全自动空气释放值测定仪在润滑油检测中的应用研究

摘要

空气释放值是评定液压油、汽轮机油等润滑油品分离夹带雾沫空气能力的核心质量指标，直接影响工业设备运行稳定性、润滑可靠性与使用寿命。本文以长沙宏石仪器有限公司 ARV1000 全自动空气释放值测定仪为研究对象，结合 SH/T 0308-1992（2004）、ASTM D3427、ISO 9120 等标准，系统阐述润滑油空气释放值的测量意义、标准测量方法，对比全自动测量与传统手动测量的优缺点，并基于某大型石化润滑油公司实测数据开展两种方法的数据一致性与重复性验证。研究表明，ARV1000 采用密度天平法与分布式精密恒温技术，实现全流程自动化测量，在控温精度、计时精度、数据重复性、操作效率及抗干扰能力上显著优于手动测量，可有效降低人为误差，提升检测标准化水平，为润滑油研发、生产质控、设备运维与第三方检测提供高精度、高可靠性的技术支撑。

关键词：空气释放值；润滑油；密度天平法；全自动测定仪；ARV1000；SH/T 0308

Abstract

Air release value is a core quality index for evaluating the ability of lubricating oils such as hydraulic oils and turbine oils to separate entrained mist air, which directly affects the operational stability, lubrication reliability and service life of industrial equipment. Taking the ARV1000 automatic air release value tester from Changsha Hongshi Instrument Co., Ltd. as the research object, combined with standards such as SH/T 0308-1992 (2004), ASTM D3427 and ISO 9120, this paper systematically expounds the measurement significance and standard measurement methods of lubricating oil air release value, compares the advantages and disadvantages of automatic measurement and traditional manual measurement, and verifies the data consistency and repeatability of the two methods based on the measured data of Sinopec Lubricating Oil Company. The research shows that ARV1000 adopts density balance method and distributed precision constant temperature technology to realize the whole-process automatic measurement. It is significantly better than manual measurement in temperature control accuracy, timing accuracy, data repeatability, operation efficiency and anti-interference ability. It can effectively reduce human error, improve the standardization level of detection, and provide high-precision and high-reliability technical support for lubricating oil research and development, production quality control, equipment operation and maintenance and third-party testing.

Key words: Air release value; Lubricating oil; Density balance method; Automatic tester; ARV1000; SH/T 0308

一、引言

在液压系统、汽轮机组、大型旋转机械等工业装备中，润滑油在循环、搅拌、冲击工况下不可避免地混入空气，形成分散于油液中的雾沫气泡。气泡的存在会显著改变油液密度与体积模量，引发压力波动、气蚀损伤、润滑膜失效、油品加速氧化等一系列问题，严重威胁设备安全运行与使用寿命。空气释放值（Air Release Value, ARV）正是衡量润滑油在标准条件下快速释放夹带空气能力的关键指标，其定义为：在规定温度下，油样中雾沫空气体积分数减少至 0.2% 所需的时间，单位为分钟（min），时间越短表明空气释放性能越优异。

我国石油化工行业标准 SH/T 0308-1992（2004）、美国材料与试验协会标准 ASTM D3427 及国际标准化组织标准 ISO 9120 共同构建了润滑油空气释放值的统一测试规范，适用于液压油、汽轮机油等石油产品的质量评定与出厂检测。

传统空气释放值测量以手动操作为主，依赖人工恒温、手动吹气、目视判断终点、秒表计时，存在操作繁琐、人为误差大、重复性差、效率低下等缺陷，难以满足现代实验室高精度、高通量、标准化检测需求。

随着石油仪器自动化技术的发展，以密度天平法为核心原理的全自动空气释放值测定仪逐步替代传统手动设备。长沙宏石仪器有限公司研发的 ARV1000 自动空气释放值测定仪，集成高精度温控、称重、计时、位移系统，采用三独立恒温浴同步恒温、全自动流程控制与智能数据管理，实现加样后全流程无人值守测量，数据准确、功能齐全、操作简便，可广泛应用于实验室精密检测场景。本文围绕 ARV1000 型仪器，从测量意义、标准方法、全自动与手动方法对比、实测数据验证等方面展开系统研究，为全自动空气释放值测定技术的推广应用提供理论依据与实践参考。

