JP2018063218A - Oil state control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、油の状態を制御する油状態制御装置に関する。 The present disclosure relates to an oil state control device that controls an oil state.
例えばタービンに供給される潤滑油や、油圧制御に用いられる油圧油(油圧の作動油:油圧作動油)は、循環等により繰り返し使用されるが、使用に伴う熱や酸化ストレスによって、主成分の有機化合物が酸化により連鎖的に分解され劣化していく。これを防止するため、潤滑油及び油圧油には酸化防止剤が一般に添加される。 For example, the lubricating oil supplied to the turbine and the hydraulic oil used for hydraulic control (hydraulic hydraulic oil: hydraulic hydraulic oil) are repeatedly used by circulation, etc., but the main component is changed by the heat and oxidative stress accompanying the use. Organic compounds are degraded and deteriorated by oxidation. In order to prevent this, an antioxidant is generally added to the lubricating oil and hydraulic oil.
酸化防止剤は、例えば自身が酸化されることによって有機化合物の酸化を防止するものであり、使用に伴い酸化防止機能を有する酸化防止剤の量は減少し、潤滑油又は油圧油の劣化も大きくなっていく。 Antioxidants, for example, prevent oxidation of organic compounds by themselves being oxidized, the amount of antioxidants having an antioxidant function decreases with use, and deterioration of lubricating oil or hydraulic oil is also large. It will become.
そこで、パラジウム・銀合金(PdAg合金)からなる壁面を有する反応器を用いて、酸化後の酸化防止剤を活性水素により還元し、酸化防止剤の機能を回復させる方法が提案されている(特許文献1参照)。 Therefore, a method has been proposed in which a antioxidant having a wall surface made of palladium / silver alloy (PdAg alloy) is used to reduce the oxidized antioxidant with active hydrogen to restore the function of the antioxidant (patent). Reference 1).
しかし、油の使用環境の違いや経年劣化などの影響により、油の酸化(劣化)の進行速度は常に一定ではなく、酸化防止剤の酸化速度も常に一定ではないため、水素の供給量が一定である場合には、水素の供給量が不適切となる可能性がある。 However, the rate of oil oxidation (deterioration) is not always constant due to the difference in the oil usage environment and deterioration over time, and the oxidation rate of antioxidants is not always constant. In such a case, there is a possibility that the supply amount of hydrogen becomes inappropriate.
例えば、水素の供給量が不足した場合には、酸化防止剤の還元速度(再生速度)が適正速度よりも遅くなり、油の酸化(劣化)を抑制できない可能性がある。また、水素の供給量が過剰となる場合には、酸化防止剤の還元速度(再生速度)が適正速度を維持でき、油の酸化(劣化)を抑制できるものの、水素が無駄に消費されることになる。また、還元に使用されない水素がガスとして油中に混入し、油膜厚みが不安定になることや、油圧が不安定になる懸念があった。 For example, when the supply amount of hydrogen is insufficient, the reduction rate (regeneration rate) of the antioxidant is slower than the appropriate rate, and there is a possibility that the oxidation (deterioration) of the oil cannot be suppressed. In addition, when the supply amount of hydrogen becomes excessive, the reduction rate (regeneration rate) of the antioxidant can be maintained at an appropriate rate and the oxidation (deterioration) of the oil can be suppressed, but hydrogen is wasted. become. In addition, there is a concern that hydrogen that is not used for the reduction is mixed in the oil as a gas, the oil film thickness becomes unstable, and the hydraulic pressure becomes unstable.
そこで、本開示の一局面は、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行う油状態制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of one aspect of the present disclosure is to provide an oil state control device that appropriately reduces (regenerates) an antioxidant when controlling the state of an oil containing the antioxidant.
本開示の1つの局面における油状態制御装置は、酸化防止剤を含有する油であって潤滑油または油圧油として用いられる油の状態を制御する油状態制御装置であって、含有率測定部と、還元部と、を備える。 An oil state control device according to one aspect of the present disclosure is an oil state control device that controls an oil state that is an oil containing an antioxidant and that is used as a lubricating oil or a hydraulic oil. And a reduction unit.
含有率測定部は、油における酸化防止剤の含有率を測定するように構成されている。還元部は、酸化防止剤の酸化物を還元するように構成されている。還元部は、水素供給部を備える。 The content rate measuring unit is configured to measure the content rate of the antioxidant in the oil. The reducing unit is configured to reduce the oxide of the antioxidant. The reduction unit includes a hydrogen supply unit.
水素供給部は、油に対して水素を供給するように構成されている。水素供給部は、含有率測定部による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、油に対する水素供給量を制御するように構成されている。 The hydrogen supply unit is configured to supply hydrogen to the oil. The hydrogen supply unit is configured to control the hydrogen supply amount to the oil based on the measurement result of the content rate of the antioxidant by the content rate measurement unit.
この油状態制御装置は、例えば、酸化防止剤の含有率(濃度)の測定結果が予め定められた判定値を下回ると、予め定められた一定量の水素を油に供給するように構成してもよい。このような油状態制御装置によれば、油における酸化防止剤の含有率(濃度)が判定値を下回る毎に、油に対して水素を供給できる。 This oil state control device is configured, for example, to supply a predetermined amount of hydrogen to the oil when the measurement result of the antioxidant content (concentration) falls below a predetermined determination value. Also good. According to such an oil state control device, hydrogen can be supplied to the oil each time the content (concentration) of the antioxidant in the oil falls below the determination value.
よって、この油状態制御装置によれば、酸化防止剤の再生(還元)に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。 Therefore, according to this oil state control device, it is possible to appropriately supply hydrogen used for the regeneration (reduction) of the antioxidant, and in controlling the state of the oil containing the antioxidant, Reduction (regeneration) can be performed appropriately.
なお、含有率測定部での酸化防止剤の含有率の測定方法としては、例えば、赤外分光光度計(FT−IR)を用いる測定方法、ガスクロマトグラフを用いる測定方法、酸化安定度試験を用いる測定方法、RULER Viewを用いる測定方法などが挙げられる。 In addition, as a measuring method of the content rate of antioxidant in a content rate measurement part, the measuring method using an infrared spectrophotometer (FT-IR), the measuring method using a gas chromatograph, and an oxidation stability test are used, for example. Measurement methods, measurement methods using RULER View, and the like can be mentioned.
また、還元部は、油の還元処理温度を調整する温度制御部を備えても良い。さらに、還元部は、制御対象の油の取り込み量を調整する取込量調整部を備えても良い。酸化防止剤の還元速度を調整するための要因としては、水素供給量、還元処理温度、油取込量などが挙げられる。これらの要因を適宜調整することで、酸化防止剤の還元速度を任意に調整できる。 Further, the reducing unit may include a temperature control unit that adjusts the oil reduction processing temperature. Furthermore, the reduction unit may include an intake amount adjusting unit that adjusts the intake amount of the oil to be controlled. Factors for adjusting the reduction rate of the antioxidant include a hydrogen supply amount, a reduction treatment temperature, an oil intake amount, and the like. By appropriately adjusting these factors, the reduction rate of the antioxidant can be arbitrarily adjusted.
上述の油状態制御装置においては、水素供給部は、酸化防止剤の含有率の変化状態に基づいて、油に対する水素供給量を制御してもよい。
つまり、酸化防止剤の含有率の瞬時値ではなく、酸化防止剤の含有率の変化状態を用いることで、酸化防止剤の含有率が異常値に達する前に、水素供給量を適切な値に制御することができる。
In the above-described oil state control device, the hydrogen supply unit may control the amount of hydrogen supplied to the oil based on the change state of the content rate of the antioxidant.
