【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械設備の摩擦部に供給される潤滑油にレーザー光を照射し、その際発生するプラズマからの蛍光を測定し、潤滑油中に混入している摩耗粒子の構成元素や状態を分析して摩擦部の摩耗状況を診断する油分析診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産設備や産業機械の大型化・高速化に伴い、その予防保全への要求も高まっている。機械設備の状態を監視しながらその結果に応じて分解や補修を実施していくことにより、トラブルを未然に防ぎ、生産性を確保することが要求されている。
【０００３】
多くの機械設備では、摩擦部分に給油管を介して潤滑油を循環させており、この潤滑油の一部を採取してその中に含まれる摩耗粒子を調べることは、生産システムを停止せずに、現在どの摩擦部分でどのような摩耗粒子が生じているかを知ることができる。このように機械設備の摩擦部分の現況を知ることができれば、近い将来の状態を予測することができる。
【０００４】
現在、このような摩耗粒子に着目した油分析の代表的な方法として、フェログラフィ法とＳＯＡＰ（Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｏｉｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｐｒｏｇｒａｍ）法と呼ばれる２つの方法がある。前者は、摩耗粒子を大きさ別に分離しその形状や大きさ、量などを観察することにより、摩耗個所及びその状態を推定する方法である。後者は潤滑油に対して化学分析を適用し、潤滑油中の元素を分析することにより摩耗粒子の量と材質を知り、摩耗個所を推定する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来の油分析診断方法は異常検知能力が高く、機械設備の予防保全では必要不可欠なものとなっているが、それぞれ長所と短所があるため、適宜組み合わせて総合的に診断を行う必要がある。
【０００６】
フェログラフィ法は、前述のように摩耗粒子の形態から摩耗状況を予測するため、診断に高度な技能と経験が必要であり、評価内容の定量化が困難である。また、この方法により採取した試料に化学分析を適用すれば定量的な評価も可能になるが、この場合前処理が必要になり迅速性に欠けるうえ、評価対象が金属粒子に限られてしまうという欠点もある。
【０００７】
ＳＯＡＰ法の代表的なものとしては試料油を放電により励起する発光分光分析が挙げられるが、この他、高周波プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ発光分光分析法）や原子吸光分析法等の一般の化学分析法も含まれる。放電による発光分光分析法は、迅速に複数元素の分析結果を得られるという長所はあるが、安定性や再現性の点で問題がある。ＩＣＰ発光分光分析法や原子吸光分析法等の化学分析は高感度で正確であるが、試料の前処理が必要となるため迅速性に劣ることや、粒子の大きい摩擦紛には適していないなどの欠点もある。
【０００８】
従って現状では、より正確な劣化診断を行うためにそれぞれのシステムを同時に維持し、状況に応じて別々に分析を行うようにしており、この結果コスト高と分析診断作業の煩雑さが課題となっている。
【０００９】
一方、特開平１１−２６０４号公報に見られるように、試料に数１００ＭＷ以上のパルスレーザー光を集光照射してプラズマを生じさせ、レーザー光の照射終了後プラズマから発生する蛍光の波長スペクトルを分析することによって含有元素を特定する方法が注目を浴びている。この分析方法は試料の形態によらず、液体である試料油の状態でも、固体である摩耗粒子だけを取り出した状態であっても適用でき、前処理等を必要としないといった長所を有する。しかしながら、この公報には潤滑油中に含まれる摩耗粒子を分析し、機械設備の摩擦部の摩耗状況を診断する技術については一切記載されておらず、また示唆もされていない。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、複雑な前処理工程無しに直接試料油を分析して機械設備の摩耗状況を診断することができ、しかもこの分析、診断を一つのシステムで行うことが可能な油分析診断装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係わる油分析診断装置の発明は、機械設備の摩擦部に給油される潤滑油を試料油としてサンプリングするサンプリング手段と、パルスレーザー光を発振させるパルスレーザー光発振手段と、このパルスレーザー光を前記試料油の表面もしくはその内部に集光照射しプラズマを生成させるブレイクダウン手段と、生成したプラズマから放出された蛍光を集光する集光手段と、この集光手段から出力された蛍光信号を入力し分光する分光手段と、この分光手段により分光された蛍光信号を検出する検出手段と、前記パルスレーザー光の照射と同期し適切な遅延をもたせて蛍光検出を開始するタイミング調整手段と、前記検出手段により検出された蛍光信号の波長と強度比から試料油中に含まれる摩耗粒子の構成元素を特定する手段とを有し、特定された摩耗粒子の構成元素から前記摩擦部における摩耗個所を診断することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係わる油分析診断装置の発明は、請求項１において、前記試料油中に含まれる摩耗粒子を捕捉するフィルター手段を設け、この捕捉された摩耗粒子に前記パルスレーザー光を照射してプラズマ化し、摩耗粒子の構成元素を特定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係わる油分析診断装置の発明は、請求項１において、前記試料油を膜状もしくは円柱状にして流下させる試料流下手段を設け、この試料流下手段により膜状もしくは円柱状に流下する試料油の表面もしくは内部にパルスレーザー光を集光照射しプラズマを生成させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係わる油分析診断装置の発明は、請求項１において、前記試料油を勾配のある磁場をかけた試料流下手段に流して潤滑油中に含まれる摩耗粒子を大きさ順に配列させる手段と、この配列された摩耗粒子に前記パルスレーザー光を照射することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係わる油分析診断装置の発明は、請求項１において、レーザー光を複数の系統に分割する光分配手段と、この光分配手段により分配されたレーザー光を系統毎にそれぞれ複数の分析部に導く伝送手段と、この複数の分析部からそれぞれ放出された蛍光を合成し分析部を特定する信号を付加して前記分析診断手段に伝送する光合成手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に係わる油分析診断装置の発明は、請求項４において、レーザー光のビーム径および出力を調整する調整手段と、この調整手段から出力されたレーザー光を前記配列された摩耗粒子に照射する手段と、この摩耗粒子を通過したレーザー光を受光し、この受光したレーザー光の強度の減衰により摩耗粒子の粒径分布を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項７に係わる油分析診断装置の発明は、請求項２記載の油分析診断装置前記フィルター手段はマグネチックチップディテクタであることを特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項８に係わる油分析診断装置の発明は、請求項４において、前記配列された摩耗粒子にパルスレーザー光を集光照射することによって生成したプラズマ光から酸素原子固有の蛍光をモニターし、摩耗粒子の酸化状態を特定し、摩耗部の焼きつきを予測する手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