二、润滑油空气释放值的测量意义

2.1 保障设备运行稳定性与可靠性

液压系统依靠油液不可压缩性实现能量传递，油中夹带气泡会大幅降低体积模量，导致压力响应滞后、执行机构抖动、定位精度下降，引发产品次品率上升、设备停机等故障。汽轮机油中气泡若进入轴承润滑区，会破坏连续油膜形成，造成金属直接接触摩擦，导致轴承温度骤升、振动加剧，甚至引发烧瓦、非计划停机等重大事故。空气释放值合格的油品可快速脱除气泡，维持油液物理性能稳定，保障液压与润滑系统连续可靠运行。

2.2 延长设备使用寿命，降低运维成本

气泡在高压区溃灭时产生局部微射流与冲击波，长期作用会造成泵体、阀门、轴承等金属表面气蚀损伤，形成蜂窝状凹坑，加速部件磨损与失效。同时，气泡增大油液与氧气接触面积，在高温、高压工况下加速油品氧化裂解，生成酸性物质与油泥沉淀，进一步加剧设备腐蚀与油路堵塞。通过空气释放值检测优选脱气性能优异的润滑油，可显著减少气蚀与氧化危害，延长设备大修周期，降低维修成本与停机损失。

2.3 规范油品质量控制，支撑技术研发

空气释放值是液压油、汽轮机油等产品标准中的必测指标，是油品出厂验收、入库检验、质量追溯的关键依据。在润滑油配方研发中，空气释放值可量化评价基础油类型、添加剂配方（如抗泡剂、破乳剂）对脱气性能的影响，指导配方优化与性能升级。对于在用油监测，空气释放值变化可反映油品老化、污染程度，为换油周期制定、设备状态预警提供数据支撑，实现从被动维修向主动运维转变。

2.4 满足行业标准与检测规范化需求

SH/T 0308-1992（2004）、ASTM D3427、ISO 9120 等标准明确要求空气释放值检测需严格控制温度、通气量、恒温时间等条件，确保数据可比性与溯源性。传统手动检测难以稳定满足标准要求，而全自动仪器通过精准控制与自动判定，可实现跨实验室、跨操作人员的数据一致性，符合实验室资质认定（CMA）、CNAS 认可等规范化要求，提升检测结果权威性。

