JP6101181B2 - タービン油の寿命予測方法 - Google Patents

Description

本発明は、タービン油の寿命予測方法に関する。

タービン油を長時間使用すると酸化が進行し、その結果、油中にスラッジが生成し、このスラッジがタービンの弁、オリフィス管、フィルタなどを閉塞し、さらに滑動部の摩耗増大の原因となることがある。このため、これら現象を未然に防ぐため、タービン油の寿命を予測することは、タービン油の給油管理の適正化による機械の故障防止、機械の寿命延長、メンテナンス費用の削減等の上で重要である。

タービン油の寿命を評価する手法として、種々のものがあり、例えば、規格化されているものとして、ＪＩＳ Ｋ２５１４があり、酸化安定性の評価を目的としてタービン油酸化安定度試験（ＴＯＳＴ：Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｏｉｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔ）、さらに、使用油の寿命管理を目的に回転ボンベ式酸化安定度試験（ＲＰＶＯＴ：Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ）が知られている。

また、タービン油には、基油の酸化分解を防止して油寿命を延長するために酸化防止剤が添加されており、この防止剤は、フェノール系、アミン系、有機金属系に大別され、これら防止剤の反応速度論をベースに劣化を評価する手法が構築されている例もある。
しかし、適用範囲は、フェノール系酸化防止剤を含むフェノール系タービン油のみであり、フェノール系＋アミン系のコンプレックス系、あるいは複数のアミンを含むアミン系タービン油には基礎データがなく適用が難しい。

一方、潤滑油やタービン油の劣化や寿命を予測する技術に関する特許文献として、例えば、特許文献１（特開２００１−１７３８８８号公報）には、実機の運転条件での潤滑油の動粘度の劣化速度を予め求めた後、潤滑油の動粘度を測定し、この測定時からある時間経過後の動粘度を劣化速度に基づいて算出し、この潤滑油に新油を補充する場合の補充率と補充間隔とを定めて補充後の潤滑油の劣化を予測することが示されている。

また、特許文献２（特開２００４−２１２２９２号公報）には、新油の酸化劣化試験を行って劣化油を作り、ＪＩＳ Ｋ２５１４に規定されるＲＰＶＯＴ試験によって前記劣化油のＲＰＶＯＴ残存率（Ａ）を求め、前記新油及び前記劣化油の分子量分布を測定して、前記新油に含まれる酸化防止剤の分子量分布図の全ピーク面積Ｓで、前記劣化油に含まれる酸化防止剤の分子量分布図の所定の閾値より高分子側の増加面積ΔＳを除した値（ΔＳ／Ｓ）を求め、前記（Ａ）と前記（ΔＳ／Ｓ）との関係からスラッジ生成性を求めて、タービン油の劣化を判定する判定方法が開示されている。

特開２００１−１７３８８８号公報 特開２００４−２１２２９２号公報

前述のＴＯＳＴの試験方法は、一例として図３に示すように、試験管１へ水と潤滑油、銅と鉄の触媒を入れて９５℃の油浴槽に浸しながら酸素を吹き込んで酸化させて、試験後の酸価や粘度、色などが時間の経過とともにどのように変化するかを調べることで評価するものである。このため、酸化安定性を評価するために１０００時間程度、潤滑油の種類によっては、２０００〜３０００時間を要し、評価に時間がかかるという問題がある。

また、ＲＰＶＯＴの試験方法は、一例として図４に示すように、ボンベ式の試験容器に水と潤滑油と銅触媒を入れて、蓋をして密封した後にボンベ１５に酸素を６３０ＫＰａ圧入して１５０℃の油浴槽の中で回転させ、最高圧力から１７５ＫＰａ圧力低下するまでの時間を測定して評価する。
前述のＴＳＯＴと比べて極めて短い試験時間であり、使用中の潤滑油の残存寿命の推定や品質の把握のような品質管理試験として一般に使用されているが、ＴＯＳＴと比較して潤滑油に添加されている酸化防止剤の種類や錆止め剤の有無によっては、評価結果が実機性能と相関しない場合がある。

さらに、特許文献１は、実機の運転条件での潤滑油の動粘度の劣化速度を基に評価し、また前記特許文献２は、劣化油の分子量分布を測定してスラッジ生成性を求めて評価するものであり、劣化油の動粘度または分子量を基に判定するものである。
これら手法による寿命評価は、潤滑油の動粘度の劣化速度や分子量分布を求めなければならず工数を要し、評価精度としては充分とは言えない。

