1 引言

壓縮空氣是一種在工業(yè)生產(chǎn)、建筑、化學、醫(yī)療衛(wèi)生甚至日常生活等領域里都被廣泛需求的動力源，隨著工業(yè)要求的提升及科學研究的發(fā)展，對于壓縮空氣含油量的測定被更多的企業(yè)及用戶提上日程，從業(yè)人員也都在積極努力地研究與探索適合自身情況的測定方法。不同的行業(yè)領域，人們對壓縮空氣質(zhì)量要求也是不相同的。汽車空壓機作為汽車制動系統(tǒng)中的關鍵部件，直接影響著汽車行駛中的安全性，在空壓機的眾多測試項目中十分重視排氣含油量測試，也叫做竄油試驗。

2 竄油危害

汽車制動系統(tǒng)中，空壓機壓縮空氣中的主要污染物有水蒸氣、機油和未完全燃燒的碳。在正常狀態(tài)下，制動系統(tǒng)中的干燥器能過濾掉絕大部分的機油和水蒸氣，少量會進入到氣筒中，對制動系統(tǒng)的影響不大。但過量的空壓機竄油進入制動系統(tǒng)中，不僅會污染管路及系統(tǒng)零部件，還大大降低了干燥器的正常使用壽命，使其失效過快。空壓機明顯竄油主要表現(xiàn)在空氣過濾器、干燥器的排氣口以及儲氣筒有大量的油污溢出。所以如果一個空壓機竄油嚴重，通過更換全新的干燥器也不能從根本上解決問題。

3 主要測試方法

空壓機竄油的負面影響是由量變到質(zhì)變的過程，而壓縮氣體含油濃度一般比較小，油分組成也較復雜，加之目前尚沒有專門的設備儀器來直接測定含油量。所以要測試壓縮空氣中的油含量或者濃度，第一步便要對油分進行吸附過濾。不同的測定方法可能會選擇不同的吸收方式，目前各試驗中所主要采用的油汽吸收方式有吸附材料吸收、溶劑吸收、冷凝富集吸收等。在對油分的吸收中，很多方法會用到試管或者采樣管，采樣管中填充好一定量的吸附材料，將待測氣體以較穩(wěn)定的流速通過。為保精確，試驗采集時間可根據(jù)壓縮空氣中的油濃度來定，并可分組、多次采集。油分的提取測定方法也可分成物理法和化學

法兩大類，物理法主要有重量法、紫外分光光度法、紅外分光光度法、比濁法、氣相色譜法等；化學法主要有氣體取樣管比照法等。

3.1 紫外分光光度法

紫外分光光度法]現(xiàn)在是在國內(nèi)被廣泛使用的方法之一，該方法精度較好，因油類有機物中都含烴類成分，其在紫外區(qū)域都有特征吸收，可通過該類化合物的濃度來確定氣體中油分的含量。

該方法的理論依據(jù)是朗伯-比爾光吸收定律，即A=εbc 式中A———吸光度

ε———吸光系數(shù) b———光程 c———濃度

空壓機竄油的主要油成分為機油，其與燃油、原油的吸收峰波長相近，故要對檢測波長進行仔細地選擇。被選擇的波長應同時滿足既是該油分的最大吸收波長，也應是該油分的優(yōu)良吸收波長，才能作為該油分的測定波長。紫外分光光度法的基本測試系統(tǒng)如圖1所示。GJB 3403-98中油分的測定方法即為紫外分光光度法，選擇的測定波長為226.2 nm。

3.2 紅外光度法

紅外光度法基本原理與紫外分光光度法類似，也是在國內(nèi)被廣泛使用的方法之一，因油類物質(zhì)均由碳氫基成分組成，吸收特性也滿足朗伯-比爾光吸收定律。故可以從吸光度上反應待測油品的油濃度。GB/T 16488-1996 就規(guī)定水質(zhì)中的油、石油類和動植物的油測定方法采用紅外分光光度法，ISO 8573-2 [5]對于壓縮空氣中油濃度范圍在0.001耀10 mg/m3具體值的測定也選用紅外光譜法。

