当一个内燃机燃烧燃料,热被创建在温度高达4000°F (2200°C)。这些热量必须通过某种形式的冷却。散热两种最常见的方法是通过空气冷却或液体冷却。论述了只有液体冷却系统中使用大多数现代引擎。液体冷却系统包含以下组件;散热器、风扇、恒温器、水泵、发动机水套冷却液。本文将集中讨论内部的liquidcontained冷却系统。
使用冷却剂样品的分析一直是一个成功的技术,科学的预防性维护。它适用于任何闭环冷却系统,但主要用于柴油和汽油发动机,因为他们是最可能遭受不良操作冷却系统组件。过热导致石油恶化,氧化,减少润滑和所有油湿组件损坏。液体冷却传动和液压系统部件的寿命也依赖于正确操作冷却系统。适当保持冷却系统不仅可以防止过热而且发动机温度保持不变。保持发动机温度不当可能导致问题的类型如表1所示。
表1。由于发动机温度不当的问题
|
|
提前点火 |
不必要的磨损 |
爆爆震 |
可怜的燃油经济性 |
润滑失败 |
积累的水和污泥 |
烧焦活塞和阀门 |
|
为什么冷却剂分析
大多数人没有太多地考虑发动机冷却系统的条件,直到为时已晚。超过40%的柴油发动机维护问题可以归因于贫困冷却系统维护。不当操作冷却系统使发动机运行温度进而导致润滑油氧化和宽松的润滑所有油湿地区造成不正常的磨损。下面列出的冷却分析原因。
- 防止凝胶的形成
- 防止腐蚀和生锈
- 预防/ SCA的浓度下的
- 延长排间隔
- 保护你的引擎
- 环境处理问题
最近引起全球关注的另一个因素是使用冷却剂处理对环境的影响。乙二醇是非常危险如果摄取人类或动物。正因为如此,大多数大型冷却剂的用户操作长冷却剂以减少处理的必要性。别人已经开始回收和整理常用的冷却剂。由于这个原因,需要冷却分析在过去的几年中有了长足的进步。处置使用冷却剂可以是困难和昂贵的,必须按照地方、州或联邦法律。
以下是康明斯发动机公司推荐的冷却系统维护时间间隔:
- 更换冷却液过滤器每换油。
- 最高冷却系统的过滤器的变化。
- 测试/补充SCA包过滤变化。
- 测试冷却一年两次。
- 更换冷却液每两年或240000英里(6000小时)。
以下是卡特彼勒公司(猫SOS冷却分析)推荐的冷却系统维护时间间隔:
- 每250小时检查醇水平、冻结和煮保护,SCA浓度、pH、电导率。
- 每1000小时或至少一年两次检查上面的一样,加上识别金属腐蚀,污染物水平和组合杂质。
冷却剂分析
是有效的,使用冷却剂分析程序应该确定冷却条件和任何污染物或碎片的存在。可以使用冷却液作为诊断的媒介的冷却剂带走不仅热量从发动机部件还携带好碎片内部表面的冷却系统。
磨屑分析可以提供重要的信息条件的内部部分的冷却系统。然而,冷却剂本身的状况是很重要的。冷却剂符合规范吗?SCA包装正确吗?固体污染的冷却剂,金属颗粒或化学降解产物?
在现代状态监测程序基于冷却分析,冷却液样本取自一块设备周期性采样间隔。app亚博体育良好的和一致的采样实践是非常重要的。样品应采取从散热器或阻塞排水,从来没有从缓冲槽或冷却剂回收瓶。样品被发送到实验室进行分析。基于分析,诊断报告和建议发送到人员负责设备。app亚博体育报告可能显示,一切都是正常的,可能问题的警告或使特定的维护建议。整个过程,从样本的诊断报告,应该不到24小时。一个示例报告是图1所示。
.jpg)
图1所示。样品冷却分析报告
在现代冷却分析程序,数据生成和收集的实验室还用于提供定期维护摘要。这些报告可以统计性质和提供一个管理人员了解项目的有效性,维护部门的效率、维修设备的状态,反复出现的问题,甚至是冷却剂的性能信息。app亚博体育
冷却状态监测的分析可以分为两大类:
碎片监测
碎片监测光谱化学测量微量元素从冷却系统的冷却剂。
冷却液状态监测
冷却液状态监测决定是否适合冷却剂本身服务基于物理和化学测试。这两种技术,结合统计趋势研究和基于数据的管理,提供一个完整的程序状态监测的冷却剂的分析。
碎片监测冷却剂
碎片监测主要适用于金属磨损颗粒的检测,腐蚀产物、降解产物和污染物。yabo214光谱法是应用最广泛的技术,碎片监测。在美国商业实验室使用AA或ICP光谱仪已经冷却分析。表2列出了元素通常为冷却分析检测和量化。
表2。定期检测和量化冷却分析的元素
|
|
|
铁 |
硅 |
钾 |
锌 |
镁 |
硅 |
铅 |
钙 |
硼 |
铜 |
|
钠 |
铝 |
|
钼 |
镁 |
|
磷 |
表3列出了典型的元素,通常分析并提供了示例起源的柴油发动机冷却系统。
表3。各种元素的来源在冷却剂使用
|
|
|
铁(Fe) -衬垫、水泵、气缸体、气缸盖 |
硅(斯派克科学)-污垢 |
钾(K) -缓冲 |
锌铜(锌)的组件 |
镁(Mg)——硬质水比例问题 |
硅(Si) -Anti-foaming剂、防腐铝 |
