close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11208

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11208
(13) C1
(19)
F 16N 29/00
G 01N 33/26
G 01N 21/25
G 01N 21/59
СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
СМАЗОЧНОГО ИЛИ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20061046
(22) 2006.10.26
(43) 2008.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Маркова Любовь Васильевна; Макаренко Владимир Михайлович; Семенюк Михаил Саввич; Мышкин Николай Константинович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 6061139 A, 2000.
BY 7154 C1, 2005.
SU 1283630 A1, 1987.
DE 4204811 C1, 1993.
US 4570069 A, 1986.
BY 11208 C1 2008.10.30
(57)
1. Способ оперативного контроля работоспособности смазочного или трансформаторного масла, заключающийся в том, что через проточную ячейку пропускают полихроматическое оптическое излучение, содержащее в своем спектре красный, зеленый и голубой
Фиг.1
BY 11208 C1 2008.10.30
диапазоны длин волн, измеряют опорную интенсивность излучения, прошедшего через
проточную ячейку без масла при замене масла в тестируемом оборудовании, соответственно в трех указанных диапазонах длин волн, измеряют интенсивность излучения,
прошедшего через заполненную маслом проточную ячейку в ходе эксплуатации оборудования, соответственно в трех указанных диапазонах длин волн, вычисляют диагностический параметр ∆D, характеризующий общую загрязненность работавшего масла,
соответственно в красном (∆DR), зеленом (∆DG) и голубом (∆DB) диапазонах длин волн, из
выражений
U R ,свежее
,
∆D R = D R ,работавшее − D R ,свежее = ln
U R ,работавшее
∆D G = D G ,работавшее − D G ,свежее = ln
∆D B = D B,работавшее − D B,свежее = ln
U G ,свежее
U G ,работавшее
U B,свежее
U B,работавшее
,
,
где DR,работавшее, DR,свежее, DG,работавшее, DG,свежее, DB,работавшее, DB,свежее - оптическая плотность
работавшего и свежего масла в красном, зеленом и голубом диапазонах длин волн соответственно;
UR,свежее, UR,аботавшее, UG, свежее, UG,работавшее, UB,свежее, UB,работавшее - выходной сигнал фотоприемника при анализе свежего и работавшего масла в красном, зеленом и голубом диапазонах длин волн соответственно;
и диагностический параметр ∆CR, характеризующий изменение химических свойств масла,
из выражения
U R , работавшее U R , свежее
,
∆ CR =
−
U G , работавшее U G , свежее
оценивают работоспособность масла, сравнивая вычисленные значения ∆DR, ∆DG, ∆DB и
∆CR с их пороговыми значениями.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорную интенсивность излучения регистрируют при прохождении оптического излучения через проточную ячейку, заполненную
свежим маслом.
3. Устройство для оперативного контроля работоспособности смазочного или трансформаторного масла, содержащее узел источника оптического излучения, узел ввода оптического излучения, проточную ячейку, узел вывода оптического излучения, узел
приемника оптического излучения и блок обработки сигнала и принятия решения, отличающееся тем, что узел источника оптического излучения содержит источник полихроматического излучения, спектр которого содержит красный, зеленый и голубой диапазоны
длин волн, а узел приемника оптического излучения содержит фотоприемник, который
регистрирует интенсивность оптического излучения одновременно в трех указанных
спектральных диапазонах.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в узле источника оптического излучения установлен фотоприемник обратной связи.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что проточная ячейка образована внешними, контактирующими с исследуемым маслом, поверхностями узлов ввода и вывода оптического излучения.
6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что узлы ввода и вывода оптического излучения выполнены в виде оптических окон, а блок обработки и принятия решения реализован на микроконтроллере и дополнительно содержит блок беспроводного интерфейса.
2
BY 11208 C1 2008.10.30
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для
оценки в реальном масштабе времени работоспособности масла, в частности гидравлического, компрессорного, трансмиссионного, моторного и трансформаторного масла, для
определения оптимальных сроков его замены.
