Анализ судовых моторных масел с помощью релаксации диэлектрической проницаемости

   В процессе эксплуатации судового моторного масла происходит его старение, основными факторами которого являются окислительная высокотемпературная деградация и загрязнение сажей, металлами износа, топливом, водой и охлаждающей жидкостью. В работе методом релаксационной диэлектрической спектроскопии исследован ряд отработанных судовых масел для определения их характеристик, связанных с деградацией смазочного материала и износом двигателя. Для судовых масел Total Disola M4015, Shell Rimula, Mobil 5W40, Mobil 10W40, Navigo TPEO 12/40 экспериментально получены зависимости относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь от частоты. Диэлектрическая проницаемость судовых моторных масел находится в пределах от 2,1 до 2,4 и зависит от вязкости, плотности масла, содержания в нем парафиновых, нафтеновых и ароматических соединений и пакета присадок. Увеличение содержания присадок повышает диэлектрическую проницаемость масла. Авторами исследована связь времен дипольной релаксации свежих и отработанных масел с кинематической вязкостью, с содержанием присадок и продуктов износа. Искомый массив распределения времен релаксации рассчитывался посредством регуляризации и метода наименьших квадратов с помощью алгоритма CONTIN. Вычисления проводились в программе RILT, работающей в среде MatLab. Показано, что поляризация и последующая дипольная релаксация вызываются молекулами присадок, которые срабатывают в процессе эксплуатации двигателя. Различия во временах релаксации могут быть вызваны также образованием ассоциаций, включающих дипольные молекулы. Данные, полученные в работе, могут быть использованы в дальнейшем для построения экспертной системы диагностики двигателя и определения параметров неизвестных масел.

1. Моторные масла / Р. Балтенас [и др.]. М., СПб.: АльфаЛаб, 2000. 272 с.

2. Sinyavsky N. Ya., Ivanov A. M., Kostrikova N. A. Analysis of wear particles in used marine engine oils // Marine intellectual technologies. 2021. N 4 (4). P. 44–48.

3. Sinyavsky N., Mershiev I. NMR relaxometry used ship oils // Journal of Eta Maritime Science. 2022. V. 10 (3). P. 195–201.

4. Korneva I. P., Sinyavsky N. Ya., Kostrikova N. A. Study of marine motor oils with wear products by optical methods // Marine intellectual technologies. 2022. N 4 (3). P. 72–78.

5. Guan L., Feng X. L., Xiong G. Engine lubricating oil classification by SAE grade and source based on dielectric spectroscopy data // Analytica Chimica Acta. 2008. V. 628. Is. 1. P. 117–120.

6. Kremer F., Schönhals A. (eds). Broadband Dielectric Spectroscopy. Berlin: Springer-Verlag Heidelberg GmbH, 2012.

7. Application of dielectric spectroscopy for engine lubricating oil degradation monitoring / L. Guan, X. L. Feng, G. Xiong, J. A. Xie // Sensors and Actuators A: Physical. 2011. V. 168. Is. 1. P. 22–29.

8. Dielectric Properties of Electrical Insulating Liquids for High Voltage Electric Devices in a Time-Varying Electric Field / Peter Havran [et al.] // Energies. 2022. N 15. P. 391.

9. The Effect of Fe3O4 Nanoparticle Size on Electrical Properties of Nanofluid Impregnated Paper and Trapping Analysis / Bin Du, Qian Liu, Yu Shi, Yushun Zhao // Molecules. 2020. N 25. P. 3566.

10. Zasetsky A. Y., Buchner R. Quasi-linear least squares and computer code for numerical evaluation of relaxation time distribution from broadband dielectric spectra // J. Phys.: Condens. Matter. 2011. N 23. P. 025903.

11. Barthel J., Buchner R. High frequency permittivity and its use in the investigation of solution properties // Pure & App. Chem. 1991. V. 63. N 10. P. 1473–1482.

12. Dielectric Properties of Crude Oil Components / H. Vralstadet [et al.] // Energy Fuels. 2009. N 23. P. 5596–5602.

13. Dielectric submicroscopic phase characterisation of engine oil dispersed in jet fuel based on on-line dielectric spectroscopy / Ying-zhong Gong [et al.] // Lubrication Science. 2017. V. 29. Is. 5. P. 335–354.

14. Study of the dielectric response in mineral oil using frequency-domain measurement / Yuan Zhouet [et al.] // Journal of Applied Physics. 2014. N 115. P. 124105.

15. Levi D., Stoynov Z., Vladikova D. Application of permittivity spectroscopy for screening of motor oils lubricating properties // Bulgarian Chemical Communications. 2017. V. 49. Sp. is. C. P. 254–259.

