CN108603838A - 利用荧光上升时间确定油的劣化 - Google Patents

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Abstract

提供一种根据荧光上升时间确定油的粘度来确定油的劣化的方法、介质和装置。可以从机器获得油的样品。可以使用诸如激光器的光源照射油样以在油样中诱导出荧光。在诱导的荧光被光电二极管检测之前，可以对其进行滤光和准直。可以以一采样率在一时间段内测量荧光的相对强度，并使用该相对强度来确定油样的荧光上升时间。可以根据荧光上升时间确定油样的粘度。可以将确定的粘度与粘度阈值进行比较，以确定油的劣化。

Description

利用荧光上升时间确定油的劣化
技术领域
本公开的实施例总体而言涉及用于确定机器润滑油的劣化的方法、计算机可读介质、系统和装置。更具体地，本公开涉及确定润滑油的粘度。
背景技术
诸如燃气轮机的机器可在操作期间使用油作为润滑剂。润滑油可用于减少机器的各部件之间的摩擦，并最小化或防止这些部件随时间的磨损。润滑油(特别是燃气轮机中使用的润滑油)在使用时可能会因各种因素(例如由于暴露于空气导致的氧化、抗氧化剂和反乳化剂等添加剂的消耗、以及由于高温导致的油本身的化学变形(depormation))而劣化。润滑油的劣化可导致产生最终从油中分离(break off)并沉积在机器中的不溶性化合物。此外，一些机器(例如燃气轮机)会受到诸如水、金属沉积物和其他物质(例如附加化学品)之类的材料的污染。
用于监测润滑油寿命的现有测试可包括通过测量油在重力作用下流过经校准的玻璃毛细管粘度计的时间来直接确定粘度。用于监测润滑油寿命的其他测试可包括确定油的总酸值和油的氧化稳定性。这些和其他现有测试可以是耗时且昂贵的，并且可能需要在场外对油进行测试。对润滑油所用的其他测试可以确定水含量、金属和其他颗粒的存在；然而，这些测试测量润滑油的污染，但未能测量润滑油本身的劣化。
发明内容
本公开的实施例通常涉及用于通过根据与油的样品相关的荧光上升时间确定粘度从而确定油的劣化的方法、计算机可读介质和装置。在一些实施例中，提供了一种用于确定油的劣化的方法，其包括根据油样中的诱导荧光的两个或更多个测量值来确定油样的荧光上升时间。油样可以是来自机器的油的样品。该方法还包括根据荧光上升时间确定油的粘度并将粘度与粘度阈值进行比较。最后，该方法包括基于所述比较确定油的劣化。
另外，在一些实施例中，该方法包括将光从光源发射到油样中以在油样中诱导出荧光，在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度，以获得两个或更多个测量值。在一些实施例中，光源是激光器。在一些实施例中，激光器发射波长为约405纳米(nm)的光。在一些实施例中，采样率是20毫秒(ms)。在一些实施例中，在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度以获得两个或多个测量值包括：使用光电二极管测量检测到的荧光的强度。在一些实施例中，该方法包括：在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对诱导荧光进行滤光，以及在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对诱导荧光进行准直。在一些实施例中，基于所述比较确定油的劣化包括：如果粘度偏离粘度阈值达预定量或预定百分比，则确定油已劣化。在一些实施例中，该方法包括在粘度确定装置的显示器上提供指示油已劣化的通知。在一些实施例中，该机器是燃气轮机，并且该油是燃气轮机油。在一些实施例中，该方法包括从机器获得油样。在一些实施例中，获得油样包括：将油样沉积在玻璃比色皿中。在一些实施例中，该方法包括：如果粘度偏离粘度阈值达预定量或预定百分比，则在粘度确定装置的显示器上提供通知。在一些实施例中，根据荧光上升时间确定油的粘度包括：根据等式1确定粘度：
另外，在一些实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其具有存储在介质上的用于确定油的劣化的可执行代码。可执行代码包括使得粘度处理器执行操作的一组指令，所述操作包括：根据油样中诱导荧光的两个或多个测量值来确定油样的荧光上升时间，该油样包括从机器获得的油的样品；以及根据荧光上升时间确定油的粘度。该操作还包括将粘度与粘度阈值进行比较并基于所述比较确定油的劣化。
在一些实施例中，该操作包括：控制激光器以将光从光源发射到油样中以在油样中诱导荧光，并接收检测器在一时间段内以一采样率检测到的荧光强度的测量值，从而获得两个或多个测量值。在一些实施例中，检测器是光电二极管。在一些实施例中，该操作包括在耦接到粘度处理器的显示器上提供指示油已劣化的通知。
在一些实施例中，提供了便携式粘度确定装置。该装置包括壳体和光源，光源设置在壳体中并设置成将光发射到在样品容器中包含的油样中。油样包括来自机器的油的样品。便携式粘度确定装置还包括设置在壳体中的粘度处理器和设置在壳体中的非暂时性计算机可读存储器，该存储器具有存储在存储器中的可执行代码。可执行代码包括使得粘度处理器执行操作的一组指令，该操作包括：根据油样中的由光源诱导的荧光的两个或多个测量值来确定油样的荧光上升时间，并根据荧光上升时间确定油的粘度。
在一些实施例中，该操作包括将粘度与粘度阈值进行比较并基于所述比较确定油的劣化。在一些实施例中，该操作包括在耦接到粘度处理器的显示器上提供指示油已劣化的通知。在一些实施例中，该操作包括：如果粘度偏离粘度阈值达预定量或预定百分比，则在耦接到粘度处理器的显示器上提供通知。在一些实施例中，便携式粘度确定装置包括布置成检测诱导荧光的检测器。在一些实施例中，检测器布置成与样品容器的表面呈90°角。在一些实施例中，该操作包括控制光源以将光发射到油样中以在油样中诱导出荧光，以及接收检测器以一采样率在一时间段内的诱导荧光的强度的测量值，以获得两个或多个测量值。在一些实施例中，检测器是光电二极管。在一些实施例中，便携式粘度确定装置包括滤光器，其设置在壳体中并且布置成在检测器检测到诱导荧光之前对诱导荧光进行滤光。另外，在一些实施例中，便携式粘度确定装置包括透镜，该透镜设置在壳体中并且布置成在检测器检测到诱导荧光之前对诱导荧光进行准直。在一些实施例中，便携式粘度确定装置包括电源，该电源设置在壳体中并配置成向光源、粘度处理器和存储器供电。在一些实施例中，便携式粘度确定装置包括显示器，该显示器设置在壳体中并耦接到处理器。在一些实施例中，光源布置成以与样品容器中的油样的表面成约45°角照射油样。便携式粘度确定装置包括样品容器。在一些实施例中，样品容器可拆卸地附接到壳体。