三、润滑油空气释放值标准测量方法

3.1 核心定义与标准依据

空气释放值：在标准规定条件下，试样中雾沫空气的体积减少到 0.2% 时所需的时间，以分钟（min）表示，该时间越短，油品空气释放性能越好。

适用标准：

国内标准：SH/T 0308-1992（2004）《润滑油空气释放值测定法》

国际标准：ASTM D3427、ISO 9120

适用范围：液压油、汽轮机油等石油产品，适用于 40℃运动黏度≤120 mm²/s 的矿物油型润滑油。

3.2 手动测量方法（传统方法）

3.2.1 仪器组成

手动空气释放值测定仪主要由恒温浴系统、空气供给系统、耐热夹套玻璃试管、温度计、计时工具等组成：

恒温浴：提供稳定测试温度，常用 50℃，控温精度要求 ±0.5℃；

空气供给：含空气过滤器、减压阀、压力表，确保空气洁净、压力稳定；

测试试管：耐热夹套玻璃材质，可通循环水恒温，内置气体扩散器；

辅助设备：温度计、秒表、密度计、量筒等。

3.2.2 测试步骤

样品准备：量取 180 mL 试样倒入测试试管，置于恒温浴中预热至测试温度（常用 50℃），恒温不少于 30 min，确保试样、空气、环境温度一致；

通气饱和：向试样中通入预热至相同温度的压缩空气，控制压力与流量，使油样剧烈搅动形成均匀雾沫空气，通气时间严格遵循标准（通常 7 min）；

静置释放：停止通气，立即开始计时，观察油中气泡消散过程；

终点判定：通过密度计测量油液密度变化，或目视判断气泡体积，当雾沫空气体积降至 0.2% 时停止计时，记录时间即为空气释放值；

重复性测试：平行测定 2 次，计算平均值与重复性，确保结果符合标准要求。

3.2.3 关键控制条件

测试温度：常用 50℃，特殊情况可选用 25℃或 75℃，控温精度 ±0.5℃；

通气条件：空气压力、流量稳定，通气时间准确，确保气泡生成均匀；

终点判定：严格以 0.2% 空气体积分数为判定依据，避免人为偏差；

环境条件：无强烈振动、气流、电磁干扰，确保测试稳定。

3.3 全自动测量方法（以 ARV1000 为例）

3.3.1 测量原理：密度天平法

ARV1000 采用密度天平法，基于阿基米德浮力原理：油液中夹带空气时密度降低，气泡释放过程中密度逐渐回升，当密度恢复至无气状态密度与 0.0017 g/cm³ 差值时，对应空气体积分数为 0.2%，此时记录的时间即为空气释放值。仪器通过高精度密度天平实时监测油液密度变化，结合自动恒温、自动吹气、自动位移控制，实现全流程自动化测量。

3.3.2 仪器结构与核心系统

ARV1000 集成四大高精度系统，保障测量精准可靠：

高精度温控系统：三独立精密恒温浴，同步对试样、压缩气体、天平测锤恒温，升温速率约 3℃/min，控温精度 ±0.2℃，具备自动补水、超温保护功能；

高精度称重系统：密度天平测量精度 ±0.0001 g/cm³，实时采集密度数据，精准判定终点；

高精度计时系统：计时精度 ±0.01 s，自动记录通气停止至终点的时间；

高精度位移系统：自动切换测量位置，避免吹气干扰，保障测量稳定。

3.3.3 全自动测试流程

加样：将 180 mL 试样倒入测试试管，放入仪器，连接气路与电源；

自动恒温：仪器启动三恒温浴，同步恒温试样、气体、测锤，达到设定温度后自动提示；

自动吹气：按标准参数自动通入预热空气，精准控制通气时间与压力；

自动测量：停止吹气后，自动切换测锤位置，实时监测密度变化，自动判定终点；

数据处理：自动计算空气释放值、重复性，储存数据并支持导出；有过程记录，可溯源；

全程无需人工干预，实现加样后无人值守测量。

3.3.4 仪器性能指标（ARV1000）

依据标准：SH/T 0308-1992（2004）、ASTM D3427、ISO 9120；

样品用量：180 mL；

控温范围：室温～90℃（低于 40℃需配制冷器）；

控温精度：样品、气体、测锤均 ±0.2℃；

天平精度：±0.0001 g/cm³；

计时精度：±0.01 s；

重复性：＜5/≤0.7 min  5~10/≤1.3 min  10~15/≤1.6min；

数据管理：可储存 2000 条历史数据，支持 USB / 无线导出、远程升级。

四、全自动测量与手动测量优缺点对比

4.1 操作便捷性与效率对比

4.1.1 手动测量

优点：仪器结构简单、成本较低、维护方便，适用于预算有限、检测量小的场景；

缺点：操作流程繁琐，需人工完成恒温、通气、计时、读数、计算等全步骤，单样测试耗时 60 min 以上，全过程不能离人；读数判断完全依赖操作人员经验，培训成本高，难以快速掌握标准操作，人为偏差大；高通量检测时劳动强度大，效率低下。

4.1.2 全自动测量（ARV1000）

优点：全流程自动化，加样后自动完成恒温、吹气、测量、计算、报告输出，单样测试时间缩短至 40 min 内；触摸屏操作，内置教学视频，新手可快速上手；加样后可无人值守，大幅提升检测效率，适用于高通量实验室场景。

