机油黏度在线监测技术研究

摘要：指出了机油黏度是影响机器的使用寿命和耗能的主要因素。从监测技术和环保角度论述了油液黏度在线监测的重要性，探讨了机油的在线监测技术研究进展，展望了机油黏度在线监测技术的研究方向。

关键词：在线监测；黏度；机油

中图分类号：TE626.3

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8023802

1引言

机油，即油，对发动机具有减磨、辅助冷却降温、密封防漏、防锈防蚀、减震缓冲等作用，被誉为机器的“血液”[1]。使用过程中，油粘度对发动机的工作有极其重要的影响作用，如王兆远等[2]研究发现机油黏度严重影响发动机的机械损失，相对高黏度机油，低黏度机油对发动机和车辆的燃油经济性更高、使用环境选择裕度更大、耗能更少、环保性更强；但是粟斌等[3]研究发现高黏度等级油温度较低时黏度增加较快，影响发动机的低温启动并加剧磨损，且增加功耗，但较高黏度等级油有利于摩擦表面油膜的形成，可改善，同时，较高黏度的油有利于减小蒸发损失。因此，机油的黏度对延长发动机的使用寿命和节能减排有重要意义。

但是，机油在使用过程中，长期在环境（温度、压力、电磁场和光等因素）的影响和剪切力的作用下，使得机油的物化性质发生改变，进而使得机油黏度发生变化，这不仅为机器的正常运转带来了威胁，而且加大了能耗，提高了运作成

本，加重了污染物排放量，严重污染了环境[4]。因此，对机油黏度的实时在线监测技术研究不仅能够监测机器运转状况，降低安全隐患，而且能够节能减排，其经济和环境意义重大。笔者着重论述机油黏度在线监测技术研究现状，以对机油黏度的实时监测技术改进提供借鉴。

2机油黏度在线监测技术研究

机油黏度在线监测是机油性状监测研究的重要内容，同时也是机器磨损

状态监测技术的重要研究内容。而在在线监测中，通信技术起着非常重要的作用，

因此基于通信技术对机油黏度在线监测系统的研发是机油黏度监测技术的重要研究内容，如贺嘉聪等[5] 利用上位机、下位机和连接上下位机的以太网技术组成油液在线检测系统，该系统通过（PC104）串口通信和以太网通信的软硬件设计，实现了油液在线检测系统的核心功能，即数据的在线采集、处理、发送及诊断，具有实时性强、数据传输快和全过程监测的优点，因此，油液在线监测系统使传统的油液实验室分析模式转变成机械设备磨损状态的自动监控与智能诊断模式，这对油液在线监测系统的开发应用具有重大意义；刘玉村[6]依据海根一伯埃司公式测量牛顿流体粘度设计出在线粘度分析仪，该分析仪可实现对产品的黏度进行自动连续分析，减少人工化验的滞后和误差，实现了对常减压装置减二线油原料组分粘度的实时动态检测，利用实时数据及时调整控制参数，将切换侧线牌号时的生产调整周期大大缩短。

而在机油黏度在线监测中，可见近红外光谱技术的应用提高了油液品质监测效率。如赵芸等[7] 提出了一种应用可见近红外光谱技术快速测定发动机油动力粘度值的新方法，该方法对5种不同粘度的油共150个样本进行光谱扫描检测，研究发现检测值可用于油动力粘度值的预测模型的建立，在建立的模型中，LS-SVM模型比PLS模型能获得更满意的预测效果，因此，应用光谱技术可以实现发动机油动力粘度值的快速无损检测。张瑜等[8] 研究了基于可见-近红外光谱技术的发动机油粘度和含水率的快速检测方法，在获取可见-近红外光谱信息的基础上，采用广义回归神经网络分别建立了粘度与含水率的预测模型，预测集样本的确定系数分别达到了0.9818和0.9999，说明可见-近红外光谱技术能够用于发动机油的含水率与粘度的预测。杜传斌等[9] 通过近红外光谱分析技术实现了运动粘度指标的简便、快速、无换检测，他们在对航空液压油样品进行测定以后，建立了建立了偏最小二乘法（PLS）模型和PLS与误差反向传播神经网络相结合（PLS-BP）的模型，并用相关系数（RC）和标准校正偏差（5EC）评价模型，研究发现RC和5EC分别为0.978和0.990，均表现出较好的预测效果。因此，基于红外光谱的在线监测技术研发是机油黏度在线监测技术研究的热点内容。

然而，根据不同的机器设备特点，研制相应的粘度在线监测装置是机油黏度在线监测技术实际应用拓展的重要的内容。如姚智刚等[10] 针对现代远洋船舶流动性工作特点及机械磨损状态监测实时性要求，开发了一套集油液磨粒监测和黏度检测的在线监测装置，该装置具有结构紧凑、尺寸小、安装方便等特点，测试试验分析表明：该集成装置具有良好的稳定性，能快速实现油液磨粒含量、黏度趋势分析及超限报警，该油液在线监测装置的集成实现，满足了后续集成检测

