小说在描述彩色技术基于光学吸收矿物液压油降解

文摘

低成本、紧凑、实时和快速测量光学器件基于白光的吸光度,由光敏二极管的转换色彩传感器,反馈二极管、水和温度传感元件,等等,是开发和测试在低吸收矿物油。偏离传统的电气设备,机械和电化学技术,使用颜色比例(CR)和总污染指数(TCI)参数基于RGB波长透射光强度对油状态监测。测试结果表明,CR证实CIE色度(- - - - - -坐标)和提高石油降解与饱和度和色调。CR被发现独立的油的颗粒污染物,但依赖化学降解。TCI取决于化学降解和颗粒污染物在石油,在最敏感的蓝色波长范围,至少在绿色。此外,结果同意与粘度测定法、总酸值(TAN)和紫外可见photospectrometry。CR, TCI却清晰说明石油降解比谭等主要监测参数和被发现是有效的标准描述液压矿物油的退化。

1。介绍

1.1。背景

石油污染可能是化学氧化和热降解1),溶解和乳化水)或物理(从磨损微粒、灰尘、自由水和空气)。此外,石油也可以降低光降解(免受太阳紫外线)[2,3]。作为服务油降解,不可避免地发生化学和物理变化。这些包括酸性氧化和添加剂损耗的变化,粘度变化由于形成高分子量的组件,并增加界面磨损交配对。这些变化影响油的性能。

油性能特征可以检测到总酸度值(TAN)、粘度测定法,紫外可见photospectrometry等等。然而,这些方法主要是测量一个参数和假设中没有机械故障测量。单一参数传感器只提供润滑油质量的一个狭窄的视图。因此,找到一组被测情况,明确标识石油降解的出现是很重要的。这组测量必须满足统计标准,合理限制可以设置偏差。随后,开发可靠的传感器量化这些被测变量成为当务之急。增加测量数据tribocondition充足和可靠的评估,开发的在线集成系统强烈可取的。

最近,各种石油提出了监测传感器。Kumar et al。4)开发了一个在线光学色彩传感器可以将石油黑暗在降解转化为电阻。光强度从一端通过石油被记录在另一端。石油不透明度变化来源于退化是发现光的吸光度变化转换为电阻。同样,特纳和奥斯汀5)提出了电子技术的在线状态监测润滑油,通过跟踪油介电常数,介电常数之比油的介电常数,自由的空间,使用interleaved-disc电容器。Khandaker et al。6]彩色调制技术用于检测油条件变化而不是通过检测特定波长的强度变化通过监测相对变化的贡献的总和所有波长的光谱功率分布。电感技术基于传感器线圈的电感变化由于金属颗粒的存在已经提出的惠廷顿et al。7),弗拉纳根et al。8]。这类设备磨损粒子更敏感,而石油化学降解通常在tribo-interfaces之前穿粒子生成。此外,≤100微米大小颗粒检测的设备产生较小的问题由于过滤液压油。德尔福等常规石油传感器传感器(9)和Conti-Temic传感器(10)是基于介电常数的原则。Lubrigard [11和三趾鸥12)基于介质/ Tan-delta测量,Flowtonics /影响传感器(13)基于电化学阻抗测量,而Voelker哨兵传感器(14)是基于电导率测量聚合物珠矩阵。石油监控的艺术的另一个目前的趋势是小型化设备基于光学吸收光谱学的发展(15,16]。此外,陈等人。17)使用multi-RGB (7-nos RGB)颜色传感器的测量LED天花板灯在空气中,而不是石油。这些先进的传感器的结果可能是蒙面的磨损颗粒和极地石油污染物。因此,需要有一个范式转变。

在这个工作中,基于光学吸收的多参数检测器在2厘米厚油柱和集成3传感器量化4被测变量(化学降解、污染总量、含水量和温度)。与设备、石油化学退化评价颜色比例(CR)和总污染被在RGB波段光密度的测量。作为相对饱和含水量测量(% RS)通过使用干湿传感元件(因hih - 3610,公司破产引发霍尼韦尔公司,美国oleoapplications)修改。温度由温度传感元件(测量TC1047,芯片公司,美国)。分析各种石油样本的机器和人工的年龄进行样品,与其他传统技术和结果比较。