В ходе эксплуатации механизма масло постоянно подвергается воздействию окружающей среды, высоких температур, скоростей и нагрузок, что приводит к изменению его
химических и физических свойств. Химические свойства изменяются вследствие окисления и/или термической деградации. Окисление масла происходит при повышенных температурах, которые вызывают окисление базовой основы масла и разложение
антиокислительных присадок. Температурная же деструкция масла обычно происходит
при контакте масла с горячей поверхностью при ограниченном доступе кислорода или
при резком локальном увеличении температуры (до 200 °С), связанной с адиабатическим
сжатием пузырьков воздуха в насосах, подшипниках и др. Кроме химической деструкции
масла, при работе механизма в масло попадает вода, песок, частицы износа и т.д., что является причиной изменения его физических свойств и увеличения общей загрязненности
масла. Длительная работа механизма с маслом, утратившим свои химические и физические свойства, приводит к образованию лакоподобных осадков, еще большему ухудшению и потере рабочих свойств масла и еще большим повышениям температуры и износу,
что может вызвать преждевременное разрушение механизма.
Для предотвращения таких ситуаций используются лабораторные методы оценки рабочих свойств масла, в частности стандартный метод определения общего кислотного
числа, метод инфракрасной Фурье спектроскопии и стандартный метод определения цвета
масла.
Так, показатель старения масла вследствие окисления согласно стандартному методу
(ГОСТ 11362-96. Нефтепродукты и смазочные материалы. Число нейтрализации. Метод
потенциометрического титрования.) характеризуется общим кислотным числом, которое
измеряется титрованием пробы масла спиртовым раствором гидроокиси калия (КОН) потенциометрически. По мере окисления масла в ходе эксплуатации общее кислотное число
(К) увеличивается, указывая на старение масла, что используется в качестве критерия определения его работоспособности.
Другим известным методом оценки степени химической деструкции масла является
метод инфракрасной Фурье спектроскопии, принцип которой основан на том, что отдельные молекулы поглощают оптическое излучение на характерных длинах волн (резонансных частотах). Резонансные частоты молекул обусловлены присутствием характерных
молекулярных групп, состоящих из связанных двух или более атомов. Окисление масла
сопровождается образованием кислородсодержащих групп, имеющих резонансное поглощение на частоте 1740 см-1, а термическая деструкция - на частоте 1600-1640 см-1
(Mark Barnes, Noria Corporation, "The Lowdown on Oil Breakdown". Practicing Oil Analysis
Magazine. May 2003).
Одним из наиболее ранних индикаторов окисления и термической деградации масла
является изменение его цвета. Изменение цвета зависит от образования высокомолекулярных соединений и происходит вследствие образования в масле при его эксплуатации,
так называемых, цветовых тел - "хромофорных" компонент, придающих маслу окраску.
Цвет масла - один из стандартных показателей, который указывается в характеристиках
масла и определяется согласно ГОСТ 20284-74 (Нефтепродукты. Метод определения цвета на колориметре ЦНТ). Сущность метода заключается в визуальном сравнении на колориметре цвета масла или его раствора в бензине с цветными стеклянными
светофильтрами. Цвет масла выражается в единицах ЦНТ, соответствующих номеру
цветного стеклянного светофильтра.
Кроме химических свойств масла для оценки загрязненности работавших масел в лабораторных условиях используется фотометрический метод (ГОСТ 24943-81. Масла мо-
3
BY 11208 C1 2008.10.30
торные. Фотометрический метод оценки загрязненности работавших масел), заключающийся в определении изменения оптической плотности пробы свежего и работавшего
масла и последующим сравнением с допустимым уровнем.
Описанные выше методы применимы в лабораторных условиях, но не пригодны для
использования в устройствах, встроенных в линию смазки оборудования.
Известны методы и устройства оперативного контроля работоспособности масла,
встроенные в систему смазки и обеспечивающие непрерывный контроль рабочих свойств
масла с целью своевременной его замены.
Так, известно устройство оценки состояния масла, содержащее, по крайней мере, два
электрода, погруженные в масло и метод контроля термической и окислительной деградации масла, содержания воды и разбавления топливом (Патент США № 7043402, МПК
G01R 27/00, опубл. 09.05.06). Метод основан на анализе электрического импеданса масла,
измеренного при наложении на исследуемое масло переменного электрического поля.
