BR112018017317B1 - Unidade sensora, sistema e método para monitoramento e avaliação da condição de líquido - Google Patents

Abstract

UNIDADE SENSORA, SISTEMA E MÉTODO PARA MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE UM LÍQUIDO tendo por objeto uma unidade sensora para monitorar a condição de um líquido, dita unidade sensora compreendendo pelo menos um sensor e uma unidade de avaliação. A unidade sensora é adaptada para medir dois ou mais parâmetros do líquido com o uso de pelo menos um sensor, em que os parâmetros se referem, pelo menos, à degradação de líquido ou geração de partícula de resíduos de desgaste. O pelo menos um sensor é adaptado para fornecer pelo menos dois sinais, cada sinal fornecendo seus valores de uma maneira adequada para desenvolver um valor médio e uma variância diferente de zero durante um curso de pelo menos duas medições. A unidade de avaliação é adaptada para correlacionar os sinais medidos e para avaliar a condição do líquido comparando-se os pelo menos dois parâmetros medidos. Desse modo, um sistema de monitoramento confiável, que oferece retroalimentação contínua sobre o desempenho do lubrificante e da máquina de uma maneira autocorrelacionada é obtido, permitindo, assim, ajustes contínuos para melhorar o tempo produtivo e a vida útil de máquina.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema e a uma unidade sensora para monitorar e avaliar a condição de um líquido e a um método para monitorar a condição de um líquido.

ESTADO DA TÉCNICA

[0002] As máquinas aplicadas a múltiplos propósitos em indústrias onshore e offshore, como a indústria de mineração, a indústria de geração de energia, a indústria de turbinas eólicas e a bordo de navios, devem operar de modo eficaz por períodos de tempo estendidos, sendo idealmente interrompidas apenas quando não for necessário seu funcionamento. Na realidade, as máquinas são interrompidas abruptamente e de uma maneira planejada por uma variedade de outras razões. Uma causa principal de paralisação é devido às interrupções causadas por desgaste na máquina e, além disso, à manutenção planejada para evitar esse desgaste.

[0003] As partes da máquina mais expostas ao desgaste são as partes em movimento, em que a lubrificação é aplicada para aumentar a eficiência e evitar o desgaste de metal com metal. O lubrificante absorve as partículas desgastadas e as carrega a jusante, onde uma unidade de filtração, tipicamente um filtro hidráulico em linha, absorve as maiores partículas e reintroduz o resto novamente no maquinário. Quando as partículas em excesso são reintroduzidas no maquinário, estas fazem atrito com as partes em movimento, o que tanto diminui a eficiência de operação quanto produz ainda mais e maiores resíduos de desgaste, desse modo, acelerando a degradação das engrenagens exponencialmente à medida que partículas maiores causam a liberação de partículas ainda maiores. Isso também obstrui o filtro.

[0004] O líquido lubrificante consiste mais frequentemente em um óleo com aditivos. Esses aditivos são introduzidos para melhorar diferentes funções do óleo, tais como aumentando a viscosidade para operação em temperatura elevada para contrariar a decomposição química ou para lubrificação. Ao longo do tempo, o óleo e/ou os aditivos são decompostos, acidificando o óleo. Se deixado sozinho, o óleo acidificado, então, corrói as partes de máquina com as quais faz contato. As ditas partes de máquina precisam, então, ser substituídas, resultando em reparos dispendiosos, perda de produtividade para a máquina e, se a máquina era parte de uma grande operação, como um navio, o funcionamento desse sistema geral é prejudicado. Tal interrupção pode ser, assim, desastrosamente dispendiosa.

[0005] Adicionalmente, a relação entre a geração de partículas de resíduos de desgaste e a degradação de líquido, embora não seja clara a sua natureza exata, inclui pelo menos um ciclo de retroalimentação positivo de duas vias, em que uma maior geração de resíduos de desgaste desgasta o óleo, e um óleo desgastado corrói a máquina, gerando, desse modo, partículas de resíduos de desgaste. Isso problematiza adicionalmente ambos esses problemas conforme surgem, visto que a geração de partículas especialmente grandes de resíduos de desgaste tem um crescimento exponencial e deve ser interrompida imediatamente ao ser identificada.

[0006] De modo ideal, quando o líquido compreende demasiadas partículas de resíduos de desgaste e/ou o líquido é degradado além de um certo ponto, a máquina para e uma equipe de manutenção pode corrigir o problema, por exemplo, limpando a máquina e reaplicando um novo líquido ou substituindo o filtro em linha. Devido ao fato de que tais máquinas são sistemas fechados, avaliar corretamente quando abrir a máquina para inspeção e/ou manutenção é de grande interesse.

[0007] Para evitar qualquer interrupção extemporânea acompanhada de um excessivo desgaste da máquina, as máquinas são tipicamente programadas para manutenção ou análise de óleo em uma base regular. Por exemplo, em um conjunto de datas predefinidas, a máquina é desligada e uma equipe de manutenção abre o sistema colhendo uma amostra do óleo para avaliação fora do local e/ou limpando o sistema de acordo com alguns procedimentos de manutenção prefinidos. O documento no US 3526127 A revela um método e aparelho para testar automaticamente a condição de óleo assistido por auxílio de computador e relatar os respectivos resultados. Infelizmente, isso é realizado fora do local e é um método dispendioso por diversas razões. Abrir o sistema pode introduzir elementos estranhos no sistema fechado, e o ato de abrir uma porta pode liberar as partículas do lado de dentro, interrompendo assim o fluxo e causando paralisação posteriormente. Esses procedimentos de manutenção proativos são definidos a partir de um denominador comum mais baixo dentre todas as máquinas do tipo, adicionando, desse modo, um fator de segurança a isso. Embora faça sentido eis que interrupções sejam mais dispendiosas do que uma manutenção planejada, qualquer paralisação desnecessária é muito dispendiosa, especialmente quando essa paralisação introduz adicionalmente um risco de interrupção subsequente ou demanda que uma grande operação, como um navio, pare sua operação.

[0008] Adicionalmente, nem todas as máquinas são desgastadas igualmente. O estilo de operação de sua equipe é muito importante para o potencial funcionamento prolongado e para a vida útil de uma máquina. Por exemplo, uma máquina que é alternadamente desligada e ligada em velocidade máxima, desgastará significativamente mais rápido do que uma máquina que opera em suas faixas ideais de operação. Então, a máquina com melhor desempenho sofre mais paralisação para manutenção do que efetivamente necessário, enquanto uma máquina gerenciada de modo insatisfatório pode não ser identificada como gerenciada de modo insatisfatório até que tenha sido danificada, o que pode deixar os exatos culpados desse gerenciamento incorreto difíceis ou impossíveis de determinar.

[0009] Para evitar dano crítico ao equipamento, sensores podem ser introduzidos para monitorar o líquido quanto ao acúmulo de partículas de resíduos de desgaste, assim como quanto à degradação do líquido. Entretanto, a hidráulica do sistema deve funcionar perfeitamente em todos os momentos para que se obtenha uma imagem representativa de partículas de resíduos de desgaste no líquido, o que é difícil de alcançar. Na técnica, as partículas de resíduos de desgaste são tipicamente monitoradas com sensores ópticos, enquanto a degradação de líquido é medida por sensores do tipo de espectroscopia de impedância elétrica.

[0010] O documento no US 6449580 B1 revela testar-se a permissividade de um fluido de trabalho por uma faixa de temperaturas, identificando-se, desse modo, a temperatura em que a permissividade é a mais sensível a mudanças em temperatura. Isso permite a estimativa de viscosidade, teor ácido, teor de umidade e densidade de fluido de trabalho medindo-se, por um período de teste, nada além da permissividade e da temperatura. Isso supõe que todas as relações dentre todos os parâmetros permanecem fixas pela vida útil do sistema.

