KR102256458B1 - 형광 상승-시간을 사용한 오일의 열화 결정 - Google Patents
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Abstract
형광 상승-시간으로부터 오일의 점도를 결정함으로써, 오일의 열화를 결정하는 방법, 매체, 및 디바이스가 제공된다. 기계로부터 오일 샘플이 얻어질 수 있다. 오일 샘플은 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 레이저와 같은 광원을 사용하여 조사될 수 있다. 유도된 형광은 포토다이오드에 의해 검출되기 전에 필터링 및 시준될 수 있다. 상기 형광의 상대 강도는 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정되고 상기 오일 샘플의 형광 상승-시간을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 오일 샘플의 점도는 상기 형광 상승-시간으로부터 결정될 수 있다. 상기 결정된 점도는 상기 오일의 열화를 결정하기 위해 점도 임계 값과 비교될 수 있다.
Description
본 개시의 실시예는 일반적으로 기계 윤활 오일의 열화를 결정하는 방법, 컴퓨터-판독 가능 매체, 시스템 및 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 윤활 오일의 점도를 결정하는 것에 관한 것이다.
가스 터빈과 같은 기계는 작동 중에 오일을 윤활 오일로 사용할 수 있다. 윤활 오일는 기계 구성 요소들 간의 마찰을 줄이고 시간 경과에 따른 그러한 구성 요소의 마모를 최소화하거나 방지하는데 사용할 수 있다. 윤활 오일, 특히 가스 터빈에 사용되는 것은 공기 노출로 인한 산화, 항산화제 (anti-oxidants) 및 항유화제 (demulsifier)와 같은 첨가제의 고갈, 및 고온으로 인한 오일 자체의 화학적 변형과 같은 다양한 요인으로 인해 사용 중 악화될 수 있다. 윤활 오일의 열화는, 결국 오일로부터 떨어져 나와 기계에 침전되는 불용성 화합물의 생성을 초래할 수 있다. 부가적으로, 가스 터빈과 같은 일부 기계는 물, 금속 침전물 및 부가 화학물과 같은 다른 기질과 같은 물질로 오염될 수 있다.
윤활 오일의 수명을 모니터링하는 기존 테스트는 교정된 유리 모세관 점도계 (glass capillary viscometer)를 통해 오일이 중력 하에서 흐를 시간을 측정하여 점도를 직접 결정하는 것을 포함할 수 있다. 윤활 오일의 수명을 모니터하는데 사용되는 다른 테스트는 오일의 총 산가 (total acid number) 및 오일의 산화 안정성을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이들 및 다른 기존 테스트는 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 들며 오일 오프사이트 (oil offsite) 테스트가 필요할 수 있다. 윤활 오일에 사용된 다른 테스트는 수분 함량, 금속 및 다른 입자의 존재를 결정할 수 있다; 그러나, 그러한 테스트는 윤활 오일의 오염을 측정하지만, 윤활 오일 자체의 열화를 측정하지는 못한다.
본 개시의 실시예는 일반적으로 오일의 샘플과 연관된 형광 상승-시간으로부터 점도를 결정함으로써 오일의 열화를 결정하는 방법, 컴퓨터-판독 가능 매체 및 디바이스에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 오일 샘플에서 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치 (measurements)로부터 상기 오일 샘플의 형광 상승-시간을 결정하는 단계를 포함하는 오일 열화를 결정 방법이 제공된다. 상기 오일 샘플은 기계로부터의 오일 샘플일 수 있다. 상기 방법은 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계 및 상기 점도를 점도 임계치와 비교하는 단계를 더욱 포함한다. 최종적으로 상기 방법은 상기 비교에 기초하여 상기 오일의 열화를 결정하는 단계를 포함한다.
부가적으로, 일부 실시예에서 상기 방법은 상기 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 광원으로부터의 광을 상기 오일 샘플로 방출하는 단계, 및 상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 광원은 레이저이다. 일부 실시예에서, 상기 레이저는 약 405 나노미터 (nm)의 파장으로 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 상기 샘플율은 20 밀리초 (ms)이다. 일부 실시예에서, 상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계는 포토다이오드를 사용하여 상기 검출된 형광의 강도를 측정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계 이전에, 상기 유도된 형광을 필터링하는 단계 및 상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계 이전에, 상기 유도된 형광을 시준하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 비교에 기초하여 상기 오일의 열화를 결정하는 단계는 상기 점도가 상기 점도 임계치로부터 미리 결정된 양만큼 또는 미리 결정된 백분율만큼 벗어난 경우, 상기 오일이 열화된 것으로 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 오일이 열화되었음을 나타내는 점도 결정 디바이스의 디스플레이 상에 통지를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 기계는 가스 터빈이며, 그리고 상기 오일은 가스 터빈 오일이다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 기계로부터 상기 오일 샘플을 얻는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 오일 샘플을 얻는 단계는 상기 오일 샘플을 유리 큐벳에 침전시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 점도가 상기 점도 임계치로부터 미리 결정된 양 또는 미리 결정된 백분율만큼 벗어난 경우, 점도 결정 디바이스의 디스플레이 상에 통지를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계는 수학식 1에 따라 상기 점도를 결정하는 단계를 포함한다.