在一些实施例中，提供了一种用于确定油的粘度的方法。该方法包括：将光从光源发射到油的样品中以在油样中诱导出荧光，并在一时间段内以一采样率测量诱导荧光的强度，以获得两个或多个测量值。该方法还包括：根据油样中诱导荧光的两个或多个测量值确定油的荧光上升时间，并根据荧光上升时间确定油的粘度。
在一些实施例中，一种非暂时性计算机可读存储介质，其具有存储在介质上的以用于确定油的粘度的可执行代码。可执行代码包括使粘度处理器执行操作的一组指令，该操作包括：将光从光源发射到油的样品中以在油样中诱导出荧光，并在一时间段内以一采样率测量诱导出的荧光的强度，从而获得两个或多个测量值。该操作还包括根据油样中诱导荧光的两个或多个测量值确定油的荧光上升时间，并根据荧光上升时间确定油的粘度。
此外，在一些实施例中，提供了用于确定油的粘度的系统。该系统包括粘度处理器和非暂时性计算机可读存储器，该存储器具有存储在介质上的可执行代码。可执行代码包括使粘度处理器执行操作的一组指令，该操作包括：将光从光源发射到油的样品中以在油样中诱导出荧光，并在一时间段内以一采样率测量诱导荧光的强度，从而获得两个或多个测量值。该操作还包括根据油样中诱导出的荧光的两个或多个测量值确定油的荧光上升时间，并根据荧光上升时间确定油的粘度。
附图说明
参考以下描述、权利要求和附图，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点。然而应注意，附图仅示出了本公开的若干实施例，因此不应视为限制本公开的范围，因为其可允许其他等效的实施例。
图1是根据本公开的实施例的用于确定油样的荧光上升时间的系统的示意图；
图2是针对使用图1的系统测量的油样的测量的相对荧光强度与时间的散点图；
图3是图2所示的拟合线的斜率与使用图1的系统测量出的油样的运动粘度的散点图；
图4是根据本公开的实施例的用于根据荧光上升时间确定润滑油样的粘度的过程的框图；
图5A和图5B是根据本公开的实施例的用于根据润滑油样品的荧光上升时间确定润滑油劣化的过程的框图；以及
图6是根据本公开的实施例的用于根据荧光上升时间确定润滑油的粘度的便携式粘度确定装置的框图。
具体实施方式
现在将参考示出了本公开的实施例的附图更全面地描述本公开。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本公开中阐述的所示实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
本公开的实施例包括用于根据油的诱导荧光上升时间确定润滑油的粘度的系统、装置、计算机可读介质和方法。如下所述，由荧光上升时间表示的诱导荧光强度的变化率与润滑油的粘度直接相关。如在本公开中所使用的，润滑油可以包括例如发动机油、机油、齿轮油、气轮机油或机器中使用的其他油。使用这种油的机器可包括燃气轮机、蒸汽轮机、发动机和其他机器。
在一些实施例中，可以通过诸如脉冲激光的光源在润滑油样品中诱导出荧光。可以在一段时间内检测诱导荧光，并且可以在该时间段内以采样率测量诱导荧光的相对强度。可以根据测量到的相对强度确定润滑油样品的荧光上升时间。然后可以根据荧光上升时间确定润滑油样品的粘度。在一些实施例中，可以将粘度与阈值粘度值进行比较，以确定采样的润滑油的劣化。
在一些实施例中，可以从机器获得润滑油样品并将其定位在粘度确定系统或装置(例如便携式粘度确定装置)中，以用于根据荧光上升时间确定粘度。在一些实施例中，润滑油样品可以在机器所在位置的现场获得，例如通过从燃气轮机工厂处的燃气轮机获得润滑油。使用粘度确定系统或装置，可以在润滑油样品中诱导荧光并且可以检测诱导出的荧光，还可以测量诱导出的荧光的强度。可以在一段时间内将荧光测量值提供给粘度确定处理器，所述粘度确定处理器可以确定荧光上升时间并根据荧光上升时间确定粘度。在一些实施例中，可以将荧光上升时间与阈值粘度值进行比较。如果粘度偏离阈值粘度值特定量或特定百分比，则可以确定采用润滑油的劣化是不可接受的。在这样的实施例中，如果确定采样润滑的劣化是不可接受的，则可以在粘度确定装置的显示器上提供通知，例如视觉通知(例如，警报或警告)。如果确定采样润滑油的劣化是可接受的，则可以向显示器提供所确定的粘度或者不向显示器提供所确定的粘度。
实验设置
图1描绘了根据本公开实施例的用于测量油样的荧光上升时间的系统100。该系统100可包括，例如，含油样104的比色皿102、脉冲激光器106、滤光器110、透镜112、光纤收集器114、光电二极管116、光束捕集器(beam dump)118和计算机120。除了用于获得下文描述的实验数据之外，应当理解，在一些实施例中，系统100可以说明实现本公开中描述的本公开的技术的系统。例如，可以从机器收集润滑油样品并将其运输到具有用于确定粘度的系统100的位置。
比色皿102可以包含用于由系统100进行荧光诱导和测量的润滑样品。在一些实施例中，比色皿102可以是具有矩形形状的玻璃或透明材料比色皿。油样104可以具有足够的体积以占据比色皿102的一部分，使得油样体积适合于通过脉冲激光器106的诱导。例如，在一些实施例中，油样104可以从使用润滑油的机器直接收集在比色皿102中。
可以定位脉冲激光器106以从比色皿102的前表面以45°照射比色皿102。在一些实施例中，脉冲激光器106可以具有405nm的波长，约5纳秒(ns)的脉冲宽度，每个脉冲的能量约为2毫焦耳(mJ)。在一些实施例中，可以基于待测量润滑油的类型(例如，组分或粘度等级)来选择脉冲激光器以及激光的波长、脉冲宽度和每个激光脉冲的能量。然而，在其他实施例中，脉冲激光器106可具有约350nm至约550nm的其他波长。在这样的实施例中，可以基于与诱导荧光相关联的信噪比的最小值来选择激光波长。