In other words, by using the change state of the antioxidant content rate, not the instantaneous value of the antioxidant content rate, the hydrogen supply amount is set to an appropriate value before the antioxidant content rate reaches the abnormal value. Can be controlled.
よって、この油状態制御装置によれば、酸化防止剤の含有率が異常値に達する前に、水素供給量を適切な値に制御することが可能となり、一層、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。 Therefore, according to this oil state control device, it is possible to control the hydrogen supply amount to an appropriate value before the antioxidant content reaches an abnormal value, and further reduction (regeneration) of the antioxidant. Can be performed appropriately.
なお、酸化防止剤の含有率の変化状態としては、例えば、含有率の変化速度が挙げられる。例えば、酸化防止剤の含有率(濃度)の変化速度(減少速度)が所定の目標速度よりも速いと判定した場合には、水素供給量が不足していると判定して、水素供給量を増加してもよい。これにより、水素による酸化防止剤の還元速度を増加でき、酸化防止剤の含有率(濃度)の変化速度(減少速度)を低減できる。 In addition, as a change state of the content rate of antioxidant, the change rate of content rate is mentioned, for example. For example, if it is determined that the change rate (decrease rate) of the content rate (concentration) of the antioxidant is faster than a predetermined target speed, it is determined that the hydrogen supply amount is insufficient, and the hydrogen supply amount is reduced. May increase. Thereby, the reduction rate of the antioxidant by hydrogen can be increased, and the rate of change (decrease rate) in the content (concentration) of the antioxidant can be reduced.
また、酸化防止剤の含有率(濃度)の変化速度(減少速度)が所定の目標速度と等しいと判定した場合には、水素供給量が過剰であると判定して、水素供給量を低減してもよい。これにより、水素による酸化防止剤の還元速度を適正速度に維持しつつ水素の無駄な消費を抑制できる。 Further, when it is determined that the change rate (decrease rate) of the antioxidant content (concentration) is equal to the predetermined target rate, it is determined that the hydrogen supply amount is excessive, and the hydrogen supply amount is reduced. May be. Thereby, wasteful consumption of hydrogen can be suppressed while maintaining the reduction rate of the antioxidant by hydrogen at an appropriate rate.
上述の油状態制御装置においては、水素供給部は、含有率測定部による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御してもよい。
油に対する水素の供給にあたり、単位時間あたりの水素供給量を制御する方法を用いることで、所定条件が満たされる毎(例えば、酸化防止剤の含有率が判定値を下回る毎)に一定量の水素を供給する方法に比べて、水素供給量をより細かく制御できる。
In the above-described oil state control device, the hydrogen supply unit may control the hydrogen supply amount per unit time for the oil based on the measurement result of the content rate of the antioxidant by the content rate measurement unit.
When supplying hydrogen to oil, a method of controlling the hydrogen supply amount per unit time is used, so that a certain amount of hydrogen is supplied each time a predetermined condition is satisfied (for example, every time the antioxidant content falls below a judgment value). Compared with the method of supplying hydrogen, the hydrogen supply amount can be controlled more finely.
よって、この油状態制御装置によれば、水素供給量をより細かく適切な値に制御することが可能となり、一層、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。
上述の油状態制御装置においては、水素供給部は、水素分離膜を備え、水素分離膜を介して油に対して水素を供給するように構成されてもよい。水素の供給形態として、水素分離膜を用いる形態を採用することで、連続して水素を供給することが可能となる。
Therefore, according to this oil state control device, it becomes possible to control the hydrogen supply amount to a finer and appropriate value, and to further reduce (regenerate) the antioxidant appropriately.
In the above-described oil state control device, the hydrogen supply unit may include a hydrogen separation membrane, and may be configured to supply hydrogen to the oil via the hydrogen separation membrane. By adopting a form using a hydrogen separation membrane as a form of supplying hydrogen, it becomes possible to supply hydrogen continuously.
なお、他の供給形態としては、水素ガスをそのまま供給する形態や、触媒を用いて発生した水素を供給する形態や、電気分解で発生する水素ガスを供給する形態などが挙げられる。 Other supply forms include a form in which hydrogen gas is supplied as it is, a form in which hydrogen generated using a catalyst is supplied, and a form in which hydrogen gas generated by electrolysis is supplied.
上述の油状態制御装置においては、酸化防止剤は、アミン系酸化防止剤およびフェノール系酸化防止剤のうち少なくとも一方を含むものであってもよい。
このような酸化防止剤を用いる場合においても、酸化防止剤の再生(還元)に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。
In the oil state control apparatus described above, the antioxidant may include at least one of an amine-based antioxidant and a phenol-based antioxidant.
Even when such an antioxidant is used, hydrogen used for the regeneration (reduction) of the antioxidant can be appropriately supplied, and the reduction (regeneration) of the antioxidant can be performed appropriately.
上述の油状態制御装置においては、油は、発電所のタービンに用いられる潤滑油または油圧油であってもよい。
このような油の状態を制御する用途においても、酸化防止剤の再生(還元)に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。
In the above-described oil condition control device, the oil may be a lubricating oil or a hydraulic oil used in a power plant turbine.
Even in such applications for controlling the state of oil, it is possible to appropriately supply hydrogen used for the regeneration (reduction) of the antioxidant, and it is possible to appropriately perform the reduction (regeneration) of the antioxidant.
本開示の油状態制御装置によれば、酸化防止剤の再生(還元)に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。 According to the oil state control device of the present disclosure, it is possible to appropriately supply hydrogen used for the regeneration (reduction) of the antioxidant, and in controlling the state of the oil containing the antioxidant, Reduction (regeneration) can be performed appropriately.
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
In addition, this invention is not limited to the following embodiment at all, and it cannot be overemphasized that various forms may be taken as long as it belongs to the technical scope of this invention.
[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
第1実施形態として、発電システム1に備えられる油状態制御装置5について説明する。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
As a first embodiment, an oil
図1に示すように、油状態制御装置5は、発電システム1に用いられる潤滑油の状態を制御する。この潤滑油は、酸化防止剤を含有している。
発電システム1は、潤滑油が用いられるタービン発電機3と、潤滑油の状態を制御する油状態制御装置5と、タービン発電機3と油状態制御装置5との間で潤滑油を循環させる循環路7と、循環路7に配置されて潤滑油を一時的に蓄えるオイルタンク9と、を備えている。なお、オイルタンク9は、循環路7の一部として備えられている。循環路7は、第1配管7a、第2配管7b、第3配管7c、第4配管7dを備えている。
As shown in FIG. 1, the oil
The power generation system 1 includes a turbine generator 3 in which lubricating oil is used, an oil
発電システム1では、タービン発電機3にて使用された潤滑油は、タービン発電機3から第1配管7aを介してオイルタンク9に供給され、オイルタンク9から第2配管7bを介して油状態制御装置5の還元槽11に供給される。油状態制御装置5により酸化防止剤が還元された潤滑油は、油状態制御装置5の還元槽11から第3配管7cを介してオイルタンク9に戻され、オイルタンク9から第4配管7dを介してタービン発電機3に戻される。タービン発電機3とオイルタンク9との間には、熱交換器、遠心分離機等の公知の機器(図示省略)が適宜配設される。
In the power generation system 1, the lubricating oil used in the turbine generator 3 is supplied from the turbine generator 3 to the
従って、例えばタービン発電機3の作動中には、潤滑油は、タービン発電機3、循環路7(オイルタンク9を含む)、油状態制御装置5の間を循環しており、一定期間使用された後に交換及び廃棄される。
Thus, for example, during operation of the turbine generator 3, the lubricating oil circulates between the turbine generator 3, the circulation path 7 (including the oil tank 9), and the oil
なお、本実施形態では、タービン発電機3に用いられる潤滑油(エンジン油、タービン油)を対象とするが、本開示における制御対象の油は潤滑油に限られることはなく、油圧油を対象としてもよい。油圧油には金属加工油も含まれる。潤滑油又は油圧油の種別としては、鉱油でも合成油でも部分合成油でもよい。 In the present embodiment, the target is lubricating oil (engine oil, turbine oil) used in the turbine generator 3, but the oil to be controlled in the present disclosure is not limited to lubricating oil, and is intended for hydraulic oil. It is good. Hydraulic oil includes metalworking oil. The type of lubricating oil or hydraulic oil may be mineral oil, synthetic oil or partially synthetic oil.
