СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ И ПРИЧИН, ВЫЗЫВАЮЩИХ ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G01N27/02 G01R27/26 

Изобретение относится к области диагностики изменения исходного состояния жидкого вещества и определения причин, вызывающих эти изменения. Оно может быть использовано для решения широкого круга задач анализа качества горюче-смазочных материалов на автотранспорте, локомотивах, морских и речных судах, в авиации, турбогенераторах, трансформаторах и распределителях энергии, в трансмиссионных системах, в нефтепереработке, при эксплуатации в различного вида моторах, гидравлических системах, при производстве и регенерации масел.

В настоящее время при эксплуатации масел не существует практически доступных, быстрых, достоверных и эффективных способов определения качества масла перед его заменой. Критерием (аналогом) для замены масла является средний срок его службы в километрах пробега или часах работы автомобилей, продолжительности эксплуатации в различных двигателях или установках и т.п., устанавливаемый в результате проведения научно-исследовательских работ и обобщения опыта эксплуатации [1].

При производстве масел для оценки их качества проводят анализ с помощью многочисленных трудоемких, требующих много времени химических методов [1]. Анализы проводятся систематически с большими материальными и интеллектуальными затратами.

Низкая оперативность оценки качества негативно отражается в процессе эксплуатации масел, может привести к непредвиденным расходам, загрязнению окружающей среды токсичными продуктами сгорания.

Оперативное определение качества масла с помощью предлагаемого способа согласует интервалы его замены, которые необходимы для реальных условий эксплуатации, расширяя тем самым допустимые эксплуатационные интервалы и увеличивая жизнь двигателя.

Полезность и эффективность изобретения выходит за пределы простого информирования о необходимости менять масло. В некоторых случаях, например в авиационной технике, где безопасность является главной заботой, или на больших судах, локомотивах и турбоагрегатах, где стоимость ремонта значительна, изобретение может обеспечить раннее обнаружение аварийной ситуации.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он позволяет по обобщенным избирательным параметрам n и n_е надежно, быстро, без затрат реактивов, не прибегая к трудоемким, многофакторным и многооперационным химическим анализам, определить степень пригодности масел к эксплуатации, а также в том, что их анализ может быть проведен непосредственно на многочисленных, очень различных объектах, в диагностических инспекционных службах, следящих за состоянием масел на этих объектах.

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.

Измеряют при данной температуре в диапазоне от 10 до 90^oС значения электропроводности и диэлектрической проницаемости образцового масла и исследуемого масла, бывшего в употреблении, вычисляют отношения этих значений, а качество масла определяют по формуле:
1<n<n_{критич еское},
где n - отношение электропроводностей образцового и исследуемого масла;
n_{критич еское} - отношение электропроводностей образцового и непригодного (ограниченно пригодного) к эксплуатации масла.

Причины изменения качества масла избирательно устанавливаются по формулам для n_ε - отношения диэлектрических проницаемостей образцового и исследуемого масел:
n_ε<1, если в масло попала вода;
n_ε>1, если в масло попал бензин;
n_ε=1±0,05 соответствует состоянию, обусловленному допустимыми для эксплуатации выгоранием присадок и незначительными загрязнениями в отличие от перечисленных выше причин (наличия воды и бензина).

Если n≥n_{критич еское}, масло в объекте целесообразно заменить.

Изобретение реализуется следующим образом.

Устанавливают (определяют) в пределах температур от 10 до 90^oС n_{критич еское} - критерий предельного применения (ограниченно пригодного) масла, являющегося отношением электропроводностей образцового масла, соответствующего исходным стандартным характеристикам, и масла, бывшего в употреблении и уже непригодного к эксплуатации:

где G и G* - соответственно активные электропроводности образцового и отработанного масел. См;
- соответственно удельные электропроводности образцового и отработанного масел, См/м.

Измеряют электропроводность исследуемого масла и при данной температуре t определяют n как отношение образцовой электропроводности к данной измеренной величине. Масло пригодно к эксплуатации, если выполняется условие:
1<n<n_{критич еское}.

При n≥n_{критич еское} масло целесообразно заменить, так как при его дальнейшей эксплуатации возможно возникновение аварийных ситуаций, надвигаются экологические и другие проблемы.

Отметим важный факт.

При изменении величины электропроводности может иметь место различие во взаимодействии жидкого вещества с датчиком. Тогда для определения изменения качества следует вместо отношения G/G* пользоваться формулой, приведенной в работе [2]:

где К - геометрическая постоянная датчика, 1/м;
К* - приведенная постоянная датчика, 1/м.

При условии К= К* этого различия во взаимодействии не наблюдается. Для используемого в нашем случае емкостного датчика, обладающего двумя потенциальными электродами, снабженными экраном с нулевым потенциалом, подключение которого производится по трехзажимной схеме, во всем измеряемом диапазоне взаимодействие "масло - датчик" сохраняется одинаковым, т.е. К=К*.

Одновременно устанавливают (определяют) при данной температуре критерий причинности n_ε, являющийся отношением диэлектрических проницаемостей образцового и анализируемого масел.

