油液分析技术--颗粒计数

  对于任何仪器设备的调节程序来说，颗粒计数是至关重要的。许多工具都可用于监测和跟踪样本的颗粒物数量和污染的严重程度，无论颗粒物是来自外部污染还是机器磨损。根据颗粒产生的具体环境和颗粒的类型来决定使用合适颗粒计数技术。对液压系统而言，连续清洁很关键。即使非常少的灰尘进入也会堵塞致动器和阀门，导致过早失效。相反，具有大量运动部件的齿轮和传动系统能够承受比清洁液压系统更多的磨损颗粒。

  ISO代码表示油的清洁度。每个ISO代码表示每ml液体的颗粒范围。表1显示了常见的ISO代码及其相应的粒子计数范围。

  ISO4406报告中包含来自每个粒子计数测试的三个清洁度代码。每个代码表示每毫升中大于4μm,6μm和14微米的颗粒的数量。

  用于在用油分析的常见颗粒计数技术是光阻挡技术，孔堵塞技术和激光成像技术LNF。

一、激光颗粒计数器

  激光颗粒计数器或光学颗粒计数器（OPC’s）是分析在用油的传统仪器。传统激光颗粒计数器的工作原理如下所示。通过激光器发出的光源穿过一个样品，一部分光被颗粒阻挡，因此较少的光到达光电检测器上，进而引起与颗粒面积成比例的电压变化。光电检测器技术与车库门开启器的原理相同。

  传统的激光颗粒计数器具有一些固有的设计局限，其测试结果中难免混入由油样中掺杂的水珠和气泡所引起的计数误差。通过使用超声波搅拌器对样品进行超声处理以减少气泡对颗粒数的影响。对于含水的样品（乳白色含水油样），通常需要除水溶剂得到更准确的计数。由于样品中含水导致所测颗粒物结果有显著误差。

  LNF是基于激光投影和人工智能识别技术，记录和识别磨损颗粒。如右图所示，当油样进入系统后，穿过样品池时，此时脉冲激光照射此样品池，所得到的信号由4倍放大器放大之后，投影到CCD上，然后由一个高速照相机对其进行拍照，然后经由神经网络技术对其进行分析，从而得出该油样的磨损颗粒计数以及形态的信息。其可可自定义污染度等级（如按照我国的电力行业标准及国军标，自动计算污染度等级，能够自动识别水滴和气泡，有效识别被测油样中水滴和气泡对检测结果的影响，有智能铁谱、铁磁性颗粒检测功能。

二、光阻挡颗粒计数器

  光阻挡颗粒计数器的优点是其操作原理简单，所以该仪器可安装在实验室、可作为便携式设备或应用在线传感器中，它们都可共享平台并提供类似结果。斯派超公司 MicroLab 40全自动油液智能检测系统使用光阻技术进行颗粒计数。

  这种技术的缺点是很容易被水滴或其它“ 软”颗粒（例如油中的硅基抗泡剂）所干扰，将它们计为颗粒，使油品看起来比实际上更脏。

  如果油样中有黑色碳烟颗粒，则这种技术无法检测。这是商业实验室报告中通常不提供颗粒计数的原因之一。 光阻颗粒计数器的另一个常见的制约是动态范围。当油液中的颗粒物通过颗粒计数器中小开口时，随着每毫升油液中的颗粒数的增加，颗粒物多个颗粒物重叠在一起，检测时被记为一个颗粒的概率显著增加，称此为重合误差。如不进行油液的稀释处理，则重合误差将决定颗粒计数器的颗粒物计数上限。

三、柱塞法颗粒计数器

  柱塞法颗粒计数器用于对机械设备中正在使用油液的现场颗粒计数。它们采用细网设计，颗粒积聚在网上。这些颗粒计数器基于恒定流量或恒定压力设计。恒定流量系统在保持流量恒定的同时测量穿过网格的压降。恒定压力系统在保持压力恒定的同时测量流速的变化。 当大于孔径的颗粒在网上沉积时，它们将增加流动的阻力（图3）。因此对于恒定流量系统，压力将随时间增加。而对于恒压系统，流量将随时间减少。流动阻力的变化率是油中大于网孔尺寸的颗粒数的函数。油液中颗粒越多，流动阻力变化越快。

  在这两种情况下，通过外推法来估计颗粒计数分布。典型的孔堵塞网格设计生成一个或两个ISO代码。但是由于产生的数据有限，所以孔阻塞颗粒计数器很少应用于工业实验室中，但可以很好的应用于样品中含有水、碳烟或添加剂等干扰因素的检测中。

  孔阻塞颗粒计数器的优点是其油液样品应用领域广。它能得出相当好的结果，而不受水、碳烟或油中其它“软”颗粒的干扰。而且样品制备也比较容易。在摇动和搅拌过程中产生的气泡不会影响测试结果。 因此对于便携式或现场应用来说是一个非常好的技术。斯派超FIELDLAB58型便携式油液监测实验室便使用了孔阻塞颗粒计数技术。样品的颗粒被过滤器捕获之后，可以使用XRF（X荧光油料光谱分析仪）进一步分析它们的元素组成。