在一些实施例中，滤光器110被定位成对在油样104中诱导的并透过比色皿102的荧光进行滤光。在一些实施例中，滤光器110可以是440±10纳米(nm)的窄带通滤光器。滤光器110可以是玻璃滤光器或塑料滤光器，并且在一些实施例中，可以是可调谐滤光器。在一些实施例中，可以基于系统100中使用的脉冲激光器、待测量润滑油的类型(例如，组分、粘度等级等)或以上两者来选择滤光器110。透镜112可以是准直透镜，其被布置成由滤光器110滤光的荧光进行准直。光纤收集器被定位成收集准直光并将准直光传输到光电二极管116。
可以激活脉冲激光器106以照射比色皿102中的油样104并在油样104中诱导荧光。可以仅在一个波长(例如，405nm)处诱导荧光。来自油样104的激光诱导的荧光108可以由滤光器110滤光，由准直透镜112准直，然后由光纤收集器114收集。光电二极管116可以检测由光纤收集器114传输的激光诱导的荧光，并且将数字信号输出到计算机120。来自脉冲激光器106的反射光和未吸收光可以被光束捕集器118吸收。
如下所述，系统100用于根据荧光上升时间确定五种油样的粘度。表1显示了从新燃气轮机油和用过的燃气轮机油获得的所选五种油样的运动粘度和密度。使用以下标准在20℃处测量运动粘度：该标准为ASTM D-7042,2004,“Standard Test Method for DynamicViscosity and Density of Liquids by Stabinger Viscometer(and the Calculationof Kinematic Viscosity)(利用动力粘度计的流体的运动粘度和密度的标准测试方法(以及运动粘度的计算)),”ASTM International,West Conshohocken,PA,2004,DOI:10.1520/D7042-04。使用以下标准在20℃处测量密度：该标准为ASTM D-4052,2009,“Standard TestMethod for Density,Relative Density,and API Gravity of Liquids by DigitalDensity Meter,(利用数字密度计的流体的密度、相对密度和API比重的标准测试方法)”ASTM International,West Conshohocken,PA,2009,DOI:10.1520/D4052-09：
油样 20℃时的密度 20℃时的运动粘度
样品1 0.8739 31.476
样品2 0.8716 32.605
样品3 0.8723 32.850
样品4 0.8739 33.084
样品5 0.8739 33.122
表1：油样的密度和运动粘度
表2显示了油样样品1、样品2和样品4的其他测量值。其他测量值包括使用ASTMD664的总酸值(TAN)(以毫克氢氧化钾/毫克(mg KOH/gm)计)和pH值，使用ASTM D2272的旋转压力容器(RBOT)的氧化稳定性、使用ASTM D1500的颜色和使用SOP 087的外观：
表2：油样的总酸值(TAN)、pH、氧化稳定性、颜色和外观
如表2所示，总酸值(TAN)和pH、旋转压力容器(RBOT)的氧化稳定性、颜色和外观的附加测量值彼此之间未显示出有任何联系或者未显示出与燃气轮机油样的劣化状况有任何联系。
考虑到前述内容，系统100用于测量五种油样的诱导荧光并确定测量的荧光信号的初始上升时间。对于每个样品，以0.02秒(20毫秒(ms))的间隔测量前5秒的发射光谱波长下的初始上升时间。因此，图2描绘了针对每个样品测量到的相对荧光强度(荧光任意单位(a.u.))与时间(秒(s))的散点图200。另外，如图2所示，对于每个样品，将相对荧光强度测量值拟合到直线(由Y＝斜率*X定义)，并计算每个样品的直线斜率的值。例如，如图2所示，拟合线202对应于样品1，拟合线204对应于样品2，拟合线206对应于样品3，拟合线208对应于样品4，拟合线210对应于样品5。每条拟合线的斜率和确定系数(R2)总结在表3中：
油样 斜率 确定系数(R2)
样品1 2.013816791 0.959489
样品2 0.1247684162 0.974061
样品3 0.07010516072 0.980222
样品4 0.03239473034 0.952228
样品5 0.01932770101 0.848357
表3：斜率和确定系数
如表3所示，样品1、样品2、样品3和样品4的拟合线的确定系数均大于95％。样品5的确定系数受到了20ms采样时间处的相对弱的荧光信噪比的影响。
图3描绘了每个样品在20℃下的运动粘度(厘沲(cSt))与图2中所示的拟合线的斜率(a.u./s)的散点图300。如图3所示，指数曲线302可以拟合到斜率值。指数曲线302具有0.98或98％的确定系数，因此支持使用初始荧光上升时间作为润滑油粘度的测量值。指数曲线302可以由等式2表示：
ln(Y)＝A*X+B (2)
其中，Y是上升时间(a.u./s)，X是粘度(cSt)，A和B是拟合参数。因此，基于等式2，润滑油的粘度可以通过等式3确定：
其中，以a.u./s测量“上升时间”，并且以cSt测量“粘度”。
因此，在一些实施例中，上述样品数据的润滑油的粘度可以通过等式4确定：
应当理解，在其他实施例中，可以根据针对其他类型的油样获得的荧光上升时间测量值来修改等式2。例如，可以以上述方式获得并测量具有已知粘度的其他油样，以得到类似于等式2的等式。
如下所述，本公开的实施例可以包括用于根据从润滑油样品确定的荧光上升时间来确定润滑油的粘度的装置和方法。图4和图5描绘了根据本公开的实施例的根据油样的荧光上升时间来确定润滑油的粘度的方法。图6描绘了根据本公开的实施例的便携式粘度确定装置。
用于确定油的粘度和劣化的处理
图4描绘了根据本公开的实施例的用于根据荧光上升时间确定润滑油样品的粘度的过程400。在一些实施例中，过程400的一部分或全部可以在用于根据荧光上升时间确定润滑油样品的粘度的系统或装置中实施。在一些实施例中，过程400可以在使用润滑油的机器所在位置现场进行。与用于确定粘度的先前技术相比，该过程400可以在相对短的时间内提供粘度确定。例如，在一些实施例中，可以在30秒或更短的时间内确定使用该过程400确定的润滑油的粘度。
最初，可以在润滑油样品中诱导荧光(框402)。如前所述，在一些实施例中，可以使用激光器或其他光源诱导荧光。可以仅在一个波长处诱导荧光。因此，激光器或其他光源可以仅提供单一波长的光，并且可以仅根据一个波长下的荧光信号获得粘度的确定。接下来，可以在一个时间段内检测荧光(框404)。在一些实施例中，该时间段可以是5秒或更长、10秒或更长、15秒或更长或20秒或更长。可以在该时间段内间隔地检测荧光。
