最近很多企业前来咨询泡沫特性的相关解决方案，今天花一些时间和大家分享一下有关油品泡沫测试的相关内容，希望对大家日后的油品管理有所帮助。油品中泡沫超标是一件非常严重的事情，必须引起重视。
目前，国内大部分实验室都在使用 ASTM D892 或 ISO 6247 （国内为GB/T 12579）规定的“静态”方法来确定油品形成表面泡沫的趋势。该方法在24℃和93.5℃下将空气通过多孔气体扩散头吹入油样中产生泡沫，然后观察表面泡沫的形成和衰减后的体积高度，以此判断油品的泡沫特性。
然而，这种方法与现场实际情况存在显著差异。此外，由于一些外部因素（例如该方法下使用的气体扩散头因不同材质、孔径、渗透率、有效期等均会对测试结果造成影响）也会导致结果的巨大差异。给用户判断设备或油品状态带来巨大困扰。
因此，因部分专业用户要求，有部分实验室开始采用“动态”的弗兰德（Flender）泡沫测试方法。弗兰德泡沫测试具有与实际条件紧密对应的优势，特别是当多种油类型或杂质的组合导致齿轮中油起泡过多时，弗兰德泡沫测试会产生特别有价值的信息。开发弗兰德泡沫测试的原因就是通过目前普遍采用的“泡沫厚度”确定起泡趋势的方法在实践中的适用性有限。全球领先的变速箱或齿轮箱制造商在为他们的用户推荐齿轮油之前，必须证明新油通过弗兰德泡沫测试，这是国际公认的测试方法。
该测试方法最初由 A. Friedr. Flender AG 用作内部测试，用于评估工业齿轮油的起泡趋势。该公司于 2010 年与西门子股份公司合并，并以西门子机械驱动的名义开始运营。如今，弗兰德是集团的齿轮和联轴器专家，“Flender”品牌名称保留了下来。弗兰德广泛的产品组合涵盖从单个组件到几乎所有工业应用的完整驱动系统。
现在，弗兰德泡沫测试已根据 ISO 12152进行了标准化。此外，西门子机械驱动也列出了经西门子委托的审核批准进行弗兰德泡沫测试的实验室。为了进行审核，独立实验室必须拥有必要的测试台和训练有素的工作人员，必须经过认证或认可，并且必须在标准化报告中发布测试结果。西门子机械驱动官方指定可以进行弗兰德泡沫测试的实验室在全球范围内非常少。
Flender泡沫测试的工作原理
弗兰德泡沫测试旨在作为判断油品（尤其是工业齿轮油）起泡趋势的重要标准。弗兰德和其他著名的变速箱制造商坚持将任何齿轮油的低泡趋势包含在他们的推荐润滑油清单中。该测试在国际上已经非常成熟，但是国内了解的用户和使用该方案的用户极少。
如果当设备停止转动后，泡沫仍能保持几厘米厚且持续 30 分钟以上，或者泡沫过于强烈以至于从通气滤网和其他开口处溢出，就表明泡沫过多。过多的泡沫形成会因润滑油膜中夹杂着小气泡而严重降低齿轮齿面或轴承之间润滑油膜的承载能力。
下面给大家简单介绍一下弗兰德泡沫测试的步骤。
准备工作
弗兰德测试装置由一个带有透明面板的封闭齿轮箱组成，面板上标有以百分比为单位的刻度。一组外径为54mm、模数为2mm的等尺寸齿轮安装在两个垂直轴的中间（水平齿轮）。
测试装置首先清洁无残留并干燥，测试用油样在开始测试前静置至少两小时，以便任何夹带的空气可以逸出。
弗兰德泡沫测试装置
①. 将大约1,000ml的待测油样倒入测试装置中，直到达到水平齿轮的中间（玻璃刻度的0点），并加热至室温（25°C）。记录样品的颜色和温度。
②. 将测试油样注入设备中，直到正齿轮覆盖在侧面的一半。
③. 齿轮开始以每分钟 1,405 转的速度旋转5 分钟。这会强烈搅动油液，高转速和半浸没的齿轮使油能够高速搅拌，从而吸入空气。这导致所有类型的油中都形成泡沫，油量因此增加。
④. 根据测试台停止后一分钟测试油显示的体积百分比增加来评估油的起泡趋势。停止测试台五分钟后，可计算油/空气扩散体积 (%)。将摄像头对准玻璃板记录测试运行并相应地存储数据。
⑤. 测试前、测试中和测试后，可通过测试台齿轮箱壁上的玻璃板上的刻度尺读取油位，并可直接以百分比表示油体积的变化。
⑥. 泡沫水平的消退在固定的时间间隔内记录，持续90分钟。在测试结束后，还可以从刻度上读取其他因素，来区分实际的表面泡沫和底层的油/空气乳液或“纯”油。
⑦. 90 分钟后，记录油相、油分散和泡沫量的所有细微变化。
停止仪器后 1 分钟油量增加的百分比以及停止仪器后 5 分钟油气分散体积增加的百分比是评估和评价测试的两个重要值。通过这种方式，记录了泡沫形成和消退的时间依赖性行为。油的泡沫特性是根据测试装置停止运动一分钟后，被测油体积增加的量来评估的。
停止一分钟后油量上升（%）
< 5%： 良好的发泡特性
< 10%：令人满意的发泡特性
< 15%：勉强可接受的发泡特性
>15%： 不可接受的发泡特性
齿轮箱和轴承制造商认为，如果体积增加超过15%，齿轮或轴承的承载能力会受到不利影响。具有如此高泡沫水平的油或油混合物可能会显著降低设备的性能和可靠性，因此需要特别注意其泡沫特性。
