当内燃机燃烧燃料时，会在高达4000°F(2200°C)的温度下产生热量。这种热量必须通过某种冷却方式来消除。两种最常见的散热方式是空气冷却或液体冷却。本文仅讨论现代发动机中使用的液冷系统。一种液体冷却系统包括下列部件;散热器、风扇、温控器、水泵、发动机水套及冷却液。本文将集中讨论冷却系统内的液体。
用于使用冷却剂样品的分析是科学预防性维护的成功技术。它适用于任何闭环冷却系统，而是主要用于柴油和汽油发动机，因为它们是遭受的冷却系统不良的最可能的组件。过热会导致油劣化，氧化，降低润滑性和所有油湿润部件的损伤。液体冷却传动和液压系统部件的寿命也取决于适当操作的冷却系统。适当维持的冷却系统不仅可以防止过热而且还保持恒定的发动机温度。不正确地保持发动机温度可能导致表1中所示的问题类型。
表1。发动机温度不合适引起的问题
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预点火 |
不必要的磨损 |
爆爆震 |
燃油经济不佳 |
润滑失败 |
水和污泥的积累 |
烧毁的活塞和阀门 |
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为什么冷却液分析
大多数人不太关心发动机冷却系统的状况，直到为时已晚。40%以上的柴油机维修问题可归因于冷却系统维修不善。运行不良的冷却系统导致发动机运行温度升高，这反过来又导致润滑油氧化和松弛，从而导致所有油浸湿区域的异常磨损。下面是为什么要做冷却剂分析的原因清单。
- 防止凝胶形成
- 防止腐蚀和生锈
- 防止SCA的浓度过高/过低
- 延长排水区间
- 保护您的发动机
- 环境/处置顾虑
最近获得全球关注的另一个因素是使用冷却剂处理对环境的影响。如果被人类或动物摄取，乙二醇是非常危险的。因此，大多数大型冷却剂的使用者更长时间操作冷却剂以减少处理需求。其他人已经开始回收和修复使用的冷却剂。因此，在过去几年中对冷却剂分析的需求急剧增加。使用使用的冷却剂的处理可能是困难和昂贵的，必须按照当地，州或联邦法律进行。
以下是康明斯发动机公司推荐的冷却系统维护周期:
- 在每次油变化时更换冷却剂过滤器。
- 在更换过滤器时关闭冷却系统。
- 在过滤器更改时测试/补充SCA包。
- 每年对冷却剂进行两次测试。
- 每两年或240,000英里（6000小时）更换冷却液。
以下是卡特彼勒公司(CAT SOS冷却剂分析)建议的冷却系统维护周期:
- 每250小时检查乙二醇水平，冷冻和煮沸保护，SCA浓度，pH值和电导率。
- 每1000小时或一年至少检查两次，并确认金属腐蚀，污染物水平和积聚的杂质。
冷却剂分析
为了有效，使用过的冷却剂分析程序应该确定冷却剂的状况和任何污染物或碎片的存在。冷却液可以作为诊断介质，因为冷却液不仅能带走发动机部件的热量，还能带走冷却系统内部表面的细小碎片。
对磨屑的分析可以提供冷却系统内部零件状况的重要信息。然而，了解冷却剂本身的状况是很重要的。冷却剂是否符合规格?SCA包是否正确?冷却剂是否被固体、金属颗粒或化学降解产物污染?
