СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В РАБОТАЮЩЕМ МАСЛЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЕГО ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АГРЕГАТОВ МАШИН Российский патент 2014 года по МПК G01N21/67 G01N33/26 G01N33/30 

Изобретение относится к способу, обеспечивающему техническую диагностику агрегатов машин по интенсивности газоразрядного свечения проб смазочного масла, и может быть использовано в автотранспортных предприятиях и службах автосервиса для анализа степени загрязненности работающего масла и экспресс-диагностики технического состояния деталей транспортных и технологических машин.

Смазочное масло в значительной степени влияет на долговечность машин и механизмов, а в процессе работы смазочное масло испытывает изменения, которые могут существенно изменить его электрофизические параметры, когда наблюдаются отклонения диэлектрической проницаемости и проявляются свойства электропроводности масла. Для комплексной оценки работающего масла целесообразно использовать методы, способные регистрировать такие электрофизические отклонения от исходного состояния свежего масла. Поиск известных технических решений показал, что если пробу масла поместить между обкладками конденсатора и на электроды подать высокое напряжение, то индуцируемое электрическое поле на поверхности масла создаст газоразрядное свечение, интенсивность которого будет зависеть от отношения приобретенных свойств масла к его исходным базовьм свойствам.

Обзор известных методов диагностики машин по параметрам работающего масла (Диагностика изнашивания смазанных подвижных сопряжений / Н.К.Мышкин, О.В.Холодилов, Л.В.Маркова, М.С.Семенюк // Трение и износ. - 1986. - Т.7. - №6. - С.1091-1101) показал, что для массовых машин малой мощности, к которым относится наземный транспорт, наиболее эффективными являются мобильные средства экспресс-диагностики, которые можно использовать наряду со сложными системами диагностики, базирующимися в центрах обслуживания и ремонта. Оценить степень выработки ресурса существующими экспресс-методами анализа масла можно, используя абсорбционную спектрофотометрию, прямое фотометрирование, феррографию и магнитометрию. Первые два способа относят к физическим методам оптического фотометрирования общей загрязненности смазочного масла, но они не регистрируют отклонения электрофизических свойств. В основу двух последних способов положена регистрация отклонения величины магнитного поля, которая не способна оценивать отклонения масла, связанные с изменением диэлектрической проницаемости. По этим причинам существующие экспресс-методы оценивания свойств работающего масла не обеспечивают высокую достоверность результатов.

Известен ряд электрофизических методов оценки дисперсионного состава смазочного масла, которые включают электрооптический способ, атомно-абсорбционную спектрометрию, атомно-флуоресцентную спектрофотометрию, эмиссионную спектрофотометрию.

Электрооптический способ основан на явлении релаксации оптической анизотропии после снятия ориентирующих дисперсию электрических полей (Диагностика изнашивания смазанных подвижных сопряжений / Н.К.Мышкин, О.В.Холодилов, Л.В.Маркова, М.С.Семенюк // Трение и износ. - 1986. - Т.7. - №6. - С.1091-1101). Пробу масла помещают между плоскими электродами, создают электрическое поле и через масло пропускают монохроматическое поляризованное оптическое излучение. По зарегистрированной интенсивности светового потока решением интегрального уравнения определяют функцию распределения частиц загрязнений по размерам. Достоинством способа является его чувствительность и возможность определять концентрацию частиц и фракционный состав.

К недостаткам способа можно отнести невозможность выполнять экспресс-анализ проб масла и его применение только в лабораторных условиях.

Атомно-абсорбционная спектрометрия относится к методу спектрального анализа масла (Диагностика изнашивания смазанных подвижных сопряжений / Н.К.Мышкин, О.В.Холодилов, Л.В.Маркова, М.С.Семенюк // Трение и износ. - 1986. - Т.7. - №6. - С.1091-1101). Исследуемую пробу масла испаряют в плазме, затем измеряют интенсивность света от источника дискретного излучения, проходящего через пар пробы масла. По степени ослабления интенсивностей линий спектра судят о концентрации элементов в пробе. Метод предназначен для оценки противоизносных свойств моторных масел, а также технического состояния двигателей. Метод не является экспрессным и эффективен для определения содержания только мелких частиц изнашивания и не реагирует на крупные частицы размером свыше 10 мкм.