4.2 测量精度与重复性对比

4.2.1 手动测量

控温精度低：单恒温浴设计，试样、气体、测锤温度难以同步，温差易导致数据偏差；

人为误差大：通气时间、流量控制依赖人工，终点判定目视估计，计时误差大；

重复性差：不同操作人员、不同测试时间结果波动显著，重复性通常＞5%，难以满足标准要求；

环境干扰敏感：振动、气流直接影响密度计读数与气泡消散过程。

4.2.2 全自动测量（ARV1000）

超高控温精度：三独立恒温浴，试样、气体、测锤控温精度均 ±0.2℃，恒温速度快、温度均匀；

无人工干预：自动恒温、自动吹气、自动位移、自动密度监测、自动终点判定，彻底消除人为误差；

优异重复性：仪器重复性最大极差≤1.6min，远优于手动测量，数据一致性强；

抗干扰能力强：封闭式结构、自诊断功能、多重保护，降低环境因素影响。

4.3 功能完整性与智能化对比

4.3.1 手动测量

功能单一：仅具备基本恒温、通气功能，无数据自动处理、校准、保护功能；

数据管理落后：人工记录、计算，易出错，数据追溯困难；

无保护机制：超温、干烧等风险需人工监控，安全性低。

4.3.2 全自动测量（ARV1000）

辅助功能丰富：温度校准、压力校准、时钟检定、重复性自动计算、外接计时检定；

告警保护完善：超温、超压、缺水告警，软硬件双重超温保护、防干烧物理保护；

数据管理强大：储存 2000 条历史数据，触摸查阅、表格下载，支持 WIFI / 蓝牙联网、远程升级；

自诊断与教学：动作部件自诊断，内置教学视频，方便操作维护。

4.4 适用性与经济性对比

4.4.1 手动测量

适用场景：检测量小、预算有限、对精度要求不高的小型企业或基础实验室；

隐性成本高：人工成本、时间成本、误差导致的复测成本，长期综合成本较高。

4.4.2 全自动测量（ARV1000）

适用场景：润滑油研发机构、生产企业质控部门、第三方检测实验室、大型企业质检中心等对精度、效率、标准化要求高的场景；

经济性优异：单次投入较高，但大幅降低人工成本、提升效率、减少误差损失，长期使用性价比更高，符合实验室智能化升级趋势。

4.5 对比总结表

表格

五、全自动与手动测量数据对比分析

5.1 实验数据来源

本次数据对比采用某大型石化润滑油公司液压油样品实测数据，样品包括 LHV46、LHM46、AE68、AE68 长效四种常用液压油，测试温度 50℃，全自动测量采用长沙宏石 ARV1000 仪器，手动测量为实验室传统方法，甲方测值为第三方检测结果，数据客观反映两种方法的一致性与可靠性。

5.2 数据对比表

表格

注：空放值 1 为新油测试，空放值 2 为样品静置 30 分钟后复测；ARV1000 重复性按仪器标准计算，手动测量值为润滑油公司实验室提供。

5.3 数据一致性分析

常规油品（LHV46、LHM46）：ARV1000 测量平均值与手动测量甲方测值偏差≤0.3 min，一致性良好，符合标准允许误差范围，证明全自动测量数据准确可靠，可替代手动测量；

高粘度 / 长效油品（AE68、AE68 长效）：ARV1000 两次测试差值略大，主要因静置后油品状态变化、气泡残留导致，属于样品本身特性，非仪器误差；

整体趋势：四种样品的空气释放值大小顺序，ARV1000、手动（甲方）测值完全一致，证明全自动测量可准确区分不同油品的空气释放性能，满足油品分类与质量评定需求。

5.4 重复性与稳定性分析

ARV1000 重复性：LHV46、LHM46 重复性分别为 0.2min、0.3min，远低于仪器≤1.3min 的指标，稳定性优异；AE68、AE68 长效因样品特性波动略大，但仍优于手动测量；

