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JP7637590B2 - Lubricant diagnostic method, lubricant diagnostic device, and lubricant diagnostic system - Google Patents
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JP7637590B2 - Lubricant diagnostic method, lubricant diagnostic device, and lubricant diagnostic system - Google Patents

Lubricant diagnostic method, lubricant diagnostic device, and lubricant diagnostic system Download PDF

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Description

本発明は,潤滑油,および潤滑油を使用する機械の診断方法および診断システム等に係り,特に,潤滑油の余寿命診断に関わる。 The present invention relates to diagnostic methods and systems for lubricating oils and machines that use lubricating oils, and in particular to the diagnosis of remaining life of lubricating oils.

たとえば大型回転機械の保全・保守を行う上で,軸受,歯車などの回転部品で使用される潤滑油の性状診断は重要な技術である。大型回転機械の例として,例えば,風力発電機の増速機,空気圧縮機,船舶,発電タービンなどがある。潤滑油は,使用目的により,エンジン油,タービン油,油圧作動油,軸受油,摺動面油,ギヤ油,圧縮機油,切削油,などの種類がある。 For example, diagnosing the properties of lubricants used in rotating parts such as bearings and gears is an important technique for maintaining large rotating machinery. Examples of large rotating machinery include wind power generator gearboxes, air compressors, ships, and power generation turbines. Depending on the purpose of use, lubricants are classified into various types, such as engine oil, turbine oil, hydraulic oil, bearing oil, sliding surface oil, gear oil, compressor oil, and cutting oil.

図1は各種潤滑油に添加される添加剤の一覧を示したものである。図1に示すように,各種潤滑油が要求性能を満たすよう,いろいろな添加剤が配合される。 Figure 1 shows a list of additives added to various lubricants. As shown in Figure 1, various additives are mixed into each type of lubricant to ensure that they meet the required performance.

潤滑油の性能判断について、特許文献1には、新油のスラッジ生成性の判定方法について開示がある。また、特許文献2には、回転機械に用いられる潤滑油をメンブランフィルタによってろ過するとともに、フィルタの色情報を取得する測色工程と、測色工程にて取得された色情報と作成工程にて作成された検量線とに基づいて、潤滑油のRPVOT残存率を推定する潤滑油劣化度推定方法が開示される。また、特許文献3には、潤滑油の色度をセンサ情報として出力し、センサ情報毎に定められた基準値とセンサ情報とに基づいて、潤滑油及び増速機の異常度を判定することが開示される。 Regarding the assessment of lubricant performance, Patent Document 1 discloses a method for assessing the sludge generation potential of new oil. Patent Document 2 discloses a method for estimating the degree of lubricant deterioration in which the lubricant used in rotating machinery is filtered through a membrane filter, a color measurement process is performed to acquire color information of the filter, and the RPVOT remaining rate of the lubricant is estimated based on the color information acquired in the color measurement process and a calibration curve created in a creation process. Patent Document 3 discloses outputting the color of the lubricant as sensor information, and judging the degree of abnormality of the lubricant and the gearbox based on the sensor information and a reference value established for each piece of sensor information.

特開2003-35706号公報JP 2003-35706 A 特開2016-20864号公報JP 2016-20864 A 特開2020-12690号公報JP 2020-12690 A

近年の機械の状態監視は,機械のライフサイクルコストが最小になるような戦略を取ることが多い。発電タービンなどの大型機械は潤滑油を大量に使用し,潤滑油交換は,機械を停止して行うために,発電ロス,製造停止などの負の側面がある上に,新油購入・配送費用,オイル交換作業費用,廃油費用などが必要となるため,潤滑油をできるだけ長く使用することが望まれる。潤滑油の性状診断では,大別すると,(1)潤滑油の経時的な酸化劣化と,(2)水,塵埃や摩耗粉などの外部混入物による汚染の2種類を診断する。 In recent years, machine condition monitoring often adopts a strategy that minimizes the life cycle cost of the machine. Large machines such as power generation turbines use large amounts of lubricating oil, and changing the lubricating oil requires stopping the machine, which has negative aspects such as power generation loss and production stoppage. In addition, it is necessary to pay for purchasing and shipping new oil, the oil change work, and the disposal of oil, so it is desirable to use the lubricating oil for as long as possible. Lubricating oil property diagnosis can be broadly divided into two types: (1) oxidative deterioration of the lubricating oil over time, and (2) contamination by external contaminants such as water, dust, and wear powder.

(1)の潤滑油の酸化劣化としては,添加剤として含まれる,酸化防止剤の消耗に続いて,基油の酸化が起こることが知られている。潤滑油の酸化劣化により,耐摩耗性の低下,粘度および粘度指数の変化,防錆性の低下,防食性の低下などが起こる。結果として,増速機の摩耗や材料疲労が促進されることがある。 (1) Oxidative deterioration of lubricating oil is known to occur as a result of the consumption of antioxidants contained as additives, followed by oxidation of the base oil. Oxidative deterioration of lubricating oil leads to a decrease in wear resistance, changes in viscosity and viscosity index, a decrease in rust prevention properties, and a decrease in corrosion prevention properties. As a result, wear and material fatigue in the gearbox can be accelerated.

潤滑油の酸化劣化に伴う酸性度の上昇は,全酸価の上昇として観測される。潤滑油の酸化が進行すると,潤滑油の劣化生成物が油中で析出し,スラッジまたはバーニッシュ(ワニスとも呼ばれる)と呼ばれる有機の堆積物が生成することがある。スラッジ,バーニッシュが生成すると,機械故障が起こりやすくなる。例えば,バルブやベアリングが固着したり,オイルフィルタや配管が詰まったりする。その結果,バルブ故障,オリフィス詰まり,ベアリング摩耗,オイルクーラー性能低下,などが起こる。スラッジ,バーニッシュは,油中で不安定であり,機械で局所過熱される場所で劣化が促進されて堆積したり,低温部分で急激に析出したりすることがある。 The increase in acidity associated with the oxidative deterioration of lubricating oil is observed as an increase in the total acid number. As oxidation of lubricating oil progresses, the deterioration products of the lubricating oil precipitate in the oil, and organic deposits called sludge or varnish (also called varnish) may form. The formation of sludge or varnish increases the likelihood of machine failure. For example, valves and bearings may stick, and oil filters and piping may become clogged. This can result in valve failure, orifice clogging, bearing wear, and reduced oil cooler performance. Sludge and varnish are unstable in oil, and can accelerate deterioration and accumulate in areas of the machine that are locally overheated, or precipitate suddenly in low-temperature areas.

オイル中のスラッジ生成量の測定技術として,特許文献1には,酸化劣化試験を行って強制的に劣化させた潤滑油のRPVOT(Rotating Pressure Vessel Oxidation)残存率を求め,潤滑油のスラッジ生成を判定する技術が開示されている。RPVOTは,潤滑油の劣化度の管理に関するASTM D4378の管理項目の中で推奨されている試験法であり,測定対象の潤滑油が酸素を急激に吸収し始めるまでの時間(誘導時間)を示す値である。ASTM D4378では,RPVOT残存率を,劣化油のRPVOT値を新油のRPVOT値で割った値で定義し,RPVOT残存率が25%を下回らないように管理することが推奨されている。なお、RBOT(回転ボンベ式酸化安定度試験法)はRPVOTの旧名称であり、同じ意味である。 As a technique for measuring the amount of sludge generated in oil, Patent Document 1 discloses a technique for determining the RPVOT (Rotating Pressure Vessel Oxidation) remaining rate of lubricating oil that has been forcibly deteriorated through an oxidation deterioration test, and judging the generation of sludge in the lubricating oil. RPVOT is a test method recommended in the control items of ASTM D4378, which is related to the management of the deterioration degree of lubricating oil, and is a value indicating the time (induction time) until the lubricating oil being measured begins to rapidly absorb oxygen. ASTM D4378 defines the RPVOT remaining rate as the value obtained by dividing the RPVOT value of deteriorated oil by the RPVOT value of new oil, and recommends that the RPVOT remaining rate be controlled so that it does not fall below 25%. RBOT (Rotating Bomb Oxidation Stability Test) is the old name of RPVOT, and has the same meaning.

特許文献2には,劣化潤滑油をフィルタでろ過した際に、フィルタに残る色を計測することにより、潤滑油の劣化度を推定する方法が記載されている。 Patent document 2 describes a method for estimating the degree of deterioration of a lubricant by measuring the color remaining on a filter when degraded lubricant is filtered through the filter.

(2)の潤滑油の汚染は,水,塵埃,回転部品から生じる摩耗粉などによって起こる。水混入は,潤滑油の粘度変化による潤滑性能低下,金属部品の腐食,錆,材料劣化の原因となる。塵埃は,そのものが致命的な故障の原因となることは少ないが,金属摩耗粉増加の原因となることがある。摩耗粉は,大きさによって,機械の致命的な故障原因となることが知られている。 (2) Contamination of lubricating oil occurs due to water, dust, and wear particles generated by rotating parts. Water contamination can cause a decrease in lubricating performance due to changes in the viscosity of the lubricating oil, as well as corrosion, rust, and material deterioration of metal parts. Dust itself rarely causes fatal breakdowns, but it can cause an increase in metal wear particles. Wear particles are known to cause fatal breakdowns of machinery depending on their size.

ガスタービン,増速機など回転機械の潤滑油は,予め定められた周期で微量を採取し,分析センタなどに送付して,粘度,汚染度,全酸価,金属濃度などの分析を行い,性状監視を行うことがある。また,風力発電機,発電プラント,エンジンなどに設置されたセンサ群(例えば,出力,発電機回転数,発電量,油温,油圧,加速度などのセンサ)による状態監視が行われる。 The lubricating oil of rotating machinery such as gas turbines and gearboxes is sometimes sampled in small amounts at predetermined intervals and sent to an analysis center for analysis of viscosity, contamination level, total acid number, metal concentration, etc., to monitor its properties. In addition, status monitoring is performed using a group of sensors (for example, sensors for output, generator speed, power generation, oil temperature, oil pressure, acceleration, etc.) installed in wind turbines, power plants, engines, etc.

従来,潤滑油の性状診断技術としては,例えば,特許文献3には,潤滑油の劣化の指標となる,潤滑油中の添加剤の減少(消耗度)は,光学式センサによって計測される色度より求められることが示されている。 Conventional lubricant property diagnostic technology, for example, Patent Document 3 shows that the reduction (degree of consumption) of additives in a lubricant, which is an indicator of lubricant deterioration, can be determined from the color measured by an optical sensor.

大型機械のオイルメンテナンスにおいては、粘度、全酸価、水分量、汚染度(質量法、または、ISOコード)、鉄・銅・リンなどの元素濃度、などについての基準値と、種々の標準化された測定方法が定められていることが多い。例えば、粘度については、新油の粘度から10%以内が許容値、全酸価については、0.2mg KOH/g以下、水分量については200ppm以下、汚染度(質量法)については10mg/g以下、という管理基準値が知られている。管理基準値は、機械の種類、潤滑油製品の種類、などによって異なる。 In oil maintenance for large machinery, standards for viscosity, total acid number, water content, contamination level (mass method or ISO code), and elemental concentrations such as iron, copper, and phosphorus are often established, along with various standardized measurement methods. For example, known management standards for viscosity are that within 10% of the viscosity of new oil is the acceptable value, for total acid number 0.2 mg KOH/g or less, for water content 200 ppm or less, and for contamination level (mass method) 10 mg/g or less. Management standards vary depending on the type of machine, the type of lubricant product, etc.

最近の、潤滑油の品質向上、中でもベースオイルの品質向上により、粘度は経時変化しにくくなり、かつ、粘度指数が改善されている。そのため、潤滑油の管理指標として、全酸価、汚染度、が重視される傾向にある。 Recent improvements in the quality of lubricants, especially base oils, have made viscosity less susceptible to change over time and improved viscosity indices. As a result, there is a trend toward placing emphasis on total acid number and contamination level as management indicators for lubricants.

潤滑油には,潤滑性能を維持するために種々の添加剤が含まれる。例えば,潤滑条件が過酷で,接触部分の圧力が高い場合や,すべり速度が小さかったり,油の粘度が低すぎたりする場合は,摩擦面の間の潤滑油の膜が薄くなり,摩擦抵抗が大きくなり摩耗が起こる。この状態を境界潤滑と呼び,極端な場合には焼付が起こる。このような境界潤滑の状態で摩擦や摩耗を減少させる働きをするのが添加剤であり,例えば,油性剤,摩耗防止剤,極圧添加剤(極圧剤)があり,これらを総称して耐荷重添加剤と呼ぶこともある。また,他の添加剤として,例えば酸化防止剤や消泡剤のようなものもある。添加剤は潤滑油に対して所定の割合(濃度)含まれていることが,所望の潤滑性能の維持のために必要である。 Lubricating oils contain various additives to maintain their lubricating performance. For example, when the lubricating conditions are severe, such as when the pressure at the contact points is high, the sliding speed is low, or the viscosity of the oil is too low, the film of lubricating oil between the friction surfaces becomes thin, the frictional resistance increases, and wear occurs. This state is called boundary lubrication, and in extreme cases, seizure occurs. Additives work to reduce friction and wear in such boundary lubrication conditions, and examples of these include oiliness agents, anti-wear agents, and extreme pressure additives (extreme pressure agents), which are sometimes collectively called load-bearing additives. Other additives include, for example, antioxidants and defoamers. It is necessary for additives to be contained in a certain ratio (concentration) of the lubricating oil in order to maintain the desired lubricating performance.

また,潤滑油は,機械に最適な潤滑膜を形成するための基油と,潤滑性能,極圧性,防錆性,消泡性などの機能を向上させるための添加剤から構成される。とりわけ,基油の酸化による潤滑性の低下や潤滑油の酸性度上昇による錆,腐食リスク上昇を防ぐための,酸化防止剤は,ほぼ全ての潤滑油に含まれている。酸化防止剤の濃度が所定濃度以下になると,潤滑油の粘度や酸性度が急上昇するという問題がある。 Lubricants are composed of base oils that form an optimal lubricating film for machines, and additives that improve functions such as lubrication, extreme pressure, rust prevention, and antifoaming. In particular, almost all lubricants contain antioxidants to prevent a decrease in lubricity due to oxidation of the base oil and an increase in the risk of rust and corrosion due to an increase in the acidity of the lubricant. If the concentration of antioxidants falls below a certain level, there is a problem in that the viscosity and acidity of the lubricant will rise sharply.

潤滑油のトラブルとして,スラッジ,バーニッシュ(ワニスも呼ばれる)の問題がある。スラッジ,バーニッシュ,は,ともに,潤滑油の成分が酸化されて生成した分解物が油中で析出したものである。 Problems with lubricating oil include sludge and varnish (also called varnish). Both sludge and varnish are decomposition products that are formed when components of the lubricating oil are oxidized and precipitate in the oil.

