JP6409227B2 - 油劣化度評価方法、油劣化度評価装置 - Google Patents

Description

この発明は、油劣化度評価方法、油劣化度評価装置に関する。

ガスタービン発電設備などの発電設備においては、発電効率を向上させようとすると、運転温度が高温化してしまうことが知られている。このように運転温度が高温化するとタービン油中の基油、添加剤などの成分が高温環境で酸化される。このように基油、添加剤などの成分が高温環境で酸化されると、いわゆるバーニッシュが発生する可能性がある。

ここで、基油、添加剤などの成分が高温環境で酸化されると、潤滑油中に極性化合物が発生する。この極性化合物は、溶解度が低いため潤滑油中に析出してしまう。この極性化合物が析出したものは、樹脂状の粘着物質となって軸受や弁体などに付着する。この粘着物質の付着により引き起こされる摩擦・摩耗の増大や固着などが、バーニッシュと称される。

バーニッシュの発生など、タービン油の酸化劣化によるリスクを評価する手法は、ＡＳＴＭ Ｄ４３７８（America Society for Testing and Materials D4378）で規格化されている。

ＡＳＴＭ Ｄ４３７８（America Society for Testing and Materials D4378）には、潤滑油等の劣化度の管理に関して、複数の管理項目が推奨されている。このＡＳＴＭ Ｄ４３７８で推奨される管理項目の一つにＲＰＶＯＴ（Rotating Pressure Vessel Oxidation Test）がある。ＲＰＶＯＴは、油等の酸化劣化試験を行い、測定対象の油が酸素を急激に吸収し始めるまでの時間（誘導期間）を示す値である。ＡＳＴＭ Ｄ４３７８では、ＲＰＶＯＴ残存率（残寿命）は、劣化油のＲＰＶＯＴ値を新油のＲＰＶＯＴ値で除した値で定義される。このＡＳＴＭ Ｄ４３７８では、ＲＰＶＯＴ残存率が２５％を下回らないように管理することが推奨されている。

特許文献１には、潤滑油中に生成する油劣化生成物の紫外吸収ピーク特性を用いて、潤滑油中の油劣化生成物の残存量を測定することが記載されている。

特開２００１−３０５１２８号公報

しかしながら、特許文献１では、潤滑油中に含まれる特定の成分の紫外吸収特性を検出している。そのため、潤滑油に特定の成分が含まれている必要がある。
一方で、上述したＲＰＶＯＴの場合、潤滑油の高性能化に伴って、測定に数十時間以上の長時間を要するものがある。さらに、ＲＰＶＯＴの場合、実機の潤滑油を採取して専用の測定装置で測定する必要がある。この測定装置は、潤滑油に酸素圧を加えて高温な状態に保持する特殊な装置であるため、採取した潤滑油を測定装置が設置された場所まで持ち運ぶ必要がある。つまり、ＲＰＶＯＴの場合、潤滑油の劣化を把握するまでに長時間を要するという課題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、油の劣化度を迅速、且つ、簡便に評価することが可能な油劣化度評価方法、油劣化度評価装置を提供することを目的とする。

この発明の第一態様によれば、油劣化度評価方法は、評価対象の油と同性状の油を用いて劣化度の異なる複数の試験油を作成し、これら劣化度の異なる複数の試験油に対して、それぞれ紫外から可視領域の波長を有する測定光線を照射して前記劣化度の異なる複数の試験油の各吸収スペクトルのデータを取得する工程と、前記劣化度の異なる複数の試験油の酸化劣化試験を行い、前記劣化度の異なる複数の試験油の各ＲＰＶＯＴ残存率のデータを取得する工程と、前記吸収スペクトルのデータと、前記ＲＰＶＯＴ残存率のデータとの相関関係データを求める工程と、前記評価対象の油に前記測定光線と同じ紫外から可視領域の波長を有する光線を照射して前記評価対象の油の吸収スペクトルのデータを取得する工程と、前記評価対象の油の吸収スペクトルのデータと、前記相関関係データとに基づいて、前記評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率を求める工程と、を含み、前記データを取得する工程では、前記評価対象の油が流れる流路の一部を形成している光学セルを通じて、前記流路の前記評価対象の油に前記光線を照射する。
このように試験油の吸収スペクトルのデータとＲＰＶＯＴ残存率のデータとの相関関係を、評価対象の油の吸収スペクトルのデータを取得する前に取得しておくことで、評価対象の油の吸収スペクトルのデータを取得した後には、評価対象の油の吸収スペクトルのデータと相関関係データに基づいてＲＰＶＯＴ残存率を直ぐに求めることができる。
その結果、油の劣化度を迅速、且つ、簡便に評価することができる。

