CN110906152B - 一种调相机油液系统在线安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调相机油液系统在线安全预警系统，包括在线监测设备、工作流引擎、管理服务器、工业巡点检设备、通讯装置；工作流引擎用于建立工作流模型、定义角色，采用流程控制器实现流程控制；在线监测设备用于从油液系统中抽取部分油样进行检测，获取各监测参数；管理服务器中根据预设的工作流模型对在线监测设备采集到的监测参数进行处理，将原监测参数和处理后的结果分别存储至润滑油台账数据库、润滑油基础数据库、润滑油对比数据库、润滑油评估数据库、专家诊断数据库。本发明能够对润滑油铁谱、粘度、水份、温度四方面进行可视化智能安全预控，降低工厂的工业设备运行维护成本及提高生产效率，避免发生严重的润滑故障与机械失效。

Description

一种调相机油液系统在线安全预警系统

技术领域

本发明涉及调相机油液系统监控技术领域，具体而言涉及一种调相机油液系统在线安全预警系统。

背景技术

润滑油是机器的血液，基于润滑油品质的健康状态监测是视情维护的重要手段。目前对调相机滑动轴承的监测主要是振动方面，包括轴承壳振和瓦振。但振动监测只能检测到3个月以内的轴承早期故障，而理论上，润滑油监测能够检测出18个月以内的早期故障，所以振动监测与润滑油监测相比具有明显的滞后性。机器的磨损性能及润滑状态是机器健康状态的重要构成，机器的摩擦学状态具有时变性和系统性特点，同时磨损的累积性导致机器摩擦副的磨损具有不可恢复性，此外，摩擦部位的润滑状态与磨损状态紧密相关，为此，掌握机器实时磨损及润滑状态是非常必要的。

现有技术中对调相机油液系统的监测通常采用传感器探测数据，结合人工进行监控分析的方式进行，效率低下，探测到的数据并未得到有效利用，很多情况下并未起到及时预测故障的目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种调相机油液系统在线安全预警系统，对润滑油铁谱、粘度、水份、温度四方面进行可视化智能安全预控，能够降低工厂的工业设备运行维护成本及提高生产效率。润滑油的状态监测能根据设备的润滑与磨损状态，提出相应的处理与解决措施，为企业设备管理人员开展润滑管理和视情维护提供决策依据，避免发生严重的润滑故障与机械失效。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种调相机油液系统在线安全预警系统，所述在线安全预警系统包括在线监测设备、工作流引擎、管理服务器、工业巡点检设备、通讯装置；

所述工作流引擎内置在管理服务器中，用于建立工作流模型、定义角色，采用流程控制器实现油液系统在线安全预警流程控制；

所述在线监测设备通过通讯装置与管理服务器连接，用于从油液系统中抽取部分油样进行检测，获取各监测参数，所述监测参数包括磨粒浓度、磨粒尺寸、磨粒数量、粘度、水份、温度，以实现对设备磨损状态、润滑性能的多维监测；

所述管理服务器中根据预设的工作流模型对在线监测设备采集到的监测参数进行处理，将原监测参数和处理后的结果分别存储至润滑油台账数据库、润滑油基础数据库、润滑油对比数据库、润滑油评估数据库、专家诊断数据库，其中：

所述润滑油台账数据库用于记录润滑油相关信息以及设备相关信息，所述润滑油相关信息包括润滑油的出厂信息、油品规格、库存管理记录和动态信息，所述设备相关信息包括每个设备的加油周期、换油周期、KKS编码、润滑油维护信息；

所述润滑油基础数据库用于建立和存储各润滑油的物理指标、化学指标、出库前检验数据、在线监测数据；

所述润滑油对比数据库用于为在线获取油状态数据作对比提供典型的参数和图谱，将得到的润滑油状态数据发送给润滑油评估数据库；

所述润滑油评估数据库用于为在线获取油状态数据存储评估规则、评估结果，根据设备提供润滑油缺陷分析相关数据；

所述专家诊断数据库用于存储对应于润滑油状态数据的结果，根据从润滑油对比数据库得到的结果进行参数评级分析、劣化分析、趋势统计、维护保养分析；

所述工业巡点检设备通过通讯装置与管理服务器连接，用于对调相机油液系统进行巡点检，将巡点检结果存储至管理服务器中的巡点检历史数据库。

进一步的实施例中，所述通讯装置包括4G、WiFi、USB。

进一步的实施例中，所述润滑油的物理指标包括粘度、密度、外观、水分、磨粒谱片，所述润滑油的化学指标包括总酸值、总碱值、介电常数。

进一步的实施例中，所述在线监测设备包括内置传感器、抽取泵、输送泵、旁路油管、工控机；

所述旁路油管的输入端通过抽取泵与主油管连接，输出端与输送泵与主油管连接，抽取泵和输送泵均与工控机连接，根据工控机的控制指令将部分润滑油从主油管中抽取至旁路油管中、再经旁路油管返回主油管；