そこで、本発明は、前述の課題に鑑みて、酸化安定度試験からの試験結果を用いて、短期間で、タービン油の寿命を誤差なく精度よく予測できるタービン油の寿命予測方法を提供することを目的とする。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、タービン油新油の酸化安定度試験を行って時間の経過とともに酸化させて劣化タービン油を生成するステップと、前記時間の経過とともに劣化する劣化タービン油を、ＪＩＳ Ｋ２５１４に規定されるＲＰＶＯＴ試験によってＲＰＶＯＴ残存率を算出するステップと、算出された前記ＲＰＶＯＴ残存率の低下よりＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出するステップと、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度依存性を求めて、前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度補正を行うステップと、前記タービン油の循環系における高温部を選定し、前記温度補正後のＲＰＶＯＴ残存率低下速度を用いて、各高温部での暴露時間及び温度を基に各高温部におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出するステップと、各高温部でのＲＰＶＯＴ残存率低下量を前記循環系の全油量に対する各高温部の油量比で希釈した希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出するステップと、各高温部における希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を総和して総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出するステップと、該総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量が所定値に達するまでの時間を基にタービン油の残存寿命を算出するステップと、を備えたことを特徴とする。

かかる発明によれば、おおきく分けて、劣化タービン油を生成し、時間経過とともに劣化する劣化タービン油に対して、ＪＩＳ Ｋ２５１４に規定されるＲＰＶＯＴ試験によってＲＰＶＯＴ残存率を算出し、このＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出することをまず第１段階として行う。
その後に、第２段階として、ＲＰＶＯＴ残存率の低下速度の温度依存性を求めてＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度補正を行う。

その後に、第３段階として、タービン油の循環系における各高温部における劣化を算出する。すなわち、温度及び暴露時間を基に、温度補正後のＲＰＶＯＴ残存率低下速度を用いて、各高温部におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出する。

その後に、第４段階として、各高温部の劣化を全体への劣化として換算するために流量比で希釈する。すなわち、各高温部でのＲＰＶＯＴ残存率低下量を循環系の全流量に対する各高温部の流量比で希釈する。

その後、第５段階として、各高温部における希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を総和して総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出して、該総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量が一定の閾値、例えば、ＲＰＶＯＴ残存率が２５％に達する時間を算出して試験に供したタービン油の寿命として予測する。

以上のように、実機に使用するタービン油を、実機データを必要とせず、また、酸化防止剤の種類にも依存するようなこともなく、酸化安定度試験を行って得られた試験結果を基に、試験に供したタービン油が用いられるタービン装置においてのタービン油の寿命を予測できる。

また、本発明において好ましくは、前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度は、タービン油新油の時を１００％のＲＰＶＯＴ残存率とし、時間の経過とともに低下して２５％のＲＰＶＯＴ残存率に至る時間を基に算出するとよい。

このように、ＲＰＶＯＴ残存率が１００％から２５％に低下する時間を基にＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出するので、すなわち、ＲＰＶＯＴ残存率２５％は、寿命に達したと判定できる基準であり、その値まで低下する時間を用いるので、信頼性の高いＲＰＶＯＴ残存率の低下速度を算出できる。

また、本発明において好ましくは、前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度補正は、前記タービン油新油の酸化安定度試験を行う際の油浴槽の温度を基準温度として、該温度において算出された前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を、アレニウスの法則を用いて他の温度における補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出するとよい。

このように、アレニウスの法則を用いて温度補正をした補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を求めるので、酸化安定度試験を行う際の油浴槽の温度を異ならせて、複数温度における試験を実施しなくても、異なる温度におけるＲＰＶＯＴ残存率低下速度を簡単に算出することができる。従って、寿命評価時間を短縮することができる。

また、本発明において好ましくは、前記タービン油新油の酸化安定度試験は、試験管に試験用のタービン油と、銅と鉄の触媒を入れ、略１２０℃の油浴槽に浸しながら酸素または空気を吹き込んで酸化させることを特徴とする。