Атомно-флуоресцентная спектрофотометрия близка принципом определения частиц износа в смазочном масле к атомно-абсорбционной спектрометрии, не имеет ограничения по размеру частиц, но приемлема для определения только тех продуктов износа, металлы которых обладают резонансным излучением. Метод не является экспрессным.

Вышеперечисленные методы обладают невысокой экспрессностью, а ввиду их сложности и низкой производительности они не нашли широкого применения при диагностировании агрегатов машин по параметрам работающего масла.

Для целей диагностики известен метод эмиссионной спектрометрии, описанный в книге Соколова А.И., Тищенко Н.Т. Применение эмиссионного спектрального анализа масла для оценки износа и свойств работающего масла. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1979. - С.10-19. Согласно методу пробу исследуемого смазочного масла помещают в область электрического разряда, проводят аппаратную регистрацию свечения разряда и выполняют алгоритмическую обработку зарегистрированной информации, которая подвергается сравнительному анализу интенсивностей спектральных линий, соответствующих различным химическим элементам и характеризующих степень износа и загрязнения.

Этот метод имеет недостатки. Специальная подготовка проб смазочного масла обуславливает его низкую производительность, что ограничивает возможность текущего контроля при наличии большого парка машин. Кроме того, недостатками известного метода являются высокая генерация озона, ультрафиолетового излучения и выбросы продуктов сгорания проб и электродов. Воздействие этих вредных факторов снижает точность и достоверность оценки ресурса работающего масла.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является «Способ оценки степени выработки ресурса смазочного материала» (Пат. 2305274 С1, опубл. 27.08.2007, Бюл. №24). В способе используется высоковольтный тлеющий разряд от пластинчатого электрода, скользящий по поверхности капиллярно-пористого носителя, в который внедрены пробы исследуемого и чистого (эталонного) смазочного материала идентичной марки. Электрод устанавливают с частичным перекрыванием носителя с пробами. Образуемое газоразрядное свечение фотографируют в области каждой из указанных проб и алгоритмически обрабатывают полученную информацию сравнением законов спада интенсивности свечения по мере его удаления от кромки электрода до границ визуального изображения. Для алгоритмической обработки выбирают содержимое цифрового файла, соответствующее зеленой составляющей изображения. Степень выработки ресурса смазочного материала (его загрязненность примесями) оценивают по отношению измеренных расстояний от кромки электрода до дискретных границ яркости изображения регистрируемого зеленой составляющей спектра для диагностируемой и эталонной проб. Способ по прототипу повышает достоверность оценки степени выработки ресурса смазочного масла за счет снижения степени воздействия вредных факторов.

Этот способ имеет недостатки:

1. Оценка степени выработки ресурса смазочного материала оценивается только законом спада интенсивности свечения в зависимости от концентрации загрязняющих компонентов.

2. Способ не объясняет влияния загрязняющих компонентов смазочного материала на процесс газоразрядного свечения, указывая только на многофакторную сложность процесса.

3. Реализуемый способ предлагает оценивать обобщенную загрязненность смазочного материала, не разделяя степень загрязненности на отдельные компоненты (вода, топливо, продукты износа и окисления).

4. Способ не обеспечивает возможности использовать его для диагностирования узлов и механизмов агрегатов машин.

Примесями, характеризующими работоспособность отдельных узлов машин, являются вода, частицы металла и продукты атмосферного загрязнения, а свойствами, характеризующими естественные процессы старения масла, являются продукты его окисления.

Для получения более достоверной и оперативной оценки технического состояния машин и механизмов перед изобретением стоит задача повысить точность анализа работающего масла путем выявления в нем конкретных загрязняющих компонентов (примесей) и определить степень загрязнения масла.

Технической результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в оценке работающего масла, а именно: в выявлении содержания примесей относительно эталонного масла по изменению интенсивности свечения газового разряда, скользящего по поверхности смазочной среды; определении степени загрязнения и пригодности к дальнейшей эксплуатации работающего масла путем сравнения с браковочными показателями интенсивности свечения для конкретных загрязнителей (примесей).

Задача решается следующим образом.

