核电站中油品颗粒污染度标准的转换升级

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核电站中油品颗粒污染度标准的转换升级

李江鹏

（福建福清核电有限公司，福建 福清 350318）

摘要：部分核电厂化学技术规范中使用NAS1638标准评定油品颗粒污染度等级，NAS1638标准在国外被废除并用SAE AS4059标准替代。本文通过介绍自动颗粒计数仪校准方法的发展历史及不同方法间差异，论述了将油品颗粒污染度标准从NAS1638标准转换升级为SAE

AS4059标准是可行且有益的。

关键词：颗粒污染度；自动颗粒计数仪；校准

固体颗粒是油液压系统中最主要的和危害最大的污染物，液压设备功能的失效的50%-70%归于磨损，主要由液压油内的固体颗粒污染物造成。固体颗粒物会加速液压元件的磨损，堵塞原件的空隙和孔口，造成轴承疲劳、失去密封、失去润滑、温度升高，使控制元件动作失灵引起系统故障。核电站中有大量油润滑及液压控制系统，为保障系统可靠运行，核电站化学技术规范要求定期取样监测油品颗粒污染度指标，一般要求不大于NAS1638标准中的8级。

1 油品颗粒污染度的划分标准

油品颗粒污染度是根据油中不同尺寸颗粒的数量进行划分的，我国常用的颗粒污染度标准包括NAS1638、ISO 4406、SAE AS4059等，其中电力行业使用最广泛的标准是NAS1638和SAE AS4059。

NAS1638标准是用一个等级将油品颗粒污染度定量，液体所含颗粒浓度定义为在某一范围内颗粒，以每百毫升所含的颗粒数表示。它由美国航空航天工业协会（AIA）在1964年提出，该标准等级在美国和世界各国曾得到广泛应用，目前在我国的各个行业仍被广泛采用。NAS1638标准于1964年1月发布，于2001年5月30日被废除，技术内容被AS4059标准替代，AS4059使用与NAS1638相同的颗粒污染度等级。AS4059较NAS1638，在原有ISO 4402校准方法的基础上，新增加了ISO 11171的校准方法。新校准方法解决了原有方法在颗粒尺寸定义和量值溯源上的不足，进一步提高了计量的准确与统一性。

2 油品颗粒污染度的分析原理

油品颗粒污染度常采用自动颗粒计数仪分析，仪器测量原理是当液体均匀地流经颗粒传感器窗口时，颗粒传感器光源发出的平行光束通过传感器的窗口射向光电二极管，二极管将接收的光信号转换为电信号，经前置放大器传输到计数器。当液体中的微粒通过传感器窗口时，一部分光被颗粒遮挡，光电二极管接收的光量减弱，于是输出电压产生一个脉冲。由于被遮挡的光量与颗粒的投影面积成正比，通过累计输出电压脉冲的个数，即可得到不同尺寸颗粒的数目，原理简图见图1。

图1 自动颗粒计数仪原理图

颗粒是三维形状不规则的物体，因此使用一个数值去描述一个颗粒的大小是不准确的，仪器采用等效球原理实现了用一个指标来表针大小。即颗粒的投影面积可以用一个数值来表示，将投影面积转化为同等投影面积的球形颗粒，这个投影面积等效球径就是颗粒的大小。

3 自动颗粒计数仪的校准方法

自动颗粒计数仪的校准方法标准包含《ISO 4402 液压传动 液体中悬浮颗粒自动计数仪表校准 使用AC细粒试验污染法》和《ISO

11171 液压传动 液体自动颗粒计数仪的校准》两种。

3.1 IS0 4402校准方法

该校准方法采用ACFTD标准粉尘制备成的油中颗粒标准物质对

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自动颗粒计数仪进行校准。ACFTD是空气滤清器精细试验粉末，粉尘收集自美国亚利桑那州特定区域内，经球磨法加工后分级为0—100μm的颗粒制作而成。使用该法校准时，国内一般选用质量浓度为5mg/L的GBW（E）120017油中颗粒标准物质，将液体颗粒计数器设置为累积计数模式，同时采用至少4个颗粒计数通道，以油中颗粒标准物质的标准颗粒尺寸分布作为标准，调整液体颗粒计数器的阈值电压，以使其测量结果同油中颗粒标准物质的标准颗粒尺寸分布在一定的误差范围内，从而达到对液体颗粒计数器的校准。严格意义上，这种方法并不是真正的“尺寸校准”，而是一种“计数校准”，是通过调整自动颗粒计数仪测量的颗粒数量，从而间接对颗粒尺寸进行校准。

该校准方法是最早采用的校准方法，从上世纪70年代以来一直应用至今，但是该方法存在几个固有的弊端：其一，ACFTD标准粉尘采用最长弦直径定义颗粒的大小，而自动颗粒计数仪测量却是颗粒投影面积的等效球径，二者对颗粒尺寸的定义不同；其二，受制于加工工艺，不同批次粉尘之间的颗粒尺寸分布存在着较大差异；其三，ACFTD中包含的小于5μm的颗粒数量较多，导致仪器重合误差较大；其四，ACFTD标准粉尘已停止生产，国内虽发布有四种国家二级标准物质，但量值缺乏国际统一性和溯源性。

