CN111458393A - 一种润滑油无机氯含量检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种润滑油无机氯含量检测方法及装置，包括计算机、搅拌装置和检测仪，检测仪包括外壳和检测单元，外壳为内部中空的矩形结构，外壳内部设置有隔板，隔板将外壳分为第一间隙和第二间隙，第一间隙内设置检测单元，第二间隙内设置搅拌装置，搅拌装置包括电机、扇叶和搅拌棒，扇叶与电机轴固定连接，扇叶上设置有磁铁，外壳的上端面对应扇叶位置设置有滴定池，滴定池底面设置有转动机构，转动机构与滴定池固定连接，转动机构与搅拌棒转动连接，搅拌棒设置于滴定池内部，搅拌棒上设置有磁铁。本发明优化了检测装置内部结构同时简化了取样步骤，提高了润滑油无机氯含量检测的精确度。

Description

一种润滑油无机氯含量检测方法及装置

技术领域

本发明涉及润滑油检测领域，尤其涉及一种润滑油无机氯含量检测方法及装置。

背景技术

润滑油由石油精制而成，作为原油的一种在检测前提取抽提液时，需要对其进行复杂的抽提工序，其中包括多个样品加热预处理过程，导致其检测耗时严重，另外成品润滑油为提高其抗磨性，在润滑油生产时会加入含硫抗磨剂或含硫极压剂等添加剂，这些添加剂中的硫元素严重干扰无机氯含量的检测，使得检测仪检测数据严重偏高，所以常规的原油抽提及检测方法不能适用于润滑油的无机氯含量检测；

现有的润滑油无机氯检测设备大多为微库伦仪和搅拌仪器的分离结构，实验所占空间大，在使用时操作步骤复杂，移动不便，存在误操作风险。

发明内容

本发明为了解决现润滑油无机氯检测方法沿用原油抽提及检测方法造成润滑油无机氯含量检测误差较大的问题，提供了一种润滑油无机氯含量检测方法及装置，优化了检测装置内部结构同时简化了取样步骤，提高了润滑油无机氯含量检测的精确度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种润滑油无机氯含量检测装置，包括计算机、搅拌装置和检测仪，所述检测仪包括外壳和检测单元，所述外壳为内部中空的矩形结构，外壳内部设置有隔板，所述隔板将外壳分为第一间隙和第二间隙，所述第一间隙内设置检测单元，所述第二间隙内设置搅拌装置，所述搅拌装置包括电机、扇叶和搅拌棒，所述扇叶与电机轴固定连接，扇叶上设置有磁铁，所述外壳的上端面对应扇叶位置设置有滴定池，所述滴定池底面设置有转动机构，所述转动机构与滴定池固定连接，转动机构与搅拌棒转动连接，所述搅拌棒设置于滴定池内部，搅拌棒为矩形条状结构，搅拌棒上设置有磁铁，滴定池与外壳之间设置有防蚀板，所述防蚀板为矩形板体，防蚀板与滴定池接触的一面开设有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽用于固定滴定池。

进一步地，所述滴定池呈内部中空的圆柱形结构，滴定池内设置有测量电极和阳性电极，滴定池两侧对应设置有圆柱形侧室，两个所述侧室与滴定池内部连通，靠近所述测量电极一侧的侧室内设置有参考电极，靠近所述阳性电极一侧的侧室内设置有阴性电极，所述参考电极、测量电极和阳性电极均为Ag材质制成的丝状结构，所述阴性电极为Pt材质制成的丝状结构，参考电极、测量电极和阳性电极、阴性电极与检测单元连接。

进一步地，所述检测单元包括第一运放、第二运放、第三运放和单片机，所述参考电极、测量电极分别与第一运放的同相端和反向端连接，第一运放的输出端连接有比较器，所述比较器的输出端与第二运放的输入端连接，第二运放的输出端分别连接阳性电极和阴性电极，第二运放和所述单片机之前连接有AD转换器，单片机和第三运放之间连接有DA转换器，所述DA转换器的输入端与单片机连接、输出端连接第三运放的同相端，所述第三运放的反向端接地、输出端与比较器同相端连接，比较器的反向端与第一运放的输出端连接形成回路。

进一步地，所述单片机连接有按键开关，所述按键开关用于调节电机转速，按键开关与单片机IO口连接，单片机与电机之间设置有驱动芯片，所述驱动芯片的输入端与单片机连接、输出端连接电机。