Степень окисления и термической деградации масла оценивается реактивной компонентой, а содержание воды - активной компонентой измеряемого импеданса. Недостатком
метода является сильная зависимость результата измерения от загрязнений электродов,
образующих на их поверхностях двойные электрические слои. Кроме того, значительные
искажения в измеряемые сигналы вносят металлические частицы износа, попадающие в
контролируемое масло в процессе эксплуатации оборудования. Это снижает чувствительность и достоверность оценки работоспособности масла.
Известен также реализованный в датчике качества масла способ оценки общей загрязненности масла, основанный на измерении оптического пропускания и рассеяния масла
(Патент США № 6937332, МПК G01N 021/00; G01N 015/06, опубл. 30.08.05). В датчике
оптическое излучение от источника пропускается через масло, протекающее через проточную ячейку, и прошедшее излучение регистрируется первым фотоприемником. Количество перпендикулярно рассеянного оптического излучения измеряется вторым, а
рассеянного назад излучения - третьим фотоприемником. На основании измеренных трех
сигналов оценивается общая загрязненность масла, содержание в масле воды и охлаждающей жидкости. Датчик дает информацию об изменении физических свойств масла,
однако он не оценивает изменение химических свойств, что не обеспечивает достаточную
достоверность заключения о качестве масла.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ и устройство
оперативного контроля работоспособности масла (Патент США № 6061139, МПК G01N
021/25, опубл. 09.05.2000), основанные на измерении оптической плотности масла. Способ включает следующие шаги: измерение опорной интенсивности монохроматического
оптического излучения, прошедшего через проточную ячейку без масла при замене масла
в тестируемом оборудовании; измерение интенсивности излучения, прошедшего через
проточную ячейку, заполненную маслом в ходе эксплуатации оборудования; определение
оптической плотности; вычисление с использованием значения опорной интенсивности
диагностического параметра, характеризующего общую загрязненность масла; сравнение
диагностического параметра с пороговым значением и принятие заключения о работоспособности масла. Устройство состоит из источника монохроматического оптического излучения; узла ввода оптического излучения, содержащего оптическое волокно и оптическое
окно; проточной ячейки, заполняемой тестируемым маслом; узла приемника оптического
излучения, состоящего из оптического окна и оптического волокна; и блока обработки
сигнала и принятия решения.
Недостатки прототипа заключаются, во-первых, в том, что состояние масла оценивается лишь по одному параметру - общей загрязненности масла и не оценивается степень
его химической деструкции. Низкая информативность является причиной недостаточной
точности и достоверности оценки работоспособности масла. Во-вторых, конструкция устройства не обеспечивает достаточной стабильности источника оптического излучения, что
4
BY 11208 C1 2008.10.30
снижает чувствительность, а также не обеспечивается надежность передачи измеренной
информации по оптическим волокнам.
Задача заявляемого изобретения состоит в повышении информативности, и достоверности оперативного контроля работоспособности масла путем использования для оценки
состояния масла одновременно двух параметров - "химическая деструкция", характеризующая изменение химических свойств масла и "общая загрязненность", характеризующая загрязненность масла как продуктами химической деградации масла, так и водой,
пузырьками воздуха, частицами износа и частицами, попадающими из окружающей среды, а также усовершенствовании конструкции устройства с целью ее упрощения, повышения чувствительности и надежности.
