JP2003028793A - タービン油の劣化度評価方法及び劣化度評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水力タービン発電機等のすべり軸受潤滑に使
用されるタービン油の劣化度を正確かつ早期に評価する
ことのできるタービン油の劣化度評価方法を提供する。 【解決手段】 本方法では、タービン油の波数７２０ｃ
ｍ^-1 付近での比較吸収ピークの吸光度における新油か
らの変化率を求め、この変化率に基づいて酸化物吸収ピ
ークの吸光度を補正し、この補正された酸化物吸収ピー
クの吸光度に対応する全酸価を求め、この全酸価からタ
ービン油の劣化度を評価する。本方法は、赤外吸収スペ
クトルとしてＦＴ-ＩＲ法を使用することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービン油の劣化
度評価方法に関し、更に詳しくは、酸化物吸収ピークの
吸光度を良好な測定精度で測定でき、タービン油の劣化
度を正確に評価することのできるタービン油の劣化度評
価方法に関する。本発明のタービン油の劣化度評価方法
は、各種タービン発電機等の軸受潤滑などに使用される
タービン油の劣化度の評価及びこれに関連する分野に広
く利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、赤外線吸収スペクトル法を
用いて、タービン油の波数１７１０ｃｍ^-1 付近に現れ
る酸化物吸収ピーク（カルボン酸のＣＯ基等に起因）の
吸光度を測定してタービン油の劣化度を評価する方法は
知られている（例えば特開平９−９６３９８号公報
等）。このようなタービン油の劣化度の評価結果によっ
て、タービン油の交換時期や潤滑対象部の異常摩耗（潤
滑異常）等の診断が行われていた。

【０００３】ところで、上記赤外線吸収スペクトル法で
は、通常、組立て式あるいは固定式の測定セルが使用さ
れ、この測定セルにタービン油を注入して所定の厚さの
試料膜を形成して赤外線スペクトルの測定が行われる。
しかし、上記測定セルは、一対の枠板間にスペーサを挟
み、これらをネジで一体に組付けて構成されているた
め、ネジの締付け具合等により測定中にセル厚さ即ち試
料膜の厚さが変動してしまう場合があった。このように
測定条件があまり良くない場合、酸化物吸収ピークの吸
光度の測定精度が低下してしまい、タービン油の劣化度
を正確に評価できないといった問題があった。

【０００４】ここで、上記赤外線吸収スペクトル法とし
ては、分散型分光器を使用する方法（以下、ＩＲ法とも
記載する。）と、干渉型分光器を使用する方法（以下、
ＦＴ-ＩＲ法とも記載する。）とがあり、近年、ＩＲ法
に比べ測定時間が短くかつ測定精度の高いＦＴ-ＩＲ法
が普及している。そして、このＦＴ-ＩＲ法を利用して
タービン油の劣化度をより正確に評価することを試み
た。しかし、上述のように測定条件があまり良くない場
合には、ＦＴ-ＩＲ法でも測定精度が低下していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上より、本発明は、
酸化物吸収ピークの吸光度を良好な測定精度で測定で
き、タービン油の劣化度を正確に評価することのできる
タービン油の劣化度評価方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、タービン油
の赤外線スペクトルで波数７２０ｃｍ^-1 付近に現れる
吸収ピーク（炭化水素のＣＨ基等に起因）は、厳格な測
定条件の下では、タービン油が劣化しても殆ど経時変化
しないことに着目し本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、請求項１記載のタービン油の劣化度
評価方法は、赤外線吸収スペクトル法を用いて酸化物吸
収ピークの吸光度を測定してタービン油の劣化度を評価
する方法であって、前記タービン油の波数７２０ｃｍ^-1
付近での比較吸収ピークの吸光度における新油からの
変化率を求め、該変化率に基づいて前記酸化物吸収ピー
クの吸光度を補正し、該補正された酸化物吸収ピークの
吸光度からタービン油の劣化度を評価することを特徴と
する。

【０００８】また、請求項２記載のタービン油の劣化度
評価方法は、請求項１記載の方法において、前記赤外線
吸収スペクトル法は干渉型分光器を使用する方法である
ことを特徴とする。

【０００９】また、請求項３記載のタービン油の劣化度
評価方法は、請求項１又は２記載の方法において、ター
ビン油の酸化物吸収ピークの吸光度と全酸価との相関に
基づいて、前記補正された酸化物吸収ピークの吸光度に
対応する全酸価を求め、該求められた全酸価からタービ
ン油の劣化度を評価することを特徴とする。

【００１０】このような方法によると、測定条件があま
り良くない場合（例えば、測定セルの厚さが変動してし
まう場合等）であっても、比較吸収ピークの吸光度の新
油からの変化率に基づいて酸化物吸収ピークの吸光度が
適正な値に補正され、タービン油の劣化度を正確に評価
することができる。従って、タービン油の交換時期や潤
滑対象部の異常摩耗（潤滑異常）等の診断をより正確か
つ早期に実施できる等の利点がある。

