JP2004069690A - 潤滑油の品質を監視するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作用物質を含有して歯車装置または機械内にある潤滑油の品質を監視する。
【解決手段】潤滑油の試料または潤滑油から逃散する蒸気の試料が歯車装置（１）から採取される。この試料はイオン移動度分光計（５）に供給され、そこで潤滑油上の蒸気相中に存在する物質の点で分析される。試料中の分析された物質の含量および種類の変化が潤滑油劣化の実際状態として評価される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作用物質を含有して歯車装置内にある潤滑油の品質を監視するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械・設備、特に歯車伝動装置において、潤滑油の品質は、駆動系統全体または潤滑される機械要素の稼働率、信頼性および安全性を決定する重要な要因となる。潤滑作用または化学的性質を向上させるために、例えば各種の極圧添加剤、摩耗防止添加剤等の油溶性作用物質が鉱油、鉱油製品または合成油に添加される。各種潤滑油の品質の違いが競争の基準となっている。歯車装置の整備における経験によれば、最良の潤滑油も劣化し交換されねばならないことを教えている。そして、この油の交換については、予定表に従った油交換間隔から状態に依存した油交換期限へと徐々に移行しつつある。品質の評価は、潤滑油の物理的、化学的パラメータを分析する古典的油分析によって行われている。
【０００３】
しかし、油の品質が何時不十分になるのかについて情報を提供できるような明確に測定可能な基準はまだ存在していない。この理由から、例えば風力発電技術において、風力発電設備では定期的に塔に登り、油試料を抽出し、次に実験室で油品質を判定するやり方が一般的な標準となっている。油の個々のパラメータが悪くなると、安全上の理由から潤滑油が交換される。好適な油交換時点を確認できるためには、これらの分析時に十分に装備した分析実験室と厳密な試料採取が必要である。検出されるのは粘度、酸価、異物粒子の量及びそれらの組成である。これらの性質はごく高価な分析装置でのみ突き止めることができ、また専門家によってのみ査定することができる。
【０００４】
劣化する油の不十分な品質のゆえに歯車装置が万一危険になることを明示することは潤滑油の耐用寿命最終段階においてのみ可能である。専門文献には数多くの交換基準が見られるが、それらは一部では互いに矛盾している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、歯車装置内または機械内にある潤滑油の品質の迅速確実な監視を現場で可能とする方法および装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る潤滑油の品質を監視するための方法は、作用物質を含有して歯車装置または機械内にある潤滑油の品質を監視するための方法において、潤滑油の試料または潤滑油から逃散する蒸気の試料が歯車装置または機械から採取され、潤滑油から逃散する蒸気の試料がイオン移動度分光計に供給され、この試料が潤滑油上の蒸気相中に存在する物質の点で分析され、未使用潤滑油の蒸気相中の予め決定した物質に比べて試料中の分析された物質の含量および種類の変化が潤滑油劣化の実際状態として比較によって評価されることを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項２の発明に係る潤滑油の品質を監視するための方法は、請求項１記載の方法において、検出された測定結果を所定限界値との比較によって評価後、潤滑油が分類されることを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、請求項３の発明に係る潤滑油の品質を監視するための方法は、請求項１記載の方法において、検出された測定結果を所定限界値との比較によって評価後、作用物質が潤滑油に添加されることを特徴とするものである。
【０００９】