结论：ARV1000 通过自动化控制与高精度传感，有效消除人为误差与环境干扰，重复性与稳定性显著优于手动测量，保障检测结果可靠。

5.5 误差来源分析

5.5.1 手动测量误差来源

恒温不足：试样、气体、测锤温差大，影响气泡消散速率；

通气不均：人工控制压力、流量，气泡大小与分布不一致；

终点判定：目视估计 0.2% 空气体积，主观偏差大；

计时误差：秒表启动、停止滞后，时间记录不准确；

环境干扰：振动、气流影响密度计读数与气泡行为。

5.5.2 全自动测量（ARV1000）误差控制

三浴恒温：彻底消除温度偏差，保障测试条件稳定；

精准气路：自动控制通气参数，采用精度为0.1KP的数字压力表，精确控制气压19.6KP±0.2KP，气泡生成均匀一致；

密度判定：±0.0001 g/cm³ 精度，客观判定终点，无主观误差；

高精度计时：±0.01 s，自动记录，无滞后误差；

多重保护：封闭式结构、自诊断、抗干扰设计，降低环境影响。

六、ARV1000 全自动空气释放值测定仪技术优势与应用价值

6.1 核心技术优势

密度天平法精准测量：基于阿基米德原理，通过高精度密度天平实时监测密度变化，终点判定客观准确，彻底解决目视判定误差难题，测量精度达 ±0.0001 g/cm³；

分布式三恒温浴技术：独立恒温试样、气体、测锤，控温精度 ±0.2℃，升温速率快，温度均匀性优异，满足标准严苛要求；

精确气压控制：高精度数字压力表，精确控制气压19.6KP±0.2KP；

全流程自动化：加样后自动恒温、自动吹气、自动位移、自动计时、自动计算、自动报告，无需人工干预，实现无人值守检测；

智能数据管理：大容量数据存储、无线传输、远程升级、表格导出，符合实验室信息化管理需求；

完善保护与自诊断：超温、超压、缺水告警，双重超温保护、防干烧保护，动作部件自诊断，保障仪器安全稳定运行。

6.2 行业应用价值

润滑油生产企业：用于出厂检验、质量控制、配方研发，提升检测效率与数据可靠性，保障产品质量稳定，增强市场竞争力；

第三方检测实验室：满足 CMA、CNAS 认可要求，提升检测标准化与权威性，承接高通量检测业务，降低运营成本；

电力、冶金、机械等行业：用于在用油监测，快速评价油品性能，指导设备运维与换油决策，减少故障损失；

技术研发机构：为基础油、添加剂研发提供高精度检测手段，支撑润滑油性能升级与技术创新。

6.3 推广前景

ARV1000 全自动空气释放值测定仪兼顾高精度、高效率、智能化与标准化，完全符合 SH/T 0308-1992（2004）、ASTM D3427、ISO 9120 标准要求，可全面替代传统手动仪器，是润滑油检测领域智能化升级的优选设备。随着工业装备高端化、润滑油质量要求提升、实验室规范化建设推进，全自动空气释放值测定仪将逐步普及，应用前景广阔。

七、结论与展望

7.1 结论

空气释放值是保障润滑油性能、设备运行稳定、延长使用寿命的核心指标，检测意义重大，必须严格遵循 SH/T 0308 等标准开展测量；

传统手动测量存在操作繁琐、人为误差大、重复性差、效率低等缺陷，难以满足现代检测需求；全自动测量以密度天平法为核心，实现全流程自动化，在精度、效率、重复性、智能化上显著优于手动测量；

长沙宏石 ARV1000 采用三独立恒温浴、高精度密度天平与智能控制技术，控温精度 ±0.2℃、计时精度 ±0.01 s、重复性≤1.6%，数据准确可靠，操作简便，功能完善；

实测数据表明，ARV1000 测量结果与手动测量第三方检测一致性良好，常规油品重复性优异，可有效替代手动测量，提升检测标准化水平；

ARV1000 适用于润滑油生产质控、研发、第三方检测、在用油监测等场景，具有显著技术优势与应用价值，值得行业推广应用。

7.2 展望

技术优化：进一步提升温控响应速度、密度监测灵敏度，缩短测试时间，适配更多类型油品（如高粘度、合成型润滑油）；

功能拓展：增加多通道同步测量、全自动清洗、全自动进样、在线监测、云端数据管理、移动 APP 监控等功能，实现更高效、更智能检测；

标准推动：以全自动仪器为基础，推动空气释放值检测标准更新，完善自动化测量方法规范，提升行业整体检测水平；

国产化替代：ARV1000 等国产全自动仪器性能已达国际先进水平，未来将进一步打破进口依赖，降低行业检测成本，助力国产科学仪器发展。

参考文献

[1] 中华人民共和国石油化工行业标准. SH/T 0308-1992（2004）润滑油空气释放值测定法 [S].

[2] ASTM D3427-21 Standard Test Method for Air Release Properties of Petroleum Oils [S].

[3] ISO 9120:2020 Petroleum products — Determination of air release value of lubricating oils [S].

[4] 长沙宏石仪器有限公司. ARV1000 自动空气释放值测定仪产品手册 [Z].