DE102017221210A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium Download PDF

Info

Publication number
DE102017221210A1
DE102017221210A1 DE102017221210.1A DE102017221210A DE102017221210A1 DE 102017221210 A1 DE102017221210 A1 DE 102017221210A1 DE 102017221210 A DE102017221210 A DE 102017221210A DE 102017221210 A1 DE102017221210 A1 DE 102017221210A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substance
measured values
computer program
spectral
measured value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017221210.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Ivanka ATANASOVA-HÖHLEIN
Alexander Michael Gigler
Rüdiger Kutzner
Tobias Paust
Matthias Schreiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102017221210.1A priority Critical patent/DE102017221210A1/de
Priority to PCT/EP2018/081348 priority patent/WO2019101618A1/de
Publication of DE102017221210A1 publication Critical patent/DE102017221210A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835Specific substances contained in the oils or fuels
    • G01N33/2841Gas in oils, e.g. hydrogen in insulating oils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/129Using chemometrical methods

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung gibt ein automatisiertes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer Veränderung eines Stoffs mit folgenden Schritten an:- Bereitstellen (104) eines aus Messwerten (SV, RV) ermittelten Messwertemodells des Stoffs mit einer vorgebbaren Messwertreihenfolge der Messwerte (SV), wobei die Messwerte (SV, RV) vorab am Stoff ermittelt wurden,- Ermittlung (105) von ersten spektralen Messwerten (S1) des Stoffs mit einem ersten Messverfahren,- Ermittlung (105) von zweiten spektralen Messwerten (S2) des Stoffs mit einem zweiten Messverfahren und/oder- Ermittlung (105) mindestens eines skalaren Messwerts (MV) einer skalaren Messgröße,- Aneinanderreihung (104) der ersten spektralen Messwerte (S1), der zweiten spektralen Messwerte (S2) und/oder des skalaren Messwerts (MV) in der vorgebbaren Messwertreihenfolge,- Transformation (104) der ersten spektralen Messwerte (S1), der zweiten spektralen Messwerte (S2) und/oder des skalaren Messwerts (MV) in dimensionslose Messwerte (dS1, dS2, dMV),- Vergleich (106) der transformierten dimensionslosen Messwerte (dS1, dS2, dMV) mit dem Messwertemodell und- Ausgabe (106) mindestens einer eine Veränderung des Stoffs charakterisierenden Maßzahl (AM) auf Grund des Vergleichs.Eine zugehörige Vorrichtung, ein zugehöriges Computerprogrammprodukt und ein zugehöriges computerlesbares Medium werden ebenfalls angegeben.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer Veränderung eines Stoffs. Die Erfindung betrifft auch eine zugehörige Vorrichtung, ein zugehöriges Computerprogrammprodukt und ein zugehöriges computerlesbares Medium.
  • Unter Stoff wird im Folgenden ein chemischer Stoff verstanden. Ein chemischer Stoff ist eine durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Materie. Umgangssprachlich werden chemische Stoffe auch mit dem Wort Substanz bezeichnet, das im Sprachgebrauch der Chemie aber auf Stoffe in fester Form, sog. Feststoffe, beschränkt ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Vorhersage von zukünftig auftretenden Fehlern oder die Bewertung von bereits aufgetretenen Fehlerbildern an einem technischen Gerät oder technischen Anlage anhand einer analytischen Betrachtung technischer Flüssigkeiten, deren Eigenschaften sich beispielsweise durch Alterung bzw. infolge von Fehlern ändern, ist verfahrenstechnisch aufwändig und zumeist nicht für eine kontinuierliche Überwachung des Geräts oder der Anlage geeignet.
  • Beispielsweise handelt es sich um eine Bewertung von Fehlerbildern infolge kurzzeitiger Kurzschlüsse und/oder thermischer Überlastung in Transformatoren anhand von im Transformatoröl gelöster gasförmiger Zersetzungs- und Reaktionsprodukte wie kurzkettige Kohlenwasserstoffe (CO, CO2 und H2). Transformatoröle sind typischerweise Mineralöle, Silikonöle oder synthetische Ester zur elektrischen Isolation und Kühlung des Transformators. Derartige Fehlermechanismen wie auch eine Alterung des Transformatoröls führen zu Änderungen seiner physikalischen Eigenschaften. Je nach Fehlerbild des Schadens ist hierbei die Zusammensetzung der im Öl gelösten Gase verschieden bzw. je nach Alter und Betriebshistorie des Transformators ist die Farbe des Öls verändert.