부가적으로, 일부 실시예에서 오일의 열화를 결정하기 위해 실행 가능 코드를 저장하여 가진 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 저장 매체가 제공된다. 상기 실행 가능 코드는 점도 프로세서로 하여금 오일 샘플에서 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치로부터 상기 오일 샘플의 형광 상승-시간을 결정하는 단계 (상기 오일 샘플은 기계로부터의 오일의 샘플을 포함함), 및 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계를 포함한 동작을 수행하게 하는 한 세트의 명령어를 포함한다. 상기 동작은 상기 점도를 점도 임계치와 비교하는 단계 및 상기 비교에 기초하여 상기 오일의 열화를 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 동작은 상기 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 광원으로부터의 광을 상기 오일 샘플로 방출하는 레이저를 제어하는 단계 및 상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출기에 의해 검출된 형광의 강도의 측정치를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 수신하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 검출기는 포토다이오드이다. 일부 실시예에서, 상기 동작은 상기 오일이 열화되었음을 나타내는 통지를 상기 점도 프로세서에 결합된 디스플레이 상에 제공하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스가 제공된다. 상기 디바이스는 하우징, 및 상기 하우징에 배치되고, 샘플 컨테이너에 포함된 오일 샘플로 광을 방출하기 위해 배열된 광원을 포함한다. 상기 오일 샘플은 기계로부터의 오일의 샘플을 포함한다. 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 상기 하우징에 배치된 점도 프로세서 및 상기 하우징에 배치된 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 메모리를 추가로 포함하고, 상기 메모리는 상기 메모리에 저장된 실행 가능 코드를 가진다. 상기 실행 가능 코드는 점도 프로세서로 하여금 상기 오일 샘플에서 상기 광원에 의해 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치로부터 상기 오일 샘플의 형광 상승-시간을 결정하는 단계 및 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계를 포함한 동작을 수행하게 하는 한 세트의 명령어를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 동작은 상기 점도를 점도 임계치와 비교하는 단계 및 상기 비교에 기초하여 상기 오일의 열화를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 동작은 상기 오일이 열화되었음을 나타내는 통지를 상기 점도 프로세서에 결합된 디스플레이 상에 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 동작은 상기 점도가 상기 점도 임계치로부터 미리 결정된 양 또는 미리 결정된 백분율만큼 벗어난 경우, 상기 점도 프로세서에 결합된 디스플레이 상에 통지를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 상기 유도된 형광을 검출하기 위해 배열된 검출기를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 검출기는 상기 샘플 컨테이너의 표면으로부터 90°각도로 배열된다. 일부 실시예에서, 상기 동작은 상기 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 상기 오일 샘플로 광을 방출하는 광원을 제어하는 단계 및 상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 상기 검출기에 의해 상기 유도된 형광의 강도의 측정치를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 수신하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 검출기는 포토다이오드이다. 일부 실시예에서, 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 상기 하우징에 배치되고, 상기 검출기에 의해 상기 유도된 형광의 검출 전에 상기 유도된 형광을 필터링하기 위해 배열된 필터를 포함한다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 상기 하우징에 배치되고, 상기 검출기에 의해 상기 유도된 형광의 검출 전에 상기 유도된 형광을 시준하기 위해 배열된 렌즈를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 상기 하우징에 배치되고, 상기 광원, 상기 점도 프로세서 및 상기 메모리에 전력을 제공하기 위해 구성된 전원을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 상기 하우징에 배치되고, 상기 프로세서에 결합된 디스플레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 광원은 상기 오일 샘플의 표면으로부터 약 45°각도로 상기 샘플 컨테이너 내의 오일 샘플을 조사하기 위해 배열된다. 상기 휴대용 점도 결정 디바이스는 샘플 컨테이너를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 샘플 컨테이너는 상기 하우징에 제거 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 오일의 점도를 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 광원으로부터의 광을 상기 오일의 샘플로 방출하는 단계 및 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 유도된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 오일 샘플에 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치로부터 상기 오일의 형광 상승-시간을 결정하는 단계 및 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계를 더욱 포함한다.
일부 실시예에서, 오일의 점도를 결정하기 위해 실행 가능 코드를 저장하여 가진 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 저장 매체가 제공된다. 상기 실행 가능 코드는 점도 프로세서로 하여금 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 광원으로부터의 광을 상기 오일의 샘플로 방출하는 단계 및 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 유도된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계를 포함한 동작을 수행하게 하는 한 세트의 명령어를 포함한다. 상기 동작은 또한 상기 오일 샘플에 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치로부터 상기 오일의 형광 상승-시간을 결정하는 단계; 및 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계를 포함한다.
게다가, 일부 실시예에서, 오일의 점도를 결정하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 점도 프로세서 및 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 메모리를 포함하고, 상기 메모리는 매체에 저장된 실행 가능 코드를 가진다. 상기 실행 가능 코드는 점도 프로세서로 하여금 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 광원으로부터의 광을 상기 오일의 샘플로 방출하는 단계 및 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 유도된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계를 포함한 동작을 수행하게 하는 한 세트의 명령어를 포함한다. 상기 동작은 상기 오일 샘플에 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치로부터 상기 오일의 형광 상승-시간을 결정하는 단계 및 상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 다음의 설명, 청구 범위 및 첨부된 도면과 관련하여 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 유의해야하는 바와 같이, 도면은 본 개시의 여러 실시예만을 도시하고, 그러므로 다른 동일하게 효과적인 실시예를 인정할 수 있는 바와 같이 본 개시의 권리 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니된다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른, 오일 샘플의 형광 상승-시간을 결정하는 시스템의 개략도이다;
도 2는 도 1의 시스템을 사용하여 측정된 오일 샘플에 대한 측정된 상대 형광 강도 대 시간의 플롯이다;
도 3은 도 2에 도시된 적합선 (fitted lines)의 기울기 대 도 1의 시스템을 사용하여 측정된 오일 샘플의 동점도 (kinematic viscosity)의 플롯이다;
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 샘플의 점도를 결정하는 프로세스의 블록도이다;
도 5a 및 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 윤활 오일 샘플의 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 열화를 결정하는 프로세스의 블록도이다; 그리고
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일의 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스의 블록도이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른, 오일 샘플의 형광 상승-시간을 결정하는 시스템의 개략도이다;
도 2는 도 1의 시스템을 사용하여 측정된 오일 샘플에 대한 측정된 상대 형광 강도 대 시간의 플롯이다;
도 3은 도 2에 도시된 적합선 (fitted lines)의 기울기 대 도 1의 시스템을 사용하여 측정된 오일 샘플의 동점도 (kinematic viscosity)의 플롯이다;
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 샘플의 점도를 결정하는 프로세스의 블록도이다;
도 5a 및 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 윤활 오일 샘플의 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 열화를 결정하는 프로세스의 블록도이다; 그리고
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일의 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스의 블록도이다.
본 발명의 개시는 이제, 본 개시의 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 개시될 것이다. 그러나, 이러한 개시는 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있으며, 본 개시에 설명된 도시된 실시예에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 되어야 한다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 그리고 기술분야의 통상의 기술자에게 본 개시의 권리 범위를 충분하게 전달할 수 있도록 제공된다.