1.2。传感器测量原理

作为光粒子通过物质,它在一定程度上是基于吸收材料的属性。辐射模型在低吸收介质的摩尔吸光系数旅行制服不透明的吸收网站的浓度如图1,Lambert-Beer定律,这是一种表达光吸收物质如何被应用。Lambert-Beer定律指出,新兴的光线从一个样本由三个物理现象减少,即:(1)量或浓度通路长度内的吸收材料,(2)的光学路径长度,和(3)摩尔吸光系数这是特定波长的光子的概率将吸收的物质。数学上,吸光度就变成: 在哪里吸收率系数,和分别是进口和出口的强度。有颜色变化与吸收率的变化系数有关。随着石油降解的服务、颜色和吸光度也发生了变化。众所周知,石油与服务时间颜色会变得更深;因此,有一个颜色转移到长波长范围。因此,在红色(透射光强度的比值),绿色(期间)波长、CR、增加石油降解。

对于一个给定的光谱灵敏度探测器光接收器的输出电压()输出光强度成正比(),因此,CR 因此,石油服务时间越长,也越高其CR。设备措施第二个条件parameter-TCI RGB波段评估总污染。

石油TCI可能被光密度估计(18,19),这取决于氧化和老化的内容产品,尘埃粒子,水,磨屑。从(1)TCI可以表示为 为目的的传感器设计实现的算法初始化一个基线mV应用(20.]。因此, 在哪里与传感器输出电压的新鲜()和使用()油。

2。实验的细节

2.1。传感器探头的描述

图2显示了一个石油降解探测器探头的设计开发(香港et al。19)美国专利申请号20080024761)。调查包括住房中石油化学退化和污染,水含量和温度传感器安装。白光LED的光学辐射在图2进入一个2厘米厚油柱通过光学窗口和事件在RGB颜色传感器通过光学窗口。反馈光电二极管用于稳定的光功率发射器。发射器和颜色传感器连接到一个前置放大器PCB掩护下吗通过电线。整个探测器探头通过电缆连接微控制器(图中没有显示2)。水传感器和温度传感器粘在住房由环氧树脂。保护网格也是安装在住房吗孤立气泡和安全光学窗口机械损伤。

2.2。材料和方法

三个矿物液压油、T100 DTE-24(# 1, # 2),和DTE25油(埃克森-美孚)得到一个液压系统的钢铁工厂吗(韩国浦项制铁)是用于校准和测试。散装油操作液压系统的温度20 - 30°C和50 - 65°C在冬天和夏天,分别。这些油,样品是新油样品,而C样本退化超过B样品。DTE25、B、C和D样本采样8月23日10月30日和1月10日。不同层次的微粒污染了新鲜T100石油铁(Yakuri化工、日本)包含(使用black-to-gray羰基铁粉Grade-L,平均粒径7.6μ米)。不同级别的润滑油老化是由热降解(ASTM D2070)电动重力烤箱。

粘度测定法(ASTM D445)进行使用大炮粘度计在粘度计浴(KV-8, Stanhope-Seta,英国),和褐色测试使用三趾鸥包执行(FG-K25196-KW fg - k2 - 006 kw,海鸥,英国)配置为ASTM D974 / D664。紫外可见光谱法(ASTM D275)进行photospectrometer (opron - 3000,韩国)。

探测器探头清洗后连接到单片机和计算机;然后权力打开探测器光学窗户被浸在油样本包含在一个容器中。CR, TCI,温度和含水量(% RS)被测变量记录。检测器输出显示范围精度±0.01 CR和TCI±1% RS和±1°C的温度。

3所示。结果与讨论

3.1。校准和彩色处理

多色(白色LED)源与归一化光谱强度在空气中(图3)和RGB颜色传感器的灵敏度(图3)是用作photoemitter光接收器,分别。颜色传感器(MCS3AT / BT、MAZeT GmbH德国)组成的3 Si-PIN二极管集成在芯片上。他们的部分进行环2毫米,0.85毫米²每段光敏感地区。因此,有效的光谱强度是由: 在哪里;。光电探测器输出电流就变成了 使用归一化参数值覆盖放大器增益的变化。DTE24 # 1石油样品与透光率光谱(图4多频互关联阶段和调制荧光计)测量(美国K2, ISS有限公司)被用来校准设备。光电探测器的输出取决于通过油透光率;因此,校准光电探测器的输出(5)是应用于DTE24 # 1样本获取图5。与此同时,RGB输出图6通过整合有效光谱强度(6)在整个RGB波长范围。图6显示输出红色变为绿色色率的比值(CR)增加石油降解使用。光密度称为TCI,也增加了与石油降解(图校准7)。