Как и по прототипу, пробы диагностируемого работающего масла и эталонного масла идентичной марки внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала, который помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда от пластинчатого электрода, устанавливаемого с частичным перекрыванием поверхности носителя с пробами, область свечения фотографируют от кромки пластинчатого электрода до границ яркости визуального изображения светящейся короны разряда, полученное изображение заносят в базу данных компьютера в виде цифрового файла. После этого проводят алгоритмическую обработку цифрового файла, основанную на сравнительном анализе интенсивности зеленого свечения в области проб, измеряют расстояние от кромки пластинчатого электрода до границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для диагностируемой и эталонной проб и по отношению измеренных расстояний оценивают степень загрязненности примесями работающего масла. В отличие от прототипа дополнительно определяют вид загрязнителей диагностируемого работающего масла и пригодность его к дальнейшей эксплуатации, при этом и степень загрязненности, и вид загрязнителей, и пригодность к эксплуатации оценивают по условному коэффициенту интенсивности свечения диагностируемого работающего масла К_ИС, который определяют по формуле:

К_ИС=L_р/L_э,

где L_р - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для диагностируемого работающего масла;

L_э - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для эталонного масла,

и при значении условного коэффициента интенсивности свечения, равном единице, работающее масло считают пригодным к дальнейшей эксплуатации, при значении условного коэффициента интенсивности свечения меньше единицы, но больше нуля, делают заключение о наличии в работающем масле воды или атмосферной пыли, а при значении условного коэффициента интенсивности свечения больше единицы делают заключение о наличии в работающем масле металлических примесей и износе сопрягаемых деталей агрегатов машин. Отличием является также то, что пригодность диагностируемого работающего масла, техническое состояние и остаточный ресурс исследуемого агрегата при условном коэффициенте интенсивности свечения, отличном от единицы, оценивают путем сравнивания условных коэффициентов интенсивности свечения диагностируемого работающего масла и максимально загрязненного соответствующим загрязнителем масла идентичной марки, при этом условный коэффициент интенсивности свечения максимально загрязненного масла определяют по формуле:

К_ИС=L_з/L_э,

L_з - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для масла с предельно допустимым значением загрязнителя;

L_э - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для эталонного масла.

Пригодным к дальнейшей эксплуатации считают диагностируемое работающее масло, значение условного коэффициента интенсивности свечения которого не превышает значения условного коэффициента интенсивности свечения максимально загрязненного масла. Для определения условного коэффициента интенсивности свечения максимально загрязненного масла в частном случае пробу чистого масла предварительно загрязняют соответствующим загрязнителем до предельно допустимого значения, после этого внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала и помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда, а длину короны тлеющего разряда L_з максимально загрязненного масла измеряют аналогично, как и для диагностируемого работающего масла. Длину короны тлеющего разряда L_з максимально загрязненного масла можно определить и путем расчета заранее по формуле:

$$L_{з}=\sqrt{\frac{d}{\rho \omega \epsilon }}$$ ,

где d - толщина изолятора, на котором размещены носители с пробами;

ω - частота электрического тока;

ρ - сопротивление изолятора, на котором размещены носители с пробами;

ε - диэлектрическая проницаемость вещества, рассчитывается по формуле:

$$\epsilon ={\epsilon }_{м}\left[1+\frac{C_V}{\frac{1-C_V}{3}+\frac{C_V}{{\epsilon }_{з}-{\epsilon }_{м}}}\right]$$ ,

где C_V - объемная предельно допустимая концентрация загрязняющих примесей в долях единицы;

ε_з - диэлектрическая проницаемость загрязняющей примеси;

ε_м - диэлектрическая проницаемость чистого смазочного масла.

В качестве носителя используют бумажный фильтроэлемент. Возможно использование и иного капиллярно-пористого носителя.

Цифровое фотографирование регистрирует спектральные характеристики свечения по трем основным составляющим видимого спектра: красной, зеленой и синей. Экспериментально установлено, что распределение яркости зеленой составляющей наиболее чувствительно к присутствию в области разряда компонентов исследуемого смазочного масла. По мере накопления отработанных и загрязняющих компонентов интенсивность свечения зеленого цвета в градациях яркости меняется. Распределения яркости красной и синей составляющих спектра слабо зависят от примесей смазочного масла. По этой причине, при алгоритмической обработке зарегистрированной информации, зеленая составляющая спектра обеспечивает картину распределения интенсивности свечения, пропорциональную длине свечения короны разряда, которая и вошла в оценочный показатель степени загрязненности работающего масла.