在以冷却剂分析为基础的现代状态监测程序中，冷却剂样品以周期性采样间隔从设备中抽取。2020欧洲杯下注官网良好和一致的取样实践是极其重要的。样品应从散热器或堵漏处采集，不要从缓冲罐或冷却剂回收瓶中采集。样品被送到实验室化验。在分析的基础上，作出诊断报告，并向负责设备的人员发送建议。2020欧洲杯下注官网报告可能显示一切正常，警告可能出现的问题，或提出具体的维护建议。整个过程，从取样到诊断报告，应该少于24小时。示例报告如图1所示。
.jpg)
图1所示。样品冷却剂分析报告
在现代冷却剂分析程序中，实验室生成和收集的数据也用于提供定期维护总结。这些报告可以是统计性质的，并为管理人员提供关于计划的有效性、维护部门的效率、设备的维修状态、重复出现的问题，甚至冷却剂性能的信息。2020欧洲杯下注官网
冷却剂分析的状态监测可分为两大类:
碎片监测
碎片监测光谱化学测量冷却剂从冷却系统带来的微量元素。
冷却液状态监测
冷却剂状态监测根据物理和化学测试确定冷却剂本身是否适合使用。这两种技术，当结合统计趋势和基于数据的管理，提供了一个完整的程序的状态监测冷却剂分析。
冷却剂的碎片监测
碎片监测主要涉及检测金属磨损颗粒、腐蚀产物、降解产物和污染物。欧洲杯猜球平台光谱学是目前应用最广泛的碎片监测技术。美国的商业实验室已经使用ICP或AA光谱仪进行冷却剂分析。表2列出了用于冷却剂分析的常规检测和定量元素。
表2。元素常规检测和定量冷却剂分析
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铁 |
硅 |
钾 |
锌 |
镁 |
硅 |
铅 |
钙 |
硼 |
铜 |
|
钠 |
铝 |
|
钼 |
镁 |
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磷 |
表3列出了常规分析的典型元素，并在柴油发动机冷却系统中为其起源提供示例。
表3。二手冷却剂中的各种元素的来源
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铁（Fe） - 衬垫，水泵，气缸体，气缸盖 |
硅（Spectro Scientific） - 污垢 |
钾(K) -缓冲液 |
锌（Zn） - 来自组件的黄铜 |
镁-硬水结垢问题 |
硅(Si) -抗泡剂，用于铝的防腐 |
铅（PB） - 散热器中的焊料，油冷却器，冷却后，加热器芯 |
钙（CA） - 硬水缩放问题 |
硼(B) - pH缓冲液，抗黑色金属腐蚀 |
铜（Cu） - 散热器，油冷却器，衣领后，加热器芯 |
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钼(Mo) -抗空化，硅酸盐 |
铝。散热器水箱，冷却剂弯头，管道，间隔板，恒温器外壳 |
|
磷（P） - pH缓冲液，对黑色金属的抗腐蚀 |
镁(Mg) -铸造合金 |
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RDE/AES技术已用于各种样品的分析超过50年。水样采用RDE光谱仪进行常规分析。低检出限是通过将水样放入烤箱中蒸发大部分水来首先浓缩样品来实现的。
随着20世纪70年代末引入的ICP/AES技术，水样不再在RDE光谱仪上运行，因为ICP光谱仪的检出限明显较低，而且提供了卓越的精度。不再需要用蒸发法对水样进行浓缩，至少对常规样品不需要，因为检测的限度低得多。对于润滑油和燃料的分析，RDE技术由于其操作简单和可靠性，一直是首选的方法。示例介绍很简单。AA和ICP光谱仪都要求油样品首先被稀释，通常用煤油，这样样品就可以雾化形成气溶胶。RDE技术还能够更有效地分析所用样品中的较大颗粒。RDE光谱仪适合在不太理想的工作环境下进行现场分析，而AA或ICP光谱仪需要实验室环境以及更高技能的人员才能成功操作。
最近，一些商业客户的RDE光谱仪用冷却剂标准进行了校准，这样这些光谱仪不仅可以用于油的分析，也可以用于冷却剂的分析。
可以在RDE仪器上实现的检测限（LOD）不像使用电感耦合等离子体（ICP）光谱仪一样低，但对于冷却剂分析，检测的低限制不是很重要，因为结果是圆形的向最接近的PPM进行报告目的，子PPM水平没有实际后果。表4比较了ICP和RDE光谱仪的LOD，并表明RDE光谱仪适用于冷却剂样品。
表4。检测的局限性
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|
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|
|
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 |
SI. |
０．２０ |
0．10 |
0.006 |
０．３３ |
锌 |
0．10 |
０．０２ |
0．002 |
0.18 |
值得注意的是，油的LOD与水(或水/乙二醇混合物)的LOD没有本质上的不同。LOD绝不是光谱测量性能的唯一指标。在冷却剂分析的情况下，目的是检测异常情况。LOD与冷却剂分析的质量关系不大，而且实际测量值很多时间lod使Lod远低于1 ppm并不重要。
ICP技术只测量最细微的物质，即物质不能以大颗粒的形式存在。欧洲杯猜球平台这是因为，ICP光谱仪的样品导入系统包括喷雾室，喷雾室的目的是去除雾化器产生的最大雾滴。到达等离子体炬的气溶胶液滴的大小大约是1或2毫米。另一方面，RDE光谱仪能够探测到尺寸大于或等于10毫米的较大颗粒。欧洲杯猜球平台