16. TH2826/A High Frequency LCR-Meter. Operationmanual. URL: http://222.185.248.92:8080/upload/UploadAction2/20200114135540_ 522.pdf (дата

17. обращения: 01. 04. 2023).

18. Гусев Ю. А. Основы диэлектрической спектроскопии. Казань: КГУ, 2008. 112 с.

19. Provencher S. W. A constrained regularization method for inverting data represented by linear algebraic or integral equations // Computer Physics Communications. 1982. V. 27 (3). P. 213–227.

20. Marino I.-G. Regularized Inverse Laplace Transform, 2004. URL: http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/6523-rilt/content/ rilt.m (дата

21. обращения: 26. 06. 2022).

22. Моторное масло Shell вязкостью 15W-40 – характеристики. URL: https://www.shell-moscow.ru/catalog/viscosity_15w-40/ (дата обращения: 08. 10. 2023).

23. Mobil 1™x15W-30. URL: https://www.mobil.com/ ru-ru/passenger-vehicle-lube/pds/eu-xx-mobil-1-x1-5w-30 (дата обращения: 08. 10. 2023).

24. Mobil Super™ 3000 X1 5W-40. URL: https://www.mobil.com/en/ru-mda/passenger-vehicle-lube/pds/eu-xx-mobil-super-3000-x1-5w-40 (дата обращения: 08. 10. 2023).

25. MOBIL™ 10W40. URL: https://www.mobil.com/en/ru-ua/passenger-vehicle-lube/pds/eu-xx-mobil-10w-40 (дата обращения: 08. 10. 2023).

26. Total Disola M 4015 – моторное масло для высоко- и среднеоборотных дизелей судов. URL: https://interoil-spb.ru/product/motornoe-maslo-total-disola-m-4015/ (дата обращения: 08. 10. 2023).

27. Navigo TPEO 12/40. URL: http://www.fareastfish.ru/ oil/trunk/navigo-tpeo-12-40.html (дата обращения: 08. 10. 2023).

28. Базовые масла. URL: https://danalubes.ru/products/ base-oils (дата обращения: 08. 10. 2023).

29. Григоров А. Б., Наглюк И. С. Рациональное использование моторных масел : монография. Харьков: Точка, 2013. 178 c.

30. Ковалишин Ф. П. Исследование релаксации электрических параметров отработанного моторного масла // Вестник молодежной науки. 2023. № 2 (39). С. 1–7.

31. Григоров А. Б., Карножицкий П. В., Наглюк И. С. Изменение диэлектрической проницаемости дизельных моторных масел в эксплуатации // Автомобильный транспорт. 2007. № 20. С. 3.

32. Sinyavsky N., Kostrikova N., Analysis of the marine engine oils elemental constituents for engine diagnostics, 2023 (in print).

33. Перенести в английский вариант

34. Baltenas R. [et al.]. Motornye masla [Motor oils]. Moscow, Saint-Petersburg, Al’faLab. 2000, 272 p.

35. Sinyavsky N. Ya., Ivanov A. M., Kostrikova N. A. Analysis of wear particles in used marine engine oils. Marine intellectual technologies. 2021, no. 4 (4), pp. 44–48.

36. Sinyavsky N., Mershiev I. NMR relaxometry used ship oils. Journal of Eta Maritime Science. 2022, vol. 10 (3), pp. 195–201.

37. Korneva I. P., Sinyavsky N. Ya., Kostrikova N. A. Study of marine motor oils with wear products by optical methods. Marine intellectual technologies. 2022, no. 4 (3), pp. 72–78.

38. Guan L., Feng X.L., Xiong G. Engine lubricating oil classification by SAE grade and source based on dielectric spectroscopy data. Analytica Chimica Acta. 2008, vol. 628, is.1, pp. 117–120.

39. Kremer F., Schönhals A. (eds). Broadband Dielectric Spectroscopy. Berlin, Springer-Verlag Heidelberg GmbH, 2012.

40. Guan L., Feng X. L., Xiong G., Xie J. A. Application of dielectric spectroscopy for engine lubricating oil degradation monitoring. Sensors and Actuators A: Physical. 2011, vol. 168, is. 1, pp. 22–29.

41. Peter Havran [et al.]. Dielectric Properties of Electrical Insulating Liquids for High Voltage Electric Devices in a Time-Varying Electric Field. Energies. 2022, no. 15, p. 391.