본 개시의 실시예는 오일의 유도된 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일의 점도를 결정하는 시스템, 디바이스, 컴퓨터-판독 가능 매체, 및 방법을 포함한다. 하기에서 기재된 바와 같이, 형광 상승-시간으로 나타낸 바와 같이, 유도된 형광 강도의 변화율은 윤활 오일의 점도와 직접적으로 상관된다. 본 개시에 사용되는 바와 같이, 윤활 오일은 예를 들어 엔진 오일, 모터 오일, 기어 오일, 터빈 오일 또는 기계에 사용되는 다른 오일을 포함할 수 있다. 그러한 오일을 사용하는 기계는 가스 터빈, 스팀 터빈, 엔진 및 다른 기계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 형광은 펄스형 레이저와 같은 광원을 통해 윤활 오일 샘플에서 유도될 수 있다. 유도된 형광은 일정 기간 (a time period)에 걸쳐 검출될 수 있고, 유도된 형광의 상대 강도는 상기 기간에 걸쳐 샘플율로 측정될 수 있다. 윤활 오일 샘플의 형광 상승-시간은 측정된 상대 강도로부터 결정될 수 있다. 그 후에, 윤활 오일 샘플의 점도는 형광 상승-시간으로부터 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링된 윤활 오일의 열화를 결정하기 위해 점도는 임계 점도 값과 비교될 수 있다.
일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플은 기계로부터 얻어지고 형광 상승-시간으로부터 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스와 같은 점도 결정 시스템 또는 디바이스에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플은 가스 터빈 플랜트에 있는 가스 터빈으로부터 윤활 오일을 얻는 것과 같이 기계의 위치에서 현장에서 얻을 수 있다. 점도 결정 시스템 또는 디바이스를 사용하여, 윤활 오일 샘플에 형광을 유도하고 유도된 형광을 검출할 수 있고 유도된 형광의 강도를 측정할 수 있다. 형광 측정치는, 형광 상승-시간을 결정하고 형광 상승-시간으로부터 점도를 결정할 수 있는 점도 결정 프로세서에 일정 기간에 걸쳐 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 형광 상승-시간은 임계 점도 값과 비교될 수 있다. 점도가 임계 점도 값으로부터 특정 양 또는 백분율만큼 벗어나는 경우, 샘플링된 윤활 오일의 열화는 수용 불가능한 것으로 결정될 수 있다. 그러한 실시예에서, 샘플링된 윤활의 열화가 수용 불가능한 것으로 결정되는 경우, 점도 결정 디바이스의 디스플레이 상에 시각적 통지 (예를 들어, 경보 또는 알람)와 같은 통지가 제공될 수 있다. 샘플링된 윤활 오일의 열화가 수용 가능하다고 결정되는 경우, 결정된 점도는 디스플레이에 제공되거나 제공되지 않을 수 있다.
실험 셋업
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른, 오일 샘플의 형광 상승-시간을 측정하는 시스템 (100)을 도시한다. 시스템 (100)은 예를 들어 오일 샘플 (104)을 포함하는 큐벳 (102), 펄스형 레이저 (106), 광학 필터 (110), 렌즈 (112), 광섬유 콜렉터 (fiber optic collector, 114), 포토다이오드 (116), 빔 덤프 (beam dump, 118) 및 컴퓨터 (120)를 포함할 수 있다. 하기에서 기재된 실험 데이터를 얻는데 사용되는 것과 더불어, 인식되어야 하는 바와 같이, 일부 실시예에서, 시스템 (100)은 본 개시에 기재된 본 개시의 기술을 구현하는 시스템의 예일 수 있다. 예를 들어, 윤활 오일 샘플은 기계로부터 수집되어 점도 결정을 위해 시스템 (100)을 가진 위치로 이송될 수 있다.
큐벳 (102)은 시스템 (100)에 의한 형광 유도 및 측정을 위해 윤활 샘플을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 큐벳 (102)은 직사각형 형상을 가진 유리 또는 투명 물질 큐벳일 수 있다. 오일 샘플 (104)은 오일 샘플 체적이 펄스형 레이저 (106)에 의한 유도에 적합하도록 큐벳 (102)의 일부분을 차지하기에 충분한 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 오일 샘플 (104)은 윤활 오일를 사용하는 기계로부터 큐벳 (102)에 직접 수집될 수 있다.
펄스형 레이저 (106)는 큐벳 (102)의 앞 표면으로부터 45°로 큐벳 (102)을 조사하기 위해 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 펄스형 레이저 (106)는 405 nm의 파장, 약 5 나노초 (ns)의 펄스 폭, 및 약 2 밀리주울 (mJ)의 펄스당 에너지를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 펄스형 레이저 및 파장, 펄스 폭 및 레이저의 펄스당 에너지는 측정될 윤활 오일의 타입 (예를 들어, 조성물 또는 점도 등급)에 기초하여 선택될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 펄스형 레이저 (106)는 약 350 nm 내지 약 550 nm의 다른 파장을 가질 수 있다. 그러한 실시예에서, 레이저 파장은 유도된 형광과 연관된 신호-대-잡음비의 최소화에 기초하여 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 필터 (110)는, 오일 샘플 (104)에 유도되어 큐벳 (cuvette, 102)을 통해 투과되는 형광을 필터링하도록 위치된다. 일부 실시예에서, 광학 필터 (110)는 440 ± 10 나노미터 (nm)에서 좁은 대역 통과 광학 필터일 수 있다. 광학 필터 (110)는 유리 필터 또는 플라스틱 필터일 수 있으며, 일부 실시예에서는 튜너블 (tunable) 필터일 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 필터 (110)는 시스템 (100)에서 사용되는 펄스형 레이저, 측정될 윤활 오일의 타입 (예를 들어, 조성물, 점도 등급 등), 또는 둘 다에 기초하여 선택될 수 있다. 렌즈 (112)는 광학 필터 (110)에 의해 필터링된 형광 광을 시준하도록 배열된 시준 렌즈일 수 있다. 광섬유 콜렉터는 시준 광을 모으고 상기 시준 광을 포토다이오드 (116)로 전송하도록 위치된다.
펄스형 레이저 (106)는 큐벳 (102) 내의 오일 샘플 (104)을 조사하고 오일 샘플 (104)에서 형광을 유도하도록 활성화될 수 있다. 형광은 오직 하나의 파장 (예를 들어, 405 nm)에서만 유도될 수 있다. 오일 샘플 (104)로부터의 레이저-유도 형광 (108)은 광학 필터 (110)에 의해 필터링되고, 시준 렌즈 (112)에 의해 시준되고, 그 후에 광섬유 콜렉터 (114)에 의해 모아질 수 있다. 포토다이오드 (116)는 광섬유 콜렉터 (114)에 의해 전송된 레이저-유도 형광을 검출하고 디지털 신호를 컴퓨터 (120)에 출력할 수 있다. 펄스형 레이저 (106)로부터 반사되고 흡수되지 않은 광은 빔 덤프 (118)에 의해 흡수될 수 있다.
하기에서 기재된 바와 같이, 시스템 (100)은 5 개의 오일 샘플에 대한 형광 상승-시간으로부터의 점도 결정에 사용되었다. 표 1은 새로운 가스 터빈 오일 및 사용된 가스 터빈 오일로부터 얻어진 선택된 오일 샘플 5 개에 대한 동점도와 밀도를 나타낸다. 동점도는 ASTM D-7042, 2004, "Standard Test Method for Dynamic Viscosity and Density of Liquids by Stabinger Viscometer (and the Calculation of Kinematic Viscosity", ASTM International, West Conshohocken, PA, 2004, DOI: 10.1520/ D7042-04를 사용하여 20℃에서 측정되었다. 밀도는 ASTM D-4052, 2009, "Standard Test Method for Density, Relative Density, and API Gravity of Liquids by Digital Density Meter", ASTM International, West Conshohocken, PA, 2009, DOI: 10.1520/D4052-09를 사용하여 20℃에서 측정되었다:
표 1 : 오일 샘플의 밀도 및 동점도
표 2는 오일 샘플의 샘플 1, 샘플 2 및 샘플 4에 대한 다른 측정치를 나타낸다. 다른 측정치는 ASTM D664를 사용하는 그램당 수산화칼륨 밀리그램 (mg KOH/gm)에서의 총 산가 (TAN) 및 pH, ASTM D2272를 사용한 회전 압력 용기 (RBOT)에 의한 산화 안정성, ASTM D1500을 사용하는 색상, 및 SOP 087을 사용하는 외관을 포함한다:
표 2 : 오일 샘플의 총 산가 (TAN), pH, 산화 안정성, 색상 및 외관
표 2에 나타낸 바와 같이, 총 산가 (TAN) 및 pH, 회전 압력 용기 (RBOT)에 의한 산화 안정성, 색상 및 외관의 부가적인 측정치는 서로와의 관계 또는 가스 터빈 오일 샘플의 열화 조건과의 관계를 나타내지 않는다.
전술한 바를 염두에 두고, 시스템 (100)은 5 개의 오일 샘플의 유도된 형광을 측정하고 측정된 형광 신호의 초기 상승-시간을 결정하기 위해 사용되었다. 초기 상승-시간은 각각의 샘플에 대해 0.02 초 (20 밀리초 (ms)) 간격으로 처음 5 초 동안 방출 스펙트럼 파장에서 측정되었다. 이에 따라서, 도 2는 각각의 샘플에 대한, 측정된 상대 형광 강도 (형광 임의 단위 (a.u.)) 대 시간 (초 (s))의 플롯 (200)을 도시한다. 부가적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 샘플에 대하여 상대 형광 강도 측정치는 직선 (Y = 기울기 (Slope) * X로 정의됨)에 맞춰지고 직선 기울기에 대한 값은 각각의 샘플에 대해 계산된다. 예를 들어, 도 2에 나타난 바와 같이, 적합선 (202)은 샘플 1에 대응하고, 적합선 (204)은 샘플 2에 대응하고, 적합선 (206)은 샘플 3에 대응하고, 적합선 (208)은 샘플 4에 대응하며, 그리고 적합선 (210)은 샘플 5에 대응한다. 각각의 적합선의 기울기 및 결정 계수 (R2)는 표 3에 요약된다:
표 3 : 기울기 및 결정 계수
표 3에 나타낸 바와 같이, 샘플 1, 샘플 2, 샘플 3 및 샘플 4의 적합선에 대한 결정 계수는 모두 95 %보다 크다. 샘플 5에 대한 결정 계수는 20 ms 샘플링 시간에서 상대적으로 약한 형광 신호-대-잡음비의 영향을 받았다.
도 3은 도 2에 나타난 적합선의 기울기 (a.u./s 단위) 대 20℃에서의 각각의 샘플의 동점도 (센티스토크스 (cSt) 단위)의 플롯 (300)을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 지수 곡선 (302)은 기울기 값에 적합할 수 있다. 지수 곡선 (302)은 0.98 또는 98%의 결정 계수를 가지며, 이로써 윤활 오일 점도의 측정으로서 초기 형광 상승-시간의 사용을 지원한다. 지수 곡선 (302)은 수학식 2로 나타낼 수 있다:
여기서 Y는 a.u./s 단위의 상승 시간이고, X는 cSt 단위의 점도이며, 그리고 A 및 B는 적합성 (fitting) 파라미터이다. 이에 따라서, 수학식 2에 기초하여, 윤활 오일의 점도는 수학식 3으로 결정될 수 있다:
여기서 상승시간은 a.u./s로 측정되며, 점도는 cSt로 측정된다.
이로써, 일부 실시예에서, 상기에서 기재된 샘플 데이터에 대한 윤활 오일의 점도는 수학식 4로 결정될 수 있다:
인식되어야 하는 바와 같이, 다른 실시예에서, 수학식 2는 다른 타입의 오일 샘플에 대해 얻어진 형광 상승-시간 측정치에 따라 수정될 수 있다. 예를 들어, 공지된 점도를 가진 다른 오일 샘플이 상기에서 기재된 방식으로 얻어지고 측정되어 수학식 2와 유사한 수학식을 도출할 수 있다.
하기에서 기재된 바와 같이, 본 개시의 실시예는 윤활 오일의 샘플로부터 결정된 바와 같이, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일의 점도를 결정하는 디바이스 및 방법을 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 오일 샘플의 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일의 점도를 결정하는 프로세스를 도시한다. 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 휴대용 점도 결정 디바이스를 도시한다.
오일의 점도 및 열화를 결정하는 프로세스
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 샘플의 점도를 결정하는 프로세스 (400)를 도시한다. 일부 실시예에서, 프로세스 (400)의 일부 또는 모든 부분은 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 샘플의 점도를 결정하는 시스템 또는 디바이스에서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스 (400)는 윤활 오일을 사용하여 기계의 위치 현장에서 수행될 수 있다. 프로세스 (400)는 점도를 결정하는 이전 기술과 비교하여 상대적으로 짧은 시간으로 점도의 결정을 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 프로세스 (400)를 사용하여 결정된 윤활 오일의 점도는 30 초 이하로 결정될 수 있다.
