用膜贴片颜色估计汽轮机油的氧化退化

抽象的

润滑油降至两种主要产品：氧化产品和固体颗粒。近年来，氧化产品称为清漆，涡轮机油已经成为一个特别严重的问题。确定产生清漆潜力的第一步是确定油中抗氧化剂的剩余寿命，但即使涡轮机油可能具有足够长寿的抗氧化剂，仍然经常出现清漆问题。因此，为了防止清漆，有必要诊断氧化产物。因此，作者已经开发了使用膜贴片颜色的诊断方法，但膜贴片颜色与涡轮机油剩余寿命之间的关系尚未阐明。本文研究了估计使用膜贴片颜色和干式涡轮氧化稳定性试验（干式涡轮氧化稳定性试验（干燥TOST）的氧化氧化劣化的新方法，以及涡轮机油的剩余寿命。使用干燥的TOCT装置在实验室中氧化制备并降解样品油，使用比色贴剂分析仪（CPA）测量膜贴剂。然后研究了膜贴片颜色与旋转压力容器氧化试验（RPVOT）残留率之间的关系。结果表明，使用CPA和干燥TOCT的新估计方法能够监测来自氧化劣化的早期阶段的RPVOT残留率降低。

1.介绍

润滑油在操作用途中降解到两个主要产品，即油氧化产品和固体颗粒。近年来，清漆诱导的机器故障已成为热电发电中使用的长寿命涡轮机的严重问题[1那2]。清漆是由润滑油中的氧化产物引起的金属表面的一种薄沉积;它会导致诸如控制阀卡滞和错误操作、轴承温度升高、轴承故障、油过滤器堵塞和传热受阻等问题。关于清漆的研究已有许多报道。Sasaki等[3.[报道，油氧化产品可以分类为不溶性或可溶性的产品。不溶性氧化产物可溶于温热油状物，但是当油冷却时变得不溶。他们还报道了可溶性油氧化产物的分子量为550-1900。即使温暖，平均分子量超过1900倍的不溶性油氧化产品也是不溶于油的。约翰逊和利文斯通[4.[提出了确定产生清漆的电位的第一步是确定油中抗氧化剂的剩余寿命。这可以直接或间接地为涡轮机进行。直接抗氧化测量方法是剩余的有用的寿命评估程序（尺子），而间接方法是常用于评估涡轮机油的残留寿命的旋转压力容器氧化试验（RPVOT）。两种方法对于基于其抗氧化剂的剩余寿命来评估涡轮机油的剩余寿命非常有用。尽管如此，即使涡轮机油可能具有足够长寿的抗氧化剂，仍然常常发生清漆问题[5.]。因此，为了防止清漆，不仅可以评估涡轮机油抗氧化剂的剩余寿命，而且还可以溶于和不溶性的油氧化产品来评估。

因此，为了诊断油氧化产品，作者通过专注于已被污染的膜斑块的着色和最先进的比色贴片仪（CPA）来诊断润滑油降解的新方法。CPA可以使用反射和透射光来测量膜贴片颜色，而传统的比色分析仪仅使用反射光。在膜过滤器的表面和内部收集油氧化产物，并且CPA使用传输光来测量常规比色分析仪不能的膜滤波器内收集的油氧化产物的颜色信息。

在以往的研究中[6.那7.[]，我们报道了汽轮机油的膜斑颜色与氧化产物之间有良好的关系。据报道，膜贴片染色是检测氧化产物非常有用和可靠的方法。然而，膜斑颜色与汽轮机油剩余寿命之间的关系尚不清楚。因此，利用膜贴片颜色建立基于氧化产物存在的新型诊断方法，有必要研究膜贴片颜色与汽轮机油剩余寿命的关系。Yano等人[8.[可以使用干式涡轮机油稳定性试验（干燥矫形器）估算污泥阻力与旋转炸弹氧化试验（RBOT）的关系的事实提出了一种估计方法。对于目前的研究，我们使用干燥的TOCT来研究膜补丁颜色和RPVOT残余速率之间的关系。

