CH708012A2 - Turbomaschinenschmierölanalysesystem und Computerprogrammprodukt. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beinhaltet ein System, zu dem gehören: mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturabhängigen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturabhängigen Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
Description
Querverweis zur verwandten Anmeldung
[0001] Die vorliegende Erfindung steht mit der parallelen prioritätsgleichen US-Patentanmeldung Nr. 13/872 495 (Anwaltsaktenzeichen 268778-1; GEEN-0502) in Beziehung.
Gebiet der Erfindung
[0002] Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Turbomaschinensysteme. Spezieller betrifft der Gegenstand der vorliegenden Erfindung Schmieröl in Turbomaschinensystemen, beispielsweise in Gasturbinenmaschinen oder Dampfturbinenmaschinen.
Hintergrund zu der Erfindung
[0003] Turbomaschinen wie Gasturbinen und/oder Dampfturbinen benutzen Schmieröl, um den Reibungskoeffizienten zwischen Triebwerkskomponenten zu reduzieren. Während Turbomaschinen häufig durch eine Hersteller- und/oder Vertriebsfirma geliefert und aufgestellt werden, werden diese Turbomaschinen häufig (über deren Lebensdauer hinweg) von dem Kunden betreut, der die Turbomaschine erworben hat. Um sicherzustellen, dass das Schmieröl in der Turbomaschine ein ausreichendes Qualitätsniveau für die Schmierung behält, entnimmt der Kunde herkömmlicherweise eine Ölprobe des und sendet sie zur Untersuchung an ein Labor. Allerdings entnehmen manche Kunden die Ölproben nicht fachgerecht, was die Genauigkeit der Überprüfung beeinträchtigen kann. Andere entnehmen die Proben für eine sichere Überwachung des Zustands des Öls nicht ausreichend häufig.
[0004] In sonstigen Industrien, beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie, wird die Schmierölqualität anhand empirischer Daten in Zusammenhang mit einer erwarteten Lebensdauer des Öls auf der Grundlage von Betriebsparametern eines Kraftfahrzeugs berechnet. In diesen Fällen überwacht ein Überwachungssystem eines Kraftfahrzeugs die Leistung des Fahrzeugs, z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bremsvorgänge, und dergleichen, und berechnet auf der Grundlage der Leistung des Fahrzeugs eine Zeitspanne, in der das Schmieröl eine Qualitätsminderung erfahren wird. Diese Kraftfahrzeugsysteme führen allerdings keine Überprüfung der Qualität des Schmieröls durch.
[0005] Aufgrund der Schwächen der oben erwähnten Überwachungstechniken der Schmierölqualität ist eine genaue Einschätzung der Qualität des Schmieröls in einem Turbotriebwerk problematisch.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0006] Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhalten ein System, zu dem gehören: mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
[0007] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System, zu -dem gehören: mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierenden Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
[0008] Die mindestens eine Computervorrichtung kann zudem dazu eingerichtet sein, den Lebensdauerverlustfaktor gemäss folgender Formel zu ermitteln: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche Soll-Restlebensdauer: temperaturabhängige Restlebensdauer] x Verunreinigungsfaktor.
[0009] Die mindestens eine Computervorrichtung jedes der oben erwähnten Systeme kann ausserdem dazu eingerichtet sein, eine verstrichen Zeitspanne zwischen Beprobungen des Schmieröls auf der Grundlage einer Beprobungsfrequenz des Schmieröls zu ermitteln.
[0010] Das Ermitteln der aktuellen Restlebensdauer kann beinhalten: Ermitteln einer aktuellen verlorenen Lebensdauer gemäss folgender Formel: aktuelle verlorene Lebensdauer = Lebensdauerverlustfaktor x Beprobungsfrequenz des Schmieröls.
[0011] Das Ermitteln der aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl kann beinhalten: Berechnen der aktualisierten Soll-Restlebensdauer gemäss folgender Formel: aktualisierte Soll-Restlebensdauer = anfängliche Soll-Restlebensdauer - aktuelle verlorene Lebensdauer.
[0012] Das Ermitteln der aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl kann beinhalten: Berechnen der aktuellen Restlebensdauer gemäss folgender Formel: aktuelle Restlebensdauer = aktualisierte Soll-Restlebensdauer / Lebensdauerverlustfaktor.
[0013] Die temperaturabhängige Restlebensdauer für das Schmieröl kann auf der Grundlage einer Arrhenius-Reaktionsgeschwindigkeit des Schmieröls berechnet werden.
[0014] Der Verunreinigungsfaktor kann auf der Grundlage eines Messwerts mindestens einer der nachfolgenden Eigenschaften des Schmieröls berechnet werden: eine Eisenpartikelzahl, ein Wasseranteil, eine Dielektrizitätskonstante oder ein Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO).
[0015] Der Verunreinigungsfaktor kann auf der Grundlage einer gemittelten Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO) berechnet werden, die anhand der Bildung des Mittelwerts mehrerer ISO-Pegelpartikelzählungen für das Schmieröl berechnet wird.
[0016] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmkode aufweist, der bei Ausführung durch eine Computervorrichtung die wenigstens eine Computervorrichtung veranlasst, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
[0017] Der Programmkode des oben erwähnten Softwareprodukts kann die wenigstens eine Computervorrichtung veranlassen, den Lebensdauerverlustfaktor gemäss folgender Formel zu ermitteln: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche Soll-Restlebensdauer / temperaturbasierte Restlebensdauer] x Verunreinigungsfaktor.
[0018] Der Programmkode jedes der oben erwähnten Computerprogrammprodukte kann die wenigstens eine Computervorrichtung zudem veranlassen, eine Beprobungsfrequenz des Schmieröls zu gewinnen.
[0019] In jedem der oben erwähnten Computerprogrammprodukte kann das Ermitteln der aktuellen Restlebensdauer ein Ermitteln einer aktuellen verlorenen Lebensdauer gemäss folgender Formel beinhalten: aktuelle verlorene Lebensdauer = Lebensdauerverlustfaktor x Beprobungsfrequenz des Schmieröls.
[0020] In jedem der oben erwähnten Computerprogrammprodukte kann das Ermitteln der aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl ein Berechnen der aktualisierten Soll-Restlebensdauer gemäss folgender Formel beinhalten: aktualisierte Soll-Restlebensdauer = anfängliche Soll-Restlebensdauer - aktuelle verlorene Lebensdauer.
[0021] In jedem der oben erwähnten Computerprogrammprodukte kann das Ermitteln der aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl ein Berechnen der aktuellen Restlebensdauer gemäss folgender Formel beinhalten: aktuelle Restlebensdauer = aktualisierte Soll-Restlebensdauer / Lebensdauerverlustfaktor.
[0022] In jedem der oben erwähnten Computerprogrammprodukte kann der Verunreinigungsfaktor auf der Grundlage einer gemittelten Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO) berechnet werden, die anhand der Bildung des Mittelwerts mehrerer ISO-Pegelpartikelzählungen für das Schmieröl berechnet wird.