进一步地，所述单片机与计算机之间连接有串口单元，所述串口单元包括转换芯片和通信线，单片机和计算机通过串口单元进行通信。

进一步地，所述电机设置有支架，所述支架呈几字形结构，支架的上部开设有圆形通孔，支架的下部与外壳固定连接，所述电机的转轴穿过所述圆形通孔，电机的侧盖与支架上端面底部固定连接。

进一步地，所述扇叶上设置的磁铁磁性与搅拌棒上设置的磁铁磁性相反，所述转动机构包括转轴和轴承，所述转轴与滴定池底面固定连接，所述轴承设置于转轴上部，轴承与转轴固定连接、与搅拌棒转动连接。

基于一种润滑油无机氯含量检测装置的一种润滑油无机氯含量检测方法，包括以下步骤：

步骤1：步骤1：将待检测润滑油在包装桶内摇匀，摇匀后取出放入离心管称量，润滑油样品取量为1g，其误差范围不超过0.01g；

步骤2：在离心管内加入1.5mL二甲苯，2mL醇水溶液和200μL30％过氧化氢；

步骤3：离心管放入离心机对润滑油进行油水分离；

步骤4：将6号封闭注射针头插入离心管内且针头穿过油层，用吸有空气的注射器将6号针头内的油排出；再抽取少量润滑油抽提液；6号针头留在离心管内；

步骤5：将滴定池内注入电解液，所述电解液为蒸馏水和冰乙酸按照3∶7的比例进行混合的混合液；

步骤6：把注射器内含有Cl^－离子的润滑油抽提液注入滴定池；

步骤7：打开按键开关搅拌装置工作，滴定池内混合液体被匀速搅拌，润滑油抽提液中的Cl^－离子与电解液中的Ag⁺离子发生反应，检测单元开始工作，计算机通过法拉第定律求得润滑油中无机氯的含量。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明在对成品润滑油进行抽提操作时，为解决成品润滑油中含有硫元素的问题，在润滑油检测样品中加入30％过氧化氢，经过一系列实验，随30％过氧化氢加入量的逐渐增加测得润滑油中的无机氯含量逐渐下降，当加入量达到200μL以后，测定结果基本不再变化。通过滴加过氧化氢溶液去除硫元素干扰，从而使仪器测得润滑油中的无机氯含量，保证了检测的准确性。

2.本发明简化了润滑油抽提步骤，经实验发现，因为润滑油主要来自于原油中的重质油，所以样品均一性较好，无需重复水浴加热以及震荡步骤使其混合均匀，这一步骤的去除缩短了实验周期，提高了检测效率。

3.本发明设置有外壳，所述外壳为内部中空的矩形结构，外壳内部设置有隔板，所述隔板将外壳分为第一间隙和第二间隙，所述第一间隙内设置检测单元，所述第二间隙内设置搅拌装置。外壳将检测单元和搅拌装置封装在一个整体内，便于仪器的使用和移动。

附图说明

图1是本发明一种润滑油无机氯含量检测方法及装置的结构示意图。

图2是本发明一种润滑油无机氯含量检测方法及装置的内部结构示意图之一。

图3是本发明一种润滑油无机氯含量检测方法及装置的内部结构示意图之二。

图4是本发明一种润滑油无机氯含量检测方法及装置的滴定池剖面图。

图5是本发明一种润滑油无机氯含量检测方法及装置的检测单元电气原理图。

图6是本发明一种润滑油无机氯含量检测方法及装置中30％过氧化氢的注入剂量与润滑油无机氯含量关系折线图。

附图中标号为：1为外壳，2为搅拌装置，3为防蚀板，4为参考电极，5为测量电极，6为阳性电极，7为阴性电极，8为检测单元，9为按键开关，10为串口单元，11为支架，201为扇叶，202为搅拌棒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述：

如图1～图6所示，一种润滑油无机氯含量检测装置，包括计算机、搅拌装置2和检测仪，所述检测仪包括外壳1和检测单元8，所述外壳1为内部中空的矩形结构，外壳1内部设置有隔板，所述隔板将外壳1分为第一间隙和第二间隙，所述第一间隙内设置检测单元8，所述第二间隙内设置搅拌装置2，所述搅拌装置2包括电机、扇叶201和搅拌棒202，所述扇叶201与电机轴固定连接，扇叶201上设置有磁铁，外壳1的上端面对应扇叶201位置设置有滴定池，所述滴定池底面设置有转动机构，所述转动机构与滴定池固定连接，转动机构与搅拌棒202转动连接，所述搅拌棒202设置于滴定池内部，搅拌棒202为矩形条状结构，搅拌棒202上设置有磁铁，滴定池与外壳1之间设置有防蚀板3，所述防蚀板3为矩形板体，防蚀板3与滴定池接触的一面开设有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽用于固定滴定池。