3.2 ISO 11171校准方法

该校准方法在小尺寸段采用油基MTD颗粒标准物质进行校准，在大尺寸段采用由含具有单一尺寸分布的聚苯乙烯乳胶球制备的颗粒标准物质进行校准。MTD是中级试验粉尘,该粉尘也产自美国亚利桑那州特定区域，但其采用更为先进的生产技术，以投影面积等效球径定义颗粒大小。采用该方法校准时，一般选用质量浓度为2.8mg/的GBW（E）120083油基MTD颗粒标准物质。在具体方法上，对小尺寸段校准时，与ACFTD校准方法基本一致，通过调整液体颗粒计数仪的阈值进行“计数校准”；对大尺寸段进行校准时，无论单一尺寸的聚苯乙烯胶球以哪一个方向通过颗粒传感器时，其对外显示的尺寸特征都是其中值尺寸，是真正的尺寸校准。

采用ISO 11171校准方法代替ISO 4402，在技术上具有明显的优点，其一，MTD经过了NIST（美国国家标准与技术研究所）的测量验证，颗粒溯源到国际计量单位，具有很好的量值溯源性；其二，MTD使用了更为先进的生产技术，因而不同批次之间的变动性更小，颗粒尺寸分布更加准确；其三，MTD包含的小颗粒数量较少，更易于在油中弥散，减小了颗粒计数时的重合误差；其四，对大尺寸颗粒进行了尺寸校准。

4 颗粒污染度标准更新转换升级的影响与益处

采用ISO MTD与ACFTD校准方法得到的校准尺寸结果完全不同，但是，两者在颗粒尺寸之间，有一定的对应关系，如表1所示。

表1 ACFTD与ISO MTD校准结果的关系

ACFTD尺寸转换为ISO MTD尺寸

ACFTD尺寸μm ISO MTD尺寸μm（c）

5 6.4

10 9.8

15 13.6

25 21.2

40 31.7

（下转第 469 页）

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（P>=49%Pe），车辆动力性能合格。《综检方法》对于动力性能指标，鼓（盘）之间、轮毂与轴承之间的摩擦阻力情况，更是反映驱动轮则用轮边稳定车速来表示，当柴油车的轮边稳定车速Uw大于等于额与传动系统之间的摩擦阻力情况，也即车辆传动系统动力传递效率。定功率车速Ue(Uw>=Ue)时动力性能合格。 下面不妨计算验证一下车轮阻止率对整车功率的影响：

GB38900标准实施后，等级评定由2016版《评定要求》规定的假设：车轮阻止率为2%（《综检方法》限值为3.5%）；

8个分级项缩减为安全性能4项，不再把车身、驾驶室、门窗玻璃整车质量为10000 kg；

（下文简称车身3项）和动力性（取消检测）作为分级项，会不会车速为60km/h；

影响技术等级评定的科学客观呢？应该说答案是否定的，其理由如车辆额定功率为200kw；

下： 则车轮阻止力所消耗的功率可由下式计算：P=F×U/3600

（1）原来8个分级项中的车身3项为车容车貌范畴，与车辆技=10000×2%×9.8×60/3600

术状况关联度不大，对等级评定几乎没有影响，况且在GB38900标=32.67kw

准中已经包含了车身3项内容，标准和要求与《评定要求》一致。 车轮阻止力所消耗的功率占车辆额定功率的比值为：

（2）保修、合格的配件油料、规范的运营、强制的周期检测等32.67×100%/200=16.33%

综合因素，确保了车辆在使用过程中的动力性能处于良好状态，无由此可知，车轮阻止力对整车功率的消耗是不容忽视的，是一须对车辆的动力性能等项目进行检测和评判了。 个值得重视的指标。

（3）经过多年来对营运车辆综合性能的检测和大量数据的统（2）建议增加整车制动率作为等级评定的分级项。现在实行的计，获知动力性能等项目检测的合格率都是很高的，几乎可以达到4个分级项中的方向盘最大自由转动量和车身对称部位高度差，都免检的地步了。 是人工测量甚至是凭目测评判的且与安全性关联度不大，轮胎花纹（4）之所以要求高速公路客运和800公里以上线路客运的车深度虽说与安全性关联度较大但也是人工凭目测评判的（有时会用辆、危货运输车辆、国际道路运输车辆的技术等级达到一级，是因测量量具），只有制动不平衡率这一项才是由设备自动测取的，不受为这些运输类型对安全性能的要求比较高，也正因为如此，仅需安人工主观影响且与安全性关联度最大。考虑到制动性能对车辆安全全性能4项指标进行等级评定也就足够了。 的高度关联和前面4项分级指标存在的不足之处，有必要增加整车（5）高速公路客运和超长途客运车辆、危货运输车辆大多是柴制动率作为分级项内容，由于制动不平衡率只是反映车辆行驶的稳油汽车，而柴油汽车安检时必定要进行排放检测，检测项目包括驱定性，并未反映车辆的制动效果也即制动距离或制动减速度，而整动轮轮边最大输出功率和光吸收系数。排放检测是按照GB3847-2018车制动率则能反映制动距离或减速度的，若增加整车制动率指标就规定的加速减载法在测功机上进行检测的，检测方法与GB/T18276可以全面反映车辆的制动性能了，何况增加这一分级项并没有给检规定的检测驱动轮输出功率是十分类似的，可以认为排放检测所测测带来额外负担。

取的驱动轮轮边输出功率等同于按GB/T18276测取的驱动轮输出功6 结语

率。可见，只要柴油车排放检测时其驱动轮输出功率合格，就可以GB38900标准是实施“二检合一”的根本保证，取消营运车辆判定该车的动力性能指标也是合格的，这就相当于在排放检测的同动力性能等项目检测，既体现了当今车辆制造和运用的实际，又反时对车辆的动力性能指标进行检测了，同时还可以判定动力性能指映了社会和车主的心声，仅凭安全性能4项指标作为技术等级评定标是否合格。 的分级项还是比较科学合理的，建议保留车辆阻滞率项目的检测和5 对GB38900标准实施的几点建议

增加整车制动率作为分级项内容。

（1）建议保留对营运车辆车轮阻止率的检测。这可为车主提供参考文献：

有益参考，这样做既不会增加检测站的工作量和检测时间，也不会[1]杨建萍,蔡少渠,钱宏玖.评定客运企业资质实现规模集约化经营[J].增加车主的麻烦。车轮阻止率不仅仅反映车轮空转时刹车片与制动综合运输, 2020(9).

（上接第 444 页）

5 结语

4.3 形象定位 古遗址是民族发展的见证者和记录者，是城市文化根基，古遗以龙穴、龙根、龙水、龙居、龙山为龙城特质，凸显吉水龙城址保护与开发利用是艰巨的任务。以吉水县龙城遗址遗址为代表的“毛泽东同志祖籍地”、人根脉的文化特质，突出龙城九派寻根、吉遗址也是此次规划的重点。

水家焉的传统文化内涵，工程投资估算4317万元。

参考文献：

4.4 发展策略

[1]侯婧怡.城市规划区内中小型遗址保护策略和利用模式研究[D].硕毛氏宗族文化+庐陵书院文化是基地文化体系的重要柱石，以文士学位论文,山东大学,2018.

化资源保护为基础，统筹周边乡村社区，带动周边区域协调发展，[2]毛泽东祖籍地吉水“龙城”及毛氏文献的研究报告.

实现区域共同繁荣与一心、一轴、一体、两翼的城镇发展布局；三[3]郑育林.古迹遗址的文化形象再现——对古迹遗址展示利用形式带、六区的旅游发展格局，龙城遗址是吉水城镇发展布局北部与旅的思考[J].考古与文物,2009(2).

游发展格局重要的节点。

（上接第 466 页） 可采用更为先进的ISO 11171方法进行校准，能提供量值溯源，提因为存在这种对应关系，两者校准方法的结果可以相互转换。高校准准确度，方便实施仪器期间核查。

NAS1638标准只包括ISO 4402校准方法；AS4059标准最新有效版本综上，将油品颗粒污染度标准从NAS1638标准转换升级为SAE

为F版，标准包括ISO 4402与ISO 11171两种校准方法，且两种校AS4059标准，是满足新国标要求、适应技术发展趋势的实践，对实准方法间的结果可以等效，差别在于颗粒尺寸的定义与表示方法。际工作是可行且有益的。

采用4402校准中，颗粒的尺寸使用μm表示，而采用11171校准则参考文献：

使用μm（c）表示，c代表经过验证。

[1]郝新友.液体自动颗粒计数器的校准技术与发展.液压与气动,2011,

参照《GB/T 14541-2017电厂用矿物涡轮机油维护管理导则》、(6):1-6.

《DL/T 571-2014 电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》和《DL/T

[2]路红,张津津,郝新友.液体自动颗粒计数器的校准.过程工程学432-2018 电力用油中颗粒度测定方法》三份国家和电力行业推荐标报,2004,(8):40-45.

准，颗粒污染度分级标准均已升级为SAE AS4059F标准。多数核电[3]ISO4402液压传动.液体中悬浮颗粒自动计数仪表校准.使用AC细厂配备的自动颗粒计数仪采用ISO 4402方法进行校准，结果可以用粒试验污染法.

NAS 1638标准和SAE AS4059F标准进行评定，两者结果完全相同，[4]ISO11171液压传动.液体自动颗粒计数仪的校准.

所以将油品颗粒污染度标准从NAS1638标准升级转换为SAE AS4059[5]SAE AS4059F, Aerospace Fluid Power-contamination Classification

标准是可行的。当标准转换升级为SAE AS4059后，自动颗粒计数仪for Hydraulic Fluids

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