この発明の第二態様によれば、油劣化度評価方法は、第一態様における評価対象の油に照射する光線、および、測定光線が、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の光線であってもよい。
このようにすることで、劣化が進むことによって油の吸収スペクトルの特性が紫外領域から可視領域に変移した場合であっても、この吸収スペクトルの特性が測定波長の領域外となることを抑制できる。

この発明の第三態様によれば、油劣化度評価方法は、第一又は第二態様の吸収スペクトルのデータが、前記吸収スペクトルのピーク波長データと、前記吸収スペクトルの吸収強度データとのうち、少なくとも一つであってもよい。
このようにすることで吸収スペクトルのピーク波長とＲＰＶＯＴ残存率とは相関関係があることから、評価対象の油の吸収スペクトルのピーク波長を求めることで、容易にＲＰＶＯＴ残存率を求めることができる。同様に、吸収スペクトルの吸収強度とＲＰＶＯＴ残存率とは相関関係があることから、評価対象の油の吸収スペクトルの吸収強度を求めることで、容易にＲＰＶＯＴ残存率を求めることができる。さらに、これら吸収スペクトルのピーク波長と吸収強度とを両方用いて評価した場合には、何れか一方のみ用いた場合よりも評価結果の信頼性を向上できる。

この発明の第四態様によれば、油劣化度評価装置は、評価対象の油と同性状の油を用いて作成された劣化度の異なる複数の試験油の紫外から可視領域の波長を有する測定光線に対する各吸収スペクトルと、前記劣化度の異なる複数の試験油の各ＲＰＶＯＴ残存率との相関関係データを予め記憶する記憶部と、前記評価対象の油に紫外から可視領域の波長を有する光線を照射する光照射部と、前記光照射部からの光を透過させるとともに、前記評価対象の油が流れる流路の一部を形成している光学セルと、前記評価対象の油を透過した光線を検出する光検出部と、前記光検出部の検出結果に基づいて前記評価対象の油の吸収スペクトルを検出する吸収スペクトル検出部と、前記吸収スペクトル検出部の検出結果と、前記記憶部に記憶された相関関係データとに基づいて、前記評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率を求めるＲＰＶＯＴ残存率算出部と、前記ＲＰＶＯＴ残存率算出部により求められたＲＰＶＯＴ残存率のデータを外部に出力する出力部と、を備える。
このように構成することで、評価対象の油が、例えばガスタービン等の回転機械の潤滑油であり、この回転機械が運転中の場合であっても、非接触で評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率を推定することができる。その結果、回転機械等の装置から評価対象の油を取り出して測定装置にかけてＲＰＶＯＴ残存率を測定する場合よりも、評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率を迅速に求めることができる。

この発明の第五態様によれば、油劣化度評価装置は、第四態様における評価対象の油に照射する光線、および、測定光線が、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の光線であってもよい。
このように構成することで、劣化が進むことによって油の吸収スペクトルの特性が紫外領域から可視領域に変移した場合であっても、この吸収スペクトルの特性が波長の領域外となることを抑制できる。

この発明の第六態様によれば、油劣化度評価装置は、第四又は第五態様において、前記ＲＰＶＯＴ残存率算出部によって求められたＲＰＶＯＴ残存率と、予め設定されたＲＰＶＯＴ残存率の閾値とを比較して、ＲＰＶＯＴ残存率が前記閾値以下であるか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記ＲＰＶＯＴ残存率が前記閾値以下であると判定された場合に、前記ＲＰＶＯＴ残存率が前記閾値以下になったことを報知する報知部と、を備えていてもよい。
このように構成することで、例えばガスタービン等の回転機械が運転中に、評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下となった場合には、報知部によってユーザに報知することができる。そのため、適切なタイミングで油の交換が可能となり、また、ガスタービン等の回転機械にバーニッシュが発生することを抑制できる。

上記油劣化度評価方法によれば、油の劣化度を迅速、且つ、簡便に評価することができる。

この発明の実施形態における油劣化度評価装置の概略構成を示す図である。 上記油劣化度評価装置の装置本体の概略構成を示す図である。 この発明の実施形態における相関関係データを取得する手順を示すフロー図である。 この発明の実施形態におけるＤｒｙＴＯＳＴにより２００時間経過した試験油の吸収スペクトルを示すグラフである。 ＤｒｙＴＯＳＴにより４００時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。 ＤｒｙＴＯＳＴにより６００時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。 ＤｒｙＴＯＳＴにより７５０時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。 ＤｒｙＴＯＳＴにより９００時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。 この発明における吸収スペクトルとＲＰＶＯＴ残存率との相関関係を示す縦軸が吸収強度とピーク波長（ｎｍ）、横軸がＲＰＶＯＴ残存率（％）のマップである。 この発明の実施形態における油劣化度評価装置の処理フローである。