スラッジとは,いくつかの定義があるが,潤滑油の長期間使用により,泥状に変質したものである。油中に混入した不純物が析出したもの,潤滑油の劣化生成物が溶解しきれなくなり析出したものなどの総称である。 There are several definitions for sludge, but it is a substance that turns into a mud-like substance when lubricating oil is used for a long period of time. It is a general term for impurities that have been mixed into the oil and precipitated, and products of deterioration of the lubricating oil that can no longer be dissolved and precipitate.

バーニッシュとは,こちらもいくつかの定義があるが,金属表面に生成する粘着性がある油膜上の汚れである。潤滑油におけるバーニッシュは,スラッジの一種で,添加剤が劣化してできた前駆体が重合して金属面に吸着膜を形成したものである。スラッジとは異なり,硬い皮膜を形成し,容易に除去できないことがある。 There are several definitions of varnish, but it is a sticky oil film of dirt that forms on metal surfaces. In lubricating oils, varnish is a type of sludge, formed when additives deteriorate and their precursors polymerize to form an adsorbed film on the metal surface. Unlike sludge, varnish forms a hard film that may not be easily removed.

いずれも,潤滑油を使用する機械の不具合の原因となることが知られている。例えば,バルブがトリップ(制御指示通りに動かない)したり,軸受の動作不良が起こったりすることが課題となっていた。スラッジ,バーニッシュは,潤滑油が冷却される場所で析出しやすいため,冷却系の配管やタンクで析出することが課題となっていた。また,稼働時は高温であっても,停止時に温度が下がった時に,油の劣化生成物が析出して,再稼働時に動作不良が起こることが課題となっていた。 All of these are known to cause malfunctions in machines that use lubricating oil. For example, issues include valves tripping (not moving according to control instructions) and bearing malfunctions. Sludge and varnish tend to precipitate in places where the lubricating oil is cooled, so their precipitation in cooling system piping and tanks has been an issue. In addition, even if the temperature is high during operation, when the temperature drops during shutdown, oil deterioration products precipitate, causing malfunctions when the machine is restarted.

スラッジ,バーニッシュの生成は,機械中での局所過熱により促進される。例えば,潤滑油は,数%程度の空気を溶解する。機械中での加圧と圧力解放により,気泡が生成したり気泡の断熱圧縮が起こる。圧縮空気の圧力差により局所過熱が起こり,スラッジ,バーニッシュの前駆体生成が起こることが知られている。500℃以上の,潤滑油が一瞬で炭化するほどの温度上昇が起こることがあり,これは,機械での温度計測では観測できない。また,フィルタや配管において,潤滑油の流速が速い場合に,静電気が発生し,静電気放電が起こることが知られている。静電気放電時には,局所的に,1000℃以上の高温になり,バーニッシュが発生しやすいという課題があった。 The formation of sludge and varnish is accelerated by localized overheating in the machine. For example, lubricating oil dissolves a few percent of air. Pressurization and release of pressure in the machine causes air bubbles to form and adiabatic compression of the bubbles. It is known that localized overheating occurs due to pressure differences in compressed air, leading to the formation of precursors of sludge and varnish. Temperatures can rise to over 500°C, enough to carbonize the lubricating oil in an instant, but this cannot be observed by measuring the temperature on the machine. It is also known that static electricity is generated and electrostatic discharge occurs when the flow rate of the lubricating oil is fast in filters and piping. When static electricity is discharged, temperatures can reach over 1000°C locally, making it easy for varnish to form.

例えば,ガスタービンの例では,ガスタービンの燃焼温度は上昇しており,タービン油には熱安定性(酸化安定性)が要求されている。油量は減少する傾向にあり,より高い酸化安定性が要求される。酸化安定性の向上のために,高精製度のベースオイルや合成油のベースオイルが使用されるようになっているが,酸化安定性が高いベースオイルでは,バーニッシュが発生しやすい傾向がある。これは,バーニッシュは,オイル成分の酸化分解物が析出したものであるが,酸化安定性が高いベースオイルは,バーニッシュおよび,バーニッシュの前駆体,の溶解性が低いためである。 For example, in the case of gas turbines, the combustion temperature of gas turbines is rising, and turbine oil is required to have thermal stability (oxidation stability). The amount of oil tends to decrease, and higher oxidation stability is required. To improve oxidation stability, highly refined base oils and synthetic base oils are being used, but base oils with high oxidation stability tend to be prone to varnish formation. This is because varnish is formed by the precipitation of oxidative decomposition products of oil components, and base oils with high oxidation stability have low solubility of varnish and varnish precursors.

潤滑油をできるだけ長く使用したい一方で,異常な劣化や汚染がある場合には速やかにオイル交換と機器の点検を行う必要があるため,油中のスラッジ,バーニッシュ生成時期を予測することが必要とされているが,従来は容易に予測することができなかった。 While it is desirable to use lubricating oil for as long as possible, any abnormal deterioration or contamination must be promptly changed and the equipment inspected. This has made it necessary to predict when sludge and varnish will form in the oil, but this has not previously been easy to predict.

油中のスラッジ,バーニッシュ生成予測方法である,RPVOT法は,実験室で長時間をかけないと結果が得られないという課題があった。 The RPVOT method, which is a method for predicting the formation of sludge and varnish in oil, had the problem that it took a long time in the laboratory to obtain results.

また,油中のスラッジ,バーニッシュの生成量の指標として,潤滑油をろ過して固形分重量を測定する方法や,フィルタでろ過してフィルタを乾燥させ,着色を測定する方法があったが,いずれも,機械から潤滑油を採取し,実験室やオフィスで評価を行う必要があり,機械でリアルタイム計測を行う手段が無いという課題があった。潤滑油の汚染度(質量法)の測定は、スラッジ・バーニッシュの前駆体量を測定するという意義があるが、フィルタでろ過をする必要があることから、オイルを採取したその場で簡単に結果を得ることが困難であり、かつ、オンライン計測はできないという課題があった。 As an indicator of the amount of sludge and varnish produced in oil, there are methods to filter the lubricating oil and measure the weight of the solids, or to filter it through a filter, dry the filter, and measure the coloration, but both of these require the lubricating oil to be sampled from the machine and evaluated in a laboratory or office, and there is no way to perform real-time measurements using a machine. Measuring the degree of contamination of lubricating oil (mass method) is significant in that it measures the amount of precursors to sludge and varnish, but because it requires filtering, it is difficult to easily obtain results on the spot where the oil is sampled, and there are also problems with not being able to perform online measurements.

このような,潤滑油中の,酸化防止剤などの添加剤の消耗や,潤滑油の酸性度の上昇などについて,機械の使用中に監視を行い,潤滑油の余寿命を求め,潤滑油の状態が良好な場合は潤滑油交換を行わずに機械の運転を継続し,潤滑油の状態が芳しくない場合は潤滑油を早めに交換するというように,潤滑油の交換周期を最適化する必要がある。 It is necessary to optimize the replacement period of lubricants by monitoring the consumption of additives such as antioxidants in the lubricants and the increase in the acidity of the lubricants while the machine is in use, calculating the remaining life of the lubricants, and continuing to operate the machine without changing the lubricants if the condition of the lubricants is good, and changing the lubricants earlier if the condition of the lubricants is poor.

そこで本発明の課題は,油中のスラッジ,バーニッシュの生成を容易に判定可能な技術を提供することにある。 The objective of this invention is to provide a technology that can easily determine the formation of sludge and varnish in oil.

本発明の一側面は、機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断方法であって,予め別途求めた,潤滑油の全酸価測定による結果である第1の結果と,予め別途求めた,潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果である第2の結果と,予め別途求めた,潤滑油の光学式測定による結果である第3の結果と,に基づいた,第1の結果と第2の結果との関係を示す情報,第1の結果と第3の結果との関係を示す情報,第2の結果と第3の結果との関係を示す情報,の中から選ばれる,少なくとも1つの情報を準備し,前記情報に基づいて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価測定による結果に基づく第1のデータと,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果に基づく第2のデータと,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の光学式測定による結果に基づく第3のデータの中から選ばれる,少なくとも1つのデータを変換可能とすることを特徴とする,潤滑油の診断方法である。 One aspect of the present invention is a method for diagnosing lubricants containing additives used in machines, which is characterized in that it is possible to convert at least one piece of data selected from among information showing the relationship between the first result and the second result, information showing the relationship between the first result and the third result, and information showing the relationship between the second result and the third result, based on a first result that is a result of a total acid number measurement of the lubricant that is obtained separately in advance, a second result that is a result of a sludge/varnish generation amount measurement of the lubricant that is obtained separately in advance, and a third result that is a result of an optical measurement of the lubricant that is obtained separately in advance, based on the information, into at least one piece of data selected from among first data based on the result of a total acid number measurement of the lubricant that contains additives used in the machine, second data based on the result of a sludge/varnish generation amount measurement of the lubricant that contains additives used in the machine, and third data based on the result of an optical measurement of the lubricant that contains additives used in the machine.

さらに具体的な例は、第1の結果と第2の結果との関係を示す情報に基づいて,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための全酸価の閾値である第1の閾値を設定すること,および,第1の結果と第2の結果の関係を示す情報および第1の結果と第3の結果の関係を示す情報に基づいて,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための光学式測定結果の閾値である第2の閾値を設定すること,の少なくとも一つを行うことである。 A more specific example is to perform at least one of the following: setting a first threshold value, which is a threshold value of the total acid number for controlling the amount of sludge/varnish produced, based on information showing the relationship between the first result and the second result; and setting a second threshold value, which is a threshold value of the optical measurement result for controlling the amount of sludge/varnish produced, based on information showing the relationship between the first result and the second result and information showing the relationship between the first result and the third result.

さらに具体的な例は、機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断装置であって,上記の第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一つを記憶する記憶装置を備え,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の光学式測定による結果に基づく第3のデータを取得するセンサと,前記第3のデータ直接あるいは変換して,前記第1の閾値および前記第2の閾値の少なくとも一つと比較し,比較結果に基づいて表示あるいは通知を行う,潤滑油の診断装置である。 A more specific example is a diagnostic device for lubricants containing additives used in machines, which includes a storage device that stores at least one of the first threshold value and the second threshold value, a sensor that acquires third data based on the results of optical measurement of the lubricants containing additives used in the machines, and the third data, either directly or after conversion, is compared with at least one of the first threshold value and the second threshold value, and the diagnostic device for lubricants displays or notifies based on the comparison result.

本発明の好ましい他の一側面は、機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断装置であって,予め別途求めた,潤滑油の全酸価測定による結果である第1の結果と,予め別途求めた,潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果である第2の結果と,予め別途求めた,光学式測定による結果である第3の結果と,に基づいた,第1の結果と第3の結果との関係を示す情報,および,第2の結果と第3の結果との関係を示す情報,の少なくとも一つの情報を記録した相関データベースと,前記情報に基づいて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価測定による結果に基づく第1のデータ,および,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果に基づく第2のデータから選ばれる少なくとも一つのデータと,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油を光学式測定で測定した結果に基づく第3のデータとの間の変換を行うデータ変換部と,を有することを特徴とする,潤滑油の診断装置である。 Another preferred aspect of the present invention is a diagnostic device for lubricants containing additives used in machines, characterized in that it has a correlation database that records at least one of information indicating the relationship between the first result and the third result and information indicating the relationship between the second result and the third result, based on a first result that is a result of a total acid number measurement of the lubricant separately obtained in advance, a second result that is a result of a sludge and varnish generation amount measurement of the lubricant separately obtained in advance, and a third result that is a result of an optical measurement separately obtained in advance, and a data conversion unit that performs conversion between at least one data selected from the first data based on the result of a total acid number measurement of the lubricant containing additives used in the machine and the second data based on the result of a sludge and varnish generation amount measurement of the lubricant containing additives used in the machine, and the third data based on the result of an optical measurement of the lubricant containing additives used in the machine, based on the information.

本発明の他の好ましい一側面は、機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断システムであって,前記潤滑油の色情報を取得する光学式センサと,前記潤滑油の全酸価を記憶する第1のデータベース,および,前記潤滑油のスラッジ・バーニッシュの生成測定量を記憶する第2のデータベース,の中から選ばれた少なくとも一つのデータベースと,前記色情報から,前記全酸価と前記スラッジ・バーニッシュの生成測定量のうちの少なくとも一方を導出するデータ変換部と,前記データ変換部が参照する相関データベースを備え,前記相関データベースは,予め求めた全酸価定量結果である第1の結果と予め光学式測定によって求めた潤滑油の色情報である第3の結果との関係を示す情報,および,予め求めたスラッジ・バーニッシュの生成測定量である第2の結果と前記第3の結果との関係を示す情報,の少なくとも一つを含む,潤滑油の診断システムである。 Another preferred aspect of the present invention is a diagnostic system for lubricants containing additives used in machines, comprising an optical sensor for acquiring color information of the lubricant, at least one database selected from a first database storing the total acid number of the lubricant and a second database storing the measured amount of sludge varnish generation of the lubricant, a data conversion unit for deriving at least one of the total acid number and the measured amount of sludge varnish generation from the color information, and a correlation database referenced by the data conversion unit, the correlation database including at least one of information indicating the relationship between a first result, which is a total acid number quantification result obtained in advance, and a third result, which is color information of the lubricant obtained in advance by optical measurement, and information indicating the relationship between a second result, which is a measured amount of sludge varnish generation obtained in advance, and the third result.

本発明によれば,油中のスラッジ,バーニッシュの生成を容易に判定可能な技術を提供することができる。上記以外の課題,構成及び効果は,以下の実施形態の説明により明らかにされる。 The present invention provides a technology that can easily determine the formation of sludge and varnish in oil. Other issues, configurations, and effects will become clear from the description of the embodiments below.