含铅焊料(Pb)——在散热器、油冷却器,冷却器后,加热器的核心 |
钙(Ca)——硬质水比例问题 |
硼(B) - pH缓冲,对黑色金属抗腐蚀 |
铜(铜)-散热器、油冷却器、领后,加热器核心 |
|
钼(Mo)防空蚀,硅酸盐 |
铝(Al)——散热器水箱,冷却剂肘部,管道、隔离板,节温器盖 |
|
磷(P) - pH缓冲,对黑色金属抗腐蚀 |
镁(Mg)——铸造合金 |
|
|
RDE / AES技术已经使用了超过50年的各种样品的分析。水经常被RDE光谱仪分析样品。低限制的检测是通过首先集中样本通过蒸发的水把烤箱的水样。
通过引入ICP / AES技术在1970年代末,水样不再RDE光谱仪上运行,因为它大大降低检测的局限性以及ICP光谱仪提供的优越的精度。浓度的水样通过蒸发不再是必要的,至少不是常规样品,因为检测的局限性是非常低得多。润滑油和燃料分析,RDE技术仍然是首选方法由于其操作的简单性和可靠性。进样很简单。AA和ICP光谱仪要求石油样品被稀释,通常用煤油,样品可以喷雾形成气溶胶。RDE技术也能够更有效地分析中的大颗粒样品使用。RDE光谱仪借给自己现场分析在不到最佳工作环境而AA或ICP光谱仪需要实验室环境以及更多的高技术人才的成功操作。
最近,几个RDE光谱仪为商业客户与冷却剂标准校准,这样不仅可以用这些光谱仪对石油的分析也为冷却剂分析。
检测的局限性(LOD),可以实现RDE仪器也不低,可以通过使用一个电感耦合等离子体光谱仪(ICP),但对于冷却分析低限制的检测不是很重要,因为结果四舍五入到最近的ppm为报告目的和sub-ppm是没有实际结果的水平。表4比较了LOD的ICP和RDE光谱仪和显示RDE光谱仪适合冷却液样本。
表4。检测的局限性
|
|
|
|
|
Na |
0.04 |
0.20 |
0.015 |
0.03 |
莫 |
0.46 |
0.08 |
0.005 |
0.37 |
毫克 |
0.01 |
0.20 |
0.0002 |
0.01 |
P |
3.00 |
0.50 |
0.008 |
3.20 |
B |
0.07 |
0.01 |
0.002 |
0.13 |
Ca |
0.03 |
0.03 |
0.0001 |
0.03 |
铜 |
0.04 |
0.02 |
0.002 |
0.06 |
艾尔 |
0.35 |
0.02 |
0.001 |
0.43 |
Pb |
0.80 |
0.10 |
0.02 |
0.75 |
菲 |
0.23 |
0.02 |
0.002 |
0.21 |
如果 |
0.20 |
0.10 |
0.006 |
0.33 |
锌 |
0.10 |
0.02 |
0.002 |
0.18 |
可能感兴趣的,LOD的石油没有本质的改变比获得水(或水/乙二醇混合物)。LOD的决不是唯一的光谱性能。在冷却剂的情况下分析目的是检测异常情况。LOD的与冷却剂的质量分析此外,实际测量有很多* LOD LOD的远低于1 ppm并不重要。
ICP技术措施只有最精细划分材料,即。的形式,这种材料不能大的粒子。yabo214这是因为ICP光谱仪的进样系统包括一个喷雾室,最大的目的就是消除产生的气溶胶飞沫喷雾器。雾滴的大小,达到等离子体火炬排放发生在哪里的1或2毫米。RDE光谱仪,另一方面,能够发现更大粒子,达到和超过10毫米大小。yabo214
表5和表6比较结果与ICP光谱仪获得的结果在一个RDE光谱仪在使用冷却液样本。表5是使用冷却剂的比较样本相对干净,(无颗粒能明显发现)。表6是一个比较使用冷却剂样品的颗粒能明显发现。数据清楚地表明,如果粒子存在磨损金属和污染物的结果是更高的运行yabo214示例时RDE光谱仪。也许从这些数据得出结论,无论是仪器完全量化这些样品,因为通常会有一些分数更大的粒子,也不是完全由ICP或RDE光谱仪。yabo214然而,分析的目的是表明遇险的冷却系统。也许认为自RDE光谱仪更顺应大粒子更能显示异常冷却条件比ICP光谱仪。yabo214
表5所示。ICP / RDE比较“干净”的冷却液样本
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RDE |
1.1 |
0.4 |
0 |
0 |
0 |
0.5 |
0 |
47.6 |
18.6 |
590年 |
389年 |
2069年 |
ICP |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
41 |
19 |
406年 |
248年 |
1078年 |
RDE |
14.8 |
6 |
7.8 |
8.7 |
2 |
0 |
0 |
37.6 |