  • Vorteilhaft ist die Früherkennung von Störungen an Transformatoren (wie auch anderen Geräten) zur Vermeidung größerer Folgeschäden sowie eine Minimierung von Ausfallzeiten und Instandsetzungskosten. Das erfordert den Einsatz einer kostengünstigen, dezentralen Analytik und Interpretation der Messwerte am Transformator auf Basis eines Online-Monitorings voraus. Problematisch ist dabei, dass kostengünstigere Analysesysteme in der Regel mit einer geringeren Leistungsfähigkeit, z.B. schlechterer S/N-Abstände, geringere spektrale Auflösung etc., aufwarten und damit als Einzelgerät eine Labormesstechnik nicht ersetzen können.
  • Eine entscheidende Voraussetzung für Online-Monitorsysteme sind daher geringe Kosten der eingesetzten Messtechnik, eine für die Applikation ausreichende Genauigkeit und eine hohe Robustheit.
  • Nach Stand der Technik ist eine verbreitete Methode zur Charakterisierung von Transformatorölen im Servicebereich ist die Gas-in-Öl-Analyse (Dissolved Gas Analysis - DGA) in zentralen Messlaboren mittels einer High-End-Messtechnik (z.B. Gaschromatographie, FTIR) sowie der Abgleich der Farbe der Flüssigkeit. Dazu ist es vorab notwendig, im Rahmen von Servicearbeiten entsprechende Ölproben zu entnehmen und einem Zentrallabor zuzustellen. Die ermittelten Analyseergebnisse müssen durch erfahrene Experten bewertet und daraus Entscheidungen abgeleitet werden. Über diesen Ansatz wird stets nur eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt der Probenentnahme erhalten. Eine häufige Überwachung, wie sie z.B. für Trendanalysen notwendig wäre, ist im Rahmen einer zentral ausgeführten Analytik nicht möglich oder zu teuer und zu aufwändig.
  • Dezentrale Analysesysteme nach Stand der Technik basieren z.B. auf spektroskopischen Messungen in Gasen (im Regelfall NDIR = non-dispersive Infrared) in Kombination mit einem Headspace-Sampler zur Extraktion der Fehlergase des Transformatoröls. Dieser bekannte Ansatz ermöglicht prinzipiell eine Online-Messung der Konzentrationen einzelner Fehlergase vor Ort, benötigt aber gleichermaßen die Interpretation der Ergebnisse und Ableitung von Maßnahmen durch entsprechendes Fachpersonal und ist damit als Online-Monitorsystem nur bedingt einsetzbar. Weiterhin stellt die Extraktion von Gasen eine zusätzliche Systemkomponente mit entsprechendem Aufwand und Ausfallrisiken dar, weshalb eine direkte Messung der gelösten Gase im Öl zu bevorzugen wäre, für die es aber bislang keine kommerzielle Lösung gibt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben, mit der eine kostengünstige kontinuierliche Überwachung von Stoffen, insbesondere von Transformatorölen, ermöglicht wird.
  • Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Verfahren, der Vorrichtung, dem Computerprogrammprodukt und dem computerlesbaren Medium der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, nicht lediglich einzelne gelöste Gase zu quantifizieren oder die Farbe einer Flüssigkeit (beispielsweise eines Transformatoröls) abzuschätzen und erst im Anschluss eine Interpretation zu erstellen, sondern direkt aus verschiedenen Messwerten unterschiedlicher Sensoren (z.B. Temperatur, Viskosität, Wasserstoff- und Feuchtegehalt) und Spektrometermesswerten (z.B. VIS, NIR, MIR) auf ein Fehlerbild zu schließen bzw. durch eine Trendanalyse verschiedener aus den Daten abgeleiteter Indikatoren eine Tendenz abzuleiten.
  • Dazu gehört auch die Erstellung von Modellen für die direkte Vorhersage von Fehlerbildern auf Basis statistischer Methoden - z.B. einer multivariaten Datenanalyse - derart, dass die Messwerte unterschiedlicher Sensoren und Spektrometermesswerte kombiniert ausgewertet werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine höhere Vorhersagegenauigkeit zu erreichen als über die Auswertung von Einzelspektren bzw. auch als über die separate Auswertung von Sensorsignalen und Spektren.
