Способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла и устройство для его осуществления



Способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла и устройство для его осуществления
Способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла и устройство для его осуществления
Способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2495415:

Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)

Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована для оценки в реальном масштабе времени работоспособности масла с целью определения оптимальных сроков его замены. Способ заключается в том, что на контролируемое масло направляют пучок оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла, измеряют интенсивность флуоресценции свежего масла одновременно в трех спектральных диапазонах и определяют два рабочих спектральных диапазона, в которых значения интенсивностей больше, чем в третьем, измеряют интенсивность флуоресценции в процессе эксплуатации масла, определяют показатель окисления масла как отношение интенсивностей в рабочих спектральных диапазонах и по показателю окисления оценивают работоспособность масла, причем оптическое излучение, возбуждающее флуоресценцию масла, поляризуют и дополнительно одновременно измеряют интенсивности флуоресценции с параллельной и перпендикулярной поляризацией излучения относительно поляризации оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла, по которым определяют показатель анизотропии флуоресценции масла, а также измеряют температуру масла и дополнительно определяют динамическую вязкость масла по заданной калибровочной зависимости и оценивают работоспособность масла по показателю окисления, сравнивая значение показателя с пороговым значением, и по изменению вязкости масла при его рабочей температуре относительно порогового значения. Также представлено устройство для осуществления данного способа. Достигается повышение достоверности оперативного контроля работоспособности масла за счет повышения информативности путем использования для эффективной оценки состояния масла одновременно двух диагностических показателей - степени окисления масла, характеризующей изменение химических свойств масла, и вязкости масла, характеризующей способность обеспечивать эффективную толщину слоя смазки между поверхностями узлов трения. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для оценки в реальном масштабе времени работоспособности масла, в частности гидравлического, компрессорного, трансмиссионного, моторного масла, с целью определения оптимальных сроков его замены.

Для обеспечения высокой надежности работы механизмов, своевременной замены масла разрабатываются способы и устройства, встраиваемые в линию циркуляции масла, позволяющие получать информацию о состоянии смазочного материала в ходе эксплуатации машин и оборудования. При этом важными требованиями к таким устройствам являются надежность конструкции, достоверность получаемой информации и малые габариты.

Одним из основных факторов ухудшения рабочих свойств масла является изменение его вязкости, от которой зависит способность масла обеспечивать эффективную толщину слоя смазки между поверхностями узлов трения, которая предотвращает ускоренное изнашивание и нарушение нормального режима работы узлов трения. Как увеличение вязкости, так и ее снижение ведет к нарушению несущей способности масла. Увеличение вязкости может свидетельствовать о термической деструкции, окислении масла, разложении присадок, загрязнении водой и др. Снижение вязкости может быть вызвано попаданием топлива в масло, крекингом (при очень высокой температуре).

Не менее значимым показателем работоспособности масла является его окисление вследствие воздействия высокой температуры и его взаимодействия с кислородом, окислами азота и влагой воздуха, а также уменьшения содержания антиокислительных присадок в процессе эксплуатации механизмов. В результате окисления масла образуются кислоты, вызывающие коррозию металлических деталей узлов трения и преждевременный выход их из строя.

Известны методы и устройства оперативного контроля работоспособности масла по изменению его вязкости, встроенные в систему смазки и обеспечивающие непрерывный контроль рабочих свойств масла с целью своевременной его замены.

Известен метод падающего шара, основанный на измерении скорости установившегося движения тела в исследуемом масле, реализованный в устройстве, в котором используются две электромагнитные катушки, охватывающие поршень, изготовленный из ферромагнитного материала (патент США №6584831, МПК: G01N 11/10, опубл. 21.12.2001). Устройство встраивается в линию циркуляции масла, и масло заполняет измерительную полость. Электромагнитные катушки включаются поочередно, создавая силу, вызывающую перемещение поршня в обе стороны вдоль измерительной полости. При увеличении вязкости перемещение поршня замедляется. Вязкость масла оценивается по времени перемещения поршня между катушками. Так как перемещение поршня в обе стороны вынужденное, то оно не подвержено влиянию гравитации и потока масла.

Недостатком метода и устройства является то, что требуется использование макроперемещения поршня, что усложняет конструкцию, увеличивает габариты и снижает надежность устройства вследствие изнашивания трущихся деталей.

Известны квазистатические (без перемещений на макроуровне) метод и устройство контроля вязкости смазочного масла (Agoston A., Otsch С., Jakoby В. Viscosity sensors for engine oil condition monitoring - Application and interpretation of results // Sensors and Actuators - 2005 (121), 327-332, патент США №6938462, МПК: G01N 11/00, опубл. 06.09.05), которые основаны на измерении параметров акустических волн, проходящих через кристалл, контактирующий с исследуемым маслом. Устройство состоит из тонкого диска кварца AT - среза с двумя круговыми электродами, нанесенными на торцевые поверхности. Между электродами прикладывают напряжение, которое вызывает деформацию сдвига кристалла. Колеблющаяся поверхность генерирует плоскопараллельный ламинарный поток в контактирующем слое жидкости. Меняя частоту приложенного напряжения, находят частоту механического резонанса. Смещение резонансной частоты и изменение амплитуды колебаний дают информацию о свойствах масла.