このように、酸化安定度試験は、試験管に試験用のタービン油と、銅と鉄の触媒を入れ、略１２０℃の一定温度の油浴槽に浸しながら酸素または空気を吹き込んで酸化させるため、ＪＩＳ Ｋ２５１４で規定されているタービン油酸化安定度試験（ＴＯＡＳＴ）に規定されている９５℃より高い温度で試験するため、迅速な結果が得られる。また、加熱温度を略１２０℃の一定とするため水は添加しても蒸発して存在しない、最初から添加せずに行う。その他の試験方法は、前記ＪＩＳの規定に準じて実施することができる。

また、本発明において好ましくは、前記酸素雰囲気で行った場合には、算出したＲＰＶＯＴ残存率低下速度に係数を乗じて空気雰囲気でのＲＰＶＯＴ残存率低下速度に換算した後に、前記アレニウスの法則を適用して前記補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出するとよい。

このように、酸素雰囲気での試験の方が、酸化作用が強く、劣化を早期に使用時させることができるが、実機においては、空気雰囲気における劣化であるため、より実機における劣化状態に近い結果を迅速に得ることができる。

また、本発明において好ましくは、前記タービン油の循環系における高温部は、タービン油が通過するタービン軸のジャーナル軸受、スラスト軸受、及びタービン油タンクに接続された排気通路部を含むとよい。

このように、タービン油の循環系における高温部として、タービン油が通過するタービン軸のジャーナル軸受、スラスト軸受、及びタービン油タンクに接続された排気通路部を考慮することによって、実機における使用状態を盛り込んだ寿命判定ができるようになる。
すなわち、これら高温部では熱によるタービン油の劣化が顕著に現れるため、これら部位におけるとＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出することで、実機における寿命判定を精度よく行うことが可能になる。

本発明によれば、実機に使用するタービン油を、実機データを必要とせず、また、酸化防止剤の種類にも依存するようなこともなく、酸化安定度試験を行って得られた試験結果を基に、短期間で、タービン油の寿命を誤差なく予測できる。

タービン油の寿命予測方法の第１実施形態の手順を示すフローチャートである。 タービン油の寿命予測方法を適用したタービン油の循環系の構成を示す説明図である。 本発明の酸化安定度試験の試験装置を示す説明図である。 ＪＩＳに規定されているＲＰＶＯＴ試験装置の一例を示す概要図である。 ＲＰＶＯＴ残存率と試験時間との関係、及びＲＰＶＯＴ残存率低下速度を示す説明図である。 ＲＰＶＯＴ残存率低下速度と温度の関係、及びアレニウス法則の適用例を示す説明図である。 高温部におけるＲＰＶＯＴ残存率の全体流量への希釈のイメージを示す説明図である。 実機タービン油のＲＰＶＯＴ残存率と本発明の寿命予側方法によって導出した寿命との比較を示す説明図。 第２実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施例に係るタービン油の寿命予測方法の手順を示すフローチャートである。
図１において、まず、ステップＳ１で、判定しようとする未使用のタービン油新油を、酸化安定度試験装置にかけて、酸化させて劣化タービン油を生成する。

この劣化タービン油を生成する酸化安定度試験装置は、ＪＩＳ Ｋ２５１４に規定されているＴＯＳＴ試験の装置を用いる。試験方法はこのＪＩＳ規定と一部相違するところはあるが、該規定に準じた方法で行われる。

ＴＯＳＴ試験に用いられる装置の概要は、図３に示すように、試験管１、酸素吹込み管３、凝縮器５からなる酸化器７と、該酸化器７を浸す浴液が収納されて、常に一定温度に調節される図示しない油浴とによって構成されている。
そして、本実施形態においては、鉄、銅触媒９の存在下で試料のタービン油１１に３００ｍＬに酸素（流量３．０±０．１Ｌ／ｈ）を吹き込み、１２０±０．５℃（ＪＩＳ規格では、９５±０．２℃）の温度で酸化劣化させる。

タービン油１種類当たり２以上の酸化劣化時間の異なる劣化油を生成するには、ＪＩＳ規格で用いる試験管より数倍多く試料を入れることができる試験管を用いて、所定時間毎に試料を所定量抜き取って酸化劣化試験を継続してもよく、又は、一つの測定タービン油当たり複数の試験管で互いに酸化劣化時間が異なる酸化劣化試料を作成してもよい。判定対象タービン油全てについて同一条件で判定きるという観点から、酸化劣化時間毎に複数の試験管で試料を用意した方が好ましい。
また、劣化時間としては任意の時間に設定することができるが、１００〜２００時間毎に設定することが好ましい。