接下来，可以在该时间段内间隔(例如，以一采样率)地测量荧光的相对强度(框406)。在一些实施例中，该间隔可以是0.01秒或更长、0.02秒或更长、0.03秒或更长、0.04秒或更长或0.05秒或更长。在一些实施例中，可以基于所采样的油的荧光量子产率(fluorescence quantum yield)和检测器(例如，光电二极管)的灵敏度来选择采样率。例如，相对较高灵敏度的检测器可以实现更短的测量间隔(更高的采样率)。如前所述，在一些实施例中，可以使用光电二极管来检测荧光，并且在一些实施例中，可以在由光电二极管检测之前对荧光进行滤光和准直。
在检测到从油样发射的荧光之后，可以根据测量值来确定该时间段内的荧光上升时间(框408)。在一些实施例中，可在确定荧光上升时间之前获得最小数量的测量值。在一些实施例中，可以在整个测量时间段内或在一段时间内确定荧光上升时间。
接下来，可以使用例如上文描述的等式2根据荧光上升时间确定采样的润滑油的粘度(框410)。在一些实施例中，可以将粘度与阈值粘度值进行比较(框412)，以判断采用的润滑油的粘度是否偏离阈值粘度值并且指示油劣化。例如，如果所确定的采样润滑油的粘度比阈值粘度值大特定量或特定百分比，则所确定的粘度可指示油劣化。在另一个实例中，如果所确定的采样润滑油的粘度比阈值粘度值小特定量或特定百分比，则所确定的粘度可指示油劣化。
在一些实施例中，可以根据采样润滑油的先前测量数据和粘度确定值来确定阈值粘度值。在一些实施例中，阈值粘度值可以是未使用的润滑油的粘度，其具有与采样润滑油相同或相似的组分。例如，在一些实施例中，可以创建润滑油(包括未使用的油和劣化的油)的已知粘度的数据库，并使用该数据库来获得阈值粘度值。
图5A和图5B描绘了根据本公开实施例的使用例如以下的便携式粘度确定装置或系统根据润滑油样品的荧光上升时间确定润滑油劣化的过程500，该便携式粘度确定装置或系统根据荧光上升时间确定粘度。可以理解，根据荧光上升时间的粘度确定(以及在一些实施例中，使用便携式粘度确定装置来确定粘度)可以提供对润滑油的劣化状况的相对快速的评估，使得能够及早检测降解的润滑油，并提供对这种润滑油的剩余寿命的估计。此外，这种技术和装置可以使用相对少的润滑油样品。
最初，可以从机器获得润滑油样品(框502)。例如，在一些实施例中，可以在机器所在的位置现场获得润滑油样品。例如，在一些实施例中，可以从燃气轮机工厂处的燃气轮机获得气轮机油。在一些实施例中，润滑油样品的体积可以是1毫升或更大，或者2毫升或更大。在一些实施例中，可以根据过程500获得并处理多个润滑油样品。在一些实施例中，可以在第一时间获得润滑油样品以建立基线荧光上升时间或基线粘度。在这样的实施例中，可以在第一次之后获得一个或多个润滑油样品，并根据下文描述的技术对其进行处理。在一些实施例中，润滑油样品可以收集在便携式粘度确定装置的样品容器中或其他合适的样品容器中。
接下来，润滑油样品可以定位在粘度确定装置或系统中(框504)。在一些实施例中，例如，具有润滑油样品的样品容器可附着或放置在用于确定粘度的便携式粘度确定装置附近。
如前所述，可以使用光源在润滑油样品中诱导荧光(框506)，并且可以检测诱导的荧光(框508)。在一些实施例中，例如，便携式粘度确定装置的光源可以将光发射到附接到便携式粘度确定装置或其附近的样品容器中，以在该样品容器中的润滑油样品中诱导荧光。在一些实施例中，可以由便携式粘度确定装置的光电二极管检测润滑油样品中诱导的荧光。在一些实施例中，如上所述，可在光电二极管检测到诱导荧光之前对其进行滤光和准直。如上所述，在一些实施例中，可以在一个时间段内并且在该时间段内间隔(即，以一采样率)地检测荧光。
接下来，可以将荧光测量值提供给粘度处理器(框510)。例如，粘度处理器可以是便携式粘度确定装置的处理器。如前所述，粘度处理器可以根据荧光测量值确定荧光上升时间(框512)，并且可以基于荧光上升时间确定润滑油样品的粘度(框514)。如上所述，光源可以仅提供单一波长的光，并且可以仅根据在一个波长下的荧光信号获得润滑油的粘度确定。
如连接框A所示，在图5B中进一步示出了过程500。如图5B所示，在一些实施例中，可以将确定的粘度提供给显示器(框516)。例如，在根据润滑油样品的荧光上升时间确定粘度之后，可以将粘度提供给便携式粘度确定装置的显示器并显示在显示器上。另外，在一些实施例中，可以将确定的粘度与阈值粘度值进行比较(框518)，以确定油劣化是否是可接受的(判定框520)。例如，如果所确定的采样润滑油的粘度偏离(例如，大于或小于)阈值粘度值特定量或特定百分比，则可以确定采样润滑油的油劣化是不可接受的。
在一些实施例中，如果确定油劣化是不可接受的(线522)，则可以提供指示油劣化的通知(框524)。在一些实施例中，可以在便携式粘度确定装置的显示器上提供视觉通知(例如，视觉警报或报警)。在一些实施例中，另外地或替代地，可以在便携式粘度确定装置的音频输出装置上提供音频通知(例如，音频警报或警报)。因此，在一些实施例中，本公开中描述的技术可用于确定与油的劣化相关的报警。如果油劣化是可接受的(线526)，例如，大于阈值，则可以将粘度提供给显示器(框516)，而不提供警报。
在一些实施例中，对于相同或类似的油，可以将根据样品润滑油确定的荧光上升时间与一荧光上升时间(例如，单个荧光上升时间或荧光上升时间的平均值)进行比较。例如，可以比较确定的荧光上升时间以判断该荧光上升时间是否偏离基线值并且指示油劣化。在一些实施例中，可以将来自采样润滑油的荧光上升时间与从先前的来自相同机器的润滑油样品所确定的荧光上升时间进行比较。例如，可以将确定的荧光上升时间与先前的荧光上升时间(例如，单个荧光上升时间或荧光上升时间的平均值)进行比较，以判断该荧光上升时间是否偏离基线值，并指示油劣化。
便携式粘度确定装置
