测量残余汽缸油碱值(BN)使用便携式红外分析船上使用

由于产能过剩的影响,减少运费最近的经济衰退后,以降低成本ship操作符实现了“慢蒸”操作。当二冲程发动机操作模式,在减速中燃料账单显著降低;然而,发展缸冷腐蚀的风险增加如果汽缸润滑无用地管理。

防止低温腐蚀气缸套是一个关键的挑战为船东练习缓慢蒸。技术公告描述所面临的挑战已经发行的所有船用发动机供应商(图1)。

图1所示。低温腐蚀的影响,可以看到在这个缸套。表面有凹凸不平的痘痕痕;这些使严重滑动磨损发生。

此外,低硫排放控制区域的扩张(SECA)全球贸易航线和未来限制燃油中的硫是改变正常的做法。有一个增加使用双燃料处理,这需要切换中间和高BN润滑剂基于所使用的燃料。有不同的硫磺含量不同的燃料,提供的BN润滑油需要改变基于所使用的燃料。

这导致气缸润滑油提要的修改利率成为日常生活。这种优化,剩余的放油孔BN的常规监测是必需的。当前方法不适合这种监测频率,因为它会花费大量的时间来测量各缸。

一个新的手持BN分析仪设计与温特图尔合作天然气和柴油(WinGD)和瓦锡兰服务,为船东提供快速而准确的方法来确定BN气缸润滑的优化。

本文详细介绍的挑战传统的实验室和现场技术BN的测量和描述了一种新的红外方法使用手持红外分析仪。

背景

瓦锡兰服务、温特图尔汽油和柴油涡轮和润滑油供应商,主要强调,还需要更频繁的二冲程发动机和活塞底油分析提供具体建议慢蒸操作条件(图2)。

图2。瓦锡兰BN的推荐标准剩余两冲程发动机汽缸油

进一步监测残余BN通过确定活塞底部放油孔,设计师还表明,入口(新鲜)测量汽缸油BN,尤其是ship操作符执行混合。

基于技术通报推荐(图2),活塞底部油BN价值应该超过25毫克KOH / g。频繁的直接监控机上需要维护这些指导方针中的残油BN。

了解气缸润滑

是很重要的船主,过早的缸套故障是预防。当所有的关键变量是平衡和控制如图3所示,可以实现可靠运行。

的关键变量是负荷率、汽缸温度、汽缸油BN,润滑器进给速率和燃料含硫量。这些变量都是相互依存的。例如,如果有硫磺含量的增加,那么就需要相应的BN和饲料利率的变化。

图3。许多变量影响气缸的健康。直接测量这些变量是健康需要确保适当的引擎。

使用发动机控制系统数据或BN测量(图4),船舶工程师可以改变气缸润滑油饲料率(LOFR)为了弥补这些变量的变化当热气腾腾。大多数气缸润滑系统工作在前馈的基础上,因为发动机控制系统不收到任何反馈根据活塞运行条件。

因此,容易落后的改变喷油润滑器设置时燃料硫浓度的变化(从高频振荡器过渡到采用)。这可能是一个渐进的变化以72 h。

这种延迟会导致低于或超过润滑。在润滑可能导致滑动磨损和腐蚀,而在润滑良好的汽缸油可能会导致浪费和抛光/液压锁。

图4。瓦锡兰脉冲润滑系统允许更严格控制气缸润滑。

传统上,油缸进给速率图,工程师取决于燃料含硫量的变量在假定BN范围基于新的石油值(图5)。这些指南最初开发用于长途旅行的高硫燃料油(高频振荡器)成分是已知的和有最小的变化。它变成了一个微妙的平衡防止低温腐蚀硫率为每小时变化发生在船舶进入塞卡风区和当BN石油交换。

图5。润滑油进给速率图基于硫contentof所使用的燃料

理想的进给速率控制指标是活塞的BN底面油(图6)。一般来说,它没有被用在这种方式主要是由于迅速获得一个可靠的和精确的BN的挑战的结果。LOFR设置可以准确地调整小时通过使用这些信息。

图6。BN结果回答许多问题对发动机健康和润滑方面的考虑。

理解BN测量

基数(BN或中和值)是一个衡量碱性储备的润滑剂。最新的汽缸油,适合船用引擎使用洗涤剂如钡、钙、镁磺酸盐或碳酸盐和钙水杨酸盐和苯酚盐,用于解决高腐蚀环境的开发的配方。