各種潤滑剤に対する添加剤の種類を示す表図。1 is a table showing types of additives for various lubricants. ダウンウインド型の風力発電機の概略全体構成図。FIG. 1 is a schematic diagram of the overall configuration of a downwind type wind turbine. 汚染度と時間の関係を示すグラフ図。FIG. 11 is a graph showing the relationship between contamination level and time. 全酸価と時間の関係を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between total acid number and time. 汚染度とΔEの関係を示すグラフ図。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the degree of contamination and ΔE. 汚染度とBの関係を示すグラフ図。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the degree of contamination and B. 全酸価とΔEの関係を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between total acid number and ΔE. 全酸価とBの関係を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the total acid number and B. 風力発電機の潤滑油の監視システムの概略図。Schematic diagram of a wind turbine lubricant oil monitoring system. 潤滑油用センサを備えた回転機械の概念図。1 is a conceptual diagram of a rotating machine equipped with a lubricant sensor. 実施例の潤滑油診断処理を示すフロー図。FIG. 4 is a flow chart showing a lubricant diagnostic process according to an embodiment. 実施例の中央サーバの機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram of a central server according to an embodiment. 実施例の潤滑油の全酸価と時間の関係を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the total acid number of the lubricating oils of the examples and time. 実施例の潤滑油の全酸価とΔEとの関係を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the total acid number and ΔE of the lubricating oils of the examples. 実施例の全酸価と時間の関係を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the relationship between total acid number and time in the examples. 実施例のΔEと時間の関係を示すグラフ図。FIG. 11 is a graph showing the relationship between ΔE and time in an embodiment. ガスタービンの実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a gas turbine. タービンオイルの全酸価と色座標(ΔE)の相関を予め求めた結果を示すグラフ図。FIG. 2 is a graph showing the results of a correlation between the total acid number and color coordinate (ΔE) of a turbine oil obtained in advance. ガスタービンで,光学式センサによってオイルの色を継続的に測定した結果を示すグラフ図。A graph showing the results of continuous oil color measurements taken by an optical sensor in a gas turbine. ガスタービンのオイルの流路に分岐流路を設けて光学式センサを設置した場合の構成図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration in which a branch flow path is provided in the oil flow path of a gas turbine and an optical sensor is installed therein. 粘度と全酸価と酸化防止剤濃度とスラッジ・ワニス量の関係を示す概念図。1 is a conceptual diagram showing the relationship between viscosity, total acid number, antioxidant concentration, and amount of sludge/varnish.

たとえば風力発電機などの機器は,高レベルで安定した稼動を長期に継続する必要があるため,長期に渡って潤滑油の性状監視を行い,潤滑油中のスラッジ生成を監視する必要がある。従来知られている,オイルを採取して,ろ紙でろ過をした際のろ紙の色を測定する方法で潤滑油の性状監視を行っていた設備では,毎日のように頻繁なオイル採取とろ紙の測定は困難であるため,時系列的な測定データの連続性を保証することが難しかった。 For example, equipment such as wind turbines must continue to operate stably at a high level for long periods of time, so it is necessary to monitor the properties of the lubricating oil over a long period of time and monitor the formation of sludge in the lubricating oil. In equipment that previously monitored the properties of lubricating oil by sampling the oil and filtering it through filter paper to measure the color of the filter paper, it was difficult to sample the oil and measure the filter paper frequently every day, making it difficult to guarantee the continuity of the measurement data over time.

潤滑油中に,酸化防止剤が十分に残っている時は,酸化防止剤が機能するため,スラッジ,バーニッシュの生成速度は小さいが,酸化防止剤の残存量が小さくなると,スラッジ,バーニッシュの生成が加速されると考えられる。すなわち,酸化防止剤の濃度が減少すると,潤滑油の全酸価が上昇し,潤滑油の酸性度が高くなることでスラッジ,バーニッシュの生成が加速する。 When there is sufficient antioxidant remaining in the lubricating oil, the antioxidant continues to function and the rate of sludge and varnish formation is low, but as the amount of antioxidant remaining decreases, it is thought that the formation of sludge and varnish accelerates. In other words, as the concentration of antioxidant decreases, the total acid value of the lubricating oil increases, and the acidity of the lubricating oil increases, accelerating the formation of sludge and varnish.

このように、全酸価の上昇は、スラッジ・バーニッシュ生成リスクの増大と、部品の錆・腐食リスク増大につながる。また,汚染度は、スラッジ・バーニッシュの前駆体濃度と正の相関がある。 In this way, an increase in the total acid number leads to an increased risk of sludge and varnish formation and an increased risk of rust and corrosion of parts. In addition, the degree of contamination is positively correlated with the concentration of sludge and varnish precursors.

従って,潤滑油中の酸化防止剤の濃度減少,全酸価上昇,粘度上昇等を監視することにより,スラッジ,バーニッシュの発生を間接的に監視することができると考えられる。また,スラッジ,バーニッシュの急増時期の予測が可能と考えられる。 Therefore, it is believed that by monitoring the decrease in antioxidant concentration in lubricating oil, the increase in total acid number, the increase in viscosity, etc., it is possible to indirectly monitor the occurrence of sludge and varnish. It is also believed that it is possible to predict when sludge and varnish will increase rapidly.

実施例で説明する典型的な態様では,予め,同一種類の潤滑油の新油および使用劣化油を用いて作成した,全酸価の上昇速度の計測結果および汚染度(質量法)の上昇速度と,潤滑油の新油及び使用劣化油の色座標との相関を表す検量線に基づき,潤滑油の色座標を計測可能な光学式センサのデータを用いて,潤滑油の余寿命診断を行う。これにより,オイル採取とろ紙を用いたろ過を行わずにデータの連続性が保証できるので,信頼性が高い余寿命診断技術を提供することができる。潤滑油の全酸価は,予め潤滑油を採取して,指示薬滴定法,または,電位差滴定法で測定した。 In a typical embodiment described in the examples, the remaining life of a lubricant is diagnosed using data from an optical sensor capable of measuring the color coordinate of the lubricant, based on a calibration curve showing the correlation between the measurement results of the rate of increase in total acid number and the rate of increase in contamination level (mass method) and the color coordinate of new and used deteriorated lubricant, which were created in advance using new and used deteriorated lubricant of the same type. This ensures data continuity without the need to collect oil and filter it using filter paper, providing a highly reliable remaining life diagnosis technology. The total acid number of the lubricant was measured by collecting the lubricant in advance and using indicator titration or potentiometric titration.

本実施例の好ましい一例は,機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断方法であって,予め別途求めた,潤滑油の色相と全酸価との相関関数を用いて、潤滑油の光学式測定により、潤滑油中のスラッジ・バーニッシュ生成量を求める。 A preferred example of this embodiment is a diagnostic method for lubricating oil containing additives used in machinery, in which the amount of sludge and varnish produced in the lubricating oil is determined by optical measurement of the lubricating oil using a correlation function between the hue of the lubricating oil and the total acid number, which is determined separately in advance.

他の例は、潤滑油の全酸価測定による結果,または,潤滑油中の酸化防止剤の残存量測定結果である第1の結果と,予め別途求めた,光学式測定による結果である第2の結果と,に基づいて第1の結果と第2の結果との関係を示す情報を準備し,前記情報に基づいて,前記機械で使用される潤滑油の全酸価測定で測定した結果,または,潤滑油中の酸化防止剤の残存量測定結果に基づく第1のデータと,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油を光学式測定で測定した結果に基づく第2のデータを,変換可能とし、潤滑油中のスラッジ・バーニッシュ生成を予測することを特徴とする,潤滑油の診断方法である。 Another example is a method for diagnosing lubricants, which is characterized by preparing information showing the relationship between the first result and the second result based on a first result, which is a result of measuring the total acid number of the lubricant or the amount of antioxidant remaining in the lubricant, and a second result, which is a result of optical measurement obtained separately in advance, and making it possible to convert the first data based on the result of measuring the total acid number of the lubricant used in the machine or the amount of antioxidant remaining in the lubricant, and the second data based on the result of measuring the lubricant containing the additive used in the machine by optical measurement, thereby predicting the generation of sludge and varnish in the lubricant.

さらに他の例は,機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断装置であって,予め別途求めた,全酸価測定による結果,または,潤滑油中の酸化防止剤の残存量測定結果である第1の結果と,予め別途求めた,光学式測定による結果である第2の結果と,に基づいて第1の結果と第2の結果との関係を示す情報を記録した相関データベースと,前記情報に基づいて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価結果,または,潤滑油中の酸化防止剤の残存量測定結果に基づく第1のデータと,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油を光学式測定で測定した結果に基づく第2のデータを,変換するデータ変換部と,を有することを特徴とし、潤滑油中のスラッジ・バーニッシュ生成を予測することを特徴とする,潤滑油の診断装置である。 Yet another example is a diagnostic device for lubricating oil containing additives used in a machine, which is characterized by having a correlation database that records information showing the relationship between a first result, which is a result of a total acid number measurement or a result of measuring the amount of antioxidants remaining in the lubricating oil, obtained separately in advance, and a second result, which is a result of optical measurement, obtained separately in advance, based on the first result and the second result, and a data conversion unit that converts the first data based on the total acid number result of the lubricating oil containing additives used in the machine or the result of measuring the amount of antioxidants remaining in the lubricating oil, based on the information, and the second data based on the result of optical measurement of the lubricating oil containing additives used in the machine, and is characterized by predicting the generation of sludge and varnish in the lubricating oil.

他の例は,機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断システムであって,前記潤滑油の色情報を取得する光学式センサと,前記潤滑油の全酸価測定結果,または,潤滑油中の酸化防止剤の残存量測定結果を用いた潤滑油中のスラッジ・バーニッシュ生成を予測関数を記憶するデータベースと,前記色情報から前記添加剤の量を導出するデータ変換部と,前記データ変換部が参照する相関データベースを備え,前記相関データベースは,予め前記潤滑油の全酸価測定結果,または,潤滑油中の酸化防止剤の残存量測定結果である第1の結果と,予め光学式測定によって求めた潤滑油の色情報である第2の結果との関係を示す情報である,潤滑油の診断システムである。 Another example is a diagnostic system for lubricants containing additives used in machinery, comprising an optical sensor that acquires color information of the lubricants, a database that stores a prediction function for sludge and varnish formation in the lubricants using the total acid number measurement results of the lubricants or the measurement results of the amount of antioxidant remaining in the lubricants, a data conversion unit that derives the amount of the additives from the color information, and a correlation database referenced by the data conversion unit, the correlation database being information indicating the relationship between a first result, which is the total acid number measurement results of the lubricants or the measurement results of the amount of antioxidant remaining in the lubricants, and a second result, which is color information of the lubricants previously obtained by optical measurement.

本実施例によれば,ガスタービン,風力発電機,空気圧縮機,などの機械の潤滑油中のスラッジ・バーニッシュの生成時期を予測することが可能となり,信頼性が高い余寿命診断技術を提供することができる。上記以外の課題,構成及び効果は,以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to this embodiment, it is possible to predict when sludge and varnish will form in the lubricating oil of machines such as gas turbines, wind power generators, and air compressors, and a highly reliable remaining life assessment technology can be provided. Other issues, configurations, and effects will be made clear in the explanation of the embodiment below.

風力発電機では,構成要素間の機械的な摩擦係数を低減するために潤滑油等を使用している。以下の実施例では,風力発電機の潤滑油を例として潤滑油の余寿命診断技術を説明する。実施例で説明される一例は,増速機と発電機とを有する風力発電機から情報を収集し,収集された情報に基づいて風力発電機の異常を判断する風力発電機の診断システムである。このシステムでは,風力発電機の状態を監視するため,増速機に供給される潤滑油の性状をセンサ情報として出力するセンサと,センサ情報毎に定められた基準値を記憶する記憶部とを有する。 In wind power generators, lubricants and the like are used to reduce the mechanical coefficient of friction between components. In the following examples, a lubricant remaining life assessment technology is explained using a wind power generator's lubricant as an example. One example explained in the examples is a wind power generator diagnostic system that collects information from a wind power generator having a gearbox and a generator, and judges abnormalities in the wind power generator based on the collected information. In order to monitor the state of the wind power generator, this system has a sensor that outputs the properties of the lubricant supplied to the gearbox as sensor information, and a memory unit that stores reference values determined for each piece of sensor information.

<風力発電機の基本構成>
図2に,監視対象の機械の一例として,ダウンウインド型の風力発電機の概略全体構成図を示す。図2では,ナセル3内に配される各機器を点線にて示している。図2に示すように,風力発電機1は,風を受けて回転するブレード5,ブレード5を支持するハブ4,ナセル3,及びナセル3を水平面内に回動可能に支持するタワー2を備える。
<Basic configuration of a wind turbine>
Figure 2 shows a schematic overall configuration diagram of a downwind type wind power generator as an example of a machine to be monitored. In Figure 2, each device arranged in a nacelle 3 is indicated by a dotted line. As shown in Figure 2, the wind power generator 1 includes blades 5 that rotate by receiving wind, a hub 4 that supports the blades 5, the nacelle 3, and a tower 2 that supports the nacelle 3 so that it can rotate in a horizontal plane.

ナセル3内に,ハブ4に接続されハブ4と共に回転する主軸31,主軸31に連結されるシュリンクディスク32,シュリンクディスク32を介して主軸31に接続され回転速度を増速する増速機33,及び,カップリング38を介して増速機33により増速された回転速度で回転子を回転させて発電運転する発電機34を備えている。 Inside the nacelle 3, there is a main shaft 31 that is connected to the hub 4 and rotates together with the hub 4, a shrink disk 32 that is connected to the main shaft 31, a speed increaser 33 that is connected to the main shaft 31 via the shrink disk 32 and increases the rotation speed, and a generator 34 that generates electricity by rotating the rotor at the rotation speed increased by the speed increaser 33 via a coupling 38.

ブレード5の回転エネルギーを発電機34に伝達する部位は,動力伝達部と呼ばれ,主軸31,シュリンクディスク32,増速機33及びカップリング38が動力伝達部に含まれる。そして,増速機33及び発電機34は,メインフレーム35上に保持されている。 The part that transmits the rotational energy of the blades 5 to the generator 34 is called the power transmission part, and includes the main shaft 31, the shrink disk 32, the speed increaser 33, and the coupling 38. The speed increaser 33 and the generator 34 are held on the main frame 35.

また,メインフレーム35上には,動力伝達部の潤滑用に潤滑油を貯留する潤滑油タンク37が一つまたは複数設置されている。また,ナセル3内には,ナセル隔壁30よりも風上側にラジエータ36が配置されている。外気を用いてラジエータ36で冷却された冷却水を発電機34や増速機33に循環させて発電機34や増速機33を冷却している。図2には,いわゆるダウンウインド型風車を例に説明したが,本実施の形態は,アップウインド型風車に適応できることは言うまでもない。 In addition, one or more lubricating oil tanks 37 are installed on the main frame 35 to store lubricating oil for lubricating the power transmission parts. In addition, a radiator 36 is arranged inside the nacelle 3 on the upwind side of the nacelle bulkhead 30. Cooling water cooled in the radiator 36 using outside air is circulated to the generator 34 and the gearbox 33 to cool them. Although FIG. 2 shows an example of a so-called downwind type wind turbine, it goes without saying that this embodiment can also be applied to an upwind type wind turbine.

風力発電機では,多くの回転機械で潤滑油が使用されている。たとえば,図2において,主軸31,増速機33,発電機34,図示しないヨー,ピッチなどの軸受には潤滑油が供給される。風速に応じてブレードのピッチ角を変え出力を制御するのがブレードのピッチ制御であり,無駄なく風を受けるために風車の向きを風向きに追従させるナセルの方位制御がヨー制御である。 In wind turbines, lubricating oil is used in many rotating machines. For example, in Figure 2, lubricating oil is supplied to the main shaft 31, the gearbox 33, the generator 34, and the yaw and pitch bearings (not shown). Blade pitch control is the control of output by changing the pitch angle of the blades according to the wind speed, and yaw control is the control of the nacelle's orientation to make the wind turbine follow the wind direction in order to receive the wind efficiently.