图6是根据本公开实施例的用于根据荧光上升时间确定润滑油的粘度的便携式粘度确定装置600的框图。便携式粘度确定装置600可包括设置在壳体602中的各部件，壳体602通常包围该装置600的一些部件或全部部件。在一些实施例中，该装置600可包括样品容器604、光电二极管606、透镜608、光源610、一个或多个处理器612、存储器614、显示器616、电源618和输入/输出(I/O)端口620。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600还可包括滤光器622。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600的一些部件或所有部件可以经由接口624(例如，一个或多个接口)进行通信。在一些实施例中，可省略便携式粘度确定装置600的一些部件以减小该装置600的尺寸并增加装置600的便携性。例如，在一些实施例中，可以省略透镜608、滤光器622或两者。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可以是手持装置，使得壳体602包括或形成人体工程学的特征，以使得能够在操作者的一只手或两只手中使用。
在一些实施例中，壳体600可以由塑料、金属或两者形成。壳体600可包括用于容纳装置600的部件的一个或多个容器座(receptacle)，例如用于样品容器604的容器座。壳体600可包括容纳诸如I/O端口620的部件的凹处或其他特征，这些部件可以提供与外部装置的连接。在一些实施例中，壳体600可包括或包围用于冷却便携式粘度确定装置600的部件的主动冷却部件(例如，风扇)、被动冷却部件(例如，散热器)。
样品容器604可以是玻璃容器或由另一种透明材料形成。在一些实施例中，样品容器604可以是比色皿，并且可以具有矩形形状或其他形状。在一些实施例中，壳体600可具有容器座或构造成容纳样品容器604的其他特征。样品容器604可包含用于由便携式粘度确定装置600分析的润滑油样品626。例如，在一些实施例中，润滑油样品626可以从机器获得并放置在样品容器604中。在一些实施例中，样品容器604可以可拆卸地附接到壳体600，使得当附接样品容器604时，可以通过便携式粘度确定装置600对润滑油样品626进行分析。
光源610可以布置成将光发射到样品容器610中并以上文所述的方式将荧光激发到润滑油样品626中。在一些实施例中，例如，光源610可以是类似于上述激光器106的激光器。例如，光源610可以是波长为405nm，脉冲宽度为约5纳秒(ns)，每个脉冲的能量为约2毫焦耳(mJ)的激光器。然而，在一些实施例中，光源610可以具有在约350nm至约550nm范围内的波长。在这样的实施例中，可以基于与诱导荧光相关的信噪比的最小值来选择光源610的波长。在一些实施例中，可以选择光源610的参数以使便携式粘度确定装置600的功耗最小化。在一些实施例中，光源610可以可拆卸地附接到便携式粘度确定装置600的壳体602以容易地实现光源610的修理或更换。可替换地，在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可包括诸如发光二极管(LED)之类的光源而不是光源610。在这样的实施例中，LED可以发射与先前描述的激光器106相同或相似波长的光，并且可以具有与激光器106类似的其他参数。
滤光器622可以是窄带通滤光器，并且可以是塑料滤光器或玻璃滤光器。滤光器622可以布置成在诱导荧光透射到透镜608之前对其滤光。透镜608可以对润滑油样品626中诱导的荧光进行准直，并且准直荧光可以透射到光电二极管606。例如，光源610、透镜608、滤光器622和光电二极管606可以布置使从光源610发射的光最少地接触透镜608和光电二极管606或者防止从光源610发射的光接触透镜608和光电二极管606，并使从润滑油样品626至透镜608和光电二极管606的诱导荧光的透射最大化。在一些实施例中，光源可以布置成使得来自光源的光以与样品容器的表面成45°角照射润滑油样品，并且光电二极管可以与润滑油样品的表面成90°角布置。在一些实施例中，透镜608可以是玻璃透镜并且可以被集成到便携式粘度确定装置600的壳体602中。光电二极管606可以经由一个或多个接口622向粘度处理器612提供数字信号。在一些实施例中，可以包括放大器或其他部件以促进来自光电二极管606的数字信号的通信。
粘度处理器612(如本公开所使用的，术语“处理器”包括微处理器)可以包括一个或多个处理器，其具有以期望的速率从光电二极管606接收信号的能力。在一些实施例中，粘度处理器612可以包括专用集成电路(AISC)。在一些实施例中，粘度处理器612可以包括精简指令集(RISC)处理器。另外，粘度处理器612可以包括单核处理器和多核处理器，并且可以包括图形处理器。可以采用多个处理器来提供本公开中描述的一种或多种技术的并行执行或顺序执行。粘度处理器612可以从存储器(例如，存储器614)接收指令和数据。
存储器614(其可包括一个或多个有形非暂时性计算机可读存储介质)可包括易失性存储器(例如随机存取存储器(RAM))和非易失性存储器(例如ROM、闪存、硬盘驱动器或任何其他合适的光学、磁性或固态存储介质)，或其组合。存储器614可以由粘度处理器612访问，并且在一些实施例中，可由便携式粘度确定装置600的其他部件访问。存储器614可以存储可执行计算机代码(诸如用于便携式粘度确定装置600的固件)和其他可执行代码。可执行计算机代码可以包括用于实现本公开中描述的一种或多种技术的计算机程序指令。例如，可执行计算机代码可以包括可由处理器(例如，粘度处理器612)执行的粘度确定模块628以实现本公开的一个或更多个实施例。在一些实施例中，粘度确定模块628可以实现上文描述并在图4中示出的过程400、或者上文描述并在图5A和图5B中所示的过程500的一个或多个部分。例如，在一些实施例中，粘度确定模块628可以从光电二极管606接收荧光强度测量值并根据该测量值确定荧光上升时间。在一些实施例中，粘度确定模块628可以根据荧光上升时间确定样品容器中的油样的粘度，并且可以输出所确定的粘度以存储在存储器614中，并且在一些实施例中，由显示器616显示。