Поставленная задача решается тем, что известный способ оперативного контроля работоспособности масла, заключающийся в том, что через проточную ячейку пропускают
оптическое излучение и измеряют опорную интенсивность излучения при замене масла в
тестируемом оборудовании, измеряют интенсивность излучения, прошедшего через заполненную маслом проточную ячейку в ходе эксплуатации оборудования, вычисляют диагностический параметр "общая загрязненность" масла с использованием значения
опорной интенсивности и по изменению диагностического параметра "общая загрязненность" оценивают работоспособность масла, изменен в части условий измерения интенсивности излучения и измерения опорного сигнала и дополнен новой совокупностью
операций. Изменение условий измерения интенсивности излучения заключается в том,
что оптическое излучение, пропускаемое через масло, является полихроматическим и содержит в своем спектре красный, зеленый и голубой диапазоны длин волн и регистрируют
одновременно три сигнала, соответствующие интенсивностям излучения, прошедшего через масло, в трех указанных спектральных диапазонах. Кроме того, так как в системах
смазки используются различные типы масел с различными оптическими плотностями исходных (свежих) масел и для достоверности контроля важно оценивать загрязненность
работавшего масла относительно свежего, то изменено условие измерения опорного сигнала, состоящее в том, что опорную интенсивность излучения регистрируют при прохождении оптического излучения через проточную ячейку, заполненную свежим (после
очередной замены) маслом, в то время как в известном способе опорный сигнал регистрируют при прохождении излучения через ячейку, не заполненную маслом (перед заполнением системы смазки чистым маслом). Новая совокупность операций заключается в том,
что диагностический параметр "общая загрязненность" масла оценивают одновременно в
трех спектральных диапазонах, что повышает информативность и достоверность контроля
загрязненности масла. Кроме того, дополнительно оценивают изменение химических
свойств масла диагностическим параметром "химическая деструкция" ∆CR, который характеризует смещение цвета работавшего масла относительно свежего в длинноволновую
часть спектра. Чем выше уровень химического разложения масла, тем в более длинноволновую область спектра смещается его цвет ("Using oil color as a field test". Practicing Oil
Analysis Magazine. November 1998). Цвет масла определяется хроматическим отношением,
которое равно отношению сигнала в красном (более длинноволновом) диапазоне к сигналу в зеленом (более коротковолновом) диапазоне. То есть диагностический параметр "химическая деструкция" ∆CR определяется по формуле:
∆CR = CRработавшее - CRсвежее,
U R , свежее
;
где CRсвежее - хроматическое отношение свежего масла, CR свежее =
U G , свежее
CRработавшее - хроматическое отношение работавшего масла,
U R , работавшее
CR работавшее =
;
U G , работавшее
5
BY 11208 C1 2008.10.30
UR,свежее, UR,работавшее - выходной сигнал фотоприемника в красном диапазоне длин волн
при анализе свежего и работавшего масла соответственно;
UG,свежее, UG,работавшее - выходной сигнал фотоприемника в зеленом диапазоне длин волн
при анализе свежего и работавшего масла соответственно.
Параметр "химическая деструкция", как величина относительная, не зависит от температуры и флуктуаций интенсивности оптического излучения источника, что обеспечивает
высокую чувствительность оценки состояния масла.
Изменение условий измерения и введение новой совокупности операций позволяет
использовать для оперативного контроля работоспособности масла диагностический параметр "общая загрязненность" масла, оцениваемый одновременно в трех спектральных
диапазонах, и дополнительно использовать диагностический параметр "химическая деструкция", характеризующий изменение химических свойств масла, что повышает информативность, а следовательно, и достоверность заключения о работоспособности масла.
Для осуществления предложенного способа предлагается устройство, содержащее
узел источника оптического излучения, узел ввода оптического излучения, проточную
ячейку, узел вывода оптического излучения, узел приемника оптического излучения и
блок обработки сигнала и принятия решения, причем, согласно изобретению, узел источника оптического излучения содержит источник полихроматического излучения, спектр
которого содержит красный, зеленый и голубой диапазон длин волн, а узел приемника оптического излучения содержит фотоприемник, который регистрирует интенсивность оптического излучения одновременно в трех указанных спектральных диапазонах.
Использование такого источника и приемника оптического излучения позволяет определять общую загрязненность масла одновременно в трех спектральных диапазонах, а также
химическую деструкцию масла. Дополнительно в узле источника оптического излучения
установлен фотоприемник обратной связи, который измеряет интенсивность излучения и
его выходной сигнал используется в цепи обратной связи для стабилизации интенсивности излучения источника, что снижает дрейф и флуктуации измерительных сигналов, а
следовательно, повышает чувствительность и достоверность проводимых измерений.
Кроме того, проточная ячейка образована внешними, контактирующими с исследуемым
маслом, поверхностями узлов ввода и вывода оптического излучения. Такая конструкция
не требует использования специально изготавливаемой проточной кюветы, что упрощает
конструкцию устройства и процесс установки устройства в тестируемое оборудование, в
частности позволяет монтировать устройство непосредственно в бак/картер с маслом.
Для осуществления предложенного способа предлагается также вариант конструкции устройства, в котором, кроме того, узлы ввода и вывода оптического излучения
представляют собой оптические окна, а блок обработки и принятия решения реализован
на микроконтроллере и дополнительно содержит блок беспроводного интерфейса. Такая
конструкция не требует использования проводных электрических или оптических линий
связи, что исключает вероятность обрыва линии связи, а следовательно, повышает надежность устройства.
Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - приведена схема встроенного в бак с маслом предлагаемого устройства, узлы ввода и вывода оптического излучения которого представляют собой совокупность оптических волокон и оптических окон;
на фиг. 2 - представлена схема встроенного в маслопровод предлагаемого устройства,
узлы ввода и вывода оптического излучения которого представляют собой совокупность
оптических волокон и оптических окон;
на фиг. 3 - показана схема встроенного в бак с маслом предлагаемого устройства, узлы
ввода и вывода оптического излучения которого представляют собой оптические окна;
на фиг. 4 - представлена относительная спектральная интенсивность Iλ/Iλmax излучения
RGB светодиода и относительная спектральная чувствительность Sλ/Sλmax измерительного
фотоприемника (датчика цвета MCS3AT/BT (MAZeT GmbH);
6
BY 11208 C1 2008.10.30
на фиг. 5 - представлена относительная спектральная интенсивность Iλ/Iλmax светодиода белого излучения и относительная спектральная чувствительность Sλ/Sλmax измерительного фотоприемника (датчика цвета MCS3AT/BT (MAZeT GmbH);
на фиг. 6 - показано изменение общей загрязненности масла Rando-HD-32 в красном,
зеленом и голубом диапазонах длин волн, которое произошло в ходе эксплуатации гидравлического оборудования;
на фиг. 7 - приведено соотношение параметра "химическая деструкция" и общего кислотного числа свежего и работавшего гидравлического масла Rando-HD-32;
на фиг. 8 - представлен ИК спектр пропускания свежего и работавшего гидравлического масла Rando-HD-32.
Устройство, реализующее способ оперативного контроля работоспособности масла, с
помощью гайки 9 с уплотнительным кольцом 10 монтируется или в бак с маслом, как показано на фиг. 1, или встраивается в маслопровод, как показано на фиг. 2. Устройство содержит узел источника оптического излучения, узлы ввода и вывода оптического
излучения, которые представляют собой совокупность оптических волокон и оптических
окон, проточную ячейку, узел приемника оптического излучения и блок обработки сигнала и принятия решения. Узел источника оптического излучения включает в себя источник
1 полихроматического излучения, спектр которого содержит красный, зеленый и голубой
диапазон длин волн и фотоприемник 3 обратной связи. Источник 1 и фотоприемник 3 установлены относительно друг друга таким образом, что на фотоприемник попадает боковое излучение от источника. Узел ввода оптического излучения состоит из оптического
волокна 4 и оптического окна 5, причем входной торец волокна 4 состыкован с источником 1 полихроматического излучения, а внешняя поверхность оптического окна 5 контактирует с исследуемым маслом. Узел вывода оптического излучения состоит из
оптического окна 7 и оптического волокна 8, причем внешняя поверхность оптического
окна 7 контактирует с исследуемым маслом, а выходной торец волокна 8 состыкован с
измерительным фотоприемником 2 узла приемника оптического излучения. Измерительный фотоприемник 2 имеет такую спектральную чувствительность, которая обеспечивает
регистрацию оптического излучения одновременно в трех спектральных диапазонах красном, зеленом и голубом. Проточная ячейка 6 образована внешними, контактирующими с исследуемым маслом, поверхностями узлов ввода и вывода оптического излучения.
На фиг. 3 показан вариант встроенного в бак с маслом устройства, в котором узлы
ввода и вывода оптического излучения представляют собой оптические окна 5 и 7, причем
источник 1 полихроматического излучения и фотоприемник 3 обратной связи расположены непосредственно перед входным окном 5, а измерительный фотоприемник 2 - после
выходного окна 7. Электрические провода 11 и 12 соединяют источник 1 и фотоприемники 2 и 3 с блоком обработки сигнала и принятия решения, который расположен в полости
гайки 9, и содержит дополнительно блок 13 беспроводного интерфейса, обеспечивающий
связь с центральным процессором.