さらにまた、請求項４の発明に係る潤滑油の品質を監視するための方法は、請求項１記載の方法において、検出された測定結果を所定限界値との比較によって評価後、潤滑油が交換されることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項５の発明に係る潤滑油の品質を監視するための装置は、請求項１記載の方法を実施するための装置において、歯車装置または機械が試料採取管路を備えており、試料採取管路がイオン移動度分光計につながっており、イオン移動度分光計に評価ユニットが接続されていることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、請求項６の発明に係る潤滑油の品質を監視するための装置は、請求項５記載の装置において、評価ユニットが中央制御室につながっていることを特徴するものである。
【００１２】
さらにまた、請求項７の発明に係る潤滑油の品質を監視するための装置は、請求項５記載の装置において、評価ユニットが遠隔監視ステーションにつながっていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項８の発明に係る潤滑油の品質を監視するための装置は、請求項５又は６記載の装置において、試料採取管路が油面より上で歯車装置または機械の内部空間に接続されていることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、請求項９の発明に係る潤滑油の品質を監視するための装置は、請求項７記載の装置において、歯車装置または機械が油通気口を備えている場合、試料採取管路が油通気口に接続されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明による解決の根底にあるのは、潤滑油が出所、劣化および組成に応じてそれらの臭いによって区別できるとの本発明者達の認識である。臭いはなかんずく、改質剤として高性能潤滑油に混加される作用物質およびそれらの分解生成物から生じる。運転中に劣化によって潤滑油中の作用物質含量が低下すると、潤滑油上の蒸気相の組成も変化する。そこで本発明によれば、潤滑油上の蒸気相中に存在する物質を測定装置、特にイオン移動度分光計で分析するよう提案される。イオン移動度分光計は例えばＤＥ１９５１５２７０Ａによりそれ自体公知であり、微量成分ガスの分析に利用される。本発明においてはイオン移動度分光計は、油上の蒸気相中に存在する物質を分析し、未使用潤滑油において見い出される比較値と比較するのに利用される。揮発成分含量が出発状態に比べて変化することから、潤滑油の品質変化が推論される。イオン移動度分光計を利用して油の品質状態を判定する方式は確実かつ迅速であり、現場で実施し遠隔制御することができる。測定結果は任意の場所に伝送することができ、遠隔監視が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施例が図面に示してあり、以下で詳しく説明される。
【００１７】
歯車装置１または機械がハウジング２によって取り囲まれており、このハウジングはハウジング２内部の回転部品を潤滑するために所定油面に至るまで潤滑油が充填されている。歯車装置１は好ましくは、人員によって常時監視されるのではない設備内、例えば風力発電設備内に設置されている。
【００１８】
歯車装置１のハウジング２が試料採取管路３を備えており、この管路を介して潤滑油の試料量またはハウジング２内で油浴の上方に生じる油蒸気の試料量が採取される。油蒸気を採取する場合、試料採取管路３は歯車装置１用圧力補償を行う油通気口４に接続しておくことができる。試料採取管路３は、油浴より上でハウジング２に取付けられた他の支柱にも接続することができる。
【００１９】
試料採取管路３が測定装置、特にイオン移動度分光計５まで案内されており、この分光計は反応室６とドリフトチャンバ７とからなる。反応室６が試料入口８と出口９とを備えており、かつイオン化源１０を受容する。ドリフトチャンバ７が内面にドリフトリング１１を備えており、ドリフトリングは対で切り換えられかつ高圧直流電源につながっている。これによりドリフトチャンバ７内に軸方向静電場が形成される。
【００２０】
反応室６がドリフトチャンバ７から切換グリッド１２によって分離されており、この切換グリッドは基本的に多数の導電性部材を有し、導電性部材は対で切り換えられかつ電圧源につながっている。該導電性部材は開口部によって相互に分離されている。切換グリッド１２とは反対側の末端でドリフトチャンバ７内にイオン検出器１３が配置されている。イオン検出器１３は増幅器を介して評価ユニット１４につながっている。評価ユニット１４は遠隔監視部につなげておくことができる。
【００２１】