在本实施例中，参考电极4、测量电极5为同时工作的一对电极，阳性电极6和阴性电极7为同时工作的一对电极，为了避免滴定池内两对电极在工作时相互影响，所述滴定池呈内部中空的圆柱形结构，滴定池内设置有测量电极5和阳性电极6，滴定池两侧对应设置有圆柱形侧室，两个所述侧室与滴定池内部连通，靠近所述测量电极5一侧的侧室内设置有参考电极4，靠近所述阳性电极6一侧的侧室内设置有阴性电极7，所述参考电极4、测量电极5和阳性电极6均为Ag材质制成的丝状结构，所述阴性电极7为Pt材质制成的丝状结构，参考电极4、测量电极5和阳性电极6、阴性电极7与检测单元8连接。

为优化内部电路结构，减少外围信号干扰，所述检测单元8包括第一运放、第二运放、第三运放和单片机，所述参考电极4、测量电极5分别与第一运放的同相端和反向端连接，第一运放的输出端连接有比较器，所述比较器的输出端与第二运放的输入端连接，第二运放的输出端分别连接阳性电极6和阴性电极7，第二运放和所述单片机之前连接有AD转换器，单片机和第三运放之间连接有DA转换器，所述DA转换器的输入端与单片机连接、输出端连接第三运放的同相端，所述第三运放的反向端接地、输出端与比较器同相端连接，比较器的反向端与第一运放的输出端连接形成回路。具体的，所述单片机采用STM32芯片，所述第一运放、第二运放、第三运放和比较器均基于LM358运算放大器。

为便于检测结果记录及打印，所述单片机与计算机之间连接有串口单元10，所述串口单元10包括转换芯片和通信线，单片机和计算机通过串口单元10进行通信。在本实施例中，转换芯片采用MAX232芯片，单片机的IO口与MAX232芯片连接，配合RS232串口通信线与计算机进行通信。

为了避免电机工作出现抖动影响检测结果，所述电机设置有支架11，所述支架11呈几字形结构，支架11的上部开设有圆形通孔，支架11的下部与外壳1固定连接，所述电机的转轴穿过所述圆形通孔，电机的侧盖与支架11上端面底部固定连接。

为了便于搅拌装置2转速调节，所述单片机连接有按键开关9，所述按键开关9用于调节电机转速，按键开关9与单片机IO口连接，单片机与电机之间设置有驱动芯片，所述驱动芯片的输入端与单片机连接、输出端连接电机。在本实施例中，所述按键开关9采用旋钮开关，所述电机采用DC12V电机，所述驱动芯片采用L298N芯片，调节旋钮开关，单片机IO口模拟PWM信号通过L298N芯片对电机转速进行调节。

为优化产品结构，所述扇叶201上设置的磁铁磁性与搅拌棒202上设置的磁铁磁性相反，所述转动机构包括转轴和轴承，所述转轴与滴定池底面固定连接，所述轴承设置于转轴上部，轴承与转轴固定连接、与搅拌棒202转动连接。通过电机带动扇叶201转动，扇叶201再通过磁力带动搅拌棒202转动，从而对滴定池内液体进行搅拌。

润滑油样品的抽提包括以下步骤：

步骤1：将待检测润滑油在包装桶内摇匀，摇匀后取出放入离心管称量，润滑油样品取量为1g，其误差范围不超过0.01g；

步骤2：在离心管内加入1.5mL二甲苯，2mL醇水溶液和200μL30％过氧化氢；

步骤3：离心管放入离心机对润滑油进行油水分离；

步骤4：将6号封闭注射针头插入离心管内且针头穿过油层，用吸有空气的注射器将6号针头内的油排出；再抽取少量润滑油抽提液；6号针头留在离心管内；

步骤5：将滴定池内注入电解液，所述电解液为蒸馏水和冰乙酸按照3∶7的比例进行混合的混合液；

步骤6：把注射器内含有Cl^－离子的润滑油抽提液注入滴定池；

步骤7：打开按键开关9搅拌装置2工作，滴定池内混合液体被匀速搅拌，润滑油抽提液中的Cl^－离子与电解液中的Ag⁺离子发生反应，检测单元8开始工作，计算机通过法拉第定律求得润滑油中无机氯的含量。