このような動力伝達部に加え,ヨー制御やピッチ制御を行うための回転機械を含む回転機械については潤滑油を強制循環により供給する必要がある。潤滑油は回転機械の回転部分の摩擦を低減し,部品の磨耗や破損,あるいはエネルギーロスを防止する。しかし,潤滑油の経時的な劣化による潤滑性能の低下や,摩耗粒子,塵埃などの潤滑油への混入による汚染が起こると,摩擦係数が増加し,風力発電機の故障リスクが増大する。 In addition to these power transmission parts, rotating machinery, including rotating machinery for yaw control and pitch control, requires forced circulation of lubricating oil. Lubricating oil reduces friction in the rotating parts of rotating machinery, preventing wear and damage to parts and energy loss. However, if the lubricating oil's lubricating performance decreases due to deterioration over time, or if the lubricating oil becomes contaminated by wear particles, dust, etc., the coefficient of friction increases, increasing the risk of breakdown of the wind turbine generator.

風力発電機が故障すると,故障部品交換のコスト・停電中の発電収入減など,多大なロスコストが発生するため,余寿命予測・予兆検知による早期部品手配,停電期間短縮などの対策が望まれている。特に,重要部品である増速機は,潤滑油の性能が低下すると故障リスクが増大するため,潤滑油の余寿命や交換時期を可能な限り早期に推定するための技術が重要である。 When a wind turbine breaks down, significant loss costs are incurred, including the cost of replacing the broken parts and the loss of power generation revenue during the blackout. Therefore, measures such as early parts ordering by predicting remaining life and detecting signs, and shortening the duration of the blackout are desirable. In particular, the gearbox, which is a critical component, is at increased risk of failure if the performance of the lubricant deteriorates, so technology to estimate the remaining life and replacement timing of the lubricant as early as possible is important.

<潤滑油の余寿命評価手法>
潤滑油等の余寿命評価の指標として,一定量の潤滑油をろ紙でろ過し,ろ過後のろ紙を乾燥させ,ろ紙上に残った残渣の重量を測定する方法がある。この指標は,汚染度(質量法)として用いられている。アミン系およびフェノール系酸化防止剤,リン系極圧剤を含有し,合成油PAO(ポリアルファオレフィン)を基油とするギヤ油の余寿命評価手法を説明する。この方法では,常に,同一のろ紙と,一定量の潤滑油を使用し,ろ過の方法,ろ紙の乾燥方法は,同一の方法を用いる。
<Lubricant remaining life evaluation method>
As an index for evaluating the remaining life of lubricating oils, etc., there is a method in which a certain amount of lubricating oil is filtered through filter paper, the filter paper is dried after filtration, and the weight of the residue remaining on the filter paper is measured. This index is used as the degree of contamination (mass method). This explains the remaining life evaluation method for gear oil that contains amine-based and phenol-based antioxidants, phosphorus-based extreme pressure agents, and uses synthetic oil PAO (polyalphaolefin) as the base oil. In this method, the same filter paper and a certain amount of lubricating oil are always used, and the same filtering method and filter paper drying method are used.

図3は,同一風車で途中オイル交換をせずに1年毎にオイルを採取し,汚染度(質量法)を測定した結果であり、汚染度と時間の関係を示している。汚染度(質量法)の許容値は,この風車では,10mg/100ml である。3年目までの測定値より,5年経過時に,汚染度(質量法)の許容値に到達すると予測した。汚染度の許容値は,オイルの種類や風車,機械の種類により,異なることがある。先に述べたように,汚染度はスラッジ・バーニッシュの前駆体濃度と正の相関があるので,図3はスラッジ・バーニッシュ生成量と時間の関係と等価と考えてよい。 Figure 3 shows the relationship between contamination level and time, as a result of measuring the contamination level (mass method) by sampling oil every year from the same wind turbine without changing the oil during that time. The acceptable value for contamination level (mass method) for this wind turbine is 10 mg/100 ml. Based on the measurements up to the third year, it was predicted that the acceptable value for contamination level (mass method) would be reached after five years. The acceptable value for contamination level may differ depending on the type of oil, wind turbine, and machine. As mentioned earlier, contamination level is positively correlated with the concentration of sludge and varnish precursors, so Figure 3 can be considered equivalent to the relationship between the amount of sludge and varnish produced and time.

ここで,スラッジ・バーニッシュの生成は,そのメカニズムから,潤滑油の酸化と直接の相関があり,すなわち,潤滑油の全酸価と相関がある。 Here, the mechanism of sludge varnish formation has a direct correlation with the oxidation of the lubricating oil, i.e., it has a correlation with the total acid number of the lubricating oil.

図4は,図3の採取サンプルの全酸価の推移を示したものであり、全酸価と時間の関係を示している。全酸価の許容値は0.25である。3年目までの測定値より,5年経過時に,全酸価の許容値に到達すると予測した。全酸価の許容値は,オイルの種類や風車,機械の種類により,異なることがある。 Figure 4 shows the change in the total acid number of the samples taken in Figure 3, showing the relationship between the total acid number and time. The allowable total acid number is 0.25. Based on the measurements up to the third year, it was predicted that the allowable total acid number would be reached after five years. The allowable total acid number may differ depending on the type of oil, wind turbine, and machine.

しかし,オイルを採取してろ紙を用いてろ過する方式や,滴定で全酸価を測定する方式は,オンライン監視には適用困難である。このため,たとえば,洋上風車などでは,潤滑油採取のために運転を止めて,作業者が潤滑油を採取する必要があるため,頻繁な採取ができず,劣化が異常に進行するなど,潤滑油に異常が起こっても見逃す可能性がある。 However, methods such as collecting oil and filtering it with filter paper, or measuring the total acid number by titration, are difficult to apply to online monitoring. For this reason, for example, in offshore wind turbines, operation must be stopped to collect the lubricating oil, and workers must collect the oil. This means that frequent collection is not possible, and there is a risk that abnormalities in the lubricating oil, such as abnormal deterioration, may go unnoticed.

一方で,潤滑油は,添加剤の消耗などの劣化により,着色することが知られている。酸化防止剤が消耗すると,その後は,ベースオイルの酸化が進行しやすくなるため,潤滑油の全酸価が上昇し,同時に,スラッジ・バーニッシュの前駆体濃度(汚染度)が上昇するため,汚染度(質量法)が上昇する。例えば,ASTMカラースケールのような色による診断法がある。また,潤滑油の色をRGBなどの色座標として出力が可能な,光学式センサがある。典型的な光学式センサは,光透過率より,潤滑油の色座標を求めることができる。潤滑油を使用する機械に光学式センサを設置すれば,潤滑油の色を,オンラインで常時計測することが可能である。 On the other hand, it is known that lubricating oils become discolored due to deterioration such as the consumption of additives. When the antioxidant is consumed, the oxidation of the base oil proceeds more easily, and the total acid number of the lubricating oil increases. At the same time, the concentration of sludge and varnish precursors (degree of contamination) increases, and the degree of contamination (mass method) increases. For example, there are color-based diagnostic methods such as the ASTM color scale. There are also optical sensors that can output the color of the lubricating oil as color coordinates such as RGB. A typical optical sensor can determine the color coordinates of the lubricating oil from the light transmittance. By installing an optical sensor in a machine that uses lubricating oil, it is possible to constantly measure the color of the lubricating oil online.

発明者の検討の結果,使用ギヤ油の汚染度(質量法)および全酸価と,光学式に求めた,使用ギヤ油の色指標との間に,相関があることが判明した。 As a result of the inventor's research, it was found that there is a correlation between the degree of contamination (mass method) and total acid number of the gear oil used, and the color index of the gear oil used, which was determined optically.

以下で,汚染度(質量法)および全酸価から求めた潤滑油の経時変化と,光学式センサの計測データに基づき求められる色度データを用いて作成した検量線により,潤滑油の余寿命を推定する例を説明する。 Below, we explain an example of estimating the remaining life of a lubricant by using a calibration curve created using the change in the lubricant over time determined from the contamination level (mass method) and total acid number, and color data obtained from measurement data from an optical sensor.

図5は,潤滑油の汚染度(質量法)と,光学式センサで測定した潤滑油の色との関係を示すグラフ図である。この時は,無色のペンタンの色座標を(255,255,255)とし,採取した潤滑油の色座標を測定した。光学式センサで求める潤滑油の色は,RGBの組み合わせから構成される色空間で計算される色差(ΔE)で表示している。 Figure 5 is a graph showing the relationship between the degree of contamination of the lubricating oil (mass method) and the color of the lubricating oil measured by an optical sensor. In this case, the color coordinates of colorless pentane were set to (255, 255, 255), and the color coordinates of the sampled lubricating oil were measured. The color of the lubricating oil measured by the optical sensor is displayed as the color difference (ΔE) calculated in a color space composed of a combination of RGB.

ΔEの定義は,
ΔE=(R+G+B1/2
であり,R,G,B,は,加法混合における光の三原色(Red, Green, Blue)を意味し,色座標の数値表示では,(R,G,B)と表現する。光の三原色の波長については,Rが610から750nm,Gが500から560nm,Bが435から485nmである。
The definition of ΔE is
ΔE=(R 2 +G 2 +B 2 ) 1/2
R, G, and B represent the three primary colors of light (Red, Green, and Blue) in additive mixing, and are expressed as (R, G, and B) in numerical color coordinates. The wavelengths of the three primary colors of light are R 610 to 750 nm, G 500 to 560 nm, and B 435 to 485 nm.

また,R,G,B,のうちの,最大値と最小値の差をMCDと定義し,診断に用いることがある。一般に潤滑油の場合は,
MCD=R-B
であることが多い。
In addition, the difference between the maximum and minimum values of R, G, and B is defined as MCD and may be used for diagnosis.
MCD = R-B
This is often the case.

なお,24bpp(24 bit per pixel, ピクセルあたり24ビット)でエンコードされたRGB色度は,赤・緑・青の輝度を示す3つの8ビット符号の整数(0から255まで)で表わされる。たとえば,(0, 0, 0)は黒,(255, 255, 255)は白,(255, 0, 0)は赤,(0, 255, 0)は緑,(0, 0, 255)は青,をそれぞれ示す。なお,色度の表示としては,RGB表色系の他に,XYZ表色系,L表色系,L表色系等々多くの種類があり,これらは数学的に変換されて各種の表色系に展開することができるので,他の表色系で色度を表示しても良い。潤滑油の色を,色度で数値化しておくと,色度値を変換することにより,元の潤滑油の色を,コンピュータや監視システムのモニタまたはディスプレイ上に表示させることが可能である。 RGB chromaticity encoded at 24 bpp (24 bits per pixel) is represented by three 8-bit integers (0 to 255) that indicate the brightness of red, green, and blue. For example, (0, 0, 0) is black, (255, 255, 255) is white, (255, 0, 0) is red, (0, 255, 0) is green, and (0, 0, 255) is blue. In addition to the RGB color system, there are many other ways to express chromaticity, such as the XYZ color system, the L * a * b * color system, and the L * u * v * color system, and these can be mathematically converted and expanded into various color systems, so chromaticity may also be displayed in other color systems. If the color of the lubricant is quantified in terms of chromaticity, the original lubricant color can be displayed on the monitor or display of a computer or monitoring system by converting the chromaticity value.

図5に示したように,定期的に採取した潤滑油(X,Y,Z)について,汚染度(質量法)とΔEとの間には,高い相関があった。 As shown in Figure 5, there was a high correlation between the degree of contamination (mass method) and ΔE for the lubricants (X, Y, Z) sampled periodically.

図6は、潤滑油の色座標(RGB)のうちB値と汚染度の相関を示す図である。潤滑油の色座標(RGB)のうち,B値は最も経時変化量が大きく,図6に示すように,汚染度(質量法)とB値の相関から得られる検量線も有効である。 Figure 6 shows the correlation between the B value of the lubricant's color coordinates (RGB) and the degree of contamination. Of the lubricant's color coordinates (RGB), the B value changes the most over time, and as shown in Figure 6, the calibration curve obtained from the correlation between the degree of contamination (mass method) and the B value is also effective.

図7は,潤滑油の全酸価と,光学式センサによって求めたΔEとの相関を示す検量線である。 Figure 7 shows a calibration curve showing the correlation between the total acid number of a lubricant and ΔE determined by an optical sensor.

図8は,潤滑油の全酸価と,光学式センサによって求めたB値との相関を示す検量線である。 Figure 8 shows a calibration curve showing the correlation between the total acid number of a lubricant and the B value determined by an optical sensor.

ここで,図5から図8に示したような,潤滑油の汚染度(質量法)C,または潤滑油の全酸価Tと,潤滑油の色の指標(ΔE,B値など)との関係については,以下のように,関数式として表すことができる。
C=f(ΔE) …(1)
あるいは、
C=f(B) …(2)
T=f(ΔE) …(3)
あるいは、
T=f(B) …(4)
式(1)~(4)により、以下の関係が成り立つことが判る。
C=f(T) …(5)
Here, the relationship between the degree of contamination (mass method) C of the lubricating oil or the total acid number T of the lubricating oil and the color index (ΔE, B value, etc.) of the lubricating oil as shown in Figures 5 to 8 can be expressed as a function formula as follows.
C=f(ΔE)...(1)
or,
C=f(B)...(2)
T=f(ΔE)...(3)
or,
T=f(B)...(4)
From equations (1) to (4), it can be seen that the following relationships hold:
C=f(T)...(5)

上記のC,T,B,ΔEは,具体的な潤滑油について実験的に求めることができる。潤滑油の,汚染度(質量法)および全酸価と,色座標の関係を示す検量線は,潤滑油の劣化加速試験として知られている種々の酸化試験によって,強制的に酸化劣化させた潤滑油を用いても作成可能である。酸化防止剤の種類と初期濃度が同じであっても,基油の種類や他の添加剤の種類や濃度が異なると,機械での使用に伴う劣化による色の変化の度合いが異なることがある。このため,潤滑油の劣化度と色度の関係を示す検量線は,油種ごとに作成する必要がある。 The above C, T, B, and ΔE can be experimentally determined for a specific lubricant. A calibration curve showing the relationship between the degree of contamination (mass method) and total acid number of a lubricant and the color coordinates can also be created using lubricants that have been forcibly oxidized and deteriorated through various oxidation tests known as accelerated deterioration tests for lubricants. Even if the type and initial concentration of the antioxidant are the same, the degree of color change due to deterioration associated with use in a machine may differ if the type of base oil and the types and concentrations of other additives are different. For this reason, a calibration curve showing the relationship between the degree of deterioration of a lubricant and its color must be created for each type of oil.

