摘 要：油田运输车辆内燃机油是否得到合理更换，直接影响发动机使用寿命、内燃机油消耗量及企业的经济效益。本文通过在油田运输车辆上，使用CI-4 5W/40柴油机油，经过跟踪试验，定期在试验车辆上抽取油样，在实验室里进行主要理化性能、发射光谱和红外光谱分析，摸索油品劣化及设备磨损趋势，将“按期换油”与“按质换油”深入结合起来，合理地延长换油周期，降低车辆全寿命周期维保费用，提升企业润滑经济效益。
关 键 词：发动机；内燃机油；油液分析；按质换油；经济效益
油田运输车辆发动机润滑油更换周期的合理确定,对保证车辆发动机安全平稳运行,延长发动机使用寿命,降低车辆全寿命周期维保成本具有非常重要的意义。与一般运输车辆相比，油田生产用运输车辆具有工作时间长、工作负荷大、运输场地沙尘多等特点，因此这些车辆发动机使用的内燃机油的劣化速度比一般运输车辆要快很多。对于油田运输车辆来说，如何合理的确定内燃机油更换周期，既要避免因更换过早造成的浪费，又要避免因更换过迟造成发动机机件的损坏，进而提高企业经济效益及与生产效率，使企业更加具备竞争力，是值得设备润滑管理者重视的问题。
1 内燃机油按质换油的跟踪试验与分析
选取典型运输车辆进行内燃机油跟踪试验，通过定期取样，对油样进行检测，分析不同使用里程的润滑油理化性能及设备磨损情况，来考察在用润滑油的实际使用性能及劣化机理，探索按质换油时的换油里程。
1.1 试验车辆信息
被选取的车辆发动机状况、载荷、路况、使用环境均符合监控要求，并具备代表性。
1.2 项目实施情况
本次实验过程中，设备运转情况均以里程表为准，首次换油后抄表、记录并向操作人员及设备管理人员声明监测期间注意事项，保证数据有效性。
1.2.1 试验用油
所取油样均为试验用车被指定的日常用油，柴油机油 CI-4 5W/40。
1.2.2 设备运行环境及条件
温带季风气候，道路情况为井场井排路，风沙较大，多数于重载下运行，温度范围-30℃~40℃。
1.2.3 机油取样
所有试验均为热车取样，首次5000km取样后，间隔2000km~3000km依次进行取样。取样部位在油底壳中部，且同一车辆均在固定位置取样，每次取样使用新管、新瓶，取样量为100ml~150ml。
1.2.4 油样检测项目方法及环境条件
1）新 油
主要检测项目：
运动粘度（ASTM D7042）、粘度指数（ASTM D7042）、倾点（ASTM D97）、红外光谱（ASTM D2412）、元素分析（ASTM D6595）。
2）在用油
正常情况下，在用油的检测项目：
运动粘度、红外光谱、元素分析、倾点。
在用油或设备润滑系统中发现任何沉积物，要做滤膜分析或铁谱分析。
3）检测环境：湿度＜50%，温度20℃~26℃，满足仪器使用要求。
1.3 在用油品性能衰变分析
通过观察发动机油在使用过程中的理化性能的变化，根据常规指标、光谱分析等检测手段所获得的数据，进行分析和监测内燃机油的衰变过程、设备磨损情况。
1.3.1 理化指标
1）运动粘度
粘度指标可综合地反映油品性能的变化，是发动机油最主要的使用指标，机油的化深度聚合、大分子链的断裂等会使粘度发生变化。通过对变化曲线进行分析，测试车辆在用油运动粘度逐渐下降，16000km前变化率趋于稳定，20000km时下降速率加快，其中F8153、F8193号已低于下限，无法满足润滑需要。
2）倾点
倾点是用来衡量润滑油低温流动性的常规指标，通过分析倾点与车辆行驶里程的关系曲线，测试结果表明，测试车辆在用油倾点数值-36℃或以下，满足设备在大庆地区冬季润滑的需要。
1.3.2 红外光谱分析