[0023] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein System, zu dem gehören: mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein von einer Turbomaschine stammendes Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu analysieren, die beinhalten: Vorherberechnen einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage einer gemessenen Temperatur des Schmieröls; Ermitteln eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines gemessenen Verunreinigungspegels des Schmieröls; Ermitteln eines Lebensdauerverlustfaktors des Schmieröls auf der Grundlage der anfänglichen Soll-Restlebensdauer, der temperaturasierten Restlebensdauer und des Verunreinigungsfaktors; Ermitteln eines Betrags verlorener Lebensdauer anhand des Schmieröls auf der Grundlage des Lebensdauerverlustfaktors und einer abgetasteten Frequenz des Schmieröls; Berechnen einer verfeinerten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Betrages der verlorenen Lebensdauer und der anfänglichen Soll-Restlebensdauer; und Vorherberechnen einer aktuellen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage der verfeinerten Soll-Restlebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.
[0024] Die gemessene Temperatur des Schmieröls des oben erwähnten Systems kann an demselben Ort an der Turbomaschine gemessen werden wie der gemessene Verunreinigungspegel.
[0025] Die gemessene Temperatur des Schmieröls kann im Wesentlichen zur selben Zeit gemessen werden wie der gemessene Verunreinigungspegel.
[0026] Der Verunreinigungsfaktor kann auf der Grundlage einer gemittelten Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO) berechnet werden, die anhand der Bildung des Mittelwerts mehrerer ISO-Pegelpartikelzählungen für das Schmieröl berechnet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0027] Diese und weitere Ausstattungsmerkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verständlicher, die vielfältige Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen:
[0028] Fig. 1 veranschaulicht anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren, das gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung durchgeführt wird.
[0029] Fig. 2 veranschaulicht anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren, das gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der Erfindung durchgeführt wird.
[0030] Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung von Öllebensdauerprognosen gemäss idealen Berechnungen sowie gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
[0031] Fig. 4 zeigt eine Umgebung, die ein System gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet.
[0032] Fig. 5 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Einrichtung gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
[0033] Fig. 6 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung von Fig. 5 gemäss Ausführungsbeispielen der Erfindung.
[0034] Zu beachten ist, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht unbedingt massstabgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Erfindung veranschaulichen und sollten daher nicht als den Schutzumfang der Erfindung beschränkend erachtet werden. In den Zeichnungen bezeichnen gleichartige Bezugszeichen gleichartige Elemente.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0035] Wie oben erwähnt, sind der Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung Turbomaschinensysteme. Spezieller betrifft der hier beschriebene Gegenstand Schmieröl in Turbomaschinensystemen, beispielsweise in Gasturbomaschinen oder Dampfturbinenmaschinen.
[0036] Wie im Vorliegenden vermerkt, ist eine wirkungsvolle Überwachung der Qualität von Schmieröl in Turbomaschinensystemen möglicherweise schwierig, was zu unerwünschtem Verschleiss des Öls und zuletzt zu Schäden an der Turbomaschine führen kann, die auf Schmierung durch jenes Öl angewiesen ist.
[0037] Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen beinhalten vielfältige Ausführungsbeispiele der Erfindung Systeme, Computerprogrammprodukte und zugeordnete Verfahren, um ein Schmieröl mittels Testdaten zu analysieren, die anhand jenes Öls gewonnen sind. In vielfältigen speziellen Ausführungsbeispielen gehört zu einem System mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
[0038] Verschiedene zusätzliche Ausführungsbeispiele betreffen ein Computerprogrammprodukt, das Programmkode aufweist, der bei Ausführung durch eine Computervorrichtung die wenigstens eine Computervorrichtung veranlasst, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
[0039] Verschiedene zusätzliche Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen ein System, zu dem gehört: mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein von einer Turbomaschine stammendes Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu analysieren, die beinhalten: Vorherberechnen einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturabhängigen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage einer gemessenen Temperatur des Schmieröls; Ermitteln eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines gemessenen Verunreinigungspegels des Schmieröls; Ermitteln eines Lebensdauerverlustfaktors des Schmieröls auf der Grundlage der anfänglichen Soll-Restlebensdauer, der temperaturabhängigen Restlebensdauer und des Verunreinigungsfaktors; Ermitteln eines Betrags verlorener Lebensdauer anhand des Schmieröls auf der Grundlage des Lebensdauerverlustfaktors und einer abgetasteten Frequenz des Schmieröls; Berechnen einer verfeinerten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Betrages der verlorenen Lebensdauer und der anfänglichen Soll-Restlebensdauer; und Vorherberechnen einer aktuellen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage der verfeinerten Soll-Restlebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.
[0040] In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die ein Teil davon bilden und spezielle Ausführungsbeispiele veranschaulichen, in denen die vorliegenden Ausführungen genutzt werden können. Diese Ausführungsbeispiele sind im Einzelnen ausreichend beschrieben, um dem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegenden Ausführungen in die Praxis umzusetzen, und es ist klar, dass weitere Ausführungsbeispiele genutzt werden können, und dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gegenstand der erfindungsgemässen Ausführungen abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist somit lediglich exemplarisch.
[0041] Fig. 1 veranschaulicht anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zur Überwachung eines Schmieröls (z.B. eines Schmieröls in einem Turbotriebwerk) gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Diese Schritte können, wie hier beschrieben, z.B. durch mindestens eine Computervorrichtung ausgeführt werden. In anderen Fällen können diese Schritte gemäss einem computergestützten Verfahren zur Überwachung eines Schmieröls ausgeführt werden. In noch weiteren Ausführungsbeispielen können diese Schritte durch Ausführen eines Computerprogammcodes auf mindestens einer Computervorrichtung ausgeführt werden, die die wenigstens eine Computervorrichtung veranlasst, ein Schmieröl zu überwachen. Allgemein kann das Verfahren die folgenden Teilschritte beinhalten:
[0042] Schritt S1: Bestimmen bzw. ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer (Li) für das Schmieröl. In vielfältigen Ausführungsbeispielen beinhaltet dies das Gewinnen von Daten über die Ölart und das Berechnen der Arrhenius-Reaktionsgeschwindigkeit (ARR) für die Ölart unter der Voraussetzung, dass das Öl rein (frei von Schadstoffen) ist und bei seiner Auslegungstemperatur (optimale Bedingungen) eingesetzt ist. Die anfängliche Soll-Restlebensdauer ist der Betrag der Lebensdauer, der für das Schmieröl erwartet wird, falls es für die gesamte Nutzungsdauer/Lebensdauer unter diesen optimalen Bedingungen verwendet würde.
[0043] Die ARR basiert auf einer bekannten Technik, die genutzt wird, um die auf Oxidation zurückzuführenden Lebensdauerminderung (L) eines Mineralöls zu berechnen. Die ARR kann gemäss der folgenden Gleichung in speziellen Ausführungsformen berechnet werden:
[0044] k = Ae<-><Ea/><(><RT)>(Gleichung 1)
[0045] Mit k gleich Geschwindigkeitskonstante einer chemischen Reaktion; T gleich absolute Temperatur des Schmieröls (in Kelvin); A gleich Präexpontialfaktor; Ea gleich Aktivierungsenergie des Schmieröls; und R gleich Universale Gaskonstante. In einer Abwandlung kann die Universale Gaskonstante (R) durch die Boltzmann-Konstante (kB) ersetzt werden. Vereinfacht kann die ARR im Falle eines Mineralöls durch eine Oxidationslebensdauer (L) des Öls, die Geschwindigkeitskonstante der chemischen Reaktion (k1) und eine Soll-Geschwindigkeitskonstante k2 = 4750 ausgedrückt werden durch:
[0046] Log (Li) = k1+ (k2/T) (Gleichung 2)
[0047] Schritt S2: Bestimmen bzw. ermitteln einer temperaturabhängigen Restlebensdauer (LT) für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls. Die temperaturabhängige Restlebensdauer kann eine geschätzte Restlebensdauer repräsentieren, wie sie auf der Grundlage der gemessenen Temperatur des Schmieröls vorherberechnet ist. Dies kann das Gewinnen eines Messwerts der Temperatur des Schmieröls beinhalten. Falls das Schmieröl von einer Turbomaschine stammt, kann der Temperaturmesswert von einem Temperatursensor gewonnen werden, der entweder in der Turbomaschine oder ausserhalb der Turbomaschine mit dem Schmieröl in Berührung kommt. Wie im Falle von Schritt S1, kann die temperaturabhängige Restlebensdauer gemäss der ARR berechnet werden.
