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奎光云油液品质与设备磨损在线监测系统

应用领域:各类机械设备的润滑系统、齿轮箱传动系统、液压系统、水泵、制氧站、风机等机械设备。

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商品说明

一、概述

现代工业过程处理中的机械设备正朝着大型、复杂、高速、自动化方向发展。设备的生产效率越来越高,机械结构也日趋复杂,过程中不同部分之间的相互联系、耦合程度也更加紧密。单台主机设备出现故障,将引起整个生产中断,现代化的生产设备虽然大幅度提高了劳动生产率,节省了人力物力,但同时也大幅度增加了设备的维修费用,设备故障在单位时间造成的损失也成倍的增加。

为了掌握设备运行状态,避免灾难性设备事故的发生,及时诊断各种复杂设备基理信息,自20世纪80年代以来,国内外相继开展了设备故障诊断技术工作,特别是对于生产中的主要关键机组实行机械设备在线监测和诊断,较好地保障了设备的安全运行,取得了显著的经济效益。

润滑油是机械设备的“血液”贯穿于设备运行全生命周期,在机械设备中起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用,机械故障80%的隐患来自于润滑系统,磨损故障是大型设备失效的主要原因。建设机械设备润滑油在线监测与故障诊断分析系统,实时掌握设备运行状态异常或故障的早期征兆及时分析故障原因,采取相应措施将故障消除在萌芽状态,避免和减少重大事故的发生。

在用润滑油中蕴藏着丰富的来自机器的运动副表面的摩擦学状态的信息。对其性能及所携带的磨损基理产物的分析,可有效地评价机械的磨损状态。监测油液指标就如同给机组设备“抽血”化验,用最科学、最直观的数据帮助工作人员及早地发现某些故障信号,从而及时维护,避免故障发生,延长使用寿命。  

从机械运行中油质与磨损等因素变化中,实现早期发现设备运行机理参数是设备视情维修运维管理的基础,可以在设备发生严重磨损与失效之前安排检修,减少设备损坏;根据设备状态合理安排检修时间,减少故障停机与定期检修对生产的影响;其次,提高了设备的平均故障间隔时间,催进出力率。此外,对油品的劣化与污染的早期发现与预警,是从根源上切断设备异常磨损的诱因。




二、现状

机械设备80%的隐患来自于润滑、磨损故障,这是大型设备非正常停机的主要原因(图1.图2)。由此造成的非正常停机的损失和维修费用数额巨大。润滑油是机械设备的“血液”贯穿于设备运行全生命周期,它在机械设备中起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用,其中蕴藏着丰富的来自机器运动摩擦副表面的信息。对润滑油进行监测可以及时了解设备状态、合理安排检修时间,减少故障停机与定期检修对生产的影响,不仅延长了设备的平均故障间隔时间,还提高了生产率。此外,通过油液监测可以在润滑油劣化和污染的初期阶段就进行预警,从根源上切断设备异常磨损的诱因,从而及时维护,避免重大故障发生,延长设备与油品使用寿命。


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图1  设备故障原因

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图2  故障费用占比


大型机械设备传动、液压、动力系统是其正常生产运行过程中的重要组成部件,针对大型机械润滑系统油液品质与磨损、污染度实时分析进行运行工况的状态监控是十分必要的。及早发现润滑油的磨粒、清洁度、油品质、水污染、异常高温等状态信息,及时进行防范处理,保障机组安全运行能有效提高设备的可靠性。

安装油液在线监测系统十分方便,只需在油系统回油管路上安装轻巧的在线监测仪,所获得的数据便可在主控制台仪(或组建一套中控)上实时显示,或通过有线/无线传输方式送到远程监控平台,使得维护工程师无需亲临现场,便可及时发现查看监测机组润滑系统油品品质运行过程趋势变化与异常,并给予设备保全部门彻底解决事后维修的困境,使用现代化科技技术实现为设备运维管理 “视情维护”提供可靠性依据。

油液和磨损状态在线监测已经成为新的前沿技术并加以推广。未来的技术提升已将预测性维修,改善可靠性作为主要目标。因此实时监测机组的润滑系统的工况与磨损状况,能及时发现早期故障征兆,采用相应的解决措施以防止重大事故的发生。这也是目前国际上提倡的“预防性主动维护”措施(见图3、预防式维护效率);如美孚石油(Mobil)的Signum的项目和壳牌公司(Shell)的润滑管理均是以此为基础。 