Недостатком метода является то, что вследствие высокой рабочей частоты (>5 МГц) он чувствителен к свойствам жидкости лишь в весьма тонком слое, контактирующем с поверхностью датчика. Кроме того, при распространении высокочастотных упругих волн через вязкое масло (высокомолекулярную жидкость) масло начинает вести себя как гель, так как частоты колебаний больших молекул совпадают или меньше рабочих частот устройства. В этом случае устройство недостоверно отражает вязкостные свойства масла.

Известны методы и устройства оперативного контроля работоспособности масла по изменению степени его окисления, встроенные в систему смазки.

Так, известно устройство контроля качества масла (патент США №6459995, МПК: G01N 031/00, опубл. 01.10.02), основанное на измерении изменения его диэлектрической проницаемости. Устройство содержит погруженный в масло емкостной датчик, который является элементом колебательного контура, содержащего LC- или кварцевый генератор.

Выходной сигнал колебательного контура зависит от диэлектрической проницаемости и тангенса диэлектрических потерь масла, которые изменяются с изменением его кислотности. Таким образом, выходной сигнал несет информацию о степени окисления масла. Недостатком устройства является то, что диэлектрическая проницаемость масла, а следовательно, и выходной сигнал зависят не только от кислотности масла, но и от содержания воды, степени загрязнения масла механическими частицами, что делает невозможным установление основного фактора, вызвавшего изменение сигнала.

Известны также оптические, в частности флуоресцентные, оперативные методы контроля качества масла по степени его окисления, разработанные с целью повышения чувствительности за счет снижения электрических шумов.

Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ и устройство оперативного контроля работоспособности смазочного масла (Патент РБ №11208, МПК: G01N 33/26, опубл. 30.06.08), основанные на измерении изменения параметров флуоресценции масла в ходе его эксплуатации. Способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла включает следующие операции: на контролируемое масло направляют пучок оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла; измеряют интенсивность флуоресценции свежего масла одновременно в трех спектральных диапазонах и определяют два рабочих спектральных диапазона, в которых значения интенсивностей больше, чем в третьем; измеряют интенсивность флуоресценции в процессе эксплуатации масла; определяют показатель окисления масла как отношение интенсивностей в рабочих спектральных диапазонах; по изменению показателя окисления масла оценивают его работоспособность в узлах трения. Устройство состоит из корпуса с закрепленным в нем оптическим окном, передающего канала, который содержит излучатель, передающее оптическое волокно и фотоприемник обратной связи, измерительного канала, включающего приемное оптическое волокно и датчик цвета, и блока обработки сигнала и принятия решения.

Недостаток прототипа заключаются в недостаточной информативности о состоянии масла, так как его оценка осуществляется по одному диагностическому показателю - степени окисления масла и не оценивается его вязкость. Ограниченная информативность является причиной недостаточной точности и достоверности оценки работоспособности масла.

Задача заявляемого изобретения состоит в повышении достоверности оперативного контроля работоспособности масла за счет повышения информативности путем использования для эффективной оценки состояния масла одновременно двух диагностических показателей - степени окисления масла, характеризующей изменение химических свойств масла, и вязкости масла, характеризующей способность обеспечивать эффективную толщину слоя смазки между поверхностями узлов трения.

Поставленная задача решается тем, что известный способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла, заключающийся в том, что на контролируемое масло направляют пучок оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла, измеряют интенсивность флуоресценции свежего масла одновременно в трех спектральных диапазонах и определяют два рабочих спектральных диапазона, в которых значения интенсивностей больше, чем в третьем, измеряют интенсивность флуоресценции в процессе эксплуатации масла, определяют показатель окисления масла как отношение интенсивностей в рабочих спектральных диапазонах и по показателю окисления оценивают работоспособность масла, дополнен новой совокупностью операций.

Известно (Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Second Edition. University of Maryland School of Medicine. Kluwer Academic / Plenum Publishers. New York. 1999), что анизотропия флуоресценции зависит от вязкости среды, в которой находятся флуоресцирующие молекулы. Эта зависимость используется в методах измерения вязкости не флуоресцирующих биологических жидкостей (Williams A.M., Dor Ben-Amotz. Molecular-Optical Viscometer Based on Fluorescence Depolarization / Anal. Chem. 1992, P.700-703) и полимерных материалов (патент США №5151748, МПК: G01N 11/00, опубл. 29.09.92), для чего в исследуемую среду вводят флуоресцирующие «молекулярные роторы» или «хромофоры». В этом случае по изменению анизотропии г флуоресценции молекулярных роторов оценивают вязкость η исследуемой среды η=f(r). В смазочном материале присутствуют флуоресцирующие молекулы базовой основы и присадок (в основном молекулы ароматических и полициклических ароматических соединений), что не требует для использования флуоресцентных методов введения специальных флуоресцирующих маркеров.

