Определение кислотного числа изоляционного масла по спектрам люминесценции Текст научной статьи по специальности «Математика»

КРАТКИЕ СООБЩЕНИ

Я_____I

УДК 621.314

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОТНОГО ЧИСЛА ИЗОЛЯЦИОННОГО МАСЛА ПО СПЕКТРАМ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Д.М. ВАЛИУЛЛИНА, В.К. КОЗЛОВ Казанский государственный энергетический университет

В работе предложена методика определения степени старения изоляционных масел по их спектрам люминесценции.

В электротехнической аппаратуре изоляционные масла используются в качестве изоляции и теплоотводящей среды. В большинстве случаев они являются продуктами переработки нефти [1].

Из спектров пропускания и спектров отражения, приведенных в работах [2] и [3] соответственно, видно, что в ультрафиолетовом (УФ) и фиолетовом диапазонах длин волн (330-500 нм) происходят заметные изменения. Это связано с тем, что в состав изоляционных масел входят ароматические углеводороды, полоса поглощения которых, согласно [4], лежит именно в этой области (330-500 нм). Исходя из этого можно предположить, что масла должны люминесцировать, т.е. обладать способностью к свечению, в УФ и видимой областях спектра. Сущность этого явления состоит в том, что, будучи возбужденными, т.е. переведенными тем или иным путем в возбужденное электронное состояние, молекулы веществ испускают приобретенную энергию в виде квантов люминесценции [5].

Для подтверждения данной гипотезы были проведены люминесцентные исследования образцов изоляционных масел с различным значением кислотного числа.

Спектры возбуждения и излучения люминесценции были получены на спектрометре СДЛ-2.

Из спектров люминесценции (рис.1,а) видно, что с возрастанием кислотного числа интенсивность люминесценции падает, но структура спектра сохраняется. На спектрах люминесценции можно выделить максимумы на трех длинах волн: 385нм, 405нм, 427нм для всех образцов масла. Это говорит о том, что изменяется количественный состав масла, а не качественный. Спектры возбуждения люминесценции подтверждают этот факт, так как в их форме так же практически не происходят изменения.

На рис.1,б представлена функция корреляции между значением интенсивности люминесценции и кислотным числом изоляционных масел в диапазоне длин волн от 370 до 520 нм.

Максимального значения коэффициент корреляции по абсолютной величине достигает на длине волны в районе 400 нм, что соответствует второму максимуму интенсивности люминесценции. Значение коэффициента корреляции г = - 0,957.

© Д.М. Валиуллина, В.К. Козлов Проблемы энергетики, 2003, № 9-10

Рис.1. а) Спектры люминесценции и б) график коэффициента корреляции между интенсивностью люминесценции изоляционного масла и его кислотным числом

Зависимость кислотного числа изоляционного масла (К) от величины интенсивности люминесценции (/400) представлена на рис.2.

а: л*.- каш*

/, &тм. «лд_

Рис.2. Зависимость кислотного числа изоляционного масла от величины интенсивности люминесценции

Регрессионное уравнение, выражающее зависимость кислотного числа (К) изоляционного масла от его интенсивности люминесценции /400 на длине волны 400 нм, имеет следующий вид:

© Проблемы энергетики, 2003, № 9-10

К = 0,299 — 0,301/400.

Таким образом, для построения градуировочного уравнения в процессе регрессионного анализа получена аналитическая длина волны в области 400 нм, где коэффициент корреляции имеет наибольшее значение.

Получить значения интенсивности люминесценции в области 400 нм можно на любом, даже самом простом спектральном приборе, например на приборе, состоящем из источника излучения, двух собирающих линз, двух цветных светофильтров и регистрирующего устройства. Излучение, возбуждающее люминесценцию, попадает на исследуемый образец (изоляционное масло) от источника, пройдя через собирающую линзу, цветной светофильтр с длиной волны пропускания 360 нм. На регистрирующее устройство поступает люминесцентное излучение от исследуемого объекта, пройдя через вторую собирающую линзу и цветной светофильтр с длиной волны пропускания 405 нм, который пропускает именно интересующее нас люминесцентное свечение. Определив таким образом интенсивность люминесценции изоляционных масел, можно сделать вывод о пригодности масла по следующей методике:

1) измерить значение интенсивности люминесценции чистого масла;

2) измерить значение интенсивности люминесценции исследуемого изоляционного масла;

3) найти отношение интенсивности люминесценции чистого изоляционного масла к интенсивности люминесценции окисленного масла.

Если полученное значение отношения, как следует из рис.2, превышает 5, то масло необходимо регенерировать или заменить на свежее. Величина отношения, равная 5, получена для масла с кислотным числом = 0,25 мг КОН/г. Данное масло выбрано нами потому, что это значение кислотного числа является предельно допустимым значением показателя качества масла. Согласно ГОСТ 5985-79 в случае превышения предельно допустимого значения (0,25 мг КОН/г) масло необходимо регенерировать либо заменить.

Summary

The work offers us the methods of definition the degrees of growing old isulated oils by their spectra luminescence.

Литература

1. Крейн С.Э., Кулакова Р.В.. Нефтяные изоляционные масла.-М.: Госэнергоиздат, 1959.-144с.

2. Валиуллина Д.М., Гарифуллин М.Ш., Козлов В.К. Зависимость спектров пропускания изоляционных масел от их кислотного числа//Известия вузов. Проблемы энергетики.-2003.-№3-4. - С.175-178.

3. Валиуллина Д.М., Гарифуллин М.Ш., Козлов В.К. Координаты цвета и цветности изоляционных масел и их связь с кислотным числом масел//Известия вузов. Проблемы энергетики.-2003.-№7-8. - С.107-110.

4. Оценка методов определения чистоты высокомолекулярных нафтенопарафиновых углеводородов / Э.П. Детушева, А.Г. Сирюк, Л.П. Храмцева, Е.А. Калантарева//Химия и технология топлив и масел.-1973.-№11. - С.53-56.

5. Бахшиев Н.Г. Введение в молекулярную спектроскопию. Учебное пособие. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1974. - 183с.

Поступила 20.05.2003

© Проблемы энергетики, 2003, № 9-10