0 |
122年 |
263年 |
1546年 |
ICP |
6.7 |
0 |
3.8 |
3.2 |
0 |
0 |
0 |
26 |
0 |
90.2 |
217年 |
914年 |
RDE |
1.3 |
0.4 |
0 |
0 |
0 |
0.1 |
0 |
34.8 |
0.2 |
511年 |
649年 |
2541年 |
ICP |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
28 |
0 |
315年 |
421年 |
1309年 |
RDE |
0.5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.2 |
13.5 |
77.5 |
615年 |
2409年 |
ICP |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.7 |
18 |
60 |
480年 |
1283年 |
RDE |
0.4 |
0.7 |
5.7 |
7.1 |
1.3 |
0.5 |
0.8 |
40 |
58.9 |
984年 |
635年 |
2835年 |
ICP |
0 |
0 |
2.7 |
2.8 |
0 |
0 |
0 |
26 |
44 |
585年 |
345年 |
1385年 |
RDE |
0.8 |
0.7 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.7 |
0 |
445年 |
325年 |
1364年 |
ICP |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.6 |
0 |
335年 |
213年 |
852年 |
RDE |
0.3 |
0.9 |
0.6 |
6 |
1.9 |
0.4 |
12.1 |
61年 |
1.2 |
122年 |
840年 |
5972年 |
ICP |
0 |
0 |
0 |
2.6 |
0 |
0 |
3.6 |
43 |
0 |
74年 |
515年 |
2650年 |
表6所示。ICP / RDE冷却剂的比较样本粒子被发现的地方yabo214
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RDE |
0.2 |
39 |
0 |
39 |
8.7 |
0.9 |
0 |
53.6 |
0 |
1677年 |
630年 |
5440年 |
ICP |
0 |
12 |
0 |
17 |
2.5 |
0 |
0 |
34 |
0 |
1163年 |
321年 |
2733年 |
RDE |
11 |
23 |
60 |
2.8 |
4.3 |
1.3 |
0 |
34.2 |
2.5 |
61.8 |
806年 |
3365年 |
ICP |
6 |
5.6 |
37 |
0 |
0 |
0 |
0 |
23 |
4 |
53.7 |
672年 |
2134年 |
RDE |
0.5 |
47 |
0 |
0 |
0 |
0.2 |
0 |
59 |
23.3 |
583年 |
1415年 |
6471年 |
ICP |
0 |
8.7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
30. |
15 |
271年 |
748年 |
2552年 |
RDE |
2 |
1 |
1 |
4.9 |
2.8 |
1.3 |
5.8 |
42.4 |
68.5 |
326年 |
1088年 |
5013年 |
ICP |
0 |
0 |
0 |
2.2 |
0 |
0 |
0 |
29日 |
58 |
203年 |
678年 |
2668年 |
RDE |
0.9 |
16 |
75年 |
25 |
40 |
0.9 |
4.2 |
12.4 |
0.2 |
12.1 |
1368年 |
5118年 |
ICP |
0 |
2.3 |
28 |
7.5 |
19 |
0 |
0 |
5.2 |
0 |
12.5 |
870年 |
2495年 |
RDE |
1.1 |
1.7 |
24 |
2.5 |
2.5 |
0.4 |
0.1 |
24.5 |
66.3 |
709年 |
385年 |
1652年 |
ICP |
0 |
0 |
7.5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
19 |
61年 |
522年 |
232年 |
959年 |
RDE |
9.4 |
12 |