判定しようとする未使用のタービン油新油、及びその後の設定時間毎の劣化タービン油に対して、それぞれ、ＪＩＳ Ｋ２５１４に規定されているＲＰＶＯＴ試験を実施して、劣化状態を評価する。
具体的には、タービン油の酸化安定性を、回転ボンベ内のタービン油が加圧封入した酸素を急激に吸収し始める間までの時間で評価する。詳細はＪＩＳ規格によるが、一例として試験装置の概要を図４に示す。ボンベ１５に酸素を６３０ＫＰａ（室温２５℃）まで圧入し、これを１５０℃に保った恒温槽１７中に入れ、ボンベ保持器１９に取り付け、ボンベ１５を電動機２１で回転させる。ボンベ１５を恒温槽１７に装着した時が試験開始時になり、毎分１００±５回転の速度で回転を継続し、ボンベに取り付けた圧力計２３の読みが最高圧力より１７５ＫＰａ降下したら試験を終了する。

この圧力が最高になった時から１．７５ｋｇｆ／ｃｍ^２降下した時までの時間（ＲＰＶＯＴ値）を求める。酸化劣化が進むにつれて、このＲＰＶＯＴの値は小さくなる。よって、劣化タービン油のＲＰＶＯＴの値をタービン油新油のＲＰＶＯＴの値で除してパーセント表記したものを、ＲＰＶＯＴ残存率（％）として算出する。

そして、図５に示すように、前記ＲＰＶＯＴ残存率（％）の指標を縦軸にとり、試験時間（ｈ）の指標を横軸にとって、判定タービン油の劣化特性グラフを作成する。図５は、判定対象としてタービン油Ａ〜Ｆについての試験結果のグラフを示す。

次に、ステップＳ２にて、Ｄｒｙ−ＴＯＳＴ寿命を求める。図５を基にこのＤｒｙ−ＴＯＳＴ寿命について説明する。
図５の縦軸のＲＰＶＯＴ残存率（％）が２５％となる時間Ｔ０を、本明細書ではＤｒｙ−ＴＯＳＴ寿命と定義する。Ｄｒｙ−ＴＯＳＴとは、ＪＩＳ規格に規定されているＴＯＳＴの試験条件と相違するところがあり、特に１２０℃の試験条件（油浴槽の温度）であるため「Ｄｒｙ−ＴＯＳＴ」と定義する。

図５に示すように、タービン油Ａ〜Ｆのそれぞれについて、Ｄｒｙ−ＴＯＳＴ寿命として、Ｔ０Ａ、Ｔ０Ｂ、…Ｔ０Ｆが求められる。

次に、ステップＳ３において、ＲＰＶＯＴ残存率が１００％→２５％への７５％低下する時間Ｔ０（ｈ）を基に、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度（％／ｈ）を算出する。すなわち、ＲＰＶＯＴ残存率の傾きを算出する。

次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で算出したＲＰＶＯＴ残存率低下速度（％／ｈ）の温度適応範囲を拡大するための温度補正を行う。すなわち、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度依存性を求めて温度補正を行う。具体的には、アレニウスの法則を用いて補正する。
アレニウスの法則とは、化学反応速度の温度依存性を予測するものであり、部品の経年劣化の主因が温度である場合、部品の寿命はアレニウスの式「τ＝Ａ・ｅｘｐ（Ｅａ／ｋＴ）」（Ａ、Ｅａ：故障モードごとに固有の定数、Ｔ：絶対温度、k：ボルツマン定数）で近似できる。

このアレニウスの法則を利用して、ステップＳ３で求めた１２０℃における、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度（％／ｈ）を基に、１３０℃、１１０℃、１００℃等の他の温度におけるＲＰＶＯＴ残存率低下速度（％／ｈ）を算出して補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を求める。そして、各温度における補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を繋ぐようにして図６に示すラインＸを得る。
本実施形態では１２０℃でのＲＰＶＯＴ残存率低下速度（％／ｈ）を基にしているが、他の温度における試験結果より算出したＲＰＶＯＴ残存率低下速度を基にしてもよく、要はラインＸの傾きがアレニウスの法則に従えばよい。