[1−2.油状態制御装置]
次に、油状態制御装置5について説明する。
油状態制御装置5は、酸化防止剤を含有する潤滑油に水素を供給し、水素を用いた還元により酸化防止剤を再生することで(即ち還元処理を行うことで)、潤滑油の状態を制御する。油状態制御装置5は、潤滑油中に存在する酸化防止機能を失った酸化防止剤を水素を用いて還元(再生)することで、潤滑油の寿命を向上させる長寿命化装置としても利用できる。
[1-2. Oil state control device]
Next, the oil
The oil
油状態制御装置5は、潤滑油を溜める容器である還元槽11と、潤滑油における酸化防止剤の含有率(濃度)を測定する測定部12と、潤滑油に含まれる酸化防止剤の酸化物を還元(再生)する還元部13と、第3配管7cに配置されて潤滑油を冷却する冷却装置14と、を備える。
The oil
還元部13は、酸化防止剤の還元状態を制御する還元制御部15と、潤滑油に対して水素を供給する水素供給部16と、還元槽11における潤滑油の温度を制御する温度制御部20と、を備える。
The
還元制御部15は、測定部12で検出された酸化防止剤の含有率(濃度)に基づいて酸化防止剤の還元状態を制御する。還元制御部15は、周知のマイコンを備えた電子制御装置であり、測定部12で検出された酸化防止剤の濃度に基づいて、水素供給部16での水素生成量の目標値および温度制御部20による還元処理温度の目標値を演算する。還元制御部15は、水素生成量の目標値を水素供給部16に通知するとともに、還元処理温度の目標値を温度制御部20に通知する。
The
水素供給部16は、還元槽11に配置されて潤滑油に水素を供給する水素供給モジュール17と、水素供給モジュール17による水素供給量を制御する供給量制御部19と、を備える。供給量制御部19は、水素供給モジュール17へ供給するガスの圧力を制御する。供給量制御部19は、周知のマイコンを備えた電子制御装置であり、還元制御部15で演算された水素生成量の目標値に基づいて、水素供給モジュール17へ供給するガスの圧力を制御するように構成されている。供給量制御部19は、水素供給モジュール17へ供給するガスの圧力を制御することで、水素供給モジュール17での水素生成量を目標値に近づける。水素供給モジュール17の構成については後述する。
The
温度制御部20は、還元槽11内の潤滑油の温度を検出する温度センサ21と、還元槽11の周囲に配置されて還元槽11内の潤滑油を加熱するヒータ22と、温度センサ21による検出温度に応じてヒータ22の発熱量を制御する発熱制御部23と、を備える。
The
発熱制御部23は、還元槽11における潤滑油の温度を、還元処理に適した温度(還元処理温度)に制御する。発熱制御部23は、周知のマイコンを備えた電子制御装置であり、温度センサ21によって検出された潤滑油の温度に基づいて、ヒータ22の印加電圧等を制御するように構成されている。発熱制御部23は、ヒータ22の印加電圧等を制御することで、潤滑油の温度を目標とする還元処理温度(ここでは、60℃〜120℃の温度範囲)に制御する。還元処理温度は、還元制御部15で演算された還元処理温度の目標値に基づいて設定される。
The heat
[1−3.酸化防止剤]
潤滑油または油圧油に添加される酸化防止剤について説明する。
潤滑油及び油圧油は、使用に伴い、酸素、熱、金属イオン、紫外線等の照射エネルギー、燃焼等により発生するフリーラジカルなどにより、いわゆる自動酸化と呼ばれる連鎖反応を引き起こす。これにより、劣化生成物が発生し、粘度増加、スラッジ生成、金属の腐食、泡立ち、退色、フィルター閉塞などの弊害が発生する。特に、タービンなどにおいて高温条件下で金属に接触する潤滑油では、酸化が著しい。このような酸化を防止するため、潤滑油及び油圧油には一般に酸化防止剤が添加される。
[1-3. Antioxidant]
The antioxidant added to the lubricating oil or hydraulic oil will be described.
Lubricating oil and hydraulic oil cause a chain reaction called so-called auto-oxidation with use of oxygen, heat, metal ions, irradiation energy such as ultraviolet rays, free radicals generated by combustion, and the like. As a result, a deteriorated product is generated, and adverse effects such as an increase in viscosity, sludge formation, metal corrosion, foaming, fading and filter clogging occur. In particular, oxidation is significant in a lubricating oil that comes into contact with a metal under a high temperature condition in a turbine or the like. In order to prevent such oxidation, an antioxidant is generally added to the lubricating oil and hydraulic oil.
本実施形態の発電システム1で用いる酸化防止剤としては、連鎖防止剤又は過酸化物分解剤に分類されるものが好ましい。連鎖防止剤は、ペルオキシラジカルを生成することで、酸化反応の連鎖を抑制する。連鎖防止剤としては、例えば2,6−ジ−t−ブチルパラクレゾール(DBPC)、P,P’−ジオクチルジフェニルアミン等が挙げられる。過酸化物分解剤は、酸化反応中に生成されるヒドロペルオキシド(ROOH)を安定な化合物に分解することで、酸化反応の連鎖を抑制する。過酸化物分解剤としては、例えばジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジベンジルジサルファイド(DBDS)等が挙げられる。 As the antioxidant used in the power generation system 1 of this embodiment, those classified as a chain inhibitor or a peroxide decomposer are preferable. The chain inhibitor suppresses the chain of the oxidation reaction by generating peroxy radicals. Examples of the chain inhibitor include 2,6-di-t-butylparacresol (DBPC), P, P′-dioctyldiphenylamine, and the like. The peroxide decomposer decomposes hydroperoxide (ROOH) generated during the oxidation reaction into a stable compound, thereby suppressing the chain of the oxidation reaction. Examples of the peroxide decomposing agent include zinc dialkyldithiophosphate and dibenzyl disulfide (DBDS).
また、酸化防止剤としては、潤滑油又は油圧油の酸化防止効果が高く、また活性水素による還元反応が生じやすいアミン系又はフェノール系の酸化防止剤が好ましい。アミン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤としては、下記式(1)〜(6)に示すものが好適に使用できる。 Further, as the antioxidant, amine-based or phenol-based antioxidants that have a high antioxidant effect on lubricating oil or hydraulic oil and are liable to cause a reduction reaction with active hydrogen are preferable. As the amine-based antioxidant and the phenol-based antioxidant, those represented by the following formulas (1) to (6) can be preferably used.
[1−4.水素供給モジュール]
次に、水素供給モジュール17について説明する。
水素供給モジュール17は、図2(a)、図3に示すように、多数の細孔を内部に有する多孔質支持体25と、多孔質支持体25の外面に支持され、水素分離金属であるパラジウム又はパラジウム合金を含む水素分離金属層27と、を有する。この水素供給モジュール17の多孔質支持体25の内部空間29に水素含有ガスGを供給することで、水素分離金属層27の外面に強い還元力を示すHラジカル(つまり、活性水素)が発生する。
[1-4. Hydrogen supply module]
Next, the
As shown in FIGS. 2A and 3, the
水素供給モジュール17の多孔質支持体25は、その中心軸に沿って内部空間29を有するとともに、軸方向の一方(先端側:図2の下方)が閉塞され、他方(後端側:図2の上方)に開口31を有する有底円筒状の部材である。
The
詳しくは、多孔質支持体25は、後端側の端部に開口32を有する有底円筒状の多孔質基部33と、この多孔質基部33の後端側の端部に接続される円筒状の緻密部35と、多孔質基部33の外面全体と緻密部35の一部を被覆する多孔質層37(図3参照)と、を有する。
Specifically, the
多孔質基部33および多孔質層37は、多孔質であるので、水素分離金属が充填されていない部分では、水素含有ガスGを透過する性質(つまり、ガス透過性)を有する。一方、緻密部35は、ガス透過性を有さない。
Since the
なお、水素含有ガスGとしては、天然ガスと水蒸気とを触媒に接触させて生成した改質ガスや、純粋な水素ガスなどが挙げられる。本実施形態では、純粋な水素ガスを用いる。
多孔質支持体25の構成材料としては、セラミックや金属を用いることができる。好適なセラミックとしては、例えばジルコニア、アルミナ、マグネシア、セリア、ドープドセリア、ガラス等が挙げられる。これらの中でも、パラジウム又はパラジウム合金と熱膨張係数が近似し、かつパラジウム又はパラジウム合金との反応性も低いジルコニアが特に好ましい。なお、ジルコニアを用いた多孔質セラミックとしては、例えばイットリア安定化ジルコニア(YSZ)が挙げられる。
Examples of the hydrogen-containing gas G include reformed gas produced by bringing natural gas and water vapor into contact with a catalyst, and pure hydrogen gas. In this embodiment, pure hydrogen gas is used.
As a constituent material of the
多孔質支持体25の平均厚さの下限としては、100μmが好ましく、500μmがより好ましく、1mmがさらに好ましい。また、上記平均厚さの上限としては、2mmが好ましい。上記平均厚さが上記下限より小さいと、モジュール全体の機械的強度が不十分となって水素分離金属層27を厚くせざるを得なくなるおそれがある。
As a minimum of average thickness of
多孔質基部33および多孔質層37の気孔率の下限としては、10%が好ましく、30%がより好ましい。一方、上記気孔率の上限としては、90%が好ましく、50%がより好ましい。また、多孔質基部33及び多孔質層37の比表面積は、50cm2/g以上400cm2/g以下が好ましい。
As a minimum of the porosity of
上記気孔率又は比表面積が上記下限より小さいと、細孔の割合が小さくなり、ガス透過率が低下するおそれがある。逆に、上記気孔率又は比表面積が上記上限より大きいと、多孔質支持体25の機械的強度が低下し、破損しやすくなるおそれがある。なお、多孔質基部33と多孔質層37とは、厚み方向(つまり、半径方向)にかけて材質や気孔率等が変化する領域を有してもよい。
When the porosity or specific surface area is smaller than the lower limit, the proportion of pores becomes small, and the gas permeability may be lowered. On the other hand, if the porosity or specific surface area is larger than the upper limit, the mechanical strength of the
水素分離金属層27は、水素含有ガスの水素を選択的に透過させる層であり、パラジウム(Pd)又はパラジウム合金を含んで構成される。具体的には、水素分離金属層27はパラジウム又はパラジウム合金を用いて形成されることが好ましい。パラジウムを用いることで、水素を効率よく透過させることができる。また、水素脆化抑制の観点からは、パラジウム合金を用いることが好ましい。
The hydrogen
パラジウム合金としては、パラジウムを主成分とし、さらに金、銀、銅又はこれらの組合せを含むものが好ましく、具体的には、パラジウム銀合金(PdAg合金)、パラジウム銅合金(PdCu合金)、パラジウム金合金(PdAu合金)等が挙げられ、水素の透過性に優れるパラジウム銀合金が特に好ましい。また、パラジウム合金は、これらの金属以外に、パラジウム以外の白金族金属(白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os))、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)等を含んでもよい。 As the palladium alloy, those containing palladium as a main component and further containing gold, silver, copper or a combination thereof are preferable. Specifically, palladium silver alloy (PdAg alloy), palladium copper alloy (PdCu alloy), palladium gold An alloy (PdAu alloy) and the like are mentioned, and a palladium silver alloy excellent in hydrogen permeability is particularly preferable. In addition to these metals, palladium alloys include platinum group metals other than palladium (platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os)), indium (In), Gallium (Ga), tin (Sn), zinc (Zn), or the like may be included.
水素分離金属層27の平均厚さの下限としては、1μmが好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、30μmが好ましく、15μmがより好ましい。上記平均厚さが上記下限よりも小さいと、ピンホールが生じやすくなり、緻密性が不十分となるおそれがある。その場合には、活性水素だけでなく、ピンホールを介して水素がガスとして供給されるおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限より大きいと、水素の透過性が低下するおそれや、コストが高くなるおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the hydrogen
また、水素分離金属層27は、図3に示すように、多孔質層37の外面側の細孔を塞ぐように構成されてもよい。或いは、多孔質層37の細孔内に水素分離金属を充填して、多孔質層37の表面に、水素分離金属が露出しないようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the hydrogen
水素供給モジュール17は、図3に示すように、水素分離金属層27の外面にさらに触媒金属層39を有してもよい。この触媒金属層39は、パラジウムを含み、水素分離金属層27から発生する水素の付加反応(即ち水素添加の反応)を促進する。そのため、この触媒金属層39を有することで、酸化防止剤の再生を促進することができる。なお、触媒金属層39は、水素分離金属層27の外面に分散するように配置してもよい。
As shown in FIG. 3, the
また、水素供給モジュール17は、図2(b)に示すように、緻密部35に、取付金具、押圧金具、シール材、固定金具等からなる金属継手48が螺着される。また、金属継手48を介して水素含有ガスGを導入するための導入管49が接続される。
In the
水素供給モジュール17の配置場所は、特に限定されず、上記のような還元槽11に水素供給モジュール17を配置する形態に限られることはない。例えば、オイルを貯蔵するためのオイルタンク9の内部に水素供給モジュール17を配置する形態であってもよい。
The arrangement place of the
[1−5.測定部]
測定部12は、オイルタンク9に一時貯蔵されている潤滑油をガスクロマトグラフを用いて分析し、分析結果に基づいて潤滑油における酸化防止剤の濃度(含有率)を測定する。測定部12は、オイルタンク9に固定されている。
[1-5. Measurement unit]
The measuring
測定部12は、図4に示すように、キャリアガス供給部41と、サンプル抽出管42と、サンプル注入部43と、カラム44と、検出部45と、を備える。
キャリアガス供給部41は、キャリアガス(He、N2、H2など)を所定の圧力に調整した上でサンプル注入部43に供給する。キャリアガスは、サンプル注入部43、カラム44、検出部45の順に流れていく。
As shown in FIG. 4, the
The carrier
サンプル抽出管42は、オイルタンク9に貯蔵されている潤滑油から抽出されたサンプルをサンプル注入部43に供給するための供給経路を構成する。
サンプル注入部43は、サンプル抽出管42から導入されたサンプルを高温の気化室で気化して、気化したサンプルをキャリアガスとともにカラム44に供給するように構成されている。つまり、サンプルは、気化した状態でキャリアガスと共に、カラム44、検出部45の順に流れていく。
The
The
カラム44は、充填材が内部に配置された細長い配管と、配管を所定温度に維持するための恒温槽と、を備える。カラム44は、配管に導入されたキャリアガスおよびサンプルを成分毎に区分けして、検出部45に供給する。各成分は、その大きさに応じて配管の通過時間が異なるため、配管の出口に到達する所要時間が成分毎に異なる。つまり、カラム44は、成分毎に異なるタイミングで配管から排出することで、潤滑油のサンプルに含まれる各種成分を区分けすることができる。
The
検出部45は、カラム44で成分毎に区分けされたガス(キャリアガスおよびサンプル)の濃度を検出する。上述のように、成分毎に異なるタイミングでカラム44から排出されるため、サンプル注入部43にサンプルが注入された時期から検出部45に特定成分が到達するまでの時間(保持時間:RT)は、成分毎に異なる。
The
検出部45での濃度検出結果は、例えば、図5に示すような模式的な波形として表すことができる。この波形は、保持時間RTが時間T1となる第1成分と、保持時間RTが時間T2となる第2成分と、を含有するサンプルを分析した場合の波形例である。時間T1を含む所定期間のピーク波形におけるピーク面積S1は、第1成分の濃度(含有率)に応じた値を示し、時間T2を含む所定期間のピーク波形におけるピーク面積S2は、第2成分の濃度(含有率)に応じた値を示す。
The concentration detection result in the
このため、潤滑油に含まれる酸化防止剤の保持時間RTを予め測定しておき、酸化防止剤の保持時間RTを含む所定期間のピーク波形(換言すれば、酸化防止剤に固有のピーク波形)におけるピーク面積を検出することで、そのピーク面積に基づいて酸化防止剤の濃度(含有率)を演算できる。 For this reason, the retention time RT of the antioxidant contained in the lubricating oil is measured in advance, and a peak waveform of a predetermined period including the retention time RT of the antioxidant (in other words, a peak waveform unique to the antioxidant) By detecting the peak area, the concentration (content ratio) of the antioxidant can be calculated based on the peak area.
検出部45は、酸化防止剤の濃度とピーク面積との相関関係を示すマップあるいは計算式を予め記憶しており、そのマップあるいは計算式を用いて、検出したピーク面積に対応する酸化防止剤の濃度(含有率)を演算するように構成されている。
The
ここで、酸化防止剤を含有する潤滑油を用いて実際に測定を行い、その測定結果に基づいて作製した酸化防止剤の濃度とピーク面積との相関関係を図6に示す。このような相関関係に基づいて、マップあるいは計算式を予め作製して検出部45の記憶部(メモリなど)に記憶しておくことで、検出部45は、酸化防止剤の濃度を算出できる。
Here, FIG. 6 shows the correlation between the concentration of the antioxidant and the peak area which were actually measured using the lubricating oil containing the antioxidant and based on the measurement result. Based on the correlation, a map or a calculation formula is prepared in advance and stored in a storage unit (memory or the like) of the
測定部12は、酸化防止剤の濃度(含有率)の測定結果を、還元部13(詳細には、還元制御部15)に通知する。
[1−6.還元制御部]
次に、還元部13の還元制御部15について説明する。
The
[1-6. Reduction control unit]
Next, the
上述の通り、還元制御部15は、測定部12で検出された酸化防止剤の含有率(濃度)に基づいて、水素供給部16での水素生成量の目標値および温度制御部20による還元処理温度の目標値を演算する。
As described above, the
ここで、還元制御部15が実行する各種制御処理のうち、酸化防止剤の含有率(濃度)に基づいて水素供給条件を設定する条件設定処理について説明する。条件設定処理は、24時間毎に1回の頻度で実行される。水素供給条件には、水素供給部16での水素生成量、温度制御部20による還元処理温度、オイルタンク9から還元槽11に取り込む潤滑油の取込量(以下、油取込量ともいう)が含まれる。なお、オイルタンク9から還元槽11への油取込量は、第2配管7bでの潤滑油の輸送量を制御する油ポンプ(図示省略)により制御されている。
Here, among the various control processes executed by the
図7に示すとおり、条件設定処理が実行されると、まず、S110(Sはステップを表す)では、潤滑油の交換後の初回運転であるか否かを判断し、肯定判定するとSS120に移行し、否定判定するとS130に移行する。 As shown in FIG. 7, when the condition setting process is executed, first, in S110 (S represents a step), it is determined whether or not the operation is the first operation after the replacement of the lubricating oil. If a negative determination is made, the process proceeds to S130.
なお、還元制御部15は、各種制御処理に用いる判定フラグの1つとして初回運転フラグを有している。初回運転フラグは、例えば、油状態制御装置5の使用者による入力操作によって初期化されてセット状態に設定され、発電システム1が起動されて潤滑油が循環されるとリセット状態に設定される。S110では、初回運転フラグがセット状態の場合に肯定判定し、リセット状態の場合に否定判定する。
The
S110で肯定判定されると、S120では、水素供給条件を基本条件に設定する。基本条件は、油状態制御装置5の設計者によって任意に設定される条件であり、標準的な環境に最適な水素供給条件(水素生成量、還元処理温度、油取込量)が設定される。つまり、S120では、標準的な環境に最適な水素生成量、標準的な環境に最適な還元処理温度、標準的な環境に最適な油取込量がそれぞれ設定される。
If an affirmative determination is made in S110, the hydrogen supply condition is set to the basic condition in S120. The basic conditions are conditions that are arbitrarily set by the designer of the oil
S110で否定判定されると、S130では、測定部12で検出された酸化防止剤の含有率(濃度)を記憶部(メモリなど)から取得し、酸化防止剤の劣化速度を演算する。酸化防止剤の劣化速度とは、単位時間あたりの酸化防止剤の含有率(濃度)の減少量に相当する状態量である。例えば、酸化防止剤の含有率(濃度)のうち前回取得時の数値から今回取得時の数値への変化量(差分値)を、酸化防止剤の劣化速度として演算する。
If a negative determination is made in S110, in S130, the content (concentration) of the antioxidant detected by the
次のS140では、S130で演算した酸化防止剤の劣化速度が予め定められた基本劣化速度よりも速いか否かを判断し、演算した劣化速度が基本劣化速度よりも速いと肯定判定してS150に移行し、演算した劣化速度が基本劣化速度以下であると否定判定してS160に移行する。基本劣化速度は、油状態制御装置5の設計者によって任意に設定される基準値であり、標準的な環境での酸化防止剤の含有率(濃度)の減少速度に基づいて設定されている。
In the next S140, it is determined whether or not the deterioration rate of the antioxidant calculated in S130 is faster than a predetermined basic deterioration rate, and an affirmative determination is made that the calculated deterioration rate is faster than the basic deterioration rate. The process proceeds to S160, and a negative determination is made that the calculated deterioration rate is equal to or lower than the basic deterioration rate, and the process proceeds to S160. The basic deterioration rate is a reference value that is arbitrarily set by the designer of the oil
S140で肯定判定されてS150に移行すると、酸化防止剤の劣化速度が遅くなるように水素供給条件を変更する。この場合の水素供給条件の変更方法としては、例えば、水素生成量は増加するように、還元処理温度を上昇させるように、油取込量を増加させるように、各条件を変更する方法が挙げられる。 When an affirmative determination is made in S140 and the process proceeds to S150, the hydrogen supply conditions are changed so that the deterioration rate of the antioxidant is slowed down. As a method for changing the hydrogen supply condition in this case, for example, there is a method of changing each condition so as to increase the oil intake amount so as to increase the reduction treatment temperature so as to increase the hydrogen generation amount. It is done.
S140で否定判定されてS160に移行すると、酸化防止剤の劣化速度が速くなるように水素供給条件を変更する。この場合の水素供給条件の変更方法としては、例えば、水素生成量は減少するように、還元処理温度を低下させるように、油取込量を減少させるように、各条件を変更する方法が挙げられる。 If a negative determination is made in S140 and the process proceeds to S160, the hydrogen supply conditions are changed so that the deterioration rate of the antioxidant is increased. As a method for changing the hydrogen supply condition in this case, for example, there is a method of changing each condition so as to reduce the oil intake amount so as to reduce the reduction treatment temperature so as to reduce the hydrogen generation amount. It is done.
S150またはS160が終了すると、条件設定処理が終了する。
還元制御部15は、このような条件設定処理を実行することで、測定部12で検出された酸化防止剤の含有率(濃度)に基づいて、水素供給部16での水素生成量、温度制御部20による還元処理温度、油ポンプによる油取込量、のそれぞれの目標値を設定する。還元制御部15は、水素生成量の目標値を水素供給部16に通知し、還元処理温度の目標値を温度制御部20に通知し、油取込量の目標値を油ポンプに通知する。
When S150 or S160 ends, the condition setting process ends.
The
[1−7.効果]
以上説明したように、本実施形態の発電システム1における油状態制御装置5は、潤滑油における酸化防止剤の含有率(濃度)を測定する測定部12と、潤滑油に対して水素を供給する還元部13と、を備える。
[1-7. effect]
As described above, the oil
還元部13は、測定部12による酸化防止剤の含有率(濃度)の測定結果に基づいて、潤滑油に対する水素供給量を制御する。還元部13の還元制御部15は、上述の条件設定処理を実行することで、測定部12で検出された酸化防止剤の濃度に基づいて水素生成量の目標値を演算し、水素生成量の目標値を水素供給部16に通知する。水素供給部16の供給量制御部19は、還元制御部15で演算された水素生成量の目標値に基づいて、水素供給モジュール17へ供給するガスの圧力を制御することで、水素生成量を目標値に近づける。
The reducing
よって、油状態制御装置5によれば、酸化防止剤の再生(還元)に用いる水素を適切に供給することが可能となり、酸化防止剤を含有する潤滑油の状態を制御するにあたり、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。
Therefore, according to the oil
また、油状態制御装置5においては、還元部13は、酸化防止剤の含有率の変化状態(詳細には、単位時間あたりの酸化防止剤の含有率(濃度)の減少量(酸化防止剤の劣化速度))に基づいて、潤滑油に対する水素供給量を制御している。このように、酸化防止剤の含有率の瞬時値ではなく、酸化防止剤の劣化速度を用いることで、酸化防止剤の含有率の変化傾向を予測でき、酸化防止剤の含有率が異常値に達する前に、水素供給量を適切な値に制御することができる。
Further, in the oil
そして、酸化防止剤の劣化速度が基本劣化速度よりも速い場合には(S140で肯定判定)、酸化防止剤の劣化速度が遅くなるように水素供給条件を変更する(S150)。つまり、単位時間あたりの水素供給量が不足していると判定して、例えば、水素供給量を増加することで、水素による酸化防止剤の還元速度を増加でき、酸化防止剤の含有率(濃度)の変化速度(減少速度)を低減できる。 If the deterioration rate of the antioxidant is faster than the basic deterioration rate (Yes in S140), the hydrogen supply conditions are changed so that the deterioration rate of the antioxidant is slowed down (S150). That is, it is determined that the hydrogen supply amount per unit time is insufficient, and for example, by increasing the hydrogen supply amount, the reduction rate of the antioxidant by hydrogen can be increased, and the antioxidant content (concentration) ) Change rate (decrease rate) can be reduced.
また、酸化防止剤の劣化速度が基本劣化速度と同じか遅い場合には(S140で否定判定)、酸化防止剤の劣化速度が速くなるように水素供給条件を変更する(S160)。つまり、単位時間あたりの水素供給量が過剰であると判定して、例えば、水素供給量を低減することで、水素による酸化防止剤の還元速度を適正速度に維持しつつ水素の無駄な消費を抑制できる。 When the deterioration rate of the antioxidant is the same as or slower than the basic deterioration rate (No in S140), the hydrogen supply conditions are changed so that the deterioration rate of the antioxidant is increased (S160). In other words, it is determined that the hydrogen supply amount per unit time is excessive, and, for example, by reducing the hydrogen supply amount, wasteful consumption of hydrogen is maintained while maintaining the reduction rate of the antioxidant by hydrogen at an appropriate rate. Can be suppressed.
次に、還元部13は、測定部12による酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて潤滑油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御するように構成されている。このような構成の場合、所定条件が満たされる毎(例えば、酸化防止剤の含有率が判定値を下回る毎)に一定量の水素を供給する形態に比べて、水素供給量をより細かく制御できる。このような還元部13を備える油状態制御装置5によれば、水素供給量をより細かく適切な値に制御することが可能となり、一層、酸化防止剤の還元(再生)を適切に行うことができる。
Next, the
次に、還元部13は、水素分離膜としての水素分離金属層27を用いて水素を供給するように構成された水素供給モジュール17を備えている。潤滑油に対する水素の供給形態として、水素分離膜を有する水素供給モジュール17を用いることで、連続して水素を供給することが可能となる。
Next, the
[1−8.文言の対応関係]
ここで、文言の対応関係について説明する。
油状態制御装置5が油状態監視装置の一例に相当し、測定部12が含有率測定部の一例に相当し、還元部13が還元部の一例に相当し、水素供給部16が水素供給部の一例に相当し、水素分離金属層27が水素分離膜の一例に相当する。
[1-8. Correspondence of wording]
Here, the correspondence between words will be described.
The oil
[2.実施例]
次に、本開示の効果を確認するために行った実施例について説明する。
潤滑油としてタービン油などに使用される一般的な鉱物油(即ちパラフィン系鉱物油)を使用した。具体的には、潤滑油として、「RIX タービン 46」を使用した。
[2. Example]
Next, examples performed to confirm the effects of the present disclosure will be described.
A general mineral oil (that is, paraffinic mineral oil) used for turbine oil or the like was used as a lubricating oil. Specifically, “RIX turbine 46” was used as the lubricating oil.
この試験前の潤滑油には、酸化防止剤としてジブチルヒドロキシトルエンが0.10wt%含まれている。
本実施例では、触媒を配置し熱を加えた容器に空気を送り込むことで容器内の潤滑油の酸化を促進する酸化槽と、酸化した潤滑油を還元する還元槽とを設け、各槽間をポンプで循環させることで試験を行った。
The lubricating oil before the test contains 0.10 wt% of dibutylhydroxytoluene as an antioxidant.
In this embodiment, an oxidation tank that promotes oxidation of the lubricating oil in the container by sending air to the container in which the catalyst is placed and heat is applied, and a reduction tank that reduces the oxidized lubricating oil are provided between the tanks. The test was carried out by circulating the water with a pump.
より具体的には、図8のような試験装置を用いた。酸化槽51には丸底フラスコを用いており、この丸底フラスコをマグネットスターラ―付ヒーター53にセットした。ヒーター53によって酸化槽51内の温度(即ち潤滑油(J)の温度)が100℃になるように設定されており、酸化槽51内の潤滑油の状況が均一となるよう撹拌子(図示省略)にて撹拌を行った。
More specifically, a test apparatus as shown in FIG. 8 was used. A round bottom flask was used for the
また、酸化槽51内には、潤滑油の酸化を促進する触媒として、φ1mm、長さ3mの銅線をコイル形状に成形した銅コイル57を配置した。そして、空気導入管55よって、潤滑油内に空気を1L/minで導入し、潤滑油の酸化を行った。酸化槽51にて酸化された潤滑油は、ポンプ59により引き抜かれて、還元槽61に送られる。
Further, a
還元槽61も酸化槽51と同様、丸底フラスコを用い、マグネットスターラ―付ヒーター63にセットした。ヒーター63によって、還元槽61内の温度(即ち潤滑油の温度)が40℃になるように設定されており、還元槽61内の潤滑油の状況が均一となるよう撹拌子(図示省略)にて撹拌を行った。
Similarly to the
また、還元槽61には、有底管形状の多孔質セラミックスチューブ上にPdAg膜を被覆した(前記実施形態と同様な)水素供給モジュール17が挿入されている。そして、水素供給モジュール17の開口31より水素ガスを0kPaGの圧力で供給し、水素供給モジュール17表面のPdAg膜を介して潤滑油に水素を供給した。なお、「水素ガスを0kPaGの圧力で供給」とは、大気圧で水素ガスを供給することを意味している。つまり、「0kPaGの圧力」における数値は、大気圧との差を意味している。
Further, the hydrogen supply module 17 (similar to the above embodiment) in which a PdAg film is coated on a bottomed tube-shaped porous ceramic tube is inserted into the
これにより、潤滑油中の酸化防止剤(ジブチルヒドロキシトルエン)を還元し、潤滑油を再生した。還元槽61で再生された潤滑油は、ポンプ65にて酸化槽51に再び送られる。なお、ここで、潤滑油の再生とは、潤滑油中の酸化防止剤の還元による再生を意味する。
Thereby, the antioxidant (dibutylhydroxytoluene) in the lubricating oil was reduced, and the lubricating oil was regenerated. The lubricating oil regenerated in the
そして、この試験装置により、上述した条件にて、100時間にわたり潤滑油の再生の試験を行った。試験後の潤滑油を調べたところ、酸化防止剤の濃度、即ちジブチルヒドロキシトルエンの含有率は0.05wt%であった。つまり、初期値0.10wt%に対して、試験後には酸化防止剤の濃度(含有率)は減少していることから、潤滑油が劣化したと判定できる。 And with this test apparatus, the reproduction | regeneration test of the lubricating oil was done over 100 hours on the conditions mentioned above. When the lubricating oil after the test was examined, the concentration of the antioxidant, that is, the content of dibutylhydroxytoluene was 0.05 wt%. That is, since the concentration (content ratio) of the antioxidant is decreased after the test with respect to the initial value of 0.10 wt%, it can be determined that the lubricating oil has deteriorated.
なお、酸化防止剤濃度は、GC−MS(ガスクロマトグラフ質量分析計)により測定したものである。
このあと、上記の試験条件のうち、還元槽61内の温度(即ち潤滑油の温度)を100℃に変更し、水素供給モジュール17の開口31からの水素ガスの供給圧力(水素供給圧)を20kPaGに変更することで、水素供給モジュール17から潤滑油への水素供給量を増加した。つまり、酸化防止剤の濃度が初期値0.05wt%の潤滑油に対して、水素供給量を増加した上で、さらに100時間にわたり潤滑油の再生の試験を継続した。
The antioxidant concentration is measured by GC-MS (gas chromatograph mass spectrometer).
Thereafter, among the above test conditions, the temperature in the reduction tank 61 (ie, the temperature of the lubricating oil) is changed to 100 ° C., and the supply pressure of hydrogen gas (hydrogen supply pressure) from the
試験開始から200時間経過後の潤滑油を調べたところ、酸化防止剤の濃度、即ちジブチルヒドロキシトルエンの含有率は0.05wt%であり、初期値0.05wt%と同じであった。つまり、水素供給量を増加したことで、100時間経過時点から200時間経過時点までの間で酸化防止剤の濃度(含有率)は減少しておらず、潤滑油の劣化を抑制できることがわかる。 When the lubricating oil after 200 hours from the start of the test was examined, the antioxidant concentration, that is, the content of dibutylhydroxytoluene was 0.05 wt%, which was the same as the initial value of 0.05 wt%. In other words, it can be seen that by increasing the hydrogen supply amount, the concentration (content ratio) of the antioxidant does not decrease from the time point of 100 hours to the time point of 200 hours, and deterioration of the lubricating oil can be suppressed.
この試験結果を、図9に示す。この試験結果によれば、潤滑油に対する水素供給量を変化させることで、酸化防止剤の濃度(含有率)の低下を抑制できること(換言すれば、潤滑油の劣化を抑制できること)が分かる。 The test results are shown in FIG. According to this test result, it can be understood that a decrease in the concentration (content rate) of the antioxidant can be suppressed (in other words, deterioration of the lubricating oil can be suppressed) by changing the hydrogen supply amount to the lubricating oil.
[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
[3. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various modes in the range which does not deviate from the gist of this indication.
例えば、上記実施形態では、タービン発電機に用いられる潤滑油(エンジン油、タービン油)を状態制御の対象とするが、本開示における対象の油は潤滑油に限られることはなく、油圧油(油圧の作動油:油圧作動油)を対象としてもよい。 For example, in the above embodiment, the lubricating oil (engine oil, turbine oil) used in the turbine generator is the target of state control, but the target oil in the present disclosure is not limited to the lubricating oil, Hydraulic hydraulic fluid: hydraulic hydraulic fluid) may be targeted.
また、油状態制御装置は、上記実施形態のように、酸化防止剤の劣化速度(酸化防止剤の含有率(濃度)の減少速度)に基づいて、単位時間あたりの水素供給量を制御する形態に限られることはない。例えば、油状態制御装置は、酸化防止剤の含有率(濃度)の瞬時値が予め定められた判定値を下回ると、予め定められた一定量の水素を油に供給するように構成してもよい。このような油状態制御装置によれば、油における酸化防止剤の含有率(濃度)が判定値を下回る毎に、油に対して水素を供給できる。 Further, as in the above embodiment, the oil state control device controls the hydrogen supply amount per unit time based on the deterioration rate of the antioxidant (the rate of decrease in the content (concentration) of the antioxidant). It is not limited to. For example, the oil state control device may be configured to supply a predetermined amount of hydrogen to the oil when the instantaneous value of the content rate (concentration) of the antioxidant falls below a predetermined determination value. Good. According to such an oil state control device, hydrogen can be supplied to the oil each time the content (concentration) of the antioxidant in the oil falls below the determination value.
あるいは、油状態制御装置は、酸化防止剤の含有率の変化状態ではなく、酸化防止剤の含有率の瞬時値に基づいて、油に対する単位時間あたりの水素供給量を制御する形態であってもよい。油に対する水素の供給にあたり、単位時間あたりの水素供給量を制御する方法を用いることで、所定条件が満たされる毎(例えば、酸化防止剤の含有率が判定値を下回る毎)に一定量の水素を供給する方法に比べて、水素供給量をより細かく制御できる。 Alternatively, the oil state control device may control the amount of hydrogen supplied per unit time to the oil based on the instantaneous value of the antioxidant content, not the state of change in the antioxidant content. Good. When supplying hydrogen to oil, a method of controlling the hydrogen supply amount per unit time is used, so that a certain amount of hydrogen is supplied each time a predetermined condition is satisfied (for example, every time the antioxidant content falls below a judgment value). Compared with the method of supplying hydrogen, the hydrogen supply amount can be controlled more finely.
