油水分离试验设备及其用途的制作方法

1.本发明涉及油水分离领域，尤其涉及一种油水分离试验设备及其用途。

背景技术：

2.船用发动机油在使用过程中不可避免的与水接触，并在此环境中长期循环使用，因此船用发动机油的耐水性能是一项十分重要的指标。水对润滑油的性能影响主要在两个方面：一是润滑油中的添加剂遇水析出或与水发生反应生成沉淀，从而造成添加剂的损失；二是润滑油和水可能在剪切作用下形成稳定的乳化液，这将使油水难以分离，将严重影响油品的润滑、防锈和抗氧化性能。
3.gb/t 38049-2019标准对船用发动机油的耐水性能提出了要求。润滑油的耐水性能是指油品在有水状态下的油水分离能力和乳化程度，以及水对油品中添加剂的洗脱程度。目前船用油耐水性能的评估方法主要有抗水洗试验(gjb 6028-2007)、分水试验(sh/t 0619-1995)和抗乳化试验(gb/t 7305-2003)。抗水洗试验根据水洗前后的碱值下降率和硫酸盐灰分下降率来判断水对油品中添加剂的洗脱作用；分水试验和抗乳化试验根据油水两相和乳化层厚度来判断油品抗乳化能力，通过这三种模拟试验可大致判断油品的耐水性能差异。但在对市售油样的考察中发现，部分油样的实际工况使用效果相当，但测得的耐水性能差异较大，与实际使用反馈不完全对应。
4.水分离机是目前航船中进行润滑油油水分离的主要设备，其工作机理是通过离心作用将密度不同的油和水进行分层，并将水排出，从而减少油品中的含水量。水分离机的工作环境与现有标准试验条件存在较大差异，例如：现有标准的油样用量小，温度和离心速率较低，而在实际工况下，油样的处理量大，使用时间长，温度较高，离心速率大，含水量多变，这些因素对油样的抗乳化和抗水洗性能产生很大影响，而现有标准无法匹配，从而造成试验结果与实际使用反馈存在差异；此外，水分离机可以排出油样中的水和多余乳化层，分离效果更好，而在分水试验中水始终留存于油样内，对试验结果同样产生很大影响。
5.因此，针对现有测试不能完全对应实际使用反馈的现象，基于水分离机原理，建立一种新的船用发动机油耐水性能评价方法，模拟船用发动机油油水分离的工作环境、温度、含水量等实际使用工况，更加全面准确地评估油品耐水性能具有重要的现实意义。