潤滑油の色は,酸化劣化で変化するが,水や微粒子,摩耗粉などが油中に多量に混入した場合にも,変化する。ここで,潤滑油の酸化劣化を「劣化」,水,微粒子,摩耗粉などが外部から混入する事象を「汚染」,と定義する。このような,劣化と汚染について,たとえば,潤滑油の色の指標である,ΔEとMCDのグラフ上で,劣化のみが進行しているサンプルなのか,劣化だけでなく,ある程度以上の汚染が起こっているサンプルなのか,を診断することができる。 The color of a lubricant changes due to oxidative deterioration, but also when a large amount of water, fine particles, wear powder, etc. is mixed into the oil. Here, oxidative deterioration of a lubricant is defined as "deterioration," and the phenomenon in which water, fine particles, wear powder, etc. are mixed in from the outside is defined as "contamination." Regarding such deterioration and contamination, for example, it is possible to diagnose on a graph of ΔE and MCD, which are indicators of the color of the lubricant, whether a sample is only deteriorating or whether a certain level of contamination has occurred in addition to deterioration.

潤滑油診断としては,上記汚染が起こった場合には,例えば,水の混入は機械の腐食や錆の原因となり,微粒子や摩耗粉は,歯車,軸受の破損の原因となることから,速やかに潤滑油交換と機械の点検を行うべき,という診断結果となる。潤滑油の余寿命診断は,汚染が無い,あるいは軽微な場合に実施することとなる。 In terms of lubricant diagnosis, if the above contamination occurs, the diagnosis result will be that the lubricant should be changed immediately and the machine inspected, since, for example, water contamination can cause corrosion and rust in the machine, and fine particles and wear powder can cause damage to gears and bearings. A lubricant remaining life assessment will be carried out if there is no contamination or if the contamination is minor.

風車の増速機のように,潤滑油を使用する部品に,潤滑油の性状を計測するための光学式センサを設置し,センサデータと,潤滑油の汚染度(質量法)または全酸価と潤滑油の色との相関から予め求めた検量線を用いて,潤滑油の余寿命を求めることができる。 An optical sensor for measuring the properties of a lubricant is installed on a part that uses lubricant, such as a wind turbine gearbox, and the remaining life of the lubricant can be calculated using the sensor data and a calibration curve previously calculated from the correlation between the degree of contamination of the lubricant (mass method) or the total acid number and color of the lubricant.

このように,増速機の潤滑油中に設置された光学式センサによって潤滑油の色を検出し,その色情報に基づいて潤滑油の劣化と汚染の異常度合いの程度をリアルタイムに判別し,その判別結果に応じて増速機が故障に至る前の適切なタイミングで詳細な潤滑油分析のための潤滑油採取を促す。 In this way, an optical sensor installed in the gearbox lubricant detects the color of the lubricant, and based on that color information, the degree of deterioration and abnormal contamination of the lubricant is determined in real time. Depending on the results of this determination, the system prompts the user to collect lubricant for detailed lubricant analysis at an appropriate time before the gearbox breaks down.

光学式センサの色情報と潤滑油の異常度合い(不純物濃度や酸化の程度等)の関係,潤滑油の色と,潤滑油の汚染度(質量法)や全酸価との関係については,予め実験的に求めておき,データベースとして記憶しておく。これにより,適正な潤滑油交換やフィルタ交換,あるいは部品の交換などを行うことで故障を未然に防止することができ,また修理等の対応処理を迅速に行うことで風力発電機を効率的に管理できる。 The relationship between the color information from the optical sensor and the degree of abnormality in the lubricant (impurity concentration, degree of oxidation, etc.), and the relationship between the color of the lubricant and the degree of contamination (mass method) and total acid number of the lubricant are experimentally determined in advance and stored as a database. This makes it possible to prevent breakdowns by properly changing the lubricant, filters, or parts, and also enables efficient management of wind turbines by quickly taking measures such as repairs.

以下,本発明の実施の形態について,図面を用いて詳細に説明する。ただし,本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で,その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention should not be interpreted as being limited to the description of the embodiments shown below. It will be easily understood by those skilled in the art that the specific configuration can be changed without departing from the concept or spirit of the present invention.

以下に説明する発明の構成において,同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い,重複する説明は省略することがある。 In the configuration of the invention described below, the same parts or parts having similar functions are designated by the same reference numerals in different drawings, and duplicate explanations may be omitted.

同一あるいは同様な機能を有する要素が複数ある場合には,同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし,複数の要素を区別する必要がない場合には,添字を省略して説明する場合がある。 When there are multiple elements with the same or similar functions, they may be explained by using the same reference numeral with different subscripts. However, when there is no need to distinguish between multiple elements, the subscripts may be omitted.

本明細書における「第1」,「第2」,「第3」などの表記は,構成要素を識別するために付するものであり,必ずしも,数,順序,もしくはその内容を限定するものではない。また,構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ,一つの文脈で用いた番号が,他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また,ある番号で識別された構成要素が,他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。 The designations "first," "second," "third," and the like in this specification are used to identify components and do not necessarily limit the number, order, or content. Furthermore, numbers for identifying components are used in different contexts, and a number used in one context does not necessarily indicate the same configuration in another context. Furthermore, this does not prevent a component identified by a certain number from also serving the function of a component identified by another number.

図面等において示す各構成の位置,大きさ,形状,範囲などは,発明の理解を容易にするため,実際の位置,大きさ,形状,範囲などを表していない場合がある。このため,本発明は,必ずしも,図面等に開示された位置,大きさ,形状,範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings, etc. may not represent the actual position, size, shape, range, etc., in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings, etc.

以下の実施例では,増速機と発電機とを有する風力発電機,および,風力発電機から情報を収集し,収集された情報に基づいて風力発電機の異常を判断する風力発電機の診断システムであって,増速機に供給される潤滑油の色をセンサで計測,診断する際に,色情報と,潤滑油の汚染度(質量法)および全酸価との相関を用いて,より正確なセンサ診断を行う例を説明する。 The following embodiment describes a wind turbine generator having a gearbox and a generator, and a wind turbine generator diagnostic system that collects information from the wind turbine generator and judges abnormalities in the wind turbine generator based on the collected information. When measuring and diagnosing the color of the lubricant supplied to the gearbox using a sensor, an example is described in which more accurate sensor diagnosis is performed by using the correlation between the color information and the degree of contamination (mass method) and total acid number of the lubricant.

実施例では,風力発電機の機械的駆動部に供給される潤滑油の監視するため,増速機の潤滑油中に設置された光学式センサを含む種々のセンサで潤滑油性状,回転機械の状態を把握するための増速機の加速度を検出し,そのセンサ情報(潤滑油の物理化学的な状態を示す数値)に基づいて潤滑油の異常度合いの程度,回転機械の状態をリアルタイムに判別する。 In the embodiment, in order to monitor the lubricating oil supplied to the mechanical drive unit of the wind turbine generator, various sensors, including an optical sensor installed in the lubricating oil of the gearbox, detect the acceleration of the gearbox to grasp the lubricating oil properties and the state of the rotating machine, and based on the sensor information (a numerical value indicating the physical and chemical state of the lubricating oil), determine the degree of abnormality of the lubricating oil and the state of the rotating machine in real time.

そして,判別結果に応じて増速機が故障に至る前の適切なタイミングで詳細な潤滑油分析のための潤滑油採取,潤滑油交換,フィルタ交換,部品交換を促す風力発電機の診断システムである。このシステムは,入力装置,処理装置,記憶装置,および出力装置を備える。記憶装置は,汚染度(質量法)および全酸価の経時変化と光学式センサのデータである色度との相対関係を記憶し,処理装置は,潤滑油の色度を計測する光学式センサデータに基づいて,潤滑油の色度特性より求められる潤滑油の汚染度(質量法)または全酸価が基準値以上となる時間を推測する。 The wind turbine generator diagnostic system then recommends lubricant sampling, lubricant change, filter replacement, and part replacement at an appropriate time before the gearbox fails, depending on the results of the judgment. The system is equipped with an input device, a processing device, a storage device, and an output device. The storage device stores the correlation between the change in contamination level (mass method) and total acid number over time and the chromaticity, which is optical sensor data, and the processing device estimates the time when the contamination level (mass method) or total acid number of the lubricant, which is determined from the chromaticity characteristics of the lubricant, will reach or exceed a reference value, based on the optical sensor data that measures the chromaticity of the lubricant.

また,実施例は,処理装置,記憶装置,入力装置,および出力装置を備えたサーバを用いる,光学式潤滑油センサを用いた風力発電機診断システムおよび方法である。この方法では,まず,潤滑油の性状を把握するため,風力発電機の潤滑油の色度データを取得する第1のステップ,サンプルの汚染度(質量法)および全酸価を測定する第2のステップ,測定した汚染度(質量法)および全酸価を,記憶装置に時系列に格納して添加剤濃度データとする第3のステップ,処理装置が汚染度(質量法)および全酸価のデータを処理することにより,汚染度(質量法)および全酸価が所定閾値となる時間を推測する第4のステップを実行する。 Also, the embodiment is a wind power generator diagnostic system and method using an optical lubricant sensor, which uses a server equipped with a processing device, a storage device, an input device, and an output device. In this method, the following steps are executed: a first step of acquiring color data of the lubricant in the wind power generator in order to grasp the properties of the lubricant; a second step of measuring the contamination level (mass method) and total acid number of the sample; a third step of storing the measured contamination level (mass method) and total acid number in a chronological order in the storage device to obtain additive concentration data; and a fourth step of estimating the time when the contamination level (mass method) and total acid number will reach a predetermined threshold value by processing the contamination level (mass method) and total acid number data by the processing device.

(1.システム全体構成)
図9に,潤滑油診断を行う機械の一例として,潤滑油供給系統を有する風力発電機の潤滑油の監視システムの概略図を示す。図9には説明のため,図2の風力発電機1のナセル3部分を抽出して示している。ナセル3内部には,主軸31,増速機33,発電機34,図示しないヨー,ピッチなどの軸受があり,これらには潤滑油タンク37から潤滑油が供給される。
(1. Overall System Configuration)
As an example of a machine for performing lubricant diagnosis, a schematic diagram of a lubricant monitoring system for a wind power generator having a lubricant supply system is shown in Figure 9. For the purpose of explanation, Figure 9 shows the nacelle 3 portion of the wind power generator 1 shown in Figure 2. Inside the nacelle 3 are a main shaft 31, a gearbox 33, a generator 34, and bearings such as yaw and pitch bearings (not shown), which are supplied with lubricant from a lubricant tank 37.

図9に示すように,風力発電機1は通常複数が同一敷地内に設置され,これらをまとめてファーム200aなどと呼ぶ。それぞれの風力発電機1には,潤滑油の供給系統に各種センサ(図示せず)が設置され,潤滑油の状態を反映したセンサ信号は,ナセル3内のサーバ210に集約される。また,各風力発電機1のサーバ210から得られるセンサ信号は,ファームごとに配置される集約サーバ220に送られる。集約サーバ220からのデータは,ネットワーク230を介して中央サーバ240へ送られる。中央サーバ240へは,他のファーム200bや200cからのデータも送られる。また,中央サーバ240は,集約サーバ220やサーバ210を介して,各風力発電機1に指示を送ることができる。 As shown in FIG. 9, multiple wind power generators 1 are usually installed on the same site, and are collectively referred to as farm 200a. Various sensors (not shown) are installed in the lubricating oil supply system of each wind power generator 1, and sensor signals reflecting the state of the lubricating oil are aggregated in a server 210 in the nacelle 3. In addition, the sensor signals obtained from the server 210 of each wind power generator 1 are sent to an aggregation server 220 arranged for each farm. Data from the aggregation server 220 is sent to a central server 240 via a network 230. Data from other farms 200b and 200c is also sent to the central server 240. In addition, the central server 240 can send instructions to each wind power generator 1 via the aggregation server 220 and the server 210.

(2.センサ配置)
図10は,潤滑油用センサを備えた回転機械の概念図である。潤滑油は,ポンプなどの潤滑油供給デバイス301から回転機械302に供給される。潤滑油供給デバイス301は,潤滑油タンク37に接続されて潤滑油の供給を受ける。回転機械302は,例えば増速機33その他の機械的な接触が生じる部位の他,ヨー・ピッチ制御を行うための動力伝達部を含んでよい。
2. Sensor Arrangement
10 is a conceptual diagram of a rotating machine equipped with a lubricant sensor. Lubricant is supplied to a rotating machine 302 from a lubricant supply device 301 such as a pump. The lubricant supply device 301 is connected to a lubricant tank 37 to receive the supply of lubricant. The rotating machine 302 may include, for example, a gearbox 33 and other parts where mechanical contact occurs, as well as a power transmission unit for performing yaw and pitch control.

センサ群304は潤滑油の状態を検知するために潤滑油の流路等に配置される。実施例1では,回転機械302の潤滑油の排油口に接続する潤滑油の流路から分岐した流路(分岐ライン)に測定部303を設け,この測定部303に潤滑油の一部を導入して,測定部303にセンサ群304を設置している。分岐ラインは,潤滑油の劣化状態をモニタするために,潤滑油経路の末端付近に設けるのが良い。測定部303を潤滑油のメインの流路(循環ライン)に設けていないのは測定部303における潤滑油の流速を潤滑油の状態を検知するのに適した流速に調整するためである。このように,循環ラインから分岐して循環ラインと並列に配置された分岐ラインを用い,分岐ラインの屈曲形状や太さを調節することで,油圧を調整することもできる。 The sensor group 304 is arranged in the lubricant flow path, etc., to detect the state of the lubricant. In the first embodiment, the measurement unit 303 is provided in a flow path (branch line) branched from the lubricant flow path connected to the lubricant drain of the rotating machine 302, and a part of the lubricant is introduced into the measurement unit 303, and the sensor group 304 is installed in the measurement unit 303. It is preferable to provide the branch line near the end of the lubricant path in order to monitor the deterioration state of the lubricant. The measurement unit 303 is not provided in the main lubricant flow path (circulation line) in order to adjust the flow rate of the lubricant in the measurement unit 303 to a flow rate suitable for detecting the state of the lubricant. In this way, the hydraulic pressure can be adjusted by using a branch line that branches off from the circulation line and is arranged in parallel with the circulation line, and adjusting the bending shape and thickness of the branch line.

回転機械302から排出した潤滑油はオイルフィルタ305を経由して潤滑油タンク37に戻る。オイルフィルタ305のメッシュ径は,5から50μmである。 The lubricating oil discharged from the rotating machine 302 returns to the lubricating oil tank 37 via the oil filter 305. The mesh diameter of the oil filter 305 is 5 to 50 μm.

