JP2022118670A - Lubricating oil diagnostic method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,潤滑油の余寿命診断を行う技術に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for diagnosing the remaining life of lubricating oil.
各種機械,特に大型回転機械の保全・保守を行う上で,軸受,歯車などの回転部品で使用される潤滑油の性状診断は重要な技術である。大型回転機械の例として,例えば,風力発電機等発電機の増速機,空気圧縮機,船舶,発電タービンなどがある。潤滑油は,使用目的により,エンジン油,タービン油,油圧作動油,軸受油,摺動面油,ギヤ油,圧縮機油,切削油,などの種類がある。 Diagnosis of the properties of lubricating oil used in rotating parts such as bearings and gears is an important technique for the maintenance and maintenance of various machines, especially large rotating machines. Examples of large rotating machines include gearboxes of power generators such as wind power generators, air compressors, ships, and power generation turbines. There are types of lubricating oils, such as engine oil, turbine oil, hydraulic oil, bearing oil, sliding surface oil, gear oil, compressor oil, and cutting oil, depending on the purpose of use.
図1は,潤滑油の種類と使用される添加剤の組み合わせを示す表図である。図1に示すように,各種潤滑油が要求性能を満たすよう,いろいろな添加剤が配合される。 FIG. 1 is a table showing combinations of types of lubricating oils and additives used. As shown in Fig. 1, various additives are blended so that various lubricating oils satisfy the required performance.
近年の機械の状態監視は,機械のライフサイクルコストが最小になるような戦略を取ることが多い。発電タービンなどの大型機械は潤滑油を大量に使用し,潤滑油交換は,機械を停止して行うために,発電ロス,製造停止などの負の側面がある上に,新油購入・配送費用,オイル交換作業費用,廃油費用などが必要となるため,潤滑油をできるだけ長く使用することが望まれる。 Machine condition monitoring in recent years often takes a strategy that minimizes the life cycle cost of the machine. Large machines such as power generation turbines use a large amount of lubricating oil, and lubricating oil must be replaced by stopping the machine. , oil change work cost, waste oil cost, etc. are required, so it is desirable to use the lubricating oil as long as possible.
潤滑油の性状診断では,大別すると,(1)潤滑油の経時的な酸化劣化と,(2)水,塵埃や摩耗粉などの外部混入物による汚染の2種類を診断する。(1)の潤滑油の酸化劣化としては,基油の酸化による劣化,添加剤の消耗による劣化などがある。潤滑油の酸化劣化により,耐摩耗性の低下,粘度および粘度指数の変化,防錆性の低下,防食性の低下などが起こる。結果として,増速機の摩耗や材料疲労が促進されることがある。 Lubricating oil property diagnosis is roughly divided into two types: (1) oxidative deterioration of lubricating oil over time; and (2) contamination by external contaminants such as water, dust, and abrasion powder. (1) Oxidative deterioration of lubricating oil includes deterioration due to oxidation of base oil and deterioration due to consumption of additives. Oxidative deterioration of lubricating oil causes deterioration of wear resistance, changes in viscosity and viscosity index, deterioration of rust resistance, and deterioration of corrosion resistance. As a result, wear and material fatigue of the gearbox may be accelerated.
潤滑油をできるだけ長く使用したい一方で,異常な劣化や汚染がある場合には速やかにオイル交換と機器の点検を行う必要がある。 While we want to use lubricating oil for as long as possible, it is necessary to quickly change the oil and inspect the equipment if there is abnormal deterioration or contamination.
オイルの余寿命診断技術として,特許文献1には,風力発電機の状態を状態監視センサにより行い,潤滑油採取を伴う分析の必要性の有無,潤滑油交換,あるいは部品交換などの保守作業の必要性の有無を的確かつ迅速に判断できる風力発電機診断システムが開示されている。特許文献1では,色度計測により,潤滑油の劣化度が求められることが記載されている。
As a technique for diagnosing the remaining life of oil,
図1に示すように,潤滑油の添加剤として酸化防止剤は,ほとんどの潤滑油に含まれている。特許文献1にも記載されるように,酸化防止剤には,フェノール系酸化防止剤,アミン系酸化防止剤,亜鉛含有酸化防止剤などがあり,それぞれ作用機構が異なることや,複数併用の相乗効果があることが知られている。アミン系酸化防止剤は,ほとんどの潤滑油に含まれている。
As shown in FIG. 1, antioxidants are contained in most lubricating oils as additives. As described in
特許文献1の0053項には、「添加剤が歯車や軸受の摺動面で作用すると分解するが、添加剤の分解生成物が、フェノール系の酸化物やキノンのような酸化生成物であり、それらは黄色~赤褐色に着色している。たとえば、酸化防止剤であるBHTや、極圧剤であるTPPTが分解すると、着色化合物が生じる。酸化前のBHT、TPPTは、ほぼ無色である。これらのことから、潤滑油の劣化は、分解生成物である着色化合物の増加と正の相関がある。したがって、色度計測により、潤滑油の劣化度が求められる。」と記載されている。
Item 0053 of
BHT(Butylated HydroxyToluene)やTPPT(TriPhenyl PhosphoroThionate)はフェノール系化合物である。一方、潤滑油の添加剤としては,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤が,多くの潤滑油で使用されており重要である。そこで本願発明の課題は,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤の濃度を精度よく定量測定することにある。 BHT (Butylated HydroxyToluene) and TPPT (TriPhenyl PhosphoroThionate) are phenolic compounds. On the other hand, as additives for lubricating oils, additives having a diphenylamine skeleton are used in many lubricating oils and are therefore important. Accordingly, an object of the present invention is to accurately and quantitatively measure the concentration of an additive having a diphenylamine skeleton.