В отличие от способа по прототипу оценку технического состояния и остаточного ресурса масла осуществляют по отклонению коэффициента условного показателя интенсивности свечения, сравнивая параметры исследуемого работающего масла с эталонным значением, полученным для неработавшего масла, и браковочным значением, полученным для максимально загрязненного масла. По полученному отклонению осуществляют оценку технического состояния и остаточный ресурс исследуемого агрегата.

Допустимые значения для максимально загрязненного состояния масла продуктами износа водой или пылью можно получить эмпирически в лабораторных условиях постепенным наращиванием концентраций загрязняющих компонентов до браковочного значения или путем расчета. Расчет браковочного значения основан на следующем: известно, что интенсивность светового излучения пропорциональна световому потоку и зависит от диэлектрической проницаемости вещества согласно формуле:

$$I=\frac{{\epsilon }_{0}c\sqrt{\epsilon \mu E^2}}{2}$$ ,

где ε₀ - диэлектрическая постоянная;

с - электродинамическая постоянная (скорость света в вакууме);

ε - диэлектрическая проницаемость вещества;

µ - магнитная проницаемость;

Е - напряженность электрического поля.

Регистрируемую яркость от светового потока для двух проб масла, одновременно помещенных в высоковольтный разряд, отличают величины их диэлектрических проницаемостей и напряженности электрического поля. Напряженность электрического поля будет меняться как вдоль кромки прижимного электрода от работающего масла к эталонному маслу, так и по направлению распространения тлеющего разряда от кромки электрода к периферии. В общем виде напряженность электрического поля определяют формулой:

$$E\frac{U}{L}$$ ,

где U - напряжение от высоковольтного генератора;

L - расстояние газоразрядного перекрытия.

Для того чтобы не возникало газоразрядного перекрытия между электродами, длину короны скользящего разряда регулируют частотой тока и толщиной изолятора. В этом случае тлеющий разряд (длину короны) измеряют расстоянием от кромки электрода до дискретных границ яркости визуального изображения свечения и определяют формулой (Техника высоких напряжений / Г.Н.Александров, В.Л.Иванов, К.П.Кадомская и др. / Под ред. М.В.Костенко. - М.: Высш. школа, 1973. - С.54-57):

$$L=\sqrt{\frac{d}{\rho \omega \epsilon }},\text{ (1)}$$

где d - толщина изолятора, на котором размещены носители с пробами;

ω - частота электрического тока;

ρ - сопротивление изолятора, на котором размещены носители с пробами;

ε - диэлектрическая проницаемость вещества.

Диэлектрическая проницаемость работающего масла с содержанием примесей и приобретенных свойств значительно отличается от диэлектрической проницаемости «чистого» масла, таким образом, изменения концентраций примесей комплексно изменяет значение диэлектрической проницаемости масла, при этом «работающее» масло рассматривается как бинарная смесь «чистое масло плюс примесь».

Комплексную величину диэлектрической проницаемости работающего смазочного масла, учитывающей находящиеся в смазочном масле загрязняющие примеси, определяют по эмпирической формуле (Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область слабых полей). - М. - Л.: Изд-во техн.-теор. лит-ры, 1948. - С.487-491):

$$\epsilon ={\epsilon }_{м}\left[1+\frac{C_V}{\frac{1-C_V}{3}+\frac{C_V}{{\epsilon }_{з}-{\epsilon }_{м}}}\right]\text{, (2)}$$

где C_V - объемная концентрация загрязняющих примесей в долях единицы;

ε_з - диэлектрическая проницаемость загрязняющей примеси;

ε_м - диэлектрическая проницаемость чистого смазочного масла.

Таким образом, используя величину предельно допустимой концентрации конкретной примеси и ее диэлектрическую проницаемость, можно определить длину короны тлеющего разряда максимально загрязненного масла по формуле (1).

По заявленному способу за критерий, характеризующий степень выработки ресурса работающего масла, принят коэффициент условного показателя интенсивности свечения К_ис, выраженный отношением длины короны тлеющего разряда, скользящего по поверхности работающего масла, к длине короны эталонного масла:

$${\text{Ê}}_{\text{ÈÑ}}={\text{L}}_{\text{ð}}{\text{/L}}_{\text{э}},\text{ (3)}$$

где L_р - длина короны тлеющего разряда работающего масла;

L_э - длина короны тлеющего разряда эталонного масла.