[0048] Schritt S3 kann ein Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines (gemessenen) Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls beinhalten. In vielfältigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das Berechnen den Einsatz einer Übertragungsfunktion, um jeder aus einer Anzahl von hier erwähnten gemessenen Öleigenschaften einen qualitativen gewichteten Verunreinigungsfaktor zuzuordnen. In vielfältigen Ausführungsbeispielen ist einer ersten Öleigenschaft A ein gewichteter Verunreinigungsfaktor X zugeordnet, während einer zweiten Öleigenschaft B ein gesonderter gewichteter Verunreinigungsfaktor von Y x X zugeordnet ist, mit Y gleich einem Faktor, z.B. 1, 2, 3, 0,1, 0,2, 0,3, einem negativen Faktor, einem prozentualer Faktor, und dergleichen. In vielfältigen Ausführungsbeispielen kann der Verunreinigungsprobenwert anhand eines weitgehend ähnlichen Probenwerts des Schmieröls wie der Temperaturmesswert gewonnen werden. In vielfältigen Ausführungsbeispielen wird der Verunreinigungsprobenwert mit Blick auf eine der nachfolgenden Öleigenschaften gewonnen und analysiert: eine Eisenpartikelzahl, einen Wasseranteil, eine Dielektrizitätskonstante und/oder einen Pegel nach der Internationalen Organisation für Normung (ISO), um einen Verunreinigungsfaktor zu berechnen. In einigen speziellen Fällen beinhaltet der ISO-Partikel-Pegel eine gemittelte ISO-Pegelpartikelzahl, die anhand der Bildung des Mittelwerts mehrerer ISO-Pegelpartikelzählungen für das Schmieröl berechnet wird. In unterschiedlichen Fällen kann dies eine ISO 4 Pegel-Partikelzahl, eine ISO 6 Pegel-Partikelzahl und eine ISO 14 Pegel-Partikelzahl beinhalten.
[0049] Schritt S4 kann ein Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer beinhalten. In vielfältigen Ausführungsbeispielen wird die aktualisierte Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl durch Subtraktion einer aktuellen verlorenen Lebensdauer (des Schmieröls) von der anfänglichen Soll-Restlebensdauer berechnet. In Form einer Gleichung: aktualisierte Soll-Restlebensdauer = anfängliche Soll-Restlebensdauer - aktuelle verlorene Lebensdauer. Die aktuelle verlorene Lebensdauer kann durch Multiplikation des Lebensdauerverlustfaktors mit einer Beprobungsfrequenz des Schmieröls berechnet werden. In Form einer Gleichung: aktuelle verlorene Lebensdauer = Lebensdauerverlustfaktor x Beprobungsfrequenz des Schmieröls. Die Beprobungsfrequenz lässt sich mittels einer Nachschlagtabelle oder einer sonstigen Referenztabelle gewinnen und kann auf der Grundlage einer bekannten Beziehung zwischen der Art des Öls, dem Volumen des Öls in der Wanne und der Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Beprobungen des Öls berechnet werden. In vielfältigen Ausführungsbeispielen sind diese Beziehungen vorherberechnet und beispielsweise in dem Arbeitsspeicher oder in einem sonstigen Datenspeicher in mindestens einer Computervorrichtung (z.B. in einer beliebigen hier gezeigten und/oder beschriebenen Computervorrichtung) abgespeichert, oder es kann von dieser darauf zugegriffen werden. Basierend auf einer bekannten Frequenz des Öls und dem gemessenen Volumen von Öl in der Wanne kann die Computervorrichtung eine Zeit ermitteln, die zwischen Beprobungen (z.B. aufeinander folgenden Beprobungen) des Öls verstrichen ist. Diese zwischen Beprobungen verstrichene Zeit kann genutzt werden, um eine Rest- (und/oder verstrichene) Lebensdauer des Öls zu bestimmen.
[0050] Schritt S5 kann beinhalten: Bestimmen bzw. ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors. In vielfältigen Ausführungsbeispielen ist die aktuelle Restlebensdauer gleich dem Lebensdauerverlustfaktor multipliziert mit der Beprobungsfrequenz des Schmieröls. In Form einer Gleichung: aktuelle verlorene Lebensdauer = Lebensdauerverlustfaktor x Beprobungsfrequenz des Schmieröls. In vielfältigen Ausführungsbeispielen wird der Lebensdauerverlustfaktor berechnet, in dem das Verhältnis der anfänglichen Soll-Restlebensdauer zu der temperaturabhängigen Restlebensdauer gebildet wird, und dieses Verhältnis mit dem Verunreinigungsfaktor multipliziert wird. In Form einer Gleichung: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche Soll-Restlebensdauer: temperaturabhängige Restlebensdauer] x Verunreinigungsfaktor.
[0051] In vielen Ausführungsbeispielen werden Beprobungswerte des Schmieröls an vielfältigen Orten der Turbomaschine gewonnen. In diesen Fällen versteht sich, dass Beprobungsdaten gemittelt oder in sonstiger Weise normiert werden können, um eine Restlebensdauer zu ermitteln.
[0052] In manchen Fällen kann der Lebensdauerverlustfaktor für die ersten gewonnenen Beprobungsdaten (z.B. Temperaturdaten, Verunreinigungsdaten, Frequenzdaten, und dergleichen) mit der Zeitspanne zwischen dem Gewinnen der Beprobungswerte multipliziert werden, und der Wert von der Lebensdauer des Fluids unter optimalen Bedingungen subtrahiert werden. Wie erwähnt, betrifft dieses spezielle Beispiel den Fall des ersten Beprobungswerts, der gewonnen ist (oder des ersten Beprobungswerts, der gewonnen ist, nachdem das Öl aus der Turbomaschine und der Wanne ausgetauscht wurde). Nachdem ein erster Datenbeprobungswert verfügbar ist, werden nachfolgende Beprobungswerte einen Teil eines gleitenden Mittelwerts bilden, der in einigen oder sämtlichen zuvor gewonnenen Beprobungswerten als Faktor wirkt.
[0053] In speziellen Ausführungsbeispielen kann der Lebensdauerverlustfaktor als ein gleitender Mittelwert auf der Grundlage einer Betriebszeitdauer der Maschine (z.B. einer Turbomaschine) berechnet werden, die das Schmieröl enthält. In manchen Fällen ist der Lebensdauerverlustfaktor ein gleitender Mittelwert, der über eine zeitnahe (z.B. sehr zeitnahe) Zeitspanne hinweg, beispielsweise in den letzten 1-3 Wochen des Betriebs der Turbomaschine, genommen wurde.