上記実施形態では、油に対する水素の供給形態として、水素分離膜を用いた形態について説明したが、他の供給形態としては、水素ガスをそのまま供給する形態、触媒を用いて発生した水素を供給する形態、電気分解で発生する水素ガスを供給する形態などが挙げられる。 In the above embodiment, the form using the hydrogen separation membrane has been described as the form of supplying hydrogen to the oil. However, as another form of supply, the form of supplying hydrogen gas as it is, the form of hydrogen generated using a catalyst is supplied. The form, the form which supplies the hydrogen gas generated by electrolysis, etc. are mentioned.
含有率測定部(測定部12)は、オイルタンクに固定される形態に限られることはなく、油を抽出できる箇所に固定される形態であればよい。例えば、含有率測定部は、循環路に固定されて、循環路から油のサンプルを抽出(採取)する形態であってもよい。 The content rate measuring unit (measuring unit 12) is not limited to the form fixed to the oil tank, but may be any form fixed to a place where oil can be extracted. For example, the content rate measuring unit may be fixed to the circulation path and extract (collect) oil samples from the circulation path.
油状態制御装置でのガスクロマトグラフを用いた分析は、ガスクロマトグラフのみでの分析に限られることはなく、ガスクロマトグラフと質量分析装置とを組み合わせたガスクロマトグラフ質量分析装置(GC−MS)を用いた分析であってもよい。 The analysis using the gas chromatograph in the oil state control device is not limited to the analysis using only the gas chromatograph, but a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS) combining a gas chromatograph and a mass spectrometer was used. It may be an analysis.
また、酸化防止剤の含有率の測定方法は、ガスクロマトグラフを用いる測定方法に限られることは無く、例えば、赤外分光光度計(FT−IR)を用いる測定方法、酸化安定度試験を用いる測定方法、RULER Viewを用いる測定方法などを採用しても良い。 Moreover, the measuring method of the content rate of antioxidant is not restricted to the measuring method using a gas chromatograph, For example, the measuring method using an infrared spectrophotometer (FT-IR), the measurement using an oxidation stability test A method, a measurement method using RULER View, or the like may be employed.
さらに、水素供給モジュールに供給するガスは、水素ガスに限られることはなく、例えば、水素を含む各種の水素含有ガス(例えば天然ガスなどの混合ガスやその改質ガスなど)を用いても良い。 Furthermore, the gas supplied to the hydrogen supply module is not limited to hydrogen gas. For example, various hydrogen-containing gases containing hydrogen (for example, a mixed gas such as natural gas or a reformed gas thereof) may be used. .
水素供給モジュールは、潤滑油に対して水素分離膜(水素分離金属層)を介して水素を供給できるように配置すれば良いので、還元槽に限らず、オイルタンクなどに配置してもよい。 The hydrogen supply module only needs to be arranged so that hydrogen can be supplied to the lubricating oil via a hydrogen separation membrane (hydrogen separation metal layer), and therefore, the hydrogen supply module may be arranged not only in the reduction tank but also in an oil tank or the like.
水素供給モジュールとしては、潤滑油や油圧油に対して水素分離膜を介して水素を供給できる各種の水素供給モジュールを採用できる。例えば多孔質支持体としては、多孔質基部の表面に多孔質層を備えていない構成を採用できる。また、水素分離膜を、多孔質支持体の表面ではなく、多孔質支持体の内部に設けてもよい。さらに、水素分離金属も、パラジウムやパラジウム合金に限定されるものではない。また、水素分離膜の表面に触媒金属層を備えていなくともよい。 As the hydrogen supply module, various hydrogen supply modules that can supply hydrogen to lubricating oil or hydraulic oil through a hydrogen separation membrane can be employed. For example, as a porous support body, the structure which is not equipped with the porous layer on the surface of a porous base part is employable. Further, the hydrogen separation membrane may be provided inside the porous support instead of the surface of the porous support. Further, the hydrogen separation metal is not limited to palladium or palladium alloy. Moreover, the catalyst metal layer does not need to be provided on the surface of the hydrogen separation membrane.
油の温度の調節は、自動制御によって行う形態に限られることはなく、例えば、油の温度を調べて、ヒーターの発熱状態を手動操作(マニュアル操作)にて調整する形態であってもよい。 The adjustment of the oil temperature is not limited to the form performed by automatic control. For example, the oil temperature may be checked and the heat generation state of the heater may be adjusted manually (manual operation).
上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 The functions of one constituent element in the embodiment may be distributed as a plurality of constituent elements, or the functions of a plurality of constituent elements may be integrated into one constituent element. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
1…発電システム、3…タービン発電機、5…油状態制御装置、7…循環路、7a…第1配管、7b…第2配管、7c…第3配管、7d…第4配管、9…オイルタンク、11…還元槽、12…測定部、13…還元部、14…冷却装置、15…還元制御部、16…水素供給部、17…水素供給モジュール、19…供給量制御部、20…温度制御部、21…温度センサ、22…ヒータ、23…発熱制御部、25…多孔質支持体、27…水素分離金属層、41…キャリアガス供給部、42…サンプル抽出管、43…サンプル注入部、44…カラム、45…検出部、48…金属継手、49…導入管、51…酸化槽、61…還元槽。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power generation system, 3 ... Turbine generator, 5 ... Oil state control apparatus, 7 ... Circulation path, 7a ... 1st piping, 7b ... 2nd piping, 7c ... 3rd piping, 7d ... 4th piping, 9 ... Oil Tank, 11 ... Reduction tank, 12 ... Measuring unit, 13 ... Reduction unit, 14 ... Cooling device, 15 ... Reduction control unit, 16 ... Hydrogen supply unit, 17 ... Hydrogen supply module, 19 ... Supply amount control unit, 20 ... Temperature Control part, 21 ... Temperature sensor, 22 ... Heater, 23 ... Heat generation control part, 25 ... Porous support, 27 ... Hydrogen separation metal layer, 41 ... Carrier gas supply part, 42 ... Sample extraction pipe, 43 ...
Claims (6)
前記油における前記酸化防止剤の含有率を測定する含有率測定部と、
前記酸化防止剤の酸化物を還元する還元部と、
を備えており、
前記還元部は、前記油に対して水素を供給する水素供給部を備え、
前記水素供給部は、前記含有率測定部による前記酸化防止剤の含有率の測定結果に基づいて、前記油に対する水素供給量を制御する、
油状態制御装置。 An oil state control device for controlling the state of an oil containing an antioxidant and used as a lubricating oil or a hydraulic oil,
A content rate measuring unit for measuring the content rate of the antioxidant in the oil;
A reducing portion for reducing the oxide of the antioxidant;
With
The reducing unit includes a hydrogen supply unit that supplies hydrogen to the oil;
The hydrogen supply unit controls a hydrogen supply amount to the oil based on a measurement result of the content rate of the antioxidant by the content rate measurement unit.
Oil condition control device.
請求項1に記載の油状態制御装置。 The hydrogen supply unit controls a hydrogen supply amount to the oil based on a change state of a content rate of the antioxidant.
The oil state control device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の油状態制御装置。 The hydrogen supply unit controls a hydrogen supply amount per unit time for the oil based on a measurement result of the content rate of the antioxidant by the content rate measurement unit.
The oil state control device according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の油状態制御装置。 The hydrogen supply unit includes a hydrogen separation membrane, and is configured to supply hydrogen to the oil through the hydrogen separation membrane.
The oil state control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の油状態制御装置。 The antioxidant includes at least one of an amine-based antioxidant and a phenol-based antioxidant,
The oil state control device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の油状態制御装置。 The oil is a lubricating oil or hydraulic oil used in a power plant turbine.
The oil state control device according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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- 2016-10-14 JP JP2016202625A patent/JP2018063218A/en not_active Ceased
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