在这项研究中，我们使用干燥的TOCT设备制备了通过氧化在实验室中氧化而降解的样品油。使用RPVOT评估每个样品油的剩余寿命，我们研究了膜贴剂颜色和RPVOT残余速率之间的关系。我们还分析了使用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的氧化产物变化对应于RPVOT残留速率的方式。在这些研究的结果的基础上，探讨了一种估计使用基于氧化产品的涡轮蛋白油的氧化劣化的新方法以及涡轮机油的剩余寿命。

2.实验仪器及油样

2.1。过滤设备

过滤设备包括防尘盖，过滤器支撑件和真空烧瓶，过滤漏斗和真空泵。数字1显示了滤波设备的原理图。数字2显示放大的观点，表面的膜过滤器及其横截面结构。滤膜夹在保温瓶的滤托和过滤漏斗之间。将过滤漏斗中的25ml样品油减压过滤。我们使用的是孔径为0.8的膜过滤器μm，直径25mm，厚度0.125 mm。过滤后，用石油醚除去膜贴片上的油，将过滤样品油的膜过滤器干燥;干燥的膜过滤器被称为“膜贴片”。

2.2。取样油和过滤程序

使用三种具有抗氧化剂的市售涡轮机油。使用120℃干燥的TOCT在阶段中氧化油，并使用RPVOT评估这些样品油的剩余寿命。桌子1列出样品油的细节。将样品油A氧化在空气气氛中，并将样品油B和C在氧气中氧化。通过干燥的TOCT测试时间改变氧化水平。此外，在过滤之前，将样品油加热至60℃-65℃的温度一天（连续搅拌），然后按照培养并在室温下孵育并储存3天ASTM D7843第8.1节。

2.3。比色斑块分析仪(CPA)和颜色参数

我们测量了颜色参数(最大色差和δ)E._RGB)的膜贴片使用比色贴片分析仪(CPA)。数字3.显示注册会计师的计量原则。CPA从顶部和底部交替向膜斑投射白光。使用从膜过滤器上表面反射的光，CPA测量在膜过滤器表面捕获的污染物的颜色信息。使用从底部穿过滤膜的光线，CPA测量在滤膜表面和内部捕获的污染物的颜色信息。正如第一部分提到的1，油氧化产品在膜过滤器和其表面上收集。对于该方法，我们使用了透射光来获得关于膜滤波器捕获的氧化产品的所有所需信息。必威2490

颜色参数（即，最大色差和δE._RGB)由256个关卡的RGB值计算而来。例如，白棋的R、G和B都在第256级，而黑棋的R、G和B都在第0级。最大色差定义为R、G、B两个值之间的最大差值;它与润滑油的降解因子有密切的关系[6.]。Δ数量E._RGB定义为使用的白色和膜贴片颜色之间的色差（1）;δ.E._RGB用来测量润滑油的降解程度。RPVOT剩余率为废油RPVOT值除以新油RPVOT值，用百分比表示;它是使用(2）。值rpvot（t)为后的RPVOT值t几小时的退化，并指出通过将其与新油进行比较，涡轮机的剩余寿命是多少。在这项研究中，RPVOT残余率被用作评估涡轮机油的残留寿命的指标。

3.结果与讨论

3.1。干TOST测试时间与RGB值及膜斑颜色的关系

桌子2显示膜贴片的图像和图形4.显示了干燥TOST测试时间和使用透射光测量的RGB值之间的关系。采用透光法测量薄膜贴片颜色时，无法直接显示被测颜色。相反,表2在反射光下显示膜斑块的外观。对于样品油A和B，随着干燥试验时间的增加，膜斑变成了深棕色。同样，随着TOST测试时间的增加，样品油C的膜贴片变暗。样品油的RGB值随干燥试验时间的延长而减小。数字5.结果表明，干燥试验时间、最大色差与δ之间存在一定的关系E._RGB。δ.E._RGB各样品油的干燥时间随时间的增加而增加;在558 ~ 600 h之间，样品油B的增加幅度最大。