Новая совокупность операций заключается в том, что оптическое излучение, которое возбуждает флуоресценцию масла, поляризуют таким образом, чтобы оно приобрело линейную поляризацию, и дополнительно одновременно измеряют интенсивности флуоресценции с параллельной I//(Т) и перпендикулярной I(T) поляризацией излучения относительно поляризации оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла. Кроме того, регистрируют температуру Т масла, что является важной операцией, так как вязкость масла в сильной степени зависит от температуры, поэтому при контроле вязкости необходимо указывать при какой температуре выполнены измерения. По измеренным значениям интенсивностей I//(Т) и I(T) определяют показатель анизотропии r(Т) флуоресценции масла при температуре T по формуле (Левшин Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения: Молекулярная люминесценция. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 272 с.):

r ( T ) = I // ( T ) I ( T ) I // ( T ) + 2I ( T ) ( 1 )

и дополнительно к показателю окисления масла оценивают его динамическую вязкость по калибровочной зависимости:

η = ϕ ( r ,T ) ( 2 )

где

η - динамическая вязкость,

r - показатель анизотропии,

Т - температура масла.

Затем оценивают работоспособность масла по показателю окисления S масла, сравнивая значение S с пороговым значением Sпор, и по изменению вязкости η масла при его рабочей температуре относительно порогового значения ηпор.

Введение новой совокупности операций позволяет использовать для оперативного контроля работоспособности масла дополнительный диагностический показатель - вязкость масла, что повышает информативность, а следовательно, и достоверность заключения о работоспособности масла.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус с закрепленным в нем оптическим окном, передающий канал, состоящий из излучателя, передающего оптического волокна, фотоприемника обратной связи, измерительный канал, включающий приемное оптическое волокно и датчик цвета, и блок обработки сигнала и принятия решения, согласно изобретению передающий канал дополнительно содержит поляризатор, установленный между передающим оптическим волокном и оптическим окном, который служит для создания линейной поляризации оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла. Кроме того, устройство содержит два дополнительных измерительных канала, каждый из которых содержит расположенные последовательно измерительный фотоприемник, приемное оптическое волокно и анализатор, установленный между приемным оптическим волокном и оптическим окном, причем плоскость поляризации анализатора первого дополнительного измерительного канала параллельна, а второго перпендикулярна плоскости поляризации поляризатора. Дополнительные измерительные каналы введены для измерения одновременно интенсивности флуоресценции с параллельной I// и перпендикулярной I поляризацией излучения относительно поляризации возбуждающего оптического излучения соответственно. Кроме того, в корпусе устройства установлен датчик температуры для измерения температуры контролируемого масла.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - конструкция предлагаемого устройства;

на фиг.2 - гистограмма изменения показателя окисления S компрессорного масла в ходе эксплуатации и пороговое значение показателя Sпор;

на фиг.3 - гистограмма изменения вязкости η компрессорного масла в ходе эксплуатации и пороговое значение показателя ηпор.

Предлагаемое устройство содержит корпус 14 с закрепленным в нем оптическим окном 10 и датчиком температуры 19, передающий канал, три измерительных канала и блок обработки сигнала и принятия решения 17 (фиг.1). Передающий канал, служащий для создания линейной поляризации оптического излучения и передачи его в объем контролируемого масла, состоит из излучателя 1, фотоприемника обратной связи 2, передающего оптического волокна 5 и закрепленного на поверхности оптического окна 10 поляризатора 11, после прохождения через который оптическое излучение приобретает линейную поляризацию. При этом входной торец оптического волокна 5 обращен к излучателю 1, а выходной - к поляризатору 11. Измерительные каналы применяются для передачи излучения флуоресценции масла из контролируемой области масла к регистрирующим датчикам. Первый измерительный канал включает приемное оптическое волокно 6 и датчик цвета 3. Входной торец приемного оптического волокна 6 обращен к оптическому окну 10, а выходной - к датчику цвета 3. Датчик цвета, регистрирующий интенсивность флуоресценции масла одновременно в трех спектральных диапазонах, в частности, в «красном», «зеленом» и «синем», позволяет оценивать спектральное распределение флуоресценции масла, по которому определяется показатель окисления. Второй измерительный канал содержит первый анализатор 12, приемное оптическое волокно 9 и фотоприемник 8. Третий измерительный канал содержит второй анализатор 13, приемное оптическое волокно 7 и фотоприемник 4. Входные торцы передающих оптических волокон 9 и 7 обращены к анализаторам 12, 13, а выходные - к фотоприемникам 8 и 4, при этом анализаторы закреплены на поверхности оптического окна таким образом, что плоскость поляризации первого анализатора 12 параллельна, а второго анализатора 13 перпендикулярна плоскости поляризации поляризатора 11, что позволяет с помощью фотоприемников 8 и 4 регистрировать флуоресценцию с параллельной и перпендикулярной поляризацией относительно поляризации оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию. Электрические выводы излучателя 1, фотоприемника обратной связи 2, датчика цвета 3, фотоприемников 4 и 8 и датчика температуры 19 выведены на монтажную плату 15, закрепленную на корпусе 14 и соединенную электрическим кабелем 18 с блоком обработки сигнала и принятия решения 17. Для защиты от механических повреждений и экранировки от электрических помех используется защитная крышка 16, закрепленная на корпусе 14.

