油液分析技術--顆粒計數

  對于任何儀器設備的調節程序來說，顆粒計數是至關重要的。許多工具都可用于監測和跟蹤樣本的顆粒物數量和污染的嚴重程度，無論顆粒物是來自外部污染還是機器磨損。根據顆粒產生的具體環境和顆粒的類型來決定使用合適顆粒計數技術。對液壓系統而言，連續清潔很關鍵。即使非常少的灰塵進入也會堵塞致動器和閥門，導致過早失效。相反，具有大量運動部件的齒輪和傳動系統能夠承受比清潔液壓系統更多的磨損顆粒。

  ISO代碼表示油的清潔度。每個ISO代碼表示每ml液體的顆粒范圍。表1顯示了常見的ISO代碼及其相應的粒子計數范圍。

  ISO4406報告中包含來自每個粒子計數測試的三個清潔度代碼。每個代碼表示每毫升中大于4μm,6μm和14微米的顆粒的數量。

  用于在用油分析的常見顆粒計數技術是光阻擋技術，孔堵塞技術和激光成像技術LNF。

一、激光顆粒計數器

  激光顆粒計數器或光學顆粒計數器（OPC’s）是分析在用油的傳統儀器。傳統激光顆粒計數器的工作原理如下所示。通過激光器發出的光源穿過一個樣品，一部分光被顆粒阻擋，因此較少的光到達光電檢測器上，進而引起與顆粒面積成比例的電壓變化。光電檢測器技術與車庫門開啟器的原理相同。

  傳統的激光顆粒計數器具有一些固有的設計局限，其測試結果中難免混入由油樣中摻雜的水珠和氣泡所引起的計數誤差。通過使用超聲波攪拌器對樣品進行超聲處理以減少氣泡對顆粒數的影響。對于含水的樣品（乳白色含水油樣），通常需要除水溶劑得到更準確的計數。由于樣品中含水導致所測顆粒物結果有顯著誤差。

  LNF是基于激光投影和人工智能識別技術，記錄和識別磨損顆粒。如右圖所示，當油樣進入系統后，穿過樣品池時，此時脈沖激光照射此樣品池，所得到的信號由4倍放大器放大之后，投影到CCD上，然后由一個高速照相機對其進行拍照，然后經由神經網絡技術對其進行分析，從而得出該油樣的磨損顆粒計數以及形態的信息。其可可自定義污染度等級（如按照我國的電力行業標準及國軍標，自動計算污染度等級，能夠自動識別水滴和氣泡，有效識別被測油樣中水滴和氣泡對檢測結果的影響，有智能鐵譜、鐵磁性顆粒檢測功能。

二、光阻擋顆粒計數器

  光阻擋顆粒計數器的優點是其操作原理簡單，所以該儀器可安裝在實驗室、可作為便攜式設備或應用在線傳感器中，它們都可共享平臺并提供類似結果。斯派超公司 MicroLab 40全自動油液智能檢測系統使用光阻技術進行顆粒計數。

  這種技術的缺點是很容易被水滴或其它“ 軟”顆粒（例如油中的硅基抗泡劑）所干擾，將它們計為顆粒，使油品看起來比實際上更臟。

  如果油樣中有黑色碳煙顆粒，則這種技術無法檢測。這是商業實驗室報告中通常不提供顆粒計數的原因之一。 光阻顆粒計數器的另一個常見的制約是動態范圍。當油液中的顆粒物通過顆粒計數器中小開口時，隨著每毫升油液中的顆粒數的增加，顆粒物多個顆粒物重疊在一起，檢測時被記為一個顆粒的概率顯著增加，稱此為重合誤差。如不進行油液的稀釋處理，則重合誤差將決定顆粒計數器的顆粒物計數上限。

三、柱塞法顆粒計數器

  柱塞法顆粒計數器用于對機械設備中正在使用油液的現場顆粒計數。它們采用細網設計，顆粒積聚在網上。這些顆粒計數器基于恒定流量或恒定壓力設計。恒定流量系統在保持流量恒定的同時測量穿過網格的壓降。恒定壓力系統在保持壓力恒定的同時測量流速的變化。 當大于孔徑的顆粒在網上沉積時，它們將增加流動的阻力（圖3）。因此對于恒定流量系統，壓力將隨時間增加。而對于恒壓系統，流量將隨時間減少。流動阻力的變化率是油中大于網孔尺寸的顆粒數的函數。油液中顆粒越多，流動阻力變化越快。

  在這兩種情況下，通過外推法來估計顆粒計數分布。典型的孔堵塞網格設計生成一個或兩個ISO代碼。但是由于產生的數據有限，所以孔阻塞顆粒計數器很少應用于工業實驗室中，但可以很好的應用于樣品中含有水、碳煙或添加劑等干擾因素的檢測中。

  孔阻塞顆粒計數器的優點是其油液樣品應用領域廣。它能得出相當好的結果，而不受水、碳煙或油中其它“軟”顆粒的干擾。而且樣品制備也比較容易。在搖動和攪拌過程中產生的氣泡不會影響測試結果。 因此對于便攜式或現場應用來說是一個非常好的技術。斯派超FIELDLAB58型便攜式油液監測實驗室便使用了孔阻塞顆粒計數技術。樣品的顆粒被過濾器捕獲之后，可以使用XRF（X熒光油料光譜分析儀）進一步分析它們的元素組成。