本発明の好ましい一側面は,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤を含有する潤滑油に対して,潤滑油中のジフェニルアミンが作用することによって生成するキノン骨格を有する化合物を,光学式センサによって,選択的に定量計測することにより,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤の潤滑油中の残存量を求めることを特徴とする,潤滑油の診断方法である。 A preferred aspect of the present invention is to selectively detect a compound having a quinone skeleton generated by the action of diphenylamine in the lubricating oil containing an additive having a diphenylamine skeleton by an optical sensor. A method for diagnosing a lubricating oil characterized by determining the residual amount of an additive having a diphenylamine skeleton in the lubricating oil by quantitative measurement.
本発明の好ましい他の一側面は,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤を含有する潤滑油の光学特性を測定するセンサと,相関データを記憶する記憶装置と,前記センサによって得られたデータと前記相関データに基づいて,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤の潤滑油中の残存量を求める処理装置を備えるシステムである。このシステムでは,前記相関データは,前記潤滑油中のジフェニルアミン骨格を有する添加剤量とキノン骨格を有する化合物量の関係を示すデータ,および,前記キノン骨格を有する化合物量と前記センサによって得られたデータの関係を示すデータを含む第1のデータ,および,前記第1のデータから得られた,前記潤滑油中のジフェニルアミン骨格を有する添加剤量と前記センサによって得られたデータとの関係を示す第2のデータ,の少なくとも一つである。 Another preferred aspect of the present invention includes a sensor for measuring optical properties of a lubricating oil containing an additive having a diphenylamine skeleton, a storage device for storing correlation data, and data obtained by the sensor and the correlation data. is a system equipped with a processing device for determining the residual amount of an additive having a diphenylamine skeleton in lubricating oil based on In this system, the correlation data includes data indicating the relationship between the amount of additives having a diphenylamine skeleton and the amount of compounds having a quinone skeleton in the lubricating oil, and the amount of compounds having a quinone skeleton and the sensor. First data including data showing the relationship of the data, and showing the relationship between the amount of the additive having a diphenylamine skeleton in the lubricating oil and the data obtained by the sensor, obtained from the first data at least one of the second data;
ジフェニルアミン骨格を有する添加剤の濃度を精度よく定量測定することができる。 The concentration of the additive having a diphenylamine skeleton can be quantitatively measured with high accuracy.
実施例に係る潤滑油の余寿命診断法は,アミン系酸化防止剤と,フェノール構造を含む添加剤とを含有する潤滑油の,使用に伴う劣化過程で生成するキノン化合物の色を,光学式センサで定量することにより実現する。 In the method for diagnosing the remaining life of a lubricating oil according to an embodiment, the color of a quinone compound generated during the deterioration process associated with the use of a lubricating oil containing an amine-based antioxidant and an additive containing a phenolic structure is optically evaluated. It is realized by quantifying with a sensor.
潤滑油には,エンジン油,タービン油,油圧作動油,軸受油,摺動面油,ギヤ油,圧縮機油,切削油などの種類がある。潤滑油は,基油と添加剤から構成される。添加剤には,酸化防止剤,錆止め剤,消泡剤,粘度指数向上剤,油性向上剤,極圧添加剤,清浄分散剤,流動点降下剤,乳化剤などがある。添加剤の中でも,酸化防止剤は,ほとんどの潤滑油に使用されている。 Lubricating oils include types such as engine oil, turbine oil, hydraulic oil, bearing oil, sliding surface oil, gear oil, compressor oil, and cutting oil. Lubricating oils are composed of base oils and additives. Additives include antioxidants, rust inhibitors, antifoaming agents, viscosity index improvers, oiliness improvers, extreme pressure additives, detergent dispersants, pour point depressants and emulsifiers. Among additives, antioxidants are used in most lubricating oils.
酸化防止剤には,アミン系酸化防止剤,フェノール系酸化防止剤,ZDDP(Zinc DialkylDithiophosPhates)などがあり,それぞれ異なる作用機構を有し,複数の酸化防止剤を併用することで,潤滑油の寿命延長などの相乗効果を示すことが知られている。 Antioxidants include amine antioxidants, phenolic antioxidants, and ZDDP (Zinc DialkylDithiophosPhates). It is known to exhibit synergistic effects such as prolongation.
アミン系酸化防止剤は,酸化防止剤として広く用いられている。アミン系酸化防止剤の中でも代表的なものとして,置換ジフェニルアミン(DPA)がある。 Amine antioxidants are widely used as antioxidants. Substituted diphenylamine (DPA) is representative of amine antioxidants.
図2にジフェニルアミン系酸化防止剤の化学構造を示す。DPAは,非常に多くの潤滑油で使用されている。図2中の,RおよびR’は,直鎖アルキル基,分岐アルキル基,フェニル置換アルキル基である。RおよびR‘は,DPAのフェニル基の炭素原子に対して1箇所から3箇所に結合する。DPAの作用として,潤滑油の酸化劣化のトリガーとなる,酸化物ラジカル(RO・),過酸化物ラジカル(ROO・)の除去作用が知られている。 FIG. 2 shows the chemical structure of a diphenylamine antioxidant. DPA is used in numerous lubricants. R and R' in FIG. 2 are linear alkyl groups, branched alkyl groups, and phenyl-substituted alkyl groups. R and R' are bonded at 1 to 3 positions to the carbon atoms of the phenyl group of DPA. DPA is known to remove oxide radicals (RO . ) and peroxide radicals (ROO.), which trigger oxidative deterioration of lubricating oil.
図3にDPAの作用機構を示す。図3に示すように,DPAからは,6段階の連鎖反応により,キノンが生成する。従って,1分子のDPAが酸化防止剤として働くと,キノンが1分子生成する。キノンは強く黄色に着色している化合物である。 FIG. 3 shows the action mechanism of DPA. As shown in FIG. 3, quinone is produced from DPA through a 6-step chain reaction. Therefore, when one molecule of DPA acts as an antioxidant, one molecule of quinone is produced. Quinones are strongly yellow colored compounds.
図4は,キノン系化合物の代表である,p-ベンゾキノンの紫外―可視吸収スペクトルを示す図である。溶液中では,キノンは図4のような吸収特性を有する。波長400 nm付近の青色光吸収のために,補色である黄色に見える。 FIG. 4 is a diagram showing the UV-visible absorption spectrum of p-benzoquinone, which is a typical quinone compound. In solution, quinone has absorption characteristics as shown in FIG. Due to the absorption of blue light around 400 nm wavelength, it appears yellow, which is a complementary color.
図5は,DPA濃度とキノンの濃度との関係を示す図である。DPAを含む潤滑油を使用すると,図3に示した反応が起こり,使用時間経過とともにDPA濃度が減少し,キノンはそれに対応して,濃度が増加する。キノンは黄色に着色し,400 nm付近の青色光を吸収するため,潤滑油の色を計測することにより,たとえば,図5の検量線を用いて,DPA濃度を間接的に計測できる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between DPA concentration and quinone concentration. When a lubricating oil containing DPA is used, the reaction shown in FIG. 3 occurs, the concentration of DPA decreases with the passage of time, and the concentration of quinone correspondingly increases. Since quinone has a yellow color and absorbs blue light around 400 nm, the DPA concentration can be measured indirectly by measuring the color of the lubricating oil, for example using the calibration curve in FIG.
ここで,ある潤滑油中のDPA濃度をC1,キノン濃度をC2,とした時に,式(1)(2)に示すように,C2はC1の関数として表すことができる。ここで,Aは定数である。
C2=f(C1) …(1)
C2=A(100-C1) …(2)
これらより,潤滑油中でキノンの生成原因がDPA以外にないという前提において,キノンの濃度を測定することによって,DPAを選択的に定量測定することができる。
Here, when the DPA concentration in a lubricating oil is C1 and the quinone concentration is C2, C2 can be expressed as a function of C1 as shown in equations (1) and (2). where A is a constant.
C2=f(C1) (1)
C2=A(100-C1) (2)
From these results, it is possible to selectively and quantitatively measure DPA by measuring the concentration of quinone on the premise that the cause of quinone formation in the lubricating oil is DPA.