的可靠性要求。蒋璐璐等[11] 提出了一种应用可见/近红外光谱技术进行汽车油黏度快速无损监测的新方法，研究发现连续投影算法（SPA）是一种有效的特征波长提取方法，这有利于车载油黏度快速检测仪器的开发。

传感器是机油黏度在线监测系统中的重要部件，其影响着系统的监测精度和监测效率，因此，机油黏度在线监测传感器的研究是在线监测系统研究的重要组成部分。张峰等[12]槭迪侄匀蠡油多信息的状态监测，开发了基于石英晶体微天平（QCM）的同时监测油粘度和磨损颗粒的复合传感器，并进行了传感器不同油温条件下的稳定性等系列实验，研究发现，该型传感器对油黏度和磨损颗粒量的变化有较高的线性响应和灵敏度，能准确测量油黏度及磨损颗粒含量，且稳定可靠。赵晓等[13] 运用深圳先波科技公司生产的FWS-2黏度传感器以及PQM-1铁颗粒传感器进行实验，研究发现该传感器可以在线准确测定机油粘度和铁磁性磨损颗粒浓度，从而精确测定机油品质，对维持某油机的正常运转具有重要意义，同时也可应用于各类大中型动力机械、齿轮箱、机油泉和汽轮机的机油质量的实时监侧中。陈闽杰等[13] 开发了一种基于振动法的在线监测油黏度传感器，在恒温和变温状态下，通过实验室和柴油机台架实验侧试传感器对油黏度的响应，温度对传感器的影响及传感器的稳定性，研究发现该传感器对油黏度变化具有较高的响应和灵敬度，能准确测量油黏度，且稳定可靠。因此，机油黏度在线监测传感器的研究对实现监测技术的实际应用范围有重要意义。

3展望

机油黏度在线监测技术目前是国内外研究的一个热点，其具有很好的实时性和连续性，有效的克服了离线分析中众多的局限性，有着较高的经济意义和环境意义。但在稳定性、可靠性和精度方面需做进一步努力，为实现机油黏度在线监测的进一步发展，需从以下几方面进行努力。

（1）加强传感器研发，着重提高传感器的稳定性、可靠性和精确性。传感器影响着监测系统的精确性和效率，因此，提高传感器的稳定性、可靠性和精确性是提高监测系统的必要措施。

（2）提高鞲衅鞯募成性、降低传感器的使用成本，而传感器的监测内容和使用成本影响着监测系统的应用范围，因此，提高传感器的集成性和降低传感器的使用成本对推广监测技术的应用的有重要意义。

参考文献：

[1]

佚名.汽车油（机油）的六大作用[J]. 汽车工艺与材料，2007（7）：29.

[2]王兆远，钟臻，杨昊滋. 机油黏度等级对发动机机械损失的影响研究[J].机械工程师，2016（6）：68～69.

[3]粟斌，史永刚，徐金龙，等. 发动机油黏度等级对其性能的影响[J]. 与密封，2011，31（1）：92～94.

[4]郎庆成. 废机油与废油的再生利用[J]. 再生资源研究，2003（4）：40～42.

[5]贺嘉聪，陶辉. 串口和以太网通信技术在油液在线监测系统中的应用[J].与密封，2011，36（10）：98～101.

[6]刘玉村. 在线黏度分析仪在常减压装置中的应用[J]. 石油化工自动化， 2009，45（2）：86～87.

[7]赵芸，蒋璐璐，张瑜，等. 应用光谱技术快速测定发动机油的粘度值[J].光谱学与光谱分析，2010，30（9）：：2496～2499.

[8]张瑜，吴迪，蒋璐璐，等. 发动机油品质的可见-近红外光谱快速检测[J].光谱实验室，2010， 27（4）：1629～1632.

[9]杜传斌，梁圣伟，李健聪. 基于近红外光谱的液压油运动粘度快速分析[J].舰船电子工程，2015（10）：138～141.

[10]姚智刚，冯伟，陈闽杰，等. 新型油液在线监测集成装置[J].与密封，2012，37（6）：87～90.

[11]蒋璐璐，张瑜，刘飞，等. 油黏度可见/近红外光谱快速无损检测方法[J].石油学报（石油加工），2011，27（1）：112～116.

[12]张峰，赵晓，陈夫东，等. 机油铁颗粒含量和粘度传感器在柴油机保护仪中的应用[J].内燃机与动力装置，2011（3）：11～15.

[13]赵晓，陈闽杰，张晨龙，等. 基于振动法的在线监测油黏度传感器测试 [J].与密封，2012，37（7）：102～105.