【００１１】また、請求項２記載のように赤外線吸収ス
ペクトル法として干渉型分光器を使用するＦＴ-ＩＲ法
を用いるタービン油の劣化度評価方法によると、酸化物
吸収ピークの吸光度をより良好な測定精度でもって測定
できるため好ましい。

【００１２】さらに、請求項３記載のように全酸価から
タービン油の劣化度を評価するタービン油の劣化度評価
方法によると、従来一般に劣化度の評価基準として使わ
れていた全酸価から容易にタービン油の劣化度を評価で
きるため好ましい。

【００１３】尚、上記「タービン油」としては、添加剤
（酸化防止剤、さび止め剤、あわ消し剤等）を含んだ添
加タービン油、添加剤を含まない無添加タービン油等を
挙げることができる。また、タービン油の用途として
は、水力タービン発電機、蒸気タービン発電機、ターボ
型送風機、ターボ型圧縮機等の軸受潤滑（主に、すべり
軸受潤滑）などを挙げることができる。通常、水力ター
ビン発電機では無添加タービン油が使用され、熱的条件
の厳しい蒸気タービン発電機では添加タービン油が使用
される。また、上記「酸化物吸収ピーク」は、通常、タ
ービン油の赤外線スペクトルで波数１７２０ｃｍ^-1 付
近に現れる吸収ピークである。また、上記「新油からの
変化率」とは、未使用のタービン油（新油）に対する使
用後のタービン油の変化率を意味するが、酸化物吸収ピ
ークの吸光度を好適に補正できる限りにおいて、使用初
期状態のタービン油からの変化率であってもよい。ま
た、上記「全酸価」とは、１ｇの油を中和するのに必要
な水酸化カリウムの量を意味し、この全酸価と、タービ
ン油の酸化物吸収ピークの吸光度（ＩＲ酸化度）とは比
例関係にあることが知られている（図２参照）。また、
上記「波数７２０ｃｍ^-1 付近」とは、通常、波数６５
０〜８００ｃｍ^-1 であり、好ましくは波数７００〜７
５０ｃｍ^-1である。

【００１４】また、請求項４記載のタービン油の劣化度
評価装置は、赤外線吸収スペクトル法を用いて酸化物吸
収ピークの吸光度を測定してタービン油の劣化度を評価
する装置であって、前記タービン油の波数７２０ｃｍ^-1
付近での比較吸収ピークの吸光度における新油からの
変化率を算出する変化率算出手段と、該算出された変化
率に基づいて前記酸化物吸収ピークの吸光度を補正する
吸光度補正手段と、該補正された酸化物吸収ピークの吸
光度からタービン油の劣化度を評価する評価手段とを備
えることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜３を用いて本発明を
具体的に説明する。本実施例のタービン油の劣化度評価
方法では、赤外線吸収スペクトル法として干渉型分光器
を使用するＦＴ-ＩＲ法を用い、また、水力タービン発
電機のすべり軸受潤滑に使用されるの無添加タービン油
を評価の対象とした。尚、ＦＴ-ＩＲ法では、干渉信号
（インターフェログラム）を高速フーリエ変換して赤外
線スペクトルを測定するためにコンピュータ（図示せ
ず）を備えている。そして、このコンピュータにより後
述する測定データを用いた演算処理や比較処理などの機
能が実現される。

【００１６】先ず、上記ＦＴ-ＩＲ法で、未使用のター
ビン油（新油）の赤外線スペクトルを測定する。この赤
外線スペクトルでは、波数７２１〜７２２ｃｍ^-1 付近
に比較吸収ピーク２（炭化水素のＣＨ基等に起因）が現
れている（図３参照）。この比較吸収ピーク２は厳格な
測定条件の下では殆ど経時変化しないものである。そし
て、図１に示すように、この比較吸収ピーク２の吸光度
として比較ピーク高さ：０．３４６２が測定された。

【００１７】次に、予め設定されたサンプリング周期
で、使用済みのタービン油の赤外線スペクトルを連続し
て３回測定する。タービン油は酸化してくると、波数１
７１０ｃｍ^-1 付近に酸化物吸収ピーク１（カルボン酸
のＣＯ基等に起因）が現れてくる（図３参照）。そし
て、図１に示すように、この酸化物吸収ピーク１の吸光
度として測定ピーク高さ：０．０１２６が測定された。
また、比較吸収ピーク２の吸光度として比較ピーク高
さ：０．４２７５が測定された。

【００１８】ここで、新油時の比較ピーク高さと今回測
定した比較ピーク高さとの比率（新油からの変化率）：
約１．２３４８（０．４２７５÷０．３４６２）が求め
られ、この比率に基づいて測定ピーク高さが補正され補
正ピーク高さ：０．０１５５６（１．２３４８×０．０
１２６）が演算される。このような演算を繰り返して３
つの補正ピーク高さを求め、これら補正ピーク高さの平
均値：０．０１７３９を算出する。さらに、この平均値
に対して厚さ補正が加えられ、ＩＲ酸化度：０．３４７
９abs ／ｃｍ（０．０１７３９×１０÷０．５）が求め
られる。