図6に示すように,潤滑油の色を計測することにより,潤滑油中のキノンを定量することができる。ΔEは,潤滑油の色の指標であり,式(3)のように定義される。ここで,R,G,Bは,RGB表色系により8ビットで表した3原色の色座標である。キノン濃度C2は,式(4)のようにΔEの関数として表現することもできる。
ΔE=(R2+G2+B2)1/2 …(3)
C2=f(ΔE) …(4)
図7は,キノン濃度と潤滑油のB値および使用時間の関係を示すグラフである。キノンは,青色すなわちBに相当する波長に強い吸収があるため,式(5)に示すように,キノン濃度をB値の関数として表すことが可能である。
C2=f(B) …(5)
キノンの生成量は,例えば,高速液体クロマトグラフィー,FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy),NMR(Nuclear Magnetic Resonance)などの手段を用いて,定性および定量を行うことにより,より正確に求めることができる。
As shown in FIG. 6, quinone in the lubricating oil can be quantified by measuring the color of the lubricating oil. ΔE is an index of lubricating oil color and is defined as in Equation (3). Here, R, G, and B are color coordinates of three primary colors represented by 8 bits according to the RGB color system. The quinone concentration C2 can also be expressed as a function of ΔE as in Equation (4).
ΔE=(R 2 +G 2 +B 2 ) 1/2 (3)
C2=f(ΔE) (4)
FIG. 7 is a graph showing the relationship between quinone concentration, B value of lubricating oil, and usage time. Since quinone has strong absorption in the wavelength corresponding to blue, ie, B, it is possible to express the quinone concentration as a function of the B value, as shown in Equation (5).
C2=f(B) (5)
The amount of quinone produced can be determined more accurately by qualitative and quantitative analysis using means such as high-performance liquid chromatography, FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), and NMR (Nuclear Magnetic Resonance). can.
以上のように,図6、図7に示したようにΔEやB値を光学的に測定することで,キノン濃度を測定することができる。図5に示したようにキノン濃度とDPA濃度には負の相関関係があるため,キノン濃度からDPA濃度を得ることができる。以上の関係から,添加剤の中でも,潤滑油の余寿命との関わりが特に強い,アミン系酸化防止剤の劣化によって生成する,強く着色している化合物であるキノンを光学的に定量し,DPA濃度を測定することにより,オンライン化が可能な潤滑油の余寿命診断を実現する。 As described above, the quinone concentration can be measured by optically measuring the ΔE and B values as shown in FIGS. Since there is a negative correlation between the quinone concentration and the DPA concentration as shown in FIG. 5, the DPA concentration can be obtained from the quinone concentration. Based on the above relationship, among additives, quinone, a strongly colored compound generated by deterioration of amine-based antioxidants, which has a particularly strong relationship with the remaining life of lubricating oil, was optically quantified, and DPA By measuring the concentration, it is possible to diagnose the remaining life of the lubricant, which can be performed online.
本実施例に係る潤滑油の余寿命診断法によれば,潤滑油を使用する大型回転機械の保守に関し,潤滑油中に含まれる,添加剤が作用することによって生成する着色化合物を,光学式センサにより定量することにより,潤滑油の余寿命を正確に把握することが可能である。上記以外の課題,構成,効果などについては,以下の実施形態の説明により明らかになる。 According to the method for diagnosing the remaining life of lubricating oil according to this embodiment, regarding the maintenance of large rotating machines that use lubricating oil, the coloring compounds contained in lubricating oil, which are generated by the action of additives, are optically By quantifying with a sensor, it is possible to accurately grasp the remaining life of the lubricating oil. Problems, configurations, effects, etc. other than the above will become apparent from the following description of the embodiments.
タービン油の余寿命診断例を示す。
図1に示したように,潤滑油には,エンジン油,タービン油,油圧作動油,軸受油,摺動面油,ギヤ油,圧縮機油,切削油などの種類がある。潤滑油は,基油と添加剤から構成される。添加剤には,酸化防止剤,錆止め剤,消泡剤,粘度指数向上剤,油性向上剤,極圧添加剤,清浄分散剤,流動点降下剤,乳化剤などがある。添加剤の中でも,酸化防止剤は,図1に示したように,ほとんどの潤滑油に使用されている。
An example of remaining life diagnosis of turbine oil is shown.
As shown in FIG. 1, lubricating oils include engine oil, turbine oil, hydraulic oil, bearing oil, sliding surface oil, gear oil, compressor oil, and cutting oil. Lubricating oils are composed of base oils and additives. Additives include antioxidants, rust inhibitors, antifoaming agents, viscosity index improvers, oiliness improvers, extreme pressure additives, detergent dispersants, pour point depressants and emulsifiers. Among additives, antioxidants are used in most lubricating oils, as shown in FIG.