所述内置传感器安装在旁路油管中，与工控机连接，用于探测抽取至旁路油管中的润滑油的监测参数，将监测参数发送至工控机；

所述工控机通过通讯装置与管理服务器连接，将内置传感器探测到的监测参数发送至管理服务器。

进一步的实施例中，所述内置传感器包括图像可视化在线铁谱传感器、在线粘度传感器、微量水分传感器、润滑油品质传感器。

进一步的实施例中，所述管理服务器中安装有数据分析模块，用于对在线监测设备采集到的监测参数进行处理；

所述数据分析模块基于趋势分析法、磨损特征分析法、界限值比较法中的一种或多种，结合采集到的监测参数对设备的磨损状态进行判断、对故障进行预测、计算得到设备的剩余寿命。

进一步的实施例中，所述数据分析模块基于趋势分析法对油液中的磨损产物的含量及其增长速度进行分析，以判断零件的磨损状态和磨损发展趋势：

所述数据分析模块基于磨损特征分析法，利用高梯度的强磁场将润滑油中所含的机械磨损颗粒和污染杂质有序地分离出来，再借助高清成像设备对分离出的微粒和杂质进行有关形貌、尺寸、密度、成分及分布的定性、定量观测，依据磨损颗粒的最大尺寸与磨损方式进行磨损情况的判断，以判断机械设备的磨损阶段，预报零部件的失效，判断磨损发生的部位以及磨损程度；

所述数据分析模块基于界限值比较法，根据经验确定润滑油的理化指数的允许界限，采用允许界限以判断机件是否出现了异常磨损，并据此来预测磨损机件的剩余寿命。

进一步的实施例中，所述趋势分析法中，分别以DL、DS和Is绘制铁谱趋势图，根据曲线急剧上升情况来判断磨损的状态，包括以下步骤：

S1：获取大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS：

①针对油样中的大磨粒浓度，采用大磨粒直读数DL；

②针对油样中的小磨粒浓度，采用小磨粒直读数DS；

S2：结合大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS，计算得到磨损烈度指数IS，其中，IS＝DL(DL－DS)；

S3：绘制大磨粒直读数DL、小磨粒直读数DS、磨损烈度指数IS对时间的曲线图，判断前述三个指数曲线图斜率的变化幅值是否超过预设的变化幅值阈值、并且大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS的趋势线互相靠拢，如果是，说明出现异常磨损，结合三个指数、针对异常磨损状态做进一步分析。

润滑油是机器的血液，基于润滑油品质的健康状态监测是视情维护的重要手段。润滑油系统是调相机的重要辅助系统，润滑油变质及携带的污染物会堵塞油滤、擦伤密封件、堵塞或磨损元件从而造成设备的故障。设备有故障时产生的颗粒及泄漏物也会落在润滑油中，因此通过检测润滑油的各指标及污染物的含量，可推测设备状况和作出故障预测，有利于提高旋转设备运维水平，为保证换流站调相机安全、可靠运行，本申请提及的调相机油液系统在线安全预警系统，目的是提高调相机润滑油诊断的实时性和准确性，减少设备故障几率，提高企业效益，涉及调相机机组各轴承、盘车机构、顶轴装置，调速系统DEH提供润滑油、冷却油和顶轴油的监测和维护保养策略。例如，通过对润滑油铁谱、粘度、水份、温度四方面进行可视化智能安全预控，降低工厂的工业设备运行维护成本及提高生产效率，具体的，通过及时且准确地将调相机润滑系统油品质量状态数据采集到系统数据库中，借助润滑油的状态监测分析出设备的润滑与磨损状态，继而针对性地提出相应的处理与解决措施，为企业设备管理人员开展润滑管理和视情维护提供决策依据，避免发生严重的润滑故障与机械失效。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于，

(1)对润滑油铁谱、粘度、水份、温度四方面进行可视化智能安全预控，能够降低工厂的工业设备运行维护成本及提高生产效率。润滑油的状态监测能根据设备的润滑与磨损状态，提出相应的处理与解决措施，为企业设备管理人员开展润滑管理和视情维护提供决策依据，避免发生严重的润滑故障与机械失效。