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图3  维护方式效率




三、产品概述

油液在线监测系统由现场数据采集模块(包括油液数据采集站、磨损、粘度、水分、介电常数、温密度、清洁度传感器与信号传输线缆等)、本地服务器、远程诊断中心构成。通过在机组设备循环回流油路安装在线磨损监测传感器与油液传感器实现对机械设备运行工况的实时监测,系统可利用信号线缆或无线传输模式实现机组运行数据从现场数据采集模块到数据存储服务器的传输。前端采集数据通过通信网络发送至中控室本地服务器进行处理和储存,并进行初步的数据分析与诊断。对于报警数据,在外网开通情况下,利用VPN等方式将数据传输至远程诊断中心,以便诊断专家查看和分析数据以及生成检测报告,保证设备安全运行。




四、应用领域

各类机械设备的润滑系统、齿轮箱传动系统、液压系统、水泵、制氧站、风机等机械设备。




五、产品特点

1) 跟踪检测油品变化,判断油品衰变和外界污染的程度,延长机组寿命;

2) 早期故障识别改善运行安全性、缩减检查成本、降低全寿命周期的成本 ;

3) 实行设备视情维修,推行设备状态监测,降低维修费用,合理使用设备 ;

4) 协助设备故障诊断和原因分析,预测预防设备故障,降低综合成本;

5) 提供系统失效的高级报警,防止重大事故的发生,避免非计划停机。




六、技术参数

在线油品监测分析系统采用的传感器有金属磨损颗粒、粘度、水分、介电常数、温密度、污染度传感器。金属磨损颗粒传感器用于检测油中铁素颗粒以及非铁素颗粒的大小与数量,并能自行设计大小区间,检测原理为电磁感应原理,不受油中气泡影响。品质检测传感器用于检测油的介电常数和运动粘度,检测原理为音叉式谐振原理。水分检测传感器用于检测油中微水或者游离水含量,检测原理为薄膜电容原理。系统适用于长期机械振动、多沙尘、高盐雾等环境,高性能防雷击保护和电子兼容能力,提高了系统环境适用能力。

性能参数见下表:

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七、工作原理

油液监测装置并联安装在油路中,油液监测器内含金属磨损颗粒监测、水分监测、粘度监测、介电常数等品质监测以及油温、密度监测传感器。油液监测采集器对前端监测器进行数据采集,并转换为TCP/MODBUS或无线信号。

在主控室通过交换机方式将信号送给数据服务器,监控终端连接数据服务器由于信息化监控软件的运行。


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图4  系统工作示意图




八.系统软件

现场服务器上运行专用的分析软件平台。该软件显示动设备监测机组的磨损值、润滑油粘度和水分、磨损趋势以及各个指标的实时值,同时具备对轴承、齿轮箱等设备磨损故障诊断的分析功能。可以实时和离线地通过分析软件生成的数据实时数据监控图以及趋势曲线图等,以列表或可视化界面等方式得出机组当前的磨损状态。数据异常时,可给出初步的故障信息以及相应的处理措施。

1) 操作系统采用微软 Windows XP,配套有OFFICE办公软件,集成Visual C++或Visual Studio.net开发工具。软件采用B/S构架,数据库采用Access、SQL sever相配合,网络通讯协议采用TCP或UDP,以TCP为主。

2) 上位机和下位机通讯采用以太网。下位机将数据传输到上位机后,上位机对数据进行实时接收和处理,根据数据处理结果执行监测报警、数据库存储、信息融合或故障诊断等操作。上位机可接入局域网或广域网,以实现远程操作。

3) 油液在线监测系统多探头、高集成方式分别测出油液的粘度、水分、油品品质、磨损颗粒且同时具有温控功能,监测范围更宽。

4) 故障预警系统主要包括如下几个功能模块:数据采集和网络通讯模块、人机交互模块(见图5)、数据的实时处理(见图6)和数据存储模块、历史数据查询(见图7)、信息融合模块、故障诊断模块。


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图5  人机访问界面


5)油液智能在线监测参数数据可通过互联网络实现远程诊断,并建立了多参数跨平台模块化的综合大数据处理系统,公司技术专家可提供更专业化的润滑磨损实时诊断服务,如图6、图7所示。


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图6  综合监控与报警实时显示画面


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图7  历史数据查询




九.远程数据分析诊断

系统可以通过Internet接入,其动态数据刷新时间10min(典型值),可以通过OPC/TCP/UDP/HTTP等多种方式实现现场信号分析功能。借助于WEB进行远程监测诊断,能够定期形成设备状态的报告,对出现异常的设备,可以组织有关专家通过视频会议进行诊断。

最后,油液智能在线监测参数数据可通过互联网络实现远程诊断,并建立多参数跨平台模块化的综合大数据处理系统,公司技术专家可提供专业化的润滑磨损的实时诊断服务。见图8.


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图8  故障分析结构框图


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