従って、図６に示すラインＸによって、酸素雰囲気条件での補正ＲＰＶＯＴ低下速度と温度との関係が得られ、ＲＰＶＯＴ残存率の低下速度を求めるＲＰＶＯＴ残存率低下速度マップの適用温度範囲を拡大することができる。
従って、酸化安定度試験を行う際の油浴槽の温度を異ならせて、複数温度における試験を実施しなくても、異なる温度におけるＲＰＶＯＴ残存率低下速度を簡単に算出することができる。従って、寿命評価時間を短縮することができる。

次に、ステップＳ５において、タービン油の循環系における高温部を選択する。本実施形態のタービン油の循環系３０の構成を図２に示す。
例えば、タービン発電機のシステムにおいて、ガスタービンに使用されるタービン油は、油タンク３１に溜められており、オイル供給ポンプ３３によって圧送され、オイルクーラ３５によって４５℃程度に冷却され、その後、給油通路３７を通ってタービン回転軸を支持する＃１ジャーナル軸受（第１高温部）３９、＃２ジャーナル軸受（第２高温部）４１、スラスト軸受（第３高温部）４３を通過し、これら軸受を通過することでタービン油の温度上昇を生じ９０〜１１０℃になり、さらに、排油通路（第４高温部）４５を通過して油タンク３１に循環されるようになっている。排油通路４５においては、６０〜７０℃になっている。

また、油タンク３１から、ガスタービンの排気キャビティー（第５高温部）４７の近傍の潤滑部または冷却部を通過して循環して再び油タンク３１に戻るルートについても１００℃を超える温度に加熱されるため高温部として考慮している。なお、給油通路３７は給油温度が約４５℃のため、劣化は生じにくいため考慮していない。

次に、ステップＳ６では、選択された第１〜第５高温部３９、４１、４３、４５、４７の各部分における温度を、個別に温度センサ４９ａ〜４９ｅによって検出する。または、温度センサによらずに、設計温度を用いて算出してもよい。
次に、ステップＳ７では、各高温部においてタービン油が高温に晒される時間を設定する。例えば、単位時間（１ｈ）として設定する。

次に、ステップＳ８〜Ｓ１０では、ステップＳ６で求めた各高温部における温度と、ステップＳ７で設定した暴露時間を基に、図６のＲＰＶＯＴ残存率低下速度マップを用いて、ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出する。
ステップＳ８では、第１高温部３９におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量ΔＲ１（％）を算出し、ステップＳ９では、第２高温部４１におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量ΔＲ２（％）を算出し、ステップＳ１０では、第３〜第５高温部を含めて第ｎ高温部におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量ΔＲｎ（％）を算出する。

そして、次に、ステップＳ１１では、各高温部に流れる流量（Ｌ／ｈ）Ｖ１、Ｖ２、…Ｖｎを、夫々の流路に設置した流量センサ５１ａ〜５１ｅによって検出する。または、流量センサを設置せずに、設計流量を用いて算出してもよい。また全油量Ｖ０（Ｌ）を油量計５３または設計量から算出する。

次に、ステップＳ１２では、各高温部３９、４１、４３、４５、４７で劣化した各タービン油は、全油量によって希釈される。この希釈後のＲＰＶＯＴ残存率の低下量を、希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量ΔＲ１'、ΔＲ２'、…ΔＲｎ'を次式（１）、（２）、（３）より算出する。
ΔＲ１'（％／ｈ）＝ΔＲ１（％）×Ｖ１（Ｌ／ｈ）／Ｖ０（Ｌ）…（１）
ΔＲ２'（％／ｈ）＝ΔＲ２（％）×Ｖ２（Ｌ／ｈ）／Ｖ０（Ｌ）…（２）
ΔＲｎ'（％／ｈ）＝ΔＲｎ（％）×Ｖｎ（Ｌ／ｈ）／Ｖ０（Ｌ）…（３）

次に、ステップＳ１３では、各高温部における希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量ΔＲ１'、ΔＲ２'、…ΔＲｎ'の総和ΔＲ'（％／ｈ）を次式（４）により算出する。
ΔＲ'（％／ｈ）＝ΣΔＲｎ'（％／ｈ）＝ΔＲ１'＋ΔＲ２'＋…ΔＲｎ'…（４）