[0011] O documento no EP 2749853 A2 descreve um sensor integrado a um dreno de óleo para um sistema de óleo, tal como um motor de reciprocidade para um veículo motorizado. O sensor mede vários aspectos individuais da condição do óleo.

[0012] Os sinais de sensor brutos flutuarão de modo significativo entre leituras por diversas razões, uma delas sendo as flutuações de sistema, outra sendo os ruídos devido ao sensor. Para compensar isso, os sensores são construídos e vendidos com capacidades de estabilização integradas que aumentam a precisão sensora, permitindo assim que um entendimento do sistema e da condição líquida seja mais geral e representativo.

[0013] Adicionalmente, as tecnologias de sensor da técnica têm diversas fraquezas distintas. Por exemplo, certos tipos importantes de sensor de partícula não podem diferenciar entre partículas de água e/ou bolhas de ar entranhadas e partículas de desgaste, cujas leituras podem criar pico inesperadamente causando, desse modo, uma imediata e desnecessária paralização.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] É assim um objetivo desta invenção resolver os problemas mencionados acima. De acordo com a invenção, é fornecida uma unidade sensora para monitorar a condição de um líquido. A unidade sensora compreende pelo menos uma interface de sensor e uma unidade de avaliação, onde a interface de sensor é adaptada para medir dois ou mais sinais brutos, cada sinal bruto correspondendo a um parâmetro do líquido, em que os ditos parâmetros se referem pelo menos a degradação de líquido ou geração de partículas de resíduos de desgaste. A interface de sensor é adicionalmente adaptada para transmitir pelo menos dois sinais de transmissão à dita unidade de avaliação, cada sinal de transmissão correspondendo a um sinal bruto, caracterizado por cada sinal de transmissão ter uma variância comparável à variância de seu sinal bruto correspondente, e a unidade de avaliação sendo adaptada para avaliar a condição do líquido intercorrelacionando os pelo menos dois parâmetros medidos.

[0015] Assim, um sistema de sensor melhorado é fornecido.

[0016] Os sensores da técnica são adaptados para ponderar as leituras antes da transmissão para reduzir o ruído de sinal. Isso permite que a equipe de manutenção diagnostique a condição do sistema líquido, visto que os valores emitidos são estáveis, e mudanças nos mesmos constituem algum tipo de perturbação. Isso aumenta a precisão de sensor a cargo de variância de sinal que é tradicionalmente aceita, visto que a variância é considerada ruído de sinal. Na presente invenção, essa variância constitui uma segunda fonte instrumental de dados, e o ruído de sinal e a imprecisão são aceitos. Usando-se sensores que não pré-processam os dados que medem antes de passá-los para a unidade de avaliação, a unidade de avaliação é surpreendentemente habilitada para realizar uma análise genuína de dados estatísticos no sistema líquido.

[0017] Combinando-se essa fidelidade de dados melhorada e a variância com a intercorrelação de pelo menos duas medições de parâmetros, um prognóstico genuíno de condição de líquido específico ao sistema e ao contexto é alcançável de acordo com a invenção.

[0018] Assim, um diagnóstico exato e preciso de perturbações do sistema, assim como a identificação de desvios e trajetórias de comportamento do sistema são obteníveis. Em outras palavras, se as leituras de um sistema convencional variam, a equipe de manutenção sabe que algo mudou; mas não o quê ou a razão. Realizando-se a transmissão de dados de sensor brutos, a análise estatística e intercorrelacionando-se os sinais, muitas informações a mais em relação ao estado real do sistema são alcançáveis. Pequenas mudanças de padrão operacional tornam-se perceptíveis, e uma equipe de manutenção pode atuar imediatamente em vez de ter de esperar até os parâmetros operacionais terem sido levados através de algum limiar arbitrário de inércia dependente de hardware de sensor.

[0019] A interface de sensor é adaptada para medir a condição do líquido e fornecer essas medições para a unidade de avaliação. Fornecendo-se uma série de medições, sinais são fornecidos à unidade de avaliação sendo medições consecutivas.

[0020] Por a variância ser comparável significa que a variância do sinal de transmissão é significativamente similar à variância do sinal bruto, como essencialmente nenhuma informação de medição sendo filtrada a partir do sinal bruto pelo sensor antes da transmissão. A mesma pode ter um valor médio comparável e, então, distribuição.

[0021] Em uma modalidade, a interface de sensor não pré-processa os sinais brutos antes de passá-los como sinais de transmissão. Assim, sinais não filtrados são fornecidos à unidade de avaliação.

[0022] Em uma modalidade, cada sinal de transmissão corresponde a um sinal bruto. Em uma modalidade, cada sinal de transmissão corresponde substancialmente a um sinal bruto. Em uma modalidade, para cada sinal bruto fornecido pela interface de sensor, um sinal de transmissão é transmitido para a unidade de avaliação.

[0023] Em uma modalidade, cada sinal de transmissão assemelha-se a um sinal bruto correspondente. Por assemelhar-se, quer-se dizer que as informações contidas em um sinal de transmissão são iguais às informações contidas em um sinal bruto correspondente, significando que qualquer manipulação de dados realizada pela interface de sensor é aplicada de modo proporcional a todos os pontos de dados brutos no sinal bruto, produzindo assim um sinal de transmissão com uma variância de dados e distribuição de pontos de dados proporcionais ao sinal bruto a partir do qual são produzidos.

[0024] Em uma modalidade, para cada sinal de transmissão transmitido a partir da interface de sensor para a unidade de avaliação, a interface de sensor detectou no máximo um sinal bruto, no máximo dois sinais brutos, no máximo três sinais brutos, no máximo quatro sinais brutos, no máximo cinco sinais brutos, no máximo seis sinais brutos, no máximo sete sinais brutos, no máximo oito sinais brutos, no máximo nove sinais brutos, ou no máximo dez sinais brutos para produzir o sinal de transmissão.

[0025] Em uma modalidade, a variância de sinais de transmissão não é substancialmente mais baixa do que a variância dos sinais brutos.

[0026] Em uma modalidade, o sinal de transmissão tem uma variância similar à variância do sinal bruto. Por similar quer-se dizer que se permite que a interface de sensor corrija os dados removendo os pontos de dados brutos discrepantes que são parte de um sinal bruto para produzir o sinal de transmissão. Em uma modalidade do que aqui se trata, tais sinais discrepantes podem ser removidos para qualquer número de pontos de dados brutos. Em outra modalidade do que aqui se trata, tais pontos de dados discrepantes podem ser removidos para cada três, quatro, cinco, seis, sete, oito, nove, dez, quinze, vinte, vinte e cinco, trinta, trinta e cinco, quarenta, quarenta e cinco, cinquenta, cinquenta e cinco, sessenta, sessenta e cinco, setenta, setenta e cinco, oitenta, oitenta e cinco, noventa, noventa e cinco ou cem pontos de dados brutos.

[0027] Em uma modalidade, um ou dois tais pontos de dados discrepantes podem ser removidos para produzir o dito sinal de transmissão. Em outra modalidade, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% ou até mesmo 10% dos ditos pontos de dados brutos podem ser removidos para produzir o dito sinal de transmissão.

[0028] Em uma modalidade preferida, o sinal de transmissão tem uma variância igual à variância do sinal bruto. Por igual quer-se dizer que nenhuma correção de dados é realizada pela interface de sensor.

[0029] Em uma modalidade, pelo menos um parâmetro é correlacionado com dados de referência. Em outra modalidade, pelo menos dois parâmetros são correlacionados com dados de referência. Em uma modalidade adicional, os dados de referência compreendem dados de histórico do parâmetro em questão para o dado sistema permitindo uma análise de tendência que informa o desgaste do sistema ou operações fora de equilíbrio. Em uma modalidade adicional, os dados de referência compreendem valores esperados predeterminados para o sistema com base em testes de fábrica ou em pelo menos um outro sistema que esteve ou está em operação. Em uma modalidade preferida adicional, os dados de referência compreendem um período experimental do sistema atual.