次に、この発明の一実施形態に係る油劣化度評価方法、油劣化度評価装置を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の実施形態における油劣化度評価装置の概略構成を示す図である。図２は、上記油劣化度評価装置の装置本体の概略構成を示す図である。
図１に示すように、この実施形態における油劣化度評価装置１は、ガスタービン発電設備２で使用される潤滑油の劣化度を評価する。ガスタービン発電設備２は、ガスタービン３、圧縮機４、発電機５、および、潤滑装置６をそれぞれ備えている。

ガスタービン３は、燃焼器（図示せず）から供給される燃焼ガスをプロセスガスとして回転軸７を回転させる。
圧縮機４は、ガスタービン３の回転軸７に接続され、この回転軸７の回転エネルギーにより外気を圧縮した圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、燃焼器（図示せず）に供給される。
発電機５は、回転軸７の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。

潤滑装置６は、主油タンク９と、潤滑油供給配管１０と、ポンプ１１と、潤滑油戻し配管１２と、を備えている。
主油タンク９は、潤滑油であるタービン油を内部に貯留する貯留空間を有している。この主油タンク９には、潤滑油供給配管１０と、潤滑油戻し配管１２とがそれぞれ接続されている。

潤滑油供給配管１０は、主油タンク９の内部空間と、回転軸７等を回転自在に支持する軸受８との間を連通させる流路を形成している。この潤滑油供給配管１０の途中には、後述する光学セル１６が設けられている。
ポンプ１１は、主油タンク９に貯留されたタービン油を圧送する。この実施形態におけるポンプ１１は、潤滑油供給配管１０の途中に設けられている。このポンプ１１によって、主油タンク９に貯留されたタービン油が、潤滑油供給配管１０により形成される流路を介して軸受８に供給される。

潤滑油戻し配管１２は、上述した軸受８と主油タンク９の内部空間とを連通させる流路を形成している。この潤滑油戻し配管１２により形成される流路を介して、軸受８の潤滑に用いられたタービン油が、例えば、ポンプ１１によって生じる負圧により主油タンク９に戻される。
上述したタービン油は、ガスタービン発電設備２が運転を継続している間は、潤滑油供給配管１０と潤滑油戻し配管１２とによって形成される流路を介して、常に軸受８と主油タンク９との間を循環している。

この実施形態における油劣化度評価装置１は、上述した構成を備えるガスタービン発電設備２における潤滑装置６のタービン油について劣化度評価を行う。
油劣化度評価装置１は、光照射部１５と、光学セル１６と、光検出部１７と、装置本体１８と、表示部１９と、報知部２０とを備えている。

光照射部１５は、紫外から可視領域の波長を有する光線を出光する。より具体的には、光照射部１５は、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の光線を出光可能となっている。この光照射部１５は、光線を常時出光するようにしても良いが、予め設定された時間毎に所定時間だけ出光するようにしても良い。

光学セル１６は、潤滑油供給配管１０の途中に設けられている。言い換えれば、この光学セル１６は、タービン油が流れる流路の一部を形成している。光学セル１６は、対向配置される複数の窓板２１を有している。流路を流れるタービン油は、これら窓板２１の間を通過する。これら窓板２１は、光照射部１５から出光された光線Ｌ１が透過可能となっている。上述した光照射部１５は、光線Ｌ１の光軸が、これら窓板２１のそれぞれと交差するように配置されている。つまり、光照射部１５によってタービン油に光線Ｌ１を照射できるとともに、タービン油に照射された光線Ｌ１がタービン油を透過して、その透過光Ｌ２が、潤滑油供給配管１０を挟んで光照射部１５とは反対側から出てくるようになっている。窓板２１の素材としては、石英、フッ化カルシウム、紫外線透過性アクリル樹脂などが例示できる。また、ポリメチルメタクリレートは、波長３００ｎｍ以下の光を吸収するため、３００ｎｍ以上の波長域でないと計測できないが、その点を考慮してポリメチルメタクリレートを使用することも可能である。

光検出部１７は、上述した透過光Ｌ２を受光して光電変換する。この光検出部１７によって光電変換された検出信号は、装置本体１８に向けて出力される。この光検出部１７の検出信号には、透過光Ｌ２の波長ごとの光強度の情報が含まれている。

装置本体１８は、光検出部１７の検出信号に基づいてタービン油の劣化度を評価する。この装置本体１８は、吸収スペクトル検出部２５と、記憶部２６と、ＲＰＶＯＴ残存率算出部２７と、判定部２８と、出力部２９とを備えている。