技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题之一是，现有技术中船用发动机油耐水性能评价不全面、不准确，与使用工况不符的问题，提供一种油水分离试验设备，该设备能够模拟工作环境温度、含水量等实际使用工况，考察船用发动机油在有水环境下的油品品质、乳化状态以及分水性能，更加全面准确地评价船用油的抗水洗能力和抗乳化能力。
7.本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的评价方法。
8.本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的用途。
9.为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种油水分离试验设备，包括储油器1、温度控制系统3、流量控制系统4、离心组件5、循环管线6、排水系统7和排气系统8；其中，所述的离心组件5包括转速控制单元和计时控制单元，离心组件5的顶部设有进油口，侧壁上部设有出油口，侧壁下部设有排水口；所述储油器1的顶部设有进油口，侧壁下部设有出油口；所述储油器1的出油口依次通过温度控制系统3、流量控制系统4、进油管线2与离心组件5顶部的进油口相连；所述离心组件5侧壁的出油口通过循环管线6与储油器1顶部的进油口相连；离心组件5侧壁的排水口与排水系统7相连；所述的温度控制系统3和流量控制系统4之间的连接管线上设有排气阀，排气阀与排气系统8相连。
10.上述技术方案中，优选地，所述储油器1的顶部为半敞开状态，可直接打开观察储油器内部状态；所述的离心组件5上设有观察视窗。
11.为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案为：一种利用上述油水分离试验设备进行耐水性能评价的方法，包括以下步骤：
12.a.向储油器1的试验油中加入水，通过外置搅拌保持油水混合均匀，得到油水混合物；
13.b.调节试验温度、离心转速和循环时间，将油水混合物从储油器1的出油口通过温度控制系统3、流量控制系统4、进油管线2和离心组件5顶部的进油口泵入离心组件5中，在离心作用下进行油水分离，分离后的油样从离心组件5侧壁的出油口通过循环管线6和储油器1顶部的进油口返回储油器1中，实现试验油的循环水分离；分离后的水从离心组件5侧壁的排水口进入排水系统7，试验结束后根据离心组件出油口处的油相的理化性质对试验油的耐水性能进行评估。
14.上述技术方案中，优选地，所述的步骤a)中的试验油为润滑油基础油或成品油。
15.上述技术方案中，优选地，所述的步骤a)中的试验油质量为1～100kg。
16.上述技术方案中，优选地，所述的步骤a)中加入水的量为试验油质量的0.1～50％。
17.上述技术方案中，优选地，所述的步骤b)中的离心转速为1000～10000r/min。
18.上述技术方案中，优选地，所述的步骤b)中的试验温度为40～100℃。
19.上述技术方案中，优选地，所述的步骤b)中的循环时间为0.5～24h。
20.为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案为：将上述油水分离试验设备用于船用发动机油耐水性能的评价中。
21.本发明提供的油水分离试验设备，基于水分离机原理模拟船用发动机油在实际工况下的油水分离过程，综合了船用发动机油使用过程中温度、含水量、运行时间等因素的影响；本油水分离试验设备的工作原理与目前航船实际在用的水分离机基本一致，设备运行原理、分水能力、操作条件与目前主流水分离机相近，与现行标准具有较好的关联度。考虑到船用发动机油使用过程中温度、含水量等工况的复杂情况，以及现有标准测试与实际工况难以匹配的情况，本发明结合现有标准进行全面分析之后，进行实际工况的模拟试验，并设置相关变量，测试油品在实际工况下的耐水性能，从而更加全面、准确地反映出油品的耐水性能；而且从试验结果也可以看出，采用本发明的油水分离试验设备及耐水性能评价方法，得到的油样耐水性能与实际工况的使用反馈更接近，用于船用发动机油耐水性能评价中时，取得了好的技术效果。
附图说明
22.附图1是油水分离试验设备的结构示意图。
23.附图1中，1为储油器，2为进油管线，3为温度控制系统，4为流量控制系统,5为离心组件，6为循环管线，7为排水系统，8为排气系统。
具体实施方式
24.以下只是本发明的优选实施方式，并非是对本发明保护范围的限制，凡属于本发明思路下的技术方案应当落入本发明的保护范围之内，对于本技术领域内的专业技术人员，在不脱离本发明原理前提下对本发明进行的细微改进和润饰也应当落入本发明的保护范围内。
25.依照现有技术中的测试标准，对三种市场反馈良好的市售船用发动机油进行分水试验、抗乳化试验，以及抗水洗试验，其结果列于表1。
26.抗水洗试验(gjb 6028-2007)：根据水洗前后的碱值下降率和硫酸盐灰分下降率来判断水对油品中添加剂的洗脱程度；碱值下降率、硫酸盐灰分下降率越小，洗脱程度越小，抗水洗能力越强；
27.分水试验(sh/t 0619-1995)：根据油水两相和乳化层厚度来判断油品抗乳化能力的大小，破乳时间越短，乳化层厚度越薄，抗乳化能力越强。
28.表1三种油样的现有技术测试标准的耐水性能试验结果
[0029][0030]
从表1的分水试验结果来看，三种油样的抗乳化性能存在较大的差异，油样3的抗乳化性能最优，油样1的抗乳化性能最差；从抗水洗试验结果来看，水对三种油品中添加剂的洗脱程度存在较大的差异，油样2的洗脱程度最小，抗水洗能力最强，油样1的洗脱程度最大，抗水洗能力最弱；所以，三种油品的耐水性能不同，但此三种船用油在市场上均有良好的使用反馈，可见现有技术中对船用油耐水性能评价的试验方法与油品在实际工况中表现出来的实际耐水性能不同，现有评价方法不全面、不准确。
[0031]
针对现有耐水性能评价方法的试验结果与实际应用效果无法对应的现象，对上述三种市售油品建立实施例1～9的油水分离试验方法，其耐水性能评价结果见表2所示。
[0032]
【实施例1】
[0033]
一种油水分离试验设备，包括储油器1、温度控制系统3、流量控制系统4、离心组件5、循环管线6、排水系统7和排气系统8；其中，离心组件5包括转速控制单元和计时控制单元，离心组件5的顶部设有进油口，侧壁上部设有出油口，侧壁下部设有排水口；储油器1的顶部设有进油口，侧壁下部设有出油口；储油器1的出油口依次通过温度控制系统3、流量控
制系统4、进油管线2与离心组件5顶部的进油口相连；离心组件5侧壁的出油口通过循环管线6与储油器1顶部的进油口相连；离心组件5侧壁的排水口与排水系统7相连；温度控制系统3和流量控制系统4之间的连接管线上设有排气阀，排气阀与排气系统8相连；
[0034]
其中，温度控制系统3用于控制整个油水分离试验设备中物料的温度，保证离心组件内温度与管路内油样温度相同；流量控制系统4采用电磁泵进行流量的精准控制；储油器1的顶部为半敞开状态，可直接打开观察储油器内部状态；离心组件5上设有观察视窗，用于观察离心组件内部物料状态。
[0035]
采用上述油水分离试验设备对船用发动机油的耐水性能进行评价，方法步骤如下：
[0036]