В устройстве в качестве источника 1 полихроматического излучения может использоваться, например, RGB светодиод, в частности B5-4RGB-CBA (Roithner lasertechnik
GmbH), или светодиод белого излучения, в частности White LED 100059 (Marl Optosource
Co.). В качестве измерительного фотоприемника 2 могут использоваться 3-х элементные
датчики цвета, в частности MCS3AT/BT (MAZeT GmbH) или TCS230 (Texas advanced optoelectronic solutions Inc.). На фиг. 4 - представлена относительная спектральная интенсивность Iλ/Iλmax излучения RGB светодиода и относительная спектральная чувствительность
Sλ/Sλmax датчика цвета MCS3AT/BT (MAZeT GmbH), а на фиг. 5 показана относительная
спектральная интенсивность Iλ/Iλmax светодиода белого излучения и относительная спектральная чувствительность Sλ/Sλmax датчика цвета MCS3AT/BT (MAZeT GmbH). Видно,
что спектральные характеристики как RGB светодиода, так и светодиода белого излучения в сочетании с 3-х элементным датчиком цвета обеспечивают измерение интенсивно-
7
BY 11208 C1 2008.10.30
сти излучения, прошедшего через масло в трех спектральных диапазонах - красном, зеленом и голубом.
Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливается с помощью
гайки 9 с уплотнительным кольцом 10 бак с маслом (фиг. 1 и фиг. 3), или встраивается в
маслопровод (фиг. 2) тестируемого оборудования. Устройство подключается к электропитанию. Часть потока оптического излучения источника 1 подается на фотоприемник 3 обратной связи, который измеряет интенсивность излучения и его выходной сигнал
используется в цепи обратной связи для стабилизации интенсивности излучения источника. Тестируемое оборудование заполняется свежим маслом. Пучок оптического полихроматического излучения стабилизированной интенсивности от источника 1 через узел
ввода оптического излучения, состоящий из оптического волокна 4 и оптического окна 5
(фиг. 1 и 2) или только из оптического окна 5 (фиг. 3), направляется на свежее масло, заполнившее проточную ячейку 6, образованную внешними поверхностями оптических
окон 5 и 7. Излучение, прошедшее исследуемое масло, через узел вывода оптического излучения, состоящий из оптического волокна 8 и оптического окна 7 (фиг. 1 и 2) или только из оптического окна 7 (фиг. 3), подается на измерительный фотоприемник 2.
Измерительный фотоприемник 3 регистрирует одновременно три опорных сигнала в
красном, зеленом и голубом диапазонах: UR,свежее, UG,свежее, UB,свежее и эти значения заносятся в память микроконтроллера блока обработки сигнала и принятия решения. В ходе
эксплуатации оборудования происходит загрязнение масла механическими примесями,
частицами износа, водой, воздухом, продуктами окисления и деструкции, что сопровождается изменением регистрируемой интенсивности излучения, прошедшего через работавшее масло в трех спектральных диапазонах: UR,работавшее, UG,работавшее, UB,работавшее. В
блоке обработки и принятия решения вычисляется оптическая плотность масла, по которой оценивается диагностический параметр "общая загрязненность" работавшего масла
одновременно в трех спектральных диапазонах красном (∆DR), зеленом (∆DG) и голубом
(∆DB) по формулам:
U R , свежее
,
∆D R = D R , работавшее − D R , свежее = ln
(1)
U R , работавшее
∆D G = D G , работавшее − D G , свежее = ln
∆D B = D B, работавшее − D B, свежее = ln
U G , свежее
U G , работавшее
U B, свежее
U B, работавшее
,
(2)
,
(3)
где DR,свежее, DG,свежее, DB,свежее - оптическая плотность свежего масла в красном, зеленом и
голубом диапазоне длин волн соответственно;
DR,работавшее, DG,работавшее, DB,работавшее оптическая плотность работавшего масла в красном, зеленом и голубом диапазоне длин волн, соответственно.
Кроме того, вычисляется хроматическое отношение СRсвежее для свежего масла и хроматическое отношение СRработавшее для работавшего масла по формулам:
U R , свежее
CR свежее =
,
(4)
U G , свежее
CR работавшее =
U R , работавшее
U G , работавшее
,
(5)
где UR,свежее, UR,работавшее - выходной сигнал фотоприемника в красном диапазоне длин волн
при анализе свежего и работавшего масла соответственно;
UG,свежее, UG,работавшее - выходной сигнал фотоприемника в зеленом диапазоне длин волн
при анализе свежего и работавшего масла соответственно.