当电解液加入滴定池后，由于电极为Ag材质制成，电解液内含有一定量的Ag⁺离子和Ag^－离子，将含有Cl^－离子的润滑油抽提液注入滴定池后电解液内的Ag⁺离子和抽提液内的Cl^－离子进行化学反应生成AgCl。反应发生致使滴定池内离子浓度发生改变，此时参考电极4和测量电极5改变原先的电压平衡状态出现压差，第一运放的输出端有电压输出，电压信号经比较器和AD转换器发送至单片机，单片机根据电压信号经DA转换器由第三运放将信号放大输出至比较器，比较器将上一时刻检测信号和此刻第一运放输出信号进行比对并输出至第二运放，第二运放输出电压至阳性电极6和阴性电极7，阳性电极6通电出现氧化反应产生Ag⁺离子，补充混合液内被Cl^－离子反应的Ag⁺离子，单片机将检测信号传输至计算机进行记录，计算机根据输出信号模拟滴定曲线，对滴定曲线进行积分计算测量出补充Ag⁺离子所需电量，再根据法拉第电解定理计算出润滑油中无机氯含量。

为证明本发明效果，进行如下实验设置：

1.对比同产品润滑油抽提液在加热条件和非加热条件下的测定值

取两组同产品润滑油抽提液进行试验，其中一组在进行多次加热以及震荡操作后进行检测，另一组进行直接检测。通过四次检验，检测结果如表1所示，试验结果表明经过样品加热预处理和未经过加热预处理对检测结果没有较大影响，该步骤完全可以省略，这样整个实验周期缩短，提高了检测速度。

表1

2.加入不同计量的30％过氧化氢对实验结果的影响：

润滑油里的硫元素以多种形式存在。润滑油的主要成分是基础油，大部分基础油是石油精制而成，而石油中就有硫元素，基础油在精制过程中会脱去大部分杂质，但是总有一些残留。另外，润滑油生产过程中要加入添加剂，提高润滑油的抗磨性，例如含硫抗磨剂或者含硫极压剂等。这些硫元素都严重干扰盐含量的检测，使得测定结果严重偏高。

将带有硫原子的抽提液注入滴定池后，滴定池内部分Ag⁺离子会和硫元素发生反应，即2Ag⁺+S^－＝Ag²S↓，为了排除硫化物的干扰，在润滑油样品中加入30％的过氧化氢。

取6组同种润滑油抽提液进行实验，每组注入不同剂量的30％过氧化氢，如表2所示，不加30％过氧化氢时，测得盐含量较高。随30％过氧化氢加入量的逐渐递增，仪器测得盐含量逐渐下降，当加入量达到200μL以后，测定结果基本不再变化。

表2

通过滴加30％过氧化氢溶液去除硫的干扰，从而很好地解决了润滑油中盐含量测定时硫的干扰问题。考虑到加入30％过氧化氢的剂量太多会稀释抽提液从而产生负误差，因此确定最佳的30％过氧化氢加入量为200μL。

为进一步体现检测效果，进行标样转化率检测：

按照标准中的基本操作测定标准溶液转化率，正常转化率要求在100％±10，结果见表3～4，结果表明，转化率在92％，设备运行良好可以进行样品检测。

表3

表4

按标上述方法中的操作测定标准溶液回收率。数据表明相对误差均小于5％，比标准方法要求的结果好。

为进一步印证实验方法检测结果的可靠性进行重复性实验:

取某一润滑油样品按照上述方法进行预处理和分析，同时做6个平行实验，计算相对标准偏差(RSD)，考察方法的重现性，结果见表5：

表5

从实验结果看出，对同一种润滑油来说，实验数据基本一致，6组样品的重复测定结果均未超过方法重复性范围要求，说明使用该方法进行润滑油无机氯含量的测定重复性好，实验过程稳定。

进而进行稳定性实验，表6为实验结果：

表6

由表6可以看出，样品在静置后的5个小时内，无机氯含量的测定结果相差不大，RSD为2.15％，说明抽提液浓度不随着时间而变化，比较稳定。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种润滑油无机氯含量检测装置，包括计算机、搅拌装置（2）和检测仪，其特征在于，所述检测仪包括外壳（1）和检测单元（8），所述外壳（1）为内部中空的矩形结构，外壳（1）内部设置有隔板，所述隔板将外壳（1）分为第一间隙和第二间隙，所述第一间隙内设置检测单元（8），所述第二间隙内设置搅拌装置（2），所述搅拌装置（2）包括电机、扇叶（201）和搅拌棒（202），所述扇叶（201）与电机轴固定连接，扇叶（201）上设置有磁铁，所述外壳（1）的上端面对应扇叶（201）位置设置有滴定池，所述滴定池底面设置有转动机构，所述转动机构与滴定池固定连接，转动机构与搅拌棒（202）转动连接，所述搅拌棒（202）设置于滴定池内部，搅拌棒（202）为矩形条状结构，搅拌棒（202）上设置有磁铁，滴定池与外壳（1）之间设置有防蚀板（3），所述防蚀板（3）为矩形板体，防蚀板（3）与滴定池接触的一面开设有圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽用于固定滴定池。