図8は,アミン系酸化防止剤を含むタービン油の劣化について,アミン系酸化防止剤の経時濃度変化と,粘度の変化,全酸価の変化の様子を示したものである。酸化防止剤は、基油の酸化を防止する機能があり,酸化防止剤が枯渇すると、粘度、全酸価の顕著な上昇が起こる。見かけの色としては,潤滑油は劣化の進行とともに,黄色から褐色に,色が濃くなる。 FIG. 8 shows the change in the concentration of the amine antioxidant over time, the change in viscosity, and the change in the total acid value with respect to the deterioration of turbine oil containing an amine antioxidant. Antioxidants have the function of preventing oxidation of the base oil, and when the antioxidants are depleted, the viscosity and total acid value increase markedly. The apparent color of lubricating oil darkens from yellow to brown as it ages.
図9は,タービン油を,蒸気タービンで使用した時の色の変化を,RGB色座標として計測可能な光学式センサで測定した結果を示したものである。色座標は,新油の色(R,G,B)を,(255,255,255)とし,8ビットで表示した。ここで,色座標表現方法は,8ビット表示以外の%表示などでもよく,座標系については,RGB表色系以外の表色系でもよい。 FIG. 9 shows the results of measuring changes in color of turbine oil when used in a steam turbine with an optical sensor capable of measuring RGB color coordinates. The color coordinates were expressed in 8 bits with the color (R, G, B) of new oil set to (255, 255, 255). Here, the color coordinate expression method may be % display other than the 8-bit display, and the coordinate system may be a color system other than the RGB color system.
図10は,タービン油の使用年数と色の指標である,ΔEとの関係を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the years of use of turbine oil and ΔE, which is an index of color.
図11は,タービン油の使用年数と色の指標である,Bとの関係を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between years of use of turbine oil and B, which is an index of color.
図12は,予め求めておいた,DPA濃度とキノンの色の関係から得られた検量線を用いて得た,ΔEと,DPA残存量の関係を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between ΔE and the residual amount of DPA obtained using a calibration curve obtained from the relationship between the DPA concentration and the color of quinone obtained in advance.
図13は,同様に検量線を用いて求めた,B値とDPA残存量の関係を示す図である。キノン化合物は,波長400nm付近の青色光を強く吸収し,緑色光,赤色光はほとんど吸収しないことから,RGBのB値の変化が大きく,したがって,アミン系酸化防止剤の消耗を監視するには,B値を用いることが有効である。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the B value and the remaining amount of DPA, similarly obtained using the calibration curve. Since quinone compounds strongly absorb blue light with a wavelength of around 400 nm and hardly absorb green and red light, the change in the B value of RGB is large. , B values are useful.
このタービン油は,DPA残存量25%を閾値としているため,対応するΔE値,B値より,オイル交換判定や,タービン油の余寿命診断を行うことができる。 Since this turbine oil has a DPA remaining amount of 25% as a threshold, it is possible to perform oil replacement determination and remaining life diagnosis of turbine oil from the corresponding ΔE value and B value.
光学式センサを,タービン内の潤滑油を計測できる位置に設置すれば,常時監視診断が可能であり,また,採取したタービン油を,オンサイト,ラボなどで計測することによっても,同様に診断が可能である。 If an optical sensor is installed in a position where the lubricating oil in the turbine can be measured, continuous monitoring and diagnosis are possible. is possible.
潤滑油の色の変化は,酸化劣化だけでなく,水,微粒子,摩耗粉などの混入物による汚染によっても起こる。混入物が可視光を遮るために,光透過率が低下するために見かけの色が変化する。潤滑油の酸化劣化と汚染は,例えば,色の指標である,ΔEとMCD(Maximum Color Difference:RGB値の2色間の色差の最大値)の相関マップを用いて,識別が可能である。 The color change of lubricating oil is caused not only by oxidative degradation but also by contamination by contaminants such as water, fine particles, and abrasion powder. Since the contaminants block visible light, the light transmittance decreases and the apparent color changes. Oxidative degradation and contamination of lubricating oil can be identified, for example, by using a correlation map of ΔE and MCD (Maximum Color Difference: the maximum color difference between two RGB values), which is a color index.
潤滑油の酸化劣化と汚染とを比較すると,摩耗粉発生や水混入などの汚染の方が緊急対応を要するため,潤滑油の色による診断を行う際には,先に酸化劣化と汚染の有無の診断を行った後,キノン定量に基づく潤滑油の余寿命診断を行う。 When comparing oxidative deterioration and contamination of lubricating oil, contamination such as the generation of abrasion powder and water contamination requires urgent response. After diagnosing , the remaining life of the lubricating oil is diagnosed based on the quinone determination.