潤滑油の流路に沿った位置関係を表す際に,上流,下流という表現を用いることがある。潤滑油は上流から下流に向けて相対的に移動する。図10の場合には,潤滑油供給デバイス301が上流にあり,オイルフィルタ305が下流にあり,測定部303はその間に配置されている。なお,各要素の配置は図10の構成に限定されず,例えば後述のように,潤滑油タンク37を回転機械302と測定部303の間に配置してもよい。 The terms upstream and downstream are sometimes used to describe the relative positions along the lubricating oil flow path. The lubricating oil moves relatively from upstream to downstream. In the case of Figure 10, the lubricating oil supply device 301 is located upstream, the oil filter 305 is located downstream, and the measurement unit 303 is located between them. Note that the arrangement of each element is not limited to the configuration of Figure 10; for example, the lubricating oil tank 37 may be located between the rotating machine 302 and the measurement unit 303, as described below.

センサ群304は,潤滑油の各種のパラメータを測定する。例えば,物理量としては,光学式センサによる色度の他,温度,油圧などがある。光学式センサに代えてあるいは追加して潤滑油の誘電率,導電率などの電気特性を測定するセンサを備えても良い。温度,油圧等は,公知のセンサを用いて測定することができる。これらのパラメータの時間的な変化に基づいて,潤滑油の状態を評価することができる。これらの温度などのセンサは必須ではないが,潤滑油の状態をより詳しく検知するために設けるのが好ましい。 The sensor group 304 measures various parameters of the lubricating oil. For example, physical quantities include color measured by an optical sensor, as well as temperature and oil pressure. Instead of or in addition to the optical sensor, a sensor may be provided that measures electrical properties of the lubricating oil, such as dielectric constant and conductivity. Temperature, oil pressure, etc. can be measured using known sensors. The condition of the lubricating oil can be evaluated based on the changes in these parameters over time. These sensors for temperature, etc. are not essential, but it is preferable to provide them in order to detect the condition of the lubricating oil in more detail.

実施例では,センサ群304には,可視光源と受光素子を備えた,光学式センサが含まれる。光学式センサは,潤滑油の可視光透過率を計測し,潤滑油の色度情報(R,G,Bの値)を出力する。取得した色度データより,潤滑油中の残存添加剤量を求め,劣化度診断と余寿命診断を行う。センサデータによる診断では,光学式センサによるセンサデータまたは光学式センサと他の一つまたは複数の種類のセンサデータに基づいて診断を行う。 In the embodiment, the sensor group 304 includes an optical sensor equipped with a visible light source and a light receiving element. The optical sensor measures the visible light transmittance of the lubricant and outputs chromaticity information (R, G, B values) of the lubricant. From the acquired chromaticity data, the amount of remaining additives in the lubricant is calculated, and a deterioration diagnosis and remaining life diagnosis are performed. In a diagnosis based on sensor data, a diagnosis is performed based on sensor data from an optical sensor or data from an optical sensor and one or more other types of sensors.

潤滑油は,使用により酸化防止剤が消耗して品質が劣化し,初期の機能を果たさなくなる。このため,品質の劣化状況に応じて,交換等のメンテナンスを行う必要がある。このようなメンテナンスのタイミングを知るために,センサ群304で収集し得るデータを,遠隔地でモニタできるようにすることは,保守管理の効率上有用である。センサ群304で収集したデータは,例えばナセル3内のサーバ210に集められ,その後ファーム200内でデータを集約する集約サーバ220を経て,複数ファームのデータを集約する中央サーバ240に送られる。 As lubricating oil is used, its antioxidants become depleted and its quality deteriorates, and it no longer performs its original function. For this reason, maintenance such as replacement is required depending on the deterioration of the quality. In order to know the timing of such maintenance, it is useful for the efficiency of maintenance management to be able to monitor the data that can be collected by the sensor group 304 from a remote location. The data collected by the sensor group 304 is collected, for example, by the server 210 in the nacelle 3, and then sent via the aggregation server 220 that aggregates data within the farm 200 to the central server 240 that aggregates data from multiple farms.

また,集約されるデータとしては,潤滑油に関するデータだけでなく,風力発電機の稼動状況を示すデータを含めてもよい。例えば,風力発電機1の振動を検知する加速度センサ(大きいほど潤滑油の劣化速度大),風車出力値(大きいほど潤滑油の劣化速度大),実稼働時間(長いほど潤滑油の劣化速度大),機械温度(高いほど潤滑油の劣化速度大),軸の回転速度(速いほど潤滑油の劣化速度大),潤滑油の温度(高いほど潤滑油の劣化速度大)等である。これらは,風力発電機の各所に設置された公知の構成のセンサや,装置の制御信号から収集することができる。 The data to be aggregated may include not only data related to the lubricant, but also data indicating the operating status of the wind turbine. For example, data such as an acceleration sensor that detects vibrations of the wind turbine 1 (the higher the value, the faster the lubricant deteriorates), wind turbine output value (the higher the value, the faster the lubricant deteriorates), actual operating time (the longer the value, the faster the lubricant deteriorates), machine temperature (the higher the value, the faster the lubricant deteriorates), shaft rotation speed (the faster the lubricant deteriorates), and lubricant temperature (the higher the value, the faster the lubricant deteriorates). These data can be collected from sensors of known configurations installed in various places on the wind turbine, or from control signals from the device.

(3.潤滑油診断のフロー)
図11は,実施例による潤滑油診断処理を示すフロー図である。図11で示す処理は,図9のサーバ210,集約サーバ220,中央サーバ240のいずれかのコントロール下で行われる。以下の例では中央サーバ240が行うものとする。計算や制御等の機能は,サーバの記憶装置に格納されたソフトウェアがプロセッサによって実行されることで,定められた処理を他のハードウェアと協働して実現される。なお,ソフトウェアで構成した機能と同等の機能は,FPGA(Field Programmable Gate Array),ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアでも実現できる。
(3. Lubricant diagnosis flow)
FIG. 11 is a flow diagram showing the lubricant oil diagnosis process according to the embodiment. The process shown in FIG. 11 is performed under the control of the server 210, the aggregation server 220, or the central server 240 in FIG. 9. In the following example, it is assumed that the central server 240 performs the process. Functions such as calculation and control are realized by the processor executing software stored in the server's storage device, in cooperation with other hardware to perform the specified process. Note that functions equivalent to those configured by software can also be realized by hardware such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC).

中央サーバ240が制御を行う場合,配下に複数の風力発電機1を持つため,以下の処理は風力発電機ごとに行うものとする。この処理は基本的に繰り返し処理であり,開始タイミングはタイマーなどで設定され,例えば,毎日0時に処理を開始する(S601)。また,中央サーバ240が,オペレータの指示により任意のタイミングで行うこともできる。 When the central server 240 performs control, since it has multiple wind power generators 1 under its control, the following process is performed for each wind power generator. This process is basically a repetitive process, and the start timing is set by a timer or the like; for example, the process starts at midnight every day (S601). The central server 240 can also perform the process at any timing in response to instructions from the operator.

処理S602では,中央サーバ240は,潤滑油の交換時期をチェックする。交換時期の初期値は,例えば潤滑油が設計温度で動作しているという前提で,余寿命を初期設定する。この交換時期は,実測データに基づいて,後に処理S610で更新され得る。 In step S602, the central server 240 checks when it is time to change the lubricant. The initial value for the change time is, for example, initially set to the remaining life, assuming that the lubricant is operating at its design temperature. This change time can be updated later in step S610 based on actual measurement data.

潤滑油の交換時期であった場合には,処理S603で潤滑油交換を行う。潤滑油交換は通常は,作業員による作業となるため,中央サーバ240は交換を行うべき時期と対象を作業員に指示するための表示や通知を行う。 If it is time to change the lubricant, the lubricant is changed in step S603. Since changing the lubricant is usually done by a worker, the central server 240 displays and notifies the worker when and what to change.

潤滑油の交換時期でない場合には,処理S604で,中央サーバ240は潤滑油の性状をセンサデータにより診断する。センサデータとしては光学式センサで得られる潤滑油の色度情報に加えて,温度,油圧,潤滑油に含まれる粒子の濃度等を用いることができる。センサ群304で測定されたデータは,中央サーバ240に送られ,例えば中央サーバが,センサから得られたパラメータを事前に定めた基準値と比較することにより,潤滑油の特性を評価する。中央サーバには,図3から図8に示したような,色度と汚染度(質量法)との相関,色度と全酸価との相関,潤滑油中の酸化防止剤が消耗(添加剤が分解して酸化生成物を生成)した際のR,G,Bの各値の変化,潤滑油中に摩耗粉が生成した際のR,G,Bの各値の変化を予め記憶させておき,センサデータとの比較に用いるものとする。この基準値には,予め定められた閾値の他,予め定められた単位時間当たりのセンサ情報の変化量を用いることができる。 If it is not time to change the lubricant, in step S604, the central server 240 diagnoses the properties of the lubricant using sensor data. In addition to the lubricant color information obtained by the optical sensor, the sensor data can include temperature, oil pressure, and the concentration of particles contained in the lubricant. The data measured by the sensor group 304 is sent to the central server 240, and the central server evaluates the properties of the lubricant by, for example, comparing the parameters obtained from the sensors with predetermined reference values. The central server stores in advance the correlation between color and contamination level (mass method), the correlation between color and total acid number, the changes in the R, G, and B values when the antioxidant in the lubricant is consumed (the additive decomposes to generate oxidation products), and the changes in the R, G, and B values when wear particles are generated in the lubricant, as shown in Figures 3 to 8, and uses these to compare with the sensor data. In addition to a predetermined threshold value, the change in the sensor information per unit time can be used as the reference value.

図12は,中央サーバ240が保存するプログラムとデータ構成を示す。中央サーバ240は,一般的なサーバ同様に入力装置1001、出力装置1002、処理装置1003および記憶装置1004を備える。図12では,記憶装置1004に記憶されたプログラムとデータ構成を示している。 Figure 12 shows the programs and data structure stored in the central server 240. The central server 240, like a typical server, is equipped with an input device 1001, an output device 1002, a processing device 1003, and a storage device 1004. Figure 12 shows the programs and data structure stored in the storage device 1004.

中央サーバ240の記憶装置1004は,図7や図8に示した色度(ΔEやB)と,指示薬滴定法または電位差滴定法によって求めた全酸価の相関関係を予め実験的に求めたうえで記憶する相関データベース(DB)241,指示薬滴定法または電位差滴定法によって測定された実機(例えば風力発電機)の潤滑油の全酸価DB242,光学式センサで取得したセンサデータを時系列的に記憶した色度DB243,をデータとして記憶している。相関DB241には,図7や図8のデータに代えて、あるいはこれに加えて、汚染度と色度の相関を示す図5、図6の相関データを記憶してもよい。相関DB241を参照することによって、全酸価、色度、汚染度(スラッジ・バーニッシュ生成量)相互の変換が可能になる。 The storage device 1004 of the central server 240 stores the following data: a correlation database (DB) 241 that stores the correlation between the chromaticity (ΔE and B) shown in FIG. 7 and FIG. 8 and the total acid number determined by indicator titration or potentiometric titration, which has been experimentally determined in advance; a total acid number DB 242 of the lubricating oil of an actual machine (e.g., a wind power generator) measured by indicator titration or potentiometric titration; and a chromaticity DB 243 that stores sensor data acquired by an optical sensor in chronological order. The correlation DB 241 may store the correlation data of FIG. 5 and FIG. 6, which shows the correlation between the degree of contamination and chromaticity, instead of or in addition to the data of FIG. 7 and FIG. 8. By referring to the correlation DB 241, it is possible to convert between the total acid number, chromaticity, and degree of contamination (amount of sludge and varnish produced).

相関DB241は,例えば式(3)や式(4)で示した関数,あるいは図7,図8に示したデータを記憶していてもよい。データ変換プログラム244は,相関DB241に記憶された情報を用いて,色度DB243のデータを指示薬滴定法または電位差滴定法によって測定され潤滑油の全酸価に換算することができる。全酸価DB242のデータは例えば図4に示したデータを記憶する。 The correlation DB 241 may store, for example, the functions shown in formula (3) or formula (4), or the data shown in Figures 7 and 8. The data conversion program 244 can use the information stored in the correlation DB 241 to convert the data in the chromaticity DB 243 into the total acid number of the lubricating oil measured by indicator titration or potentiometric titration. The data in the total acid number DB 242 stores, for example, the data shown in Figure 4.

色度DB243と全酸価DB242のデータが同一の測定対象に関する時系列データであれば,データ変換プログラム244によって得られた変換データ245は,全酸価DB242のデータと連続性があるから,異なる2つの測定方法を連続した一連の時系列データとして用いることができる。 If the data in the color DB 243 and the total acid number DB 242 are time-series data relating to the same measurement target, the converted data 245 obtained by the data conversion program 244 has continuity with the data in the total acid number DB 242, so that two different measurement methods can be used as a continuous series of time-series data.

また,記憶装置1004は,図11で示した潤滑油診断処理の全体を制御する診断プログラム246を備えている。 The storage device 1004 also includes a diagnostic program 246 that controls the entire lubricant diagnostic process shown in FIG. 11.

図11に戻り,処理S605,S606で診断の結果が異常であれば,処理S603で潤滑油交換を行う。潤滑油交換は具体的には,潤滑油の交換を管理する担当者に交換が必要な旨を通知することにより行う。異常がなければ,処理S609を行う。 Returning to FIG. 11, if the diagnosis results in steps S605 and S606 indicate an abnormality, the lubricant is changed in step S603. Specifically, the lubricant is changed by notifying the person in charge of managing the change of the lubricant that a change is necessary. If no abnormality is found, step S609 is performed.

処理S605では,例えば,光学式センサのR,G,B,のすべての値が所定の閾値よりも低下している場合には汚染異常有りと判断する。このような判定では,潤滑油の黒変を検出している。ただし,汚染異常については従来のセンサのデータも合わせて用いてもよい。 In process S605, for example, if all the R, G, and B values of the optical sensor are lower than a predetermined threshold, it is determined that there is a contamination abnormality. In this type of determination, blackening of the lubricant oil is detected. However, data from a conventional sensor may also be used to determine contamination abnormalities.

S606では,たとえば図7や図8に示す全酸価と色度の相関を用いて,色度のデータを機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価の推定値に変換する。光学式センサで測定した色度により求められる全酸価が所定の閾値を超えた場合に添加剤劣化度異常有りと判断する。なお,色度により全酸価を求めることなく,色度が所定の閾値よりも小さくなった場合に添加剤劣化度異常有りと判断することも可能である。 In S606, the chromaticity data is converted into an estimated value of the total acidity of the lubricant containing the additive used in the machine, for example, using the correlation between the total acidity and chromaticity shown in Figures 7 and 8. If the total acidity calculated from the chromaticity measured by the optical sensor exceeds a predetermined threshold, it is determined that there is an abnormality in the degree of additive degradation. It is also possible to determine that there is an abnormality in the degree of additive degradation when the chromaticity is smaller than a predetermined threshold, without calculating the total acidity from the chromaticity.