(2)采用工作流控制流程，结合自动化数据分析与存储方案，有效提高设备监控效率和数据的再利用率。

(3)采用趋势分析法、磨损特征分析法、界限值比较法，结合专家诊断数据库中的相关专家分析经验数据，对监测参数进行分析，提高了磨损分析的精确性、故障预测成功率，增加了生产安全性。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的调相机油液系统在线安全预警系统的结构示意图。

图2是本发明的调相机油液系统在线安全预警系统的组成原理图。

图3是本发明的在线监测设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

具体实施例一

结合图1，本发明提及一种调相机油液系统在线安全预警系统，所述在线安全预警系统包括在线监测设备、工作流引擎、管理服务器、工业巡点检设备、通讯装置。

所述工作流引擎内置在管理服务器中，用于建立工作流模型、定义角色，采用流程控制器实现油液系统在线安全预警流程控制。

所述在线监测设备通过通讯装置与管理服务器连接，用于从油液系统中抽取部分油样进行检测，获取各监测参数，所述监测参数包括磨粒浓度、磨粒尺寸、磨粒数量、粘度、水份、温度，以实现对设备磨损状态、润滑性能的多维监测。优选的，所述通讯装置包括4G、WiFi、USB等。

在一些例子中，结合图2、图3，所述在线监测设备包括内置传感器(如图像可视化在线铁谱传感器、在线粘度传感器、微量水分传感器、润滑油品质传感器等)、抽取泵、输送泵、旁路油管、工控机。

所述旁路油管的输入端通过抽取泵与主油管连接，输出端与输送泵与主油管连接，抽取泵和输送泵均与工控机连接，根据工控机的控制指令将部分润滑油从主油管中抽取至旁路油管中、再经旁路油管返回主油管。

所述内置传感器安装在旁路油管中，与工控机连接，用于探测抽取至旁路油管中的润滑油的监测参数，将监测参数发送至工控机。

所述工控机通过通讯装置与管理服务器连接，将内置传感器探测到的监测参数发送至管理服务器。

所述管理服务器中根据预设的工作流模型对在线监测设备采集到的监测参数进行处理，将原监测参数和处理后的结果分别存储至润滑油台账数据库、润滑油基础数据库、润滑油对比数据库、润滑油评估数据库、专家诊断数据库，其中：

所述润滑油台账数据库用于记录润滑油相关信息以及设备相关信息，所述润滑油相关信息包括润滑油的出厂信息、油品规格、库存管理记录和动态信息，所述设备相关信息包括每个设备的加油周期、换油周期、KKS编码、润滑油维护信息。

所述润滑油基础数据库用于建立和存储各润滑油的物理指标(如粘度、密度、外观、水分、磨粒谱片等)、化学指标(如总酸值、总碱值、介电常数等)、出库前检验数据、在线监测数据。

所述润滑油对比数据库用于为在线获取油状态数据作对比提供典型的参数和图谱，将得到的润滑油状态数据发送给润滑油评估数据库。

所述润滑油评估数据库用于为在线获取油状态数据存储评估规则、评估结果，根据设备提供润滑油缺陷分析相关数据。

所述专家诊断数据库用于存储对应于润滑油状态数据的结果，根据从润滑油对比数据库得到的结果进行参数评级分析、劣化分析、趋势统计、维护保养分析。

优选的，前述数据库中的内容均可被管理计算机中的各个应用程序调取使用，以增加数据的再利用率，同时实现各数据库之间数据的共享和统一。

所述工业巡点检设备通过通讯装置与管理服务器连接，用于对调相机油液系统进行巡点检，将巡点检结果存储至管理服务器中的巡点检历史数据库。

在另一些例子中，所述管理服务器中安装有数据分析模块，用于对在线监测设备采集到的监测参数进行处理。

所述数据分析模块基于趋势分析法、磨损特征分析法、界限值比较法中的一种或多种，结合采集到的监测参数对设备的磨损状态进行判断、对故障进行预测、计算得到设备的剩余寿命。