В качестве источника излучения в предлагаемом устройстве используется источник такого излучения, которое возбуждает флуоресценцию масла, т.е. с длиной волны, находящейся в диапазоне 350-450 нм (например, УФ диод. LED3-UV-395-30). Датчик цвета позволяет одновременно измерять интенсивность флуоресценции масла в трех спектральных диапазонах, в частности, в «красном», «зеленом» и «синем». Таким датчиком может служить, например, Color Sensor MCS3AT/MCS3BT или Color Sensor TCS230. В качестве измерительных фотоприемников 4, 8 используется фотоприемник, спектральная область чувствительности которого согласована со спектром флуоресценции смазочных масел, например фотодиод VTB8440.

Для оценки вязкости на стадии изготовления устройство калибруется в лабораторных условиях с использованием калибровочных образцов с известной вязкостью при заданных температурах. Полученная калибровочная зависимость η=φ(r,T) заносится в память микропроцессора устройства.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Устройство с помощью резьбы и уплотнительного кольца 20 монтируется в бак с контролируемым маслом, как показано на фиг.1, или встраивается в маслопровод. Устройство подключается к электропитанию. Тестируемое оборудование заполняется свежим маслом. Часть потока оптического излучения излучателя 1 подается на фотоприемник 2 обратной связи, который измеряет интенсивность излучения и его выходной сигнал используется в цепи обратной связи для стабилизации интенсивности излучения излучателя. Пучок оптического излучения излучателя 1 проходит по оптическому передающему волокну 5 к поляризатору 11, где преобразуется из неполяризованного в линейно-поляризованное излучение, и затем через оптическое окно 10 направляется на контролируемое масло. При этом в облученном объеме масла возбуждается флуоресценция. Часть потока излучения флуоресценции, пройдя оптическое окно 10, через приемное оптическое волокно 6 передается к датчику цвета 3, который регистрирует интенсивность флуоресценции (IR, IG и IB) одновременно в трех спектральных диапазонах - красном "R", зеленом "G" и синем "В". Затем из трех спектральных диапазонов определяются два рабочих диапазона Δλлд и Δλкор, в которых значения интенсивностей больше, чем в третьем. В первом измерительном канале вычисляется показатель окисления S масла по формуле:

S = I Δλ дл I Δλ кор ,

где IΔλдл - значение интенсивности флуоресценции, измеренное в длинноволновом

рабочем спектральном диапазоне;

IΔλкор - значение интенсивности флуоресценции, измеренное в коротковолновом рабочем спектральном диапазоне.

В ходе эксплуатации оборудования происходит окисление масла, что сопровождается смещением спектра флуоресценции в длинноволновую область и увеличением IΔλдл относительно IΔλкор, т.е. увеличением показателя S.

Вторая часть потока излучения флуоресценции, пройдя оптическое окно 10, падает на первый анализатор 12, плоскость поляризации которого параллельна плоскости поляризации поляризатора 11, вследствие чего на фотоприемник 8 через приемное оптическое волокно 9 передается излучение флуоресценции с параллельной I// поляризацией относительно поляризации оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию.

Одновременно в третьем измерительном канале излучение флуоресценции проходит через оптическое окно 10, второй анализатор 13, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскости поляризации поляризатора 11, и через волокно 7 передается к фотоприемнику 4, который регистрирует флуоресценцию с перпендикулярной I поляризацией излучения относительно поляризации оптического излучения, которое возбуждает флуоресценцию масла. Также одновременно датчик температуры 19 регистрирует температуру Т масла.

Затем определяется показатель анизотропии флуоресценции масла по формуле (1) и вычисляется динамическая вязкость масла по калибровочной зависимости η=φ(r, T).

После этого оценивается работоспособность масла по показателю окисления S, сравнивая значение S с пороговым значением Sпор, и по изменению вязкости η масла при его рабочей температуре относительно порогового значения ηпор.

Все вычисления выполняются с помощью микропроцессора в блоке обработки сигнала. Значения S, η и Т выводятся на дисплей устройства. Значения показателей S и η сравниваются с пороговыми значениями и выносится заключение о работоспособности смазочного масла в блоке принятия решения, которое отражается световой индикацией на дисплее.

Введение двух дополнительных измерительных каналов позволяет проводить одновременно измерения интенсивности флуоресценции с параллельной I// и перпендикулярной I поляризацией излучения относительно поляризации возоуждающего оптического излучения, соответственно. Это дает возможность оценивать показатель анизотропии флуоресценции масла и дополнительный параметр, характеризующий работоспособность масла, - вязкость масла. Кроме того, датчик температуры, установленный в корпусе устройства, дает возможность регистрировать рабочую температуру контролируемого масла, которая является важным параметром при анализе масла и используется для определения его вязкости.

В результате оценки состояния масла одновременно по двум диагностическим показателям - степени окисления масла и вязкости масла - повышается информативность анализа и достоверность заключения о работоспособности масла.

Пример использования предложенного способа и устройства для контроля работоспособности масла КС-19 в компрессорной системе.

Для оценки вязкости устройство на стадии изготовления калибровалось в лабораторных условиях с использованием образцов масел (НАФТАН МИ 1-3 (SAE 15W-40) и Shell Omala Oil 460) с известной вязкостью при заданных температурах. Полученная калибровочная зависимость η=φ(r, Т) имеет вид:

η ( r , T ) = A ( T ) r ( T ) B ( T ) , ( 3 )

где

A(T)=56,69·ехр(-0,0605·T) и В(Т)=5,4103·ехр(-0,0726·T) - температурные коэффициенты.

