Датчик контролирует качество масла на оборудовании для генерации электроэнергии

На рынке мобильных и основных средств существует острая потребность в расширении возможностей полевых подразделений для определения качества нефти по запросу и предоставления дополнительной информации о состоянии нефти, которая традиционно была получена из лабораторий анализа нефти.

Текущая методология тестирования в лабораториях за пределами площадки является неоптимальной и дорогостоящей из-за логистических проблем, связанных с отправкой образцов, и временной задержкой с получением информации обратно для персонала, чтобы иметь возможность принимать быстрые и обоснованные решения.

Определение качества масла в реальном времени с помощью встроенных и портативных устройств оценки масла, которыми управляет механический персонал, обеспечивает операционную гибкость и быстрые средства проверки качества масла, что является ключом к созданию программы по предоставлению продуктов для мониторинга состояния в реальном времени для всех активы.

Измерение вязкости нефти - это быстрый метод определения состояния нефти, который считается важным параметром при оценке готовности активов.

Датчик вязкости SenGenuity ViSmart, который может дополнять ИК-спектроскопию и другие датчики сыпучих свойств, может предоставлять мгновенные оперативные данные о вязкости и температуре, не имеет движущихся частей с чрезвычайно широким рабочим диапазоном и предлагает универсальное подключение plug-and-play для интеграции с и в другие портативные устройства.

Датчики присутствуют на рынке почти десять лет и в настоящее время устанавливаются на рынках, начиная от мониторинга состояния масла в станках и вращающемся оборудовании до управления процессами при нанесении покрытий. Именно в этих жестких условиях были реализованы преимущества рентабельности инвестиций, и теперь они оцениваются для мобильных и основных средств, где мониторинг состояния масла имеет первостепенное значение.

Датчики акустических волн (AW) SenGenuity предлагают ряд преимуществ по сравнению с обычными механическими и электромеханическими вискозиметрами, поскольку они представляют собой небольшие твердотельные устройства, которые могут быть полностью погружены в масло, обеспечивая мгновенный поток данных о вязкости для встроенной выборочной проверки OEM или конечного пользователя. приложения.

Датчики не подвержены ударам, вибрации или условиям потока, поэтому их можно использовать в суровых условиях эксплуатации для измерения вязкости от нуля до 500 сП в диапазоне температур от минус -15 до 125 градусов Цельсия с высокой степенью точности. В то же время на измерения датчика не влияют частицы в масле.

Обычные механические и электромеханические вискозиметры, предназначенные в первую очередь для лабораторных измерений, трудно интегрировать в среду управления и мониторинга. Как следствие, многие компании полагаются на решения, основанные на периодических «моментальных снимках» данных, полученных в результате периодического отбора проб, когда на обычные приборы могут влиять температура, скорость сдвига и другие переменные.

Учитывая, что загрязняющие вещества в нефти (вода, растворители и топливо), как известно, снижают вязкость и вызывают повреждение внутренних компонентов дизельных активов, будь то грузовики, строительная техника, военные автомобили или генераторное оборудование, важно не просто полагаться на данные снимка.

Было показано, что высокие уровни загрязнения воды в дизельном топливе являются причиной коррозии и точечной коррозии, что приводит к увеличению количества частиц износа металла. Присутствие остаточных чистящих растворителей и загрязнение топлива привело к разбуханию уплотнений и созданию неидеальных условий эксплуатации двигателя.

Знание вязкости в реальном времени дает значительные преимущества для измерения старения масла, попадания загрязняющих веществ во время промышленных операций и предотвращения начального механического отказа из-за потери смазывающих свойств масла.

В этом тематическом исследовании вместе с данными клиентов показан датчик вязкости SenGenuity ViSmart с резьбовым болтом (рис. 2), предназначенный для встроенной интеграции в стационарные и мобильные дизельные активы.

Технология продукта

SenGenuity разработала уникальный метод, предлагающий датчик вязкости с широким динамическим диапазоном (от воздуха до нескольких тысяч сП) в одном датчике (рис. 1).

Рис. 1. Датчик SenGenuity использует акустический волновод с электрическими преобразователями на одной поверхности и контактирует с жидкостью на другой поверхности.

ViSmart - это коммерчески доступный, прочный, надежный и экономичный твердотельный вискозиметр на поверхностных акустических волнах для интеграции в поточные системы мониторинга и управления процессами в реальном времени для масштабируемых приложений (рис. 2).

Рис. 2. Твердотельный датчик вязкости с болтом с низким усилием сдвига SenGenuity

Датчик не имеет движущихся частей (кроме вибрации атомарного масштаба на поверхности) и, из-за высокой частоты вибрации, несколько миллионов колебаний в секунду, не зависит от условий потока жидкости и невосприимчив к вибрационным воздействиям окружающая обстановка. Используется высокотемпературная электроника, что обеспечивает очень широкий диапазон рабочих температур для датчика.