[0030] A condição de um líquido pode ser entendida como o estado do líquido em termos da presença de partículas de resíduos de desgaste no líquido e em termos do grau de degradação química do líquido em comparação com um líquido virgem recém-fornecido em termos de decomposição do líquido e/ou quaisquer aditivos no mesmo, que tipicamente acidificam o líquido.

[0031] A unidade de avaliação é adaptada para correlacionar os parâmetros medidos. Por correlacionar os parâmetros quer-se dizer que as suas relações mútuas e/ou recíprocas são estabelecidas. Isso pode ser realizado em qualquer grau de precisão e por qualquer método conveniente.

[0032] A correlação pode dizer respeito a relações entre leituras estáticas de sensor. Por exemplo, o efeito de altas medições de resíduos de desgaste nas medições de degradação do líquido é avaliado ou, em outras palavras, a probabilidade de leituras de parâmetro específicas em uma das leituras de parâmetro dado um valor específico em outro. A correlação pode se referir a relações entre trajetórias em leituras de parâmetro, como o efeito de um aumento no valor de um parâmetro sobre valor esperado de outro. Adicionalmente, correlações podem se referir a uma combinação de leituras estáticas de sensor e leituras de trajetória de sensor.

[0033] As correlações são relações de pelo menos uma via e, em uma modalidade preferida, as correlações são relações de duas vias entre todos os parâmetros relevantes, o que significa que as relações de causa e efeito são avaliadas de modo recíproco.

[0034] Em uma modalidade, relações mais complicadas podem ser avaliadas através dessas correlações, como o efeito causados a um terceiro parâmetro pelos estados e/ou trajetórias de um primeiro e de um segundo parâmetros em combinação. Por exemplo, a temperatura pode não ser afetada seja pela degradação do líquido seja por partículas de resíduos de desgaste, exceto quando ambas estão dentro de certas faixas, como ambas sendo altas.

[0035] Em uma modalidade, correlações são feitas em parâmetros no sentido matemático, onde a interdependência de estados ou trajetórias de parâmetro é determinada, por exemplo, com modelagem estatística com o uso de modelos de Hotelling T2.

[0036] A correlação pode ser realizada continuamente ou em uma frequência predeterminada. A correlação e o monitoramento de condição contínuos podem ser uma vantagem para que qualquer degradação do líquido e/ou mudança na geração de partículas de resíduos de desgaste possam ser detectadas e ações adotadas antes do equipamento ser danificado. Entretanto, a avaliação também pode ser adaptada para correlacionar os parâmetros medidos em intervalos de segundos, minutos ou até mesmo diversas horas. Os parâmetros medidos podem ser, então, armazenados e/ou transferidos para, por exemplo, um banco de dados ou servidor no local ou fora do local em relação ao sistema líquido.

[0037] A avaliação da condição do líquido correlacionando-se os parâmetros medidos pode ser executada em uma taxa predefinida. Desse modo, o monitoramento e a avaliação podem ser realizados regularmente, por exemplo, a cada segundo, minuto, hora, dia ou após qualquer período de tempo conveniente. Através da correlação, combinações específicas de sinais são conhecidas por produzir condições operacionais associadas. Em uma modalidade da invenção, isso permite uma retroalimentação sofisticada e de alta fidelidade para os usuários em relação ao estado atual e a estados operacionais futuros esperados.

[0038] Através de uma primeira fase operacional, uma tabela de padrões operacionais pode ser desenvolvida, a qual pode ser usada para avaliação de desgaste e/ou erros no sistema que podem ser, então, gerenciados em tempo para prevenir desgaste excessivo, alertas falsos e paralisações.

[0039] Medindo-se pelo menos um dentre a degradação de líquido ou a geração de partículas de desgaste de uma maneira que permite um valor médio e uma variância diferente de zero e correlacionando-se esses sinais, a unidade sensora permite um monitoramento de operação significativamente mais preciso. Por exemplo, um pico na medição de um parâmetro pode ser desconsiderado como tratando-se de uma leitura falsa se dados de outro sinal de parâmetro mostrarem isso. Por exemplo, embora um sensor de partículas possa ver um pico na geração de partículas e possa normalmente alertar acerca de um excesso de resíduos de desgaste no sistema, isso pode ser desconsiderado quando comparado com outros parâmetros, como o teor de água no líquido. Alguns sensores de partículas não podem diferenciar entre água e partículas de resíduos de desgaste, de forma que um pico em uma contagem de partículas pode em certas circunstâncias ser ignorado, por exemplo, quando o teor de água também gerar picos, visto que alguns sistemas de lubrificação líquida podem compreender mais água do que resíduos de desgaste antes de um alerta ser necessário. Como exemplo, isso permite que a equipe de manutenção não intervenha em alertas falsos, mas, em vez disso, avisa-os em relação à situação mais sofisticada presente.

[0040] Ter um sistema de monitoramento confiável que fornece retroalimentação contínua acerca do desempenho do lubrificante e da máquina de maneira autocorrelacionada significa, adicionalmente, que as equipes de manutenção e operacional sabem que o equipamento está sendo monitorado e que os dados estão prontamente disponíveis acerca de seu desempenho real, permitindo, assim, ajustes contínuos para melhorar o funcionamento e a vida útil da máquina.

[0041] De modo significante, ter uma leitura detalhada contínua das partículas de desgaste e/ou da degradação do líquido permite a avaliação contínua do estado do equipamento, o que permite projeções de vida de máquina confiáveis e permite evitar retirar a máquina de operação para manutenção programada se não ela for necessária. Isso é naturalmente de grande interesse financeiro, especialmente se a máquina for parte de um sistema que também precisará ser retirado de operação em tal situação, como um navio que precisaria ir para a doca.

[0042] Em uma modalidade da invenção, a unidade sensora é adaptada para medir a degradação do líquido. Na presente invenção, a degradação do líquido pode ser entendida como compreendendo, por exemplo, a degradação causada por oxidação e perda de aditivos. Em uma modalidade da invenção, ela é medida por sensores do tipo de espectroscopia de impedância elétrica (EIS).

[0043] Medindo-se a degradação do líquido, a equipe de manutenção é informada de mudanças na composição química do líquido, o que a auxilia a confirmar a necessidade de substituir o líquido, assim como a geração de partículas de desgaste esperada.

[0044] Em uma modalidade, pelo menos uma interface de sensor de degradação de líquido é colocada a jusante de um filtro fora de linha. Colocando-se a interface de detecção de degradação de líquido a jusante, o líquido compreende menos partículas de desgaste durante o monitoramento, cuja presença prejudicaria leituras EIS.

[0045] Em uma modalidade da invenção, a unidade sensora é adaptada para medir a geração de partículas de resíduos de desgaste. Na presente invenção, as partículas de resíduos de desgaste podem ser entendidas como causadas tipicamente por contato de metal com metal, por exemplo, devido ao desgaste excessivo, contaminação, lubrificação inadequada, uma mudança nas condições operacionais e/ou outros fatores. Sensores para medir as partículas de resíduos de desgaste podem basear-se, por exemplo, na medição das ditas partículas de modo óptico e/ou indutivo. Tipicamente, o primeiro tem uma sensibilidade superior a partículas menores do que o último, que pode, entretanto, distinguir partículas com base em material.

[0046] Medindo-se a geração de partículas de resíduos de desgaste, a abrasividade do líquido pode se confirmada, assim como a geração de partículas de desgaste novas que descrevem a erosão do sistema e da máquina.