При значении коэффициента интенсивности свечения меньше единицы, но больше нуля делают заключение о наличии в работающем масле воды или атмосферной пыли. Подставляя в формулу (2) значения диэлектрических проницаемостей чистого смазочного масла, воды и кремния (кремний является индикатором пыли) с максимально-допустимыми концентрациями загрязняющих примесей, можно по формулам (1) и (3) рассчитать браковочные значения условного коэффициента интенсивности свечения для смазочного масла, максимально загрязненного водой или пылью, превышение которых недопустимо и считается диагностическим признаком.

При значении коэффициента интенсивности свечения больше единицы судят о наличии в смазочном масле продуктов износа от металлических деталей. В формуле (1) диэлектрическая проницаемость металлических продуктов износа принимается равной единице, а на распространение тлеющего разряда будет оказывать влияние электропроводность, величина, обратная поверхностному сопротивлению. Электропроводность проявляется от металлических частиц износа деталей, находящихся на поверхности бумажного носителя, пропитанного исследуемым смазочным маслом, концентрация которых влияет на величину длины тлеющего разряда. Формулу (2) можно преобразовать через комплексную величину электропроводности и подставляя максимально-допустимые концентрации металлических частиц, получить браковочные значения условного коэффициента интенсивности свечения для смазочного масла, максимально загрязненного продуктами износа.

Пригодным к эксплуатации считают работающее масло с неизменяемым значением коэффициента интенсивности свечения, равным единице, либо с отклонениями в сторону больше или меньше единицы, величина которого не превышает браковочного значения, полученного для максимально загрязненного работающего масла.

Таким образом, способ диагностики агрегатов машин по параметрам работающего масла в отличие от прототипа позволяет по условному показателю коэффициента интенсивности свечения оценивать качественный состав исследуемого масла. Это в свою очередь повысит точность оценки технического состояния машин.

В уровне техники не обнаружено технических решений, согласно которым вид конкретных загрязнителей, пригодность работающего масла к эксплуатации и оценка технического состояния агрегатов машин осуществлялись по интенсивности свечения и длине короны тлеющего разряда. Изобретение явно не следует из уровня техники.

На фиг.1 представлен пример зарегистрированной информации в виде двумерной картины распределения яркости свечения от работающего I и эталонного масла II.

На фиг.2 представлена блок-схема устройства, с помощью которого реализуется заявляемый способ.

Способ оценки загрязненности смазочного масла может быть осуществлен с помощью известного для газоразрядной визуализации прибора, представленного на блок-схеме (фиг.2). Прибор состоит из компьютерного процессора 1, блока памяти 2, высоковольтного генератора 3, оптической системы фотометрирования 4, цилиндрического электрода 5, исследуемого объекта 6, нижнего электрода 7 и изолятора 8. Описание работы схемы газоразрядной визуализации сводится к следующим процессам. Между цилиндрическим электродом 5 и нижним пластинчатым электродом 7 размещаются изолятор 8 и исследуемый объект 6 в виде двух полосок бумажного носителя, пропитанного работающим и эталонным маслами (бумажного фильтроэлемента). На электрод 7 подают импульсное напряжение от высоковольтного генератора 3, возникает высокая напряженность электрического поля, генерирующая в газовой среде между объектом 6 и изолятором 8 скользящий поверхностный разряд, параметры которого определяются свойствами объекта 6 и окружающей газовой средой. Свечение разряда с помощью оптической системы 4 преобразуется в видеосигналы, которые записываются в виде одиночных кадров в блок памяти 2, связанный с компьютерным процессором 1. Процессор представляет собой специализированный программный комплекс, который позволяет алгоритмически обрабатывать результаты газоразрядной визуализации.