3.2。RPVOT残留率和膜贴片颜色之间的关系

数字6.显示干燥TOCT测试时间，RPVOT剩余率和δ之间的关系E._RGB。RPVOT剩余率下降和δE._RGB各样品油随干燥时间的延长而增加。此外，RPVOT剩余率呈下降趋势，δ率呈上升趋势E._RGB不同的样品油有所不同。

数字7.表明RPVOT剩余率与δ之间的关系E._RGB。δ.E._RGB随着RPVOT残留率降低而增加，这表明RPVOT残留率和δ之间存在相关性E._RGB。ASTM D4378将RPVOT限制为25%。

在样品油B中，δE._RGB当RPVOT剩余率低于25%时显著增加。然而,ΔE._RGB对于样品油，当RPVOT残留速率在40％至34％之间大大增加。似乎不同的涡轮机油具有不同的降解趋势，因此有必要为每个涡轮机提供指定RPVOT限制。在我们的测试中，如果δE._RGB样品油的RPVOT达到了350左右的极限。因此，我们认为利用δ可以很容易地估计实际汽轮机油的RPVOT剩余率E._RGB如果使用干燥的曲线制备校准曲线，如图所示7.。因此，如果使用该校准曲线管理涡轮机油，则可以与氧化产品和剩余寿命相关的良好条件。

3.3。样品油的FT-IR分析

数字8.显示IR光谱从1800升至1650厘米^-1识别氧化产物的峰。这些被调整到1800厘米的吸光度^-1对应于零。大约1710厘米处的吸光度水平^-1，为羰基的吸收带峰[9.，而对于被氧化的样品B则没有这种关系，因为RPVOT残留率随干燥测试时间的延长而降低。氧化产物的峰值不随干燥时间的增加而增加。因此，样品B不能被诊断为氧化产物增加。因此，本文提出的方法可以很容易地对同类型样品B油的降解情况进行评估，而这种情况在FT-IR分析中很难被诊断出来。

4。结论

在本研究中，发现RPVOT剩余速率和δE._RGB数据也显示出类似的趋势，我们提出的估计方法可以用于估计汽轮机油的剩余寿命。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可根据要求可从相应的作者获得。

的利益冲突

提交人声明有关本文的出版物没有利益冲突。

致谢

日本科学（JSPS），日本的日本社会Kakenhi（Grant号25420086）支持这项工作。

参考文献

1. L. Day，“解决燃气轮机润滑油中的清漆问题”摩擦学与润滑技术，卷。64，不。1，pp。32-38,2008。查看在：谷歌学术搜索
2. G. Livingstone和D. Oakton，“润滑油清漆的新出现问题”维护与资产管理期刊，第25卷，第5期。2, pp. 38-42, 2010。查看在：谷歌学术搜索
3. A. Sasaki，H. Aoyama，T. Honda，Y.Iwai和C. K. Yong，“y勇”的研究用油污染的颜色，“摩擦学的事务，卷。57，没有。1，pp。1-10,2014。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
4. M. Johnson和G. Livingstone，“识别润滑油底壳中的清漆和氧化前体”，摩擦学与润滑技术，卷。67，没有。4，pp。2-7,2011。查看在：谷歌学术搜索
5. A. Sasaki，S. Uchiyama和M. Kawasaki，“燃气轮机油系统中的清漆形成”，“ASTM国际杂志，卷。5，不。7，pp。103-114,2008。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
6. Yamaguchi, S. Kawamura, T. Honda, M. Ueda, Y. Iwai, A. Sasaki，“用比色法分析石油污染的调查”，润滑工程，卷。58，不。1，pp。12-17，2002。查看在：谷歌学术搜索
7. “利用薄膜贴片的比色分析的透平油污染诊断方法的发展，”JSME期刊公报，卷。12，不。4，pp。18-00277，2018。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
8. A. Yano，S. Watanabe，Y.Miyazaki，M. Tsuchiya和Y. Yamamoto，“涡轮机油氧化过程中的污泥形成研究”摩擦学的事务，卷。47，没有。1，pp。111-122,2004。查看在：出版商的网站|谷歌学术搜索
9. 罗伯特女士和弗朗西斯女士，有机化合物的光谱鉴定，《中国科学:地球科学》，北京:中国科学技术出版社，1998年第3版。

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