  • Eine verbesserte Vorhersagewahrscheinlichkeit lässt andererseits in gewissen Grenzen und in Abhängigkeit der spezifizierten Anforderungen der jeweiligen Applikation die Verwendung von Spektrometern aber auch Sensoren zu, die gegenüber High-End-Lösungen eine schlechtere Leistungsfähigkeit - im Falle von Spektrometern beispielsweise eine geringere spektrale Auflösung - zeigen, dafür aber wesentlich kostengünstiger sowie robuster und somit geeigneter für eine Online-Überwachung sind.
  • Gerade die enorme Entwicklung der vergangenen Jahre auf dem Gebiet der MEMS-Technologie trägt wesentlich dazu bei, dass entsprechende Geräte kommerziell verfügbar werden. Ein Beispiel ist das MIR Spektrometer der Fa. Pyreos Ltd., das gegenüber einer State-of-art-Labormesstechnik (FTIR) deutlich günstiger, kleiner, leichter und robuster ist und somit die Aufnahme von MIR Spektren im Feld ermöglicht. Der Vorteil gegenüber NIR-Lösungen ist, dass hier die Spektren ohne Verwendung eines Headspace-Samplers direkt am Stoff (z.B. Öl) aufgenommen werden können.
  • Die Neuheit der Erfindung liegt in der mit Hilfe statistischer Verfahren kombinierten Auswertung mindestens zweier Spektren unterschiedlicher spektraler Bereiche (z.B. sichtbares Licht, NIR, MIR) von Stoffen zur Vorhersage relevanter stofflicher Eigenschaften, beispielsweise zur Überwachung von Alterungsprozessen oder Fehlerbildern. In der kombinierten Auswertung von Spektren können des Weiteren auch skalare sensorische Messgrößen einbezogen werden, wie z.B. Temperatur oder Feuchtegehalt.
  • Ein Beispiel ist die Erstellung von Modellen zur Konzentrationsbestimmung von Fehlerindikatoren bzw. zur direkten Vorhersage von Zuständen industrieller Flüssigkeiten (z.B. Alterung oder aufgetretene Fehler an einem Gerät).
  • Der Vorteil der kombinierten Auswertung besteht in einer erhöhten Vorhersagegenauigkeit der Modelle gegenüber der Auswertung von Einzelspektren bzw. auch der separaten Auswertung mehrerer Messgrößen.
  • Eine höhere Vorhersagegenauigkeit ermöglicht wiederum den Einsatz kostengünstigerer Spektrometer und Sensoren im Bereich des industriellen Online-Monitorings durch entsprechende Kompensation einer gegenüber von High-End-Laborlösungen eingeschränkter Auflösung und Genauigkeit.
  • Die Erfindung beansprucht ein automatisiertes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer Veränderung eines Stoffs mit den Schritten:
    • - Bereitstellen eines aus Messwerten ermittelten Messwertemodells des Stoffs mit einer vorgebbaren Messwertreihenfolge der Messwerte, wobei die Messwerte vorab am Stoff ermittelt wurden,
    • - Ermittlung von ersten spektralen Messwerten des Stoffs mit einem ersten Messverfahren,
    • - Ermittlung von zweiten spektralen Messwerten des Stoffs mit einem zweiten Messverfahren und/oder
    • - Ermittlung mindestens eines skalaren Messwerts einer skalaren Messgröße,
    • - Aneinanderreihung der ersten spektralen Messwerte, der zweiten spektralen Messwerte und/oder des skalaren Messwerts in der vorgebbaren Messwertreihenfolge,
    • - Transformation der ersten spektralen Messwerte, der zweiten spektralen Messwerte und/oder des skalaren Messwerts in dimensionslose Messwerte,
    • - Vergleich der transformierten dimensionslosen Messwerte mit dem Messwertemodell und
    • - Ausgabe mindestens einer eine Veränderung des Stoffs charakterisierenden Maßzahl auf Grund des Vergleichs.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, kostengünstiger und kontinuierlicher die Veränderung von Stoffen zu überwachen.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten Maßzahlen ermittelt und daraus wird eine Trendanalyse der Veränderung des Stoffs erstellt.
  • In einer Weiterbildung können sich das erste und das zweite Messverfahren voneinander unterscheiden.
  • In einer Weiterbildung kann der Vergleich mit Hilfe von statistischen Verfahren durchgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann der Stoff ein Transformatoröl sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Maßzahl ein Maß für die Alterung des Stoffes, ein Maß für die Konzentration in einem Transformatoröl gelöster Gase als Folge aufgetretener Fehler oder ein direkter Indikator für aufgetretene Fehler in einem Transformator sein.
  • In einer Weiterbildung kann der skalare Messwert eine Temperatur, eine Feuchtigkeit, eine Viskosität oder ein elektrischer Widerstand sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann das Messwertmodell aus einer Korrelation von an bekannten Veränderungen des Stoffs ermittelten Messwerten mit aus chemischen Analysen des Stoffs ermittelten Referenzwerten gebildet werden.
  • Die Erfindung beansprucht auch eine Vorrichtung, die ausgebildet und programmiert ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Die Erfindung beansprucht des Weiteren ein Computerprogrammprodukt, umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Einrichtung ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Einrichtung ausgeführt wird.
  • Außerdem beansprucht die Erfindung ein computerlesbares Medium, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Einrichtung ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Einrichtung ausgeführt wird.
  • Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
  • Es zeigen:
    • 1: ein Ablaufmodell eines Verfahrens zur kontinuierlichen Überwachung eines Stoffs,
    • 2: ein Schaubild von ersten spektralen Messwerten,
    • 3: ein Schaubild von zweiten spektralen Messwerten,
    • 4: ein Schaubild von transformierten Messwerten und
    • 5: ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Veränderung eines Stoffs.
  • Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
  • Das Ablaufmodell der 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Verfahren zur Vorhersage von Eigenschaften eines zu untersuchenden Stoffs - z.B. von Konzentrationen gelöster Gase in einem Öl - auf Basis einer multivariaten Datenanalyse. Der Block 201 veranschaulicht den Prozess der kontinuierlichen Überwachung des Stoffs, wohingegen der Block 200 die Modellbildung darstellt. Die Eingangsgrößen für die Modellbildung sind im Schritt 101 erfasste Messwerte SV und beinhaltet u.a. nach dem Stand der Technik gewonnene Einzelspektren, beispielsweise IR-Spektren.
  • Die jeweiligen Einzelspektren werden ergänzt. Das können Spektren anderer spektraler Bereiche (z.B. VIS) aus Messungen weiterer Spektrometer sein, aber auch skalare Größen von Einzelsensoren, wie z.B. Temperatur, Viskosität, etc. Die Eingangsgröße Messwerte SV stellt dann eine Aneinanderreihung verschiedener Spektren und skalarerer Größen in einer vorgebbaren Messwertreihenfolge dar, die zur Modellbildung (Block 200) und zur Vorhersage (Block 201) herangezogen wird (kombinierte Auswertung von Spektren und skalaren Sensorgrößen) .
  • Im Schritt 100 werden die im Schritt 101 gewonnenen Messwerte SV rechentechnisch vorverarbeitet, wie zum Beispiel durch Auswahl des oder der Spektralbereiche, Glättung, Normierung, Eliminierung von Ausreißern, Bildung der vorgebbaren Messwertreihenfolge der Messwerte SV. In dem Schritt 102 werden die vorverarbeiten Messwerte SV mit aus chemischen Analysen (Schritt 103) des Stoffs gewonnenen Referenzwerten in Korrelation gesetzt und evaluiert. Dies kann beispielsweise durch eine multivariate Regressionsanalyse mit Hilfe der Chemometrie oder neuronaler Netzte erfolgen.
  • Dies ergibt das Messwertmodell des Schritts 104 (auch als Kalibrierungsmodell bezeichnet), mit dem die aus den ersten und zweiten spektralen Messwerten S1, S2 durch Transformation gewonnenen dimensionslosen ersten und zweiten spektralen Messwerte dS1, dS2, sowie die aus den skalaren Messwerten MV durch Transformation gewonnenen dimensionslosen skalaren Messwerte dMV verglichen werden, wobei die dimensionslosen Messwerte dS1, dS2 und dMV in die dem Messwertmodell entsprechende Messwertreihenfolge gebracht werden. Die ersten und zweiten spektralen Messwerte S1, S2 und die skalaren Messwerte MV werden aus dem zu überwachenden Stoff gewonnen (Schritt 105). Der Vergleich mit dem Messwertmodell erfolgt durch mathematische und statistische Verfahren, wie beispielseise durch eine Regressionsanalyse.
  • In dem Schritt 106 werden aus dem Vergleich des Schritts 104 Veränderungen des Stoffs identifiziert und deren Konzentration vorhergesagt. Die Veränderung wird durch eine oder mehrere Maßzahlen AM charakterisiert, die ausgegeben werden.
  • Ein konkretes Ausführungsbeispiel ist die direkte Vorhersage von Fehlerbildern in Transformatorölen auf Basis einer kombinierten Auswertung mittels zweier mit verschiedenen, kostengünstigen und robusten Spektrometern aufgenommener Spektren im sichtbaren und mittleren Infrarot-Bereich sowie weiterer skalarer Messgrößen wie die Feuchte im Öl und/oder der Wasserstoffgehalt. Die Kombination aus kostengünstiger Messtechnik und der Erstellung von Messwertmodellen mit verbesserter Vorhersagegenauigkeit schafft die Basis für Online-Systeme zur Überwachung von Transformatoren unter direkter Vorhersage des Fehlerbildes insbesondere auch auf Basis einer direkten Messung am Transformatoröl.
  • 2 zeigt ein Schaubild als Beispiel für bereits normierte (dimensionslose) erste spektrale Messwerte dS1. Die horizontale Achse gibt die Wellenlänge λ in Nanometer an. Die vertikale Achse zeigt die Intensität I der normierten dimensionslosen ersten spektralen Messwerte in einem Bereich von 0 bis 1,0. Die ersten spektralen Messwerte dS1 zeigen spektrale Kurven für unterschiedliche Gaskonzentrationen in einem Transformatoröl. Durch Alterung des Transformatoröls kann es zum Ausgasen kommen.
  • 3 zeigt ein Schaubild als Beispiel für bereits normierte dimensionslose zweite spektrale Messwerte dS2. Die horizontale Achse gibt die Wellenlänge λ in Nanometer an. Der Wellenlängenbereich ist von dem der 2 verschieden. Die vertikale Achse zeigt die Intensität I der normierten dimensionslosen zweiten spektralen Messwerte in einem Bereich von 0 bis 1,0. Die zweiten spektralen Messwerte dS1 zeigen Spektren für unterschiedliche Gaskonzentrationen in dem Transformatoröl.
  • 4 zeigt ein Schaubild der Kombination der Schaubilder der 2 und 3, wobei die Wellenlänge λ in dimensionslose Pixel transformiert wird. Entsprechend einer vorgebbaren Messwertreihenfolge sind die Kurven der 2 und 3 aneinander gereiht. Zusätzlich wird als letztes Pixel ein normierter dimensionsloser skalarer Messwert dMV (beispielsweise eine Temperatur) angefügt. Die Kurven der 4 dienen zur Bildung des Messwertmodells.
  • 5 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur kontinuierlichen Überwachung eines Stoffs. Durch die Vorrichtung können beispielsweise Alterungsprozesse des Stoffes erkannt bzw. vorhergesagt werden. Die Vorrichtung weist eine Steuereinheit 3 auf, an die eine Ausgabeeinheit 4 zur Anzeige der Maßzahl AM bzw. von Ergebnissen angeschlossen ist. Mit Hilfe einer Eingabeeinheit 5 kann die Vorrichtung bedient werden.
  • Mit Hilfe des Spektroskops 1 werden die ersten spektralen Messwerte S1 erfasst und an die Steuereinheit 3 zur Auswertung weitergeleitet. Mit Hilfe des Messsensors 2 werden skalare Messwerte erfasst und ebenfalls an die Steuereinheit 3 zur Auswertung weitergeleitet. In der Steuereinheit 3 ist das Messwertmodell für den Vergleich gespeichert.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Spektroskop
    2
    Messsensor
    3
    Steuereinheit
    4
    Anzeigeeinheit
    5
    Eingabeeinheit
    100
    Messwerterfassung
    101
    Vorverarbeitung
    102
    Evaluierung
    103
    Chemische Analyse
    104
    Messwertmodellbildung
    105
    Messwererfassung
    106
    Vergleich und Datenausgabe
    200
    Modellbildungsblock
    201
    Vorhersageblock
    AM
    Maßzahl
    dS1
    dimensionslose erste spektrale Messwerte
    dS2
    dimensionslose zweite spektrale Messwerte
    dMV
    dimensionsloser skalarer Messewert
    I
    Intensität
    λ
    Wellenläge
    MV
    skalarer Messwert
    RV
    Referenzwerte aus einer chemischen Analyse
    S1
    erste spektrale Messwerte
    S2
    zweite spektrale Messwerte
    SV
    Messwerte zur Bildung des Messwertmodells

Claims (11)

  1. Automatisiertes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer Veränderung eines Stoffs mit folgenden Schritten: - Bereitstellen (104) eines aus Messwerten (SV, RV) ermittelten Messwertemodells des Stoffs mit einer vorgebbaren Messwertreihenfolge der Messwerte (SV), wobei die Messwerte (SV, RV) vorab am Stoff ermittelt wurden, - Ermittlung (105) von ersten spektralen Messwerten (S1) des Stoffs mit einem ersten Messverfahren, - Ermittlung (105) von zweiten spektralen Messwerten (S2) des Stoffs mit einem zweiten Messverfahren und/oder - Ermittlung (105) mindestens eines skalaren Messwerts (MV) einer skalaren Messgröße, - Aneinanderreihung (104) der ersten spektralen Messwerte (S1), der zweiten spektralen Messwerte (S2) und/oder des skalaren Messwerts (MV) in der vorgebbaren Messwertreihenfolge, - Transformation (104) der ersten spektralen Messwerte (S1), der zweiten spektralen Messwerte (S2) und/oder des skalaren Messwerts (MV) in dimensionslose Messwerte (dS1, dS2, dMV), - Vergleich (106) der transformierten dimensionslosen Messwerte (dS1, dS2, dMV) mit dem Messwertemodell und - Ausgabe (106) mindestens einer eine Veränderung des Stoffs charakterisierenden Maßzahl (AM) auf Grund des Vergleichs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus Maßzahlen zu unterschiedlichen Zeitpunkten eine Trendanalyse der Veränderung des Stoffs erstellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste und das zweite Messverfahren voneinander unterscheiden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mit Hilfe von statistischen Verfahren durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff ein Transformatoröl ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßzahl (AM) ein Maß für die Alterung des Stoffes, ein Maß für die Konzentration in einem Transformatoröl gelöster Gase als Folge aufgetretener Fehler oder ein direkter Indikator für aufgetretene Fehler in einem Transformator ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der skalare Messwert (MV) eine Temperatur, eine Viskosität oder ein elektrischer Widerstand ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messwertmodell aus einer Korrelation von an bekannten Veränderungen des Stoffs ermittelten Messwerten (SV) mit aus chemischen Analysen des Stoffs ermittelten Referenzwerten (RV) gebildet wird.
  9. Vorrichtung aufweisend ein Spektroskop (1), einen Messsensor (2) und eine Steuereinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgebildet und programmiert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche auszuführen.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Einrichtung ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Einrichtung ausgeführt wird.
  11. Computerlesbares Medium, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Einrichtung ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Einrichtung ausgeführt wird.
DE102017221210.1A 2017-11-27 2017-11-27 Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium Pending DE102017221210A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221210.1A DE102017221210A1 (de) 2017-11-27 2017-11-27 Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium
PCT/EP2018/081348 WO2019101618A1 (de) 2017-11-27 2018-11-15 Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen überwachung von stoffen sowie zugehöriges computerprogrammprodukt und computerlesbares medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221210.1A DE102017221210A1 (de) 2017-11-27 2017-11-27 Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017221210A1 true DE102017221210A1 (de) 2019-05-29

Family

ID=64500336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017221210.1A Pending DE102017221210A1 (de) 2017-11-27 2017-11-27 Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017221210A1 (de)
WO (1) WO2019101618A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112414949A (zh) * 2020-10-29 2021-02-26 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种实时检测变压器故障的气体继电器及诊断方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2013597A1 (de) * 1969-03-24 1970-10-01 Mobil Oil Corp., New York, N.Y. (V.St.A.) Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl
EP1521081A1 (de) * 2003-09-30 2005-04-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Schmierfähigkeitsmessung mit einem MEMS-Sensor
DE102008019500A1 (de) * 2007-09-20 2009-04-16 Technische Universität München Anorndnung, Verfahren und Sensor zur Erfassung von Flüssigkeitsparametern
EP2733489A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Extraktion mehrerer Einzelgase aus einer Isolierflüssigkeit
US20150211971A1 (en) * 2014-01-29 2015-07-30 Jp3 Measurement, Llc System and method for determining vapor pressure of produced hydrocarbon streams via spectroscopy

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045421A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-19 The Royal Veterinary And Agricultural University Improved method and apparatus for measuring bitterness in beer and brewing samples

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2013597A1 (de) * 1969-03-24 1970-10-01 Mobil Oil Corp., New York, N.Y. (V.St.A.) Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl
EP1521081A1 (de) * 2003-09-30 2005-04-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Schmierfähigkeitsmessung mit einem MEMS-Sensor
DE102008019500A1 (de) * 2007-09-20 2009-04-16 Technische Universität München Anorndnung, Verfahren und Sensor zur Erfassung von Flüssigkeitsparametern
EP2733489A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Extraktion mehrerer Einzelgase aus einer Isolierflüssigkeit
US20150211971A1 (en) * 2014-01-29 2015-07-30 Jp3 Measurement, Llc System and method for determining vapor pressure of produced hydrocarbon streams via spectroscopy

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019101618A1 (de) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015122926A1 (de) Erfassungsverfahren und -system
DE10235612B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Qualität von Schmieröl
DE102020116094B4 (de) Mehrzahl an baugleichen Spektrometern und Verfahren zu deren Kalibrierung
EP2748589B1 (de) Verfahren zum Ermitteln der Reinheit eines Kältemittels
DE102006000805B4 (de) Verfahren zur Korrektur von spektralen Störungen in der ICP Emissionsspektroskopie (OES)
EP0829718B1 (de) Gasanalysegerät und Verfahren zur Identifikation und/oder Bestimmung der Konzentration von zumindenst einer Gaskomponente
DE102017221210A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung von Stoffen sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium
DE19830720C1 (de) Verfahren zur indirekten Brennwert-, Heizwert- und Wassergehaltsbestimmung von flüssigen Abfallproben sowie eine Vorrichtung und deren Verwendung zur Gewinnung von flüssigen Abfallchargen
DE102013104203A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Restbetriebsdauer eines Messaufnehmers
EP3847456B1 (de) Analyse eines in einem isoliermedium eines hochspannungsgeräts gelösten gases
DE102013114393A1 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Wartungsempfehlung für einen Sensor
DE2850766A1 (de) Verfahren zum nachweis von korrosionsbildung in dampfturbinenanlagen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP3133384A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur thermo-optischen untersuchung von proben
EP3577453A1 (de) Verfahren zum kalibrieren und mess- und analyseverfahren
EP3325941A1 (de) Anordnung zur bestimmung der permeationsrate einer probe
DE3623052A1 (de) Fluoreszenz-analysator
DE19758399A1 (de) Verfahren zur Bestimmung von Bestandteilen in Speiseölmischungen
DE102018218126A1 (de) Spektroskopische Messung von Fluiden bei Schiffen
DE102008015145A1 (de) Verfahren zur Nachkalibrierung von Sensoren und zur Kalibrierung weiterer Sensoren
EP3978920A1 (de) Automatisierte bestimmung von veränderungen in flüssigen stoffen mit einem mikrowellen hohlraumresonator
DE102017210548A1 (de) Dickenunabhängige spektroskopische Analyse von Betriebsstoffen
DE10160213B4 (de) Messeinrichtung für elektrochemische Messgrössen, insbesondere pH-Messeinrichtung
EP1238262A2 (de) Verfahren und einrichtung zur messung von kenngrössen einer probe
DE102016124867A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur spektrometrischen Bestimmung einer Messgröße
DE102005007755B4 (de) Verfahren zur Analyse der Zusammensetzung einer flüssigen Metallschmelze

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE