RU2390012C1 - Method of analysing ferromagnetic particles in oil - Google Patents
Method of analysing ferromagnetic particles in oil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390012C1 RU2390012C1 RU2009109568/28A RU2009109568A RU2390012C1 RU 2390012 C1 RU2390012 C1 RU 2390012C1 RU 2009109568/28 A RU2009109568/28 A RU 2009109568/28A RU 2009109568 A RU2009109568 A RU 2009109568A RU 2390012 C1 RU2390012 C1 RU 2390012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- oil
- constant
- particles
- different directions
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение предназначено для измерения концентрации микрочастиц железа и его сплавов в смазочных материалах с целью определения степени износа пар трения и может применяться как для периодического анализа состояния узлов машин и механизмов, так и для непрерывного мониторинга в процессе их эксплуатации.The invention is intended to measure the concentration of microparticles of iron and its alloys in lubricants in order to determine the degree of wear of friction pairs and can be used both for periodic analysis of the state of machine components and mechanisms, and for continuous monitoring during their operation.
Анализ содержания ферромагнитных частиц в масле, как средство индикации технического состояния узлов трения, известен очень давно. Ферромагнитные свойства частиц в большинстве случаев используются для повышения их локальной концентрации за счет притягивания к источнику неоднородного постоянного магнитного поля. Дальнейший анализ обычно проводят оптическими методами или по изменению емкости конденсатора, охватывающего поток масла [1]. Здесь требуется длительная экспозиция, и трудно установить количество частиц, ответственных непосредственно за износ пар трения, поскольку изменение оптических свойств или емкости конденсатора обусловлено также и неметаллическими примесями в масле.Analysis of the content of ferromagnetic particles in oil, as a means of indicating the technical condition of friction units, has been known for a very long time. In most cases, the ferromagnetic properties of particles are used to increase their local concentration due to the attraction of an inhomogeneous constant magnetic field to the source. Further analysis is usually carried out by optical methods or by changing the capacitance of the capacitor covering the oil flow [1]. A long exposure is required here, and it is difficult to establish the number of particles responsible directly for the wear of friction pairs, since the change in the optical properties or capacitance of the capacitor is also caused by non-metallic impurities in the oil.
Имеются технические решения, напрямую использующие для анализа частиц их ферромагнитные свойства. Последние влияют на индуктивность охватывающей объем масла электрической катушки, являющейся составной частью колебательного контура. Однако прямая индикация его собственной частоты дает плохие результаты из-за сильного дрейфа, и приходится искать способы, использующие частотный сдвиг, спровоцированный управляемым внешним воздействием, например, циклическим включением постоянного магнитного поля [2]. Другим методом анализа, основанным на контроле усредненной магнитной проницаемости масла, является использование исследуемого объема в качестве сердечника трансформатора [3]. В данном случае вторичное переменное напряжение зависит от концентрации частиц. Хотя эти методы измеряют непосредственно содержание частица железа и его сплавов, они не различают их форму. Дело в том, что кроме процесса износа пар трения поставщиком металлических частиц является питинговая коррозия. Многочисленными исследования установлено, что в этом случае образуются сферические частицы, в то время как микрочастицы, полученные при трении, всегда имеют вытянутость. При этом отношение максимального и минимального размеров находится в интервале 3-10.There are technical solutions that directly use their ferromagnetic properties for particle analysis. The latter affect the inductance of the electric coil covering the oil volume, which is an integral part of the oscillatory circuit. However, a direct indication of its natural frequency gives poor results due to strong drift, and one has to look for methods that use a frequency shift provoked by a controlled external action, for example, by cyclic inclusion of a constant magnetic field [2]. Another analysis method based on monitoring the average magnetic permeability of oil is to use the test volume as the core of the transformer [3]. In this case, the secondary alternating voltage depends on the concentration of particles. Although these methods directly measure the content of a particle of iron and its alloys, they do not distinguish their shape. The fact is that in addition to the process of wear of friction pairs, the supplier of metal particles is pitting corrosion. Numerous studies have established that in this case spherical particles are formed, while microparticles obtained by friction always have elongation. The ratio of the maximum and minimum sizes is in the range of 3-10.