Калибровочная зависимость была занесена в память микропроцессора устройства.

Для контроля работоспособности смазочного масла КС-19 в компрессорной системе предлагаемое устройство, устанавливали в бак с маслом. Система смазки заполнялась чистым маслом КС-19 и включалось устройство контроля работоспособности смазочного масла. На выходе датчика цвета, в качестве которого использовался Color Sensor MCS3AT/MCS3BT, с помощью микроконтроллера блока обработки и принятия решения, регистрировались одновременно три сигнала (UR=164 мВ, UG=636 мВ и UB=1246 мВ), соответствующие интенсивности флуоресценции масла (IR, IG и IB) в красном "R", зеленом "G" и синем "В" спектральном диапазоне. Дальнейшая обработка сигналов выполнялась также с помощью микроконтроллера. А именно, было определено, что минимальным значением из трех сигналов (UR, UG и UB) является сигнал в красном спектральном диапазоне, то есть рабочими спектральными диапазонами являются зеленый и синий, и IΔλдл=IG, IΔλкор=IB. Следовательно, показатель окисления S при оценке 10 масла КС-19 определялся как отношение U G U B так как S = I Δλдл I Δλкор = U G U B Одновременно измерялись сигналы на выходе фотоприемника второго U// и третьего U измерительных каналов, отражающие соответственно интенсивности флуоресценции с параллельной I// и перпендикулярной I поляризацией, по которым определяется показатель анизотропии г при измеренной температуре Т:

r ( T ) = I / / ( T ) I ( T ) I / / ( T ) + 2 I ( T ) = U / / ( T ) U ( T ) U / / ( T ) + 2 U ( T )

По значению показателя анизотропии r с учетом температуры масла определялась его динамическая вязкость η по калибровочной зависимости (3).

В таблице приведены измеренные значения сигналов UR, UG, UB, U//, U и Т, а также вычисленные значения S, r и η для свежего масла (время эксплуатации t=0) и для масла, работавшего в компрессорной системе в течение времени t1 и t2.

Таблица
время эксплуатации масла t=0 t1 t2
UR, мВ 164 128 44
UG, мВ 636 350 96
UB, мВ 1246 580 113
S 0,51 0,60 0,85
U//, мВ 391 273 94
U, мВ 294 201 66
r 0,099 0,107 0,124
Т, °С 60 61 60
η, Па·с 0,079 0,086 0,117

На фиг.2 и фиг.3 показано изменение показателя окисления S и вязкости η масла в ходе эксплуатации и их пороговые значения Sпор и ηпор. Видно, что значения диагностического показателя S в течение приведенного на графике времени эксплуатации не превышали порогового, в то время как вязкость масла при достижении времени эксплуатации t2 превосходит пороговое значение ηпор=0,11 Па·с, при этом на дисплее появлялся сигнал предупреждения о необходимости замены масла (включался индикаторный светодиод блока обработки сигнала и принятия решения).

Приведенный пример показывает, что предлагаемые способ и устройство, реализующие одновременную оценку двух диагностических показателей S и η повышает достоверность оперативного контроля работоспособности смазочного масла за счет повышения информативности путем использования для оценки состояния масла одновременно двух диагностических показателей - степени окисления масла, характеризующей изменение химических свойств масла, и вязкости масла, характеризующей способность обеспечивать эффективную толщину слоя смазки между поверхностями узлов трения.

Источники информации

1. Патент США №6584831, МПК: G01N 11/10, опубл. 21.12.2001.

2. Agoston A., Otsch С., Jakoby В. Viscosity sensors for engine oil condition monitoring - Application and interpretation of results // Sensors and Actuators - 2005 (121), P.327-332

3. Патент США №6938462, МПК: G01N 11/00, опубл. 06.09.05.

4. Патент США №6459995, МПК: G01N 031/00, опубл. 01.10.02.

5. Патент РБ №11208, МПК: G01N 33/26, опубл. 30.06.08 (прототип).

6. Левшин Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения: Молекулярная люминесценция. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 272 с.

7. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Second Edition. University of Maryland School of Medicine. Kluwer Academic / Plenum Publishers. New York. 1999.

8. Williams A.M., Dor Ben-Amotz. Molecular-Optical Viscometer Based on Fluorescence Depolarization / Anal. Chem. - 1992, P.700-703.

1. Способ оперативного контроля работоспособности смазочного масла, заключающийся в том, что на контролируемое масло направляют пучок оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла, измеряют интенсивность флуоресценции свежего масла одновременно в трех спектральных диапазонах и определяют два рабочих спектральных диапазона, в которых значения интенсивностей больше, чем в третьем, измеряют интенсивность флуоресценции в процессе эксплуатации масла, определяют показатель окисления масла как отношение интенсивностей в рабочих спектральных диапазонах и по показателю окисления оценивают работоспособность масла, отличающийся тем, что оптическое излучение, возбуждающее флуоресценцию масла, поляризуют и дополнительно одновременно измеряют интенсивности флуоресценции с параллельной и перпендикулярной поляризацией излучения относительно поляризации оптического излучения, возбуждающего флуоресценцию масла, по которым определяют показатель анизотропии флуоресценции масла, а также измеряют температуру масла и дополнительно определяют динамическую вязкость масла по калибровочной зависимости
η=φ(r,T),
где η - динамическая вязкость,
r - показатель анизотропии,
T - температура масла,
и оценивают работоспособность масла по показателю окисления, сравнивая значение показателя с пороговым значением, и по изменению вязкости масла при его рабочей температуре относительно порогового значения.

