粘度法測定發動機油質量

提高發動機的運行效率，避免燃油浪費是節約能源的一種方式，潤滑劑是發動機運行時的重要物質，為使發動機效率得到優化，保證能源供應高效運行，檢驗潤滑劑的質量是關鍵，粘度是檢驗液體潤滑劑質量的最重要參數，粘度的測量受到廣泛的關注。

最近幾年來，可再生能源如地熱、風能、太陽能設備以及沼氣廠的建立彰顯出越來越重要的意義。和其他能源供應系統一樣，這些高度復雜的設備同樣需要予以細心的維護。尤其是中央熱電廠以及個人用小型供暖裝置，如何保證設備運行過程的安全和穩定，持續均勻的能源供給具有決定性意義。

由于這些設備使用不同結構的內燃機，維護工作除了考慮時間間隔外，還取決于燃料種類、純度、發動機類型及所在地區等。例如位于海邊的中央熱電廠可能會因為所用燃油中含有水分以及空氣中的鹽分而受到損害。用于這些發動機的燃料種類多樣，如天然氣、沼氣以及氫氣等。

機油測定的意義

發動機所提供的能量首先用來發電，大型熱電廠所產生的能量輸入到電網中儲存。污水處理廠附近的熱電廠，余熱多用來烘干污泥，此時污泥具有較高的熱值，可用于商用燃燒裝置產生能量。發動機的余熱還可用來加熱沼氣池。私人用小型供暖裝置可應用發動機余熱加熱水來進行供暖（見圖1）。

圖1.  一種私人用小型供暖裝置的示意圖，中央模塊是內燃機。

生物氣體具有高濃度的硫化氫（H2S）成分，其不易被催化分解，未經完全燃燒的殘余氣體可能對發動機產生嚴重損害。這種損害通常表現為進氣閥、出氣閥以及活塞環處微小的漏氣現象。此外，發動機油將會變為酸性從而失去了潤滑性能，發動機還可能發生內部腐蝕，雖然可往油里加入添加劑中和所產生的酸，但是添加劑也有其飽和量。其次，添加劑具有吸濕性的缺點，使得油中的水分降低影響潤滑性能。

發動機動力類型和制造要求決定了燃油的眾多參數，如粘度、炭黑數等。例如發動機若采用甲烷作動力，則不會像柴油發動機那樣產生高炭黑污染，而采用生物氣體的發動機會釋放出更強的酸污染。因此，對發動機油的水分、酸含量以及其潤滑性能（粘度）進行研究，成為一項重要的工作，以下這些分析項目是必須進行的：

發動機油中的炭黑含量；

發動機油中的水分含量；

發動機油的酸值；

發動機油的燃料類型和雜質含量，以及添加劑情況。

對汽油或柴油發動機組的商用內燃機（通過閥和活塞環）的機油進行研究，可采用不同的分析方法實現。借助FIR分析可以測定油中的物質的類型和含量，更為精確的方法則是氣相色譜法，但其缺點在于高昂的設備費用和檢測成本。漢堡的分析測試服務公司 Askot 決定轉而尋求粘度法對礦物油進行特性鑒定。

粘度計快速分析機油

Askot 公司受客戶委托，對油類樣品的質量進行研究。借助于SI Analytics 公司的粘度系統 AVS 370 （如圖2）來研究機油的粘度及潤滑性能。

圖2.  Askot 公司采用毛細管粘度計研究內燃機油。

Askot 公司按照德國工業標準 DIN51562，采用SI Analytics 公司的微型余白羅德（Ubberlohde）粘度計進行工作。客戶所抽取的樣品最多為100ml，這樣少的樣品體積必須滿足所有上述分析項目的測定。同一樣品在經過一項分析測定之后，一般不再適于其他后續的分析項目。

毛細管粘度法是用于測定具有牛頓流體行為的液體動力學粘度的最準確方法，基于此，國內外的企業中均將其作為標準方法，而為了達到分析結果的可靠性，所使用的儀器更要符合高標準要求。

玻璃粘度計產品類型

最常用的毛細管粘度計是余白羅德的三腿式粘度計及其一些列產品。應用這種粘度計時，樣品體積不必準確量取，通過懸掛的小球在毛細管下端所形成的水平位置，自行調節測定體積以及產生的平均壓力高度。余白羅德粘度計可應用于以下實踐情況：

絕對和相對的（粘度）測量；

手動和自動的彎月面通道辨認；

一般的和特別臟的樣品測量；

手動和自動的清洗；

“常量”情況下的微量式操作。

兩腿式粘度計，例如奧氏粘度計，仍采用經典方法用于測量，這種類型的粘度計在使用過程中會受到一些限制。此外，還有許多其他類型的粘度計，但一般用于例行分析或者特殊的科研過程。毛細管粘度計具有準確測量的普遍意義。

背景知識：玻璃粘度計

毛細管是具有決定性的組件

當今用于粘度計的精密毛細管，系由硅硼玻璃或其他高級工程玻璃構造而成，能夠保證具有穩定的質量，符合最高的國際標準。工業規模的大批量制造經驗，使之能夠滿足所要求的結構特點以獲取有用數據。這種毛細管是按照一種能夠確保均勻內徑的方法進行制造的。毛細管流出在幾何形狀上符合德國工業標準DIN中理論上的哈根巴赫校正。所有這些玻璃技術性能保證了均勻的流動時間，這正是產生正確結果的前提。

當今廣泛應用的微型余白羅德粘度計具有特別小的哈根巴赫校正，能夠在流通時間即使達10s時還能符合DIN標準進行理論計算。絕對粘度可以直接按照方程式或借助表格來算出一系列典型指標，例如SUS（賽波特通用粘度）、SFS（賽波特重油粘度）以及E（恩氏粘度）等。