図14を用いて,潤滑油の余寿命診断について説明する。酸化防止剤濃度Cが初期濃度の25%以下になると,潤滑油の粘度上昇が起こるため,粘度上昇が起こる前にオイル交換を行う必要があり,30%を閾値とした。 The remaining life diagnosis of lubricating oil will be described with reference to FIG. 14 . When the antioxidant concentration C becomes 25% or less of the initial concentration, the viscosity of the lubricating oil increases. Therefore, it is necessary to replace the oil before the viscosity increases, so 30% was set as the threshold value.
Cが閾値に達してから粘度が上昇し始めるまでの時間T’は,式(6)のように,(dC/dt)に反比例する。
T’=A×(dC/dt)-1 …(6)
(dC/dt)は,使用温度に依存し,アレニウス式により温度10℃上昇すると2倍になる。
The time T' from when C reaches the threshold to when the viscosity starts to rise is inversely proportional to (dC/dt) as shown in Equation (6).
T′=A×(dC/dt)−1 (6)
(dC/dt) depends on the operating temperature, and doubles when the temperature rises by 10° C. according to the Arrhenius equation.
酸化防止剤濃度がC1(%)のときのオイル余寿命Xは,式(7)で示すことができる。
X=(t2-t1) …(7)
図15は,実施例のキノン定量に基づく潤滑油の余寿命診断を遠隔で行うシステムのブロック図である。
図16は,図15のシステムにより、キノン定量に基づく潤滑油の余寿命診断を行うフロー図である。
The remaining oil life X when the antioxidant concentration is C1 (%) can be expressed by the formula (7).
X=(t2-t1) (7)
FIG. 15 is a block diagram of a system for remotely diagnosing the remaining life of lubricating oil based on quinone quantification in the embodiment.
FIG. 16 is a flow chart for diagnosing the remaining life of lubricating oil based on quinone determination by the system of FIG.
図15において、例えば風力発電機1501の潤滑油経路には、センサ群1502が配置されており、例えば特許文献1に記載の方法により、光学的にΔEやB値あるいはMCDを測定する。測定したデータは、例えばネットワーク1503を通じて中央サーバ1504に送信される。なお,ΔEやB値あるいはMCDの計算は中央サーバ1504で行ってもよい。
In FIG. 15, a
中央サーバ1504は、基本的なサーバの構成である処理装置1505、記憶装置1506(磁気ディスク装置や半導体メモリなど)、入出力装置1507を備える。入出力装置1507には、一般的なキーボードやマウスなどの入力装置や、画像表示装置やプリンタなどの出力装置を含む。また入出力装置1507は、ネットワーク1503経由で風力発電機1501とデータのやり取りをするネットワークインタフェースを含む。
The
風力発電機1501およびそのセンサ群1502からは、各種の運転パラメータやセンサデータが直接あるいは、他のサーバを経由して中央サーバ1504に入力される。あるいは、ネットワーク1503経由でなく、可搬性の記録媒体経由で中央サーバ1504に入力してもよい。
Various operating parameters and sensor data are input to the
これらのデータは記憶装置1506に時系列の運転パラメータデータ1508として、あるいは、時系列のセンサデータ1509として格納される。本実施例では,データの測定は,定期的に(例えば毎日)あるいは随時行われる。遠隔処理による測定が可能なため,高頻度でデータを容易に取得可能である。
These data are stored in the
本実施例では、センサ群1502の一つの例として、たとえば、可視光源と受光素子を備え、潤滑油の色度を計測する、透過式の光学式センサが用いられている。光学式センサによって得られる潤滑油の色度より、潤滑油中のジフェニルアミン骨格を有する添加剤の残量を定量する。そのため、センサデータ1509は、潤滑油の色度データ、あるいは色度データに加えて色度データから計算したΔEやB値あるいはMCDの値が時系列的に格納される。
In this embodiment, as one example of the
ΔEやB値あるいはMCDの値から相対汚染度や相対劣化度を計算するため、記憶装置2402には、相関データ1510が格納される。相関データ1510は,色度データとキノンの相関関係を示すデータ(例えば図6,図7に示す)およびキノンとアミンの相関を示すデータ(例えば図5に示す)を含む。もっとも、これらのデータを基に,色度データとアミンの相関を直接示すデータ(例えば図12,図13に示す)を作成して記憶しておいてもよい。
履歴データ1511は,センサデータ1509と相関データ1510から求めた、アミン系酸化防止剤濃度の時系列的変化を記憶する(例えば図14に示す)。また,閾値データ1512は,酸化防止剤濃度の使用限界を示す閾値を記憶する(例えば図14に示す30%)。閾値は予め実験的を行って定めておくことができる。
図16により,具体的な余寿命診断の例を示す。処理装置1505は、センサデータ1509を用いて潤滑油の色座標を求め,色座標に基づいて潤滑油の色座標診断S1601を行う。色座標診断により汚染異常の判定S1602を行う。例えば,潤滑油が黒色に変色しているような場合は,摩耗粉が大量に混入している汚染異常ありとして,潤滑油交換や機器点検などの対応の指示S1603を行う。
FIG. 16 shows a specific example of remaining life diagnosis. The
汚染異常がなかった場合には,センサデータ1509と相関データ1510を用いて、アミン定量S1604を行い,履歴データ1511に最新のデータを追加する。先に説明したように,センサデータ1509に基づくΔEやB値によりキノン骨格を有する化合物を定量計測できるので,キノン化合物量との相関関係を用いてジフェニルアミン骨格を有する添加剤の潤滑油中の残存量を求めることができる。履歴データは,例えば図14に示したような挙動を示す。履歴データ1511は閾値データ1512と比較されて劣化異常判定S1605が行われる。