如前所述，存储器614可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)。存储器614还可以包括非易失性存储器，例如ROM，闪存、硬盘驱动器，任何其他合适的光学、磁性或固态存储介质，或其组合。接口624可以包括多个接口并且可以将便携式粘度确定装置600的各种部件耦接到粘度处理器612和存储器614。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600的接口624、粘度处理器612、存储器614和一个或多个其他部件可以在单个芯片(例如，片上系统(SOC))上实现。在其他实施例中，这些部件、其功能或两者可以在分离的芯片上实现。接口624可以协调便携式粘度确定装置600的处理器612、系统存储器614和其他部件之间的I/O流量。接口624可以执行协议、定时或其他数据变换以将来自一个部件(例如，系统存储器614)的数据信号转换成适合于由另一个部件(例如，处理器614)使用的格式。接口624可以包括对通过各种类型的外围总线(例如，外围组件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变型)附接的装置的支持。
显示器616可以包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器或其他合适的显示器。显示器616可以显示用户界面(例如，图形用户界面)，例如用于启动样品容器604中的润滑油样品的测量和粘度确定的用户界面。根据一些实施例，显示器616可以是触摸屏并且可以包括触敏元件或设置有触敏元件，用户可以通过该触敏元件与用户界面交互。在一些实施例中，如在本公开中所描述的，显示器616可以显示润滑油样品626的测量值和粘度确定的状态。在一些实施例中，显示器616可以显示根据荧光上升时间确定的粘度，所述荧光上升时间根据测量到的油样626的诱导荧光而确定。另外，在一些实施例中，显示器616可以向便携式粘度确定装置600的用户显示通知。例如，显示器616可以基于油样的粘度是否偏离阈值粘度值的判断来显示报警。
电源618可以包括适合于为便携式粘度确定装置600的部件供电的电源。在一些实施例中，电源618可以包括一个或多个电池。在一些实施例中，电源618可以包括AC-DC转换器。在这样的实施例中，便携式粘度确定装置600可以经由I/O端口620连接到AC源(例如，电网)。在这样的实施例中，电源618可以提供DC以对电池充电，为便携式粘度确定装置600的部件供电，或以上两种供电。另外地，在一些实施例中，电源618可包括用于为便携式粘度确定装置600的一个或多个部件供电的第一电源和用于为便携式粘度确定装置600的第二个一个或多个部件供电的第二电源。例如，电源618可以包括用于为光源610供电的第一电源和用于为便携式粘度确定装置600的其他部件供电的第二电源。
I/O端口620可以使外部装置能够连接到便携式粘度确定装置600。便携式粘度确定装置600的实施例可以包括任意数量的I/O端口620，包括耳机和耳机插孔、通用串行总线(USB)端口、火线(Firewire)或IEEE-1394端口、AC电源连接器和DC电源连接器。此外，便携式粘度确定装置600可以使用输入和输出端口连接到其他装置(例如便携式计算机、台式计算机、打印机等)并与其发送或接收数据。
在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可以将数据传送到其他装置。例如，在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可以获得来自油样626的荧光的测量值，并将测量值传送到另一个装置进行处理。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可将确定的粘度传送到另一装置。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可以经由I/O端口620连接到另一装置，并且可以将测量数据、粘度数据或其他数据传送到该装置。在一些实施例中，便携式粘度确定装置600可以包括网络接口，以实现与一个或多个网络的通信。在这样的实施例中，便携式粘度确定装置600可以经由网络接口通过一个或多个网络将数据传送到另一个装置。
鉴于该描述，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施例对本领域技术人员来说将是明显的。因此，该描述仅被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实现本公开中描述的实施例的一般方式。应理解，本公开中示出和描述的形式将被视为实施例的示例。元件和材料可以代替本公开中示出和描述的元件和材料，可以颠倒或省略部件和处理，并且可以独立地利用某些特征，在受益于本说明书之后所有这些对于本领域技术人员是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开中描述的元件进行改变。本公开中使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。

Claims (62)

1.一种用于确定油的劣化的方法，包括：
根据油样中的诱导的荧光的两个或多个测量值来确定所述油样的荧光上升时间，所述油样包括来自机器的油的样品；
根据所述荧光上升时间确定油的粘度；
将所述粘度与粘度阈值进行比较；
基于所述比较确定油的劣化。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
将光从光源发射至所述油样中以在所述油样中诱导荧光；
在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度，以获得所述两个或多个测量值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光源包括激光器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述激光器发射波长为405nm的光。
5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，所述采样率是20毫秒。
6.根据权利要求2、3、4或5所述的方法，其中，在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度以获得所述两个或多个测量值包括：使用光电二极管测量所述检测到的荧光的强度。
7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的方法，包括：