一、趋势分析法

所述数据分析模块基于趋势分析法对油液中的磨损产物的含量及其增长速度进行分析，以判断零件的磨损状态和磨损发展趋势。

优选的，所述趋势分析法中，分别以DL、DS和Is绘制铁谱趋势图，根据曲线急剧上升情况来判断磨损的状态，包括以下步骤：

S1：获取大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS：

(1)针对油样中的大磨粒浓度，采用大磨粒直读数DL。

(2)针对油样中的小磨粒浓度，采用小磨粒直读数DS。

S2：结合大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS，计算得到磨损烈度指数IS，其中，IS＝DL(DL－DS)。

S3：绘制大磨粒直读数DL、小磨粒直读数DS、磨损烈度指数IS对时间的曲线图，判断前述三个指数曲线图斜率的变化幅值是否超过预设的变化幅值阈值、并且大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS的趋势线互相靠拢，如果是，说明出现异常磨损，结合三个指数、针对异常磨损状态做进一步分析。

磨损率是磨损工况的重要指标，机械磨损率的改变，必然代表润滑油中磨屑和沉积的平衡浓度的改变。在稳定的正常磨损阶段，两指标在对时间的曲线图上都应是斜率不变、平行走向的直线。一旦斜率陡增，而且突然相互靠拢，则表明出现异常磨损。

二、磨损特征分析法

所述数据分析模块基于磨损特征分析法，利用高梯度的强磁场将润滑油中所含的机械磨损颗粒和污染杂质有序地分离出来，再借助高清成像设备对分离出的微粒和杂质进行有关形貌、尺寸、密度、成分及分布的定性、定量观测，依据磨损颗粒的最大尺寸与磨损方式进行磨损情况的判断，以判断机械设备的磨损阶段，预报零部件的失效，判断磨损发生的部位以及磨损程度。

三、界限值比较法

所述数据分析模块基于界限值比较法，根据经验确定润滑油的理化指数的允许界限，采用允许界限以判断机件是否出现了异常磨损，并据此来预测磨损机件的剩余寿命。优选的，润滑油的磨损产物的允许界限针对具体情况具体分析。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

四、专家诊断知识库

建立专家诊断知识库，根据故障预测、寿命分析等制定有针对性的设备维护手段，及早对润滑油进行处理，起到了预防的作用。

具体实施例二

本实施例提及一种应用于电厂A的调相机油液系统在线安全预警系统，内置传感器安装于待检测设备的润滑油管路中，数据采集端采集到传感器检测的润滑油的参数后，由数据传输模块传输到数据存储设备。检测数据与润滑油对比数据库中的典型的参数和图谱，将得到的润滑油状态数据，对比结果发送给润滑油评估数据库。润滑油评估数据库根据已建立的油状态数据存储评估规则，给出评估结果。专家诊断数据库，用于存储对应于润滑油状态数据的结果，根据从润滑油对比数据库得到的结果进行参数评级分析、劣化分析、趋势统计、维护保养分析。经实践证明，通过采用调相机油液系统在线安全预警系统，补油周期由原来的3个月延长到4个月；滤油周期由每周过滤，变为2周滤油一次；实验过程中，及时发现风机主轴承磨损故障，通过工艺量调整及时处理，延长了轴承的使用寿命。

具体实施例三

本实施例提及一种应用于电厂B的调相机油液系统在线安全预警系统，该系统用于监测2*330MW燃煤机组安装汽轮机，在实验过程中，某次启机过程中发现7号瓦温度较其它瓦温度高，而此时振动并未发现有超标的现象。通过调相机油液系统在线安全预警系统监测到润滑油中发现有少量小磨粒产生，稍后磨粒迅速变大，温度也快速升高，值长迅速将汽机做低速暖机处理。通过及时调整避免了轴瓦大范围磨损的重大事故产生，避免直接经济损失150万元以上，同时也保证了供暖的正常进行，取得了社会荣誉。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种调相机油液系统在线安全预警系统，其特征在于，所述在线安全预警系统包括在线监测设备、工作流引擎、管理服务器、工业巡点检设备、通讯装置；

所述工作流引擎内置在管理服务器中，用于建立工作流模型、定义角色，采用流程控制器实现油液系统在线安全预警流程控制；

所述在线监测设备通过通讯装置与管理服务器连接，用于从油液系统中抽取部分油样进行检测，获取各监测参数，所述监测参数包括磨粒浓度、磨粒尺寸、磨粒数量、粘度、水份、温度，以实现对设备磨损状态、润滑性能的多维监测；

所述管理服务器中根据预设的工作流模型对在线监测设备采集到的监测参数进行处理，将原监测参数和处理后的结果分别存储至润滑油台账数据库、润滑油基础数据库、润滑油对比数据库、润滑油评估数据库、专家诊断数据库，其中：

