旋转圆盘电极(RDE)光学发射光谱学-概述和石油分析应用程序

今天石油分析是通过使用光学发射光谱学(OES)来衡量的ppm(百万分之)水平穿金属污染物和添加剂石油样品。本文概述了转盘电极元素光谱和在职石油分析应用程序的使用。

今天,光谱石油分析发现应用程序在任何闭环润滑系统如:

• 燃气轮机、柴油和汽油发动机
• 变速箱,变速箱
• 压缩机和液压系统。

表1显示了典型的金属元素可以通过光谱和分析它们的来源。

表1。典型的光谱元素分析的石油来源

金属	发动机、变速箱、齿轮	液压油	冷却剂
铝铝	活塞或往复式发动机曲轴箱、外壳、轴承表面,泵、止推垫圈	泵、止推垫圈散热器坦克,	冷却剂肘部,管道、恒温器、隔离板
英航钡	合成油添加剂合成液	添加剂	不适用
硼B	冷却剂泄漏,添加剂	冷却剂泄漏,添加剂	pH缓冲,防腐抑制剂
钙钙	洗涤剂分散剂添加剂、水污染物、空气污染	洗涤剂分散剂添加剂、水污染物、空气污染	硬质水比例问题
铬铬	活塞,气缸套、排气阀门、冷却剂泄漏Cr腐蚀抑制剂	轴,不锈钢合金	腐蚀抑制剂
铜铜	黄铜或青铜合金检测结合锌铜合金和锡青铜合金。轴承、衬套、止推板、油冷却器、油添加剂	衬套、止推板、油冷却器	散热器、油冷却器、加热器核心
铁铁	最常见的磨损金属。气缸套、气门摇臂、轴承,曲轴,凸轮轴,手腕别针,住房	缸、齿轮、棒	衬垫、水泵、气缸体、气缸盖
铅铅	轴承合金、衬套、海豹、焊料、油脂、含铅汽油	衬套	焊接、油冷却器、加热器核心
镁镁	外壳在飞机和海洋系统、石油添加剂	添加剂,外壳	铸造合金
钼钼	活塞环、添加剂、冷却剂污染	添加剂,冷却液污染	防空蚀抑制剂
镍镍	从轴承合金,合金阀火车,涡轮叶片	不适用	不适用
磷P	抗磨添加剂	抗磨添加剂	pH缓冲
钾K	冷却剂泄漏,空气中的污染物	冷却剂泄漏,空气中的污染物	pH缓冲
硅硅	空气中的粉尘、海豹、冷却剂泄漏,添加剂	空气中的粉尘、海豹、冷却剂泄漏,添加剂	沫和防腐抑制剂
银Ag)	轴承笼子(镀银),活塞销衬套EMD柴油发动机,管道用银油冷却器的焊点	从润滑油冷却器银焊点	不适用
钠钠	冷却剂泄漏、盐水和油脂在船用设备、添加剂app亚博体育	冷却剂泄漏、盐水和油脂在船用设备、添加剂app亚博体育	抑制剂
锡锡	轴承合金、活塞环、海豹、焊料	轴承合金	不适用
钛钛	燃气轮机轴承中心穿、涡轮叶片、压缩机光盘	不适用	不适用
锌锌	抗磨添加剂	抗磨添加剂	穿金属从黄铜组件

光谱学原理

光谱学使得检测和量化的元素出现在一个材料。光谱利用每个元素都有一个独特的原子结构和能量时,每个元素特定的颜色或波长的光。

光谱学的原理包括以下:

• 可以区分元素没有两个元素有相同的谱线模式。
• 发射光强度正比于样品中元素的数量使该元素的浓度决定。
• 光有一个特定的波长或频率取决于电子跃迁的能量。几个不同能量的转换是可能的复杂原子有几个电子发射光的波长。
• 以防这光分散使用分散元素如棱镜,光谱线会结果。这些谱线的只有一个元素的原子结构。氢原子的原子序数1,频谱是相当简单的,如图1所示。
• 铁谱和原子序数26是复杂得多,有许多在可见光谱发射谱线对应于可能发生的许多可能的电子转换,如图2所示。
• 如果不止一个元素存在于样品,独特的不同波长的谱线将为每个元素出现。量化和识别样本中的元素,这些线必须分开。

图1所示。发射光谱的氢

图2。发射光谱的铁

旋转圆盘电极光学发射光谱学(RDEOES)

光谱仪,查看大量的谱线从加热或兴奋的样本被称为光学发射光谱仪。所有光学发射光谱仪包括三个主要组成部分,它是:

• 激励源,介绍了能源的样本
• 光学系统,分离和解决由此产生的发射波长,激发其组件
• 读出系统,能够使光的检测和测量,分为波长的光学系统和其组件呈现这些信息操作员使用的方式。