裁判方法在全球测试设施使用电位滴定技术,在酸性滴定剂添加到润滑油tri-solvent发达促进解散。

一般来说,在汽缸油BN分析中,高氯酸(HClO₄滴定剂)被用于冰醋酸混合溶剂(ASTM D 2896)由于其能力强和弱的中和基本添加剂汽缸油。

对四冲程发动机或系统使用低硫油,另一个广泛应用的方法ASTM D4739通常被指定。在这种方法中,盐酸滴定标准液,这是趋势BN的首选方法引擎在一个特定的时间段,特别是磨屑的存在。

目前裁判方法,这样他们可以在实验室进行培训技术人员理解处理危险化学品的测试和相应的基础设施,通风和玻璃器皿(图7)。

ASTM D2896特别是基础设施需要进一步规范与高氯酸管工作高度腐蚀性的烟雾。适当的高BN滴定样品可能需要半个多小时确定终点,因此,大多数实验室今天在滴定仪使用一定量的自动化。这些程序是官方,但不适合机载监视。

图7。滴定仪在实验室使用。

红外光谱分析

红外光谱应用于汽缸油分析,是一个方法,红外能量传播通过石油样品的已知路径和结果频谱进行了分析。红外能量吸收是基于分子振动出现在样本。

相互作用的振动模式完成只有与特定的和可重复的频率(或波长)的红外辐射和吸收光谱产生一个清晰的模式,可以为定量研究化学关于石油的数据样本。

不仅在中地区主要用于(4000到400个波数)。碱性储备在汽缸油和添加剂消耗的酸积累外汇储备被视为样品红外光谱的变化。

确定TBN或棕褐色的润滑剂样品在实验室设置,红外光谱法已被用于降低到达的时间值,避免化学常规样品成本高。润滑剂的直接探测“原样”允许碱或酸含量的变化趋势的样本,即使实际的值是未知的。

多元方法的使用相关的变化的红外光谱滴定棕褐色或TBN价值基于流体类型可能具有独特的校准;然而,这些方法显示敏感类型混乱,配方变化和流体污染。

因为有挑战而将未知样品的校准,这些技术仅限于实验室,直到FluidScan红外分析仪是2009年发展起来的。

这个分析仪研究执行多年的水果满足扩展放油和流体条件评估要求美军降低成本和环境的改善倡议。

独立的和便携式分析仪,向用户提供瞬时液条件评估。专利翻转前抽样单元用于方便和快速的领域分析,消除样品制备和单调乏味的清理。

的核心FluidScan是一个没有任何移动组件中红外光谱仪专利。红外线传播通过液体成波导顶部翻转的细胞是收集的光谱仪,如图8所示。

图8。FluidScan红外光栅光谱仪的光学原理。红外能量是通过样品的顶部翻转细胞,集中和衍射对调谐器。信号处理机上快速提供有用的数据。

FluidScan增加光学吞吐量和光谱分辨率的便携式仪器。FluidScan,因此,提供最优光谱范围、信噪比和分辨率在职润滑剂的快速分析。这种创新技术为低功耗优化,允许制造一个健壮的、高度精确的分析仪适用于锂离子电池8 h。

开发一个汽缸FluidScan BN的应用程序

虽然有一个汽缸油中使用的化学添加剂的变化,有清晰的红外光谱中出现的光谱特性,可与TBN价值。开发应用程序的新和残余油缸油收集。

每个样本的测试执行与滴定仪和红外光谱仪的发展与红外光谱数据库和滴定结果(ASTM D4739和D2896)为每个样本。

为研究不同的添加剂配方,新润滑油的光谱定性检查。主成分分析(PCA)的红外光谱进行许多不同的新气缸润滑油添加剂配方和品牌。有高度的相关性看到沿着第一主成分的BN价值新润滑油由ASTM D2896(图9)。

图9。主成分分析(PCA)的新石油数据集显示了良好的相关性与新油BN PC1 / D2896。

这种强烈的相关性使一个普世的校准BN为所有这些油。这可以清楚地看到在1000年和1700年之间的光谱区厘米^{- 1}。特定的配置文件和峰值强度碱值范围是独一无二的无论石油混合或品牌。(图10)。

图10。红外光谱的汽缸油显示峰值,由于添加剂,密切关注对方的1000 - 1700厘米¹的范围内。

残油光谱研究了在一个中间BN范围(图11)。

图11。油的红外光谱BN在12至38 mgkoh显示消耗的酸碱性储备和积累的产品。

有著名的进化论的山峰BN的变化对应于碱性添加剂的消耗方案和建立的产品与BN包酸的反应。检查所有汽缸油类型的变换通常在这项研究中,这将使一个普遍的校准与红外光谱BN。