吸収スペクトル検出部２５は、光検出部１７の検出信号に基づいて透過光Ｌ２の吸収スペクトルを求める。より具体的には、吸収スペクトル検出部２５は、上述した透過光Ｌ２の検出信号と、タービン油への入射光である光線Ｌ１の波長ごとの光強度（以下、単にスペクトルと称する）とを比較して、その差分である吸光度を、吸収スペクトルとして検出する。ここで、光線Ｌ１のスペクトルのデータは、マスターデータとして予め記憶部２６に記憶されている。吸収スペクトル検出部２５は、この記憶部２６に記憶されている光線Ｌ１のスペクトルのデータを参照して吸収スペクトルを求める。

記憶部２６は、事前試験によって得られる吸収スペクトルとＲＰＶＯＴ残存率との相関関係データを予め記憶している。より具体的には、事前試験によって得られる吸収スペクトルとは、タービン油（評価対象の油）と同性状の油（新油）を用いて作成された劣化度の異なる複数の試験油に対して、光線Ｌ１と同一波長領域すなわち紫外から可視領域の波長を有する測定光線を照射して検出した、劣化度の異なる複数の試験油ごとの吸収スペクトルである。ここで、相関関係データとは、吸収スペクトルのピーク特性の変移に対するＲＰＶＯＴ残存率の変移を示すデータであり、例えば、吸収スペクトルのピーク特性とＲＰＶＯＴ残存率とのマップ、テーブル、および、数式等が例示できる。上述したピーク特性は、吸収スペクトルのピーク波長と吸収強度（ピーク面積：詳細を後述する）とのうち少なくとも一方を用いることができる。

ここで、ＲＰＶＯＴ（Rotating Pressure Vessel Oxidation Test）は、ＡＳＴＭ Ｄ４３７８（America Society for Testing and Materials D4378）で規定されている。このＲＰＶＯＴは、油等の酸化劣化試験を行い、測定対象の油が酸素を急激に吸収し始めるまでの時間（誘導期間）を示す値である。ＡＳＴＭ Ｄ４３７８において、ＲＰＶＯＴ残存率（残寿命）は、劣化油のＲＰＶＯＴ値を新油のＲＰＶＯＴ値で除した値で定義される。

この実施形態における記憶部２６には、光学ドライブ等の入力装置３０が接続されている。上述した相関関係データや光線Ｌ１のスペクトルのデータは、入力装置３０を介して記憶部２６に記憶することができる。

ＲＰＶＯＴ残存率算出部２７は、吸収スペクトル検出部２５の検出結果と、記憶部２６に記憶された相関関係データとに基づいて、タービン油のＲＰＶＯＴ残存率を求める。例えば、相関関係データがマップで構成される場合には、このマップを参照して、吸収スペクトル検出部２５により得られた吸収スペクトルのピーク特性に対応するＲＰＶＯＴ残存率を求める。この実施形態におけるＲＰＶＯＴ残存率算出部２７で求められたＲＰＶＯＴ残存率のデータは、判定部２８、および、出力部２９に向けて出力される。

判定部２８は、ＲＰＶＯＴ残存率算出部２７で求めたＲＰＶＯＴ残存率が、予め設定されたＲＰＶＯＴ残存率の閾値以下（例えば、２５％以下）か否かを判定する。判定部２８は、この判定の結果、ＲＰＶＯＴ残存率算出部２７で求めたＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下であると判定された場合には、その旨の報知情報、言い換えればタービン油が交換時期になった旨の警報情報を出力部２９に向けて出力する。

出力部２９は、ＲＰＶＯＴ残存率算出部２７で求められたＲＰＶＯＴ残存率の情報を表示部１９に向けて出力する。さらに出力部２９は、判定部２８からＲＰＶＯＴ残存率算出部２７で求めたＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下であると判定された旨の報知情報が入力されると、報知部２０に報知情報を出力する。ここで、報知情報は、報知部２０だけではなく表示部１９にも並行して出力するようにしても良い。

表示部１９は、液晶ディスプレイ等からなる。この表示部１９は、ＲＰＶＯＴ残存率の情報を画面上に表示する。さらに、表示部１９は、報知情報が入力されるようになっている場合には、報知情報をＲＰＶＯＴ残存率の情報と併せて表示する。ユーザは、この表示部１９の表示を見ることで、現在のタービン油のＲＰＶＯＴ残存率を認識することができる。

報知部２０は、ユーザに対してタービン油の交換時期となったことを報知する。報知する方法としては、ブザー（音）や警告灯（光）等が例示できる。この報知部２０による報知によって、表示部１９の近傍にユーザが居ない場合に、タービン油の交換時期であることをユーザに報知することが可能となる。ここで、報知部２０の報知方法としては、上記のものに限られず、例えば、タービン油の交換時期となったことをユーザの携帯端末へのメール等の情報送信によって報知するようにしても良い。

ここで、バーニッシュの発生など、タービン油などの酸化劣化によるリスクを評価する手法としては、メンブレンパッチ測色（ＭＰＣ；Membrane Patch Colorimetry）がＡＳＴＭ Ｄ７８４３で規格化されている。このメンブレンパッチ測色によれば、評価対象の油に含まれるスラッジやバーニッシュの前駆体を、メンブレンパッチで濾過して捕捉する。その後、メンブレンパッチ測色では、メンブレンパッチの色度をＲＧＢ検出器で分析した結果から、油の劣化度を推定する。しかし、このメンブレンパッチ測色による油の劣化度評価は、メンブレンパッチによる濾過工程が含まれるため、迅速かつ簡便に行うことが困難となり、リアルタイムで連続的に劣化評価するには不向きである。

この実施形態における油劣化度評価装置は、上述したそれぞれ構成を備えている。次に、上述した油劣化度評価装置による油劣化度評価方法のうち相関関係データを取得する手順について図面を参照しながら説明する。
図３は、この発明の実施形態における相関関係データを取得する手順を示すフロー図である。

まず初めに、ガスタービン発電設備２で使用されるタービン油（評価対象の油）と同性状の油を用いて劣化度の異なる複数の試験油を作成する（ステップＳ０１）。ここで、同性状の油とは、未使用のタービン油（新油）である。劣化度の異なる複数の試験油は、例えば、ＤｒｙＴＯＳＴ（ＡＳＴＭ Ｄ７８７３−１３）でそれぞれ酸化劣化させて作成することができる。このＤｒｙＴＯＳＴは、規格化された試験方法であり、新品のタービン油を加熱、酸素、金属触媒により劣化処理させる。この実施形態においては、それぞれＤｒｙＴＯＳＴによる処理時間をそれぞれ２００，４００，６００，７５０，９００時間（Ｈ）として、劣化度の異なる試験油を作成する場合を例示する。

次に、上述した劣化度の異なる複数の試験油に対して、それぞれ紫外から可視領域の波長（２００ｎｍ〜４５０ｎｍ）を有する測定光線を照射して、劣化度の異なる複数の試験油の各吸収スペクトルのデータを取得する（ステップＳ０２）。この吸収スペクトルのデータは、測定光線の標準試料である新油を透過した透過光と、試験油を透過した透過光との差分（差スペクトル）で表すことができる。吸収スペクトルは、試験油または標準試料である新油を分光用セル（図示せず）に入れて、測定光線を透過させて透過光Ｌ２を分光器（図示せず）で波長分解して検出することができる。分光用セルを２個有して同時に計測できるダブルビーム型の分光器を用いて、一方の分光用セルに試験油、もう一方の分光用セルに標準試料である新油を入れて、同時に計測して差スペクトルを得るようにしても良い。この吸収スペクトルは、分光光度計（例えば、島津製作所製UV-1600等）により測定することができる。

図４は、この発明の実施形態におけるＤｒｙＴＯＳＴにより２００時間経過した試験油の吸収スペクトルを示すグラフである。図５は、ＤｒｙＴＯＳＴにより４００時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。図６は、ＤｒｙＴＯＳＴにより６００時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。図７は、ＤｒｙＴＯＳＴにより７５０時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。図８は、ＤｒｙＴＯＳＴにより９００時間経過した試験油の図４に相当するグラフである。

図４から図８に示すように、劣化度の異なる複数の試験油の吸収スペクトルは、３７０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内に吸光度のピークが存在している。ここで、２００ｎｍ以下の波長では、分光用セルの窓材による光の吸収が大きく測定できない。さらに、４５０ｎｍ以上の波長では、光の吸収がほぼ「０」となる。この実施形態においては、この吸収スペクトルのピーク特性として、ピーク波長と、吸収強度（言い換えれば、ピーク面積）とを求めている。吸収強度とは、吸光度の積分値である。この実施形態における吸収強度は、例えば、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の吸光度を積分して算出する。

この実施形態においては、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の吸光度を積分して吸収強度を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、各吸収スペクトルにおいて、ピーク波長の位置の吸光度を「１」とした場合に、吸光度が０．１以上となる波長領域に限定して吸光度を積分して吸収強度を求めるようにしてもよい。
また、積分範囲外の波長の吸光度を用いてベースラインの補正を行うようにしても良い。例えば、４５０ｎｍから７００ｎｍの波長領域の吸光度の平均値を、全波長領域の吸光度から減算することができる。