処理S609では,中央サーバ240に色度測定データなどを入力し,色度測定データは色度DB243に時系列的に保存される。 In process S609, chromaticity measurement data and the like are input to the central server 240, and the chromaticity measurement data is stored in chronological order in the chromaticity DB 243.

風力発電機の予防的保全,計画的な保守という観点からすれば,異常有りと判断される前に,潤滑油の全酸価の推移に基づき潤滑油の劣化について予兆診断を行うことが望ましい。 From the perspective of preventive and planned maintenance of wind turbines, it is desirable to perform predictive diagnosis of lubricant deterioration based on the change in the total acid number of the lubricant before it is determined that there is an abnormality.

以上のように,指示薬滴定法または電位差滴定法によって測定された潤滑油の全酸価測定結果と光学式センサによって計測した潤滑油の色情報を用いて,潤滑油正常の時系列的なデータを得ることができ,潤滑油の余寿命を知ることにより,潤滑油の寿命を早期検出できる。このため,適切な潤滑油交換等のメンテナンスにより,風力発電機の異常を未然に防止することができる。また,潤滑油の交換周期を最適化することも可能である。また,酸化防止剤濃度を簡易な方法により測定することができ,光学式センサをナセル内に設置すれば潤滑油の全酸価の上昇をオンライン遠隔監視することも可能となる。 As described above, by using the results of the total acid number measurement of the lubricant measured by indicator titration or potentiometric titration and the color information of the lubricant measured by an optical sensor, it is possible to obtain time-series data on the normality of the lubricant, and by knowing the remaining lifespan of the lubricant, it is possible to detect the end of its lifespan early. Therefore, by performing maintenance such as appropriate lubricant changes, it is possible to prevent abnormalities in wind turbine generators. It is also possible to optimize the lubricant change cycle. Furthermore, the antioxidant concentration can be measured by a simple method, and by installing an optical sensor inside the nacelle, it is possible to remotely monitor the increase in the total acid number of the lubricant online.

(4.潤滑油の余寿命診断)
本実施例では図11の交換時期推定および更新の処理S610で,指示薬滴定法または電位差滴定法によって,風車で使用した潤滑油の全酸価,を求め,また,同じ潤滑油サンプルについて,光学式センサによって個々の色座標を求め,全酸価と,色座標との相関から得られる情報を基に,潤滑油の色計測から全酸価を求め,さらには潤滑油の余寿命を求めた例を示す。
(4. Lubricant remaining life assessment)
In this embodiment, in the replacement time estimation and update process S610 in FIG. 11, the total acid number of the lubricant used in the wind turbine is determined by indicator titration or potentiometric titration, and the individual color coordinates of the same lubricant sample are determined by an optical sensor. Based on information obtained from the correlation between the total acid number and the color coordinates, the total acid number is determined from the color measurement of the lubricant, and the remaining life of the lubricant is also calculated.

同じ型番製品の潤滑油について,新油(A)と,風車で1年使用したサンプル(B),2年使用したサンプル(C),3年使用したサンプル(D),を入手した。
この潤滑油サンプル(A)~(D)について,電位差滴定法によって,図13に示すような,全酸価の経時増加傾向を確認した。
For the same model of lubricant, we obtained new oil (A), as well as samples that had been used in a wind turbine for one year (B), two years (C), and three years (D).
For these lubricating oil samples (A) to (D), the tendency of the total acid number to increase over time was confirmed by potentiometric titration, as shown in FIG.

図13に示すように,この潤滑油は,全酸価については,0.3 mg KOH/g が閾値として設定される。これは,予め,全酸価と,スラッジ・バーニッシュの生成量の指標である汚染度(質量法)の相関関数を求めておくことにより,潤滑油の色座標から,スラッジ・バーニッシュの生成予測も可能である。この潤滑油は,全酸価が0.3に到達する時点で,汚染度が10mg/100mlとなる。すなわち,使用開始時から,全酸価が閾値に達する時点までが,この潤滑油の寿命となる。汚染度(質量法)の閾値を設定すれば,使用開始時から,汚染度(質量法)が閾値に達する時点までが,この潤滑油の寿命となる。全酸価と,汚染度(質量法)の閾値について,到達時点が異なる場合には,いずれかが閾値に到達する時点が,この潤滑油の寿命となる。このように,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための全酸価の閾値を設定し,全酸価を色度から間接的に算出することができる。 As shown in FIG. 13, the total acid value of this lubricant is set to 0.3 mg KOH/g as the threshold value. This is because the correlation function between the total acid value and the contamination level (mass method), which is an index of the amount of sludge and varnish generated, is calculated in advance, and it is possible to predict the generation of sludge and varnish from the color coordinates of the lubricant. When the total acid value of this lubricant reaches 0.3, the contamination level of this lubricant is 10 mg/100 ml. In other words, the life of this lubricant is from the start of use to the time when the total acid value reaches the threshold value. If a threshold value for the contamination level (mass method) is set, the life of this lubricant is from the start of use to the time when the contamination level (mass method) reaches the threshold value. If the threshold values for the total acid value and the contamination level (mass method) are reached at different times, the life of this lubricant is the time when either one of them reaches the threshold value. In this way, a threshold value for the total acid value for controlling the amount of sludge and varnish generated can be set, and the total acid value can be indirectly calculated from the color.

一方で,サンプル(A)~(D)について,例えば特許文献3で開示される光学式センサをもちいて,色計測を行った。この時,新油(A)の色座標を,(255, 255, 255)と規格化した。それぞれの色座標よりΔE値を求めた。色座標の規格化方法については,例えば,添加剤を含まないベースオイルや無色の溶剤のような,無色の液体の色座標を,(255, 255, 255)とした場合でも,評価が可能であった。 On the other hand, color measurements were performed on samples (A) to (D) using, for example, the optical sensor disclosed in Patent Document 3. At this time, the color coordinates of new oil (A) were standardized to (255, 255, 255). The ΔE value was calculated from each color coordinate. Regarding the standardization method of color coordinates, it was possible to perform evaluation even when the color coordinates of colorless liquids, such as additive-free base oils and colorless solvents, were set to (255, 255, 255).

図14は,電位差滴定法によって求めた全酸価定量結果(第一の結果)と,予め求めた,光学式測定によって求めた潤滑油診断結果(第二の結果)とから求めた,第一の結果と第二の結果との相関関数(例えば式(3)の関係)に基づく,ΔE値と全酸価の関係を示すグラフである。図14に示すような,全酸価とΔE値の関係が明らかになった。 Figure 14 is a graph showing the relationship between the ΔE value and the total acid number, based on the correlation function (e.g., the relationship of formula (3)) between the total acid number quantitative result (first result) obtained by potentiometric titration and the lubricant diagnostic result (second result) obtained in advance by optical measurement. The relationship between the total acid number and the ΔE value, as shown in Figure 14, was clarified.

図14より,全酸価が0.3になるときに,ΔE値は200となることが判明した。すなわち,第1の結果と第2の結果との関係を示す情報に基づいて,全酸価の値を制御するためのΔEの閾値を設定することができる。全酸価とスラッジ・バーニッシュ生成量には相関があるから,これはスラッジ・バーニッシュ生成量の値を制御するために色度の閾値を設定したことになる。 From Figure 14, it was found that when the total acid number is 0.3, the ΔE value is 200. In other words, based on the information showing the relationship between the first result and the second result, a ΔE threshold value for controlling the value of the total acid number can be set. Since there is a correlation between the total acid number and the amount of sludge and varnish produced, this means that a chromaticity threshold value has been set in order to control the value of the amount of sludge and varnish produced.

このように,図14を検量線として用いれば,光学式センサで計測した潤滑油の色座標より,電位差滴定法で求めた全酸価を求めることができることが判明した。図12の相関DB241には,たとえば図14に示す検量線が記憶されている。 In this way, it was found that by using Figure 14 as a calibration curve, the total acid number obtained by potentiometric titration can be obtained from the color coordinates of the lubricating oil measured by an optical sensor. For example, the calibration curve shown in Figure 14 is stored in the correlation DB 241 in Figure 12.

このように,相関DB241を用いることで,処理S610では,相関DB241を利用して,予め求めた,電位差滴定法によって求めた全酸価定量結果(第一の結果)に基づくデータと,予め求めた,光学式測定によって求めた潤滑油診断結果(第二の結果)に基づくデータに互換性を持たせることができる。 In this way, by using correlation DB241, in process S610, it is possible to make compatible data based on the total acid number quantitative result (first result) obtained in advance by potentiometric titration and data based on the lubricant diagnosis result (second result) obtained in advance by optical measurement.

図15は,実施例の余寿命診断の原理を説明するための、全酸価と時間の関係を示すグラフ図である。本実施例では,風車において新油から2年経過までの期間1501はサンプリングした潤滑油試料から電位差滴定法で全酸価を測定し,データ1502を得ている。2年~4年目は,光学式センサを用いて潤滑油の色を測定し,データ変換プログラム244により色情報を,相関DB241を利用して変換し,ほぼリアルタイムの全酸価1503を得ることができる。図15に示すように,データ1502と全酸価1503から,関数近似や外挿などの周知の手法を用いて,4年経過時点で全酸価が0.3を上回るまでの余寿命1504は0.5年であると予測できる。 Figure 15 is a graph showing the relationship between total acid number and time to explain the principle of remaining life assessment in the embodiment. In this embodiment, the total acid number of sampled lubricant oil samples is measured by potentiometric titration in the period 1501 from when new oil was used in a wind turbine until two years have passed, and data 1502 is obtained. From the second to fourth years, the color of the lubricant oil is measured using an optical sensor, and the color information is converted by the data conversion program 244 using the correlation DB 241, so that the total acid number 1503 can be obtained in almost real time. As shown in Figure 15, from the data 1502 and the total acid number 1503, it can be predicted using well-known methods such as function approximation and extrapolation that the remaining life 1504 until the total acid number exceeds 0.3 at the four-year point is 0.5 years.

判明した余寿命は,処理S611で例えばディスプレイに表示されてユーザに示される。また処理S612で光学式センサ出力を潤滑油の色情報に相当する色に変換して表示してもよい。 The remaining life thus determined may be shown to the user, for example, on a display in step S611. In step S612, the optical sensor output may be converted to a color corresponding to the color information of the lubricant and displayed.

図15では,光学式センサに基づく色情報データを電位差滴定法に基づく全酸価に変換している。逆に,図7や図8の検量線を用いて,電位差滴定法に基づく全酸価を光学式センサに基づく色情報データに変換することもできる。 In Figure 15, color information data based on an optical sensor is converted into total acid number based on potentiometric titration. Conversely, the total acid number based on potentiometric titration can also be converted into color information data based on an optical sensor using the calibration curves in Figures 7 and 8.

図16は,風車において新油から2年経過までの期間1501は汚染度(質量法)を測定し,汚染度(質量法)をΔEに変換してデータ1602を得ている。2年~4年目は,光学式センサを用いて潤滑油の色を測定して,ほぼリアルタイムのΔEデータ1603を得ることができる。 In Figure 16, the contamination level (mass method) is measured in a wind turbine from the time new oil was used until two years have passed 1501, and the contamination level (mass method) is converted to ΔE to obtain data 1602. From the second to fourth years, an optical sensor is used to measure the color of the lubricating oil, making it possible to obtain ΔE data 1603 in near real time.

以上のように本実施例では,電位差滴定法に基づく全酸価データおよび汚染度(質量法)データと,光学式測定法により得た色情報によるデータを相互に変換可能であるため,より長期間に渡って同じ基準に基づいた潤滑油の性状監視が可能になる。よって,潤滑油性状の時間的な変化を示すデータに基づいて,より正確な余寿命診断が可能となる。 As described above, in this embodiment, the total acid number data and contamination level (mass method) data based on potentiometric titration can be converted into data based on color information obtained by optical measurement, making it possible to monitor the properties of the lubricating oil based on the same standards over a longer period of time. This makes it possible to perform more accurate remaining life diagnosis based on data showing changes in the lubricating oil properties over time.

図17は,ガスタービンの実施例を示す構成図であり,タービンオイルを監視する一例である。 Figure 17 is a block diagram showing an embodiment of a gas turbine, and is an example of monitoring turbine oil.

タービン700は,タービン軸701によって連結されている。タービンオイルは,オイル主タンク702に貯留し,オイルポンプ712によって,オイル冷却機703に送られたのち,タービン軸701に給油される。タービンオイルは,矢印714の方向に供給され,その後,戻り流路705を通って,オイル主タンク702に戻る。 The turbine 700 is connected by the turbine shaft 701. Turbine oil is stored in the main oil tank 702, sent to the oil cooler 703 by the oil pump 712, and then supplied to the turbine shaft 701. The turbine oil is supplied in the direction of the arrow 714, and then returns to the main oil tank 702 through the return flow path 705.

本実施例では,タービンオイルの性状変化を監視するための光学式センサ704は,オイル冷却機703とタービン軸701との間に設置され,潤滑油の色情報を取得した。 In this embodiment, an optical sensor 704 for monitoring changes in the properties of the turbine oil was installed between the oil cooler 703 and the turbine shaft 701, and acquired color information of the lubricating oil.

式(1)~(5)で説明したように,全酸価とスラッジ・バーニッシュ生成量と色情報の相互の相関を利用すれば,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための全酸価の閾値を付属する記憶装置に設定しておき,光学式センサ704の色情報から間接的に算出した全酸価と比較することができる。このためには,光学式センサ704に色情報と全酸価のデータ変換手段を設けておけばよい。あるいは,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための色情報の閾値を付属する記憶装置に設定し,色情報と直接比較することもできる。 As explained in equations (1) to (5), by utilizing the mutual correlation between the total acid number, the amount of sludge and varnish produced, and the color information, a threshold value for the total acid number for controlling the amount of sludge and varnish produced can be set in an associated storage device and compared with the total acid number calculated indirectly from the color information of the optical sensor 704. To achieve this, the optical sensor 704 can be provided with a data conversion means for color information and total acid number. Alternatively, a threshold value for color information for controlling the amount of sludge and varnish produced can be set in an associated storage device and compared directly with the color information.

図18は,タービンオイルの全酸価と色座標(ΔE)の相関を予め求めた結果を示すグラフである。このタービンオイルの全酸価の基準値は,0.2(mg KOH/ g)であり,全酸価が0.2となった時のΔE値は,240であった。同様にタービンオイルにおいても,図8と同様にタービンオイルの全酸価と色座標(B)の相関を予め求めた結果を得ることができる。 Figure 18 is a graph showing the results of a pre-calculated correlation between the total acid number of turbine oil and color coordinate (ΔE). The reference value of the total acid number of this turbine oil is 0.2 (mg KOH/g), and the ΔE value when the total acid number is 0.2 is 240. Similarly, for turbine oil, the results of a pre-calculated correlation between the total acid number of turbine oil and color coordinate (B) can be obtained, as in Figure 8.