またさらに、請求項９に係わる油分析診断装置の発明は、請求項１において、連続して複数のパルスを発振させるパルスレーザー発振器と、この連続した複数のパルスを前記試料油の表面もしくは内部に集光照射して複数回にわたってプラズマを生成させる前記ブレイクダウン手段と、複数のレーザーパルスの間隔を検出感度が高まる範囲で調整するタイミング調整手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、請求項１０に係わる油分析診断装置の発明は、前記レーザー光のビーム径および出力を調整して出力する調整手段と、この調整手段により調整されたレーザー光を前記試料油に照射する照射手段と、この照射手段により照射されたレーザー光が試料油を透過したときの減衰により潤滑油の劣化状態を診断する手段とを設けたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油分析診断装置の各実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る油分析診断装置の実施形態を説明するための概略系統図である。
【００２２】
この実施の形態による油分析診断装置を機能に分けると、パルスレーザー発振部１と、サンプリングした試料油にレーザー光を照射し、試料油から発生した蛍光を集光する分析部（２、３および４）と、これらの分析部から送られてきた蛍光を分析し、機械設備の摩耗状況を診断する分析診断部５とに大別することができる。
【００２３】
まず、パルスレーザー発振部１は、レーザー発振器１−１と、このレーザー発振器１−１で発振されたレーザー光を適切な強度に調整する出力調整器１−２と、この出力調整器１−２から出力されたレーザー光を光ファイバー６ａ〜６ｃにより各分析部２〜４へそれぞれ伝送するための光分配器１−３と、パルスレーザー光の照射と同期し適切な遅延をもたせて蛍光検出の開始タイミングを調整するためのタイミング調整器１−４とを備えている。
【００２４】
図１に示す実施の形態の場合、一つの油サンプリング配管７上に分析試料の大きさや組成等によって照射方法を異にした３種類の分析部２、３および４を用意しているが、このいずれの分析部についても分析試料に数１００ＭＷ以上のパルスレーザー光を集光照射すると、分析試料がレーザー光を吸収することにより加熱しプラズマ化するが、レーザー光の照射終了とともに再結合が始まり、数μ秒〜数十μ秒の間は原子状態で存在する。そしてこの励起状態の原子が下準位に遷移するとき、原子数に比例した蛍光を放出し、その波長と強度から含有元素を特定することができる。
【００２５】
このような分析方法は分析対象の形態によらず、液体である試料油の状態でも、固体である摩耗粒子だけを取り出した状態であっても適用でき、前処理等を必要としないといった特徴を有している。
【００２６】
ところで、第１の分析部２には粒子径１００μｍ以上の大きな摩耗粒子１１を捕捉するチップディテクターを含むフィルターを備えており、また第２の分析部３には粒子径１〜１００μｍの摩耗粒子１１に対して分析を行うフェログラフィアナライザを備えており、そして第３の分析部４には粒子径１μｍ以下の摩耗粒子に対して分析を行うために、油を直接ブレイクダウンする手段を備えている。
【００２７】
これら各分析部２、３および４で発生した蛍光はそれぞれ蛍光伝送用ファイバー８ａ、８ｂおよび８ｃにより光合成器９に伝送され、この光合成器９で合成された後前記分析診断部５に導入される。なお、光合成器９は複数の系統から伝送されてきた蛍光を一つの分光装置へ導入する光学系と、検出された蛍光信号が各分析部２、３および４のうち、いずれの系統からのものであるかを識別する機能とを有している。
【００２８】
一方、分析診断部５は前記光合成部９で合成した蛍光信号を導入する分光器５−１と、ＣＣＤカメラ５−２と、信号処理装置５−３と、診断装置５−４とから構成され、前記各分析部２〜４から伝送されてきた蛍光信号は、分光器５−１で分光されたのちＣＣＤカメラ５−２と信号処理装置５−３とにより蛍光スペクトルとして測定される。そして診断装置５−４はこの蛍光スペクトルの波長と強度比から分析対象粒子の組成を同定し、これによって機械設備の摩擦部の摩耗個所の予測を行う。なお、診断装置５−４は診断結果を記憶装置で記憶するほか、適宜表示装置で表示したり印字出力することができるように構成されている。
【００２９】
このように図１に記載された実施の形態によれば、レーザーブレイクダウン分光分析法のような試料形態に依存しない分析手法を取り入れることにより、従来摩耗粒子の大きさや組成等によって分析診断手法を使い分けていたものを一つのシステムで実現することができる。しかもこの第１の実施の形態によれば、パルスレーザー発振部１および分析診断部５をそれぞれ１台づつ用意し、ファイバー６ａ〜６ｃおよび８ａ〜８ｃで光を分配し伝送しさえすれば、複数の分析点での分析に対応することができる。
【００３０】
そして分析部としては、分析対象の摩耗粒子の大きさや組成等によって、粒子径１００μｍ以上の大きな粒子についてはチップディテクター等のフィルター手段で、粒子径１〜１００μｍの粒子に対してはフェログラフィアナライザで、粒子径１μｍ以下の粒子に対しては油を直接ブレイクダウンする手法でというように、それぞれの摩耗粒子の大きさや組成に最も効果的な照射方法を選択し得る構成とし、粒子径や組成の異なる摩耗粒子の情報を同時に得ることにより、より正確な異常診断が可能になる。
【００３１】
以上説明した実施の形態は、摩耗粒子の大きさや組成に応じて設けた３箇所の分析部からそれぞれ蛍光信号を得るようにしたが、分析部が１個の場合でも差し支えない。以下の実施の形態は分析部を１個設置した場合をそれぞれ示す。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図２は図１における分析部３、４を省き、分析部２にマグネチックチップディテクタ（ＭＤＣ）としてのフィルターユニット２ｃを設けた場合の実施の形態を示す図である。
【００３３】
レーザー発振器１−１で発振されたレーザー光は出力調整器１−２により適切な強度に調整されたうえ、ファイバー６ａによって分析部２のフィルターユニット２ｃへ伝送される。
【００３４】
このフィルターユニット２ｃには複数のフィルター２ｃ−１〜２ｃ−３を所定位置に配置しており、しかもこれらのフィルター２ｃ−１〜２ｃ−３は、油サンプリング配管７の所定部位に設置され、予め定めた所定時間内に流れる試料油中に含まれる粒子径１００μｍ以上の大きな摩耗粒子１１を捕捉するように構成されている。すなわち、前記油サンプリング配管７はフィルター２ｃ−１を挟んでその上流側および下流側にそれぞれバルブ２ｄおよび２ｅを設置し、これらバルブ２ｄおよび２ｅを前記診断装置５−４の診断周期に同期したタイミングで出力される指令に基づいて動作するコントローラ１０によって所定時間毎に開閉制御するように構成している。この結果、フィルター２ｃ−１には予め定めた所定時間中試料油が通過し、このとき試料油中に含まれる粒子径１００μｍ以上の摩耗粒子１１がフィルター２ｃ−１により捕捉される。
【００３５】
なお、前記コントローラ１０は前記診断装置５−４が診断終了する都度出力される指令に同期してバルブ２ｄおよび２ｅの開閉制御を行うほか、これと同期したタイミングでフィルターユニット２ｃを所定角度だけ駆動して次順の新しいフィルター２ｃ−２…２ｃ−３を前記所定部位に設置し、これと同時に潤滑油採取後のフィルター２ｃ−１をレーザー照射位置にセットする。
【００３６】
レーザー照射位置では、フィルター２ｃ−１によって採取された摩耗粒子１１の表面に対して集光レンズ２ａによりパルスレーザー光を照射し、摩耗粒子１１の表面に付着している油をブレイクダウンさせる。このブレイクダウンに基づいて発生した蛍光は集光レンズ２ｂで集光された後、ファイバー８ａにより分光器５−１へ伝送される。なお、この実施の形態は分析部が１個なので、図１における光分配器１−３および光合成器９は不要である。
【００３７】
ファイバー８ａによって伝送された蛍光信号は、図１と同様にして分光器５−１とＣＣＤカメラ５−２と信号処理装置５−３とにより蛍光スペクトルとして検出され、その検出結果をもとに、診断装置５−４にて摩耗粒子１１の組成を同定し、機械設備の摩擦部の摩耗個所を予測する。
【００３８】
この第２の実施の形態は、分析部２にフィルターユニット２ｃを設置し、粒子径１００μｍ以上の比較的大きな摩耗粒子を分析対象とした場合に適している。従来このような大きな粒子の組成を調べるためには前処理を伴う化学分析が必要であったが、本実施の形態によれば前処理なしで迅速に組成を調べることが可能になる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
次に、図３は分析部３に粒子径１〜１００μｍ程度の摩耗粒子を捕捉し分析するのに適したフェログラフィアナライザを設け、図１の分析部２および４を省いた場合の実施の形態を示す図である。この実施の形態の場合も、図２、図３中の要素と同じ要素については同一符号をつけて説明を省略する。
【００４０】
レーザー発振器１−１より発振したレーザー光は出力調整器１−２により調整され、ファイバー６ｂでフェログラフィアナライザ３ｃへ伝送される。このフェログラフィアナライザ３ｃでは、試料油を流す試料流下手段３ｄの下部にマグネット３ｅを配置するように構成し、このマグネット３ｅにより勾配のある磁場を形成している。
【００４１】
なお、磁場の強さや試料油の供給量などはコントローラ１０により制御する。試料油中の摩耗粒子１１は磁場によってトラップされるが、このとき磁場の強度に勾配をもたせてあるので摩耗粒子１１は大きさの順に配列する。試料油を流してから所定時間が経過すると、バルブ３ｆおよび３ｇを閉制御して試料油の供給を止めることにより、大きさの順に並べられた摩耗粒子１１を得ることができる。
【００４２】
このようにして採取した摩耗粒子１１に対し、パルスレーザー光をレンズ３ａから集光照射する。摩耗粒子１１のブレイクダウンに基づき発生した蛍光は集光レンズ３ｂにより集光され、ファイバー８ｂにより分光器５−１へ伝送される。伝送されてきた蛍光信号は、図１と同様に分光器５−１とＣＣＤカメラ５−２と信号処理装置５−３とにより蛍光スペクトルとして検出され、その結果をもとに、診断装置５−４にて摩耗粒子の組成を同定し、機械設備の摩擦部の摩耗個所を予測する。そして予測結果を記録装置に記録するとともに、表示装置により表示したり、必要に応じて印字出力する。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、分析部３にフェログラフィアナライザ３ｃを設け、捕捉した摩耗粒子１１を大きさの順に配列することができるので、大きさの情報を失わずに、迅速に組成を調べることが可能である。
【００４４】
（第４の実施の形態）
次に、図４は１μｍ以下の摩耗粒子の分析に有効な実施の形態であり、分析部４により試料油を直接ブレイクダウンして分析を行うものであり、図１の分析部２および分析部３を省いた場合の実施の形態を示す図である。この実施の形態の場合も、既出の図中の要素と同一部分には同一符号をつけて説明を省略する。
【００４５】
油サンプリング配管７から適度な流速で分析セル４ｃ内に供給される試料油は、分析セル４ｃ内でノズル４ｄを通過することにより筒状の油膜あるいは円柱状の流れ４ｅを形成する。この油膜または円柱状の流れ４ｅの表面または内部にパルスレーザー光をレンズ４ａにより集光照射する。試料油のブレイクダウンにより発生した蛍光は集光レンズ４ｂにより集光された後、ファイバー８ｃにより分光器５−１へ伝送される。伝送された蛍光信号は、図１と同様分光器５−１とＣＣＤカメラ５−２と信号処理装置５−３により蛍光スペクトルとして検出され、その検出結果をもとに、診断装置５−４にて摩耗粒子の組成を同定し、摩耗個所を予測し、その結果を必要に応じて表示または印字出力する。
【００４６】
従来、油中の含有物を調べるためには、放電により励起しその発光を分析するか、あるいは化学分析が必要であったが、前者は励起が不安定で感度が低く、また後者は高感度であるが前処理や真空装置などの複雑な設備が必要になるという欠点があった。
【００４７】
これに対し、本実施の形態によれば、試料油を直接ブレイクダウンして分析を行うようにしたので、前処理無しでしかも真空装置などの複雑な設備を必要とせず、迅速に組成を調べて診断することが可能になる。
【００４８】
（第５の実施の形態）
次に、図５は、試料油を直接ブレイクダウンし、分析を行う分析部４’の実施の形態を示す図であり、既出の図中の要素と同一部分には同一符号をつけて説明を省略する。
【００４９】
油サンプリング配管７より供給される試料油は分析セル４ｇ内に一定量貯められる。この供給量はバルブコントローラ１０によって開閉制御されるバルブ４ｈ及び４ｉにより常に一定に制御されるように構成されている。
【００５０】
分析セル４ｇにはレーザー入射窓４ｊが設けられ、レーザー発振器１−１から伝送されたレーザー光は入射窓４ｊを通り、レンズ４ａにより試料油の表面に集光照射される。
【００５１】
試料油の表面のブレイクダウンにより発生した蛍光は、集光レンズ４ｂにより集光された後、蛍光集光用窓４ｋを通りファイバー８ｃによりバンドパスフィルターユニット５−５へ伝送される。このバンドパスフィルターユニット５−５は特定の波長の蛍光信号のみを通過させるように構成されている。このバンドパスフィルターユニット５−５を通過した蛍光は、光電子増倍管５−６により検出され、信号処理装置５−７において積算処理される。
【００５２】
そして、前記パルスレーザー発振部１に設けたタイミング調整器１−４によりパルスレーザーの照射タイミングと光電子増倍管５−６からの出力を積算処理するゲートタイミングとが調整され、測定された蛍光スペクトルをもとに、診断装置５−４にて摩耗個所を予測する。
この図５の実施の形態においても、図４の実施の形態同様、前処理なしで迅速に組成を調べることが可能になる。
【００５３】
以上説明した図４および図５で示す実施の形態は、特に常時モニターに適しており、異常摩耗の傾向が現れた場合に警告を発する機能を付帯させることにより、異常の早期発見を行うことができる。
【００５４】
（第６の実施の形態）
次に示す図６は、基本的な考え方は図５の実施の形態と同じであるが、ブレイクダウンのためのレーザー発振器を２台設け、分析部４’’で連続した２パルスを試料表面に集光照射し、２回にわたってプラズマを生成させることにより、ブレイクダウンバックグラウンドが低下した状態で信号強度の増加を計った点で特徴を有している。
【００５５】
図６の場合、２台のパルスレーザー発振器１−１ａ、１−１ｂの照射タイミングおよび蛍光測定タイミングは、パルスレーザー発振部１に設けたタイミング調整器１−４で調整する。レーザー光は出力調整器１−２ａおよび１−２ｂにより調整され、ファイバー６ｃ１および６ｃ２により分析部４’’の分析セル４ｇへ伝送される。２つのレーザー光は入射窓４ｊａ及び４ｊｂを通り、レンズ４ａ１，４ａ２からそれぞれ入射し、試料油の表面へ集光される。そして、試料油の表面のブレイクダウンにより発生した蛍光は、集光レンズ４ｂにより集光された後、蛍光集光用窓４ｋを通りファイバー８ｃによりバンドパスフィルターユニット５−５へ伝送される。これ以降は図５の実施の形態と同じなので説明を省略する。