2.根据权利要求1所述的一种润滑油无机氯含量检测装置，其特征在于，所述滴定池呈内部中空的圆柱形结构，滴定池内设置有测量电极（5）和阳性电极（6），滴定池两侧对应设置有圆柱形侧室，两个所述侧室与滴定池内部连通，靠近所述测量电极（5）一侧的侧室内设置有参考电极（4），靠近所述阳性电极（6）一侧的侧室内设置有阴性电极（7），所述参考电极（4）、测量电极（5）和阳性电极（6）均为Ag材质制成的丝状结构，所述阴性电极（7）为Pt材质制成的丝状结构，参考电极（4）、测量电极（5）和阳性电极（6）、阴性电极（7）与检测单元（8）连接。

3.根据权利要求2所述的一种润滑油无机氯含量检测装置，其特征在于，所述检测单元（8）包括第一运放、第二运放、第三运放和单片机，所述参考电极（4）、测量电极（5）分别与第一运放的同相端和反向端连接，第一运放的输出端连接有比较器，所述比较器的输出端与第二运放的输入端连接，第二运放的输出端分别连接阳性电极（6）和阴性电极（7），第二运放和所述单片机之前连接有AD转换器，单片机和第三运放之间连接有DA转换器，所述DA转换器的输入端与单片机连接、输出端连接第三运放的同相端，所述第三运放的反向端接地、输出端与比较器同相端连接，比较器的反向端与第一运放的输出端连接形成回路。

4.根据权利要求3所述的一种润滑油无机氯含量检测装置，其特征在于，所述单片机连接有按键开关（9），所述按键开关（9）用于调节电机转速，按键开关（9）与单片机IO口连接，单片机与电机之间设置有驱动芯片，所述驱动芯片的输入端与单片机连接、输出端连接电机。

5.根据权利要求3所述的一种润滑油无机氯含量检测装置，其特征在于，所述单片机与计算机之间连接有串口单元（10），所述串口单元（10）包括转换芯片和通信线，单片机和计算机通过串口单元（10）进行通信。

6.根据权利要求1所述的一种润滑油无机氯含量检测装置，其特征在于，所述电机设置有支架（11），所述支架（11）呈几字形结构，支架（11）的上部开设有圆形通孔，支架（11）的下部与外壳（1）固定连接，所述电机的转轴穿过所述圆形通孔，电机的侧盖与支架（11）上端面底部固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种润滑油无机氯含量检测装置，其特征在于，所述扇叶（201）上设置的磁铁磁性与搅拌棒（202）上设置的磁铁磁性相反，所述转动机构包括转轴和轴承，所述转轴与滴定池底面固定连接，所述轴承设置于转轴上部，轴承与转轴固定连接、与搅拌棒（202）转动连接。

8.根据权利要求1~7所述的一种润滑油无机氯含量检测装置的无机氯检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将待检测润滑油在包装桶内摇匀，摇匀后取出放入离心管称量，润滑油的样品取量为1g，其误差范围不超过0.01g；

步骤2：在离心管内加入1.5mL二甲苯，2mL醇水溶液和200μL30%过氧化氢；

步骤3：离心管放入离心机对润滑油进行油水分离；

步骤4：将6号封闭注射针头插入离心管内且针头穿过油层，用吸有空气的注射器将6号针头内的油排出；再抽取少量润滑油抽提液；6号针头留在离心管内；

步骤5：将滴定池内注入电解液，所述电解液为蒸馏水和冰乙酸按照3∶7的比例进行混合的混合液；

步骤6：把注射器内含有Cl^－离子的润滑油抽提液注入滴定池；

步骤7：打开按键开关（9）搅拌装置（2）工作，滴定池内混合液体被匀速搅拌，润滑油抽提液中的Cl^－离子与电解液中的Ag^＋离子发生反应，检测单元（8）开始工作，计算机通过法拉第定律求得润滑油中无机氯的含量。

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