42. Bin Du, Qian Liu, Yu Shi, Yushun Zhao. The Effect of Fe3O4 Nanoparticle Size on Electrical Properties of Nanofluid Impregnated Paper and Trapping Analysis. Molecules. 2020, no. 25, p. 3566.

43. Zasetsky A. Y., Buchner R. Quasi-linear least squares and computer code for numerical evaluation of relaxation time distribution from broadband dielectric spectra. J. Phys.: Condens. Matter. 2011, no. 23, p. 025903.

44. Barthel J., Buchner R. High frequency permittivity and its use in the investigation of solution properties. Pure & App. Chem. 1991, vol. 63, no. 10, pp. 1473–1482.

45. Vralstad H. [et al.]. Dielectric Properties of Crude Oil Components. Energy Fuels. 2009, no. 23, pp. 5596–5602.

46. Ying-zhong Gong [et al.]. Dielectric submicroscopic phase characterisation of engine oil dispersed in jet fuel based on on-line dielectric spectroscopy. Lubrication Science. 2017, vol. 29, is. 5, pp. 335–354.

47. Yuan Zhou [et al.]. Study of the dielectric response in mineral oil using frequency-domain measurement. Journal of Applied Physics. 2014, no. 115, p. 124105.

48. Levi D., Stoynov Z., Vladikova D. Application of permittivity spectroscopy for screening of motor oils lubricating properties. Bulgarian Chemical Communications. 2017, vol. 49, sp. is. C, pp. 254–259.

49. TH2826/A High Frequency LCR-Meter. Operation manual [online]. Available at: http://222.185.248.92:8080/upload/UploadAction2/20200114135540_522.pdf (Accessed 1 April 2023).

50. Gusev Yu. A. Osnovy dielektricheskoy spektroskopii [Fundamentals of dielectric spectroscopy]. Kazan', KGU, 2008, 112 p.

51. Provencher S. W. A constrained regularization method for inverting data represented by linear algebraic or integral equations. Computer Physics Communications. 1982, vol. 27 (3), pp. 213–227.

52. Marino I.-G. Regularized Inverse Laplace Transform, 2004. Available at:

53. http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/6523-rilt/content/rilt.m (Accessed 26 June 2022).

54. Motornoe maslo Shell vyazkost'yu 15W-40 – kharakteristiki [Shell engine oil viscosity 15W-40]. Available at: https://www.shell-moscow.ru/catalog/viscosity_15w-40/ (Accessed 8 October 2023).

55. Mobil 1™x15W-30. Available at: https://www.mobil.com/ ru-ru/passenger-vehicle-lube/pds/eu-xx-mobil-1-x1-5w-30 (Accessed 8 October 2023).

56. Mobil Super™ 3000 X1 5W-40. Available at: https://www.mobil.com/en/ru-mda/passenger-vehicle-lube/pds/eu-xx-mobil-super-3000-x1-5w-40 (Accessed 8 October 2023).

57. MOBIL™ 10W40. Available at: https://www.mobil.com/en/ru-

58. ua/passenger-vehicle-lube/pds/eu-xx-mobil-10w-40 (Accessed 8 October 2023).

59. Total Disola M 4015 – motornoe maslo dlya vysoko- i sredneoborotnykh dizeley sudov [Total Disola M 4015 – motor oil for high and medium speed diesel ships]. Available at: https://interoil-spb.ru/product/motornoe-maslo-total-disola-m-4015/ (Accessed 8 October 2023).

60. Navigo TPEO 12/40. Available at: http://www.fareastfish.ru/oil/trunk/navigo-tpeo-12-40.html (Accessed 8 October 2023).

61. Bazovye masla [Base oils]. Available at: https://danalubes.ru/products/ base-oils (Accessed 8 October 2023).

62. Grigorov A. B., Naglyuk I. S. Ratsional'noe ispol'zovanie motornykh masel [Rational use of motor oils]. Kharkov, Tochka. 2013, 178 p.

63. Kovalishin F. P. Issledovanie relaksatsii elektricheskikh parametrov otrabotannogo motornogo masla [Study of relaxation of electrical parameters of used engine oil]. Vestnik molodezhnoy nauki. 2023, no. 2 (39), pp. 1–7.

64. Grigorov A. B., Karnozhitskiy P. V., Naglyuk I. S. Izmenenie dielektricheskoy pronitsaemosti dizel'nykh motornykh masel v ekspluatatsii [Change of dielectric permittivity of diesel engine oils in operation]. Avtomobil'nyy transport. 2007, no. 20, p. 3.

65. Sinyavsky N., Kostrikova N. Analysis of the marine engine oils elemental constituents for engine diagnostics, 2023 (in print)