【００５６】
このように、図６の実施の形態は、試料油をブレイクダウンするためのレーザー発振器を２台設けて連続して２パルスを試料油表面に集光照射し、２回にわたってプラズマを生成させることにより、ブレイクダウンバックグラウンドが低下した状態で信号強度の増加を計り、検出感度を高めることができる。
【００５７】
（第７の実施の形態）
次に、図７は試料油自体の劣化をレーザー光により検知する発明の実施の形態を示す図であり、既出の図中の要素と同一部分には同一符号をつけて説明を省略する。
【００５８】
潤滑油が酸化などにより劣化したにも拘わらずそのまま使用し続けると、特定の波長帯域の透過率が下がる関係から診断装置５による診断結果自体が不正確なものになる可能性がある。
【００５９】
そこで、この発明は劣化により特定の波長帯域の透過率が下がる特性を利用して、この波長帯域に属するレーザー光を照射し、その透過率を監視することにより逆に試料油の劣化を検知するようにしたものである。この場合使用するレーザーは、ＣＷ（連続破）でもパルスでも適用可能である。
【００６０】
図７の実施の形態では、劣化した油が吸収しやすい波長をもつＣＷレーザー発振器１−５の出力光を出力調整器１−６で調整し、ファイバー６ｄで試料油へ伝送する。レーザー出口にはシャッター１−７を設け、コントローラ１−８により開閉制御する。レーザー光はビーム調整レンズ３ｇによりビーム径を調整し試料へ照射される。試料サンプリング管７にはガラス窓７−１が設けられており、レーザー光が透過できるようになっている。透過したレーザー光は集光レンズ３ｈで集光され、ファイバー６ｅでディテクター５−８へ伝送される。このディテクター５−８によって油の劣化を検知し、信号処理装置５−９を介して診断装置５−４に入力する。
図８は摩耗量と運転時間との一般的な関係を示す図であり、機械設備の運転時間に対して非線形に増加する様子を示している。
【００６１】
（変形例）
なお、図７で示した発明の実施の形態ではＣＷレーザーを用いているが、波長が適切であればパルスレーザーを採用することも可能である。図７の実施の形態を既に説明した図１乃至図６の実施の形態と組み合わせることにより、より多くの劣化に関する情報を採取することが可能なシステムを実現することが可能となる。
【００６２】
なお、図３の試料流下手段（試料台）３ｄ上に配列された摩耗粒子に前記パルスレーザー光を希ガス雰囲気で照射し、前記信号処理装置５−８においてパルスレーザーの照射によって生じるプラズマの発光から酸素原子固有の蛍光をモニターするようにすれば、摩耗粒子の酸化状態を特定することができ、摩耗部の焼きつきを予測することもできる。
【００６３】
また、図３の実施の形態において、レーザー発振部１に、パルスレーザーあるいはＣＷレーザー（連続波）を発振するレーザー発振器およびレーザー光のビーム径を調整する光学系およびレーザーの出力を調整する手段を設置すると共に、出力及びビーム径を調整されたレーザー光を照射する手段を前記分析部に設置し、更にレーザー光を配列された摩耗粒子に照射し、摩耗粒子によって遮られたレーザー光の強度を測定することにより、レーザー光の減衰に基づいて摩耗粒子の粒径分布を測定することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる油分析診断装置によれば、従来別々の複数の分析システムを用いて行ってきた機器の劣化診断を、一つのシステムで同時に多くの劣化情報を得ることにより、迅速に劣化診断を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油分析診断装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係る油分析診断装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明に係る油分析診断装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明に係る油分析診断装置の第４の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明に係る油分析診断装置の第５の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明に係る油分析診断装置の第６の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明に係る油分析診断装置の第７の実施の形態を示す構成図。
【図８】摩耗量と運転時間との一般的な関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…レーザー光発振部、１−１…レーザー発振器、１−２…出力調整器、１−３…光分配器、１−４…タイミング調整器、１−５…ＣＷレーザー、１−６…出力調整器、１−７…シャッター、２，３，４…分析部、２ａ〜４ａ…レーザー集光レンズ、２ｂ〜４ｂ…蛍光集光レンズ、２ｃ…フィルターユニット、２ｄ，２ｅ，３ｆ，３ｇ，４ｈ，４Ｉ…バルブ、２ｃ−１〜２ｃ−３…フィルターユニット、３ｃ…フェログラフィアナライザ、３ｄ…試料流下手段、３ｅ…マグネット、３ｇ…ビーム径調整レンズ、４ｄ…ノズル、４ｅ…分析セル、５…分析診断部、５−１…分光器、５−２…ＣＣＤカメラ、５−３…信号処理装置、５−４…診断装置、５−５…バンドパスフィルターユニット、５−６…光電子増倍管、５−８…ディテクター、５−９…信号処理装置、６ａ〜６ｃ…光ファイバー、７…油サンプリング配管、７−１…窓、８，８ａ〜８ｃ…光ファイバー、９…光合成器、１０…コントローラ、１１…摩耗粒子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention irradiates laser light to the lubricating oil supplied to the friction part of the mechanical equipment, measures the fluorescence from the plasma generated at that time, and analyzes the constituent elements and state of the wear particles mixed in the lubricating oil The present invention relates to an oil analysis and diagnosis apparatus for diagnosing a wear state of a friction portion.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, as production equipment and industrial machines have become larger and faster, demands for their preventive maintenance have been increasing. It is required to prevent troubles and secure productivity by monitoring the state of the machinery and equipment and performing disassembly and repair according to the results.
[0003]
In many machinery and equipment, lubricating oil is circulated through a lubricating pipe to the friction part, and sampling a part of this lubricating oil and examining the wear particles contained therein does not stop the production system. In addition, it is possible to know what kind of wear particles are currently generated at which friction part. Thus, if the current state of the frictional part of the mechanical equipment can be known, the state in the near future can be predicted.
[0004]
At present, there are two typical methods of oil analysis focusing on such wear particles, which are called a ferrography method and a SOAP (Spectrometric Oil Analysis Program) method. The former is a method of estimating a wear location and its state by separating wear particles by size and observing the shape, size, quantity and the like. The latter is a method in which chemical analysis is applied to a lubricating oil, and the amount and material of wear particles are known by analyzing elements in the lubrication oil to estimate a wear point.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
These conventional oil analysis and diagnosis methods have high abnormality detection capability and are indispensable for preventive maintenance of machinery and equipment, but each has its strengths and weaknesses, so it is necessary to perform comprehensive diagnosis by appropriately combining them .
[0006]
Since the ferrography method predicts a wear state from the form of wear particles as described above, a high level of skill and experience is required for diagnosis, and it is difficult to quantify evaluation contents. In addition, if chemical analysis is applied to samples collected by this method, quantitative evaluation is possible, but in this case, pretreatment is required, speed is low, and the evaluation target is limited to metal particles. There are drawbacks.
[0007]
A typical example of the SOAP method is emission spectroscopy in which a sample oil is excited by electric discharge. In addition, general chemicals such as high-frequency plasma emission spectroscopy (ICP emission spectroscopy) and atomic absorption spectroscopy are used. Analytical methods are also included. Emission spectroscopy by discharge has the advantage of quickly obtaining the analysis results of a plurality of elements, but has problems in stability and reproducibility. Chemical analysis, such as ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectrometry, is highly sensitive and accurate, but requires a pretreatment of the sample, resulting in poor speed, and is not suitable for friction particles with large particles. There are also disadvantages.
[0008]
Therefore, at present, each system is simultaneously maintained to perform more accurate deterioration diagnosis, and analysis is performed separately according to the situation. As a result, high cost and complicated analysis and diagnosis work become problems. ing.
[0009]
On the other hand, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-2604, a plasma is generated by condensing and irradiating a sample with a pulse laser beam of several hundred MW or more, and after the laser beam irradiation is completed, the wavelength spectrum of the fluorescence generated from the plasma is changed. Attention has been focused on a method of identifying contained elements by analysis. This analysis method can be applied irrespective of the form of the sample, whether it is in the state of a liquid sample oil or in a state in which only solid wear particles are taken out, and has the advantage that no pretreatment or the like is required. However, this publication does not disclose or suggest any technology for analyzing wear particles contained in lubricating oil and diagnosing the wear state of a friction portion of mechanical equipment.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to directly analyze a sample oil without a complicated pretreatment step to diagnose a wear condition of mechanical equipment, and furthermore, this analysis and diagnosis can be performed by one system. It is an object of the present invention to provide an oil analysis / diagnosis device that can be performed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of an oil analysis and diagnosis apparatus according to claim 1 comprises a sampling means for sampling a lubricating oil supplied to a friction portion of mechanical equipment as a sample oil, and a pulse laser for oscillating a pulse laser beam. A light oscillating means, a breakdown means for converging and irradiating the pulsed laser light on or in the surface of the sample oil to generate plasma, a condensing means for condensing fluorescence emitted from the generated plasma, A spectroscopic means for inputting and spectrally dividing the fluorescent light signal output from the condensing means, a detecting means for detecting the fluorescent light signal spectrally separated by the spectroscopic means, and a fluorescent light with an appropriate delay synchronized with the irradiation of the pulse laser light Timing adjustment means for starting the detection, and the wear particles contained in the sample oil from the wavelength and intensity ratio of the fluorescence signal detected by the detection means. And means for identifying the formed element, and wherein the diagnosing wear points in the friction portion from constituent elements of the identified wear particles.
[0012]
Further, in the invention of the oil analysis / diagnosis device according to claim 2, in claim 1, a filter means for capturing wear particles contained in the sample oil is provided, and the captured laser particles are irradiated with the pulse laser beam. To produce plasma and specify constituent elements of wear particles.
[0013]
Further, the invention of the oil analysis / diagnosis apparatus according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein a sample flowing means for flowing the sample oil in the form of a film or a column is provided, and the sample flowing means is formed into a film or a column by the sample flowing means. It is characterized in that pulsed laser light is focused and irradiated on the surface or inside of the flowing sample oil to generate plasma.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an oil analysis / diagnosis apparatus according to the first aspect, wherein the sample oil is caused to flow in a sample flow-down means to which a gradient magnetic field is applied to arrange wear particles contained in the lubricating oil in order of size. Means for irradiating the pulsed laser beam to the arranged wear particles.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an oil analysis / diagnosis apparatus according to the first aspect, wherein the light distribution means for dividing the laser light into a plurality of systems, and the laser light distributed by the light distribution means is provided for each system. Transmission means for leading to the analysis part, and photosynthesis means for synthesizing the fluorescence emitted from each of the plurality of analysis parts, adding a signal specifying the analysis part, and transmitting the signal to the analysis and diagnosis means, I do.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an oil analysis / diagnosis apparatus according to the fourth aspect, wherein the adjusting means adjusts a beam diameter and an output of the laser light, and the laser light output from the adjusting means is used for the arranged wear particles. And a measuring means for receiving the laser light passing through the wear particles and measuring the particle size distribution of the wear particles by attenuating the intensity of the received laser light.
[0017]
Furthermore, the invention of the oil analysis and diagnosis device according to claim 7 is characterized in that the filter means is a magnetic chip detector.
[0018]
Further, the invention of the oil analysis / diagnosis apparatus according to claim 8 is the invention according to claim 4, wherein the inherent fluorescence of oxygen atoms is monitored from plasma light generated by converging and irradiating the arranged wear particles with pulsed laser light. Means for identifying the oxidation state of the wear particles and predicting the seizure of the wear portion.
