El sistema de monitoreo de aceite in situ es un medio técnico clave para el monitoreo del Estado y el diagnóstico de fallas de equipos industriales. a través de la adquisición y análisis en tiempo real de los parámetros de rendimiento y la información de contaminantes de la lubricación o aceite hidráulico de equipos mecánicos, se realiza una evaluación precisa del Estado de salud de los equipos. El sistema integra tecnología de sensores, tecnología de adquisición y transmisión de datos, algoritmos de análisis de aceite y modelos de diagnóstico inteligentes para proporcionar soporte de datos para el mantenimiento preventivo. A continuación se detalla la composición del sistema, los módulos funcionales básicos y el principio de funcionamiento.

I. composición del sistema

El sistema de monitoreo de aceite in situ consta de cinco Partes principales: matriz de sensores, unidad de adquisición y transmisión de datos, plataforma central de procesamiento y análisis, módulo de alarma y control y sistema de soporte auxiliar. cada módulo coopera para formar un sistema de monitoreo de circuito cerrado.

1. matriz de sensores

El sensor es la fuente de datos del sistema y se encarga de capturar las características físicas, químicas y de partículas abrasivas del aceite, incluyendo principalmente:

- sensor de partículas de molienda: utiliza principios inductivos, capacitivos o ópticos para detectar la concentración, distribución del tamaño y morfología de las partículas de molienda metálicas en el aceite (por ejemplo, el sensor de partículas de molienda ferromagnético puede distinguir entre desgaste normal y desgaste anormal).

- sensores de contaminación: medición del número total de partículas en el aceite mediante dispersión de la luz o atenuación ultrasónica (como el nivel de limpieza iso).

Sensores de características físicas y químicas: monitorear indicadores clave como la viscosidad del aceite, el valor ácido (ph), el contenido de agua y el grado de oxidación, utilizando detección de constante dieléctrica, sonda electroquímica o tecnología de espectrometría infrarroja.

Sensores de temperatura y presión: adquisición en tiempo real de la temperatura del aceite, la velocidad de flujo y la presión del sistema, ayudando a juzgar las condiciones de trabajo del equipo.

2. unidad de adquisición y transmisión de datos

- tarjeta de adquisición de datos (daq): convierte la señal del sensor en señal digital, admite el muestreo simultáneo multicanal (la tasa de muestreo puede alcanzar el nivel de mhz) y tiene capacidad antiinterferencia.

Módulo de comunicación inalámbrica: transmisión remota de datos a través de lora, Wi - fi o 4G / 5G para adaptarse a entornos industriales hostiles.

- nodo de computación de borde: un microcomputador preinstalado en el lado del dispositivo para filtrar, comprimir o extraer características preliminares de los datos originales, reduciendo la demanda de ancho de banda de transmisión.

3. plataforma central de procesamiento y análisis

- módulo de almacenamiento y gestión de datos: almacenamiento de datos históricos con bases de datos cronológicas (como fluxdb), soporte para la recuperación eficiente de datos masivos.

- Biblioteca de algoritmos de análisis de aceite: incluye el reconocimiento de características de partículas abrasivas (como la clasificación de redes neuronales), la predicción de tendencias de contaminación (modelo arima), el análisis de asociación de indicadores físicos y químicos, etc.

Motor de diagnóstico inteligente: basado en el aprendizaje automático (como svm, bosque aleatorio) o la base de reglas de expertos, exportar el tipo de falla del equipo, la predicción de la vida útil restante y las recomendaciones de mantenimiento.

4. módulo de alarma y control

- alarma umbral: establecer un valor de alerta de acuerdo con la norma ISO o los datos históricos (por ejemplo, si la concentración de partículas de molienda supera los 1.000 / ML para activar la alarma).

Control de enlace: integrado con el sistema de control de equipos (plc) para lograr el cambio automático de aceite, filtrado o protección de parada.

Interfaz visual: muestra el Estado del aceite, la curva de tendencia y los resultados de localización de fallas a través del sistema scada.

5. sistemas auxiliares de apoyo

- dispositivo de calibración: calibrar regularmente el sensor (por ejemplo, suspensión estándar de partículas de molienda, muestra de aceite con contaminación conocida).

- Circuito de circulación de aceite: instalar una válvula de muestreo en el derivación del equipo para garantizar la representatividad de la muestra de aceite (por ejemplo, mediante dilución en línea o tecnología de separación centrífuga).

- sistema de autolimpieza: limpiar la sonda del sensor con gas de soplado inverso o ultrasonido para evitar bloqueos.

II. principios de funcionamiento

El sistema de monitoreo de petróleo in situ realiza una evaluación dinámica del Estado del equipo a través del proceso de circuito cerrado de "percepción - Transmisión - análisis - toma de decisiones", cuyo flujo de trabajo central es el siguiente:

1. muestreo y percepción de petróleo

La matriz de sensores recoge continuamente los parámetros del aceite lubricante o hidráulico del equipo:

Detección de partículas de molienda: cuando el aceite fluye a través del sensor de partículas de molienda, los cambios en el campo electromagnético causados es es por partículas metálicas se convierten en señales eléctricas, distinguiendo el tamaño de las partículas de molienda a través del análisis de altura de pulso (por ejemplo, las partículas de molienda superiores a 5 micras indican desgaste severo).

Monitoreo de la contaminación: el sensor de dispersión de la luz emite rayos láser, la intensidad de dispersión de las partículas es inversamente proporcional al tamaño de las partículas, y el número y la distribución de las partículas se calculan en combinación con la teoría mie.

Análisis físico - químico: el espectrómetro infrarrojo escanea las características de vibración de los enlaces moleculares de aceite e identifica óxidos (como los carbonatos) o picos de absorción de agua.

2. transmisión y preprocesamiento de datos

Los nodos de computación de borde reducen el ruido de los datos originales (como la descomposición de paquetes de ondas), extraen características (como extraer el valor RMS de la señal de molienda) y comprimen datos (como el algoritmo lz77), que se transmiten a la plataforma en la nube a través de 5G o Ethernet industrial.

3. análisis y diagnóstico de datos

La plataforma central se basa en el análisis de fusión de datos multidimensional:

- trazabilidad de las partículas abrasivas: utilizando el análisis de componentes principales (pca) combinado con la cuenta del equipo (como el modelo de rodamiento de la Caja de cambios), se juzga la fuente de desgaste (como el desgaste del diario o la corrosión por picaduras de engranajes).

Predicción de la tendencia de deterioro: se analizan las series temporales del valor ácido del aceite, la humedad y la concentración de partículas abrasivas a través de la red neuronal lstm para predecir el punto de inflexión de la atenuación del rendimiento lubricante.

Análisis de correlación de fallas: combinando los datos de vibración del equipo (como picos de resonancia de alta frecuencia) con las características de las partículas de molienda de aceite, se localizan las grietas de fatiga tempranas.

4. toma de decisiones y control

El sistema emite una respuesta jerárquica de acuerdo con los resultados del diagnóstico:

- alerta de primer nivel: la limpieza del aceite disminuye al nivel ISO 18 / 15, lo que indica una mayor filtración.

- alarma de segundo nivel: se detectaron partículas de molienda de aleación de cobre por encima de 5 micras, y se recomienda comprobar el hueco del rodamiento deslizante.

- parada de emergencia: el contenido de agua supera el 1% o la concentración de partículas de molienda se multiplica por 10, lo que desencadena el procedimiento de protección del equipo.