Если n_ε<1 - в масле присутствует вода;
если n_ε>1 - в масле присутствует бензин.

Примеры конкретного выполнения.

Анализу подвергались масла марок:
M8B производства России;
SAEW5 - 30 - производства США.

1. Измерения электропроводности и диэлектрической проницаемости проводятся с помощью измерителя иммитансов Е7-14 в комплекте с присоединенным к нему емкостным датчиком ДП [3].

Присоединяют датчик к прибору Е7-14 и определяют его электрическую емкость с воздухом:
С_о=8,98 пФ.

Пример 1. Анализ масла марки М8В
2. Заполняют датчик поочередно образцовым, а затем непригодным к эксплуатации маслом и при данной температуре 20^oС определяют с помощью прибора активные проводимости G - для образцового и G* - для отработанного масла, а также электрические емкости С - для образцового и С* - для отработанного масел:
G=12,03•10^-9 См; С=21,38 пФ;
G*=4,29•10^-9 См; С*=22,53 пФ.

3. Определяют при 20^oС предельный критерий пригодности масла к эксплуатации:
n_{критич еское}=G/G*= 2,80.

4. Заполняют датчик исследуемым маслом и при 20^oС с помощью прибора определяют активную проводимость
G_м=7,7•10^-9 См
и электрическую емкость
С_м=22,49пФ.

5. Определяют при 20^oС величину критерия качества для анализируемого масла n=1,56.

Получилось, что n<n_{критич еское}. Следовательно, масло пригодно к эксплуатации. Определяют критерий причинности n_ε = 0,95 - масло не содержит воды и бензина.

Пример 2. Анализ масла марки SAEW5-30
С помощью измерителя иммитансов Е7-14 в комплекте с датчиком ДП, как и в примере 1, п.1, измеряют С_о=8,98 пФ.

1. Заполняют датчик поочередно образцовым, а затем маслом после пробега 11000 км и при температуре 20^oС определяют с помощью прибора соответствующие активные проводимости G - для образцового и G* - для масла после пробега 11000 км, а также электрические емкости С - для образцового и С* - для масла после пробега 11000 км:
G=30,02•10^-9 См; С=21,08 пФ;
G*=17,14•10^-9 См; C*=21,87 пФ.

3. Определяют при 20^oС в данном случае предельный критерий пригодности масла к эксплуатации:
n_{критич еское}=G/G*=1,75.

4. Заполняют датчик исследуемым маслом и при 20^oС с помощью прибора определяют активную проводимость
G_м=7,37•10^-9 См
и электрическую емкость
См=22,36 пФ.

5. Определяют при 20^oС величину критерия качества для анализируемого масла n=4,07.

Получилось, что n=4,07>n_{критич еское}. Следовательно, масло непригодно к эксплуатации.

Определяют критерий причинности n_ε = 0,94<1,0 - в масло попала вода.

Литература
1. Колесник П. А. Материаловедение на автомобильном транспорте. - М.: "Транспорт", 1980.

2. Усиков С. В. , Бабкин П.А., Иванова З.Д., Феофилатьева Р.Н. Способ определения удельной электропроводности жидкости /А.с. 1423950, 1988 г./.

3. Белоусов О. А., Ефремов Б.М., Леонов В.М., Литко А.А., Лукина Т.А., Овинников В. К. , Солодова М.П., Усиков С.В. Трехэлектродный датчик /А.с. 578603, 1977. Бюлл. 40/.

Изобретение относится к области диагностики изменения исходного состояния жидкого вещества и определения причин, вызывающих эти изменения. Сущность изобретения: измеряют при данной температуре (от 10 до 90^oС) значения электропроводности и диэлектрической проницаемости образцового и исследуемого масел. Масло пригодно к эксплуатации, если оно удовлетворяет условию 1<n<n_{критич еское}; где n и n_{критич еское} - отношения электропроводностей образцового и исследуемого масел и образцового и непригодного к эксплуатации масла. Если n ≥n_{критич еское}, масло в объекте целесообразно заменить. Причины изменения качества масла устанавливаются по отношению диэлектрических проницаемостей образцового и исследуемого масел. Технический результат способа состоит в том, чтобы надежно, оперативно, без затрат различных ресурсов определить степень пригодности масел к эксплуатации. Кроме того, анализ может проводиться непосредственно на объектах эксплуатации.

Способ определения качества минеральных моторных масел и причин, вызывающих его изменения, отличающийся тем, что при данной температуре в диапазоне от 10 до 90^oС определяют отношения электропроводностей и диэлектрических проницаемостей образцового и исследуемого масел, качество масла определяют по формуле
1<n<n_{крити ческое},
где n - отношение электропроводностей образцового и исследуемого масел;
n_{крит ическое} - отношение электропроводностей образцового и непригодного к эксплуатации масла, а причины изменения качества масла устанавливают по формулам
n_ε<1 - в масло попала вода;
n_ε>1 - в масло попал бензин,
где n_ε - отношение диэлектрических проницаемостей образцового и исследуемого масел.