a.向储油器1中按质量百分比加入95％的市售油样1和5％的水，在外置搅拌下形成均相体系，油样1和水的总质量为20kg；
[0037]
b.设定试验温度为60℃，离心转速为10000r/min，循环时间为6h，将油水均相体系从储油器1的出油口泵入离心组件5中，在离心作用下进行油水分离，分离后的油样从离心组件5侧壁的出油口通过循环管线6和储油器1顶部的进油口返回储油器1中，实现试验油的循环水分离；分离后的水从离心组件5侧壁的排水口进入排水系统7，试验结束后测试离心组件出油口的油相含水量，并观察油样1的乳化状态，对油样1的耐水性能进行评价，其评价结果见表2所示。
[0038]
油水分离试验设备的工作原理是通过离心作用使油水两相分离；油样加热后通过电磁泵控制流量，进入离心组件进行油水分离，油相从离心组件出油口和循环管线6返回储油器，水相经排水系统排出，从而完成油样的一次循环。从离心组件出油口采集油相，测试油相中的含水量和耐水性能，并观察储油器和离心组件内的油样乳化状态。
[0039]
【实施例2】
[0040]
实施例2使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、试验温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0041]
实验油样：以质量百分比计，95％的市售油样1和5％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0042]
试验条件：试验温度75℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0043]
【实施例3】
[0044]
实施例3使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0045]
实验油样：以质量百分比计，95％的市售油样1和5％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0046]
试验条件：试验温度90℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0047]
【实施例4】
[0048]
实施例4使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤
进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0049]
实验油样：以质量百分比计，90％的市售油样2和10％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0050]
试验条件：试验温度60℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0051]
【实施例5】
[0052]
实施例5使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0053]
实验油样：以质量百分比计，90％的市售油样2和10％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0054]
试验条件：试验温度75℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0055]
【实施例6】
[0056]
实施例6使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0057]
实验油样：以质量百分比计，90％的市售油样2和10％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0058]
试验条件：试验温度90℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0059]
【实施例7】
[0060]
实施例7使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0061]
实验油样：以质量百分比计，95％的市售油样3和5％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0062]
试验条件：试验温度60℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0063]
【实施例8】
[0064]
实施例8使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0065]
实验油样：以质量百分比计，90％的市售油样3和10％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0066]
试验条件：试验温度75℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0067]
【实施例9】
[0068]
实施例9使用与实施例1相同的油水分离试验设备，并按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为试验油样不同、含水量不同、温度不同、循环时间不同，具体如下；最终测得的耐水性能的评价结果见表2所示。
[0069]
实验油样：以质量百分比计，80％的市售油样3和20％的水，在外置搅拌下形成均相体系，总质量为20kg；
[0070]
试验条件：试验温度75℃，离心转速10000r/min，循环时间6h，试验结束后测试油相含水量并观察油样乳化状态。
[0071]
表2实施例1～9的试验参数和耐水性能测试结果
[0072]
[0073][0074]
表2中的硫酸盐灰分下降率和碱值下降率与三种油样的抗水洗试验相对应，对润滑油补加和更换能起到警示作用；而实施例1～9中的含水量的测试结果有所差异，这与设备工作温度、初始含水量等因素都有关联；对油样1而言，实施例1、2、3的温度依次升高，含水量依次下降；对油样2而言，实施例4、5、6的温度依次升高，含水量也依次下降，说明较高的温度是提高分水能力的重要因素；实施例1、7相比，实施例7的含水量、硫酸盐灰分下降率、碱值下降率均低于实施例1，说明油样3的分水能力和抗水性能均优于油样1，符合现行分水试验和抗水试验结果；实施例5、8相比，抗水洗性能相当，实施例8的含水量低于实施例5，说明油样3的分水能力优于油样1，符合现行分水试验结果；实施例8、9的初始含水量依次升高，其灰分和碱值下降率也依次升高，说明添加剂洗脱程度与进水量相关；实施例1、2、4发生油品乳化，实施例3、5、6未乳化，说明油样1和油样2的抗乳化性能较差，与现有标准测试中两种油样易乳化的试验现象相符合，但较高温度能使其破乳并实现油水分离，与目前船用水分离机使用工况相符合，解释了油样1和油样2市场使用反馈良好的原因。
[0075]
因此，本发明提供的油水分离试验设备，以及用该设备进行船用发动机油耐水性能评价的方法更符合现有工况，对油品油水分离性能的试验结果也更符合市场反馈，试验结果更加准确、全面，与现行耐水性能测试标准也有较好的关联度，取得了好的技术效果。