红外光谱技术在监测在用油质量及发动机工况，实现按质换油和可预知性维修，延长油品使用寿命，避免发动机故障方面发挥着重要作用。典型车辆各行驶里程的主要红外光谱图表明，各阶段采样的图谱中均无水分、积碳、柴油峰出现。
结合元素光谱中钙、锌、磷含量变化及主要添加剂峰值变化情况对比得知，润滑油中抗磨剂等有关添加剂特征峰变化幅度在合理范围。
1.3.3 设备磨损情况分析（主要金属）
1）铁含量
缸套、曲轴、活塞、轴瓦等是发动机的主要磨损部位，测定机油中的铁含量能及时了解发动机的磨损情况。从铁含量随行驶里程的变化曲线来看，铁含量逐渐增加，变化幅度趋于平稳，且总含量尚未超过150ppm。
2）铜含量
铜元素主要产生于主轴瓦、连杆瓦表层材质、销轴承、曲轴止推轴承、凸轮轴座、连杆小头瓦、摇臂衬套、正时齿轮衬套、机油泵衬套的磨损及机油冷却器芯部腐蚀物。从铜含量随行驶里程的变化曲线来看，铜含量逐渐增加，变化幅度趋于平稳，且总含量尚未超过20ppm。
3）铝含量
铝元素主要产生于活塞或曲轴箱、轴承座、轴承表面、止推垫圈等部位的磨损。从铝含量随行驶里程的变化曲线来看，铁含量逐渐增加，变化幅度趋于平稳，且总含量尚未超过30ppm。
4）铬含量
铬元素主要产生于活塞环、汽缸壁、排气阀、镀铬零件的磨损或冷却液的窜入等。从铬含量随行驶里程的变化曲线来看，铬量逐渐增加，变化幅度趋于平稳，且总含量尚未超过20ppm。
根据对已运行完一个换油周期的4台车辆进行取样分析的结果，参考GB/T 7607-2010柴油机油换油指标要求，找出编号为F8153、F8193、F8199、F8182试验车辆的内燃机油失效里程，如表1所示。
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运输车辆内燃机油的有效寿命（合理换油里程）可以用数理统计方法中的概率分布方法进行分析。通过假设检验证明，本试验车辆的换油周期符合正态分布，这样可利用正态分布的直线方法算出不同可靠度时的换油里程，如表2所示。从表2中可看出，可靠度越高，发动机的换油里程就越短，这会造成机油浪费；可靠度太低，则会造成车辆在运行中润滑不良。
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通过对运输车辆发动机用油的试验研究，依据GB/T 7607-2010标准规定及车辆实际运转情况，选择可靠度为90%，即按质换油的合理里程为16000km，与现在执行的换油周期相比，延长一倍以上。按车辆全寿命周期平均累计运行40万公里计算，油品等级不变情况下，执行按期换油，累计换油预计50次，执行按质换油，累计换油预计25次，单台运输车辆全寿命周期润滑费减少6.48万元以上，经济效益很可观。
2 结 论
通过对油田运输车辆发动机用油的研究，得出如下结论：
1）运输车辆内燃机油的更换是否合理，直接影响发动机的使用寿命和企业的经济效益，需要引起相关部门的重视。
2）采用推荐的换油期与取样监测相结合的方法，确定运输车辆内燃机油的按质更换里程，即对某一运输车辆发动机，以推荐里程为基础，结合具体的工况，当在用油接近推荐里程80％时，开始进行首次取样，监测油品性能劣化趋势、污染趋势及设备磨损趋势。
3）在进行按质换油实验分析时，可尝试运用多元统计分析方法如判别分析、数学建模分析等，在油品理化性能分析、污染分析、磨损分析的基础上，对在用油品的老化进行综合评定，便能更科学地监测在用油品的质量变化。为确定合理的换油周期提供保证。
参考文献：
1、杨俊杰，周洪澍.设备润滑技术与管理[M].北京：中国计量出版社，2008.
2、贺石中，冯伟.设备润滑诊断与管理[M].北京：中国石化出版社，2017.