柴油机润滑油在使用过程中, 会受到水份、 柴油或冷却液等的污染, 受高温或燃烧室气体的作用还会产生氧化、 硝化、 磺化等产物, 严重时, 这些污染和产物可导致装备的失效。 在用润滑油分析能可靠地反映其工作状态, 从而确定最佳换油时机和故障源, 以避免柴油机在使用过程中产生异常磨损及腐蚀等问题。 目前的传统方法, 是用卡尔菲休法测定石油产品中水份, 气相色谱法测定柴油机油中的柴油稀释剂, 因分析时间长和费用高等因素影响其普及应用。 傅里叶红外(FTIR)光谱法从分子水平分析润滑油, 从而能更有效地监测在用油, 由于光谱的复杂性, 目前尚不普及。 通过在实验室条件下配置多种污染程度的油液样, 分别为润滑油含水份百分比浓度为0.11%, 0.22%, 0.44%和0.88%的油样; 润滑油在230 ℃下的氧化时间为299, 323, 371和395 h的油样; 润滑油被柴油稀释的质量百分比浓度为1.5%, 3%, 6%和12%的油样; 润滑油含乙二醇质量百分比浓度为0.1%, 0.2%, 0.4%和0.8%的油样, 包括配置的润滑油油样共计20个。 实验采用安捷伦Agilent Cary 630红外光谱仪, 使用100 μm厚的液体池, 防潮ZeSe型配置的光谱范围为4 000～650 cm-1。 分析了所有油样, 获得了FTIR光谱图, 确定了水、 氧化产物、 柴油、 乙二醇污染所对应的特征波段范围分别为3 150~3 500, 1 670~1 800, 745~755和1 030~1 100 cm-1; 监测参数包括特征波段的实测中心点、 左边界、 右边界、 左基线、 右基线等。 建立了一种在用润滑油污染物定量分析模型, 通过水份、 柴油、 乙二醇的污染比例和峰面积, 在230 ℃下的氧化时间与峰面积分别建立拟合方程, 水、 柴油、 乙二醇含量百分比与对应峰面积的相关系数分别为0.977 9, 1.000 0和0.989 5, 氧化时间与对应峰面积的相关系数为0.999 6。 分析计算预测值与实际值的相对误差可知: 水份和乙二醇在含量大于0.2%时, 预测的最大相对误差为10%; 氧化时间和柴油预测值的最大相对误差为1%。 通过按比例稀释, 可对在用油进行监测, 对3个日常工作的实际油样进行FTIR光谱分析。 结果表明: 一个油样的水份含量为0.38%, 已经超过标准; 一个油样的燃油稀释为19%, 已经超标; 另外一个油样正常。 水份超过标准门阈值的油样经卡尔菲休法测量, 其相对误差为4.6%。 燃油稀释超过标准的油样经黏度测量, 其相对值变化同样超过了标准要求, 即在判断润滑油是否需要换油方面是一致的。 利用FTIR光谱法分析在用润滑油, 选定适当的吸收峰, 并计算吸收峰的面积, 借助于已经建立的拟合公式, 可快速可靠地监测在用油的污染种类及程度, 该方法可在一定程度上满足工程需要。

针对柴油机润滑油被燃油稀释的状态监测的问题, 研究了基于紫外荧光技术的柴油机润滑油被燃油稀释的检测方法, 设计搭建了检测实验装置。 利用峰值发射波长为365 nm的紫外LED作为发射光源, 发射的紫外光通过400 nm低通滤光片过滤后进入石英比色皿中的油样, 并激发油样产生荧光, 产生的荧光通过400 nm高通滤光片过滤后, 利用探测波长范围为400～800 nm的光电传感器采集油样的荧光信号, 利用万用表读取油样的荧光强度。 设计开发了信号的放大和测量系统。 高、 低通滤光片的组合使用, 减少了紫外光源所发射的紫外光对油样的荧光强度测量的干扰。 利用该实验装置, 测量了润滑油中柴油含量分别为20.3 Wt.%, 10.0 Wt.%, 5.0 Wt.%, 2.5 Wt.%, 1.5 Wt.%和0.7 Wt.%以及不含柴油的空白油样的荧光强度, 经拟合得到柴油含量与荧光强度的方程。 最后, 为了检验该方法测量润滑油中柴油含量的准确性, 采用柴油含量为7.5 Wt.%油样进行验证, 利用该实验装置, 测量了验证油样的荧光强度, 代入拟合方程, 计算得到油样中的柴油含量, 结果表明通过该方法测量的油样中柴油含量与油样的实际柴油含量的相对误差为0.5%, 实现了实验室条件下润滑油被燃油稀释的精确测量。