【００１９】その後、予め設定されているＩＲ酸化度と
全酸価との相関（図２参照）によって、上記ＩＲ酸化
度：０．３４７９abs ／ｃｍに対応する全酸価の値：
０．１５ｍｇKOH／ｇが得られる。このとき、この算出
された全酸価の値と予め設定してある適宜閾値との比較
によってタービン油の劣化度が評価されることとなる。

【００２０】このように本実施例では、タービン油の波
数１７１０ｃｍ^-1 付近に現れる酸化物吸収ピークの測
定ピーク高さを、波数７２０ｃｍ^-1 付近に現れる比較
吸収ピークの比較ピーク高さに基づいて補正するように
したので、例えば、測定セルの厚さが変動してしまうと
いった測定条件がそれほど厳格でない場合であっても、
より適正なＩＲ酸化度を演算することができ、タービン
油の劣化度を正確に評価することができる。従って、タ
ービン油の交換時期や潤滑対象部の異常摩耗（潤滑異
常）等の診断をより正確かつ早期に実施できる。また、
本実施例では、赤外線吸収スペクトル法としてＦＴ-Ｉ
Ｒ法を用いたので、ＩＲ法に比べ、微量の試料に対して
高感度でかつ短時間の測定が可能であり、より高度なス
ペクトル解析等を行うことができる。また、本実施例で
は、ＩＲ酸化度と全酸価との相関に基づいて、ＩＲ酸化
度に対応する全酸価の値を求め、この全酸価の算出値が
閾値を超えたかどうかでタービン油の劣化度を評価する
ようにしたので、より正確かつ容易にタービン油の劣化
度を評価することができる。

【００２１】次に、比較例として、自動車で使用される
ディーゼルエンジンオイルの赤外線スペクトルについて
説明する。図４に示すように、エンジンオイルの波数７
２０ｃｍ^-1 付近の吸収ピーク１０２のピーク高さは、
未使用のエンジンオイル（新油）と使用済みのエンジン
オイルとで大きく異なる値を示し、つまりベースライン
が大きく違っている。更に、未使用のエンジンオイル
（新油）で波数１７１０ｃｍ^-1 付近にすでに測定の邪
魔となる吸収ピーク１０３が現れている。従って、本発
明の劣化度評価方法をエンジンオイルに適用してもあま
り効果がないことがわかる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載のタービン油の劣化度評価
方法によると、測定条件があまり良くない場合であって
も、タービン油の劣化度を正確に評価することができ
る。請求項２記載のタービン油の劣化度評価方法による
と、請求項１記載の方法による効果に加え、より正確に
タービン油の劣化度を評価することができる。請求項３
記載のタービン油の劣化度評価方法によると、請求項１
又は２記載の方法による効果に加え、さらに正確にかつ
容易にタービン油の劣化度を評価することができる。請
求項４記載のタービン油の劣化度評価装置によると、測
定条件があまり良くない場合であっても、タービン油の
劣化度を正確に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のＦＴ-ＩＲ法による各種測定データ
を説明するための説明図である。

【図２】全酸価とＩＲ酸化度との相関を説明するための
説明図である。

【図３】タービン油の赤外線スペクトルを示す図であ
る。

【図４】比較例のエンジンオイルの赤外線スペクトルを
示す図である。

【符号の説明】

１；酸化物吸収ピーク、２；比較吸収ピーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA03 AA05 BB04 EE01 EE10 EE12 HH01 HH06 MM01 MM03 MM14 3H022 AA02 BA06 CA47 DA16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線吸収スペクトル法を用いて酸化物
   吸収ピークの吸光度を測定してタービン油の劣化度を評
   価する方法であって、 前記タービン油の波数７２０ｃｍ^-1 付近での比較吸収
   ピークの吸光度における新油からの変化率を求め、該変
   化率に基づいて前記酸化物吸収ピークの吸光度を補正
   し、該補正された酸化物吸収ピークの吸光度からタービ
   ン油の劣化度を評価することを特徴とするタービン油の
   劣化度評価方法。
2. 【請求項２】 前記赤外線吸収スペクトル法は干渉型分
   光器を使用する方法である請求項１記載のタービン油の
   劣化度評価方法。
3. 【請求項３】 タービン油の酸化物吸収ピークの吸光度
   と全酸価との相関に基づいて、前記補正された酸化物吸
   収ピークの吸光度に対応する全酸価を求め、該求められ
   た全酸価からタービン油の劣化度を評価する請求項１又
   は２記載のタービン油の劣化度評価方法。
4. 【請求項４】 赤外線吸収スペクトル法を用いて酸化物
   吸収ピークの吸光度を測定してタービン油の劣化度を評
   価する装置であって、 前記タービン油の波数７２０ｃｍ^-1 付近での比較吸収
   ピークの吸光度における新油からの変化率を算出する変
   化率算出手段と、該算出された変化率に基づいて前記酸
   化物吸収ピークの吸光度を補正する吸光度補正手段と、
   該補正された酸化物吸収ピークの吸光度からタービン油
   の劣化度を評価する評価手段とを備えることを特徴とす
   るタービン油の劣化度評価装置。