[0054] In vielfältigen Ausführungsbeispielen können die Schritte S1-S5 iterativ (wiederholt) periodisch durchgeführt werden (z.B. nach einem Zeitschema von x-Mal pro Zeit y, und/oder fortlaufend), um die aktuelle Restlebensdauer für ein Schmieröl zu überwachen. In manchen Fällen können die Schritte S2-S5 beispielsweise wiederholt werden, indem ein (oder mehrere) neue Beprobungswert(e) des Schmieröls gewonnen werden, und zugeordnete hier beschriebene Schritte ausgeführt werden. In diesen Fällen braucht Schritt S1 nicht unbedingt wiederholt zu werden, da die anfängliche Soll-Restlebensdauer (Li) zwischen manchen Testintervallen möglicherweise im Wesentlichen unverändert ist.
[0055] Fig. 2 veranschaulicht anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zum Analysieren eines Schmieröls aus einer Turbomaschine gemäss unterschiedlichen speziellen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Diese Schritte können, wie hier beschrieben, beispielsweise durch mindestens eine Computervorrichtung ausgeführt werden. In anderen Fällen können diese Schritte gemäss einem computergestützten Verfahren zur Überwachung eines Schmieröls einer Turbomaschine ausgeführt werden. In noch weiteren Ausführungsbeispielen können diese Schritte durch Ausführen eines Computerprogammcodes auf mindestens einer Computervorrichtung ausgeführt werden, die die wenigstens eine Computervorrichtung veranlasst, ein von einer Turbomaschine stammendes Schmieröl zu überwachen. Allgemein kann das Verfahren die folgenden Teilschritte beinhalten:
[0056] SA: Vorherberechnen einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl;
[0057] SB: Ermitteln einer temperaturabhängigen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage einer gemessenen Temperatur des Schmieröls;
[0058] SC: Ermitteln eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines gemessenen Verunreinigungspegels des Schmieröls;
[0059] SD: Ermitteln eines Lebensdauerverlustfaktors des Schmieröls auf der Grundlage der anfänglichen Soll-Restlebensdauer, der temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer und des Verunreinigungsfaktors;
[0060] SE: Ermitteln eines Betrags verlorener Lebensdauer anhand des Schmieröls auf der Grundlage des Lebensdauerverlustfaktors und einer abgetasteten Frequenz des Schmieröls;
[0061] SF: Berechnen einer verfeinerten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Betrages der verlorenen Lebensdauer und der anfänglichen Soll-Restlebensdauer; und
[0062] SG: Vorherberechnen einer aktuellen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage der verfeinerten Soll-Restlebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.
[0063] Es ist selbstverständlich, dass in den hier gezeigten und beschriebenen Flussdiagrammen, obwohl nicht gezeigt, andere Verarbeitungsprozesse ausgeführt werden können, und dass die Reihenfolge von Schritten gemäss unterschiedlichen Ausführungsbeispielen verändert sein kann. Darüber hinaus können zwischen einem oder mehreren beschriebenen Schritten Zwischenschritte ausgeführt werden. Der Fluss der hier gezeigten und beschriebenen Schritte ist nicht als Beschränkung der vielfältigen Ausführungsbeispiele zu bewerten.
[0064] Fig. 3 zeigt eine exemplarische grafische Darstellung vorherberechneter Öl-Restlebensdauerkurven gemäss: A) eine theoretische Berechnung der Öl-Restlebensdauer auf der Grundlage idealer Bedingungen; B) eine Verunreinigungsfaktorkurve; C) eine Berechnung der Öl-Restlebensdauer auf der Grundlage einer aktuellen verlorenen Lebensdauer; und D) eine Berechnung der Öl-Restlebensdauer auf der Grundlage einer faktorisierten Restnutzungslebensdauerberechnung. Die Zeit ist in Jahren an der linken y-Achse abgetragen, der Verunreinigungsfaktor ist an der rechten y-Achse abgetragen, und die Zeit ist an der x-Achse abgetragen.
[0065] Fig. 4 zeigt zur Veranschaulichung eine Umgebung 101 mit einem Überwachungssystem 114 zur Durchführung der hier beschriebenen Funktionen gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Zu diesem Zweck enthält die Umgebung 101 ein Computersystem 102, das in der Lage ist, einen oder mehrere der hier beschriebenen Schritte auszuführen, um ein Schmieröl, z.B. einer Turbomaschine, zu überwachen. Speziell ist das Computersystem 102 unter Einbeziehung des Überwachungssystems 114 gezeigt, das es dem Computersystem 102 ermöglicht, ein Schmieröl zu überwachen, indem es beliebige/sämtliche der hier beschriebenen Schritte ausführt und beliebige/sämtliche der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele verwirklicht.
[0066] Das Computersystem 102 ist als eine Computervorrichtung 124 enthaltend gezeigt, die eine Verarbeitungskomponente 104 (z.B. ein oder mehrere Prozessoren), eine Speicherkomponente 106 (z.B. eine Speicherhierarchie), eine Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Komponente 108 (beispielsweise eine oder mehrere I/O-Schnittstellen und/oder Vorrichtungen), und einen Datenkommunikationspfad 110 beinhalten kann. Allgemein führt die Verarbeitungskomponente 104 einen Programmkode aus, z.B. das Überwachungssystem 114, das zumindest teilweise in der Speicherkomponente 106 dauerhaft gespeichert ist. Während der Ausführung des Programmkodes ist die Verarbeitungskomponente 104 in der Lage, Daten zu verarbeiten, was zu einem Auslesen und/oder Schreiben transformierter Daten von/zu der Speicherkomponente 106 und/oder der I/O-Komponente 108 zur weiteren Verarbeitung führen kann. Der Pfad 110 stellt zwischen jeder der Komponenten in dem Computersystem 102 ein Datenaustauschverbindungselement bereit. Die I/O-Komponente 108 kann eine oder mehrere menschliche Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen aufweisen, die einem Benutzer (z.B. einem menschlichen Nutzer und/oder einer computergestützten Anwendung) 112 ermöglichen, interaktiv auf das Computersystem 102 und/oder ein oder mehrere Datenkommunikationsvorrichtungen einzugehen, um dem Systembenutzer 112 zu erlauben, Daten mittels eines beliebigen Datenaustauschverbindungselements mit dem Computersystem 102 auszutauschen. Zu diesem Zweck kann das Überwachungssystem 114 einen Satz von Schnittstellen (z.B. eine (oder mehrere) grafische Benutzerschnittstelle(n), eine Anwendungsprogrammschnittstelle, und dergleichen) verwalten, die menschliche und/oder Systembenutzern 112 ermöglichen, mit dem Überwachungssystem 114 zu interagieren. Darüber hinaus kann das Überwachungssystem 114 Daten, z.B. Öltemperaturdaten 60 (beispielsweise Daten über die Temperatur des Öls, die durch das Sensorsystem 150 gewonnen sind), Ölverunreinigungsdaten 80 (z.B. Daten über den Verunreinigungspegel des Öls, die durch das Sensorsystem 150 gewonnen sind) und/oder Ölfrequenzdaten 90 (z.B. Daten über den Frequenzmesswert des Öls, wie sie durch Sensorsystem 150 gewonnen sind) unter Verwendung einer beliebigen Lösung verwalten (z.B. speichern, wiederauffinden, erzeugen, bearbeiten, organisieren, wiedergeben, und dergleichen). Das Überwachungssystem 114 kann zusätzlich über drahtlose und/oder verdrahtete Mittel Daten mit einer Turbomaschine 118 und/oder einem Ölsensorsystem 150 austauschen.