Регистрация изменения интенсивности свечения, как по прототипу, так и по заявленному способу, выполняется следующим образом. Бумажный фильтроэлемент обеспечивает быстрое и равномерное внедрение смазочного материала и не вносит искажения в спектрально-яркостные характеристики свечения и его можно использовать в качестве носителя для проб смазочных масел. На вырезанную полоску бумажного фильтроэлемента 6 наносят несколько капель тщательно перемешанного работающего масла, отобранного из замкнутой системы смазки диагностируемого агрегата. На вторую полоску фильтроэлемента 6 наносят чистое (эталонное) масло идентичной марки. Пробам масла на двух полосках в течение 1…2 минут дают возможность распределиться по поверхности и внедриться в структуру фильтроэлемента, а затем пробы помещают на стеклянный изолятор 8 газоразрядной камеры на расстоянии 30 мм, одновременно прижимая и частично перекрывая их пластинчатым электродом 5. С нижней стороны стеклянного изолятора 8 в газоразрядной камере устанавливается пластинчатый электрод 7, площадь которого равна площади стеклянного изолятора 8. Область высокого разряда можно создать, используя высоковольтный генератор 3. Подача высоковольтного напряжения U от генератора на нижний электрод 7 наводит между электродами электрическое поле Е, которое обеспечивает свечение короны тлеющего разряда вдоль прижимного пластинчатого электрода 5, скользящего по поверхности пропитанных маслом бумажных носителей 6 и перпендикулярно электроду по направлению к периферии. Такая конструкция обеспечивает равномерно распределенное свечение по поверхности этих носителей. Область свечения с помощью оптической системы фотометрирования 4 фотографируют от кромки пластинчатого электрода 5 до дискретных границ яркости визуального изображения светящейся короны разряда и заносят в базу данных компьютера (блок памяти 2) в виде цифрового файла. Одновременная аппаратная регистрация свечения в области обеих проб устраняет влияние дестабилизирующих факторов на точность получения результатов и исключает необходимость абсолютной калибровки.

В зависимости от значения измеряемого коэффициента интенсивности свечения масло, подвергаемое анализу, можно отнести к одной из трех групп, отличающихся наличием и концентрацией различных примесей.

1 группа - масло с допустимым содержанием примесей, годное к эксплуатации. Значение коэффициента интенсивности свечения равно единице, а также больше или меньше единицы, но менее значения браковочного показателя, полученного для максимально загрязненного масла. Величина этого показателя устанавливается теоретическим расчетом либо экспериментально в лабораторных условиях путем подбора допустимых концентраций загрязняющих компонентов, не опасных для технического состояния машин, либо по величине среднеквадратичного отклонения от модального значения экспериментальной выборки массового отбора проб в процессе эксплуатации машин. В данную группу примесей входят кислоты и продукты окисления.

2 группа - масло, непригодное для эксплуатации, с наличием недопустимых примесей в виде металлических частиц износа. Значение коэффициента интенсивности свечения больше единицы и превышает величину браковочного значения для максимально загрязненного масла металлическими частицами.

3 группа - масло, непригодное для эксплуатации, с содержанием воды. Значение коэффициента интенсивности свечения меньше единицы и превышает величину браковочного значения для максимально загрязненного состояния масла водой. Характер поведения коэффициента интенсивности свечения сводится к его резкому (логарифмическому) спаду значений в зависимости от роста концентрации воды до 1% с последующей стабилизацией. Масло на пригодность оценивают концентрацией воды до 0,5%.

4 группа - масло, непригодное для эксплуатации, с наличием недопустимых примесей в виде элементов дорожной пыли. Значение коэффициента интенсивности свечения меньше единицы и превышает величину браковочного значения для максимального загрязненного масла пылью (кремнием). Характер поведения коэффициента интенсивности свечения сводится к его постепенному (экспоненциальному) спаду значений в зависимости от роста концентрации кремния.

Каждая группа значений коэффициента интенсивности свечения исследуемых проб смазочного масла способна обобщенно (интегрально по суммарным показателям) диагностировать технические состояния агрегатов машин с замкнутой системой смазки. Первая группа значений характеризует работоспособное состояние масла при условии исправности агрегата. Вторая группа выявляет такие неисправности, как негерметичность агрегатов (утечки масла, неработоспособность сапунов, манжет, сальников и т.п.), неработоспособность систем очистки масла, износы деталей и узлов, выполненных из металла. Третья группа диагностирует негерметичность агрегатов, т.к. вода может поступать из окружающей среды, а также выявляет наличие воды и антифризов, попадающих в систему смазки силовых энергетических агрегатов из их неисправных систем охлаждения. Четвертая группа выявляет негерметичность агрегатов и неработоспособность систем очистки воздуха.

Наличие комплексных примесей, приводящих к деградации работающего масла, проявляется, чаще всего, в виде одного максимального преобладающего значения, которое служит сигналом к остановке агрегата и проведению углубленной диагностики методами физико-химического анализа масла и инструментального контроля. Такой способ диагностики позволяет контролировать качественные свойства работающего масла и оценивать технические состояния узлов и деталей агрегатов машин в процессе эксплуатации. Кроме того, регулярная подконтрольная работа агрегатов позволяет путем известных методов расчета прогнозировать их остаточный ресурс.