2. Устройство для оперативного контроля работоспособности смазочного масла, содержащее корпус с закрепленным в нем оптическим окном, передающий канал, состоящий из излучателя, передающего оптического волокна, фотоприемника обратной связи, измерительный канал, включающий приемное оптическое волокно и датчик цвета, и блок обработки сигнала и принятия решения, отличающееся тем, что в корпусе установлен датчик температуры, а передающий канал содержит поляризатор, установленный между передающим оптическим волокном и оптическим окном, и, кроме того, содержит два дополнительных измерительных канала, каждый из которых содержит расположенные последовательно измерительный фотоприемник, приемное оптическое волокно и анализатор, установленный между приемным оптическим волокном и оптическим окном, причем плоскость поляризации анализатора первого дополнительного измерительного канала параллельна, а второго перпендикулярна плоскости поляризации поляризатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу оценки чистоты воздуха гермокабин летательных аппаратов, поступающего от компрессоров газотурбинных двигателей, на содержание продуктов разложения смазочных масел, включающий проведение параллельных отборов проб воздуха гермокабины путем его прокачки через патроны с сорбентом с последующим наземным газохроматографическим анализом на колонках разной селективности и полярности для идентификации компонентов-примесей.

Изобретение относится к способу оценки концентрации смолоподобных веществ в водной суспензии титрованием и может быть использовано в области экспериментальной и промышленной биотехнологии.
Изобретение относится к способу подготовки маловодного пластового флюида нефтяных месторождений для молекулярно-биологического анализа. .

Изобретение относится к испытательной технике для оценки качества смазочных масел, преимущественно авиационных моторных масел, в частности к оценке их коррозионной активности на конструкционные и уплотнительные материалы, и может быть использовано в химической и авиационной промышленности для определения уровня противокоррозионных свойств моторных масел и их дифференциации при допуске к производству и применению в технике.

Изобретение относится к способу измерения степени загрязнения моторного масла продуктами износа узлов трения. .

Изобретение относится к методам аналитического контроля качества газового конденсата и нефтей и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение относится к исследованиям физико-химических свойств вязких нефтепродуктов. .

Изобретение относится к технологии определения содержания механических примесей в нефтепродуктах, в частности к способам и устройствам для определения нерастворимых осадков в отработанных моторных, гидравлических, трансформаторных и других маслах на минеральной основе, и может быть использовано в различных областях науки и производства.