石油自早期的光谱分析,石油被焚烧或引发旋转圆盘电极碳和碳棒电极。样品放在样品盖,阀瓣部分浸在油样本和阀瓣旋转随着燃烧的进行,如图3所示。

图3。RDE光谱仪样品站显示石油样品被“烧”

这需要大约2或3毫升的样品基础上的限制使用。消除样本移行,新鲜的圆盘和一个新磨杆是必需的。这种方法被称为旋转圆盘电极(RDE)光学发射光谱学(OES),或两者结合,RDEOES。

一个光学系统光来自等离子体分为离散波长的组成。一个光学设备称为衍射光栅用于单独的离散波长。

图4显示了一个石油的主要组件分析光谱仪使用多色器光学基于罗兰圆的概念。

图4。示意图的旋转圆盘电极光学发射光谱仪对石油的分析

光谱仪的设计过程中考虑的关键是该地区发生的光谱波长的兴趣。大多数元素发出的光在光谱的可见区域。有元素发出的远紫外线(FUV)地区主要的频谱。这一点意义重大,因为FUV辐射通过空气传播不是很好;相反,它主要是吸收。为了使光学系统能够查看谱线,需要安装在真空室或充满气体对FUV透明光,所以发出的光可以达到光栅,衍射,然后被发现在焦曲线。因此天然气供应系统或真空泵和密封室系统的一部分。

分光计的读数系统由工业品位控制软件和处理器。一个放大器和一个时钟电路读取照片上的电荷倍增管或CCD芯片,从模拟到数字的转换(ADC)信号测量的光落在一个像素。一个像素上的电荷转换成任意数量定义为“强度”单位。一旦分析完成,每个元素的总强度比较校准曲线存储在内存中,转换为样品中元素浓度。

浓度通常表现在ppm (ppm)。这些数据可以打印在打印机或屏幕上显示一个视频。在完成分析或记录的结果,该系统是准备下一个分析。分析结果可能会在屏幕上留下,存储在硬盘上,或者可以发送到外部的电脑。

1970年代的传统光谱仪如图5所示。图6显示了Spectroil Q100,重量只有163磅(74公斤)与一个非常小的足迹,同时仍然保持相同的分析能力在前几代大系统。

图5。1970年代的石油分析直读光谱仪

图6。的Spectroil Q100 RDE光谱仪

自动化RDE光谱仪

挑战自动化RDE分光计有:

• 石墨电极每个分析后需要补充。
• 需要磨棒电极每次每次磨后燃烧,也变得更短。

实际RDE光谱仪自动化解决方案是使用两个石墨盘电极,如图7所示。

自动化系统由两部分组成:

• 一个机器人消耗品磁盘交换电极
• 自动换样器-一个机器人手臂自动换样器介绍每个连续48个原油样品,的速度每小时80样品,不需要样本稀释。

图7。机器人对RDE光谱仪

图8。自动Rotrode滤波器光谱(A-RFS)夹具

完整的自动化系统是安装在光谱仪样品站和履行顺序的所有功能介绍和去除石油样品和交换石墨电极。它是自包含的,独立于光谱仪操作软件工作。

大粒径分析能力

光谱仪的缺点之一是能够识别和量化大型穿和污染物粒子。yabo214今天,粒子大小限制RDE光谱仪已被消灭rotrode过滤器光谱学等简单的辅助系统(RFS)方法,包括以下几点:

• 光盘是用夹具夹紧所以油可以通过真空时的外圆周光盘里面的光盘。
• 粒子在石油yabo214被盘。
• 油与溶剂被冲走,阀瓣可以干,和粒子在圆盘电极蒸发和RDE光谱仪检测到运行时。yabo214
• 所以使用多工位夹具数量的样本可以过滤一次。

扩展应用程序开发

RDE谱仪主要用于石油和燃料使用分析,几种方法和最近的增强提高生产力通过扩大功能。

冷却剂使用分析程序检测到冷却条件和任何污染物或碎片的存在。可以使用冷却液作为诊断的媒介的冷却剂带走热量从发动机部件以及细碎屑的内部表面冷却系统。磨屑分析可以提供关键数据条件的内部冷却系统的部分。

润滑剂搞混油系统时经常发生“超过”来取代石油已经失去了由于使用或泄漏。

表2是一个总结的最后四光谱石油分析中速柴油机机车。

表2。光谱测定结果在ppm的EMD中速柴油机车

	菲	铜	Ag)	毫克	p	锌
30-Sep	19	10	0	0	0	3
23-Dec	21	10	0	0	9	3
23-Mar	27	13	2	107年	75年	90年
11-Jun	25	30.	10	220年	110年	123年

结论

总之,RDE光学发射光谱学已经经历了许多变化呈现它适合应用在广泛的行业作为一个可靠的工具来分析流体样品状态监测和质量控制的应用程序。

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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