Detailed analysis of lubricant deterioration using multiple analyzers

Význam tématu

Analýza stavu motorových olejů je klíčová pro předcházení poruchám a opotřebení motorů v automobilovém, lodním, leteckém i průmyslovém sektoru. Včasné zjištění degradace oleje umožňuje optimalizovat servisní intervaly, prodloužit životnost zařízení a snížit provozní náklady.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo předvést komplexní metodu hodnocení opotřebení a kontaminace motorových maziv podle standardů ASTM. Autoři porovnali výsledky získané pomocí tří analytických technik: FT-IR, GC-FID s backflush systémem a ICP-AES.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza byla prováděna následujícími postupy:

• FT-IR: Kompaktní spektrometr IRSpirit spojený s Pearl Liquid Analyzer a optickou kyvetou 0,1 mm pro detekci oxidace, nitrace, vlhkosti a soot kontaminace podle ASTM E2412.
• GC-FID: Plynový chromatograf GC-2030 AF/AOC-20i se systémem backflush a kolonu SH-Rxi-1ms, dusíkový nosný plyn, detekce FID pro rychlé stanovení zředění benzínem (2 min) či naftou (4 min) podle ASTM D7593.
• ICP-AES: Současně vibrující spektrometr ICPE-9820 bez potřeby přidávání kyslíku v plasmě pro analýzu 22 kovových prvků (wear metals, přídatné látky, kontaminanty) dle ASTM D5185 a D4951.

Hlavní výsledky a diskuse

• FT-IR potvrdil zvýšení uhlíkovýchylových (C=O) skupin (oxidace), vzestup nitrace a vlhkostní kontaminaci u opotřebeného vzorku A, zatímco vzorek B s účinným antioxidantem vykazoval nižší míru oxidace.
• GC-FID prokázala spolehlivé stanovení zředění palivem s opakovatelností %RSD pod 2,5 % i při dlouhodobém provozu (600 analýz) bez nutnosti výměny nosného plynu častěji než po 200 cyklech.
• ICP-AES umožnila přesné stanovení prvků Ag, Al, B, Ba, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Si, Sn, Ti, V, Zn s recov­ery téměř 100 % i při nízkých koncentracích bez vnášení kyslíku do plazmatu.

Přínosy a praktické využití metody

Multimodální přístup nabízí komplexní obraz degradace oleje, přičemž každá technika doplňuje ostatní: FT-IR pro rychlou kontrolu chemických změn, GC pro kvantifikaci palivového zředění a ICP-AES pro detekci kovových částic a aditiv.
Významné výhody:

• Minimální příprava vzorku (většinou pouze ředění v kerosenu).
• Rychlá analýza (< 5 min pro GC-FID, několik sekund pro FT-IR).
• Vysoká reprodukovatelnost a dlouhodobá stabilita bez časté údržby.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace kompaktních spektrometrů s automatizovanou přípravou vzorků a pokročilou datovou analýzou, včetně strojového učení pro predikci zbytkové životnosti oleje. Rozvoj přenosných zařízení umožní on-site monitoring ve výzkumných i provozních podmínkách.

Závěr

Demonstrovaný protokol spojující FT-IR, GC-FID s backflush a ICP-AES poskytuje ucelenou a efektivní strategii pro hodnocení opotřebení a kontaminace motorových maziv. Metoda splňuje požadavky ASTM standardů a nabízí vysokou citlivost, rychlost a spolehlivost.

Reference

• ASTM E2412-10
• ASTM D7593-14
• ASTM D5185-18
• ASTM D4951-14