润滑油应用型实验室建设和管理技术探讨

吴根生，佟明星，姚帅

(上海宝钢工业技术服务有限公司，上海 201900)

0 引言

随着润滑油使用企业对润滑油质量和使用要求更加重视，有规模性的企业一般都需要建立润滑油应用型实验室，主要用于润滑油质量分析和把控使用中的设备状态。目前国家只有《检验检测实验室设计与建设技术要求 第一部分：通用要求》标准，对一些特殊行业，如润滑油检测专业实验室设计时，在应用了该标准的通用部分后，只能参考产品、工程设计等边缘技术或专业经验作为建设依据，这样往往在实验室运行后，发现布局有缺陷、安全有隐患、检测流程不顺畅、检测技术不完整和管理无法规范的局面。本文主要想结合润滑油物理化学特性和检测技术要求，对实验室设施布局和管理进行分析，总结出润滑油应用型实验室设计、建设和标准化运行的管理经验[1]。

1 实验室建设要考虑的因素

润滑油应用领域的实验室既要对润滑油质量进行检测分析，又要对设备状态控制监测进行诊断，是判断润滑油现有质量对使用设备状态影响程度的深层次管理。在实验室建设初期要考虑的因素一般有，1)确定实验室分析的润滑油种类，按照种类和使用的设备类型确定检测项目；2)考虑润滑油的储存、检测过程中的安全性，危化品试剂储存和使用的安全性；3)考虑仪器使用环境(温度、湿度、受限距离和空间、空气质量、特殊设施等)要求，以及放置位置要求；4)确定实验室通讯设施，包括网络和电话等设施；5)考虑检测过程流畅，确保试样准备、检测过程、样品存储和废弃处理、容器清洗和回收等流程的顺畅；6)考虑实验室通风设施排列组合的合理性；7)结合实验室布局和设备布置，确定各类能源介质的管道走向、流量和压力范围以及防护措施等。

1.1 实验室检测项目的确立依据

润滑油应用型实验室，一般把润滑油分为稀油类和干油类，其中稀油类主要指齿轮油、液压油、汽轮机油、压缩机油、油膜轴承油、机油和冷冻机油等。干油类主要指极压锂基脂、通用锂基脂、钙钠基脂、复合钙基脂、铝基脂、复合铝基脂和复合磺酸钙基脂等。实验室既要从产品质量控制角度出发考虑检测项目，也要从使用润滑油的设备状态把控角度出发考虑检测项目。两者检测项目的有机结合，才能组合出一套完善的润滑油检测项目。

稀油类润滑油质量控制主要目的，是掌握润滑油的黏度等级、理化性能和抗磨性等要求，检测的项目一般包括运动黏度、黏度指数、水分、泡沫特性、抗乳化、腐蚀、机械杂质、酸值、碱值、闪点和极压性能等。对应用稀油类润滑油设备状态把控的主要目的，是掌握润滑油使用中的安全、质量变化，以及质量变化对设备的影响程度。检测项目一般包括运动黏度、水分、腐蚀、机械杂质、酸值、碱值、闪点、污染度和磨损(光谱和铁谱)等[2-6]。

干油类润滑油质量控制主要目的，是掌握润滑油的稠度等级、理化性能和抗磨性等要求。检测的项目一般包括锥入度、延长锥入度、滴点、水分、离油度、水淋、夹杂物和极压性能等。对应用干油类润滑油的设备状态把控的主要目的，是掌握润滑脂使用中的质量变化及其对设备的影响程度。检测项目一般包括锥入度、水分、极压性能和磨损(光谱和铁谱)等[7]。

通过对质量控制和状态把控需求的两组检测项目的确定，并从提高检测效率、减轻检测强度和数据准确性等因素考虑，选择具有代表性的检测仪器和方法。其中，选择的方法通用性要强(如选用国际标准、国家标准和行业标准等)，仪器智能化程度要高，从而获得的检测结果准确可靠，也会降低检测人员的检测强度。

1.2 实验室建设基本要求

1.2.1 实验室功能设计及基本要求

根据确立的润滑油检测项目，实验室一般可设立润滑油理化实验室、磨损实验室、污染度实验室、天平室、烘干室、明火作业室、台架实验室、洗瓶室、危化品储存室、资材储存室、样品储存室、样品准备室、废弃物临时储存室(注：废弃物不能长期大量存放于实验室辅助用房内，故称作临时储存室)、气体储存室、电源控制室和检测人员办公室等区域[2]。