[0047] Em uma modalidade, pelo menos uma interface de sensor de partículas de resíduo de desgaste é colocada a montante de um filtro fora de linha. Devido ao fato de que o filtro fora de linha tem tipicamente sua entrada no fundo de um reservatório de líquido, cujo conteúdo é substancialmente dormente, o líquido de entrada é tipicamente contaminado a um grau mais alto do que o líquido da maioria das outras localizações no sistema, devido ao fato de que os contaminantes se sedimentam aqui. Colocar a interface de sensor de partículas de resíduos de desgaste a montante permite, então, detectar substancialmente um dos gradientes mais contaminados do líquido descrevendo rapidamente, desse modo, a condição do líquido de geração alterada de resíduos de desgaste.

[0048] A correlação dos pelo menos dois sinais é alcançada executando-se o sistema em uma fase operacional inicial, o que estabelece uma linha de base dos padrões operacionais compostos dos pelo menos dois sinais. Por exemplo, no curso de um mês, as partículas de resíduos de desgaste e a umidade relativa em um lubrificante à base de óleo são medidas para confirmar uma linha de base operacional. Isso estabelece um valor médio, uma variação diferente de zero, bem como padrões operacionais aceitos e não aceitos para os valores combinados das duas interfaces de sensor.

[0049] Por exemplo, se a umidade relativa for alta, e a contagem de partículas pequenas for alta, então a contagem de partículas é causada pelo teor de água e pelo menos uma parte do alto teor de partículas pode ser ignorada se o sistema estiver diversamente se comportando de modo controlável. Ou se, devido à sensibilidade mais alta dos sensores, um aumento leve das partículas de resíduos de desgaste for observado na ausência de um aumento correlacionado em umidade relativa, o sistema gera um alerta bem antes que um sistema convencional fosse capaz de reagir a essa mudança.

[0050] Em uma modalidade da invenção, os parâmetros se referem adicionalmente a uma pressão, uma temperatura e/ou um teor de água do líquido. Medindo-se esses parâmetros adicionais, a precisão da medição da condição do líquido é aprimorada. Adicionalmente, a precisão das medições individuais também é aprimorada por correlações adicionais com cada parâmetro adicionado. Por exemplo, uma unidade sensora que mede as partículas de desgaste e a degradação do líquido aprimorada com a medição da temperatura permitirá a consideração da alteração da resistência e da condutância do líquido em razão da temperatura, melhorando, desse modo, o monitoramento de degradação do líquido.

[0051] Isso permite um monitoramento da condição do líquido ainda mais preciso e, com isso, um melhor controle operacional.

[0052] Em uma modalidade da invenção, a unidade sensora é adaptada para medir três parâmetros relacionados à degradação de líquido, dois parâmetros relacionados à geração de partículas de resíduos de desgaste, dois parâmetros relacionados à pressão do líquido, e um parâmetro relacionado à temperatura do líquido por uso do pelo menos um sensor.

[0053] Isso permite um entendimento diferenciado da condição do líquido, assim como o entendimento mais preciso de cada um dos parâmetros individuais devido às correlações realizadas pela unidade de avaliação. Quaisquer interfaces de sensor úteis para descrever a condição do líquido e/ou do sistema são úteis para a invenção. Convenientemente, a unidade sensora pode compreender qualquer uma dentre as interfaces de sensor a seguir:

[0054] - um sensor do tipo de espectroscopia de impedância elétrica para degradação de líquido;

[0055] - um sensor de umidade relativa para medição de teor de água;

[0056] - um sensor óptico para partículas de resíduos de desgaste pequenas;

[0057] - um sensor do tipo ferromagnético/indutivo para partículas de resíduos de desgaste grandes;

[0058] - um sensor de pressão;

[0059] - um sensor de viscosidade;

[0060] - um sensor acústico/optoacústico ;

[0061] - um sensor de imageamento;

[0062] - e um sensor de temperatura.

[0063] Em uma modalidade, os parâmetros podem se referir adicionalmente à energia consumida, corrente elétrica, fluxo de líquido e/ou sinais de ligar/desligar máquina. Essas entradas são úteis em combinação com outros sinais de sensor para diagnosticar certas condições do sistema. Saber, por exemplo, que a necessidade de potência aumenta, enquanto o fluxo permanece constante, pode indicar um estreitamento de um canal em alguma parte no sistema, enquanto o modo de operação pode descrever, por exemplo, a temperatura ou a geração de partículas de resíduos de desgaste esperadas.

[0064] Em uma modalidade da invenção, a unidade sensora é incorporada em um sistema para monitorar a condição de um líquido, o sistema compreendendo uma entrada de sistema para receber um fluxo de entrada de líquido contaminado, uma saída de sistema para liberar um fluxo de saída de líquido filtrado, uma unidade de filtração, que está em comunicação fluida com a entrada e a saída do sistema, a unidade de filtração compreendendo um filtro, que é adaptado para receber o líquido contaminado e para liberar o líquido filtrado, e a unidade sensora supracitada.

[0065] Fornecer uma unidade sensora em um sistema para filtrar um líquido permite que os dados fornecidos pela unidade sensora sejam comparados com dados correlacionados com outros equipamentos/instalações que também compreendem um sistema para filtrar um líquido e incluir elementos similares, seja como parte do mesmo sistema fechado de líquido ou preferencialmente em outros sistemas similares.

[0066] Em geral, isso fornece uma identificação e uma avaliação sólidas de como os dados relativos, inter alia, à degradação do líquido e à geração de partículas de resíduos de desgaste se desenvolvem de modo ideal, isto é, os padrões operacionais e o desenvolvimento esperado geral, para uma situação na qual o líquido é filtrado de modo ideal, por exemplo, sem quaisquer erros no equipamento ou vazamentos no sistema. Desse modo, a identificação de tal padrão e/ou desenvolvimento pode ser usada para avaliação qualitativa com o propósito de estimar a vida útil restante do equipamento e também estimar os possíveis futuros eventos que podem levar posteriormente a danos/desgaste severo no sistema.

[0067] Adicionalmente, prover uma unidade sensora em uma localização centralizada em um sistema para filtrar um líquido com elementos predeterminados, que podem ser usados e comparados com sistemas em outras localizações, permite tanto a melhor localização para as medições específicas, quanto a correlação dos dados para uso posterior. Por exemplo, isso permite medições de taxa de fluxo de líquido otimizadas e medições de impedância elétrica.

[0068] Assim, parâmetros e valores de parâmetro otimizados podem ser usados para correlacionar os dados em comparação com instalações sensoras independentes não coordenadas.

[0069] Em uma modalidade, o sistema de filtração é disposto a bordo de um navio. O sistema de filtração pode ser um sistema de filtração de óleo conectado a um motor ou a uma máquina a bordo de um navio. O motor ou máquina a bordo de um navio pode ser relacionado a um guindaste, propulsor de manobra ou um propulsor azimutal, ou pode ser conectado a sistemas relacionados ao maquinário de propulsão.

[0070] Em outra modalidade, o sistema de filtração é disposto em uma turbina eólica. O sistema de filtração pode ser um sistema de filtração de óleo conectado ao sistema de caixa de engrenagens ou ao sistema de controle de passo hidráulico.

[0071] Em uma terceira modalidade, o sistema de filtração é aplicado em unidades de geração de energia. O sistema de filtro pode ser conectado ao sistema de lubrificação da turbina de potência e de óleo de controle.

[0072] A entrada do sistema pode extrair líquido a partir de qualquer ponto no sistema, tipicamente do topo ou do fundo de um reservatório colocado a jusante da máquina, em que o líquido no fundo está relativamente em repouso e comparavelmente mais contaminado do que o líquido no topo. A saída pode liberar o líquido filtrado em qualquer parte no sistema, por exemplo, diretamente para a máquina. Em uma modalidade preferida, ela libera o líquido filtrado no topo do mencionado reservatório.