输出也处理CIE(国际l 'Eclairage委员会)色度坐标饱和度()和颜色()颜色科学的算法21- - - - - -23)进行比较。因此,CR和其他彩色参数应用于DTE24 # 2和DTE25油取样钢铁工厂(韩国浦项制铁);表中给出的结果1。在色度算法方程(7),色调值指示了占主导地位的光波长,而饱和值指示了光谱的传播: 在哪里的部门定义的订单数量大小的值;是Preucil色调色调的错误或部门内的分数由以下几点: 从表1,像色度CIE - CR参数和CIE -坐标明显提高石油降解与服务时间增加,因此暗示一个退化指标。但是,无法推断出相同的颜色和饱和度这取决于,,,大小顺序。这个顺序改变作为位置传感器从空中不同的石油样品给不同的饱和价值观和Preucil色相误差值。图8显示设备的反应是对时间稳定,与CR增加,和石油降解的服务。

3.2。人工降低了油

3.2.1之上。颜色比(CR)和总污染指数(TCI)

在particle-contaminated T100石油、CR值几乎不变的和独立的物理粒子浓度如图9。图中的样本纯粹是Fe-particle /油性混合物没有化学反应。TCI在3波长线性与T100样品中粒子浓度增加、0.9925和0.9961的红色,绿色和蓝色分别。标准误差和回归残差平方的总和是0.0284,0.0273,0.0361,0.0073,0.0067,0.0117为红色,绿色和蓝色波长分别。使用一个反面以及,这种回归的价值价值和分别为红色、绿色和蓝色波段;这是一个统计的意义%,%,%的红、绿、蓝相应的波长。因此,零假设TCI独立物理或微粒污染的石油因此拒绝了基于高度统计学意义的不到0.001%。

在热降解T100样本,TCI随着老化时间线性增加,如图10。然而,192 h降解石油的样本与CR变得非常黑暗,,值为1.62,2.22,2.71,4.36,和92.24 cSt,分别;显示从Lambert-Beer定律的线性假设的转变。

3.2.2。粘度和总酸值(TAN)

运动粘度(图10)的热降解石油在这项研究线性变化随着时间老化,由于不溶物的累积和蒸发损失更多的挥发组分Kaleli和Yavslioli[观察到24]。这种变异模式的粘度与衰老同意辛格等人的结果。25]。这些高分子量不溶性组件增加油粘度的降低。

TAN-values显示微小的变化在热降解,减少从0.20到0.15 mgKOH / g 240 h后可能由于添加剂损耗通过蒸发损失或分解有机acidic-additive石油、可核查的分子光谱(26]。这些退化的样本显示CR,和值为4.58,3.16,4.69,5.52,和92.41 cSt,分别为240 h样本,和0.43,1.23,0.40,1.05,和90.79 cSt,分别为0 h样本。比较变化范围表明,CR和TCI更敏感比粘度和TAN在这些样本退化。

3.2.3。紫外可见Photospectrometry

人为的紫外可见photospectrometry退化样品如图11显示一个稳定的吸光度增加与老化时间增加;和从短到长波长光谱转变过程中热降解油老化。光学maximum-absorbance(吸光度最大值)的样本,它的波长发生也随着老化时间的增长如图12。因此,吸光度光谱的转变与转变maximum-absorbance波长从短到长波长。数据的结果11和12提供良好的背景支持探测器的测量原理。

4所示。结论

CR和TCI参数检测器的结果与其他颜色的色彩理论工艺参数如CIE色度- - - - - -坐标;因此,发现有效标准液压矿物油的退化的特征。CR依靠石油化学降解,TCI取决于化学和物理退化。TCI在蓝色波段最敏感的,至少在绿色的矿物油。CR和TCI结果符合其他分析技术的结果,如粘度测定法,棕褐色,紫外可见photospectrometry。

命名法

:	吸光度
:	的浓度吸收网站
克雷格:	颜色比
:	光密度
:	Preucil色相误差
:	色调
:	有效的光谱强度
:	光强度的发射器
:	光电二极管的输出光强度
:	部门人数
:	吸收率系数
领导:	发光二极管
:	光学路径长度
拉尔夫-舒马赫:	相对饱和
:	饱和
:	光谱灵敏度
谭:	总酸值
TCI:	总污染指数
:	光电二极管的输出电压
:	色度CIE坐标
:	摩尔吸光系数
:	运动粘度。

下标

:	输入
:	输出
:	红、绿、蓝色波长。

标

:	新油
:	使用石油。

引用

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