[0067] Auf jeden Fall kann das Computersystem 102 einen oder mehrere Universal- Computerindustrieartikel (z.B. Computervorrichtungen) aufweisen, die in der Lage sind, darauf installierten Programmkode auszuführen, z.B. das Überwachungssystem 114. In dem hier verwendeten Sinne versteht sich, dass «Programmkode» eine beliebige Zusammenstellung von Befehlen in einer Sprache, einem Kode oder einer Notation beliebiger Art bedeutet, die eine Computervorrichtung, die in der Lage ist, Daten zu verarbeiten, veranlassen, eine spezielle Funktion entweder gleichzeitig mit oder nach einer beliebigen Kombination der folgenden Schritte durchzuführen: (a) Übertragung in eine Sprache, Kode oder Notation anderer Art; (b) Vervielfältigung in einer anderen Art von Material; und/oder (c) Dekomprimierung. Zu diesem Zweck kann das Überwachungssystem 114 als eine beliebige Kombination von Systemsoftware und/oder Anwendungssoftware ausgeführt sein. Weiter ist klar, dass das Überwachungssystem 114 als eine auf einer Cloud begründete Computerumgebung durchgeführt sein kann, wobei ein oder mehrere Schritte auf gesonderten Computervorrichtungen (beispielsweise auf mehreren Computervorrichtungen 24) durchgeführt werden, wobei eine oder mehrere jener gesonderten Computervorrichtungen möglicherweise lediglich einen Teil der Komponenten enthalten, die in Zusammenhang mit der Computervorrichtung 124 von Fig. 4 gezeigt und beschrieben sind.
[0068] Darüber hinaus kann das Überwachungssystem 114 mittels eines Satzes von Modulen 132 verwirklicht werden. In diesem Fall kann ein Modul 132 dem Computersystem 102 ermöglichen, einen Satz von Aufgaben auszuführen, der durch das Überwachungssystem 114 genutzt wird und getrennt entwickelt und/oder unabhängig von anderen Abschnitten des Überwachungssystems 114 durchgeführt sein kann. In dem hier verwendeten Sinne bedeutet der Begriff «Bauteil/Komponente» eine beliebige Konfiguration von Hardware, die Software aufweist oder auch nicht, und die die Funktionalität, die in Verbindung mit dieser beschrieben ist, mittels einer beliebigen Lösung durchführt, während der Begriff «Modul» Programmkode bezeichnet, der dem Computersystem 102 ermöglicht, die Funktionalität, die in Verbindung mit diesem beschrieben ist, mittels einer beliebigen Lösung durchzuführen. Wenn ein Modul in einer Speicherkomponente 106 eines Computersystems 102 dauerhaft gespeichert ist, das eine Verarbeitungskomponente 104 aufweist, bildet es einen wesentlichen Bestandteil einer Komponente, die die Funktionalität durchführt. Unabhängig davon versteht sich, dass zwei oder mehr Komponenten, Module und/oder Systeme ihre entsprechende Hardware und/oder Software teilweise oder zur Gänze gemeinsam verwenden können. Weiter versteht sich, dass ein Teil der hier erörterten Funktionalität möglicherweise nicht verwendet wird, oder dass in dem Computersystem 102 zusätzliche Funktionalität integriert sein kann.
[0069] Wenn das Computersystem 102 mehrere Computervorrichtungen aufweist, ist auf jeder Computervorrichtung möglicherweise nur ein Abschnitt des Überwachungssystems 114 (z.B. ein oder mehrere Module 132) dauerhaft gespeichert. Allerdings versteht sich, dass das Computersystem 102 und das Überwachungssystem 114 vielfältige mögliche äquivalente Computersysteme, die ein hier beschriebenes Verfahren durchführen können, lediglich repräsentieren. Somit kann die Funktionalität, die durch das Computersystem 102 und durch das Überwachungssystem 114 bereitgestellt ist, in anderen Ausführungsbeispielen zumindest teilweise durch eine oder mehrere Computervorrichtungen durchgeführt sein, die eine beliebige Kombination von Hardware enthalten, die allgemeinen und/oder speziellen Zwecken dient und Programmkode aufweist oder auch nicht. In jedem Ausführungsbeispiel kann die Hardware und der Programmkode, falls vorhanden, mittels standardmässiger Konstruktions- bzw. Programmierungsverfahren erzeugt werden.
[0070] Davon unabhängig können die Computervorrichtungen, wenn das Computersystem 102 mehrere Computervorrichtungen 124 enthält, über beliebige Arten von Datenaustauschverbindungselementen Daten austauschen. Weiter kann das Computersystem 102 während der Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens mit einem oder mehreren sonstigen Rechnersystemen Daten mittels eines beliebigen Datenaustauschverbindungselements austauschen. Auf jeden Fall kann das Datenaustauschverbindungselement eine beliebige Kombination vielfältiger Arten verdrahteter und/oder drahtloser Verbindungselemente beinhalten; beliebige Kombinationen einer oder mehrerer Arten von Netzwerken beinhalten; und/oder beliebige Kombinationen vielfältiger Arten von Übertragungstechniken und Protokollen nutzen.
[0071] Das Computersystem 102 kann Daten, z.B. Öltemperaturdaten 60, Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder Ölfrequenzdaten 90 unter Verwendung einer beliebigen Lösung gewinnen oder bereitstellen. Das Computersystem 102 kann Öltemperaturdaten 60, Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder Ölfrequenzdaten 90 anhand eines oder mehrerer Datenspeicher erzeugen, Öltemperaturdaten 60, Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder Ölfrequenzdaten 90 von einem weiteren System, beispielsweise von der Turbomaschine 118, von dem Ölsensorsystem 150 und/oder von dem Benutzer 112 aufnehmen, Sondenübertragungsdaten 60 und/oder Sondenempfangsdaten 80 zu einem anderen System und dergleichen übertragen.
[0072] Während Aspekte der Erfindung im Vorliegenden anhand eines Verfahrens und Systems zur Überwachung von Schmieröl gezeigt und beschrieben sind, versteht sich, dass sie darüber hinaus vielfältige abgewandelte Ausführungsbeispiele ermöglichen. Beispielsweise schafft die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel ein Computerprogramm, das auf mindestens einem von einem Rechner auslesbaren Medium dauerhaft gespeichert ist und bei seiner Ausführung einem Computersystem ermöglicht, ein Schmieröl zu überwachen. Hierzu enthält das von einem Rechner auslesbare Medium Programmkode, z.B. das Überwachungssystem 114 (Fig. 4 ), der einen Teil oder sämtliche der hier beschriebenen Schritte und/oder Ausführungsbeispiele durchführt. Es versteht sich, dass der Begriff «von einem Rechner auslesbares Medium» ein oder mehrere gegenwärtig bekannte oder in der Zukunft entwickelte materielle Ausdrucksmittel beliebiger Art beinhaltet, von dem durch eine Computervorrichtung eine Kopie des Programmkodes aufgenommen, reproduziert oder in sonstiger Weise in Form von Daten ausgetauscht werden kann. Beispielsweise kann das von einem Rechner auslesbare Medium beinhalten: einen oder mehrere tragbare industriell hergestellte Speicherungsartikel; einen oder mehrere Arbeitsspeicher/Speicherkomponenten einer Computervorrichtung; Papier; und dergleichen.