[0073] A unidade de filtração pode ser de qualquer tipo e espécie que realiza uma separação de contaminantes do líquido em relação a um líquido virgem, por exemplo, removendo sólidos, tais como partículas de resíduos de desgaste, ou removendo fluidos, como água ou ar. A unidade de filtração pode estar em qualquer local que esteja em comunicação fluida com o sistema, tal como um filtro hidráulico em linha. Em uma modalidade preferida, o filtro para manipular o líquido pode ser um filtro fino fora de linha e pode como tal ser um filtro fino de profundidade, como uma Unidade de Filtro Fino CJC™ HUD 27/27.

[0074] Em uma modalidade, partículas de desgaste são preferencialmente monitoradas a montante da unidade de filtração para suprir uma leitura do desgaste da máquina que seria pelo menos parcialmente negado colocando-se o sensor após uma unidade de filtração, especialmente no que diz respeito a partículas grandes.

[0075] Em uma modalidade da invenção, a degradação do líquido é monitorada a jusante do dispositivo de filtração para eliminar a maior parte do ruído produzido em leituras de EIS por partículas magnéticas, tais como partículas de resíduos de desgaste.

[0076] Em uma modalidade da invenção, o líquido se refere a um produto de óleo e a unidade de filtração do sistema supracitado é um filtro de óleo. Nessa modalidade, o líquido é predominantemente óleo, embora aditivos possam ser usados para intensificar certas características desejadas do óleo, como viscosidade ou vida útil. O óleo pode convenientemente usado como lubrificação, visto que é um lubrificante eficaz e reduz o desgaste da máquina significativamente.

[0077] Em uma modalidade da invenção, em que o líquido é um produto de óleo, a viscosidade do produto de óleo está entre 0,01 e 50 cm2/s (1 e 5.000 cSt).

[0078] Em uma modalidade da invenção, em que o líquido é um produto de óleo, a temperatura operacional do óleo está entre 0 e 120 °C.

[0079] Em uma modalidade da invenção, ela se refere a um método para monitorar a condição de um líquido. O método compreende três etapas. Na primeira, uma unidade sensora é provida para monitorar a condição do líquido, a unidade sensora compreendendo pelo menos um sensor e uma unidade de avaliação, medindo dois ou mais parâmetros do líquido com o uso do pelo menos um sensor, em que os parâmetros se referem pelo menos à degradação do líquido ou à geração de partículas de resíduos de desgaste, e o pelo menos um sensor fornece para cada sinal um valor médio e uma variância diferente de zero ao longo de pelo menos duas medições. Na segunda, os pelo menos dois parâmetros medidos são correlacionados. Na terceira, a condição do líquido é avaliada com base na correlação de medições.

[0080] Em uma modalidade da invenção, a avaliação da condição do líquido compreende adicionalmente comparar os parâmetros medidos e/ou correlacionados a dados de referência. Esses dados de referência podem assumir qualquer forma conveniente e, em uma modalidade, compreendem pelo menos dados de linha de base e/ou dados inter- sistemas.

[0081] Os dados de linha de base são gerados ao longo de uma fase operacional inicial do sistema no qual a unidade sensora é usada. Preferencialmente, eles tomam a forma de padrões operacionais com consequências contextuais historicamente identificadas. Por exemplo, uma mudança no teor de água pode significar normalmente, por exemplo, vazamento, mas pode ter sido identificado que se ajusta em uma faixa aceitável para um certo sistema possivelmente antigo. Padrões operacionais aceitáveis e não aceitáveis são identificados e definidos, permitindo uma rápida retroalimentação em fluência de medição levando, desse modo, a operações fora de equilíbrio, assim como a condições operacionais particularmente aceitáveis, quando sinais de sensor convencionais, não coordenados ou até mesmo coordenados, mas não correlacionados, gerariam alarmes falsos a partir das mesmas medições de sensor. Os dados inter-sistemas são uma coleção de pelo menos um conjunto de dados de linha de base coletados a partir de um sistema cujo período experimental foi anterior à instalação do mesmo, em que a unidade sensora atual é colocada. Em uma modalidade preferida, os dados inter-sistemas compreendem uma ampla gama de tais conjuntos anteriores de dados de linha de base e compreendem, adicionalmente, conjuntos de dados para a vida útil inteira da máquina de alguns desses conjuntos de dados anteriores, preferencialmente pelo menos um.

[0082] Em uma modalidade da invenção, os dados de linha de base para o sistema atual são atualizados continuamente ao longo da vida útil do sistema. Isso permite que o sistema se adapte ao seu próprio desgaste que muda ao longo do tempo, permitindo, desse modo, um melhor diagnóstico operacional, especialmente quando correlacionado com dados inter- sistemas. Significativamente, isso permite que o sistema reduza os limiares para alertas à medida que o desgaste de máquina torna-o mais vulnerável a divergências de padrões operacionais otimizados. Por exemplo, à medida que uma máquina se torna mais velha, ela pode desenvolver uma tendência a superaquecer, o que significa que alertas precoces, no caso de acúmulo de calor, seriam de grande interesse. Essa sensibilidade de parâmetro aumentada se expressaria como variâncias maiores para o parâmetro medido, resultando, desse modo, em distribuições normais mais planas, possivelmente até mesmo com distribuição de cauda plana, o que significa que eventos supostamente muito improváveis, como uma interrupção do sistema, são significativamente mais prováveis do que o antecipado através de análises estatísticas. Adicionalmente, o desgaste do sistema pode se expressar na forma de um valor médio deslocado para um dado parâmetro, como um sistema líquido que se esquenta mais com a idade.

[0083] Adicionalmente, essa modalidade da invenção permite que a unidade de avaliação desenvolva avaliações sofisticadas das sensibilidades que se alteram do sistema, alertando, por exemplo, para o deslocamento exemplificado em acúmulo de calor ou uma temperatura operacional mais alta. Isso se expressa simplesmente como a mudança em qualquer variância de parâmetro. Em uma modalidade da invenção, as mudanças inesperadas em variâncias ou valores médios geram um aviso que sinaliza um possível desgaste de longo prazo da máquina.

[0084] Em uma modalidade da invenção, a avaliação da condição do líquido é realizada continuamente. Avaliando-se a condição do líquido continuamente, leituras de sensor precisas são obtidas.

[0085] Em uma modalidade da invenção, a unidade de avaliação é adaptada para enviar um sinal que reflete a condição avaliada do líquido. Um sinal pode ser enviado a qualquer tipo de receptor, como um computador no local ou um computador remoto, ou pode comunicar seu sinal diretamente para a equipe de manutenção. Em uma modalidade preferida, um computador remoto manipula a análise de dados e retorna o sinal resultante para um receptor conveniente no local da máquina, como um computador usado pela equipe de manutenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0086] A Figura 1 ilustra uma unidade sensora, de acordo com a presente invenção, medindo a contagem de partículas de desgaste e o desgaste do líquido em um cano,

[0087] A Figura 2 ilustra um sistema de monitoramento de condição de líquido, de acordo com a presente invenção,

[0088] A Figura 3 ilustra três conjuntos de dados de medição exemplificativos diferenciáveis com a presente invenção,

[0089] A Figura 4 ilustra dados de medição exemplificativos dispostos em um diagrama em teia para três estados operacionais, de acordo com a presente invenção,

[0090] A Figura 5 ilustra uma função de controle, de acordo com a presente invenção,

[0091] A Figura 6 ilustra um controle e fluxo de dados, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0092] A Figura 1 ilustra uma unidade sensora 100 de acordo com a presente invenção. A unidade sensora é montada em um cano 110 adaptado para transportar um líquido 111 no sistema. O líquido é ilustrado como contendo contaminantes, tais como partículas de resíduos de desgaste. A unidade sensora compreende uma primeira interface de sensor 101 e uma segunda interface de sensor 102 para receber medições em parâmetros de líquido e uma unidade de avaliação 103 para calcular a condição do líquido a partir de parâmetros e dados de histórico. Adicionalmente, a unidade sensora é adaptada com uma unidade de transmissão 104 para enviar os dados medidos para qualquer receptor conveniente.

[0093] Apenas as interfaces de sensor devem ser colocadas em estreita proximidade com o líquido, de qualquer maneira que permita a sua operação, tal como adaptadas dentro do sistema fechado repleto com líquido ou, preferencialmente, próximas do mesmo. O restante da unidade sensora também pode ser montado em qualquer local próximo ao líquido ou até mesmo distante do mesmo de qualquer maneira conveniente. As interfaces de sensor podem ser dispostas de modo a detectar o líquido em um reservatório ou preferencialmente em um cano. Internamente, a unidade sensora deve estar em comunicação elétrica, mas suas partes podem ser dispersadas ao longo do espaço.

[0094] As interfaces de sensor devem ser de tipos que enviam suas medições pelo menos significativamente não filtradas. Por exemplo, alguns sensores normalizarão seus valores de medição por um número de medições e apenas transmitirão a média para cancelar o ruído. Essas pré-normalizações removem dados cruciais para a subsequente manipulação de dados da invenção.

[0095] A unidade de avaliação está em comunicação elétrica com as interfaces de sensor e é adaptada para realizar as correlações entre estas, de acordo com algum conjunto predefinido de padrões operacionais (ver Fig. 6).

[0096] Em uma modalidade, a unidade de avaliação 103 é adaptada para receber sinais através da unidade de transmissão 104 assim como a partir da primeira e segunda interfaces de sensor. Por exemplo, um sinal através da unidade de transmissão pode ser de dados atualizados de padrões de operação de sistema, tal como um sinal que constitui um ajuste fino da operação e controle da unidade de avaliação. Em outra modalidade, a unidade de avaliação é adaptada para realizar esses auto-ajustes sem instruções externas.

[0097] A unidade de transmissão pode ser um fio de cobre, uma unidade de transmissão sem fio, tal como uma que utilize Bluetooth ou Wi-Fi, ou qualquer unidade portadora de sinal conveniente. Em uma modalidade, a unidade de transmissão é adaptada para enviar e receber sinais em ambas as direções.

[0098] A unidade sensora é adaptada para receber pelo menos dois sinais relacionados com a condição do líquido, um de uma primeira interface de sensor 101 e outro de uma segunda interface de sensor 102. A unidade sensora pode compreender uma ou mais interfaces de sensor na medida em que duas ou mais medições sejam realizadas entre interfaces de sensor com relação à condição do líquido.

[0099] A Figura 2 ilustra um sistema de lubrificação líquida 200 para lubrificar uma máquina 220. O sistema compreende um filtro em linha 223 a montante da máquina para remover especialmente as partículas grandes antes 1ue elas entrem na máquina, um reservatório de líquido 210 para conter o líquido substancialmente em repouso e um filtro fora de linha 213 para purificar o líquido de partículas menores e outros contaminantes.

[00100] O reservatório de líquido 210 é colocado a jusante da máquina 220, e partículas de resíduos de desgaste e outros contaminantes se sedimentam no mesmo criando, desse modo, um gradiente de pureza do líquido no reservatório, em que a parte mais superior do líquido é a mais pura e a parte mais baixa é a mais contaminada por, por exemplo, partículas de resíduos de desgaste. Esse efeito é decorrente da gravidade.

[00101] A bomba em linha 222 extrai o líquido da parte mais superior do reservatório de líquido, para uma pilha de entrada em linha 221, através de um filtro em linha 223, onde é filtrado para partículas maiores. O líquido purificado é inserido na máquina 220, em que é contaminado e, então, através de um cano de saída em linha 224. O líquido contaminado é reintroduzido no reservatório, tipicamente próximo ao fundo.

[00102] De modo contrário, a bomba fora de linha 212 extrai tipicamente o líquido contaminado da parte mais ao fundo do reservatório de líquido, através de um cano de entrada fora de linha 211, para o filtro fora de linha 213, através de um cano de saída fora de linha 214, e deposita o líquido purificado próximo ao topo do reservatório de líquido 210.

[00103] A unidade sensora pode ser disposta em qualquer posição conveniente dentro desse sistema. Mais provavelmente, ela é disposta em combinação com um filtro, tal como o filtro em linha e/ou o filtro fora de linha. Em uma modalidade, ela é disposta próxima ao filtro fora de linha e, em uma modalidade preferida, uma primeira interface de sensor é colocada a montante 211 e uma segunda interface de sensor é colocada a jusante 214 em relação ao filtro fora de linha 213.

[00104] Em outra modalidade, duas interfaces de sensor compreendidas na unidade sensora são colocadas a montante e a jusante em relação ao filtro em linha 223, respectivamente.

[00105] As interfaces de sensor podem ser adaptadas coletivamente para medir qualquer número de dois ou mais parâmetros relacionados com a condição do líquido, tais como resíduos de partículas de desgaste, desgaste do líquido, temperatura, pressão e teor de água. Outros parâmetros relacionados com a operação geral e com o sistema também podem ser medidos, tal como uso de energia.

[00106] Em uma modalidade, os resíduos de partículas de desgaste são medidos de modo óptico e condutivo, e o desgaste do líquido é medido com espectroscopia de impedância eletroquímica.

[00107] Em uma modalidade, a primeira interface de sensor é adaptada para medir pelo menos partículas de resíduos de desgaste.

[00108] Em uma modalidade, a segunda interface de sensor é adaptada para medir o desgaste do líquido.

[00109] A Figura 3 ilustra diferentes condições operacionais conforme medidas por qualquer agregado de dados de sensor, como por uma interface de sensor única, por exemplo, uma interface de sensor de partículas de resíduos de desgaste, e os diferentes padrões mostrados nas Figuras 3A a 3C ilustram a sensibilidade aumentada de sensor útil de acordo com a presente invenção.

[00110] Primeiro, todos os três conjuntos de dados de sensor se estabilizam substancialmente em torno de um valor médio (301) e podem ser perdidos para sensores convencionais. Entretanto, com a presente invenção, as leituras de variâncias e a maior fidelidade de sinal acompanhante permitem a leitura das situações de modo exato.

[00111] A Figura 3A ilustra um padrão operacional primordialmente estável com pequenas variações de entrada de sensor. Sinalizando-se o valor médio e uma variância com base nesses dados, quaisquer mudanças subsequentes aos dados de sensor é mais fácil de interpretar. Ao longo do tempo, a variância, por exemplo, aumentará de modo estável devido ao desgaste de sistema. Em uma modalidade da invenção, essa mudança gradual é comparada com o desgaste esperado e a vida útil de máquina é projetada de modo exato. Desvios dessa norma esperada podem ser avaliados e melhorias feitas às operações. Em uma modalidade da invenção, a operação normal é monitorada por um período de tempo especificado, como um mês.

[00112] A Figura 3B ilustra uma situação monitorada, muito semelhante à vista na Figura 3A, mas com desvios significantes, 302 e 303. Com uma variância, conforme estabelecido em 3A, a probabilidade desses desvios pode ser quantificada e a situação pode ser melhor entendida. Em uma modalidade da invenção, as leituras que levam a um desvio retêm informações que permitem um alerta precoce, mitigando-o ou talvez evitando-o totalmente.

[00113] A Figura 3C ilustra um padrão de leituras decrescentes de modo estável com um pico repentino. Tal leitura poderia ser criada por uma obstrução gradual de um cano, onde as partículas de resíduos de desgaste se juntam em um ponto seguindo-se uma liberação repentina dessas partículas ou por outra ocorrência.