次に、図３に示すように、劣化度の異なる複数の試験油に対してＲＰＶＯＴ残存率を取得する（ステップＳ０２）。より具体的には、劣化度の異なる複数の試験油に対して上述したＲＰＶＯＴにより劣化評価を行う。このＲＰＶＯＴによる劣化評価で劣化度の異なる複数の試験油のＲＰＶＯＴ値を求めて、これらのＲＰＶＯＴ値を新油のＲＰＶＯＴ値で除してＲＰＶＯＴ残存率を求める。なお、新油のＲＰＶＯＴ値は予め測定されている。
この実施形態の一例において、ＤｒｙＴＯＳＴにより２００時間経過した試験油のＲＰＶＯＴ残存率は１８．３％となった。ＤｒｙＴＯＳＴにより４００時間経過した試験油のＲＰＶＯＴ残存率は３３．６％となった。ＤｒｙＴＯＳＴにより６００時間経過した試験油のＲＰＶＯＴ残存率は４３．５％となった。ＤｒｙＴＯＳＴにより７５０時間経過した試験油のＲＰＶＯＴ残存率は５５．５％となった。ＤｒｙＴＯＳＴにより９００時間経過した試験油のＲＰＶＯＴ残存率は７７．９％となった。

次いで、試験油の吸収スペクトルとＲＰＶＯＴ残存率との相関関係を取得する（ステップＳ０３）。ここで、図９は、この発明における吸収スペクトルとＲＰＶＯＴ残存率との相関関係を示す縦軸が吸収強度とピーク波長（ｎｍ）、横軸がＲＰＶＯＴ残存率（％）のマップである。相関関係データとしては、図９に示す吸収スペクトル（吸収強度、ピーク波長）と、ＲＰＶＯＴ残存率とのマップを用いることができる。この図９に示すマップによれば、ＲＰＶＯＴ残存率とピーク波長および吸収強度とは良好な相関関係があることが分かる。

ここで、試験油、および、実機のタービン油の吸収スペクトルのピーク波長は、酸化劣化で生成された物質の分子量が増加したことを示している。このピーク波長は、ＲＰＶＯＴ残存率が５５％では紫外領域にあるが、劣化度が高いほど長波長側にシフトする。さらに、ＲＰＶＯＴ残存率が閾値（例えば、２５％）以下となり、寿命に達した油のピーク波長は、紫外と可視との境界域に移動してしまう。すなわち紫外領域から可視領域にかけて広い波長域の吸収スペクトルを検出することで、ピーク波長の検出漏れを抑制して、油の劣化評価の信頼性を向上することができる。加えて、吸収スペクトルのピーク特性としてピーク波長を用いた場合は、吸収強度を用いる場合と比較して、光学セルの窓材の汚れなどの影響を受け難い。
この実施形態の油劣化度評価装置１の場合、上述した一連のフローによって求められた相関関係データは、入力装置３０を介して予め記憶部２６に記憶される。

次に、上述した相関関係データに基づく油劣化度評価方法について図面を参照しながら説明する。この油劣化度評価方法は、上述した油劣化度評価装置１によって実施する一例を説明するが、油劣化度評価装置１に代わりユーザが行うようにしても良い。この実施形態においては、ガスタービン発電設備２の運転中にタービン油の劣化度を評価する。

図１０は、この発明の実施形態における油劣化度評価装置の処理フローである。
まず、油劣化度評価装置１を起動させる。
すると、図１０に示すように、図示しないタイマーによって、予め設定された所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定の結果、所定時間が経過していないと判定された場合には、所定時間が経過するまで待機状態とする。一方で、所定時間が経過したと判定された場合には、タービン油の吸収スペクトルのデータを取得する（ステップＳ１２）。より具体的には、光照射部１５により紫外から可視領域の光線をタービン油に照射して、透過光Ｌ２を光検出部１７によって検出する。さらに、この光検出部１７の検出結果に基づいて吸収スペクトル検出部２５で吸収スペクトルのデータを取得する。

次いで、吸収スペクトルのデータと、相関関係データとに基づいて、ＲＰＶＯＴ残存率を求める（推定する）（ステップＳ１３）。より具体的には、吸収スペクトルからピーク特性であるピーク波長と、吸収強度との少なくとも一方を求める。さらに、記憶部２６に記憶されている図９に示す相関関係のマップ等のデータを参照し、検出された吸収スペクトルのピーク特性から、ＲＰＶＯＴ残存率を求める。

その後、求められたＲＰＶＯＴ残存率をタービン油の劣化度として表示する（ステップＳ１４）。より具体的には、ＲＰＶＯＴ残存率算出部２７から出力部２９を介して表示部１９にＲＰＶＯＴ残存率を表示する。

さらに、ＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下か否かを判定する（ステップＳ１５）。この判定の結果、ＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下ではない場合には、上述した一連のフローを繰り返す。一方で、ＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下である場合には、タービン油が交換時期になった旨をユーザに報知する（ステップＳ１６）。より具体的には、判定部２８から出力部２９を介して報知部２０を作動させ、スピーカ、警告灯等によりユーザに報知する。
その後、この油劣化度評価方法のフローを一旦終了する。