[0019]
Still further, the invention of the oil analysis and diagnosis apparatus according to claim 9 is the invention according to claim 1, wherein the pulse laser oscillator for continuously oscillating a plurality of pulses, and the continuous plurality of pulses are applied to the surface or inside of the sample oil. The semiconductor laser is characterized by comprising the breakdown means for generating plasma a plurality of times by condensing irradiation, and a timing adjustment means for adjusting intervals of a plurality of laser pulses within a range where detection sensitivity is increased.
[0020]
Still further, according to a tenth aspect of the present invention, there is provided an oil analyzing and diagnosing apparatus which adjusts and outputs a beam diameter and an output of the laser light, and irradiates the sample oil with the laser light adjusted by the adjusting means. Irradiating means and means for diagnosing a state of deterioration of the lubricating oil based on attenuation when laser light emitted by the irradiating means passes through the sample oil are provided.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic system diagram for explaining an embodiment of an oil analysis and diagnosis device according to the present invention.
[0022]
The oil analysis / diagnosis device according to this embodiment is divided into functions. The pulse laser oscillation unit 1 and an analysis unit (2, 3, and 4) that irradiates a sampled sample oil with a laser beam and collects fluorescence generated from the sample oil. 4) and an analysis / diagnosis unit 5 that analyzes the fluorescence transmitted from these analysis units and diagnoses the wear state of the mechanical equipment.
[0023]
First, the pulse laser oscillator 1 includes a laser oscillator 1-1, an output adjuster 1-2 for adjusting the laser light oscillated by the laser oscillator 1-1 to an appropriate intensity, and an output adjuster 1-2. A light distributor 1-3 for transmitting the laser light output from the optical fiber 6a to 6c to each of the analyzers 2 to 4 respectively, and starting the fluorescence detection with an appropriate delay in synchronization with the irradiation of the pulse laser light. A timing adjuster 1-4 for adjusting timing.
[0024]
In the case of the embodiment shown in FIG. 1, three types of analysis units 2, 3 and 4 having different irradiation methods depending on the size and composition of the analysis sample are prepared on one oil sampling pipe 7. When a pulse laser beam of several hundred MW or more is condensed and irradiated on the analysis sample for any of the analysis units, the analysis sample is heated by absorbing the laser beam and turned into plasma, but recombination starts with the end of the laser beam irradiation, It exists in an atomic state for several μsec to several tens μsec. Then, when the atoms in the excited state transition to the lower level, fluorescent light is emitted in proportion to the number of atoms, and the contained element can be specified from the wavelength and the intensity.
[0025]
Such an analysis method can be applied regardless of the form of the analysis object, whether it is in the state of a liquid sample oil or in a state in which only solid wear particles are removed, and does not require pretreatment. Have.
[0026]
By the way, the first analysis unit 2 is provided with a filter including a chip detector for capturing large wear particles 11 having a particle diameter of 100 μm or more, and the second analysis unit 3 is provided with a wear particle 11 having a particle diameter of 1 to 100 μm. The third analysis unit 4 is provided with a means for directly breaking down oil in order to analyze wear particles having a particle diameter of 1 μm or less. .
[0027]
The fluorescent light generated in each of the analyzers 2, 3, and 4 is transmitted to the optical synthesizer 9 by the fluorescent light transmitting fibers 8a, 8b, and 8c, respectively, is synthesized by the optical synthesizer 9, and is introduced into the analysis and diagnosis unit 5. . The photosynthesizer 9 includes an optical system that introduces fluorescence transmitted from a plurality of systems into one spectroscope, and a system in which a detected fluorescence signal is transmitted from any of the analysis units 2, 3, and 4. Has the function of identifying whether the
[0028]
On the other hand, the analysis / diagnosis unit 5 includes a spectroscope 5-1 for introducing the fluorescence signal synthesized by the light synthesis unit 9, a CCD camera 5-2, a signal processing device 5-3, and a diagnosis device 5-4. The fluorescence signal transmitted from each of the analyzers 2 to 4 is measured as a fluorescence spectrum by the CCD camera 5-2 and the signal processor 5-3 after being separated by the spectroscope 5-1. Then, the diagnostic device 5-4 identifies the composition of the particles to be analyzed from the wavelength and the intensity ratio of the fluorescence spectrum, and thereby predicts the wear portion of the friction portion of the machine equipment. The diagnostic device 5-4 is configured to store the diagnostic result in a storage device, and to display or print out the information on a display device as appropriate.
[0029]
As described above, according to the embodiment illustrated in FIG. 1, by adopting an analysis method that does not depend on a sample form such as laser breakdown spectroscopy, a conventional analysis and diagnosis method can be performed based on the size and composition of wear particles. What was used differently can be realized by one system. Moreover, according to the first embodiment, if only one pulse laser oscillation unit 1 and one analysis / diagnosis unit 5 are prepared, and if the light is distributed and transmitted by the fibers 6a to 6c and 8a to 8c, a plurality of lasers can be obtained. Can be analyzed at the analysis point.
[0030]
As the analysis unit, depending on the size and composition of the wear particles to be analyzed, a large particle having a particle diameter of 100 μm or more is filtered with a filter such as a chip detector, and a particle having a particle diameter of 1 to 100 μm is filtered with a ferrography analyzer. For the particles having a particle diameter of 1 μm or less, a method in which the most effective irradiation method can be selected for the size and composition of each wear particle, such as a method of directly breaking down the oil, and the particle diameter and the composition By simultaneously obtaining information on different wear particles, more accurate abnormality diagnosis can be performed.
[0031]
In the above-described embodiment, the fluorescent signal is obtained from each of the three analysis units provided according to the size and composition of the wear particles. However, a single analysis unit may be used. The following embodiments show cases where one analysis unit is provided.
[0032]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment in which the analysis units 3 and 4 in FIG. 1 are omitted, and the analysis unit 2 is provided with a filter unit 2c as a magnetic chip detector (MDC).
[0033]
The laser light oscillated by the laser oscillator 1-1 is adjusted to an appropriate intensity by the output adjuster 1-2 and transmitted to the filter unit 2c of the analysis unit 2 by the fiber 6a.
[0034]
In this filter unit 2c, a plurality of filters 2c-1 to 2c-3 are arranged at predetermined positions, and these filters 2c-1 to 2c-3 are installed at predetermined positions of the oil sampling pipe 7, and It is configured to capture large wear particles 11 having a particle diameter of 100 μm or more contained in the sample oil flowing within a predetermined time. That is, the oil sampling pipe 7 has valves 2d and 2e installed upstream and downstream of the filter 2c-1 respectively, and the valves 2d and 2e are synchronized with the diagnostic cycle of the diagnostic device 5-4. The opening / closing control is performed at predetermined time intervals by a controller 10 that operates based on the command output in step (1). As a result, the sample oil passes through the filter 2c-1 for a predetermined period of time, and at this time, abrasion particles 11 having a particle diameter of 100 μm or more contained in the sample oil are captured by the filter 2c-1.
[0035]
The controller 10 controls the opening and closing of the valves 2d and 2e in synchronization with a command output each time the diagnosis device 5-4 ends the diagnosis, and drives the filter unit 2c by a predetermined angle at a timing synchronized with the control. .. 2c-3 are installed at the predetermined positions, and at the same time, the filter 2c-1 after collecting the lubricating oil is set at the laser irradiation position.
[0036]
At the laser irradiation position, the surface of the wear particles 11 collected by the filter 2c-1 is irradiated with pulse laser light by the condenser lens 2a to break down the oil adhering to the surface of the wear particles 11. Fluorescence generated based on this breakdown is condensed by the condenser lens 2b, and then transmitted to the spectroscope 5-1 by the fiber 8a. In this embodiment, since there is only one analyzer, the light distributor 1-3 and the light combiner 9 shown in FIG. 1 are unnecessary.
[0037]
The fluorescence signal transmitted by the fiber 8a is detected as a fluorescence spectrum by the spectroscope 5-1 and the CCD camera 5-2 and the signal processing device 5-3 in the same manner as in FIG. 1, and based on the detection result, The composition of the wear particles 11 is identified by the diagnostic device 5-4, and the wear portion of the friction portion of the mechanical equipment is predicted.
[0038]
The second embodiment is suitable for a case where a filter unit 2c is installed in the analysis unit 2 and relatively large wear particles having a particle diameter of 100 μm or more are to be analyzed. Conventionally, to examine the composition of such large particles, chemical analysis with pretreatment was required. However, according to the present embodiment, the composition can be quickly investigated without pretreatment.
[0039]
(Third embodiment)
Next, FIG. 3 shows an embodiment in which a ferrography analyzer suitable for capturing and analyzing wear particles having a particle diameter of about 1 to 100 μm is provided in the analysis unit 3 and the analysis units 2 and 4 in FIG. 1 are omitted. FIG. Also in this embodiment, the same elements as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0040]
The laser light oscillated from the laser oscillator 1-1 is adjusted by the output adjuster 1-2, and transmitted to the ferrography analyzer 3c via the fiber 6b. The ferrography analyzer 3c has a configuration in which a magnet 3e is arranged below the sample flow-down means 3d for flowing the sample oil, and a magnetic field having a gradient is formed by the magnet 3e.
[0041]
The strength of the magnetic field and the supply amount of the sample oil are controlled by the controller 10. The wear particles 11 in the sample oil are trapped by the magnetic field. At this time, since the intensity of the magnetic field has a gradient, the wear particles 11 are arranged in order of size. When a predetermined time has elapsed after the flow of the sample oil, the valves 3f and 3g are closed and the supply of the sample oil is stopped, whereby the wear particles 11 arranged in the order of the size can be obtained.
[0042]
Pulsed laser light is condensed and irradiated from the lens 3a to the wear particles 11 thus collected. The fluorescence generated based on the breakdown of the wear particles 11 is collected by the condenser lens 3b and transmitted to the spectroscope 5-1 by the fiber 8b. The transmitted fluorescence signal is detected as a fluorescence spectrum by the spectroscope 5-1, the CCD camera 5-2, and the signal processing device 5-3, as in FIG. 1, and based on the result, a diagnostic device 5- In step 4, the composition of the wear particles is identified, and the wear location of the friction portion of the machine equipment is predicted. Then, the prediction result is recorded in a recording device, displayed on a display device, and printed out as necessary.
[0043]
As described above, according to the present embodiment, the ferrography analyzer 3c is provided in the analysis unit 3, and the captured wear particles 11 can be arranged in the order of the size, so that the size information can be quickly lost without losing the size information. It is possible to determine the composition.
[0044]
(Fourth embodiment)
Next, FIG. 4 shows an embodiment which is effective for the analysis of wear particles of 1 μm or less, in which the analysis is performed by directly breaking down the sample oil by the analysis unit 4. The analysis unit 2 and the analysis unit in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in which 3 is omitted. Also in the case of this embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-mentioned drawings, and the description will be omitted.
[0045]
The sample oil supplied from the oil sampling pipe 7 into the analysis cell 4c at an appropriate flow rate passes through the nozzle 4d in the analysis cell 4c to form a cylindrical oil film or a columnar flow 4e. A pulse laser beam is condensed and irradiated on the surface or inside of the oil film or the columnar stream 4e by the lens 4a. After the fluorescence generated by the breakdown of the sample oil is collected by the condenser lens 4b, it is transmitted to the spectroscope 5-1 by the fiber 8c. The transmitted fluorescence signal is detected as a fluorescence spectrum by the spectroscope 5-1, the CCD camera 5-2, and the signal processing device 5-3 as in FIG. 1, and based on the detection result, is transmitted to the diagnostic device 5-4. It identifies the composition of the wear particles, predicts the wear location, and displays or prints out the results as necessary.
[0046]
Conventionally, in order to examine the contents in oil, it was necessary to analyze the luminescence by excitation by discharge, or to perform chemical analysis.The former, however, has unstable excitation and low sensitivity, and the latter has high sensitivity. However, there is a disadvantage that complicated equipment such as a pretreatment and a vacuum device is required.
[0047]
On the other hand, according to the present embodiment, since the analysis is performed by directly breaking down the sample oil, the composition can be quickly investigated without any pretreatment and without the need for complicated equipment such as a vacuum device. Can be diagnosed.
[0048]
(Fifth embodiment)
Next, FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of an analysis unit 4 ′ for directly breaking down and analyzing a sample oil, and the same parts as those in the above-mentioned figures are denoted by the same reference numerals and described. Omitted.
[0049]
A fixed amount of the sample oil supplied from the oil sampling pipe 7 is stored in the analysis cell 4g. This supply amount is configured to be constantly controlled by valves 4h and 4i that are opened and closed by a valve controller 10.
[0050]
The analysis cell 4g is provided with a laser incident window 4j, and the laser light transmitted from the laser oscillator 1-1 passes through the incident window 4j and is condensed and irradiated on the surface of the sample oil by the lens 4a.