润滑油应用型实验室检测的润滑油一般是可燃液体或半固体，火灾危险性为丙B类(闪点≥120 ℃)，遇明火、高热可燃烧，燃烧分解出CO、CO2等有毒有害气体，经常或大量吸入可能产生乏力、头晕，严重者可引起油脂性肺炎等。同时，在润滑油检测中，如酸值、运动黏度、水分、腐蚀和光谱等检测项目会涉及加热、燃烧和挥发等条件，且检测中还使用易燃危化品(如石油醚和乙醇等)，所以实验室的设施布置必须重点考虑废气烟雾排放，从而符合职业健康和安全管理要求，避免人身健康影响和实验室安全事故的发生，这些区域在设计时，必须满足润滑油检测的安全特性和检测方法的条件。

理化实验室是润滑油检测最核心的区域，是完成润滑油理化性能项目的检测场所。要按润滑油种类、检测项目的特性和条件，考虑实验室整体布局。润滑油稀油和干油的检测项目一般都不同，有的项目虽然使用相同的检测设备，但测定条件仍有较大差异。在设计时应考虑相对独立的两个区域，避免试验交叉干扰，测定数据不稳定和流程不畅的影响，所以一般把稀油类润滑油的运动黏度、水分、腐蚀、机械杂质、酸值和碱值等检测项目设计为一个工作区域，干油类润滑油的锥入度、滴点、水分和水淋等检测项目设计为另一个工作区域。同时，对检测有有机试剂和低沸点挥发的过程，必须放在良好的通风和防火通风柜内开展。

磨损实验室主要检测润滑油磨损元素含量、磨损颗粒数量以及形貌的实验室。在设计通风系统时，必须防止外界空气中污染物的渗入，必要时应对实验室新风进行过滤，防止所需测定的润滑油被污染。污染度实验室主要是检测润滑油中5～100 μm颗粒污染物的数量和等级。为了确保检测数据的准确性，实验室必须设计成具有过滤小于5 μm以下过滤精度的功能，才能满足污染度检测方法的要求。

天平室是检测过程中对润滑油、器皿和标准物质进行称量的重要场所，实验室附近的振动、实验室内温湿度的变化都会影响称量的准确性。在实验室整个布局中，既要考虑到各种检测的称量方便性，也要考虑周围设施或外部环境的振动影响，要尽量避开震源，并设置专门的防震天平实验台，减小外界突发的振动影响。

烘干室主要功能是对样品和器皿的恒重干燥，另一功能是对检测过程中低沸点润滑油和试剂挥发的集中排放，在设计中需要考虑良好的通风设施，避免实验室环境被污染和危害人身健康。

明火作业室主要用于闪点和燃点等检测项目而特意设立的特定场所，属危险性比较高的区域。在检测过程中使用燃气和明火，有时还会发生燃烧现象，产生大量烟雾和油蒸汽等危险因素，整个过程都处于危险性比较高的状态，故该实验室在设计时相关设施必须选择阻燃材料(主要指通风柜和实验桌面等)和安装煤气报警监控系统。

台架实验室主要是布置模拟性检测项目，如四球摩擦性检测和十万次剪切检测等。整个检测过程会产生异常噪声和振动，影响其他检测人员的检测专心度和精密设备的使用，设计时必须考虑尽量远离天平室和检测人员多的场所。

洗瓶室是清洗试验容器和烘干的场所。在洗涤容器过程中有大量的有机试剂挥发和废润滑油产生，所以溶剂清洗过程必须设置在通风柜内进行。由于清洗玻璃器皿会使用较多的洗涤剂，该废水管道不能接入生活污水管，必须纳入工厂或区域排污系统，避免污染水环境。

试剂储存室是存放乙醇、石油醚、氢氧化钾、氢氧化钠、盐酸和硫酸等危化品的场所。在布局中应分有机试剂存放区域，酸、碱类化学品存放区域等。由于这类试剂都为国家和企业管控的危化品，存放区域必须安装防爆空调和照明，配置通风系统，确保室内温度控制在危化品安全储存的要求范围内，并保持室内空气流通，防止有机挥发物集聚发生爆燃。

气体储存室是放置可燃气体(煤气)、载气(氮气)、助燃气(氧气)和压缩空气等气体的场所。设计中必须确保可燃气体(煤气)与助燃气(氧气)保持安全距离，防止煤气泄漏时与氧气混合产生爆燃。

样品储存室和样品准备室是存放润滑油的场所。由于润滑油长期存放(一般存放3个月以上)，低沸点成分挥发容易集聚，遇火花爆燃，故照明系统应具有防爆功能，且保证通风良好。

在完成了实验室基本功能设计后，还需对各实验室进行组合，实现样品接收、分配、称量、检测、存储、清洗和废弃物处理的流程顺畅。其他辅助用房的设计只要满足存放量、人员舒适度和一般的电气安全性即可。