然而，这些值仅适用于标准齿轮箱和标准方法。它们基于西门子机械驱动器在满足弗兰德齿轮箱油的要求时获得的经验。上述停止仪器后 1 分钟油量增加超过 15% 的上限并不等于现有变速箱的实际起泡极限。此限制仅对测试仪器和标准化测试程序有效。它基于西门子 （Flender） 在满足弗兰德齿轮箱要求方面的经验。
停止五分钟后油/气分散体积增加量 (%)
一般情况下，最多可容许 10% 的增幅。10% 自由空气的这一极限值是由领先的泵制造商设定的，以避免气蚀。五分钟的时间窗口是西门子机械驱动器发布的设计指南的结果，与油量和泵容量的最小比率有关。
泡沫异常强烈的原因：
长期储存可能导致抗泡添加剂分离，因为泡沫抑制剂不是溶解在油中，而是以乳液形式存在。
通过过滤去除抗泡添加剂。这些添加剂在油品生产的后期加入，是微滴形式，与其他添加剂不同，它们可能会被5μm过滤器捕获。
油量不足、泵送速率过高或速度过快。
现代齿轮油含有许多添加剂，使它们能够达到提供足够磨损保护所需的性能水平。由于使用新型基础油，尤其是极压添加剂（EP），这些油在使用中更容易形成泡沫。为了抑制表面泡沫的形成，在生产过程中向齿轮油中添加泡沫抑制剂。它们通常基于高粘度有机硅化合物。表面泡沫的形成并不总是令人担忧的原因。除非表面泡沫在油上形成一层稳定的油层，否则潜在的危险性很低。
换油后，系统中残留了过多含有其他添加剂的旧油（混合比例应始终低于10%）。
单独向现有油中不当添加抗泡添加剂。
杂质如灰尘、密封材料、装配膏、油脂、脱脂剂、加工液残留物和油漆成分会降低泡沫性能。
检查或油泵维修后吸入的外部空气。
与其他类型油的不兼容性（明显存在混合）。
例如，新齿轮箱首次加注齿轮油时，可能会与含有清洁剂添加剂的冲洗油残留混合。
在系统更换为不同类型油时，未排空油冷却器。齿轮箱中仍存在过量的旧油。
还有其他可能的原因。过度泡沫形成的问题通常发生在从矿物油转换为合成油时，例如在移动液压系统中从矿物油转换为生物油，或在风力涡轮机的齿轮箱中。如果设备或系统在冷态（未预热）时更换为不同产品，旧油也可能残留在油腔或双作用油缸中。
即使制造商确认两种油可以混合使用，油混合物在表面张力和添加剂方面的兼容性是另一回事，通常被油品厂家忽略。即使两种原始油都具有优异的泡沫特性，混合后也可能产生高泡沫水平。当直径从5μm到几毫米的气泡或气体因湍流形成，在油罐等安静区域上升到表面并保持完整时，就会产生泡沫。特定齿轮油的泡沫倾向强度以及泡沫消散所需的时间可以提前在实验室中进行测试。
如何避免泡沫
空气、杂质、混合物和抗泡添加剂——这四个因素对加剧油的起泡倾向有重大影响。遵守一些基本规则可以避免泡沫的形成。
①.空气
油泵可能会随油吸入过多的新鲜空气，以致无法再分离。原因可能包括：
密封件磨损
液压泵或管道泄漏
油箱液位过低或过高
油箱或泵进气歧管内的流动条件发生变化。
②.污染物
杂质的类型和数量决定了产生的影响。如果油中含有水和/或污垢颗粒，气泡会以分散的方式保留在油中。如果油已老化，油氧化过程中的反应产物可能会改变表面张力，使上升到表面的气泡不再破裂。换句话说，油的保养和油的老化对油的起泡倾向有很大影响。在某些情况下，可以通过更有效的过滤来减少泡沫。尽管如此，油品仍应定期进行润滑分析，以便及时发现氧化和杂质
③.混合物
在非合金或低合金油系统中很少形成泡沫。然而，油中添加剂越多，其起泡的趋势就越大。为了抵消这种影响，在生产过程中，油中会加入通常以硅为基础的抗泡添加剂。
使用含有不同添加剂的油混合物时要小心。即使油被批准用于相同的用途或满足相同的规格，也并不意味着它们彼此兼容。如果将添加剂浓度较低的油与添加剂浓度较高的产品混合，仍然会形成泡沫。将合成油与矿物油混合会改变表面张力。可以进行油分析以快速找到原因。此后通常需要彻底换油。为避免必须执行这些高成本措施，请注意不要混合油类型。适当的润滑管理是防止这种情况的最佳保险形式。
④.消泡添加剂
泡沫抑制剂是极性活性剂与可溶于油的成分的组合。硅基材料很常见。然而，并不是每种泡沫抑制剂都含有硅。在生产过程中，系统地将消泡添加剂添加到润滑油中。它们抑制油分子的内聚力并降低表面张力。这使得覆盖气泡的油膜变薄，这意味着气泡更容易破裂，从而降低了泡沫形成的机会。如果在操作过程中产生过量的泡沫，则消泡添加剂可能已被过滤掉。
最终用户不应在后期添加抗泡剂，因为过量添加可能会适得其反。泡沫抑制剂中的极性活性物质为空气和氧气结合提供了基础，结果导致油老化得更快。较低的表面张力会减小油中气穴（即油表面以下）的大小。然后油的空气释放性会受到损害。一般而言，事后添加消泡剂时务必小心谨慎。
下一期，我们将与大家分享空气释放性的相关内容。
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