[0073] In noch einem Ausführungsbeispiel schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kopie eines Programmkodes, z.B. des Überwachungssystems 114 (Fig. 4 ), der ein hier beschriebenes Verfahren teilweise oder vollständig durchführt. In diesem Fall kann ein Computersystem eine Kopie eines Programmkodes verarbeiten, der ein hier beschriebenes Verfahren teilweise oder vollständig durchführt, um einen Satz von Datensignalen zu erzeugen und für den Empfang an einem zweiten, gesonderten Ort zu übertragen, wobei in dem Satz eine oder mehrere seiner Charakteristiken geeignet eingestellt und/oder geändert sind, um eine Kopie des Programmkodes in dem Satz von Datensignalen zu codieren. Desgleichen schafft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verfahren zum Akquirieren einer Kopie eines Programmkodes, der ein hier beschriebenes Verfahren teilweise oder vollständig durchführt, das beinhaltet, dass ein Computersystem den hier beschriebenen Satz von Datensignalen aufnimmt und den Satz von Datensignalen in eine Kopie des Computerprogramms übersetzt, das auf mindestens einem von einem Rechner auslesbaren Medium dauerhaft gespeichert ist. Auf jeden Fall kann der Satz von Datensignalen mittels eines beliebigen Datenaustauschverbindungselements übertragen/aufgenommen werden.
[0074] In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel schafft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines Schmieröls. In diesem Fall kann ein Computersystem, z.B. das Computersystem 102 (Fig. 4 ), gewonnen (beispielsweise erzeugt, aufrecht erhalten, verfügbar gemacht, und dergleichen) werden, und es können eine oder mehrere Komponenten zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens gewonnen (beispielsweise erzeugt, erworben, verwendet, modifiziert, und dergleichen) werden und in dem Computersystem eingesetzt werden. Dementsprechend kann die Durchführung einen oder mehrere der folgenden Schritte beinhalten: (1) Installieren eines Programmkodes auf einer Computervorrichtung; (2) Hinzufügen eines oder mehrerer Berechnungs- und/oder Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen zu dem Computersystem; (3) Einbinden und/oder Modifizieren des Computersystems, um ihm die Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens zu ermöglichen; und dergleichen.
[0075] Auf jeden Fall betrifft der technische Effekt der vielfältigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, zu denen beispielsweise das Überwachungssystem 114 gehört, die Überwachung eines Schmieröls, beispielsweise eines aus einer Turbomaschine (z.B. aus der Turbomaschine 118) stammenden Schmieröls. Selbstverständlich könnte das Überwachungssystem 114 dazu verwendet werden, um ein Schmieröl in mehreren unabhängigen Anwendungen zu überwachen, um beispielsweise Schmieröl in einem Kraftfahrzeugsystem zu überwachen, um Schmieröl in einer Komponente einer Grossmaschine zu überwachen, und dergleichen.
[0076] Verschiedene zusätzliche Ausführungsbeispiele können eine Schmierölüberwachungseinrichtung beinhalten, die gemeinsam mit dem Ölsensorsystem 150 eine oder mehrere Komponenten des Überwachungssystems 114 (und zugeordnete Funktionalität) aufweisen kann. Die Schmierölüberwachungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Bedingung(en) des Schmieröls nicht-invasiv zu überwachen. In manchen Fällen ist die Schmierölüberwachungseinrichtung (und speziell das Ölsensorsystem 150) in der Lage, einen oder mehrere Parameter des Schmieröls zu überwachen, beispielsweise, jedoch ohne es darauf beschränken zu wollen: eine Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO), ein Zahl eisenhaltiger Partikel, einen Wasseranteil und/oder einen chemischen Zerfall.
[0077] In vielfältigen Ausführungsbeispielen kann die Schmierölüberwachungseinrichtung diese Parameter fortlaufend überwachen und diese Parameter mit angemessenen Schwellwerten (z.B. Pegeln/Anteilen oder Bereichen) vergleichen, um festzustellen, ob sich das Schmieröl bei einem gewünschten Pegel befindet. Die Schmierölüberwachungseinrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, z.B. eine Mensch/Maschine-Schnittstelle (HMI), um einen o-der mehrere Warnungen auszugeben, wenn der (die) ermittelte(n) Parameter des Schmieröls abweichen, sich einem inakzeptablen Schwellwert/Bereich nähern und/oder eine Tendenz in diese Richtung aufweisen.
[0078] In manchen Fällen kann die Schmierölüberwachungseinrichtung an der Turbomaschine angebracht oder in sonstiger Weise damit verbunden sein. In anderen Fällen ist die Schmierölüberwachungseinrichtung in der Nähe der Turbomaschine angeordnet, um eine Echtzeitüberwachung des Zustands des Schmieröls vorzusehen.
[0079] In vielfältigen Ausführungsbeispielen kann die Schmierölüberwachungseinrichtung strömungsmässig mit der vorhandenen Schmierölwanne der Turbomaschine verbunden sein. In einigen speziellen Ausführungsbeispielen ist die Schmierölüberwachungseinrichtung strömungsmässig mit dem Rückleitungsabschnitt der Öl-wanne verbunden. In manchen Fällen enthält die Schmierölüberwachungseinrichtung eine Ölspeiseleitung zur Entnahme von Öl aus der Wanne, und eine Ablaufleitung für die Rückführung von getestetem Öl zu der Wanne. Die Einrichtung kann zudem eine Halterung zur Befestigung an der Wanne oder an einem nahen Abschnitt der Turbomaschine enthalten.
[0080] Fig. 5 und 6 zeigen eine schematische Ansicht von vorne bzw. eine perspektivische Teilansicht einer Schmierölüberwachungseinrichtung (Einrichtung) 500 gemäss vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Fig. 5 zeigt die Einrichtung 500 mit einem Gehäuseabschnitt 502, der ein Gehäuse 504 über einer Grundplatte 506 und eine Rückenstütze 508 aufweist (Fig. 6 ). Fig. 5 veranschaulicht ausserdem eine Halterung 510, die mit dem Gehäuseabschnitt 502 verbunden ist. Fig. 6 zeigt die Einrichtung 500 in perspektivischer Ansicht ohne das Gehäuse 504, und veranschaulicht den Ölansaugkanal 512, eine Ölpumpe 514, einen inneren Kanal 516, einen Ölanalysierer 518 und einen Abflusskanal 520. Verschiedene Komponenten, die in Zusammenhang mit der Einrichtung 500 beschrieben sind, können anhand herkömmlicher, aus dem Stand der Technik bekannter Materialien ausgebildet sein, z.B. aus Metallen wie Stahl, Kupfer, Aluminium, Legierungen, Verbundstoffen, und dergleichen.