1.2.2 实验室及附属用房内部设施的基本要求

实验室及附属用房内部设施主要包括，实验台供配电、通风(排风、送新风)、消防设施(火灾报警、有害气体报警)、照明、紧急冲淋等。

实验室建设设计时，要求实验台电源安装到台，且每一套实验台加触电器保护。实验台要固定且外观整洁，室内电源线和电源插座安装科学规范，不走明线，电源插座固定(或嵌)在实验台上。按照仪器数量和电流容量，一般设置适量220 V的二孔、三孔插座，并考虑合理的电流容量。由于润滑油检测中会使用到水和油介质，为了防止油和水溅到插座孔中发生意外，安装有盖插座比较安全。实验台上还应设置一定数量的鹅颈管水龙头，方便大量筒、试管和移液管等有一定长度的器皿清洗。

通风(排风、送新风)系统是排除检测产生的废气，并补充新鲜空气的装置。实验室必须做到排风和送风量的平衡，送进实验室前的新鲜空气必须过滤，防止扬尘进入实验室影响实验数据的准确性。为了避免新风送入的有效性，实验室的通风换气装置中心距地面不小于300 mm，故室内通风口一面应设防护罩，室外一面应有挡风设施，从而保证送新风系统的风量稳定。对水分、酸值、滴点和离油度等检测，以及洗涤玻璃器皿等过程，有溶剂、基础油和低沸点物等挥发的作业，必须考虑设计通风柜，并把仪器和加热设备放置在通风柜内。对闪点、燃点等明火类检测，要考虑到遇火花爆炸和着火等危险性，该通风柜内壁和台面必须设计为阻燃材质和具有防爆功能的照明，减小危险性的发生。

对于润滑油检测实验室设置消防设施(火灾报警、有害气体报警)、逃生指示和照明是非常重要的。安装火灾和有害气体报警设施后，可及时提醒检测人员采取应急措施，避免事故的发生。同时，根据润滑油容易溢出的火灾特点，在明水作业场所还需配置一定数量的黄沙，以便急用。对于一旦发生无法挽救的火灾事故时，逃生指示和照明的合理设置，就能引导人员有序疏散，避免救灾场面次序的混乱，减少人员的伤亡。

紧急冲淋器(含洗眼器)是减小化学试剂溅到检测人员身体伤害的一种应急装置。在检测作业最中心的实验室一侧必须安装一套，在实验台水斗边应尽量安装洗眼器，以便突发事故发生时的简便应急处理。

1.2.3 能源介质设计要考虑的因素

润滑油应用型实验室使用的能源介质主要为水(自来水、蒸馏水)、电、气(煤气、压缩空气、高纯氮气和高纯氧气)等。

实验室普通用水以中央实验台、边台分别配置比较合理，以便检测过程中能及时使用，减少实验人员在检测中频繁移动影响检测进程。由于检测过程一般都会使用水源，设置一定数量的地漏和排水系统能防止突发水患的发生。

根据配制试剂和检测项目要求的不同，润滑油检测使用的蒸馏水，一般分一级水、二级水和三级水。实验室可配置相应的水制备系统满足润滑油检测方法中对实验室用水的要求。

实验室用电量的配置要满足所有仪器设备开启后所需的电量。一般以检测设备和辅助器具用电量计算出总容量后，再增加一定保险系数测算总用电量。润滑油检测中，大量实验都有一个较长的加热检测过程，一般用电负荷都较高。为了防止各检测过程的用电干扰，尽量对供配电进行分片式集中控制，如按实验台单独控制，检测片区控制，用电量平均控制等方式配置，确保合理布局，防止检测中某个设备故障或负荷过载跳电，影响其他检测的正常进行。

实验室不同种类和等级的气体气源要放置在专用气瓶室或专用区域。设备气体汇流排的区域最好是单独的房间，要严禁明火、远离火源、防暴晒，使用煤气类易燃易爆气体要有特殊的防护和报警装置，气体间不发生爆燃的气体管道可同架敷设，但其间距不得小于0.25 m。实验室用气系统的设计，要考虑相关设备的用气量和最低压力。在配置用气点时，首先考虑用气设备存放地点，并配置好阀门、压力表和与设备连接管相匹配的接头，方便连接设备。对压缩空气类用气点，由于空气中一般有较高的水分，但分析设备都需用干燥空气的要求，故在用气设备接口前还应加装带除水和过滤的压力表，确保仪器设备使用干燥干净的空气，防止仪器损坏。

2 实验室运行保障管理方法

在实验室建设完成和仪器安装到位后，为了确保实验室的运行保障，需要合理的人员配置、完善的管理制度和质量管控方法。

2.1 实验人员队伍的配置

实验室人员的配置一般以设备自动化程度、工作量、信息化和基础管理要求等为测算依据，再考察相关行业实验室人员情况，结合本地区和企业的一贯作息安排等因素制定出人员需求。对于润滑油应用型实验室，既有润滑油检测，同时还涉及设备用油的诊断等业务，在配置人员时，必须配置相关的化学专业和机械专业人员，才能确保两个专业的工作衔接。在配备合理数量的检测人员后，应指定实验室负责人，承担起实验室的业务分配和协调工作。