8
BY 11208 C1 2008.10.30
И определяется параметр "химическая деструкция" как изменение хроматического отношения работавшего масла относительно свежего по формуле:
(6)
∆CR = CRpaботавшее – CRсвежее.
Вычисленные значения параметров ∆DR, ∆DG, ∆DB и ∆CD в блоке обработки и принятия решения сравниваются с их пороговыми значениями и принимается заключение о работоспособности масла.
Устройство конструкции, приведенной на фиг. 3, обеспечивает передачу всех данных
с использованием беспроводного интерфейса на центральный процессор.
Пример реализации предложенного способа и устройства для оперативного контроля
работоспособности гидравлического масла Rando-HD-32.
Устройство конструкции, представленной на фиг. 3, с источником белого излучения White LED 100059 (Marl Optosource Co.) и измерительным фотоприемником - датчик цвета MCS3AT/BT (MAZeT GmbH), устанавливали в систему смазки гидравлического устройства. Система смазки заполнялась чистым маслом Rando-HD-32 и включалось
устройство контроля работоспособности масла. На выходе устройства одновременно были
зарегистрированы три сигнала, соответствующие красному, зеленому и голубому диапазонам длин волн: UR,свежее = 1068 мВ, UG,свежее = 2299 мВ, UВ,свежее = 1042 мВ и эти значения автоматически занесены в память микроконтроллера блока обработки сигнала и
принятия решения в качестве опорных. Далее в ходе эксплуатации гидравлической системы непрерывно считывались значения выходных сигналов для работавшего масла в трех
указанных спектральных диапазонах UR,работавшее, UG,работавшее, UB,работавшее и вычислялся диагностический параметр "общая загрязненность" в трех спектральных диапазонах согласно формулам (1)-(3) и диагностический параметр "химическая деструкция" согласно
формулам (4)-(6). Вычисленные значения параметров сравнивались с их пороговыми значениями (∆DR,пор = 2; ∆DR,пор = 3,3; ∆DR,пор = 7,6 и ∆CR,пор = 7,5), на основании чего принималось заключение о состоянии масла. Для оценки достоверности контроля состояния
масла после эксплуатации гидравлической системы в течение года из системы смазки были отобраны пробы масла и в лабораторных условиях измерено общее кислотное число
согласно ГОСТ 11362-96 и снят ИК спектр на спектрометре Avadar 370 (Thermo Nicolet,
U.S.A.). Результаты лабораторного анализа сравнивались с диагностическими параметрами, зафиксированными в момент отбора пробы. На фиг. 6 показано изменение общей загрязненности масла через год. Видно, что уровень загрязнения масла ниже пороговых
значений во всех трех спектральных диапазонах. На фиг. 7 приведено соотношение параметра "химическая деструкция" с измеренным общим кислотным числом К. Видно, что
параметр "химическая деструкция" показывает более интенсивные изменения в химическом составе масла, чем общее кислотное число. Как показывает ИК спектр (фиг. 8), это
обусловлено тем, что кроме окисления масла, которое вызывает изменение общего кислотного числа, имеет место и термическая деструкция масла.
Приведенный пример показывает, что предлагаемый способ и устройство позволяют
проводить достоверную оценку состояния масла в реальном времени.
Источники информации:
1. ГОСТ 11362-96. Нефтепродукты и смазочные материалы. Число нейтрализации.
Метод потенциометрического титрования.
2. Mark Barnes, Noria Corporation, "The Lowdown on Oil Breakdown". Practicing Oil
Analysis Magazine. May 2003.
3. ГОСТ 20284-74. Нефтепродукты. Метод определения цвета на колориметре ЦНТ.
4. ГОСТ 24943-81. Масла моторные. Фотометрический метод оценки загрязненности
работавших масел.
5. Патент США № 7043402, МПК G01R 27/00, опубл. 09.05.06.
9
BY 11208 C1 2008.10.30
6. Патент США № 6937332, МПК G01N 021/00; G01N 015/06, опубл. 30.08.05.
7. Патент США № 6061139, МПК G01N 021/25, опубл. 09.05.2000.
8. "Using oil color as a field test". Practicing Oil Analysis Magazine. November 1998.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
10
BY 11208 C1 2008.10.30
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 427 Кб
Теги
патент, by11208
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа