在 摩擦学的发展 1687-5923 1687-5915. 后维 10.1155 / 2020/1708408 1708408 研究文章 利用膜片颜色对透平机油氧化变质的估计 kon. Tomohiko. 1 https://orcid.org/0000-0002-8136-6412. 本田 Tomomi. 2 Sasaki. Akira. 3. 阁下 Shyam. 1 工业研究生院 福井大学 Fukui 910-8507. 日本 U-fukui.ac.jp. 2 工程学部 福井大学 Fukui 910-8507. 日本 U-fukui.ac.jp. 3. 维护顾问 横滨231 - 0024 日本 2020. 7. 2 2020. 2020. 30. 04. 2019年 25. 10. 2019年 7. 2 2020. 2020. 版权所有©2020 tomohiko kon等人。 这是在Creative Commons归因许可下分发的开放式访问文章，其允许在任何介质中不受限制地使用，分发和再现，只要正确引用了原始工作。

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。

 日本促进科学学会 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]。清漆是润滑油中氧化产物在金属表面形成的一种薄镀层;它会导致控制阀卡住和错误操作、轴承温度升高、轴承失效、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等人[ 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。

在以前的研究中[ 6.那 7.，我们报道了膜斑块颜色与涡轮机油氧化产物之间的良好关系。在检测氧化产物方面，膜片染色是非常有用和可靠的。然而，膜斑块颜色与透平机油剩余寿命之间的关系尚不清楚。因此，建立一种基于氧化产物存在的膜斑块颜色诊断方法，有必要研究膜斑块颜色与透平机油剩余寿命之间的关系。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.实验装置和样品油 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显示过滤设备的示意图。数字 2示出了膜过滤器表面的放大视图及其横截面结构。膜过滤器夹在真空烧瓶的过滤器支撑件和过滤漏斗之间。过滤漏斗中25ml样品油，减压过滤。我们使用孔径尺寸为0.8的膜过滤器  μ.m，直径25毫米，厚度0.125毫米。过滤后，用石油醚将膜片上的油去除，并将过滤样品油的膜过滤器干燥;干燥的滤膜被称为“滤膜贴片”。

过滤设备。

薄膜过滤器的放大图像。(一)表面。(b)横截面。

 2.2。样品油和过滤程序

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。表 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。

溶剂的性质。

干喷试验时间(h) RPVOT值（分钟） RPVOT残留率（％）
样品油A. 0. 1250. One hundred.
1003. 765. 61.2
1884年 530. 42.4
2500 420. 33.6
样品油B. 0. 1648. One hundred.
336 1140. 69.2
456. 900 54.6
504. 580 35.2
558. 520. 31.6
600 350. 21.2
678. 300 18.2
样品油C. 0. 2605. One hundred.
336 2485. 95.4
1008. 1690 64.9
1395 1020. 39.2
1562 880. 33.8
1924年 65. 2.5
2.3。比色贴片分析仪(CPA)和颜色参数

我们测量了颜色参数（最大色差和δ E.RGB.）使用比色贴片分析仪（CPA）的膜贴片。数字 3.显示CPA的测量原理。CPA将白光交替突出到顶部和底部的膜贴片中。使用从膜滤波器的上表面反射的光，CPA测量膜过滤器表面上捕获的污染物的颜色信息。使用从底部透过膜过滤器传输的光，CPA测量在表面和膜过滤器的内部捕获的污染物的颜色信息。如部分所述 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。

CPA的测量原理。

颜色参数（即，最大色差和δ E.RGB.）由256级中指示的RGB值计算。例如，白色具有r，g和b，均为256，黑色具有r，g和b均匀。最大颜色差异被定义为r，g和的两个值之间的最大差异。B;它与润滑油的降解因子有着密切的关系[ 6.]。数量δ 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.用于测量润滑油的降解水平。RPVOT残余率是二手油的RPVOT值除以新油的RPVOT值，表达百分比;它是使用的（ 2）。值rpvot（ T.）之后的RPVOT值是 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。 （1） δ. E. RGB. = 255. - R. 2 + 255. - G 2 + 255. - B. 2 0.5 那 （2） RPVOT剩余率 = rpvot. T. rpvot. 新 × 100。

3。结果与讨论 3.1。干ost测试时间与RGB值及膜斑块颜色的关系

表 2显示膜斑块的图像，以及图 4.显示使用透射光测量的干燥TOCT测试时间与RGB值之间的关系。当使用透射光测量膜贴剂颜色时，无法直接显示测量的颜色。相反，表格 2显示在反射光中的膜贴片的外观。对于样品油A和B，膜贴片变为暗褐色，因为干燥的TOCT测试时间增加。类似地，随着干燥的TOCT测试时间增加，样品油的膜贴剂变暗。样品油的RGB值随着干燥的TOCT测试时间而降低。数字 5.显示了干烤面包测试时间之间的关系,最大的色差和Δ E.RGB.。δ. E.RGB.随着每个样品油的干燥TOCT测试时间增加;然而，其最大的增加发生在样品油B中，即558至600小时。

膜补丁图像和RGB值。

干喷试验时间(h) 0. 1003. 1884年 2500
样品油A.
干喷试验时间(h) 0. 336 456. 504. 558. 600 678.
样品油B.
干喷试验时间(h) 0. 336 1008. 1395 1562 1924年
样品油C.