[00114] A fidelidade e as leituras de variância incrementadas não apenas permitem leituras quantitativamente melhores mais próximas da situação real no sistema, como, por sua vez, também permitem um reconhecimento de padrões mais sofisticado, tal como o reconhecimento de um padrão conforme visto na Fig. 3C, em que um sensor, que normaliza os dados, talvez produzisse de modo impreciso uma curva semelhante a uma onda ou sinusoidal a partir do mesmo conjunto de dados.

[00115] A Fig. 4 ilustra sinais de interface de sensor individuais compostos na forma de teia 400, uma combinação de valores ao longo desses eixos definindo padrões de status específicos 401, 402, 403. Na modalidade ilustrada, pequenas partículas 411, partículas grandes 412, teor de água 413, composição química 414 e temperatura 415 são monitorados. Em outras modalidades da invenção, outros tipos de entradas podem ser usados, tais como pressão e outras combinações podem ser usadas, como tendo mais de um sensor de partículas pequenas, tanto em localizações diferentes no sistema, quanto na mesma localização. No mínimo dois sensores podem ser usados ou tantos quantos for conveniente, a teia acomodando-o adaptando-se o número de eixos usados.

[00116] Na Fig. 4A, a área acinzentada intermediária 422 representa medições dentro de médias esperadas, enquanto a região interna 423 representa medições mais baixas do que o esperado e a região externa 421 representa leituras maiores do que o esperado. Isso permite uma fácil avaliação de entradas individuais.

[00117] A Fig. 4B ilustra uma situação em que todos os sinais estão dentro da norma, deixando, desse modo, que a equipe de manutenção saiba que o sistema está funcionando. Entretanto, isso não diz nada a respeito da trajetória de padrões para a qual as mudanças em tempo real devem ser levadas em consideração, o que será discutido abaixo.

[00118] A Figura 4C ilustra o padrão de status anteriormente mencionado, em que a contagem de partículas pequenas é extremamente alta, o teor de água é alto 402, e o resto dos sinais de sensor estão dentro dos limiares de normalidade, o que constitui uma situação exemplificativa, em que talvez nenhuma intervenção seja necessária, não obstante sensores individuais sinalizem a necessidade de uma interrupção do sistema.

[00119] A Fig. 4D ilustra um padrão de status muito semelhante ao descrito para a Fig. 4C com contagem de partículas pequenas extremamente alta e o resto dos valores de medição nos limiares de normalidade 403, a diferença consistindo em o teor de água ser mais baixo. Ao observar os dados de interface de sensor individualmente, isso talvez pareça ser mais benigno do que o padrão supracitado 402, onde, de fato, essa situação necessita provavelmente de uma interrupção do sistema e de uma intervenção.

[00120] Esses padrões 402, 403 são meramente padrões exemplificativos que se sobressaem em sua comunicabilidade. A presente invenção permite a identificação de padrões específicos para sistemas individuais, assim como identificar necessidades sutis e contextualizadas de intervenção em geral para um dado sistema e, em uma modalidade da invenção, um método de acordo com a invenção é propenso a produzir uma lista muito mais longa de padrões do que poderia ser aqui descrito de modo útil.

[00121] A Fig. 5 ilustra um gráfico operacional em tempo real 500 que compreende uma função de controle multivariável composta 501 desenvolvida com base nos padrões de status, tais como aqueles anteriormente discutidos 401, 402, 403. O padrão operacional opera em torno de um valor médio de operações agregadas 502 com uma variância de operações agregadas 503.

[00122] Na modalidade ilustrada, a variância combinada define o espaço operacional seguro, embora essa vista de operação segura seja simplificada. Em outra modalidade, o espaço operacional seguro é menor para algumas variáveis e maior para outras, dependendo das tendências de seu sistema e acidentes independentemente de sua tendência para alcançar esses valores. Por exemplo, pode-se atuar sobre certas medições até mesmo dentro de sua variância se isso for necessário para manter uma adequada estabilidade do sistema, ao passo que se pode permitir-se que outras combinações de medição transgridam os limiares de variância sem nenhum efeito significativo no sistema. Na modalidade ilustrada, o padrão operacional é mantido em maior parte nos limiares aceitáveis, enquanto em uma queda 507 ele transgride para um dado estado indesejável.

[00123] Avaliando-se a probabilidade e a ameaça de combinações de sinais de sensor, em que certas combinações são mais propensas e/ou mais desvantajosas que outras, uma combinação de média e variância é desenvolvida com uma sensibilidade de alta fidelidade para desvios de medição individuais, quando esses desvios são historicamente conhecidos por serem adversos ao desempenho do sistema ou por promover tal efeito.

[00124] Então, essa função de controle multivariável composta 501 opera de acordo com uma distribuição normal e espera-se que gravite em torno de uma média. Um primeiro desvio 505 e um segundo desvio 506 mostram o espaço operacional típico para o padrão operacional.

[00125] A Fig. 6 ilustra a manipulação de dados de acordo com a presente invenção. Durante uma fase operacional inicial 601, os dados de medição operacionais 610 são reunidos através do monitoramento do sistema através de interfaces de sensor disponíveis. Em termos amplos, essa manipulação de dados compreende estabelecer uma linha de base operacional para todos os parâmetros e compará-los com leituras atuais. Opcionalmente, a mesma inclui comparar operações com outros sistemas similares e, opcionalmente, inclui reestabelecer a linha de base continuamente.

[00126] Essa fase operacional inicial 601 é realizada após o período experimental inicial do sistema e preferencialmente imediatamente após isso, mas também pode ser realizada de modo útil em qualquer momento durante a vida útil do sistema se, por exemplo, a invenção for adaptada a um sistema existente. A fase operacional inicial pode ter qualquer duração, como um dia, uma semana, um mês ou um ano. Em uma modalidade da invenção, a fase operacional inicial tem uma duração de um mês. O objetivo dessa fase é mapear o comportamento de sistema esperado através dos dados de linha de base 610.

[00127] Utilizando-se os dados de linha de base obtidos 610, as correlações são realizadas 602 em parâmetros que compreendem relações mútuas entre parâmetros, bem como, opcionalmente, relações com desempenho de sistema produzindo o mapa operacional 611. As correlações compreendem relações de pelo menos uma via dentre todos os parâmetros, tipicamente relações de duas vias. Opcionalmente, relações mais complexas, como, por exemplo, relações de três vias condicionais, podem ser incluídas. Por exemplo, os status de um primeiro parâmetro e de um segundo parâmetro podem afetar um terceiro parâmetro que não havia sido afetado pelo primeiro ou segundo parâmetro isoladamente.

[00128] Adicionalmente, essas correlações podem assumir qualquer forma. Em uma modalidade, o status atual de um parâmetro corresponde a leituras de sensor e/ou variâncias atuais esperadas para cada parâmetro. Em outra modalidade, as correlações correspondem a uma mudança esperada a uma leitura de sensor ou, em outras palavras, uma trajetória. Essas relações podem ser até mesmo mais complicadas, como uma combinação de leituras de sensor e/ou variâncias atuais esperadas e trajetórias. Por exemplo, a relação entre partículas de resíduos de desgaste e pressão pode ser uma relação de reforço positiva, em que um aumento em um produz um aumento no outro até um certo ponto, onde uma queda de pressão repentina ocorre sinalizando talvez um cano rachado.