Наиболее близким к сущности предлагаемой заявки можно считать способ анализа, чувствительный к различиям в форме частиц [4]. Внешне схема измерения напоминает трансформаторный вариант. Имеются питаемая переменным напряжением первичная обмотка и используемая для измерения напряжения вторичная обмотка. С целью компенсации фонового сигнала последняя разделена на две секции, одна из которых окружает исследуемый объем, вторая расположена параллельно. Чувствительность метода к форме частиц вытекает из того, что измерения проводятся при варьировании частоты в диапазоне 1-100 Гц. При этом сигнал с низкочастотного края спектра оказывается выше. Очевидно, что данный эффект обусловлен крутильными колебаниями или даже полным вращением несферических частиц под действием переменного магнитного поля и несет, как правильно отмечено авторами, информацию о вязкости пробы. Во втором варианте измерения сравниваются результаты, получаемые при поочередном приложении магнитного поля во взаимно перпендикулярных направлениях.The closest to the essence of the proposed application can be considered an analysis method that is sensitive to differences in particle shape [4]. Outwardly, the measurement circuit resembles a transformer version. There is a primary winding fed by alternating voltage and a secondary winding used to measure voltage. In order to compensate for the background signal, the latter is divided into two sections, one of which surrounds the volume under study, the second is parallel. The sensitivity of the method to the shape of the particles follows from the fact that the measurements are carried out with a frequency variation in the range of 1-100 Hz. In this case, the signal from the low-frequency edge of the spectrum is higher. Obviously, this effect is due to torsional vibrations or even complete rotation of nonspherical particles under the influence of an alternating magnetic field and, as the authors correctly noted, carries information about the viscosity of the sample. In the second measurement variant, the results obtained by alternately applying a magnetic field in mutually perpendicular directions are compared.
Основным недостатком упомянутого способа является зависимость получаемой информации от слишком большого числа факторов, что делает ее интерпретацию очень сложной.The main disadvantage of this method is the dependence of the information received on too many factors, which makes its interpretation very difficult.
Предложенный в прототипе метод воздействия на пробу поочередным перекрестным магнитным полем можно трансформировать так, чтобы он реагировал только на присутствие вытянутых частиц. Именно это и было сделано в заявляемом способе. Суть анализа заключается в использовании для такого воздействия не переменного, а постоянного магнитного поля. Чтобы полностью исключить влияние вязкости, переключение направления осуществляют с периодом, достаточным для ориентации всех вытянутых частиц вдоль силовых линий. Исследования показали, что для подавляющего большинства образующихся при трении частиц это время составляет около секунды. Метод основан на том обстоятельстве, что эффективная магнитная проницаемость всякого несферического ферромагнитного тела зависит от его ориентации относительно направления измерения, принимая максимальное и минимальное значения в направлениях максимального и минимального размеров соответственно. Это справедливо и для микрочастиц. Контроль усредненной дифференциальной магнитной проницаемости проводят на основе измерения частоты собственных колебаний контура, содержащего катушку, охватывающую исследуемый объем пробы. Первое измерение делают при ориентации постоянного магнитного поля вдоль оси катушки, второе - в поперечном направлении. Разность показывает уровень наличия вытянутых ферромагнитных частиц. Конкретную концентрацию этих частиц в «ppm» находят по калибровочной функции, предварительно построенной по результатам измерения стандартных образцов.Proposed in the prototype method of exposure to the sample by alternating cross magnetic field can be transformed so that it only responds to the presence of elongated particles. This is exactly what was done in the claimed method. The essence of the analysis is to use for such an effect not a variable, but a constant magnetic field. To completely eliminate the effect of viscosity, the direction switching is carried out with a period sufficient to orient all elongated particles along the lines of force. Studies have shown that for the vast majority of particles formed during friction, this time is about a second. The method is based on the fact that the effective magnetic permeability of any nonspherical ferromagnetic body depends on its orientation with respect to the measurement direction, taking the maximum and minimum values in the directions of maximum and minimum sizes, respectively. This is also true for microparticles. The control of the averaged differential magnetic permeability is carried out on the basis of measuring the frequency of the natural oscillations of the circuit containing the coil covering the test volume of the sample. The first measurement is made with the orientation of a constant magnetic field along the axis of the coil, the second in the transverse direction. The difference shows the level of elongated ferromagnetic particles. The specific concentration of these particles in "ppm" is found by the calibration function, pre-built according to the measurement results of standard samples.