Изобретение касается способа выявления примесей в работающем масле и определения степени его загрязненности. Пробы диагностируемого и эталонного масла идентичной марки, а также масла с предельно допустимым значением загрязнителя внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала, который помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда от пластинчатого электрода. Тлеющий разряд, скользящий по поверхности исследуемого масла, фотографируют и проводят алгоритмическую обработку. Степень загрязненности, вид загрязнителей и пригодность работающего масла к эксплуатации определяют путем сравнения интенсивности свечения диагностируемого работающего масла с эталонным маслом и маслом с предельно допустимым значением загрязнителя. Сравнение производят по условному коэффициенту интенсивности, который определяют по отношению длин корон тлеющего разряда образцов в зеленой составляющей спектра. Технический результат заключается в повышении точности анализа и обеспечении возможности выявления конкретных загрязняющих компонентов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к подготовке и транспортировке нефти на промыслах и на предприятиях, занимающихся переработкой нефти, транспортировкой и распределением нефтепродуктов. Способ основан на том, что в процессе налива емкости производится измерение концентрации углеводородов в вытекающей из горловины паровоздушной смеси и трех временных интервалов от момента начала налива до: момента первоначального появления углеводородов в паровоздушной смеси, которое принимают за минимальное значение концентрации; момента максимальной величины концентрации углеводородов в паровоздушной смеси; момента окончания налива по достижении максимального уровня в емкости. Массу потерь нефти или нефтепродукта определяют по следующей формуле: M п п = V ц [ ( t ц − t C m a x ) C m a x t ц + ( t C m a x − t C m i n ) ( C m a x + C m i n ) 2 t C m a x ] , где Mпп - масса потерь нефти или нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси, кг; Vц - объем емкости, м3; tц - отрезок времени от начала налива емкости до достижения максимального уровня заполнения, мин; Cmax - максимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м3; Cmin - минимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м3; tCmax - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией Cmax, мин; tCmin - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией Cmin, мин. Достигаются снижение трудоемкости и повышение точности определения потерь углеводородов. 1 табл.
Изобретение относится к области нефтяной промышленности и предназначено для исследования процесса внутритрубной деэмульсации. Способ исследования процесса внутритрубной деэмульсации включает в себя подготовку модели пластовой воды, состав которой соответствует ионному составу пластовой воды месторождения, формирование холостой и рабочей пробы, установление проб на возвратно-поступательный шейкер, перемещающийся со скоростью, эквивалентной скорости движения эмульсии при внутритрубной деэмульсации, при этом время и температуру перемешивания задают соответствующими внутритрубной деэмульсации, введение в рабочие пробы деэмульгатора и ингибиторов коррозии и солеотложения в последовательности, концентрациях и количестве, моделирующих локальную дозировку реагентов в точках подачи в реальной системе внутритрубной деэмульсации, выдерживание их в течение 20-24 часов при комнатной температуре, определение количественного содержания солюбилизированной нефти в водной фазе и получение вывода о влиянии ингибиторов коррозии и солеотложения на количественное содержание солюбилизированной деэмульгатором нефти. При этом холостая и рабочая пробы состоят из водонефтяной эмульсии, приготовленной из безводной нефти исследуемого месторождения и подготовленной модели пластовой воды, пробы получают перемешиванием в течение 30-35 минут со скоростью вращения мешалки не менее 2600 об/мин. Заявленный способ обеспечивает учет взаимного влияния ингибиторов солеотложения и коррозии на количественное содержание солюбилизированной деэмульгатором нефти. 5 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технике моделирования процессов разложения смазочных масел в газотурбинных двигателях для проведения исследований по токсичности продуктов разложения смазочных масел и для сокращения количества полетных проб воздуха кабин летательных аппаратов при исследовании степени загрязнения воздуха вредными веществами, поступающими вместе с воздухом в систему кондиционирования воздуха, и определения состава вредных примесей, опасных концентраций в воздухе газов и паров, повышения чувствительности их определения. Устройство для моделирования содержит дозатор масла, камеру распыления и разложения смазочных масел (1). На выходе потока воздуха из камеры расположен диффузор (2). На камере размещен нагреватель (3) с термопарой (4) и термореле (5). Устройство включает воздуховод (6), подводящий перекачиваемый горячий воздух в камеру разложения смазочных масел, подключенный через манометр (7) к воздушному компрессору (8). Устройство содержит баллон (13), заполненный азотом особой чистоты, соединенную с ним газопроводом через регулятор (12), переходник (11) и накидные гайки (23, 24) герметичную мерную емкость с воздушной полостью, с маслом и крышкой для залива масла, с маслопроводом. Мерная емкость (9) подключена через переходник (11) с накидными гайками (20, 21) к мерному капилляру (15) в рубашке охлаждения (16) с циркулирующей водой через термостат с насосом (18) и радиаторами, прикрепленному к камере разложения с помощью накидной гайки (22) и конуса уплотнения (25). Также устройство включает дополнительную камеру (26), привинченную к основной камере разложения (1) соосно и герметизированную прокладкой (27), с установленным внутри нее штоком с маховиком (17), с нарезанной и не нарезанной частями. При этом нарезанная часть выполнена с возможностью перемещения во внутренней шайбе с резьбой (28) для регулирования объема камеры разложения и изменения условий моделирования концентрации масла, а не нарезанная часть герметизирована в сальнике с графитовым уплотнением (29). Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении точности моделирования состава продуктов разложения масла в авиационных газотурбинных двигателях. 1 ил.