ここで、図９に示すように、この実施形態においては、閾値であるＲＰＶＯＴ残存率が２５％の場合の吸収強度は０．８２５であり、ピーク波長は３９０ｎｍである。つまり、吸収強度が０．８２５を上回る場合、および、ピーク波長が３９０ｎｍを上回る場合には、推定されるＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下となるため、タービン油が交換時期であると判定される。このＲＰＶＯＴ残存率の閾値は、タービン油の寿命判定基準と言い換えることもできる。

したがって、上述した実施形態によれば、試験油の吸収スペクトルのデータとＲＰＶＯＴ残存率のデータとの相関関係を、評価対象のタービン油の吸収スペクトルのデータを取得する前に取得しておくことで、評価対象のタービン油の吸収スペクトルのデータを取得した後には、評価対象のタービン油の吸収スペクトルのデータと相関関係データに基づいてＲＰＶＯＴ残存率を直ぐに求めることができる。その結果、油の劣化度を迅速、且つ、簡便に評価することができる。

また、評価対象のタービン油に照射する光線、および、測定光線が、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の光線であることで、劣化が進むことによってタービン油の吸収スペクトルの特性が紫外領域から可視領域に変移した場合であっても、この吸収スペクトルの特性が測定波長の領域外となることを抑制できる。

さらに、吸収スペクトルのピーク波長とＲＰＶＯＴ残存率とは相関関係があることから、評価対象のタービン油の吸収スペクトルのピーク波長を求めることで、容易にＲＰＶＯＴ残存率を求めることができる。同様に、吸収スペクトルの吸収強度とＲＰＶＯＴ残存率とは相関関係があることから、評価対象の油の吸収スペクトルの吸収強度を求めることで、容易にＲＰＶＯＴ残存率を求めることができる。さらに、これら吸収スペクトルのピーク波長と吸収強度とを両方用いて評価した場合には、何れか一方のみ用いた場合よりも評価結果の信頼性を向上できる。

さらに、評価対象の油がタービン油であり、このタービン油を潤滑油として用いるガスタービン発電設備２が運転中の場合であっても、非接触で評価対象のタービン油のＲＰＶＯＴ残存率を推定することができる。その結果、ガスタービン３の運転を停止してから評価対象のタービン油を取り出して測定装置にかけてＲＰＶＯＴ残存率を測定する場合よりも、評価対象のタービン油のＲＰＶＯＴ残存率を迅速に求めることができる。

さらに、ガスタービン３の運転中に、評価対象のタービン油のＲＰＶＯＴ残存率が閾値以下となった場合には、報知部２０によってユーザに報知することができる。そのため、ガスタービン３等の軸受にバーニッシュが発生することを抑制できる。その結果、ガスタービン発電設備２やガスタービン３の信頼性を向上できる。

この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態において、吸収スペクトルのピーク波長と吸収強度とを両方用いてＲＰＶＯＴ残存率を推定する場合に、ピーク波長に基づくＲＰＶＯＴ残存率と、吸収強度によるＲＰＶＯＴ残存率との偏差が、予め設定された閾値を超える場合に、警報を出力するようにしても良い。さらに、吸収スペクトルのピーク波長と吸収強度とを両方用いてＲＰＶＯＴ残存率を推定する場合には、ピーク波長に基づくＲＰＶＯＴ残存率と、吸収強度によるＲＰＶＯＴ残存率とを個別に表示させるようにしても良い。さらに、ピーク波長に基づくＲＰＶＯＴ残存率と、吸収強度によるＲＰＶＯＴ残存率との平均値を表示させるようにしても良い。
紫外領域から可視領域までの吸収スペクトルのピーク波長は、同種の物質であれば分子量と正の相関があり、吸収スペクトルのピーク波長は油劣化生成物の分子量と相関する。また、一方で、吸収強度は油劣化生成物の生成量と相関する。通常は、吸収スペクトルのピーク波長と吸収強度は相関して変化するので、両者から推定したＲＰＶＯＴ残存率は一致する。そのため、両者から推定したＲＰＶＯＴ残存率に偏差が生じる場合は、油の使用温度、圧力などの運転環境の変化を示す蓋然性が高い。
油劣化生成物の分子量の増加は、付着性の増加に繋がりバーニッシュのリスクを増加させるのでピーク波長から推定したＲＰＶＯＴ残存率が、吸収強度から推定したＲＰＶＯＴ残存率より大きくなる場合は、バーニッシュのリスクの上昇を示すことになる。

上述した実施形態においては、タービン発電設備２のタービン油を評価対象とする場合について説明した。しかし、評価対象のタービン油は、タービン発電設備２以外で用いるタービン油であってもよい。さらに、評価対象の油は、タービン油に限られず潤滑油であればよい。または、油圧機器などの作動油であっても良い。