前述のステップＳ１２、Ｓ１３における希釈のイメージを図７に示す。
この図７において、全油量Ｖ０に対して、第ｎ高温部に流れる流量Ｖｎ（Ｌ／ｈ）に対して、該高温部での暴露時間（ｈ）を考慮して、ＲＰＶＯＴ残存率低下量ΔＲｎ（％）を、油量比で希釈する状態を示している。

ステップＳ１３で算出した各高温部における希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を総和して、最終的なＲＰＶＯＴ残存率の低下速度を算出した。単位時間（１時間）当たりの希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量のため、実質的には低下速度を示している。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１３の式（４）によって算出された最終的なＲＰＶＯＴ残存率低下速度ΔＲ'（％／ｈ）を用いて、寿命を７５％／ΔＲ'（％／ｈ）によって算出して求める。
すなわち、式（４）によって求めた最終的なＲＰＶＯＴ残存率の低下速度ΔＲ'（％／ｈ）を用いて、ＲＰＶＯＴ残存率が２５％に低下するまでの時間を算出して、該時間を寿命として予測することができる。

以上のように、本実施形態においては、寿命予測手法の大きな流れとして、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出する第１段階（ステップＳ１〜Ｓ３）と、その後に、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度補正を行う第２段階（ステップＳ４）と、その後に、タービン油の循環系における各高温部におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出する第３段階（ステップＳ５〜Ｓ１０）と、その後に、各高温部の劣化を全体への劣化として希釈換算する第４段階（ステップＳ１１〜Ｓ１２）と、その後、各高温部における希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を総和して総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出して、該総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量が一定の閾値、例えば、ＲＰＶＯＴ残存率が２５％に達する時間を算出してタービン油の寿命として算出する第５段階（ステップＳ１３、１４）からなっている。

図８に、実機タービン油のＲＰＶＯＴ残存率の低下状態と、本実施形態の寿命予側方法によって導出した寿命との比較結果を示す。
図８は、横軸に実機タービンの運転時間（ｈ）をとり、縦軸にＲＰＶＯＴ残存率（％）をとり、実測値として示したデータ点は、ＲＰＶＯＴ残存率の低下状態を示している。実機に用いられたタービン油を実際に抽出した試験した結果を表している。
予測値は、本実施形態の寿命予測方法によって導出した寿命時間である。その比較結果より、実機におけるタービン油の劣化に大きな誤差なく寿命を予測できたことが確認できた。

（第２実施形態）
次に、図６、９を参照して寿命予測方法の第２実施形態を説明する。
第１実施形態においては、タービン油新油の酸化安定度試験を行って時間の経過とともに酸化させて劣化タービン油を生成するステップとして、前記Ｄｒｙ−ＴＯＳＴの手法によって酸化劣化させている。すなわち、１２０℃の油浴に浸された試験管１へ、酸素吹込み管３から酸素を供給して酸化させていたが、実機においては酸素雰囲気下での酸化劣化ではなく、空気雰囲気下での酸化劣化であるが、酸化劣化のタービン油を迅速に生成できることから、酸素の吹きこみが行われている。

そこで、本実施形態においては、実機の使用環境に近づけるために空気雰囲気での判定を行う。
図１のフローチャートのステップＳ１における劣化タービン油の生成においては、第１実施形態と同様に酸素雰囲気で酸化させるが、空気雰囲気の状態におけるＲＰＶＯＴ残存率低下速度を求めるために、図６に示すマップのようにラインＸは、酸素雰囲気条件での補正ＲＰＶＯＴ低下速度と温度との関係を示し、このラインＸの値に対して、係数αを乗じてラインＹを生成し、空気雰囲気条件での補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度と温度との関係を得るようにする。
酸素雰囲気条件下で温度範囲を拡大して得られたラインＸの関係を維持しつつ、係数α分だけ低下速度を悪化させる方向に移動させる補正をする。

予測手順においては、図１のフローチャートに示すように、ステップＳ４において、アレニウスの法則を用いて酸素雰囲気条件下で温度範囲を拡大してラインＸの関係を得る。
次のステップＳ２０で、ラインＸを係数α分だけ低下速度を小さくさせる方向に移動させる補正をして、空気雰囲気条件での補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度と温度との関係を示すラインＹを得る。
その後は、このラインＹの関係を基に、判定対象のタービン油の寿命を予測する手法は第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、１２０℃での加熱、および酸素吹きこみにより、酸化劣化のタービン油を迅速に生成できることは第１実施形態と同様であるが、それとともに、ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の算出においては、空気雰囲気条件に換算したラインＹの関係を基に算出されるため、実機に沿ったタービン油の寿命判定が行うことができる。そのため、判定時間を長期化せずに、実機に沿った精度のよい寿命予測が可能になる。