114年 |
49 |
6.9 |
10 |
66.4 |
29.4 |
0.6 |
948年 |
1424年 |
6567年 |
ICP |
0 |
0 |
25 |
8.9 |
0 |
2.2 |
12 |
12 |
0 |
561年 |
746年 |
2904年 |
RDE |
0 |
28 |
130年 |
70年 |
14 |
3.7 |
1.2 |
39 |
7 |
327年 |
322年 |
1671年 |
ICP |
0 |
0 |
47 |
18 |
6.7 |
0 |
0 |
32 |
8.7 |
222年 |
211年 |
939年 |
RDE |
5.7 |
44 |
1.5 |
3.4 |
28 |
27 |
269年 |
150年 |
260年 |
2110年 |
751年 |
3585年 |
ICP |
0 |
12 |
0 |
0 |
7.6 |
7.4 |
44 |
83年 |
193年 |
1315年 |
334年 |
1564年 |
冷却液物理性质监测
第二部分有效的冷却剂冷却状态监测分析程序。通过冷却剂的周期采样,实验室可以确定冷却剂的有效性和剩余的生活基于添加剂退化和污染分析。
ASTM(美国材料测试和学会)测试大多为质量控制和质量保证的要求写新的,有时使亚博网站下载用冷却剂。因此,ASTM程序经常修改,以减少分析时间经济学的兴趣。的数量和类型测试,使用冷却剂,进行了样品不同。表7总结了物理性质测试执行的典型使用冷却剂分析实验室。
物理性质测试使用冷却剂的分析
表7所示。典型的物理性质测试使用冷却剂的分析
pH值,ASTM 1287 |
储备碱度,ASTM D1121 |
例如/ PG百分比 |
冻结/沸点 |
亚硝酸盐,ppm NO2 |
SCA的水平 |
总溶解固体(TDS) |
外观 |
pH值
pH值的措施使用冷却液的酸度或碱度样本。这可以通过执行ASTM D1287衡量,这是非常精确的。便宜的酸度计的使用可以提供快速而准确的结果在一个non-laboratory环境。大多数pH米有能力测量冷却液的导电性也可用于确定TDS的百分比。最主要引擎制造商推荐的冷却液pH值在8.5到10.5之间。如果pH值低于8.0亚硝酸盐快速消耗。冷却液pH值高于11.5将腐蚀铝和促进扩展。
储备碱度
储备碱度措施的碱性抑制剂在冷却剂使用。这使的冷却剂提供腐蚀保护的能力。这个测试可以由ASTM D1121。如果缓冲代理不是在正确的水平,和快速腐蚀添加剂损耗会降低pH值。结果将是缸套点蚀。
防冻剂如/ PG百分比
这个测试使用折射计量化的数量/ PG在冷却液样本。最主要的引擎制造商推荐50/50水/乙二醇溶液组成的冷却剂提供满意的冻结和煮点保护。操作范围内的40 - 60%防冻剂是可以接受的,但是,浓度超过65%的防冻剂的使用可能导致SCA退学,水泵密封损坏,发动机过热。
冻结/沸点
一旦确定的百分比如或PG,冻结和沸点可以计算通过使用图表提供的防冻剂制造。冻结点也可以按ASTM D1177表演。如果不知道防冻剂百分比,可以使用一个便宜的比重计测量冷却液的密度,然后计算冻结点。所需的防冻应该基于预期的最低温度在你的地区。
亚硝酸盐/ SCA包分析
分析的主要腐蚀抑制剂,亚硝酸盐,可进行各种测试。最准确的方法是通过离子色谱法。最准确的结果必须执行这个测试在实验室。第二种方法是colormetric分析亚硝酸盐测试棒。这是一个非常快速和简单的方式来测量的浓度2。Fleetguard提供一个测试棒测量亚硝酸盐(NO2)、钼酸(牛叫声4)和冻结点保护colormetricly相同的测试。与SCA包中包含的所有元素,新冷却剂浓度必须保持在10%的SCA添加剂水平。
总溶解固体(TDS)
这是一个测量溶解固体的冷却剂。溶解固体是由基本的抑制剂化工、硅酸盐、活跃的sca, sca,污染物和水的硬度的化合物。溶解固体电导越高越高。TDS比例与电导仪可以量化。这个表也将能够测量冷却液的pH值。TDS康明斯建议最多5%,高水平可能导致水泵密封失败。
外观
这个快速和简单的测试记录的整体状况,颜色和可见的冷却剂的污染。颜色是很重要的,因为大多数制造商确定冷却剂的颜色。通知维修人员是很重要的如果石油或大颗粒存在于样品冷却剂。yabo214
结论
RDE光谱仪,适当调整时,可以使用作为状态监测的一部分程序基于冷却分析。使用相同的工具用于石油分析可以修改和校准也有效地分析冷却剂。添加功能为实验室提供了辅助工具来增加它的功能和效果。
这些信息已经采购,审核并改编自公司斯派克所提供的材料科学。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问AMETEK斯派克的科学。