초기에, 형광은 윤활 오일 샘플에서 유도될 수 있다 (블록 402). 사전에 기재된 바와 같이, 일부 실시예에서, 형광은 레이저 또는 다른 광원을 사용하여 유도될 수 있다. 형광은 단지 하나의 파장에서만 유도될 수 있다. 이로써, 레이저 또는 다른 광원은 단일 파장의 광만을 제공할 수 있고, 점도의 결정은 단지 하나의 파장에서만 형광 신호로부터 얻어질 수 있다. 다음으로, 형광은 일정 기간에 걸쳐 검출될 수 있다 (블록 404). 일부 실시예에서, 상기 기간은 5 초 이상, 10 초 이상, 15 초 이상 또는 20 초 이상일 수 있다. 형광은 상기 기간에 걸쳐 간격을 두고 검출될 수 있다.
다음으로, 상기 기간에 걸쳐 형광의 상대 강도가 간격 (예를 들어, 샘플율)을 두고 측정될 수 있다 (블록 406). 일부 실시예에서, 간격은 .01 초 이상, .02 초 이상, 0.03 초 이상, 0.04 초 이상, or 0.05 초 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플율은 샘플링된 오일의 형광 양자 수율 및 검출기 (예를 들어, 포토다이오드)의 감도에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 보다 높은 감도의 검출기는 보다 짧은 측정 간격 (보다 높은 샘플율)을 가능하게 할 수 있다. 사전에 기재된 바와 같이, 일부 실시예에서, 형광은 포토다이오드를 사용하여 검출될 수 있고, 일부 실시예에서는 포토다이오드에 의한 검출 전에 필터링 및 시준될 수 있다.
오일 샘플로부터 방출된 형광을 검출한 후, 상기 기간에 걸쳐 형광 상승-시간은 측정치로부터 결정될 수 있다 (블록 408). 일부 실시예에서, 형광 상승-시간을 결정하기 전에 최소 측정치의 수가 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서, 형광 상승-시간은 측정치의 전체 기간에 걸쳐, 또는 상기 기간의 일부분 동안에 결정될 수 있다.
다음으로, 샘플링된 윤활 오일의 점도는, 예를 들어 위에서 기재된 수학식 2를 사용하여 형광 상승-시간으로부터 결정될 수 있다 (블록 410). 일부 실시예에서, 샘플링된 윤활 오일의 점도가 임계 점도 값으로부터 벗어나고 오일 열화를 나타내는 경우를 결정하기 위해, 점도는 임계 점도 값과 비교될 수 있다 (블록 412). 예를 들어, 샘플링된 윤활 오일의 결정된 점도가 임계 점도 값보다 특정 양 또는 백분율만큼 큰 경우, 결정된 점도는 오일 열화를 나타낼 수 있다. 또 다른 예에서, 샘플링된 윤활 오일의 결정된 점도가 임계 점도 값보다 특정 양 또는 백분율만큼 작은 경우, 결정된 점도는 오일 열화를 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 임계 점도 값은 샘플링된 윤활 오일의 사전 측정 데이터 및 점도 결정으로부터 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 임계 점도 값은 샘플링된 윤활 오일과 동일하거나 유사한 조성물을 가진 미사용 윤활 오일의 점도일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 미사용 오일 및 열화 오일을 포함하는 윤활 오일에 대한 공지된 점도의 데이터베이스는 생성되고, 임계 점도 값을 얻기 위해 사용될 수 있다.
또한, 도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 예를 들어 형광 상승-시간으로부터의 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스 또는 시스템을 사용하여 윤활 오일 샘플의 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일 열화를 결정하는 프로세스 (500)를 도시한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 형광 상승-시간 (및 일부 실시예에서, 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스의 사용)으로부터의 점도 결정은 윤활 오일의 열화 조건의 상대적으로 빠른 평가를 제공할 수 있고, 저하된 윤활 오일의 조기 검출을 가능하게 하고, 그러한 윤활 오일의 잔여 수명의 추정을 제공할 수 있다. 게다가, 그러한 기술 및 디바이스는 상대적으로 작은 윤활 오일 샘플을 사용할 수 있다.
초기에, 윤활 오일의 샘플은 기계로부터 얻어질 수 있다 (블록 502). 예를 들어, 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플은 기계의 위치 현장에서 얻어질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 터빈 오일은 가스 터빈 플랜트에 있는 가스 터빈으로부터 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플의 체적은 1 밀리리터 이상 또는 2 밀리리터 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 윤활 오일 샘플은 얻어지고 프로세스 (500)에 따라 프로세싱될 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플은 기준 (baseline) 형광 상승-시간 또는 기준 점도를 확립하기 위해 제 1 시간에서 얻어질 수 있다. 그러한 실시예에서, 하나 이상의 윤활 오일 샘플은 제 1 시간 후에 얻어지고 하기에서 기재된 기술에 따라 프로세싱될 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플은 휴대용 점도 결정 디바이스 또는 다른 적합한 샘플 컨테이너를 위한 샘플 컨테이너에서 수집될 수 있다.
다음으로, 윤활 오일 샘플은 점도 결정 디바이스 또는 시스템에 위치될 수 있다 (블록 504). 일부 실시예에서, 예를 들어, 윤활 오일 샘플을 가진 샘플 컨테이너는 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스에 부착되거나 인접하여 위치될 수 있다.
사전에 기재된 바와 같이, 형광은 광원을 사용하여 윤활 오일 샘플에서 유도될 수 있고 (블록 506) 유도된 형광은 검출될 수 있다 (블록 508). 일부 실시예에서, 예를 들어 휴대용 점도 결정 디바이스의 광원은 휴대용 점도 결정 디바이스에 부착되거나 인접하여 샘플 컨테이너로 광을 방출하여 샘플 컨테이너 내의 윤활 오일 샘플에 형광을 유도할 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플에서 유도된 형광은 휴대용 점도 결정 디바이스의 포토다이오드에 의해 검출될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기에서 유의한 바와 같이, 유도된 형광은 포토다이오드에 의한 검출 전에 필터링 및 시준될 수 있다. 상기에서 유의한 바와 같이, 일부 실시예에서, 형광은 일정 기간에 걸쳐, 그리고 상기 기간에 걸친 간격 (즉, 샘플율)을 두고 검출될 수 있다.
다음으로, 형광 측정치는 점도 프로세서에 제공될 수 있다 (블록 510). 예를 들어, 점도 프로세서는 휴대용 점도 결정 디바이스의 프로세서일 수 있다. 사전에 기재된 바와 같이, 점도 프로세서는 형광 측정치로부터 형광 상승-시간을 결정할 수 있고 (블록 512), 형광 상승-시간에 기초하여 윤활 오일 샘플의 점도를 결정할 수 있다 (블록 514). 상기에서 언급된 바와 같이, 광원은 단지 단일 파장의 광만을 제공할 수 있으며, 윤활 오일의 점도 결정은 단지 하나의 파장에서만 형광 신호로부터 얻어질 수 있다.
커넥터 블록 (A)에 의해 나타난 바와 같이, 프로세스 (500)는 도 5b에 추가로 도시된다. 도 5b에 나타난 바와 같이, 일부 실시예에서, 결정된 점도는 디스플레이에 제공될 수 있다 (블록 516). 예를 들어, 윤활 오일 샘플의 형광 상승-시간으로부터 점도가 결정된 후에, 점도는 휴대용 점도 결정 디바이스의 디스플레이에 제공되어 디스플레이 상에 디스플레이될 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 결정된 점도는 오일 열화가 수용 가능한지 여부를 결정하기 위해 (결정 블록 520) 임계 점도 값과 비교될 수 있다 (블록 518). 예를 들어, 샘플링된 윤활 오일의 결정된 점도가 특정 양 또는 백분율만큼 임계 점도 값으로부터 벗어나는 경우 (예를 들어, 상기 임계 점도 값보다 크거나 작은 경우), 샘플링된 윤활 오일의 오일 열화는 수용 불가능한 것으로 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 오일 열화가 수용 불가능한 것으로 결정되는 경우 (라인 522), 오일 열화를 나타내는 통지가 제공될 수 있다 (블록 524). 일부 실시예에서, 시각적 통지 (예를 들어, 시각적 경보 또는 알람)가 휴대용 점도 결정 디바이스의 디스플레이 상에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 오디오 통지 (예를 들어, 오디오 경보 또는 알람)가 부가적으로 또는 대안적으로 휴대용 점도 결정 디바이스의 오디오 출력 디바이스 상에 제공될 수 있다. 이로써, 일부 실시예에서, 본 개시에 기재된 기술은 오일의 열화와 연관된 알람을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 오일 열화가 수용 가능한 경우 (라인 526), 예를 들어 임계 값보다 큰 경우, 경보를 제공함 없이, 디스플레이에 점도가 제공될 수 있다 (블록 516).
일부 실시예에서, 샘플 윤활 오일로부터의 결정된 형광 상승-시간은 동일하거나 유사한 오일에 대한 형광 상승-시간 (예를 들어, 단일 형광 상승-시간 또는 평균 형광 상승-시간)과 비교될 수 있다. 예를 들어, 결정된 형광 상승-시간은, 형광 상승-시간이 기준 값으로부터 벗어나고 오일 열화를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 비교될 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플링된 윤활 오일로부터의 형광 상승-시간은 동일한 기계로부터의 윤활 오일의 이전 샘플로부터 결정된 형광 상승-시간과 비교될 수 있다. 예를 들어, 결정된 형광 상승-시간은 이전의 형광 상승-시간 (예를 들어, 단일 형광 상승-시간 또는 평균 형광 상승-시간)과 비교되어 형광 상승-시간이 기준 값으로부터 벗어나 오일 열화를 나타내는지 여부를 결정할 수 있다.
휴대용 점도 결정 디바이스
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 형광 상승-시간으로부터 윤활 오일의 점도를 결정하는 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 블록도이다. 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 일반적으로 디바이스 (600)의 구성요소의 일부 또는 모두를 둘러싸는 하우징 (602)에 배치된 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 디바이스 (600)는 샘플 컨테이너 (604), 포토다이오드 (606), 렌즈 (608), 광원 (610), 하나 이상의 프로세서 (612), 메모리 (614), 디스플레이 (616), 전원 (618) 및 입출력 (I/O) 포트 (620)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 또한 광학 필터 (622)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 일부 또는 모든 구성요소는 인터페이스 (624) (예를 들어, 하나 이상의 인터페이스)를 통해 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 일부 또는 모든 구성 요소는 인터페이스 (624) (예를 들어, 하나 이상의 인터페이스). 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 일부 구성요소는 생략되어 디바이스 (600)의 크기를 감소시키고 디바이스 (600)의 휴대성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 렌즈 (608), 필터 (622), 또는 둘 다는 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는, 하우징 (602)이 작업자의 한 손 또는 양 손에서 사용 가능케 하도록 인체 공학적 특징을 포함하거나 형성하기 위해 핸드헬드 디바이스일 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징 (600)은 플라스틱, 금속 또는 둘 다로 형성될 수 있다. 하우징 (600)은 샘플 컨테이너 (604)용 리셉터클과 같은, 디바이스 (600)의 구성요소를 수용하는 하나 이상의 리셉터클을 포함할 수 있다. 하우징 (600)은 외부 디바이스에 연결을 제공할 수 있는 I/O 포트 (620)와 같은 구성요소를 하우징하는 리세스 또는 다른 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징 (600)은 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 구성요소를 냉각시키기 위해, 능동 냉각 구성요소 (예를 들어, 팬), 수동 냉각 구성요소 (예를 들어, 히트 싱크)를 포함하거나, 둘러쌀 수 있다.
샘플 컨테이너 (604)는 유리 컨테이너일 수 있거나, 또 다른 투명 물질로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 컨테이너 (604)는 큐벳일 수 있고 직사각형 형상 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징 (600)은 샘플 컨테이너 (604)를 수용하도록 구성된 리셉터클 또는 다른 특징부를 가질 수 있다. 샘플 컨테이너 (604)는 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)에 의한 분석에 대한 윤활 오일의 샘플 (626)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 윤활 오일 샘플 (626)은 기계로부터 얻어지고 샘플 컨테이너 (604)에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 컨테이너 (604)는 하우징 (600)에 제거 가능하게 부착될 수 있어, 그 결과 샘플 컨테이너 (604)가 부착될 때, 윤활 오일 샘플 (626)은 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)에 의해 분석될 수 있다.
광원 (610)은 상기에서 기재된 방식으로 샘플 컨테이너 (610)로 광을 방출하고 형광을 윤활 오일 샘플 (626)로 여기시키도록 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 광원 (610)은 상기에서 기재된 레이저 (106)와 유사한 레이저일 수 있다. 예를 들어, 광원 (610)은 405 nm의 파장, 약 5 나노초 (ns)의 펄스 폭 및 약 2 밀리주울 (mJ)의 펄스당 에너지를 가진 레이저일 수 있다. 러나, 일부 실시예에서, 광원 (610)은 약 350 nm 내지 약 550 nm의 범위 내의 파장일 수 있다. 그러한 실시예에서, 광원 (610)의 파장은 유도된 형광과 연관대 신호-대-잡음비의 최소화에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원 (610)의 파라미터는 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 전력 소비를 최소화하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원 (610)은 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 하우징 (602)에 제거 가능하게 부착되어, 광원 (610)의 손쉬운 수리 또는 교체를 가능케 할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 광원 (610) 대신에 발광 다이오드 (LED)와 같은 광원을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, LED는 이전에 기재된 레이저 (106)와 동일하거나 유사한 파장으로 광을 방출할 수 있고, 레이저 (106)와 유사한 다른 파라미터를 가질 수 있다.