本発明によれば、実機に使用するタービン油を、実機データを必要とせず、また、酸化防止剤の種類にも依存するようなこともなく、酸化安定度試験を行って得られた試験結果を基に、短期間で、タービン油の寿命を誤差なく精度良く予測できるので、タービ機器におけるタービンの寿命予測および該予測に基づいて、タービン油の交換等を行うタービン油の管理への適用に有効である。

１ 試験管
３ 酸素吹込み管
７ 酸化器
９ 鉄、銅触媒
１５ ボンベ
１７ 恒温槽
２３ 圧力計
３０ タービン油の循環系
３１ 油タンク
３３ オイル供給ポンプ
３５ オイルクーラ
３７ 給油通路
３９ ＃１ジャーナル軸受（第１高温部）
４１ ＃２ジャーナル軸受（第２高温部）
４３ スラスト軸受（第３高温部）
４５ 排油通路（第４高温部）
４７ 排気キャビティー（第５高温部）
４９ａ〜４９ｅ 温度センサ
５１ａ〜５１ 流量センサ
Ｘ 酸素雰囲気条件での補正ＲＰＶＯＴ低下速度と温度との関係を示すライン
Ｙ 空気雰囲気条件での補正ＲＰＶＯＴ低下速度と温度との関係を示すライン

Claims (6)

1. タービン油新油の酸化安定度試験を行って時間の経過とともに酸化させて劣化タービン油を生成するステップと、
   前記時間の経過とともに劣化する劣化タービン油を、ＪＩＳ Ｋ２５１４に規定されるＲＰＶＯＴ試験によってＲＰＶＯＴ残存率を算出するステップと、
   算出された前記ＲＰＶＯＴ残存率の低下よりＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出するステップと、
   ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度依存性を求めて、前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度補正を行うステップと、
   前記タービン油の循環系における高温部を選定し、前記温度補正後のＲＰＶＯＴ残存率低下速度を用いて、各高温部での暴露時間及び温度を基に各高温部におけるＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出するステップと、
   各高温部でのＲＰＶＯＴ残存率低下量を前記循環系の全油量に対する各高温部の油量比で希釈した希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出するステップと、
   各高温部における希釈ＲＰＶＯＴ残存率低下量を総和して総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量を算出するステップと、
   該総和ＲＰＶＯＴ残存率低下量が所定値に達するまでの時間を基にタービン油の残存寿命を算出するステップと、
   を備えたことを特徴とするタービン油の寿命予測方法。
2. 前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度は、タービン油新油の時を１００％のＲＰＶＯＴ残存率とし、時間の経過とともに低下して２５％のＲＰＶＯＴ残存率に至る時間を基に算出することを特徴とする請求項１に記載のタービン油の寿命予測方法。
3. 前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度の温度補正は、前記タービン油新油の酸化安定度試験を行う際の油浴槽の温度を基準温度として、該温度において算出された前記ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を、アレニウスの法則を用いて他の温度における補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出することを特徴とする請求項１記載のタービン油の寿命予測方法。
4. 前記タービン油新油の酸化安定度試験は、試験管に試験用のタービン油と、銅と鉄の触媒を入れ、略１２０℃の一定温度の油浴槽に浸しながら酸素または空気を吹き込んで酸化させることを特徴とする請求項３に記載のタービン油の寿命予測方法。
5. 前記酸素雰囲気で行った場合には、算出したＲＰＶＯＴ残存率低下速度に係数を乗じて空気雰囲気でのＲＰＶＯＴ残存率低下速度に換算した後に、前記アレニウスの法則を適用して前記補正ＲＰＶＯＴ残存率低下速度を算出することを特徴とする請求項４に記載のタービン油の寿命予測方法。
6. 前記タービン油の循環系における高温部は、タービン油が通過するタービン軸のジャーナル軸受、スラスト軸受、及びタービン油タンクに接続された排気通路部を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のタービン油の寿命予測方法。
   

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