技术特征：

1.一种油水分离试验设备，包括储油器(1)、温度控制系统(3)、流量控制系统(4)、离心组件(5)、循环管线(6)、排水系统(7)和排气系统(8)；其特征在于，所述的离心组件(5)包括转速控制单元和计时控制单元，离心组件(5)的顶部设有进油口，侧壁上部设有出油口，侧壁下部设有排水口；所述储油器(1)的顶部设有进油口，侧壁下部设有出油口；其中，所述储油器(1)的出油口依次通过温度控制系统(3)、流量控制系统(4)、进油管线(2)与离心组件(5)顶部的进油口相连；所述离心组件(5)侧壁的出油口通过循环管线(6)与储油器(1)顶部的进油口相连；离心组件(5)侧壁的排水口与排水系统(7)相连；所述的温度控制系统(3)和流量控制系统(4)之间的连接管线上设有排气阀，排气阀与排气系统(8)相连。2.根据权利要求1所述的油水分离试验设备，其特征在于，所述的储油器(1)的顶部为半敞开状态，可直接打开观察储油器内部物料状态；所述的离心组件(5)上设有观察视窗。3.一种利用权利要求1所述的油水分离试验设备进行耐水性能评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.向储油器(1)的试验油中加入水，通过外置搅拌保持油水混合均匀，得到油水混合物；b.调节试验温度、离心转速和循环时间，将油水混合物从储油器(1)的出油口通过温度控制系统(3)、流量控制系统(4)、进油管线(2)和离心组件(5)顶部的进油口泵入离心组件(5)中，在离心作用下进行油水分离，分离后的油样从离心组件(5)侧壁的出油口通过循环管线(6)和储油器(1)顶部的进油口返回储油器(1)中，实现试验油的循环水分离；分离后的水从离心组件(5)侧壁的排水口进入排水系统(7)，试验结束后根据离心组件出油口处油相的理化性质对试验油的耐水性能进行评估。4.根据权利要求3所述的耐水性能评价的方法，其特征在于，所述的步骤a)中的试验油为润滑油基础油或成品油。5.根据权利要求3所述的耐水性能评价的方法，其特征在于，所述的步骤a)中的试验油质量为1～100kg。6.根据权利要求3所述的耐水性能评价的方法，其特征在于，所述的步骤a)中加入水的量为试验油质量的0.1～50％。7.根据权利要求3所述的耐水性能评价的方法，其特征在于，所述的步骤b)中的离心转速为1000～10000r/min。8.根据权利要求3所述的耐水性能评价的方法，其特征在于，所述的步骤b)中试验温度为40～100℃。9.根据权利要求3所述的耐水性能评价的方法，其特征在于，所述的步骤b)中的循环时间为0.5～24h。10.一种权利要求1所述的油水分离试验设备在船用发动机油耐水性能评价中的应用。

技术总结

本发明涉及一种油水分离试验设备及其用途，主要解决现有技术中船用发动机油耐水性能评价不全面、不准确，与使用工况不符的问题，本发明通过提供一种油水分离试验设备，包括储油器、温度控制系统、流量控制系统、离心组件、循环管线、排水系统和排气系统；其中，所述离心组件包括转速控制单元和计时控制单元，离心组件的顶部设有进油口，侧壁设有出油口、排水口；所述储油器的顶部设有进油口，侧壁设有出油口；所述储油器出油口与离心组件进油口相连；离心组件出油口与储油器进油口相连；离心组件排水口与排水系统相连及其用于耐水性能评价的技术方案，较好地解决了该问题，可用于船用发动机油耐水性能的评价中。机油耐水性能的评价中。机油耐水性能的评价中。