[0081] Mit Bezug auf Fig. 5 und 6 kann die Schmierölüberwachungseinrichtung (Einrichtung) 500 in einigen speziellen Ausführungsbeispielen aufweisen:
[0082] Einen Gehäuseabschnitt 502 mit einer Grundplatte 506 und einer Rückenstütze 508, die aus einem Blech oder aus einem geeigneten Verbundstoff ausgebildet sein können. Der Gehäuseabschnitt 502 kann zudem ein Gehäuse 504 beinhalten, das, wie in Fig. 5 gezeigt, mit der Grundplatte 506 und der Rückenstütze 508 verbunden ist. In vielfältigen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse eine Schnittstelle 526, z.B. eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine (HMI) aufweisen, die einen Anzeigeschirm 528 (z.B. einen Touchscreen, ein digitales oder sonstiges Display) beinhalten kann. In manchen Fällen kann die Schnittstelle 526 eine oder mehrere Warnanzeige(en) 530 aufweisen, die eine oder mehrere Lämpchen (z.B. LEDs), akustische Indikatoren und/oder fühlbare Indikatoren beinhalten können, um anzuzeigen, dass sich eine Bedingung des getesteten Öls einem unerwünschten Pegel (z.B. Bereich) nähert, diesen bereits erreicht hat oder erreichen könnte.
[0083] Der Gehäuseabschnitt 502 kann ausserdem einen Ölansaug-kanal 512 aufweisen, der mit der Grundplatte 506 verbunden ist und sich durch die Grundplatte 506 erstreckt. Der Ölansaugkanal 512 kann mit der Turbomaschinenölwanne (Wanne) 540 strömungsmässig verbunden und dazu eingerichtet sein, Öl aus der Wanne 540 abzuziehen. Ausserdem kann der Gehäuseabschnitt 502 (wie in Fig. 6 gezeigt), eine Ölpumpe 514 aufweisen, die im Wesentlichen in dem Gehäuse 504 untergebracht und mit dem Ölansaugkanal 512 strömungsmässig verbunden ist. Die Pumpe 514 kann einen Pumpdruck erzeugen, um der Wanne 540 durch den Ölansaugkanal 512 (und oberhalb der Grundplatte 506) Öl zu entnehmen. Der Gehäuseabschnitt 502 kann zudem einen inneren Kanal 516 aufweisen, der (an einem Auslass der Pumpe 514) mit der Ölpumpe 514 und mit dem Ansaugkanal 512 strömungsmässig verbunden ist. Der innere Kanal 516 ist dazu eingerichtet, Ansaugöl aus der Pumpe 514 aufzunehmen. Weiter kann der Gehäuseabschnitt 502 einen Ölanalysierer 518 enthalten, der mit dem inneren Kanal 516 strömungsmässig verbunden ist, wobei der Ölanalysierer 518 eine Eigenschaft des Ansaugöls (z.B. eine Partikelzahl/ISO-Pegel, eine Eisenpartikelzahl, einen Wasseranteil, eine Temperatur und/oder eine Dielektrizitätskonstante) misst. Wie ausserdem gezeigt, kann der Gehäuseabschnitt 502 einen Abflusskanal 520 aufweisen, der mit dem Ölanalysierer 518 strömungsmässig verbunden ist, sich durch die Grundplatte 506 erstreckt und mit der Wanne 540 strömungsmässig verbunden ist. Der Abflusskanal 520 ermöglicht ein Abführen des getesteten Öls zurück zu der Wanne 540.
[0084] Die Einrichtung 500 kann zudem eine Halterung 570 aufweisen, die mit dem Gehäuseabschnitt 502 verbunden ist. Die Halterung 510 kann dazu eingerichtet sein, mit der Ölwanne 540 eines Turbotriebwerks verbunden zu werden.
[0085] In vielfältigen Ausführungsbeispielen ist die Grundplatte 506 dazu eingerichtet, vertikal nach unten ausgerichtet zu sein, beispielsweise zu der vertikalen Achse (y) senkrecht zu verlaufen. Dies kann dem Abflusskanal 560 ermöglichen, Gravitationskräfte zu nutzen, um das getestet Schmieröl zu der Wanne 540 zurückzuleiten. In diesen Fällen überlappt die Grundplatte 506 die Wanne 540.
[0086] In einigen speziellen Ausführungsbeispielen weist die Halterung 510 ein L-förmiges Element 572 mit einem sich vertikal erstreckenden Rücken 574 auf, der mit dem Gehäuseabschnitt 502 und einem horizontal sich erstreckenden Grundkörper 576 verbunden ist. Der horizontal sich erstreckende Grundkörper 576 kann an der Ölwanne 540 der Turbomaschine anbringbar sein.
[0087] Selbstverständlich kann die Einrichtung 500 durch eine Leistungseinheit, z.B. eine Batteriestromversorgungseinheit und/oder über einen Gleichstrom/Wechselstrom-(AC)-Anschluss mit einer oder mehreren Energiequellen der Turbomaschine angetrieben werden.
[0088] Die Einrichtung 500 ist dazu eingerichtet, während des Betriebs über den Ansaugkanal 512 Wannenöl aus der Ölwanne 540 zu entnehmen (wobei die Pumpe 514 den Druck bereitstellt, um das Wannenöl vertikal aufwärts zu saugen), das entnommene Öl durch den inneren Kanal 516 pumpen und das Öl dem Analysierer 518 zur Untersuchung zuzuführen, bevor das Öl über den Abflusskanal 520 wieder in die Wanne 540 abgeführt wird. In vielfältigen Ausführungsbeispielen entleert sich der Abflusskanal 520 in einen Abschnitt 580 der Wanne 540, der sich von dem mit dem Ansaugkanal 512 verbundenen Abschnitt 582 unterscheidet. In manchen Fällen weist die Wanne 540 einen im Wesentlichen kontinuierlichen Strömungspfad auf, der sich von der Entnahmestelle 582 in Richtung des Abflussorts 580 erstreckt, was bedeutet, dass von der Turbomaschine her fortlaufend neues Öl in die Wanne 540 eintritt, die Wanne 540 durchströmt (und durch die Einrichtung 500 getestet wird), und wieder in die Turbomaschine eintritt.
[0089] In vielfältigen Ausführungsbeispielen können Komponenten, die als miteinander «verbunden» beschrieben sind, entlang einer oder mehrerer Schnittstellen vereinigt sein. In einigen Ausführungsbeispielen können diese Schnittstellen Verbindungsstellen zwischen gesonderten Komponenten beinhalten, und in anderen Fällen können diese Schnittstellen eine massiv und/oder einstückig ausgebildete Verbindung beinhalten. D.h. in manchen Fällen können Komponenten, die miteinander «verbunden» sind, gemeinsam ausgebildet sein, um ein einzelnes fortlaufendes Element zu bilden. Allerdings können diese verbundenen Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen als gesonderte Elemente ausgebildet sein und danach durch bekannte Verfahren (z.B. lösbare Verbindung, Ultraschallschweissen, Kleben) verbunden sein.
[0090] Wenn ein Element oder eine Schicht als «auf», «in Eingriff mit», «verbunden mit» oder «gekoppelt mit» einem weiteren Element oder einer weiteren Schicht bezeichnet ist, kann es unmittelbar auf, in Eingriff mit, verbunden oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der Schicht sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als «unmittelbar auf» «unmittelbar in Eingriff mit», «unmittelbar verbunden mit» oder «unmittelbar gekoppelt mit» einem weiteren Element oder einer weiteren Schicht bezeichnet ist, können keine dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Begriffe, die verwendet sind, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in einer ähnlichen Weise verstanden werden (z.B. «zwischen» gegenüber «unmittelbar zwischen» «benachbart» gegenüber «in unmittelbarer Nähe» und dergleichen). In dem hier verwendeten Sinne beinhaltet der Begriff «und/oder» ein oder mehrere der zugeordneten aufgelisteten Elemente sowie sämtliche Kombinationen davon.