表5和表6将使用ICP光谱仪获得的结果进行比较，以在二手冷却剂样品上的RDE光谱仪上获得的结果。表5是相对清洁的使用冷却剂样品的比较（无颗粒可以明显地检测）。表6是可以明显地检测颗粒的使用冷却剂样品的比较。数据清楚地表明，如果在RDE光谱仪上运行样品，则颗粒呈现磨损金欧洲杯猜球平台属和污染物的结果基本上更高。从该数据可以得出结论，既没有仪器对这些样品完全定量，因为通常通过ICP或RDE光谱仪未完全测量的较大颗粒的一部分。欧洲杯猜球平台然而，通过表示哪种冷却剂系统处于困境中，提供了分析的目的。可以认为，由于RDE光谱仪对大颗粒更响应于大颗粒，其能够比ICP光谱仪指示异常的冷却剂条件。欧洲杯猜球平台
表5。“干净”冷却剂样品的ICP/RDE比较
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RDE |
1．1 |
0.4 |
0 |
0 |
0 |
0.5 |
0 |
47.6 |
18.6 |
590. |
389. |
2069 |
ICP. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
41. |
19. |
406 |
248. |
1078 |
RDE |
14.8 |
6 |
7．8 |
8．7 |
2 |
0 |
0 |
37.6 |
0 |
122. |
263. |
1546 |
ICP. |
6.7 |
0 |
3．8 |
3．2 |
0 |
0 |
0 |
26. |
0 |
90.2 |
217 |
914 |
RDE |
1．3 |
0.4 |
0 |
0 |
0 |
0.1 |
0 |
34.8 |
0.2 |
511 |
649 |
2541 |
ICP. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
28. |
0 |
315 |
421 |
1309 |
RDE |
0.5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3．2 |
13.5 |
77.5 |
615 |
2409 |
ICP. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3．7 |
18. |
60. |
480. |
1283 |
RDE |
0.4 |
0.7 |
5．7 |
7．1 |
1．3 |
0.5 |
0.8 |
40 |
58.9 |
984 |
635 |
2835 |
ICP. |
0 |
0 |
2．7 |
2．8 |
0 |
0 |
0 |
26. |
44. |
585. |
345. |
1385 |
RDE |
0.8 |
0.7 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3．7 |
0 |
445 |
325 |
1364 |
ICP. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3．6 |
0 |
335 |
213 |
852 |
RDE |
0.3 |
0.9 |
0.6 |
6 |
1．9 |
0.4 |
12．1 |
61. |
1．2 |
122. |
840 |
5972 |
ICP. |
0 |
0 |
0 |
2．6 |
0 |
0 |
3．6 |
43. |
0 |
74. |
515 |
2650 |
表6。检测颗粒的冷却剂样品的ICP / RDE比较欧洲杯猜球平台
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
RDE |
0.2 |
39. |
0 |
39. |
8．7 |
0.9 |
0 |
53.6 |
0 |
1677 |
630 |
5440 |
ICP. |
0 |
12. |
0 |
17. |
2．5 |
0 |
0 |
34. |
0 |
1163 |
321 |
2733 |
RDE |
11. |
23. |
60. |
2．8 |
4．3 |
1．3 |
0 |
34.2 |
2．5 |
61.8 |
806 |
3365 |
ICP. |
6 |
5．6 |
37. |
0 |
0 |
0 |
0 |
23. |
4 |
53.7 |
672 |
2134 |
RDE |
0.5 |
47. |
0 |
0 |
0 |
0.2 |
0 |
59. |
23.3 |
583. |
1415 |
6471. |
ICP. |
0 |
8．7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
30. |
15. |
271. |
748 |
2552 |
RDE |
2 |
1 |
1 |
4．9 |
2．8 |
1．3 |
5．8 |
42.4 |
68.5 |
326 |
1088 |
5013. |
ICP. |
0 |
0 |
0 |
2．2 |
0 |
0 |
0 |
29. |
58. |
203 |
678 |
2668 |
RDE |
0.9 |
16. |
75. |
25. |
40 |
0.9 |
4．2 |
12．4 |
0.2 |
12．1 |
1368 |
5118 |
ICP. |
0 |
2．3 |
28. |
7．5 |
19. |
0 |
0 |
5．2 |
0 |
12.5 |
870 |
2495 |
RDE |
1．1 |
1．7 |
24. |
2．5 |
2．5 |
0.4 |
0.1 |
24.5 |
66.3 |
709 |
385. |
1652 |
ICP. |
0 |
0 |
7．5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
19. |
61. |
522 |
232. |
959 |
RDE |
9.4 |
12. |
114. |
49. |
6．9 |
10. |
66.4 |
29.4 |
0.6 |
948 |
1424 |
6567 |
ICP. |
0 |
0 |
25. |
8．9 |
0 |
2．2 |
12. |
12. |
0 |
561 |
746 |
2904 |
RDE |
0 |
28. |
130. |
70 |
14. |
3．7 |
1．2 |
39. |
7 |
327 |
322 |
1671 |
ICP. |
0 |
0 |
47. |
18. |
6.7 |
0 |
0 |
32. |
8．7 |
222. |
211 |
939 |
RDE |
5．7 |
44. |
1．5 |
3．4 |
28. |
27. |
269. |
150. |
260. |
2110 |
751 |
3585 |
ICP. |
0 |
12. |
0 |
0 |
7．6 |
7．4 |
44. |
83. |
193. |
1315 |
334 |
1564 |
冷却剂物理特性监测
有效冷却剂分析程序的第二部分是冷却剂条件监测。通过冷却剂的周期性采样，实验室可以基于添加性降解和污染分析来确定冷却剂的有效性和剩余寿命。
ASTM(美国测试和材料学会)测试主要是为新的和有时使用的冷却剂的质量控制和质欧洲杯足球竞彩量保证要求而编写的。因此，从经济角度考虑，ASTM程序经常被修改以减少分析时间。对使用过的冷却剂样品进行的试验的数量和类型各不相同。表7总结了典型冷却剂分析实验室进行的物理性能测试。
用于二手冷却剂分析的物理性能试验
表7。用冷却剂分析的典型物理特性试验
pH，ASTM 1287 |
储备碱度，ASTM D1121 |
百分比，例如/ pg |
冻结/沸点 |
亚硝酸盐,ppm NO2 |
SCA水平 |
总溶解固体（TDS） |
外观 |
pH值
pH测量使用的冷却剂样品的酸度或碱度。这可以通过执行ASTM D1287来测量，这非常精确。使用廉价的pH计可以在非实验室环境中提供快速准确的结果。大多数pH计具有测量冷却剂的电导率的能力，其也可用于确定TD的百分比。大多数主要发动机制造商推荐冷却液pH水平8.5至10.5。如果pH水平低于8.0，则会发生快速的亚硝酸盐耗尽。11.5以上的冷却剂pH水平将腐蚀铝并促进缩放。
储备碱度
储备碱度测量使用的冷却剂中存在的碱性抑制剂的量。这给出了冷却剂提供腐蚀保护的能力的指示。该测试可以由ASTM D1121执行。如果缓冲剂不处于正确的水平，则由于pH值的降低，将发生腐蚀和快速添加剂耗尽。结果将是圆柱衬垫的点。
防冻剂如/ PG百分比
该测试使用折射计来量化冷却剂样品中的EG / PG的量。大多数主要发动机制造商推荐冷却剂由50/50水/乙二醇解决方案组成，以提供令人满意的冻结和沸腾点保护。操作范围为40至60％防冻剂是可以接受的，然而，使用防冻剂浓度超过65％可能导致SCA掉落，水泵密封损坏和发动机过热。
冻结/沸点
一旦确定了例如EG或PG的百分比，可以通过使用防冻制造的图表来计算冻结和沸点。冻结也可以通过执行ASTM D1177来测量。如果百分比防冻剂未知，则可用于测量冷却剂的密度，然后计算冻结点的廉价液压计。所需的冻结量应基于您所在地区的最低预期温度。
亚硝酸盐/ SCA包分析
初级缓蚀剂亚硝酸盐的分析可以通过各种试验进行。最准确的方法是离子色谱法。为了得到最准确的结果，这种试验必须在实验室中进行。第二种方法是用亚硝酸盐测试棒进行比色分析。这是一种快速简便的测量NO浓度的方法2．Fleetguard提供了一根测试棒，用于测量亚硝酸盐(NO2），钼酸盐（moo4)和冰点保护颜色测定法在同一测试棒上。与SCA包中包含的所有元素一样，浓度必须保持在新的冷却剂SCA添加水平的10%以内。
总溶解固体（TDS）
这是对冷却剂中溶解固体的测量。溶解固体由基本的抑制剂化学物、硅酸盐、活性SCAs、废SCAs、污染物和水硬度化合物组成。溶解的固体越高，电导越高。TDS的百分比可以用电导率计来量化。这个仪表还可以测量冷却剂的pH值。康明斯建议TDS值不超过5%，过高的TDS值可能导致水泵密封失效。
外观
这种快速简便的测试记录了冷却剂的整体条件，颜色和可见污染。颜色很重要，因为大多数制造商通过颜色识别冷却剂。如果在冷却剂样品中存在油或大颗粒，则向维护人员通知维护人员。欧洲杯猜球平台
结论
当适当校准时，RDE光谱仪可作为基于冷却剂分析的状态监测程序的一部分。用于旧油分析的仪器可以经过修改和校准，也可以有效地分析冷却剂。增加的能力为实验室提供了一个补充工具，以提高其能力和有效性。
这些信息已被源，审查和调整Ametek Spectro Scientific提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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