さらに、上述した実施形態においては、報知部２０を設ける場合について説明したが、報知部２０を省略するようにしてもよい。さらに、上述した実施形態においてはＲＰＶＯＴ残存率を表示部１９に表示する場合について説明したが、ＲＰＶＯＴ残存率を音声で出力するようにしても良い。
さらに、上述した吸収スペクトルを検出する波長領域は、上述した範囲に限られない。上述した範囲を含むより広い波長領域としても良い。

さらに、上述した実施形態においては、光学セル１６が潤滑油供給配管１０の途中に設けられる場合について説明した。しかし、光学セル１６の配置は、潤滑油供給配管１０の途中に限られない。例えば、潤滑油戻し配管１２の途中に配置するようにしても良い。潤滑油供給配管１０と潤滑油戻し配管１２の両方に光学セル１６を配置し、測定結果を比較して、ガスタービン発電設備の軸受などの装置の循環中に受ける油の負荷を評価するようにしても良い。

１ 油劣化度評価装置
２ ガスタービン発電設備
３ ガスタービン
４ 圧縮機
５ 発電機
６ 潤滑装置
７ 回転軸
８ 軸受
９ 主油タンク
１０ 潤滑油供給配管
１１ ポンプ
１２ 潤滑油戻し配管
１５ 光照射部
１６ 光学セル
１７ 光検出部
１８ 装置本体
１９ 表示部
２０ 報知部
２１ 窓板
２５ 吸収スペクトル検出部
２６ 記憶部
２７ ＲＰＶＯＴ残存率算出部
２８ 判定部
２９ 出力部
３０ 入力装置

Claims (6)

1. 評価対象の油と同性状の油を用いて劣化度の異なる複数の試験油を作成し、これら劣化度の異なる複数の試験油に対して、それぞれ紫外から可視領域の波長を有する測定光線を照射して前記劣化度の異なる複数の試験油の各吸収スペクトルのデータを取得する工程と、
   前記劣化度の異なる複数の試験油の酸化劣化試験を行い、前記劣化度の異なる複数の試験油の各ＲＰＶＯＴ残存率のデータを取得する工程と、
   前記吸収スペクトルのデータと、前記ＲＰＶＯＴ残存率のデータとの相関関係データを求める工程と、
   前記評価対象の油に前記測定光線と同じ紫外から可視領域の波長を有する光線を照射して前記評価対象の油の吸収スペクトルのデータを取得する工程と、
   前記評価対象の油の吸収スペクトルのデータと、前記相関関係データとに基づいて、前記評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率を求める工程と、
   を含み、
   前記データを取得する工程では、前記評価対象の油が流れる流路の一部を形成している光学セルを通じて、前記流路の前記評価対象の油に前記光線を照射する油劣化度評価方法。
2. 前記評価対象の油に照射する光線、および、前記測定光線は、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の光線である請求項１に記載の油劣化度評価方法。
3. 前記吸収スペクトルのデータは、前記吸収スペクトルのピーク波長データと、前記吸収スペクトルの吸収強度データとのうち、少なくとも一つである請求項１又は２に記載の油劣化度評価方法。
4. 評価対象の油と同性状の油を用いて作成された劣化度の異なる複数の試験油の紫外から可視領域の波長を有する測定光線に対する各吸収スペクトルと、前記劣化度の異なる複数の試験油の各ＲＰＶＯＴ残存率との相関関係データを予め記憶する記憶部と、
   前記評価対象の油に紫外から可視領域の波長を有する光線を照射する光照射部と、
   前記光照射部からの光を透過させるとともに、前記評価対象の油が流れる流路の一部を形成している光学セルと、
   前記評価対象の油を透過した光線を検出する光検出部と、
   前記光検出部の検出結果に基づいて前記評価対象の油の吸収スペクトルを検出する吸収スペクトル検出部と、
   前記吸収スペクトル検出部の検出結果と、前記記憶部に記憶された相関関係データとに基づいて、前記評価対象の油のＲＰＶＯＴ残存率を求めるＲＰＶＯＴ残存率算出部と、
   前記ＲＰＶＯＴ残存率算出部により求められたＲＰＶＯＴ残存率のデータを外部に出力する出力部と、を備える油劣化度評価装置。
5. 前記評価対象の油に照射する光線、および、前記測定光線は、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長領域の光線である請求項４に記載の油劣化度評価装置。
6. 前記ＲＰＶＯＴ残存率算出部によって求められたＲＰＶＯＴ残存率と、予め設定されたＲＰＶＯＴ残存率の閾値とを比較して、ＲＰＶＯＴ残存率が前記閾値以下であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって前記ＲＰＶＯＴ残存率が前記閾値以下であると判定された場合に、前記ＲＰＶＯＴ残存率が前記閾値以下になったことを報知する報知部と、を備える請求項４又は５に記載の油劣化度評価装置。

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