Onsite quantitative FTIR analysis of water in turbine oil

Význam tématu

Monitoring obsahu vody v turbínových olejích je klíčový pro spolehlivost a životnost točivých strojů. Přítomnost vody mění fyzikální vlastnosti oleje, urychluje chemickou degradaci a způsobuje opotřebení.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ukázat, že přenosný FTIR spektrometr na bázi interferometrie nabízí citlivou, přesnou a opakovatelnou metodu pro stanovení vody v turbínových olejích bez náročné přípravy a chemikálií spojených s Karl Fischer titrací. Studie porovnává dvě metody kvantifikace pomocí FTIR s klasickou KF metodou.

Použitá metodika a instrumentace

• FTIR spektrometr Agilent 5500t pro onsite měření
• Karl Fischer coulometrický titrátor Metrohm 756 pro referenční stanovení
• Standardy s definovaným obsahem vody připravené zahřátím směsi olejů na 70 °C a ředěním

Vzorky se homogenizovaly, nechaly vyrovnat a analyzovaly se FTIR spektrem i KF titrací.

Hlavní výsledky a diskuse

• Dvě kvantifikační metody FTIR:
  • Beerův zákon aplikovaný na oblast OH strečového pásu; detekční limit ~30 ppm, R2=0.977 až 0.996
  • PLS chemometrický model využívající více spektrálních regionů; rozsah 30–1500 ppm, R2=0.983
• Validace na 15 neznámých vzorcích prokázala dobrou srovnatelnost s KF výsledky, chyby pod 30 ppm v rozsahu až 700 ppm, PLS model lepší v vyšších koncentracích
• FTIR analýza trvá cca 2 minuty, nevyžaduje reagencia ani dlouhou přípravu a reekvilibraci

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé onsite stanovení s okamžitou opakovatelností výsledků
• Eliminace drahých a nebezpečných KF činidel
• Minimalizace chybných výsledků způsobených únikem vody při transportu a skladování
• Integrovaná hlášení varování při překročení prahových hodnot 100 a 200 ppm

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření FTIR analýzy o další parametry olejů, například oxidaci, nitraci a pokles aditiv
• Vývoj stabilizačních technik pro jednotnější rozptyl vody v různých typech olejů
• Pokročilé chemometrické modely s širším spektrem interferencí
• Integrace mobilních FTIR systémů do automatizovaných údržbových procesů

Závěr

FTIR spektrometrie pomocí přenosného přístroje umožňuje efektivní, přesné a rychlé stanovení obsahu vody v turbínových olejích. Metody Beerova zákona i PLS modely dosahují komparabilních výsledků s klasickou KF titrací, přičemž FTIR přináší výhody v čase, bezpečnosti a dostupnosti onsite analýzy.

Reference

• Frank Higgins Onsite quantitative FTIR analysis of water in turbine oil Application note Agilent Technologies Publication Number 5990-7806EN
• Agilent Application Note 5991-0672EN Onsite FTIR quantitative analysis of water in mineral-based oils using a novel water stabilization technique