Подготовка проб к анализу, аппаратная регистрация свечения и алгоритмическая обработка результатов по предлагаемому способу диагностирования агрегатов машин занимает малое время и производительность, что позволяет способ использовать при проведении экспресс-анализа качества моторных, трансмиссионных, гидравлических и других масел в лабораторных, цеховых и полевых условиях. Предлагаемый способ может быть применен в службах автосервиса и автотранспортных предприятиях.

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.

1. Способ выявления примесей в работающем масле и определения степени его загрязненности для оценки технического состояния агрегатов машин, согласно которому пробы диагностируемого работающего масла и эталонного масла идентичной марки внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала, который помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда от пластинчатого электрода, устанавливаемого с частичным перекрыванием поверхности носителя с пробами, область свечения фотографируют от кромки пластинчатого электрода до границ яркости визуального изображения светящейся короны разряда, полученное изображение заносят в базу данных компьютера в виде цифрового файла, проводят алгоритмическую обработку цифрового файла, основанную на сравнительном анализе интенсивности зеленого свечения в области проб, измеряют расстояния от кромки пластинчатого электрода до границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для диагностируемой и эталонной проб и по отношению измеренных расстояний оценивают степень загрязненности примесями работающего масла, отличающийся тем, что дополнительно определяют вид загрязнителей диагностируемого работающего масла и пригодность его к дальнейшей эксплуатации, при этом и степень загрязненности, и вид загрязнителей, и пригодность к эксплуатации оценивают по условному коэффициенту интенсивности свечения диагностируемого работающего масла К_ис, который определяют по формуле:
К_ИС=L_р/L_э,
где L_р - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для диагностируемого работающего масла;
L_э - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для эталонного масла,
и при значении условного коэффициента интенсивности свечения, равном единице, работающее масло считают пригодным к дальнейшей эксплуатации, при значении условного коэффициента интенсивности свечения меньше единицы, но больше нуля, делают заключение о наличии в работающем масле воды или атмосферной пыли, а при значении условного коэффициента интенсивности свечения больше единицы делают заключение о наличии в работающем масле металлических примесей и износе сопрягаемых деталей агрегатов машин, причем пригодность диагностируемого работающего масла к эксплуатации, техническое состояние и остаточный ресурс исследуемого агрегата при условном коэффициенте интенсивности свечения, отличном от единицы, оценивают путем сравнивания условных коэффициентов интенсивности свечения диагностируемого работающего масла и максимально загрязненного соответствующим загрязнителем масла идентичной марки, при этом условный коэффициент интенсивности свечения максимально загрязненного масла определяют по формуле:
К_ИС=L_з/L_э,
где L_з - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для масла с предельно допустимым значением загрязнителя;
L_э - длина короны тлеющего разряда от кромки пластинчатого электрода до дискретных границ яркости визуального изображения регистрируемой зеленой составляющей спектра для эталонного масла,
а пригодным к дальнейшей эксплуатации считают диагностируемое работающее масло, значение условного коэффициента интенсивности свечения которого не превышает значения условного коэффициента интенсивности свечения максимально загрязненного масла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения условного коэффициента интенсивности свечения максимально загрязненного масла пробу чистого масла предварительно загрязняют соответствующим загрязнителем до предельно допустимого значения, после этого внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала и помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда, а длину короны тлеющего разряда L_з максимально загрязненного масла измеряют аналогично, как и для диагностируемого работающего масла.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину короны тлеющего разряда L_з максимально загрязненного масла рассчитывают заранее по формуле:
,
где d - толщина изолятора, на котором размещен носитель с пробами;
ω - угловая частота электрического тока;
ρ - сопротивление изолятора, на котором размещен носитель с пробами;
ε - диэлектрическая проницаемость вещества, рассчитывается по формуле:
,
где С_V - объемная предельно допустимая концентрация загрязняющих примесей в долях единицы;
ε_з - диэлектрическая проницаемость загрязняющей примеси;
ε_м, - диэлектрическая проницаемость чистого смазочного масла.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве носителя используют бумажный фильтроэлемент.