If there is no contamination abnormality,
アミン残量が閾値に達した場合には劣化異常があるとして,潤滑油交換や機器点検などの対応の指示S1606を行う。アミン残量が閾値に達しておらず,劣化異常が見られなかった場合,潤滑油の余寿命診断S1607を行う。余寿命診断では,履歴データ1511からdC/dtを求め,現在のアミン残量と式(7)により,アミン残量が閾値に達するまでの時間(余寿命)を予測することができる。
If the remaining amount of amine has reached the threshold value, it is assumed that there is a deterioration abnormality, and an instruction S1606 to take measures such as lubricating oil replacement and equipment inspection is performed. If the remaining amount of amine has not reached the threshold value and no deterioration abnormality is found, the remaining life diagnosis of the lubricating oil is performed at S1607. In the remaining life diagnosis, dC/dt is obtained from the
余寿命は,必要によりアミン残量とともに表示装置に表示するなどして結果連絡S1608がなされる。本実施例によれば、ジフェニルアミン骨格を有する添加剤を定量でき,また,添加剤の残量が閾値に達するまでの余寿命を正確に判断することが可能となる。 The remaining service life is displayed on the display device together with the remaining amount of amine if necessary, and the results are communicated in S1608. According to this embodiment, it is possible to quantify the additive having a diphenylamine skeleton, and to accurately determine the remaining life until the remaining amount of the additive reaches the threshold value.
以上説明したように,本実施例ではアミンとキノンの濃度に相関性があることに着目し、これを利用して色度からアミン濃度を測定することが可能となる。 As described above, in this embodiment, attention is paid to the fact that there is a correlation between the concentrations of amine and quinone, and it is possible to measure the amine concentration from the chromaticity using this.
風力発電機1501,センサ群1502,ネットワーク1503,中央サーバ1504,処理装置1505,記憶装置1506,入出力装置1507,センサデータ1509,相関データ1510,履歴データ1511,閾値データ1512
Claims (10)
潤滑油中のジフェニルアミンが作用することによって生成するキノン骨格を有する化合物を,光学式センサによって,選択的に定量計測することにより,
ジフェニルアミン骨格を有する添加剤の潤滑油中の残存量を求めることを特徴とする,
潤滑油の診断方法。 For lubricating oils containing additives having a diphenylamine skeleton,
By selectively quantitatively measuring a compound with a quinone skeleton generated by the action of diphenylamine in lubricating oil with an optical sensor,
Characterized by determining the residual amount in the lubricating oil of an additive having a diphenylamine skeleton,
Lubricant diagnostic method.
潤滑油の余寿命を推定することを特徴とする,
請求項1に記載の潤滑油の診断方法。 Using a calibration curve showing the relationship between the concentration of an additive having a diphenylamine skeleton in a lubricating oil and the concentration of a compound having a quinone skeleton in the lubricating oil,
characterized by estimating the remaining life of the lubricating oil,
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 1.
前記ΔE値と前記キノン骨格を有する化合物量の関係を用いることにより,キノン骨格を有する化合物を定量計測し,
前記キノン骨格を有する化合物量を前記検量線に適用して,前記ジフェニルアミン骨格を有する添加剤量を求め,前記潤滑油の余寿命を推定することを特徴とする,
請求項2に記載の潤滑油の診断方法。 Based on the information obtained by the optical sensor, obtaining a ΔE value, which is an index of the color coordinates of the lubricating oil,
quantitatively measuring the compound having a quinone skeleton by using the relationship between the ΔE value and the amount of the compound having a quinone skeleton,
Applying the amount of the compound having the quinone skeleton to the calibration curve, obtaining the amount of the additive having the diphenylamine skeleton, and estimating the remaining life of the lubricating oil,
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 2.