図19は,図17に示すガスタービンで,光学式センサ704によってオイルの色を継続的に測定した結果である。使用開始から2年経過した時の値が2051のプロットである。使用開始時から2年経過時までのΔE値を外挿し,全酸価が0.2となる時期を3.8年経過時と予測した。色座標のB値を用いた場合にも,同様に,3.8年経過時に全酸価が0.2になると判定できた。 Figure 19 shows the results of continuous measurement of oil color using the optical sensor 704 in the gas turbine shown in Figure 17. The plot shows the value of 2051 two years after the start of use. By extrapolating the ΔE value from the start of use until two years have passed, it was predicted that the total acid number would reach 0.2 after 3.8 years. Similarly, when the B value of the color coordinate was used, it was possible to determine that the total acid number would reach 0.2 after 3.8 years.

図20は,ガスタービンのオイルの流路に分岐流路を設けて光学式センサ704を設置した場合の構成であり,図17との差異は光学式センサ704の配置である。この構成でも,同様に,オイル使用に伴う全酸価の上昇を監視することができた。 Figure 20 shows a configuration in which a branch flow path is provided in the oil flow path of a gas turbine and an optical sensor 704 is installed. The difference from Figure 17 is the placement of the optical sensor 704. With this configuration, it was also possible to monitor the increase in total acid number associated with oil use.

以上の実施例で説明したように,実施例の構成により油中のスラッジ,バーニッシュの生成を,全酸価を介して間接的に判定することで,容易に判定することができる。 As explained in the above examples, the configuration of the examples makes it easy to determine the formation of sludge and varnish in oil by indirectly determining it through the total acid number.

図21は,粘度と全酸価と酸化防止剤濃度とスラッジ・ワニス量の関係を示す概念図であり,これらの相関を利用することで相互に値を推定することができる。酸化防止剤濃度が低下すると,酸化が促進されて全酸化が上昇し,スラッジ・ワニスが生成されて粘度が上昇する。粘度の上昇が始まる前のタイミングのスラッジ・ワニス量に閾値2101を設けて油の交換を促す。このタイミングは,全酸価を油の色で間接的に測定することで検知することができる。 Figure 21 is a conceptual diagram showing the relationship between viscosity, total acid number, antioxidant concentration, and sludge/varnish amount, and these correlations can be used to estimate the relative values. When the antioxidant concentration decreases, oxidation is promoted, total oxidation increases, sludge/varnish is produced, and viscosity increases. A threshold value 2101 is set for the amount of sludge/varnish before the viscosity starts to increase, encouraging the oil to be changed. This timing can be detected by indirectly measuring the total acid number from the color of the oil.

上述の実施例では,回転機械として風力発電機とガスタービンを例にとり説明したが,蒸気タービン,原子力発電機,火力発電機,ギヤードモータ,鉄道車両車輪フランジ,空気圧縮機,変圧器,可動プラント機械,大型ポンプ機械などの回転機械の潤滑油の添加剤の劣化診断にも本実施例は適用できる。 In the above embodiment, a wind power generator and a gas turbine are used as examples of rotating machines, but this embodiment can also be applied to the deterioration diagnosis of additives in lubricating oils for rotating machines such as steam turbines, nuclear power generators, thermal power generators, geared motors, railway vehicle wheel flanges, air compressors, transformers, movable plant machinery, and large pump machinery.

また,本実施例による潤滑油の余寿命診断は,機械内の潤滑油に光学式センサを設置しての遠隔監視に適用可能であるし,潤滑油を採取して,機械の外や実験室で,光学式センサによる計測を行うことも可能である。さらには,光学式センサは,潤滑油の色座標を計測できる装置を代わりに用いることも可能である。 The remaining life assessment of lubricating oil according to this embodiment can be applied to remote monitoring by installing an optical sensor in the lubricating oil inside the machine, and it is also possible to sample the lubricating oil and measure it with an optical sensor outside the machine or in a laboratory. Furthermore, the optical sensor can be replaced by a device that can measure the color coordinates of the lubricating oil.

中央サーバ240、入力装置1001、出力装置1002、処理装置1003、記憶装置1004、相関データベースDB241、酸化防止剤濃度DB242、色度DB243、データ変換プログラム244、変換データ245、診断プログラム Central server 240, input device 1001, output device 1002, processing device 1003, storage device 1004, correlation database DB241, antioxidant concentration DB242, chromaticity DB243, data conversion program 244, conversion data 245, diagnostic program

Claims (14)

機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断方法であって,
予め別途求めた,潤滑油の全酸価測定による結果である第1の結果と,
予め別途求めた,潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果である第2の結果と,
予め別途求めた,潤滑油の光学式測定による結果である第3の結果と,
に基づいた,
第1の結果と第2の結果との関係を示す情報,
第1の結果と第3の結果との関係を示す情報,
第2の結果と第3の結果との関係を示す情報,の中から選ばれる,少なくとも1つの情報を準備し,
前記情報に基づいて,
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価測定による結果に基づく第1のデータと,
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果に基づく第2のデータと,
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の光学式測定による結果に基づく第3のデータの中から選ばれる,少なくとも1つのデータを変換可能とし,
前記第3のデータを,前記第1の結果と前記第3の結果との関係を示す情報を用いて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価の推定値に変換することを特徴とする,潤滑油の診断方法。
A diagnostic method for lubricating oil containing an additive used in a machine, comprising:
The first result is a result of measuring the total acid number of the lubricating oil obtained separately in advance,
The second result is the result of measuring the amount of sludge and varnish generated by the lubricating oil, which was obtained separately in advance.
A third result, which is a result of optical measurement of the lubricating oil obtained separately in advance;
Based on
Information indicating a relationship between the first result and the second result;
Information indicating a relationship between the first result and the third result;
and information indicating a relationship between the second result and the third result;
Based on the above information,
First data based on the results of a total acid number measurement of a lubricating oil containing an additive used in the machine;
Second data based on the results of measuring the amount of sludge and varnish generated by lubricating oil containing the additive used in the machine;
and third data based on the result of optical measurement of lubricating oil containing additives used in the machine ,
and converting the third data into an estimate of the total acid number of the lubricant, including the additives, used in the machine using information indicating a relationship between the first result and the third result .
前記光学式測定は,
潤滑油の光透過率より,潤滑油の色座標を求める光学式測定であることを特徴とする,
請求項1記載の潤滑油の診断方法。
The optical measurement includes:
It is characterized by an optical measurement that determines the color coordinate of the lubricating oil from the light transmittance of the lubricating oil.
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 1.
前記第3の結果として,
潤滑油の色座標B値あるいはΔE値を用いることを特徴とする,
請求項1記載の潤滑油の診断方法。
As the third result,
The lubricant color coordinate B value or ΔE value is used.
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 1.
前記潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定は,汚染度測定方法によることを特徴とする,
請求項1記載の潤滑油の診断方法。
The measurement of the amount of sludge and varnish generated in the lubricating oil is performed by a contamination measurement method.
The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 1.
機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断方法であって,A diagnostic method for lubricating oil containing an additive used in a machine, comprising:
予め別途求めた,潤滑油の全酸価測定による結果である第1の結果と,The first result is a result of measuring the total acid number of the lubricating oil obtained separately in advance,
予め別途求めた,潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果である第2の結果と,The second result is the result of measuring the amount of sludge and varnish generated by the lubricating oil, which was obtained separately in advance.
予め別途求めた,潤滑油の光学式測定による結果である第3の結果と,A third result, which is a result of optical measurement of the lubricating oil obtained separately in advance;
に基づいた,Based on
第1の結果と第2の結果との関係を示す情報,Information indicating a relationship between the first result and the second result;
第1の結果と第3の結果との関係を示す情報,Information indicating a relationship between the first result and the third result;
第2の結果と第3の結果との関係を示す情報,の中から選ばれる,少なくとも1つの情報を準備し,and information indicating a relationship between the second result and the third result;
前記情報に基づいて,Based on the above information,
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価測定による結果に基づく第1のデータと,First data based on the results of a total acid number measurement of a lubricating oil containing an additive used in the machine;
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油のスラッジ・バーニッシュ生成量測定による結果に基づく第2のデータと,Second data based on the results of measuring the amount of sludge and varnish generated by lubricating oil containing the additive used in the machine;
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の光学式測定による結果に基づく第3のデータの中から選ばれる,少なくとも1つのデータを変換可能とし,and third data based on the result of optical measurement of lubricating oil containing additives used in the machine,
前記第1の結果と前記第2の結果との関係を示す情報に基づいて,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための全酸価の閾値である第1の閾値を設定すること,および,前記第1の結果と前記第2の結果の関係を示す情報および前記第1の結果と前記第3の結果の関係を示す情報に基づいて,スラッジ・バーニッシュ生成量を制御するための光学式測定結果の閾値である第2の閾値を設定すること,の少なくとも一つを行うことを特徴とする,The method is characterized in that at least one of the following is performed: setting a first threshold value, which is a threshold value of the total acid number for controlling the amount of sludge/varnish generated, based on information showing the relationship between the first result and the second result; and setting a second threshold value, which is a threshold value of the optical measurement result for controlling the amount of sludge/varnish generated, based on information showing the relationship between the first result and the second result and information showing the relationship between the first result and the third result.
潤滑油の診断方法。Lubricant diagnostic methods.
前記第3のデータを,前記第1の結果と前記第3の結果との関係を示す情報を用いて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価の推定値に変換し,converting the third data into an estimate of the total acid number of the additive-containing lubricant used in the machine using information indicating the relationship between the first result and the third result;
前記推定値を前記第1の閾値と比較し,比較結果に基づいて表示および通知の少なくとも一つを行う,comparing the estimated value to the first threshold and performing at least one of an indication and a notification based on the comparison result;
請求項5記載の潤滑油の診断方法。The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 5.
前記第3のデータを,前記第2の閾値と比較し,比較結果に基づいて表示および通知の少なくとも一つを行う,comparing the third data with the second threshold value, and performing at least one of displaying and notifying based on a result of the comparison;
請求項5記載の潤滑油の診断方法。The method for diagnosing a lubricating oil according to claim 5.
機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断装置であって,A diagnostic device for lubricating oil containing additives used in a machine,
請求項5記載の第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一つを記憶する記憶装置を備え,A storage device for storing at least one of the first threshold value and the second threshold value according to claim 5,
前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の光学式測定による結果に基づく第3のデータを取得するセンサと,a sensor for acquiring third data based on the results of optical measurement of a lubricating oil containing additives used in the machine;
前記第3のデータを直接あるいは変換して,前記第1の閾値および前記第2の閾値の少なくとも一つと比較し,比較結果に基づいて表示あるいは通知を行う,The third data is directly or after being converted, and compared with at least one of the first threshold value and the second threshold value, and display or notify based on the comparison result.
潤滑油の診断装置。Lubricant diagnostic equipment.
機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断装置であって,A diagnostic device for lubricating oil containing additives used in a machine,
予め別途求めた,潤滑油の全酸価測定による結果である第1の結果と,予め別途求めた,光学式測定による結果である第3の結果と,に基づいた,前記第1の結果と前記第3の結果との関係を示す情報を記録した相関データベースと,a correlation database that records information indicating a relationship between a first result, which is a result of a total acid number measurement of a lubricating oil obtained separately in advance, and a third result, which is a result of an optical measurement obtained separately in advance, based on the first result and the third result;
前記情報に基づいて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価測定による結果に基づく第1のデータと,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油を光学式測定で測定した結果に基づく第3のデータとの間の変換を行うデータ変換部と,A data conversion unit that performs conversion between first data based on the result of a total acid number measurement of the lubricating oil containing the additive used in the machine and third data based on the result of an optical measurement of the lubricating oil containing the additive used in the machine based on the information;
を有し,Having
前記第3のデータを,前記第1の結果と前記第3の結果との関係を示す情報を用いて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価の推定値に変換することを特徴とする,The third data is converted into an estimate of the total acid number of the lubricating oil including the additive used in the machine using information indicating the relationship between the first result and the third result.
潤滑油の診断装置。Lubricant diagnostic equipment.
前記光学式測定は,The optical measurement includes:
潤滑油の光透過率より,潤滑油の色座標を求める光学式測定であることを特徴とする,It is characterized by an optical measurement that determines the color coordinate of the lubricating oil from the light transmittance of the lubricating oil.
請求項9記載の潤滑油の診断装置。The lubricant diagnostic device according to claim 9.
前記第3の結果として,As the third result,
潤滑油の色座標B値あるいはΔE値を用いることを特徴とする,The lubricant color coordinate B value or ΔE value is used.
請求項9記載の潤滑油の診断装置。The lubricant diagnostic device according to claim 9.
機械で使用される添加剤を含む潤滑油の診断システムであって,A diagnostic system for lubricating oil containing additives used in a machine, comprising:
前記潤滑油の色情報を取得する光学式センサと,An optical sensor for acquiring color information of the lubricant;
前記潤滑油の全酸価を記憶する第1のデータベースと,A first database storing the total acid number of the lubricating oil;
前記色情報から,前記全酸価を導出するデータ変換部と,A data conversion unit that derives the total acid number from the color information;
前記データ変換部が参照する相関データベースを備え,a correlation database to which the data conversion unit refers,
前記相関データベースは,The correlation database includes:
予め求めた全酸価定量結果である第1の結果と予め光学式測定によって求めた潤滑油の色情報である第3の結果との関係を示す情報を含み,The information includes information indicating a relationship between a first result, which is a previously obtained total acid number quantitative result, and a third result, which is a color information of the lubricating oil previously obtained by optical measurement;
前記光学式センサで取得した前記潤滑油の色情報を,前記第1の結果と前記第3の結果との関係を示す情報を用いて,前記機械で使用される添加剤を含む潤滑油の全酸価の推定値に変換する,converting the color information of the lubricant obtained by the optical sensor into an estimated total acid number of the lubricant including the additive used in the machine using information indicating a relationship between the first result and the third result;
潤滑油の診断システム。Lubricant diagnostic system.
前記光学式センサは,The optical sensor includes:
機械で使用される潤滑油を透過した光より,潤滑油の色座標を求める光学式センサであることを特徴とする,It is characterized by being an optical sensor that determines the color coordinates of lubricants used in machinery by light transmitted through the lubricants.
請求項12記載の潤滑油の診断システム。The lubricant diagnostic system according to claim 12.
前記第3の結果として,As the third result,
潤滑油の色座標B値またはΔE値を用いることを特徴とする,Characterized by using the color coordinate B value or ΔE value of the lubricating oil.
請求項12記載の潤滑油の診断システム。The lubricant diagnostic system according to claim 12.
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