在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度以获得所述两个或多个测量值之前，对所述诱导的荧光进行滤光；和
在一时间段内以一采样率测量检测到的荧光的强度以获得所述两个或多个测量值之前，对所述诱导的荧光进行准直。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述比较确定所述油的劣化包括：如果所述粘度偏离所述粘度阈值达预定量或预定百分比，则确定所述油已劣化。
9.根据权利要求8所述的方法，包括在粘度确定装置的显示器上提供指示所述油已劣化的通知。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机器包括燃气轮机，并且所述油包括燃气轮机油。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括从所述机器获得所述油样。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，获得所述油样品包括：使所述油样品沉积在玻璃比色皿中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述荧光上升时间确定油的粘度包括：根据以下等式确定粘度：
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：如果所述粘度偏离所述粘度阈值达预定量或预定百分比，则在粘度确定装置的显示器上提供通知。
15.一种非暂时性计算机可读存储介质，具有存储在其上以用于确定油的劣化的可执行代码，所述可执行代码包括使粘度处理器执行以下操作的一组指令：
根据油样中的诱导的荧光的两个或多个测量值来确定所述油样的荧光上升时间，所述油样包括来自机器的油的样品；
根据所述荧光上升时间确定油的粘度；
将所述粘度与粘度阈值进行比较；
基于所述比较确定油的劣化。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，所述操作包括：
控制激光器将光从光源发射至所述油样中以在所述油样中诱导荧光；和
接收由检测器在一时间段内以一采样率检测到的荧光的强度的测量值，以获得所述两个或多个测量值。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述光源包括激光器。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述激光器发射波长为405nm的光。
19.根据权利要求16、17或18所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述采样率是20毫秒。
20.根据权利要求16、17、18或19所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述检测器包括光电二极管。
21.根据权利要求15、16、17、18、19或20所述的非暂时性计算机可读介质，其中，基于所述比较确定所述油的劣化包括：如果所述粘度偏离所述粘度阈值达预定量或预定百分比，则确定油已劣化。
22.根据权利要求21所述的非暂时性计算机可读介质，所述操作包括：在耦接到所述粘度处理器的显示器上提供指示油已劣化的通知。
23.根据权利要求15、16、17、18、19、20、21或22所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述机器包括燃气轮机，并且所述机油包括气轮机润滑油。
24.根据权利要求15、16、17、18、19、20、21、22或23所述的非暂时性计算机可读介质，其中，根据所述荧光上升时间确定油的粘度包括：根据以下等式确定所述粘度：
25.根据权利要求15、16、17、18、19、20、21、22、23或24所述的非暂时性计算机可读介质，包括：如果所述粘度偏离所述粘度阈值达预定量或预定百分比，则在耦接至所述粘度处理器的显示器上提供通知。
26.一种便携式油劣化确定装置，包括：
壳体；
光源，其设置在所述壳体中并布置成将光发射到包含在样品容器中的油样中，所述油样包括来自机器的油的样品；
粘度处理器，其设置在所述壳体中；
非暂时性计算机可读存储器，其设置在所述壳体中，所述存储器具有存储在其上的可执行代码，所述可执行代码包括使粘度处理器执行以下操作的一组指令：
根据所述光源在所述油样中诱导的荧光的两个或多个测量值来确定所述油样的荧光上升时间；
根据所述荧光上升时间确定油的粘度。
27.根据权利要求26所述的便携式粘度确定装置，所述操作包括：
将所述粘度与粘度阈值进行比较；和
基于所述比较确定油的劣化。
28.根据权利要求27所述的便携式粘度确定装置，其中，基于所述比较确定油的劣化包括：如果所述粘度偏离所述粘度阈值达预定量或预定百分比，则确定油已劣化。
29.根据权利要求27或28所述的便携式粘度确定装置，所述操作包括：在耦接至所述粘度处理器的显示器上提供指示油已劣化的通知。
30.根据权利要求27、28或29所述的便携式粘度确定装置，所述操作包括：如果所述粘度偏离所述粘度阈值达预定量或预定百分比，则在耦接至所述粘度处理器的显示器上提供通知。
31.根据权利要求26、27、28、29或30所述的便携式粘度确定装置，包括被布置为检测所述诱导的荧光的检测器。
32.根据权利要求31所述的便携式粘度确定装置，其中，所述检测器被布置为与所述样品容器的表面成90°角。
33.根据权利要求31或32所述的便携式粘度确定装置，所述操作包括：
控制所述光源将光发射到所述油样中以在所述油样中诱导荧光；和
接收所述检测器以一采样率在一时间段内的诱导的荧光的强度的测量值，以获得所述两个或多个测量值。
34.根据权利要求33所述的便携式粘度确定装置，其中，所述采样率是20毫秒。
35.根据权利要求31、32、33或34所述的便携式粘度确定装置，其中，所述检测器包括光电二极管。
36.根据权利要求31、32、33、34或35所述的便携式粘度确定装置，包括：
滤光器，其设置在所述壳体中并布置成在所述检测器检测到所述诱导的荧光之前对所述诱导的荧光进行滤光。
37.根据权利要求31、32、33、34、35或36所述的便携式粘度确定装置，包括：
透镜，其设置在所述壳体中并布置成在所述检测器检测到所述诱导的荧光之前，对所述诱导的荧光进行准直。
