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什么是润滑油？
润滑油是一种石油衍生产品，用于控制和减少机械运动部件（如：发动机和涡轮机）的摩擦和磨损，其主要用途是帮助保护和延长设备的使用寿命。
这些目标通过以下方式实现：
通过减少摩擦和磨损进行润滑。润滑油在设备的机械运动部件之间形成一层薄膜，可减少这种金属与金属之间的接触磨损。
通过充当散热器来冷却。可使热量从设备的关键部件散发出去，从而防止因温度升高而变形。
通过形成一层薄膜起到保护作用。这层薄膜膜不受氧气或腐蚀性物质的影响，因此可防止金属损坏和氧化（生锈），也可防止磨损。
润滑油类型
在大多数情况下，润滑油由添加了添加剂和其他化学物质的基础油组成。根据基础油的来源，有两种常见类型的润滑油：
1.基础油为矿物油的润滑油（图1a）是最常用的类型。
这类润滑油由添加了合成添加剂的石油产品（基础油）组成，一般用于无高温要求的应用中。使用矿物基础油的润滑油的典型领域包括：发动机、液压系统、齿轮和轴承。
2. 基础油为合成油的润滑油（图1b）是人工开发的矿物油替代品。
这类润滑油不是很常见，也更加昂贵。合成油是专门为制造性能优于矿物油的润滑油而开发的。例如：耐热合成油用于在高温下运行的高性能机械。
下表列出了不同类型润滑油的子类型。
润滑油的物理性质（如：粘度和密度）主要取决于基础油，而添加剂则是对化学性质（如：酸值或碱值）进行微调。对于每种应用，润滑油的配方通常需满足客户要求的物理性质和化学性质。因此，存在各种类型的润滑油（表1）。
表1. 不同类型的润滑油
润滑油类型 |
子类型 |
车用油 |
机油 齿轮油 变速器油 |
工业油 |
液压油 汽轮机油 |
润滑脂 |
|
金属加工液 |
成型液 切削液 |
近红外光谱——一种符合ASTM的工具，可用于评估润滑油的质量
近红外光谱（NIRS）是石化行业中既快速又可靠的质量控制方法，已拥有30多年的历史。然而，许多公司仍未考虑在其QA或QC实验室中使用近红外光谱，其原因可能是：应用经验有限或对使用新方法的普遍犹豫。
与其他传统分析技术相比，使用近红外光谱技术有诸多优点。其中的一大优点是：近红外光谱可在30秒内同时测量多个参数，而且无需任何样品前处理！近红外光谱使用的无损性光与物质的相互作用，受样品物理和化学性质的影响，使其成为测定这两种性质的理想方法。
本文的剩余部分，讨论了根据ASTM E1655（方法开发）、ASTM D6122（方法验证）和ASTM D8340（结果验证）的近红外光谱使用指南开发的润滑油解决方案。
可阅读我们之前的博文，了解关于近红外光谱作为一种辅助技术的更多信息。
近红外光谱在润滑油分析中的应用及参数
近红外光谱在润滑油分析中的主要应用是可方便地监测油况，即检查油的质量是否仍然适合设备的适当润滑。减少不必要的换油意味着可显著节约成本；而换油太少可能会导致设备损坏，从而产生昂贵的维修费用。因此，优化润滑油的使用非常重要。
以下参数可将近红外光谱和基准方法值相关联：运动粘度、粘度指数、颜色、密度、水含量、TAN (总酸值)和TBN (总碱值)。利用几家不同公司提供的大量样品，开发了这些参数的近红外光谱预测模型，包括液压油、齿轮油等。在某些情况下，由于不清楚润滑油的具体用途，因而无法确定润滑油的确切身份。
参数 |
参考方法 |
标准 |
近红外光谱应用报告 |
近红外光谱的优点 |
酸值 |
滴定 |
ASTM D664 |
|
所有参数可同时在一分钟内测定，无需任何样品前处理或化学试剂。 |
40℃时的运动粘度 |
粘度计 |
ASTM D445 | ||
100℃时的运动粘度 |
粘度计 |
ASTM D445 | ||
粘度指数 |
计算 |
ASTM D2270 | ||
色度 |
色度计 |
ASTM D1500 | ||
水含量 |
卡尔费休滴定 |
ASTM D6304 | ||
碱值 |
滴定 |
ASTM D2896 | ||
密度 |
密度计 |
ASTM D4052 |
通过初始模型的解决方案——加快并简化了润滑油的质量控制
润滑油使我们的现代生活顺畅运行。在润滑油使用过程中，需要对其进行监控，以检查其质量是否仍然良好或者是否需要更换。
此处获得的数据表明：润滑油因应用和供应商而异。这意味着，对于每种润滑油类型和子类型，仍然没有足够的信息来开发足够稳健的模型，从而转换为预校准模型。不过，如果合作伙伴提供样品，可行性研究可以迅速表明近红外光谱是否能够与基准方法值相关。
通常，多个关键质量参数（如：酸值、碱值、粘度、水含量、颜色、密度）需在实验室通过多种化学和物理方法来测定，不仅运行成本高，而且非常耗时。
而近红外光谱无需任何化学品或样品前处理，不到一分钟即可获得结果，还可同时测定多个化学参数和物理参数，即使是非化学专业人员也可操作。近红外光谱的综合优势使其成为许多日常QA及QC测量或特殊旁线分析的理想解决方案。
应用案例：DS2500近红外光谱液体分析仪针对润滑油分析的初始模型
对于润滑油分析，测定酸值（ASTM D664）、粘度（ASTM D445）、水含量（ASTM D6304）和色度（ASTM D1500）需要使用多种分析技术，部分还需要使用大量化学品。因此，获得结果的时间是一个相当长且高成本的过程。
在本例中，使用DS2500近红外光谱液体分析仪在透射模式下及全波长范围（400-2500nm）内测量润滑油样品。内置温控样品室设置为40℃，以提供稳定的样品环境。为了方便，可使用光程为8mm的一次性样品瓶，无需清洗。
可在我们的免费手册中了解更多关于瑞士万通DS2500近红外光谱分析仪进行石化分析的可能性。
使用获得的可见-近红外光谱（图2）建立预测模型，用于测定润滑油的关键参数（如表2所示）。可见-近红外预测值与基准方法值之间的相关图可用于评估预测模型的质量，品质因数（FOM）显示了常规分析时预测值的准确度（图3）。
该解决方案表明：近红外光谱非常适用于分析润滑油中的多个参数，不到一分钟即可获得结果，无需样品前处理或使用任何化学试剂。
如需分析大量润滑油样品，也可实现全自动测定，详见我们下面的免费应用报告。
润滑油的质量控制——根据ASTM E1655，使用自动化近红外光谱在无人值守的情况下快速测定酸值
此处，使用XDS RLA近红外光谱分析仪和815机器人样品处理器（总共141个样品位，如图4所示），在透射模式下及全波长范围（400-2500nm）内测量样品。
总结
近红外光谱非常适用于润滑油分析，瑞士万通还可通过根据ASTM指南开发并验证的初始模型。将近红外光谱用作基准方法的替代方法有诸多优点：短时间即可获得结果（不到一分钟），无需化学品或其他昂贵的设备，而且易于操作，即使是轮班工人和非化学专业人员也可安全地进行分析。
本系列的其他部分
本文主要介绍了润滑油的相关话题，以及如何使用近红外光谱作为石化和炼油行业的理想质量控制工具。其他部分主要介绍：
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