在吸收劑的選擇上，大量工作人員都使用CCl4，利用傅立葉紅外光譜儀或非分散紅外測油儀測定氣體中的油濃度。雖然紅外分光光度法也有較多的測試人員使用，但由于需要專門的測油設備，目前大部分試驗室尚不具備，更何況汽車空壓機的制造企業(yè)。而且該方法靈敏度較低，動植物油對其干擾也比紫外分光光度法要大。

紅外分光光度法與紫外分光光度法同樣的缺點都是油品預處理步驟繁瑣，需要專門的設備，測試成本較高，測試效率較低；并且吸收溶劑有毒，對測試人員的身體健康存在一定的安全隱患。

3.3 比濁法

GB 10621-2006 [6]中測試油含量使用的方法即為比濁法。基本方法是先將氣體中的油用吸附材料吸收，再將吸附下的油溶解于冰醋酸，然后將溶有油的冰醋酸混合物與蒸餾水混合，會形成懸濁液，而后通過目視法或儀器測定方法來測定懸濁液濃度。目視法即是將制得的懸濁液與標準比濁溶液（濁階） 進行比較來判斷油濃度，而測定儀器一般選用濁度儀、色度儀、分光光度儀來測定懸濁液的濁度或透光率來計算油濃度。目視法相對誤差在5%~20% （試樣與標準濁階相近程度的誤差），雖比儀器測定方式更加簡便、快速，但是精度較低；而后者卻也存在著步驟繁瑣，效率較低，需要專業(yè)設備，精度與成本相比較低的缺點。

3.4 濾紙過濾法

在汽車行業(yè)標準QTC 29078-92汽車空壓機隨氣排油量測試方法中，將預先稱重過的3張定量干燥濾紙，卷成圓錐形置于空壓機排氣管末端，在標定情況下連續(xù)運轉(zhuǎn)1h。為了減少水蒸氣對結(jié)果的干擾，再在100益的烘箱內(nèi)烘10 min后稱重，計算前后的質(zhì)量差即為排除的油量大小，竄油值的單位一般為mg/h或mg/m3。該方法實際歸屬于重量法。

在汽車行業(yè)中還經(jīng)常采用濾紙比對法，試驗前空壓機進行模擬額定工況的3次負載循環(huán)運轉(zhuǎn)，停機后清理干凈空壓機排氣口處的油跡。再啟動空壓機，將干燥濾紙在距空壓機排氣口約5 cm處收集油氣1 min時間。停機后觀察濾紙上的油跡，若濾紙上的油跡輕于排油樣板上的油跡，則視為空壓機排氣含油量沒有超出標準的規(guī)定。重于排油樣板油跡的視為排氣含油量超標。對于固定型號的空壓機而言，行業(yè)上常采用mg/min作為竄油計量單位，如圖2所示，竄油量為30 mg/min左右時排油樣板所顯示的存油情況。

濾紙重量法和濾紙比對法雖然都具有快捷簡便、成本低等優(yōu)點，在汽車行業(yè)的使用也很廣泛，但精確性低、誤差大，受環(huán)境、試驗人員等各種外在因素的影響嚴重，不能作為竄油定量測試的方法。

3.5 試管測試法

試管測試方法可以直接在發(fā)動機總成或直接是汽車上對空壓機進行測試，也可以單獨對機頭進行測試，是一種非常方便的測試方式。試管測試方法是通過采樣泵，采集空壓機打出的氣體，由于壓縮氣體中含有機油、水等污染物，而試管中含有相關的化學反應物質(zhì)，所以通過化學反應實現(xiàn)對空壓機竄油的測試。在測試之前首先檢查測試設備裝置是否含有油污，如果含有油污應經(jīng)過清洗之后再進行測試，若沒有清洗將影響測試結(jié)果。

測試時先將空壓機油、水溫度上升至發(fā)動機正常工作時溫度，并使空壓機運轉(zhuǎn)在需要的轉(zhuǎn)速下，通過調(diào)壓裝置使氣壓達到車輛的系統(tǒng)工作壓力。待各項參數(shù)值穩(wěn)定后，將排氣管末端連接測試試管和采樣泵。根據(jù)竄油的輕重決定采樣泵的促動次數(shù)25-100次，取下測試試管，并跟對比卡片進行對比，得出測試結(jié)果。系統(tǒng)的連接圖見圖3所示。