38.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36或37所述的便携式粘度确定装置包括电源，其设置在所述壳体中并构造成为所述光源、所述粘度处理器和所述存储器供电。
39.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37或38所述的便携式粘度确定装置，包括设置在所述壳体中并耦接至所述处理器的显示器。
40.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38或39所述的便携式粘度确定装置，其中，所述光源布置成与所述样品容器中的油样的表面呈45°角照射所述油样。
41.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40所述的便携式粘度确定装置，其中，所述光源包括激光器。
42.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40或41所述的便携式粘度确定装置，其中，所述机器包括燃气轮机，并且所述油包括燃气轮机油。
43.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41或42所述的便携式粘度确定装置，其中，根据所述荧光上升时间确定所述油的粘度包括：根据以下等式确定所述粘度：
44.根据权利要求26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或43所述的便携式粘度确定装置，包括所述样品容器，其中，所述样品容器可拆卸地附接到所述壳体。
45.一种用于确定油的粘度的方法，包括：
将光从光源发射到油的样品中以在油样中诱导荧光；
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度，以获得两个或多个测量值；
根据所述油样中诱导的荧光的两个或多个测量值确定所述油的荧光上升时间；和
根据所述荧光上升时间确定油的粘度。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述光源包括激光器。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述激光器发射波长为405nm的光。
48.根据权利要求45、46或47所述的方法，其中，所述采样率是20毫秒。
49.根据权利要求45、46、47或48所述的方法，包括：
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对诱导的荧光进行滤光；和
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对诱导的荧光进行准直。
50.根据权利要求45、46、47、48或49所述的方法，其中，根据所述荧光上升时间确定油的粘度包括：根据以下等式确定粘度：
51.一种非暂时性计算机可读存储介质，具有存储在其上以用于确定油的粘度的可执行代码，所述可执行代码包括使粘度处理器执行以下操作的一组指令：
将光从光源发射到油的样品中以在油样中诱导荧光；
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度，以获得两个或多个测量值；
根据所述油样中的诱导的荧光的所述两个或多个测量值确定所述油的荧光上升时间；和
根据所述荧光上升时间确定油的粘度。
52.根据权利要求51所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述光源包括激光器。
53.根据权利要求52所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述激光器发射波长为405nm的光。
54.根据权利要求51、52或53所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述采样率是20毫秒。
55.根据权利要求51、52、53或54所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述操作包括：
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对所述诱导的荧光进行滤光；和
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对所述诱导的荧光进行准直。
56.根据权利要求51、52、53、54或55所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，根据所述荧光上升时间确定油的粘度包括：根据以下等式确定粘度：
57.一种用于确定油的粘度的系统，包括：
粘度处理器；
非暂时性计算机可读存储器，所述存储器具有存储在其上的可执行代码，所述可执行代码包括使粘度处理器执行以下操作的一组指令：
将光从光源发射到油的样品中以在油样中诱导荧光；
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度，以获得两个或多个测量值；
根据所述油样中诱导的荧光的所述两个或多个测量值确定油的荧光上升时间；和
根据所述荧光上升时间确定油的粘度。
58.根据权利要求57所述的系统，其中，所述光源包括激光器。
59.根据权利要求58所述的系统，其中，所述激光器发射包括波长为405nm的光。
60.根据权利要求57、58或59所述的系统，其中，所述采样率为20毫秒。
61.根据权利要求57、58、59或60所述的系统，所述操作包括：
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对所述诱导的荧光进行滤光；和
在一时间段内以一采样率测量诱导的荧光的强度以获得两个或多个测量值之前，对所述诱导的荧光进行准直。
62.根据权利要求57、58、59、60或61所述的系统，其中，根据所述荧光上升时间确定油的粘度包括：根据以下等式确定粘度：
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