Изобретение относится к определению физико-химических свойств веществ и материалов: относительной плотности, средней числовой молекулярной массы, коксуемости по Конрадсону, энергии активации вязкого течения многокомпонентных углеводородных систем. Сущность способа заключается в том, что определение физико-химических свойств: относительной плотности, средней числовой молекулярной массы, коксуемости по Конрадсону, энергии активации вязкого течения МУВС - производится путем определения интегрального показателя поглощения многокомпонентной углеводородной системы, линейно коррелирующего с определяемыми физико-химическими свойствами. Интегральный показатель поглощения многокомпонентной углеводородной системы определяется по концентрации раствора образца и его цветовой характеристике в колориметрической системе XYZ, причем первичное определение цветовых характеристик раствора образца производится по фотографическому изображению раствора образца в колориметрической системе sRGB, затем производится переход из колориметрической системы sRGB в колориметрическую систему XYZ, при этом после перехода к колориметрической системе XYZ производится корректировка цветовой характеристики раствора образца в колориметрической системе XYZ на стандартный источник излучения. Определение цветовой характеристики растворов образцов по фотографическим изображениям производится без использования приборов для регистрации электронных спектров поглощения, что позволяет упростить и повысить производительность заявляемого способа. Далее по цветовой характеристике и концентрации раствора определяется интегральный показатель поглощения вещества, который линейно коррелирует с определяемыми ФХС. Достигается упрощение и ускорение определения ФХС МУВС. 3 пр., 6 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области технического обустройства нефтедобычи, в частности к обеспечению поточных измерений количества и показателей качества скважинного флюида. Способ измерения показателя качества скважинного флюида включает дегазацию потока флюида и измерение по меньшей мере одного показателя качества дегазированной жидкости, выходящей из сепаратора. При этом измерение по меньшей мере одного показателя качества дегазированной жидкости производят на части выходящей из сепаратора дегазированной жидкости, которую перепускают по возвратному контуру на вход сепаратора с обеспечением постоянства расхода возвратного потока дегазированной жидкости. Кроме того, осуществляют гомогенизацию дегазированной жидкости перед измерением по меньшей мере одного показателя качества. Изобретение позволяет повысить точность измерения показателей качества скважинного флюида за счет обеспечения постоянного расхода возвратного потока дегазированной жидкости через средства измерения с помощью насоса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к испытанию топлив и масел и может быть использована для оценки их эксплуатационных свойств. Способ оценки диспергирующих и солюбилизирующих свойств топлив и масел включает испытание пробы исследуемого материала при оптимальной температуре в замкнутой циркуляционной системе, при котором осуществляют контакт циркулирующего оцениваемого масла или топлива с поверхностью растворяемого контрольного вещества, предварительную подготовку которого осуществляют путем его постепенного нагрева до температуры 360°C с последующей выдержкой в течение 4 часов, растворяют это вещество в процессе контакта с потоком циркулирующего масла или топлива, периодически фиксируют параметры его растворения в зависимости от температуры циркулирующего масла или топлива, интенсивности их циркуляции, величины поверхности контакта контрольного вещества с потоком циркулирующего масла или топлива, времени контакта циркулирующего масла или топлива с поверхностью контрольного вещества, при этом диспергирующие и солюбилизирующие свойства масла или топлива оценивают по скорости растворения контрольного вещества, которую оценивают по убыли веса контрольного вещества по мере его контактирования с потоком масла или топлива и по содержанию контрольного вещества в составе циркулирующего потока масла или топлива. Также представлено устройство для осуществления указанного способа. Достигается повышение надежности оценки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контролю работоспособности смазочных материалов. Устройство содержит: измерительную емкость с датчиком уровня и каналом для поступления продукта, размещенной напротив указанного канала магнитной ловушкой и установленным рядом с ней датчиком Холла, размещенным в нижней части емкости первым датчиком диэлектрической проницаемости, размещенными по ходу движения продукта блоком обезвоживания и фильтрации и вторым датчиком диэлектрической проницаемости; систему отбора и слива продукта, состоящую из насоса, двух трехходовых кранов и двух переключающихся сервоприводов; а также блок обработки результатов измерения и дисплей. Достигается упрощение и повышение надежности определения. 2 ил., 3 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и используется для исследования химического процесса получения синтетической нефти. Установка для исследования процесса получения синтетической нефти, включающая в себя реактор, загруженный катализатором, накопительную емкость, средства контроля температуры и давления, запорно-регулирующую арматуру, отличается тем, что она дополнительно содержит ресивер, конденсатор-сепаратор, регистрирующие индикаторные устройства для измерения расхода газообразных потоков и отходящего газа, индикаторное устройство для измерения уровня жидкости, при этом на линии подачи газообразных потоков установлены последовательно регистрирующее индикаторное устройство для измерения расхода газообразных потоков, ресивер, каталитический реактор, выход которого соединен с последовательно установленными конденсатором-сепаратором и накопительной емкостью, причем каталитический реактор выполнен с возможностью электроподогрева слоя катализатора и имеет систему внешнего водяного охлаждения, состоящую из последовательно установленных водяного холодильника, сборника парового конденсата, дозирующего насоса и водонагревателя, при этом средства контроля температуры выполнены в виде индикаторного регистрирующего регулирующего устройства, установленного в водонагревателе, первого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в каталитическом реакторе, второго индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в водяном холодильнике, третьего индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в конденсаторе-сепараторе, четвертого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в накопительной емкости, средства контроля давления выполнены в виде первого индикаторного устройства для измерения давления, установленного перед водяным холодильником, и второго индикаторного устройства для измерения давления, установленного в конденсаторе-сепараторе, запорно-регулирующая арматура выполнена в виде регулирующего клапана, установленного на трубопроводе подачи газообразных потоков и связанного с регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода газообразных потоков, первого регулирующего вентиля, установленного между первым индикаторным устройство для измерения давления и водяным холодильником, второго регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в водяной холодильник, третьего регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе отвода отходящего газа из конденсатора-сепаратора между конденсатором-сепаратором и регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода отходящего газа, четвертого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в конденсатор-сепаратор, пятого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи синтетической нефти потребителю и связанного с индикаторным устройством для измерения уровня жидкости. Технический результат - установка обеспечивает получение синтетической нефти из синтез-газа и возможность исследования процесса получения для определения оптимальных параметров. 1 ил.

Изобретение относится к технике измерений и позволяет проводить оперативный анализ качества моторного масла. Способ заключается в том, что проводят дозацию подаваемой на анализ пробы, на ленту из фильтровальной бумаги наносят каплю масла, ленту перемещают в положение захвата изображения с последующим освещением капли масла, осуществляют обработку изображения капли с помощью компьютера и из полученного цифрового изображения выделяют сигнал одной центральной строки, проводят преобразование Фурье данной строки, а полученное преобразование автоматически сравнивают с эталонными и по результату сравнения формируют интегральный показатель загрязненности моторного масла. Достигается возможность осуществления непрерывного автоматизированного контроля, повышение точности, оперативности и достоверности измерений. 1 ил.
Наверх