광학 필터 (622)는 협 대역 통과 광학 필터일 수 있고 플라스틱 필터 또는 유리 필터일 수 있다. 광학 필터 (622)는 렌즈 (608)에 투과되기 전에 유도된 형광을 필터링하도록 배열될 수 있다. 렌즈 (608)는 윤활 오일 샘플 (626)에 유도된 형광을 시준할 수 있고, 시준된 형광 광은 포토다이오드 (606)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 광원 (610), 렌즈 (608), 필터 (622), 및 포토다이오드 (606)는 광원 (610)으로부터 방출된 광이 렌즈 (608) 및 포토다이오드 (606)와 접촉하는 것을 최소화 또는 방지하고 윤활 오일 샘플 (626)로부터 렌즈 (608) 및 포토다이오드 (606)로 유도된 형광의 투과를 최대화하도록 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은, 광원으로부터의 광이 샘플 컨테이너의 표면으로부터 45°각도로 윤활 오일 샘플을 조사하도록 배열될 수 있고, 포토다이오드는 윤활 오일 샘플의 표면으로부터 90°각도로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 (608)는 유리 렌즈일 수 있고 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 하우징 (602)에 통합될 수 있다. 포토다이오드 (606)는 하나 이상의 인터페이스 (622)를 통해 점도 프로세서 (612)에 디지털 신호를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 포토다이오드 (606)로부터의 디지털 신호의 통신을 용이하게 하기 위해 증폭기 또는 다른 구성요소가 포함될 수 있다.
점도 프로세서 (612) (본 개시에서 사용되는 바와 같이, 용어 "프로세서"는 마이크로프로세서를 포함함)는 원하는 비율로 포토다이오드 (606)로부터 신호를 수신하는 능력을 가진 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 점도 프로세서 (612)는 주문형 집적 회로 (application-specific integrated circuit, AISC)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 점도 프로세서 (612)는 축소 명령어 세트 (reduced instruction set, RISC) 프로세서를 포함할 수 있다. 부가적으로, 점도 프로세서 (612)는 단일-코어 프로세서 및 멀티 코어 프로세서를 포함할 수 있으며, 그래픽 프로세서를 포함할 수 있다. 다수의 프로세서는 본 개시에 기재된 기술 중 하나 이상의 병렬 또는 순차 실행을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 점도 프로세서 (612)는 메모리 (예를 들어, 메모리 (614))로부터 명령어 및 데이터를 수신할 수 있다.
메모리 (614) (하나 이상의 유형의 (tangible) 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있음)는 휘발성 메모리, 그 예로 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 및 비-휘발성 메모리, 그 예로 ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 임의의 다른 적합한 광학기기, 자기 또는 고체-상태 저장 매체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 메모리 (614)는 점도 프로세서 (612), 및 일부 실시예에서 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 다른 구성요소에 의해 접근 가능할 수 있다. 메모리 (614)는 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)용 펌웨어와 같은 실행 가능 컴퓨터 코드 및 다른 실행 가능 코드를 저장할 수 있다. 실행 가능 컴퓨터 코드는 본 개시에 기재된 하나 이상의 기술을 구현하는 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함할 수 있고, 예를 들어, 실행 가능 컴퓨터 코드는 본 개시의 하나 이상의 실시예를 구현하기 위해 프로세서 (예를 들어, 점도 프로세서 (612))에 의해 실행 가능한 점도 결정 모듈 (628)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 점도 결정 모듈 (628)은 상기에서 기재되고 도 4에 도시된 프로세스 (400) 또는 상기에서 기재되고 도 5a 및 5b에 도시된 프로세스 (500)의 하나 이상의 요소를 구현할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 점도 결정 모듈 (628)은 포토다이오드 (606)로부터 형광 강도 측정치를 수신하고 측정치로부터 형광 상승-시간을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 점도 결정 모듈 (628)은 형광 상승-시간으로부터 샘플 컨테이너 내의 오일 샘플의 점도를 결정할 수 있고, 메모리 (614)에 저장된 결정 점도를 출력할 수 있으며, 일부 실시예에서는 디스플레이 (616)에 의해 디스플레이될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 메모리 (614)는 랜덤 액세스 메모리 (RAM)와 같은 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리 (614)는 또한 비-휘발성 메모리, 그 예로 ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 임의의 다른 적절한 광학기기, 자기 또는 고체-상태 저장 매체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 인터페이스 (624)는 다수의 인터페이스를 포함할 수 있고, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 다양한 구성요소를 점도 프로세서 (612) 및 메모리 (614)에 결합시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 인터페이스 (624), 점도 프로세서 (612), 메모리 (614), 및 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 하나 이상의 다른 구성요소는 SOC (system-on-a-chip)와 같은 단일 칩 상에서 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 구성 요소, 그들 기능, 또는 둘 다는 별개 칩 상에서 구현될 수 있다. 인터페이스 (624)는 프로세서 (612), 시스템 메모리 (614) 및 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 다른 구성요소 사이의 좌표 I/O 트래픽일 수 있다. 인터페이스 (624)는 프로토콜, 타이밍 또는 다른 데이터 변환을 수행하여 한 구성요소 (예를 들어, 시스템 메모리 (614))로부터의 데이터 신호를 또 다른 구성요소 (예를 들어, 프로세서 (614))에 의한 사용에 적합한 포맷으로 변환할 수 있다. 인터페이스 (624)는 PCI (Peripheral Component Interconnect) 버스 표준 또는 USB (Universal Serial Bus) 표준의 변형과 같은 다양한 타입의 주변장치 버스를 통해 부착된 디바이스에 대한 지원을 포함할 수 있다.