2.2 实验室体系的建立

2.2.1 实验室基础管理制度的建立

为了确保实验室有序运作，实验室必须建立完备的工作规范和制度，使实验人员职责分明、仪器设备状态良好、实验室运行平稳、安全防护及危险品管理规范。建立以下的一些管理制度是必要的：

(1)建立一套实验室作息制度，确保实验人员有序管理。

(2)建立一套各岗位职责，明确各岗位的工作内容和所承担的责任，必要时设置A、B角替换规则，确保各岗位的工作正常开展。

(3)建立实验室日常运转的环境维护制度，确保实验室保持良好的工作环境和运转次序。

(4)建立实验室消防应急措施方法和管理制度，确保实验室在突发情况下有序采取措施。

(5)建立一套危化品管理办法，编制各类危化品技术操作规程，确保危化品的储存、使用和报废处置的全流程规范管理。

(6)培养一定数量实验室报告结果的审核人员、危化品管理人员、燃气和危化品作业相关的资质人员，确保检测和管理人员持证上岗。

(7)建立样品管理办法，确保收样、检测、保管和报废处置符合实验室管理和客户需求。

(8)建立设备台账记录，包括设备档案、点检记录、调试记录、维修记录，确保设备完好和状态受控。

(9)编制设备操作规程，方便检测人员学习和操作，做到作业规范。

(10)建立岗位危险源辨识和控制管理办法，让全体检测人员了解本岗位的危险源，并得到控制。

(11)建立实验室方针、政策和目标，使全体员工了解实验室总体工作方向等。

通过上述制度的建立，确保了实验室人员管理、环境维护、安全保障、设备维护和成本控制等基础工作的顺利开展。

2.2.2 实验室能力认可相关性文件的建立

为了保证实验室管理水平符合国际或国内实验室专业级管理水平和测试数据的权威性，实验室的活动还须满足ISO/IEC 17025或GB/T 27025《检测和校准实验室能力的通用要求》的管理要求。从资源和过程要求要素考虑，从以下几方面建立规则[8-9]：

(1)人员方面，主要是建立实验人员资质管理办法，确保实验人员以此为依据获得考核并被授权后上岗。对人员的培训、监督等建立相应的年度计划，确保计划中规定的相关工作有序开展。

(2)方法的选择、验证和确认方面，主要是建立实验室现行有效的测试方法和作业指导书受控清单，并对受控方法进行符合性确认，确保本实验室检测条件满足方法要求。

(3)记录控制方面，主要是建立实验室技术记录和管理记录的控制制度，确保检测数据和各类规则在传递中的规范有效。

(4)外部提供的产品和服务方面，主要是建立标准物质和重要物资的台账和管理办法，并做好日常的验收和使用管控工作，确保重要标准物质和重要物资的受控。对需外部提供结果评价服务需求前，需建立供应商能力和条件的验收评定标准。

(5)设备和计量溯源性方面，主要是建立设备管理台账和状态控制办法，包括设备计量周期、期间核查等措施，确保测试数据的溯源可控。对重要设备进行状态标识，包括设备资产标识、计量符合性标识、状态性质标识和保管人标识等，确保设备在使用前掌握适用性。

(6)数据控制和信息管理、报告结果方面，主要是建立数据、报告管理控制办法，包括异常数据的处置、修改、报告出具格式和信息发布等规则，确保数据信息不被篡改和丢失。

(7)确保结果有效性方面，主要是建立实验室测试数据质量抽查、比对和能力验证计划，确保人员、设备和实验室间的能力在受控范围内。

(8)要求、标书和合同评审方面，主要是建立合同评审具体内容，确保在接受样品时就得到是否满足实验室测试条件。

(9)设施和环境条件方面，主要是建立各功能性实验室对环境、温湿度、设施要求的制度，确保实验室设施和环境条件在检测方法所规定的控制范围内。

(10)测量不确定度的评定方面，主要是编制不确定度评定计算方法，对关键实验项目有计划评定不确定度，掌握本实验室检测结果的可信度。

通过对这些能力要素规则的建立和实施，实验室的管理基本满足了《检测和校准实验室能力要求》中规定的相关准则。但为了能支持和证明实验室持续满足上述管理制度，实验室还要建立一套包括管理体系文件的控制、记录控制、应对风险和机遇的措施、纠正措施、内部审核和管理评审等的管理制度[8-9]。

3 结束语

实验室建设和运行是一项连贯性系统项目。对润滑油应用型特殊专业实验室所需求的设施和环境，在实验室设计和建设初期都必须考虑和配置完善。在符合了实验室配置的基本功能后，建立实验室规范化能力要求规则和确保持续运行改进，才能证明实验室管理水平符合国际实验室或国内一流实验室专业级管理水平和测试数据的权威性。