前記B値と前記キノン骨格を有する化合物量の関係を用いることにより,キノン骨格を有する化合物を定量計測し,
前記キノン骨格を有する化合物量を前記検量線に適用して,前記ジフェニルアミン骨格を有する添加剤量を求め,前記潤滑油の余寿命を推定することを特徴とする,
請求項2に記載の潤滑油の診断方法。 Based on the information obtained by the optical sensor, obtaining a B value, which is an index of the color coordinates of the lubricating oil,
Quantitatively measuring the compound having a quinone skeleton by using the relationship between the B value and the amount of the compound having a quinone skeleton,
Applying the amount of the compound having the quinone skeleton to the calibration curve, obtaining the amount of the additive having the diphenylamine skeleton, and estimating the remaining life of the lubricating oil,
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 2.
前記閾値は,前記潤滑油の粘度上昇が起こる前の前記添加剤量に基づいて定められる,
請求項2に記載の潤滑油の診断方法。 When estimating the remaining life, the life is defined as the time when the amount of the additive having the diphenylamine skeleton reaches a predetermined threshold,
The threshold value is determined based on the amount of the additive before viscosity increase of the lubricating oil occurs.
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 2.
相関データを記憶する記憶装置と,
前記センサによって得られたデータと前記相関データに基づいて,ジフェニルアミン骨格を有する添加剤の潤滑油中の残存量を求める処理装置を備え,
前記相関データは,
前記潤滑油中のジフェニルアミン骨格を有する添加剤量とキノン骨格を有する化合物量の関係を示すデータ,および,前記キノン骨格を有する化合物量と前記センサによって得られたデータの関係を示すデータを含む第1のデータ,
および,
前記第1のデータから得られた,前記潤滑油中のジフェニルアミン骨格を有する添加剤量と前記センサによって得られたデータとの関係を示す第2のデータ,
の少なくとも一つであることを特徴とする,
潤滑油の診断システム。 a sensor for measuring optical properties of a lubricating oil containing an additive having a diphenylamine skeleton;
a storage device for storing correlation data;
A processing device for determining the residual amount of the additive having a diphenylamine skeleton in the lubricating oil based on the data obtained by the sensor and the correlation data,
The correlation data are
Data showing the relationship between the amount of the additive having a diphenylamine skeleton and the amount of the compound having the quinone skeleton in the lubricating oil, and the data showing the relationship between the amount of the compound having the quinone skeleton and the data obtained by the sensor 1 data,
and,
second data obtained from the first data, showing the relationship between the amount of the additive having a diphenylamine skeleton in the lubricating oil and the data obtained by the sensor;
characterized by at least one of
Lubricant diagnostic system.
ジフェニルアミン骨格を有する添加剤量C1とキノン骨格を有する化合物量C2の関係が負の相関の関係を示し,C2=A(100-C1)
(ただし,C1は新油における相対量を100%とし,C2は新油における相対量を0%とし,Aは所定の定数とする)
となる検量線である,
請求項6に記載の潤滑油の診断システム。 The data showing the relationship between the amount of additives having a diphenylamine skeleton and the amount of compounds having a quinone skeleton in the lubricating oil is
The relationship between the additive amount C1 having a diphenylamine skeleton and the compound amount C2 having a quinone skeleton shows a negative correlation, C2=A(100-C1).
(However, C1 is 100% relative amount in new oil, C2 is 0% relative amount in new oil, and A is a predetermined constant)
is a calibration curve that
The lubricating oil diagnostic system according to claim 6 .
請求項6に記載の潤滑油の診断システム。 The data obtained by the sensor is the ΔE value, which is the color information of the lubricating oil,
The lubricating oil diagnostic system according to claim 6 .
請求項6に記載の潤滑油の診断システム。 The data obtained by the sensor is the B value, which is the color information of the lubricating oil,
The lubricating oil diagnostic system according to claim 6 .
前記余寿命を推定する際に,前記ジフェニルアミン骨格を有する添加剤量が所定の閾値に達する時期を寿命と定義し,
前記閾値は,前記潤滑油の粘度上昇が起こる前の前記添加剤量に基づいて定められる,
請求項6に記載の潤滑油の診断システム。 The processing equipment estimates the remaining life of the additive,
When estimating the remaining life, the life is defined as the time when the amount of the additive having the diphenylamine skeleton reaches a predetermined threshold,
The threshold value is determined based on the amount of the additive before viscosity increase of the lubricating oil occurs.
The lubricating oil diagnostic system according to claim 6 .
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