[00129] A correlação pode ser uma relação direcionada ou uma relação não direcionada. Em uma relação não direcionada, a correlação é meramente saber que dois parâmetros tendem a tomar certos valores conjuntamente. Uma relação direcionada é, quando uma mudança em um primeiro parâmetro tem um efeito conhecido em um segundo parâmetro, e uma mudança no segundo parâmetro tem um efeito conhecido e talvez diferente no primeiro parâmetro. Ambas ou qualquer uma dessas relações direcionadas entre dois parâmetros podem compreender um parâmetro que não tem efeito em outro parâmetro. Tal relação pode ser, por exemplo, a relação entre a geração de partículas de resíduos de desgaste e a degradação do líquido. A degradação do líquido pode ter um efeito muito significativo na geração de partículas de desgaste pela deterioração das partes da máquina, enquanto as partículas de resíduos de desgaste podem não degradar o líquido ou podem degradar o líquido a uma taxa diferente.

[00130] O mapa operacional 611 combina os parâmetros entre si e a condição geral do líquido para avaliar qualquer conjunto de medições instantâneo para uma condição esperada do sistema, assim como, opcionalmente, uma trajetória de padrões de condições operacionais futuras esperadas comparando o status atual com status passados similares. Adicionalmente, o mapa operacional contém opcionalmente os valores médios e variâncias de medições de interface de sensor individuais e/ou uma medição de interface de sensor agregada.

[00131] Uma segunda fase operacional 603 é, então, iniciada, onde o mapa operacional 611 é utilizado para avaliar o status e a trajetória da função de controle 501 para realizar previsões de padrões 604. Por exemplo, essas previsões de padrões reconhecem o exemplo supracitado de ignorar a alta contagem de partículas se o teor de água for alto, e isso foi constatado anteriormente como sendo benigno.

[00132] Em uma modalidade da invenção, os dados reunidos ao longo da segunda fase operacional 603 são usados como dados de linha de base atualizados 610 ou, em outras palavras, usados para avaliar um desvio para os parâmetros determinados com base nos dados de linha de base anteriormente coletados. Isso permite a calibração do mapa operacional 611 à medida que as condições operacionais mudam, como em decorrência de desgaste.

[00133] Em uma modalidade da invenção, os dados de linha de base 610 e/ou o mapa operacional 611 são comunicados para uma localização conveniente, onde os dados inter- sistemas 620 são armazenados. Isso permite modelar padrões de operação prováveis através de sistemas e comparar os mapas operacionais e a mudança dos mesmos ao longo do tempo. Em uma modalidade da invenção, as correlações 602 consideram os dados inter-sistemas 620, permitindo que novos sistemas adaptados com a presente invenção tenham precisão aumentada e os padrões de desgaste esperados desenvolvidos através de instalações anteriores.

Claims (16)

1. UNIDADE SENSORA PARA MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE UM LÍQUIDO, dita unidade sensora (100) compreendendo pelo menos uma interface de sensor (101, 102) e uma unidade de avaliação (103), caracterizada por: - a dita interface de sensor (101, 102) ser adaptada para medir dois ou mais sinais brutos, os sinais brutos correspondendo a pelo menos dois parâmetros físicos distintos do líquido (111), onde os ditos parâmetros se referem, pelo menos, à degradação de líquido ou geração de partícula de resíduos de desgaste (411, 412), cada sinal fornecendo um valor médio e uma variância diferente de zero durante um curso de pelo menos duas medições; - a interface de sensor (101, 102) ser adaptada, adicionalmente, para transmitir ditos sinais brutos não filtrados como sinais de transmissão para a dita unidade de avaliação (103), cada sinal de transmissão igualando-se a um sinal bruto, caracterizada pelo fato de que cada sinal de transmissão tem uma variância igual à variância de seu sinal bruto correspondente, e - a unidade de avaliação (103) ser adaptada para avaliar a condição do líquido (111) intercorrelacionando os pelo menos dois sinais de transmissão não filtrados, intercorrelacionando assim os pelo menos dois parâmetros (602).

2. UNIDADE SENSORA de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser adaptada para medir a degradação de líquido.

3. UNIDADE SENSORA de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por ser adaptada para medir a geração de partícula de resíduos de desgaste (411, 412).

4. UNIDADE SENSORA de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de os parâmetros se referirem, adicionalmente, a uma pressão, uma temperatura (415) e/ou um teor de água (413) do líquido (111).

5. UNIDADE SENSORA de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por ser adaptada, adicionalmente, para medir três parâmetros relacionados a degradação de líquido, dois parâmetros relacionados a geração de partícula de resíduos de desgaste, dois parâmetros relacionados a pressão do líquido e um parâmetro relacionado à temperatura do líquido (111).

6. SISTEMA PARA MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE UM LÍQUIDO, caracterizado por possuir uma unidade sensora (100) de acordo com as reivindicações 1 a 5, o sistema compreendendo, adicionalmente: - uma entrada de sistema para receber um fluxo de entrada de líquido contaminado; - uma saída de sistema para liberar um fluxo de saída de líquido filtrado; e - uma unidade de filtração que está em comunicação fluida com a entrada de sistema e a saída de sistema, a unidade de filtração compreendendo um filtro que é adaptado para receber o líquido contaminado e liberar o líquido filtrado, - onde a pelo menos uma interface de sensor (101, 102) está localizada ao longo de um canal de líquido definido pelas ditas entrada de sistema, unidade de filtração e saída de sistema.

7. SISTEMA de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a degradação de líquido ser monitorada a jusante (214) de um filtro fora de linha (213).

8. SISTEMA de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado por a geração de partícula de resíduos de desgaste ser monitorada a montante (211) de um filtro fora de linha (213).

9. SISTEMA de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de o líquido ser um produto de óleo e o filtro ser um filtro de óleo.

10. SISTEMA de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a viscosidade do produto de óleo estar entre 0,01 e 50 cm2/s (1 e 5.000 cSt).

11. SISTEMA de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado pelo fato de a temperatura de operação do produto de óleo estar entre 0 e 120 °C.

12. MÉTODO PARA MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE UM LÍQUIDO caracterizado por compreender as etapas de: - fornecimento de uma unidade sensora (100) para monitorar a condição do líquido (111), dita unidade sensora (100) compreendendo pelo menos uma interface de sensor (101, 102) e uma unidade de avaliação (103); - medição de dois ou mais parâmetros físicos distintos do líquido com o uso da pelo menos uma interface de sensor (101, 102), onde - os parâmetros se referem, pelo menos, a degradação de líquido ou geração de partícula de resíduos de desgaste (411, 412), e - a pelo menos uma interface de sensor (101, 102) fornece pelo menos dois sinais brutos não filtrados que correspondem aos ditos pelo menos dois parâmetros, fornece um valor médio e uma variância diferente de zero para cada sinal, e transmite os pelo menos dois sinais brutos não filtrados à dita unidade de avaliação (103), ditos sinais sendo pelo menos substancialmente não agregados entre serem fornecidos através da pelo menos uma interface de sensor (101, 102) e transmitidos para a unidade de avaliação (103), - a unidade de avaliação (103) intercorrelacionar os pelo menos dois sinais não filtrados transmitidos, intercorrelacionando assim os pelo menos dois parâmetros e avaliando a condição do líquido com base na dita intercorrelação de parâmetros.

13. MÉTODO de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de os ditos parâmetros correlacionados serem incluídos em um mapa operacional (611), dito mapa operacional compreendendo, pelo menos, para cada um dos ditos pelo menos dois parâmetros, correlações contra qualquer outro parâmetro, e onde o dito mapa operacional é adaptado, adicionalmente, para ser modificado para acomodar desvios em valores médios de parâmetro e variâncias ao longo do tempo.

14. MÉTODO de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizado pelo fato de que a avaliação da condição do líquido compreende, adicionalmente, comparar os parâmetros correlacionados com dados de intersistema (620), ditos dados de intersistema sendo dados referentes a sistemas comparáveis anteriormente operados.

15. MÉTODO de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a avaliação da condição do líquido é realizada continuamente.

16. MÉTODO de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de avaliação é adaptada para enviar um sinal que reflete a condição avaliada do líquido.

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