[0051]
After the fluorescence generated by the breakdown of the surface of the sample oil is collected by the condenser lens 4b, it is transmitted to the bandpass filter unit 5-5 by the fiber 8c through the fluorescence collection window 4k. The band pass filter unit 5-5 is configured to pass only a fluorescent signal of a specific wavelength. The fluorescence that has passed through the band-pass filter unit 5-5 is detected by the photomultiplier tube 5-6 and integrated by the signal processing device 5-7.
[0052]
The irradiation timing of the pulse laser and the gate timing for integrating the output from the photomultiplier tube 5-6 are adjusted by the timing adjuster 1-4 provided in the pulse laser oscillation unit 1, and the measured fluorescence spectrum is adjusted. The wear location is predicted by the diagnostic device 5-4 based on
In the embodiment of FIG. 5, as in the embodiment of FIG. 4, the composition can be quickly investigated without any pretreatment.
[0053]
The embodiment described above with reference to FIGS. 4 and 5 is particularly suitable for a constant monitor. By providing a function of issuing a warning when an abnormal wear tendency appears, early detection of an abnormality can be performed. it can.
[0054]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 shown below has the same basic concept as the embodiment of FIG. 5 except that two laser oscillators for breakdown are provided, and two consecutive pulses are applied to the sample surface by the analysis unit 4 ″. It is characterized in that the signal intensity is increased in a state where the breakdown background is reduced by condensing irradiation and generating plasma twice.
[0055]
In the case of FIG. 6, the irradiation timing and the fluorescence measurement timing of the two pulse laser oscillators 1-1a and 1-1b are adjusted by the timing adjuster 1-4 provided in the pulse laser oscillator 1. The laser light is adjusted by the output adjusters 1-2a and 1-2b, and transmitted to the analysis cell 4g of the analysis unit 4 ″ by the fibers 6c1 and 6c2. The two laser beams pass through the entrance windows 4ja and 4jb, enter the lenses 4a1 and 4a2, respectively, and are focused on the surface of the sample oil. Then, the fluorescence generated by the breakdown of the surface of the sample oil is condensed by the condenser lens 4b, and then transmitted to the bandpass filter unit 5-5 by the fiber 8c through the fluorescence condensing window 4k. Subsequent steps are the same as in the embodiment of FIG.
[0056]
As described above, in the embodiment of FIG. 6, two laser oscillators for breaking down the sample oil are provided, two consecutive pulses are focused on the surface of the sample oil, and plasma is generated twice. Accordingly, it is possible to increase the signal intensity in a state where the breakdown background is reduced, and to increase the detection sensitivity.
[0057]
(Seventh embodiment)
Next, FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of the invention in which the deterioration of the sample oil itself is detected by a laser beam.
[0058]
If the lubricating oil is continuously used in spite of deterioration due to oxidation or the like, the diagnosis result itself by the diagnostic device 5 may be inaccurate due to a decrease in transmittance in a specific wavelength band.
[0059]
Therefore, the present invention utilizes the characteristic that the transmittance of a specific wavelength band decreases due to deterioration, irradiates a laser beam belonging to this wavelength band, and detects the deterioration of the sample oil by monitoring the transmittance. It is like that. The laser used in this case can be applied to either CW (continuous break) or pulse.
[0060]
In the embodiment of FIG. 7, the output light of the CW laser oscillator 1-5 having a wavelength that the deteriorated oil can easily absorb is adjusted by the output adjuster 1-6, and transmitted to the sample oil by the fiber 6d. A shutter 1-7 is provided at the laser exit, and is opened and closed by a controller 1-8. The laser beam is adjusted to a beam diameter by the beam adjusting lens 3g and is irradiated onto the sample. The sample sampling tube 7 is provided with a glass window 7-1 so that laser light can pass therethrough. The transmitted laser light is condensed by the condenser lens 3h and transmitted to the detector 5-8 by the fiber 6e. The deterioration of the oil is detected by the detector 5-8 and input to the diagnostic device 5-4 via the signal processing device 5-9.
FIG. 8 is a diagram showing a general relationship between the amount of wear and the operation time, and shows how the amount increases nonlinearly with respect to the operation time of the mechanical equipment.
[0061]
(Modification)
Although a CW laser is used in the embodiment of the invention shown in FIG. 7, a pulsed laser may be used if the wavelength is appropriate. By combining the embodiment of FIG. 7 with the embodiments of FIGS. 1 to 6 already described, it is possible to realize a system capable of collecting more information on deterioration.
[0062]
In addition, the pulsed laser light is irradiated in a rare gas atmosphere to the wear particles arranged on the sample flow-down means (sample stage) 3d in FIG. 3, and the light emission of the plasma generated by the pulsed laser irradiation in the signal processing device 5-8. By monitoring the intrinsic fluorescence of the oxygen atom from, the oxidation state of the wear particles can be specified, and the burn-in of the wear portion can also be predicted.
[0063]
In the embodiment of FIG. 3, the laser oscillation unit 1 includes a laser oscillator that oscillates a pulse laser or a CW laser (continuous wave), an optical system that adjusts the beam diameter of laser light, and a unit that adjusts the output of the laser. Along with the installation, a means for irradiating laser light whose output and beam diameter have been adjusted is installed in the analysis section, and further, the laser light is irradiated on the arranged wear particles, and the intensity of the laser light blocked by the wear particles is reduced. By measuring, the particle size distribution of the wear particles can be measured based on the attenuation of the laser beam.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention, the deterioration diagnosis of the equipment, which has been conventionally performed using a plurality of separate analysis systems, can be performed by simultaneously obtaining a large amount of deterioration information in one system. Thus, it is possible to quickly perform the deterioration diagnosis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the oil analysis and diagnosis apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a general relationship between a wear amount and an operation time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light oscillation part, 1-1 ... Laser oscillator, 1-2 ... Output adjuster, 1-3 ... Optical distributor, 1-4 ... Timing adjuster, 1-5 ... CW laser, 1-6 ... Output Adjuster, 1-7 shutter, 2, 3, 4 analysis unit, 2a-4a laser condensing lens, 2b-4b fluorescent condensing lens, 2c filter unit, 2d, 2e, 3f, 3g, 4h , 4I: valve, 2c-1 to 2c-3: filter unit, 3c: ferrography analyzer, 3d: sample flow-down means, 3e: magnet, 3g: beam diameter adjusting lens, 4d: nozzle, 4e: analysis cell, 5 ... Analysis / diagnosis unit, 5-1: spectroscope, 5-2: CCD camera, 5-3: signal processing device, 5-4: diagnostic device, 5-5: band-pass filter unit, 5-6: photomultiplier tube , 5-8 ... Detector, 5 9 ... signal processing unit, 6 a to 6 c ... optical fiber, 7 ... oil sampling pipe, 7-1 ... window, 8,8A～8c ... optical fiber, 9 ... combiner, 10 ... controller, 11 ... wear particles.
