水—乙二醇型难燃液压液监测问题的研究

郑庆波 刘东风

（海军工程大学青岛油液检测分析中心，山东 青岛 266012）

通过油液监测可获知液压油油品性能和携带的磨粒状况，在无需分解和拆卸的情况下，实现对液压系统技术状态的评价和故障诊断。随着采矿、冶金、电力、航空和舰船等行业对阻燃环境的要求增大，应用于行业液压系统的难燃液压液应运产生，并得到快速的应用与发展，也成为液压油液的重要组成部分。水—乙二醇型难燃液压液因其优异的稳定性、抗燃性和价格优势等特点被广泛应用，成为使用较为普遍的难燃液压液。

一、性能特点与监测现状

水—乙二醇型难燃液压液主要是由水和乙二醇(或其同系物)组成的真溶液，再加上相应的消泡剂、抗氧化剂、极压抗磨剂和pH调节剂等添加剂，形成了现在广泛应用的难燃液压液。

（1）具有优异的抗燃性能，主要原因是其含有35%～45%的水，当遇到高温热源时，其中水分因吸收大量热量而变成蒸汽，起到了冷却和隔绝热源的作用。

（2）比热和导热系数都高于矿物油，液压系统温升较低。

（3）黏度指数一般在140以上，黏温性能好，使用温度可以低至-20℃。

（4）液压液的pH值一般为8.5～11之间，呈碱性。在应用中，在高温和高压的作用下部分添加剂会被氧化，同时部分碱性添加剂挥发，导致pH值下降。

目前，对水—乙二醇型难燃液压液的监测技术研究相对较少。如贺石中等建立了BP安能欣SF-C14难燃液压液的水含量—折射率曲线图和拟合方程，通过测试在用液压液的折射率可快速获得其水含量。在铁谱分析方面，陈学峰等利用表面活性剂聚氧乙烯烷基酚醚解决液样不能顺利地向基片下游流动的问题，成功制成水—乙二醇型难燃液压液的铁谱片。王革利用原子发射光谱仪对难燃液压液进行了分析。喻薇等利用等离子体原子发射光谱仪直接测定水—乙二醇型难燃液压液，获得钼、钠、硼元素的检出限，重复性相对标准偏差均小于10%。

二、监测中存在的主要问题

水—乙二醇型难燃液压液主要由极性较强的水和乙二醇等组成，与普通非极性液压油有着很大的不同，现有监测方法不能对水—乙二醇型难燃液压液进行有效的检测。

1.常规理化性能监测

依据国家标准GB/T21449-2008可以对水—乙二醇型难燃液压液的水分、黏度、pH值和泡沫特性等理化性能指标进行检测，但是部分试验方法主要为矿物油的检测制定。例如，在国家标准中水—乙二醇型难燃液压液水分含量检测采用电量法，该方法精度较高，但是滴定时间长，消耗的试剂多且仅限于实验室检测。

2.磨粒及成分监测

直读铁谱分析法，虹吸管将油样缓慢流入沉积管，其中的磨粒按照大小顺序沉积在内管壁上。沉积管和虹吸管为矿物油设计，对水基液压液的适用性还需验证。对于光谱分析，文献指出，液压液被激发时，水被瞬间电解成氢气和氧气燃烧，同时水受热蒸发，电极间导电性增加，仪器负载过大，对结果的准确度有一定影响，且长期测试会对仪器造成损伤。等离子体发射光谱仪（ICPAES）使用等离子火焰作为激发源，可以直接检测水—乙二醇型难燃液压液，但是不能分析大的颗粒，对实验环境要求高，分析测试成本高，在监测领域很难获得广泛应用。

3.污染度监测

颗粒计数技术是液压系统污染度监测最有效的监测手段。由于水是极性的，而矿物油一般为非极性的，如果使用针对矿物油型液压油设计的遮光型颗粒计数器来检测水—乙二醇型难燃液压液，因为管路的吸附和添加剂引起的气泡，会造成重复计数，获得的污染度等级偏高。介电常数法是以对油液及其中的污染物作为电介质，由于外来污染物的不断增加，使油液的介电常数发生改变，并利用这一原理对油液的污染度进行评价。但是水本身介电常数就较大，水分含量的变化以及外来污染度对介电常数的改变是否可以作为污染度分析有待进一步验证。

三、监测实施对策

第一，利用折射率或其他方法，研制便携式小型化水分快速测量装置，实现精确、快速的水分测量，实现现场油样取样分析，及时反映油液的含水量信息，为使用决策提供数据支持。第二，利用滤膜法等不同原理的检测设备解决极性等问题，或研制适用于水—乙二醇型难燃液压液监测的仪器，实现磨粒分析和污染度监测，建立水—乙二醇型难燃液压液监测流程。第三，系统分析实际装备的结构特点、组成、磨损模式以及主要故障模式，通过积累历史数据以及引进数学方法，得到相应设备和指标的正常值和警告值，并不断优化，以此形成判断设备润滑与磨损相关形态的有效参考或可靠判断依据，制定相应的监测标准。第四，对监测的理化指标、污染度及元素含量等信息，进行特征提取与信息融合，通过对多个源提供的信息或同一源提供的不同特征多维信息的优化组合，提取所需特征，导出更多的有效信息，做出科学、准确的判断，提出合理化建议用于指导实践。

四、结语

水—乙二醇型难燃液压液应用范围在不断扩展，但是监测技术目前大多处于实验室研究阶段，实际应用的并不多。开展油品衰变分析等基础理论研究，论证监测仪器的适用性，形成规范的监测流程，积累设备监测数据，制定监测标准和界限值，建立监测技术体系，这些内容仍然是今后水—乙二醇型难燃液压液监测研究的重点。

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