。此外，发动机油将会变为酸性从而失去了润滑性能，发动机还可能发生内部腐蚀，虽然可往油里加入添加剂中和所产生的酸，但是添加剂也有其饱和量。其次，添加剂具有吸湿性的缺点，使得油中的水分降低影响润滑性能。

发动机动力类型和制造要求决定了燃油的众多参数，如粘度、炭黑数等。例如发动机若采用甲烷作动力，则不会像柴油发动机那样产生高炭黑污染，而采用生物气体的发动机会释放出更强的酸污染。因此，对发动机油的水分、酸含量以及其润滑性能（粘度）进行研究，成为一项重要的工作，以下这些分析项目是必须进行的：

发动机油中的炭黑含量；

发动机油中的水分含量；

发动机油的酸值；

发动机油的燃料类型和杂质含量，以及添加剂情况。

对汽油或柴油发动机组的商用内燃机（通过阀和活塞环）的机油进行研究，可采用不同的分析方法实现。借助FIR分析可以测定油中的物质的类型和含量，更为精确的方法则是气相色谱法，但其缺点在于高昂的设备费用和检测成本。汉堡的分析测试服务公司 Askot 决定转而寻求粘度法对矿物油进行特性鉴定。

粘度计快速分析机油

Askot 公司受客户委托，对油类样品的质量进行研究。借助于SI Analytics 公司的粘度系统 AVS 370 （如图2）来研究机油的粘度及润滑性能。

图2.  Askot 公司采用毛细管粘度计研究内燃机油。

Askot 公司按照德国工业标准 DIN51562，采用SI Analytics 公司的微型余白罗德（Ubberlohde）粘度计进行工作。客户所抽取的样品最多为100ml，这样少的样品体积必须满足所有上述分析项目的测定。同一样品在经过一项分析测定之后，一般不再适于其他后续的分析项目。

毛细管粘度法是用于测定具有牛顿流体行为的液体动力学粘度的最准确方法，基于此，国内外的企业中均将其作为标准方法，而为了达到分析结果的可靠性，所使用的仪器更要符合高标准要求。

玻璃粘度计产品类型

最常用的毛细管粘度计是余白罗德的三腿式粘度计及其一些列产品。应用这种粘度计时，样品体积不必准确量取，通过悬挂的小球在毛细管下端所形成的水平位置，自行调节测定体积以及产生的平均压力高度。余白罗德粘度计可应用于以下实践情况：

绝对和相对的（粘度）测量；

手动和自动的弯月面通道辨认；

一般的和特别脏的样品测量；

手动和自动的清洗；

“常量”情况下的微量式操作。

两腿式粘度计，例如奥氏粘度计，仍采用经典方法用于测量，这种类型的粘度计在使用过程中会受到一些限制。此外，还有许多其他类型的粘度计，但一般用于例行分析或者特殊的科研过程。毛细管粘度计具有准确测量的普遍意义。

背景知识：玻璃粘度计

毛细管是具有决定性的组件

当今用于粘度计的精密毛细管，系由硅硼玻璃或其他高级工程玻璃构造而成，能够保证具有稳定的质量，符合最高的国际标准。工业规模的大批量制造经验，使之能够满足所要求的结构特点以获取有用数据。这种毛细管是按照一种能够确保均匀内径的方法进行制造的。毛细管流出在几何形状上符合德国工业标准DIN中理论上的哈根巴赫校正。所有这些玻璃技术性能保证了均匀的流动时间，这正是产生正确结果的前提。

当今广泛应用的微型余白罗德粘度计具有特别小的哈根巴赫校正，能够在流通时间即使达10s时还能符合DIN标准进行理论计算。绝对粘度可以直接按照方程式或借助表格来算出一系列典型指标，例如SUS（赛波特通用粘度）、SFS（赛波特重油粘度）以及E（恩氏粘度）等。