[0091] Die hier verwendete Terminologie dient lediglich zur Vereinfachung der Erläuterung spezieller Ausführungsformen und soll die Beschreibung nicht beschränken. In dem hier verwendeten Sinne sollen die Singularformen unbestimmter oder bestimmter Artikel auch die Mehrzahlformen einschliessen, sofern aus dem Zusammenhang nicht ausdrücklich Entgegenstehendes hervorgeht. Weiter ist klar, dass die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe «aufweisen» und/oder «enthalten» das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsschritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung einzelner oder mehrerer sonstiger Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Arbeitsschritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschliessen.
[0092] Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschliesslich des besten Modus zu beschreiben, und um ausserdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, beispielsweise beliebige Vorrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.
[0093] Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhalten ein System, zu dem gehören: mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten: Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl; Ermitteln einer temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage eines Temperaturmesswerts des Schmieröls; Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der’ Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls; Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten bzw. temperaturabhängigen Restlebensdauer; und Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
Bezugszeichenliste
[0094]
<tb>60<SEP>Öltemperaturdaten
<tb>80<SEP>Ölverunreinigungsdaten
<tb>90<SEP>Ölfrequenzdaten
<tb>101<SEP>Umgebung
<tb>102<SEP>Computersystem
<tb>104<SEP>Verarbeitungskomponente
<tb>106<SEP>Speicherkomponente
<tb>108<SEP>Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Komponente
<tb>110<SEP>Datenkommunikationspfad
<tb>112<SEP>Benutzer
<tb>114<SEP>Uberwachungssystem
<tb>118<SEP>Turbomaschine
<tb>124<SEP>Computervorrichtung
<tb>132<SEP>Satz von Modulen
<tb>150<SEP>Ölsensorsystem
<tb>500<SEP>Schmierölüberwachungseinrichtung (Einrichtung)
<tb>502<SEP>Gehäuseabschnitt
<tb>504<SEP>Gehäuse
<tb>506<SEP>Grundplatte
<tb>508<SEP>Rückenstütze
<tb>510<SEP>Halterung
<tb>512<SEP>Ölansaugkanal
<tb>514<SEP>Ölpumpe
<tb>516<SEP>Innerer Kanal
<tb>518<SEP>Ölanalysierer
<tb>520<SEP>Abflusskanal
<tb>526<SEP>Schnittstelle
<tb>528<SEP>Bildschirm
<tb>530<SEP>Warnanzeige
<tb>540<SEP>Wanne
<tb>560<SEP>Abflusskanal
<tb>570<SEP>Halterung
<tb>572<SEP>L-förmiges Glied
<tb>574<SEP>Rückenplatte
<tb>576<SEP>Grundplatte
<tb>580<SEP>Abflussort
<tb>582<SEP>Entnahmestelle
Claims (11)
1. System, zu dem gehört:
wenigstens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten:
Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl;
Ermitteln einer temperaturabhängigen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage einer Temperaturmessung des Schmieröls;
Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsbeprobungswerts des Schmieröls;
Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten Restlebensdauer; und
Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
2. System nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Computervorrichtung ausserdem dazu eingerichtet ist, den Lebensdauerverlustfaktor gemäss folgender Formel zu ermitteln:
Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche Soll-Restlebensdauer: temperaturabasierte Restlebensdauer] x Verunreinigungsfaktor.
3. System nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Computervorrichtung zudem dazu eingerichtet ist, eine verstrichen Zeitspanne zwischen Beprobungen des Schmieröls auf der Grundlage einer Beprobungsfrequenz des Schmieröls zu ermitteln.
4. System nach Anspruch 3, wobei das Ermitteln der aktuellen Restlebensdauer den Schritt des Ermittelns einer aktuellen verlorenen Lebensdauer gemäss folgender Formel beinhaltet:
aktuelle verlorene Lebensdauer = Lebensdauerverlustfaktor x Beprobungsfrequenz des Schmieröls.
5. System nach Anspruch 4, wobei das Ermitteln der aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl ein Berechnen der aktualisierten Soll-Restlebensdauer gemäss folgender Formel beinhaltet:
aktualisierte Soll-Restlebensdauer = anfängliche Soll-Restlebensdauer - aktueller verlorener Lebensdauer.
6. System nach» Anspruch 1, wobei das Ermitteln der aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl ein Berechnen der aktuellen Restlebensdauer gemäss folgender Formel beinhaltet:
aktuelle Restlebensdauer = aktualisierte Soll-Restlebensdauer / Lebensdauerverlustfaktor.
7. System nach Anspruch 1, wobei die temperaturabhängige Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage einer Arrhenius-Reaktionsgeschwindigkeit des Schmieröls berechnet wird.
8. System nach Anspruch 1, wobei der’ Verunreinigungsfaktor auf der Grundlage eines Messwerts mindestens einer der nachfolgenden Eigenschaften des Schmieröls berechnet wird: eine Eisenpartikelzahl, ein Wasseranteil, eine Dielektrizitätskonstante oder eine Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO); und/oder wobei der Verunreinigungsfaktor auf der Grundlage einer gemittelten Partikelzahl nach dem Pegel der Internationalen Organisation für Normung (ISO) berechnet wird, der anhand der Bildung des Mittelwerts mehrerer ISO-Pegelpartikelzählungen für das Schmieröl berechnet wird.
9. Computerprogrammprodukt, das einen Programmkode aufweist, der bei Ausführung durch eine Computervorrichtung die wenigstens eine Computervorrichtung veranlasst, ein Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu überwachen, die beinhalten:
Ermitteln einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl;
Ermitteln einer temperaturbasierten Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage einer Temperaturmessung des Schmieröls;
Berechnen eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines Verunreinigungsprobenwerts des Schmieröls;
Ermitteln einer aktualisierten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen Soll-Restlebensdauer und der temperaturbasierten Restlebensdauer; und
Ermitteln einer aktuellen Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage der aktualisierten Soll-Restlebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
10. System, zu dem gehört:
mindestens eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein von einer Turbomaschine stammendes Schmieröl durch Ausführung von Schritten zu analysieren, die beinhalten:
Vorherberechnen einer anfänglichen Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl;
Ermitteln einer temperaturbasierten Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage einer gemessenen Temperatur des Schmieröls;
Ermitteln eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Grundlage eines gemessenen Verunreinigungspegels des Schmieröls;
Ermitteln eines Lebensdauerverlustfaktors des Schmieröls auf der Grundlage der anfänglichen Soll-Restlebensdauer, der temperaturbasierten Restlebensdauer und des Verunreinigungsfaktors;
11. Ermitteln eines Betrags verlorener Lebensdauer anhand des Schmieröls auf der Grundlage des Lebensdauerverlustfaktors und einer abgetasteten Frequenz des Schmieröls;
Berechnen einer verfeinerten Soll-Restlebensdauer für das Schmieröl auf der Grundlage des Betrages der verlorenen Lebensdauer und der anfänglichen Soll-Restlebensdauer; und
Vorherberechnen einer aktuellen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage der verfeinerten Soll-Restlebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.
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