Схема реализации описанного способа приведена на фиг.1. Пробирка с пробой масла 1 пропущена внутрь обмотки 2, входящей в колебательный контур, задающий частоту генератора 3. Возбуждаемое в контуре переменное напряжение поступает на блок управления и обработки 4, который также осуществляет поочередное включение обмоток, создающих в объеме пробы постоянное магнитное поле: по цепи А - в вертикальном направлении, по цепи В - в горизонтальном. Частота колебаний контура - около 80 кГц.The implementation scheme of the described method is shown in figure 1. A test tube with an
Алгоритм работы установки показан на фиг.2. В некоторый момент времени t0 по цепи А подается прямоугольный импульс длительностью 2 с. Через одну секунду, требуемую для успокоения переходных процессов и для полного поворота микрочастиц в направлении поля, в момент времени t1, начинается измерение частоты контура f1, которое длится также 1 секунду, и заканчивается в момент времени t2 одновременно с концом импульса цепи А. В этот же момент прямоугольный импульс длительностью 2 с подается по цепи В. Также с секундной задержкой в момент времени t3 включается секундная экспозиция измерения частоты f2, которая заканчивается в момент времени t4 одновременно с концом импульса цепи В. Далее все повторяется снова. Каждый раз в конце описанного цикла автоматически рассчитывается разность: f2-f1, на основании которой по калибровочной функции сразу вычисляется искомая концентрация частиц, выводимая с периодом 4 с на индикатор. Таким образом, процесс измерения можно наблюдать в динамике. Всеми процедурами управляет встроенный процессор.The operation algorithm of the installation is shown in figure 2. At some point in time t 0 , a rectangular pulse of 2 s duration is supplied along circuit A. After one second, required to calm the transients and to completely rotate the microparticles in the direction of the field, at time t 1 , the measurement of the frequency of the circuit f 1 starts, which also lasts 1 second, and ends at time t 2 simultaneously with the end of the pulse of circuit A .At the same moment, a rectangular pulse of 2 s duration is supplied along circuit B. Also, with a second delay at time t 3, the second exposure of the frequency measurement f 2 is switched on , which ends at time t 4 simultaneously with the end of the circuit pulse B. Then everything repeats again. Each time at the end of the described cycle, the difference is automatically calculated: f 2 -f 1 , on the basis of which the desired particle concentration is immediately calculated by the calibration function, displayed with a period of 4 s on the indicator. Thus, the measurement process can be observed in dynamics. All procedures are controlled by an integrated processor.
Изложенный способ реализован в подготовленном к серийному выпуску портативном анализаторе. Чувствительность определения концентраций оказалась весьма высокой, сравнимой с рентгеноспектральным анализом: порог обнаружения составил несколько ppm.The described method is implemented in a portable analyzer prepared for serial production. The sensitivity of determining the concentrations turned out to be very high, comparable with x-ray spectral analysis: the detection threshold was a few ppm.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2150696 от 26.10.95.1. RF patent No. 2150696 dated 10.26.95.
2. Патент США №4841244 от 18.09.1989.2. US patent No. 4841244 from 09/18/1989.
3. Патент США №5001424 от 19.03.1991.3. US Patent No. 5001424 of 03/19/1991.
4. Патент США №4651092 от 17.03.1987.4. US patent No. 4651092 from 03/17/1987.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109568/28A RU2390012C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Method of analysing ferromagnetic particles in oil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109568/28A RU2390012C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Method of analysing ferromagnetic particles in oil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2390012C1 true RU2390012C1 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=42676222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009109568/28A RU2390012C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Method of analysing ferromagnetic particles in oil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2390012C1 (en) |
-
2009
- 2009-03-16 RU RU2009109568/28A patent/RU2390012C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8115478B2 (en) | Device and method for measuring concentration of magnetic material | |
US6880385B2 (en) | Method and apparatus for performing dynamic mechanical analyses | |
US20090267617A1 (en) | Apparatus and method for measuring salinity of a fluid by inductance | |
Ma et al. | High-sensitivity distinguishing and detection method for wear debris in oil of marine machinery | |
Qian et al. | Interference reducing by low-voltage excitation for a debris sensor with triple-coil structure | |
Shi et al. | Comprehensive detection method for multi-contaminants in hydraulic oil based on inductance-resistance-capacitance analysis | |
RU2390012C1 (en) | Method of analysing ferromagnetic particles in oil | |
WO2006075049A1 (en) | Device for determining metallic contaminant particles in lubricating grease | |
US20120130664A1 (en) | Method for classifying electrical sheet | |
JP2015148574A (en) | Metallic material discrimination device | |
JP6704331B2 (en) | Viscosity measuring device and viscosity measuring method | |
CN110043810A (en) | Detection method, the packaging method of sensor and sensor of defect of pipeline | |
CN108226238B (en) | Method for measuring nitrite concentration by using interdigital electrode | |
JP6652944B2 (en) | Food inspection device and food inspection method | |
NO20011620L (en) | Method and apparatus for monitoring chemical reactions | |
RU2293979C1 (en) | Method of determination of rise of internal disorders in contiguity of viscous hermetic materials at multi-cycle loading | |
Shi et al. | An On-Chip Inductive-Capacitive Sensor for the Detection of Wear Debris and Air Bubbles in Hydraulic Oil | |
RU2275625C1 (en) | Matter concentration in different media measuring method | |
CN104677955B (en) | A kind of nonmetallic inclusion detection method | |
RU2447420C1 (en) | Method of measuring moisture content of transformer oil | |
RU2778801C1 (en) | Method for magnetic particle testing of articles made of ferromagnetic materials and magnetic particle testing unit for implementation thereof | |
US20230358718A1 (en) | Continuous heavy metal water contaminant measurement system | |
RU103926U1 (en) | ELECTROMAGNETIC CONVERTER TO DEFECTOSCOPE | |
RU2379715C2 (en) | Method of measuring permeability of porous stratum | |
CN103698394A (en) | Sacrificial anode core breaking detection system and method based on passing eddy current |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110317 |