디스플레이 (616)는 액정 디스플레이 (LCD), 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이, 또는 다른 적합한 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 (616)는 샘플 컨테이너 (604) 내의 윤활 오일 샘플의 측정 및 점도 결정을 개시하는 사용자 인터페이스와 같은 사용자 인터페이스 (예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스)를 디스플레이할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 디스플레이 (616)는 터치 스크린일 수 있으며, 그리고 사용자가 사용자 인터페이스와 상호 작용할 수 있는 터치 감지 요소를 포함하거나 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 개시에 기재된 바와 같이, 디스플레이 (616)는 윤활 오일 샘플 (626)의 측정 및 점도 결정의 상태를 디스플레이할 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 (616)는 오일 샘플 (626)의 측정된 유도 형광으로부터 결정된 형광 상승-시간으로부터 결정된 점도를 디스플레이할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 디스플레이 (616)는 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 사용자에게 통지를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 (616)는 오일 샘플의 점도가 임계 점도 값으로부터 벗어난다는 결정에 기초하여 경보를 디스플레이할 수 있다.
전원 (618)은 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 구성요소에 전력을 공급하기에 적합한 전원을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전원 (618)은 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전원 (618)은 AC-DC 변환기를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 I/O 포트 (620)를 통해 AC 소스 (예를 들어, 전력 그리드)에 연결될 수 있다. 그러한 실시예에서, 전원 (618)은 배터리를 충전시키거나, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 구성요소에 전력을 공급하거나, 또는 둘 다를 이행하기 위해 DC를 제공할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 전원 (618)은 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 하나 이상의 구성요소에 전력을 공급하는 제 1 전원 및 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 제 2 하나 이상의 구성요소에 전력을 공급하는 제 2 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 (618)은 광원 (610)에 전력을 공급하는 제 1 전원 및 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 다른 구성요소에 전력을 공급하는 제 2 전원을 포함할 수 있다.
I/O 포트 (620)는 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)에 외부 디바이스의 연결을 가능케 할 수 있다. 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)의 실시예는 헤드폰 및 헤드셋 잭, 범용 직렬 버스 (USB) 포트, Firewire 또는 IEEE-1394 포트, AC 전원 커넥터 및 DC 전원 커넥터를 포함하는 임의의 수의 I/O 포트 (620)를 포함할 수 있다. 추가로, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 입력 및 출력 포트를 사용하여 휴대용 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 프린터 등과 같은 다른 디바이스에 연결되어 그 디바이스와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 데이터를 다른 디바이스로 전송할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 오일 샘플 (626)로부터 형광의 측정치를 얻고 프로세싱을 위해 또 다른 디바이스로 측정치를 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 결정된 점도를 다른 디바이스로 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 I/O 포트 (620)를 통해 또 다른 디바이스에 연결될 수 있으며, 그리고 측정 데이터, 점도 데이터 또는 다른 데이터를 디바이스로 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 하나 이상의 네트워크와의 통신을 가능케 하는 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 휴대용 점도 결정 디바이스 (600)는 네트워크 인터페이스를 통해 하나 이상의 네트워크에 걸친 또 다른 디바이스로 데이터를 전송할 수 있다.
본 개시의 다양한 양태의 추가의 수정 및 대안 실시예는 이러한 설명을 고려하여 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이에 따라서, 이러한 설명은 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하며, 통상의 기술자에게 본 개시에 기재된 실시예를 수행하는 일반적인 방식을 교시하는 것이다. 본 개시에 나타나고 기재된 형태는 실시예의 예로서 취해진 것으로 이해되어야 한다. 요소 및 물질은 본 개시에 도시되고 기재된 것으로 대체될 수 있으며, 부품 및 프로세스는 뒤바뀌거나 생략될 수 있으며, 소정의 특징부는 독립적으로 활용될 수 있으며, 모두는 이러한 설명의 이점을 가진 후에 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다음의 청구 범위에 기재된 바와 같이 본 개시의 기술 사상 및 권리 범위를 벗어남 없이 본 개시에 기재된 요소가 변화될 수 있다. 본 개시에 사용된 표제는 단지 조직적인 목적을 위할 뿐, 설명의 권리 범위를 제한하는데 사용됨을 의미하지 않는다.
Claims (62)
- 오일의 열화를 결정하는 방법에 있어서,
오일 샘플에서 유도된 형광의 2 개 이상의 측정치 (measurements)로부터 상기 오일 샘플의, 유도된 형광 강도의 변화율을 나타내는 형광 상승-시간을 결정하는 단계, 여기서 상기 오일 샘플은 기계로부터의 오일의 샘플을 포함함;
상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계;
상기 점도를, 상기 오일과 동일하거나 유사한 조성물을 가진 미사용 오일의 점도인 점도 임계치와 비교하는 단계;
상기 비교에 기초하여 상기 오일의 열화를 결정하는 단계;를 포함하며,
상기 형광 상승-시간으로부터 상기 오일의 점도를 결정하는 단계는 다음에 따라 상기 점도를 결정하는 단계를 포함하며, A 및 B는 적합성 (fitting) 파라미터인, 오일 열화 결정 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 오일 샘플에 형광을 유도하기 위해 광원으로부터의 광을 상기 오일 샘플로 방출하는 단계;
상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계;를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 광원은 레이저를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 레이저는 405 nm의 파장을 포함한 광을 방출하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플율은 20 밀리초인, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계는 포토다이오드를 사용하여 상기 검출된 형광의 강도를 측정하는 단계를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계 이전에, 상기 유도된 형광을 필터링하는 단계; 및
상기 2 개 이상의 측정치를 얻기 위해 검출된 형광의 강도를 샘플율로 일정 기간에 걸쳐 측정하는 단계 이전에, 상기 유도된 형광을 시준하는 단계;를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 비교에 기초하여 상기 오일의 열화를 결정하는 단계는 상기 점도가 상기 점도 임계치로부터 미리 결정된 양만큼 또는 미리 결정된 백분율만큼 벗어난 경우, 상기 오일이 열화된 것으로 결정하는 단계를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 오일이 열화되었음을 나타내는 점도 결정 디바이스의 디스플레이 상에 통지를 제공하는 단계를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 기계는 가스 터빈을 포함하며, 그리고 상기 오일은 가스 터빈 오일을 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 기계로부터 상기 오일 샘플을 얻는 단계를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 오일 샘플을 얻는 단계는 상기 오일 샘플을 유리 큐벳에 침전시키는 단계를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 점도가 상기 점도 임계치로부터 미리 결정된 양 또는 미리 결정된 백분율만큼 벗어난 경우, 점도 결정 디바이스의 디스플레이 상에 통지를 제공하는 단계를 포함하는, 오일 열화 결정 방법. - 삭제
- 삭제
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