流入する試料流中に含まれた分子は反応室６内でイオン化源１０を利用してイオン化される。切換グリッド１２は特定電圧パターンを印加することによって交互にイオン透過またはイオン遮断に切り換えられる。透過段階のときイオンはドリフトチャンバ７に流入し、そこで分離され、ドリフトガス入口１５を通して供給されるドリフトガス、例えば空気、窒素または類似物とは逆にイオン検出器１３の方向に移動する。イオン検出器１３に衝突したイオンがそこで信号電流を引き起こし、この信号電流が評価ユニット１４内で蓄えられて評価される。被検物質の含量または種類に応じて評価ユニット１４内に異なるスペクトルが生じる。
【００２２】
油蒸気中に含まれた物質が上記方法原理に従って分析され、物質の含量および種類に応じて特定スペクトルが得られ、これが評価ユニット１４内で指示される。潤滑油にさまざまな作用物質が添加されているので、油蒸気中に含まれて分析スペクトル内に明確に現れる分解生成物は潤滑油状態の主要な指標となる。未使用潤滑油の出発状態（目標状態）と比較してスペクトルの外観（実際状態）が変化すると、付属するスペクトルに基づいて、運転上重要な潤滑油添加剤がどの程度分解され、潤滑油がどの程度劣化しているのか、または水を含んでさえいることを検出することができる。
【００２３】
油蒸気中に含まれた物質の含量および種類の変化に関してイオン移動度分光計５によって得られた測定結果は評価ユニット１４において未使用潤滑油に比べて潤滑油劣化の実際状態として評価される。評価ユニット内で所定限界値に達しまたはそれを上まわると、例えば整備員に対して警報信号が発生される。評価された測定結果は公知の遠隔診断技術によって整備員に転送することもできる。
【００２４】
評価の結果として中央制御室１６内で警報を発することができる。測定結果はデータ遠隔伝送部１７またはインターネットに送って遠隔監視ステーション１８において呼び出すこともできる。評価され転送された測定結果から潤滑油品質に関して危険な状態が明らかになると、行動要求が生じ、警報信号によって整備員にそのことが指示される。次に、必要なら、劣化した潤滑油に新鮮な作用物質が添加され、または潤滑油が交換される。
【図面の簡単な説明】
【図１】潤滑油品質監視装置の略図である。
【符号の説明】
１　歯車装置
３　試料採取管路
４　油通気口
５　イオン移動度分光計
１４　評価ユニット
１６　中央制御室
１８　遠隔監視ステーション

Claims (9)

1. 作用物質を含有して歯車装置（１）または機械内にある潤滑油の品質を監視するための方法において、潤滑油の試料または潤滑油から逃散する蒸気の試料が歯車装置（１）または機械から採取され、潤滑油から逃散する蒸気の試料がイオン移動度分光計（５）に供給され、この試料が潤滑油上の蒸気相中に存在する物質の点で分析され、未使用潤滑油の蒸気相中の予め決定した物質に比べて試料中の分析された物質の含量および種類の変化が潤滑油劣化の実際状態として比較によって評価されることを特徴とする方法。
2. 検出された測定結果を所定限界値との比較によって評価後、潤滑油が分類されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 検出された測定結果を所定限界値との比較によって評価後、作用物質が潤滑油に添加されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 検出された測定結果を所定限界値との比較によって評価後、潤滑油が交換されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. 請求項１記載の方法を実施するための装置において、歯車装置（１）または機械が試料採取管路（３）を備えており、試料採取管路（３）がイオン移動度分光計（５）につながっており、イオン移動度分光計（５）に評価ユニット（１４）が接続されていることを特徴とする装置。
6. 評価ユニット（１４）が中央制御室（１６）につながっていることを特徴とする、請求項５記載の装置。
7. 評価ユニット（１４）が遠隔監視ステーション（１８）につながっていることを特徴とする、請求項５記載の装置。
8. 試料採取管路（３）が油面より上で歯車装置（１）または機械の内部空間に接続されていることを特徴とする、請求項５または６記載の装置。
9. 歯車装置（１）または機械が油通気口（４）を備えている場合、試料採取管路（３）が油通気口（４）に接続されていることを特徴とする、請求項７記載の装置。

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