試管測試法雖然直接簡單，對使用人員的要求也較低，但受測量原理限制，測量結(jié)果容易受到氣體中其他還原性雜志的干擾，它與濾紙比對法一樣，都存在對測試結(jié)果誤判的風險，故適于對檢測要求不太高的場合，以大致確定油濃度范圍。

3.6 濾芯測試法

濾芯測試法也是重量法的一種，但其測試精度較濾紙重量法卻要高出許多。我院為某企業(yè)成功研制的一套濾芯法測試系統(tǒng)如圖4所示，壓縮空氣會完全通過一個裝有濾芯的過濾容器，即濾芯座（10），且內(nèi)部濾芯對油氣的過濾精度達到

100%。為了完全模擬汽車在正常行駛中的各項狀態(tài)，在系統(tǒng)中添加空氣冷卻器將壓縮空氣溫度降低至接近汽車上空氣干燥器內(nèi)部溫度，通常保持濾芯座內(nèi)部溫度約70左℃右。

試驗時，先將高效濾芯在恒溫70℃的烘箱內(nèi)放置烘烤。試驗系統(tǒng)中電動球閥AF1開啟，電動球閥AF2關閉。通過調(diào)壓閥（7） 使空壓機排氣壓力達到設定壓力值，調(diào)節(jié)空氣冷卻器進出水流量（5、3）使得濾芯座（10） 內(nèi)部氣體溫度穩(wěn)定在70℃，待整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，將AF1、AF2切換過來，同時打開電磁閥（12） 排空濾芯座內(nèi)部殘余壓力。取出烘箱內(nèi)的濾芯，以精度為依1mg的儀器對其稱重，再快速向濾芯座中放置好濾芯，裝配好濾芯座后關閉電磁閥的同時再次將AF1、AF2切換回來。此時濾芯便可充分過濾標定條件下的壓縮空氣油氣，一般單組濾芯試驗時間為20 min，氣流末端的數(shù)字流量計（14） 可記錄試驗期間的容積流量，到達測量時間后，AF1、AF2再次自動切換，將濾芯取出并在烘箱內(nèi)放置5~10 min以消除管道冷凝水被濾芯吸收而對結(jié)果產(chǎn)生影響。完成后再次對濾芯稱重，二次稱重差值即為該段試驗周期的竄油量，對于特定空壓機機型，一般習慣以g/h作為竄油量單位。試驗可分組重復進行，為減少測試結(jié)果的

偶然性，幾組試驗結(jié)果差值不超過0.2 g/h才可終止試驗，然后對所測結(jié)果取平均值，所得數(shù)據(jù)便為該機型在設定工況下運行的竄油值。

當氣流僅通過AF2該側(cè)支路時，為避免氣流會進入濾芯而對測試結(jié)果產(chǎn)生負面影響，故在濾芯座末端安裝合適的高靈敏單向閥，以防止氣流中的油汽從反向竄入濾芯座中。整個試驗的計時與閥門切換均由PLC控制完成，簡單可靠。對于空氣冷卻器用水，如果試驗室取循環(huán)水比較方便可有直接使用自來水，但考慮節(jié)約資源方面，可以通過一水冷機組來冷卻循環(huán)水，以使循環(huán)水保持在一個合適的溫度區(qū)間。

4 結(jié)語

隨著時間推移和各項技術(shù)的發(fā)展，壓縮空氣含油量的測試方法也在推陳出新，呈現(xiàn)多樣化趨勢，使我們有了更多的選擇。但對于汽車行業(yè)而言，無論是發(fā)動機總裝配套企業(yè)還是制動系統(tǒng)（空壓機）生產(chǎn)單位都要根據(jù)自身實際情況及檢測要求選擇合適的測定方法。分光光度法固然適用范圍廣泛，準確度高，但步驟繁瑣，需要專業(yè)設備，測試成本高，對于汽車相關零部件生產(chǎn)型企業(yè)而言是否適合還值得商榷；而其他幾種比對方法于汽車行業(yè)中也在普遍使用，但測試精度較差，已不符合對結(jié)果日益精細化要求的趨勢。濾芯測試法相對而言簡便、經(jīng)濟，測試精度較比對法更精準，是比較值得推廣的。

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