所述润滑油台账数据库用于记录润滑油相关信息以及设备相关信息，所述润滑油相关信息包括润滑油的出厂信息、油品规格、库存管理记录和动态信息，所述设备相关信息包括每个设备的加油周期、换油周期、KKS编码、润滑油维护信息；

所述润滑油基础数据库用于建立和存储各润滑油的物理指标、化学指标、出库前检验数据、在线监测数据；

所述润滑油对比数据库用于为在线获取油状态数据作对比提供典型的参数和图谱，将得到的润滑油状态数据发送给润滑油评估数据库；

所述润滑油评估数据库用于为在线获取油状态数据存储评估规则、评估结果，根据设备提供润滑油缺陷分析相关数据；

所述专家诊断数据库用于存储对应于润滑油状态数据的结果，根据从润滑油对比数据库得到的结果进行参数评级分析、劣化分析、趋势统计、维护保养分析；

所述工业巡点检设备通过通讯装置与管理服务器连接，用于对调相机油液系统进行巡点检，将巡点检结果存储至管理服务器中的巡点检历史数据库；

所述管理服务器中安装有数据分析模块，用于对在线监测设备采集到的监测参数进行处理；

所述数据分析模块基于趋势分析法、磨损特征分析法、界限值比较法中的一种或多种，结合采集到的监测参数对设备的磨损状态进行判断、对故障进行预测、计算得到设备的剩余寿命；

所述数据分析模块基于趋势分析法对油液中的磨损产物的含量及其增长速度进行分析，以判断零件的磨损状态和磨损发展趋势：

所述数据分析模块基于磨损特征分析法，利用高梯度的强磁场将润滑油中所含的机械磨损颗粒和污染杂质有序地分离出来，再借助高清成像设备对分离出的微粒和杂质进行有关形貌、尺寸、密度、成分及分布的定性、定量观测，依据磨损颗粒的最大尺寸与磨损方式进行磨损情况的判断，以判断机械设备的磨损阶段，预报零部件的失效，判断磨损发生的部位以及磨损程度；

所述数据分析模块基于界限值比较法，根据经验确定润滑油的理化指数的允许界限，采用允许界限以判断机件是否出现了异常磨损，并据此来预测磨损机件的剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的调相机油液系统在线安全预警系统，其特征在于，所述通讯装置包括4G、WiFi、USB。

3.根据权利要求1所述的调相机油液系统在线安全预警系统，其特征在于，所述润滑油的物理指标包括粘度、密度、外观、水分、磨粒谱片，所述润滑油的化学指标包括总酸值、总碱值、介电常数。

4.根据权利要求1所述的调相机油液系统在线安全预警系统，其特征在于，所述在线监测设备包括内置传感器、抽取泵、输送泵、旁路油管、工控机；

所述旁路油管的输入端通过抽取泵与主油管连接，输出端与输送泵与主油管连接，抽取泵和输送泵均与工控机连接，根据工控机的控制指令将部分润滑油从主油管中抽取至旁路油管中、再经旁路油管返回主油管；

所述内置传感器安装在旁路油管中，与工控机连接，用于探测抽取至旁路油管中的润滑油的监测参数，将监测参数发送至工控机；

所述工控机通过通讯装置与管理服务器连接，将内置传感器探测到的监测参数发送至管理服务器。

5.根据权利要求4所述的调相机油液系统在线安全预警系统，其特征在于，所述内置传感器包括图像可视化在线铁谱传感器、在线粘度传感器、微量水分传感器、润滑油品质传感器。

6.根据权利要求1所述的调相机油液系统在线安全预警系统，其特征在于，所述趋势分析法中，分别以DL、DS和Is绘制铁谱趋势图，根据曲线急剧上升情况来判断磨损的状态，包括以下步骤：

S1：获取大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS：

①针对油样中的大磨粒浓度，采用大磨粒直读数DL；

②针对油样中的小磨粒浓度，采用小磨粒直读数DS；

S2：结合大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS，计算得到磨损烈度指数IS，其中，IS＝DL(DL－DS)；

S3：绘制大磨粒直读数DL、小磨粒直读数DS、磨损烈度指数IS对时间的曲线图，判断前述三个指数曲线图斜率的变化幅值是否超过预设的变化幅值阈值、并且大磨粒直读数DL和小磨粒直读数DS的趋势线互相靠拢，如果是，说明出现异常磨损，结合三个指数、针对异常磨损状态做进一步分析。

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