干燥TOCT测试时间与RGB值之间的关系。（a）样品油A.（b）样品油B.（c）样品油C.

干燥TOCT测试时间之间的关系，最大色差和δ E.RGB.。（a）样品油A.（b）样品油B.（c）样品油C.

 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δ E.RGB.随着每个样品油的干燥TOCT测试时间增加，增加。此外，RPVOT残余速率的趋势降低和δ的增加趋势 E.RGB.在样品油中不同。

干燥TOCT试验时间，PVOT剩余率和δ之间的关系 E.RGB。（a）样品油A.（b）样品油B.（c）样品油C.

数字 7.显示RPVOT残差和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限制定义为25％。

RPVOT剩余率与δ之间的关系 E.RGB.。

在样品油B，δ E.RGB.当RPVOT剩余率低于25％时大大增加。但是，δ E.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δ E.RGB.达到约350，样品油达到了其RPVOT极限。因此，我们得出结论，使用δ容易估计实际涡轮机油的RPVOT剩余速率 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。FT-IR分析样品油

数字 8.显示IR光谱从1800升至1650厘米-1鉴定氧化产品峰。调整这些，使得1800厘米的吸光度-1对应于零。约1710厘米的吸光度水平-1，这是羰基的吸收带峰[ 9.[然而，随着样品油A和C的干燥TOCT试验时间增加。但是，没有发现这种用于样品油B的这种关系，这是我们知道被氧化的样品油，因为RPVOT残留率随着干燥的TOCT测试时间而降低。然而，氧化产物的峰值不会随着干燥的TOCT测试时间而增加。结果，不能被诊断出样品油B具有增加的氧化产品。因此，我们得出结论，可以使用基于比色分析的提出的方法容易地估计与使用FT-IR分析难以诊断的样品油B的与样品油B的油的降解。

IR的样品油光谱从1800到1650厘米-1。（a）样品油A.（b）样品油B.（c）样品油C.

 4。结论

在本研究中，发现RPVOT剩余速率和δ E.RGB.数据显示出类似的趋势，我们所提出的估计方法可用于估计涡轮机油的剩余寿命。

 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。

 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。

 天 L. 解决燃气轮机润滑油的清漆问题 摩擦学和润滑技术 2008年 64. 1 32. 38. 利文斯通 G。 奥克顿 D. 润滑油清漆的新出现问题 维护与资产管理期刊 2010年 25. 2 38. 42. Sasaki. 一种。 Aoyama. H。 本田 T. Iwai. y。 勇 C. K. 二手油污染颜色的研究 摩擦学交易 2014年 57. 1 1 10. 10.1080 / 10402004.2013.793782 2-S2.0-84890216928 约翰逊 m 利文斯通 G。 鉴定润滑剂贮槽中的清漆和氧化前体 摩擦学和润滑技术 2011年 67. 4. 2 7. Sasaki. 一种。 uchiyama. S. 川崎 m 燃气轮机油系统中的清漆形成 ASTM International 2008年 5. 7. 103 114. 10.1520 / JAI101419 2-S2.0-76649142405 yamaguchi. T. kawamura S. 本田 T. Ueda. m Iwai. y。 Sasaki. 一种。 色度分析对油污的调查 润滑工程 2002年 58. 1 12. 17. 本田 T. Sasaki. 一种。 使用比色分析膜贴片的涡轮油污诊断方法的开发 JSME会刊 2018年 12. 4. 18. 00277 10.1299 / jamdsm.2018jamdsm0088 2-S2.0-85052851904 yano. 一种。 Watanabe. S. 宫崎 y。 Tsuchiya m Yamamoto. y。 汽轮机氧化过程中的污泥形成研究 摩擦学交易 2004年 47. 1 111. 122. 10.1080 / 05698190490278985. 2-S2.0-1242321303 罗伯特 多发性硬化症。 弗朗西斯 X. W. 有机化合物的光谱鉴定 1998年 6 Hoboken，NJ，美国 约翰瓦里和儿子