实验的程序

观察红外光谱之间的关系和碱值,随机选择的八个新油进行两次石油类型在每一个开始碱值范围。滴定与浓硫酸(97%)进行了合成创建样本生成BN值,从新的10 mgkoh / g(图12)。

图12。强大的硫酸加入缸基础油模型腐蚀效果。与现实世界的样品光谱的变化是一致的。

样品在一夜之间受到搅拌,然后用红外光谱分析和滴定。使用这些数据,通用缸BN校准是不考虑开发的石油添加剂包或特定类型样本。

三因素部分最小二乘(PLS)回归模型(RMSEC = 6.2 mgkoh / g)已成功创建和调整的频率范围1320 - 1850厘米¹在完整的BN 2到102 mgkoh / g。

校准显示良好的相关性(R2 = 0.94) D2896底数滴定结果验证与新旧油(图13)。红外结果的平均绝对误差相比D2896滴定值大约是2 mgkoh / g(表1)一组真实样品的残余油的临界范围10到25 mgkoh / g。

图13。预测的陆上红外校正关联与离岸D2896 BN (mgkOH / g)的实验结果。

表1。选择使用的样品

测试样品	PRED BN (mgKOH / g)	实验室BN (mgKOH / g)
w508	7.77	10.98
w507	8.99	12.82
w503	14.38	14.37
w512	12.08	14.46
w531	12.67	15.00
w548	12.48	15.43
w533	14.75	15.66
w547	13.43	16.82
w527	20.94	19.35
w539	19.48	20.04
新	57.16	62.70

讨论

BN测量活塞底部油是目前测量离线分析实验室或使用瓶越来越机载测试设备。机载瓶套件是费时,需要工作台空间,涉及危险化学品和需要的样品带到工具包。

努力参与,仅执行一个TBN测试机上每天常见的流失。需要额外成本和精力观察每个活塞的放油孔校准每个气缸的润滑系统,而不是造成浪费和损失调整进给速率。

BN测量适用于连同新气缸润滑系统有更高的准确的进给速率和汽缸喷淋模式,减少气缸润滑剂使用。等间接手段scrapedown石油分析针对的铁含量发生由于贫穷的控制技术。

实时BN测量可以显著改变上加料速度指令(表2),因此,结果是不可或缺的决策,而不是一个历史的观察。

表2。

燃料类型是…	机载BN的结果是……	进给速率设置应该……	为什么?
高频振荡器	< 15	增加	在lubrication-scuffing风险
高频振荡器	> 25	减少	在润滑液压锁/化学孔波兰风险
分别以	> 25	减少	在润滑机械钻孔波兰的风险
分别以	< 15	增加	润滑下的风险

结论

所涉及的成本和时间分析舰载底数汽缸油大大减少了新的分析仪,消除危险化学品的需要和运营商的解释结果。

新仪器轻便,可以从缸缸。BN得到测试结果仅仅一分钟,从而节约大量的稀缺船上人力。分析只需要几滴油,大大减少了废物流。

的过程测量油条件简化了仪器,不需要任何解释由运营商进行精确和可重复的结果。仪器存储结果,提供自动报警,因此,不需要手动记录。

的FluidScan^®1200是一种便携式,健壮的红外油分析仪,这决定了船用汽缸油碱值使用普遍的校准。介绍的样本只需要测量和十亿年。不需要品牌的石油。执行的校准Fluidscan 1200 5到100亿范围内,结果与实验室滴定系统一致。

进一步BN测试分析仪的车载软件允许船主测试几个关键石油在合成条件参数和石油润滑油在其他船用机械、从系统油、液压和齿轮油润滑剂从其他辅助设备。app亚博体育

润滑恶化、污染和交叉污染是由设备使用的时候通过确定关键石油条件参数。反过来,这使运营商能够做出快速的维护决策。

在这种技术中,首先是流体分类和识别其红外光谱一般化学家庭。从这个数据,仪器选择正确的流体提供定量分析和最优化算法的总碱值(TBN)、总酸值(TAN)、硝化、氧化、硫酸盐化作用,添加剂损耗,乙二醇,水,和烟尘。

使用一个关键好处红外油分析仪是能够确定未知的新油从一个内置的流体库。这样,在运营商可以识别油混合物或执行进料品质控制新润滑油的存储区域,从而减轻风险,因为使用了错误的石油设备问题。app亚博体育

基数(BN)监测一直是非常重要的适当的气缸润滑,然而,数据交付非常耗时和不方便。BN的新BN分析仪显示采集数据很容易和快速,从而使船舶工程师做出快速决定降低成本。

这些信息已经采购,审核并改编自公司斯派克所提供的材料科学。亚博网站下载

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