Важность этих акустических датчиков заключается в совершенно другом принципе измерения. В то время как один класс механических устройств измеряет кинематическую (поток) вязкость, а другой класс измеряет внутреннюю вязкость (трение), датчики акустической волны (AW) измеряют акустический импеданс, (ωρη) 1/2, где ω - радианная частота (2πF). , ρ - плотность, η - характеристическая вязкость.

Измерение вязкости производится путем соприкосновения кварцевого резонатора с жидкостью. Вязкость жидкости определяет толщину жидкости, гидродинамически связанной с поверхностью датчика.

Поверхность датчика находится в равномерном движении с частотой ω =2πF с амплитудой U. Частота известна конструктивно, а амплитуда определяется уровнем мощности электрического сигнала, подаваемого на датчик. Поскольку поперечная волна проникает в соседнюю жидкость на глубину, d определяется частотой, вязкостью и плотностью жидкости как d =(2η / ωρ) 1/2, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. На этом рисунке показано поперечное сечение датчика, показывающее преобразователи на нижней поверхности и молекулы жидкости (золотые шары) на верхней поверхности.

Акустическая вязкость рассчитывается с использованием потерь мощности кварцевого резонатора в жидкости. Единицей измерения является акустическая вязкость (AV), равная ρη, (г / см3 • сП) (плотность, умноженная на динамическую вязкость).

Резонатор акустической волны поддерживает стоячую волну по всей своей толщине. Волновой рисунок взаимодействует с электродами на нижней поверхности (герметично изолированными от жидкости) и взаимодействует с жидкостью на верхней поверхности.

На большую часть жидкости акустический сигнал не влияет, и вибрирующая поверхность перемещает тонкий слой (порядка микрон или микродюймов). Также присутствует запатентованное твердое покрытие, устойчивое к царапинам и истиранию, что позволяет датчику работать в экстремальных условиях и позволяет датчику ViSmart быть подходящим кандидатом для приложений мониторинга состояния масла и качества топлива в мобильных и стационарных системах. рынки активов.

Клиентское приложение и данные

У клиента из страны третьего мира, работающего в сфере телекоммуникаций и данных, есть стратегическое и критически важное оборудование для выработки электроэнергии, расположенное в отдаленных местах. Проблемы логистики таковы, что им не придется часто посещать объекты. Из-за удаленности объектов они не являются частью энергосистемы или телекоммуникационной сети и, как таковые, подвержены погодным повреждениям, сбоям в работе оборудования, вандализму и кражам активов.

В партнерстве с поставщиками решений для удаленного мониторинга объектов датчики ViSmart, как часть общего пакета решений, могут обеспечить безопасный и надежный мониторинг качества масла и топлива, присутствующих в генераторных установках, которые присутствуют в этих телекоммуникационных инфраструктурах предприятия.

Заказчик преследовал двоякую цель. Во-первых, они хотели иметь возможность определить, находится ли качество масла в пределах номинальных рабочих характеристик с течением времени, и определить, можно ли улучшить интервалы замены масла (в настоящее время масло меняют каждые 150–200 часов).

Показания вязкости были определены как ключевой индикаторный параметр (важно отметить, что датчик ViSmart также измеряет температуру). Вторичной целью было гарантировать, что датчик определит событие, при котором в генераторную установку попало неуказанное масло.

Во-вторых, у заказчика было требование определить, было ли загрязнение в топливопроводе водой или керосином. И снова показание вязкости было определено как ключевой индикаторный параметр.

Были созданы условия испытаний, и фактические образцы масла были получены от генераторной установки, обеспечивающей непрерывную электрическую мощность (при переменной нагрузке) вместо коммерчески закупаемой мощности (выходная мощность 22 кВА, 18 кВт при 220 В / 60 Гц). На Рисунке 4 показана зависимость между вязкостью первичного и использованного масла 15W40 в зависимости от температуры. Отработанное масло имеет наработку 150 часов; четко наблюдается смещение вязкости в номинальной и нет необходимости менять масло.

Рис. 4. Данные о вязкости и температуре для нового и бывшего в употреблении 15W40

В рамках одной и той же установки были проверены различные сорта масла на значения вязкости, чтобы подтвердить способность датчика ViSmart различать типы масла. Кроме того, различные типы масла были введены в оборудование для генераторной установки, указанное как 15W40, чтобы определить, может ли датчик уведомить клиента о событии, когда присутствует неподходящее масло. Данные, показанные на Рисунке 5, получены при температуре 40 градусов C, и ясно показывают дифференциацию в состоянии масла.

Рисунок 5а. Различные значения вязкости для различных состояний масла при 40 градусах Цельсия

Рисунок 5b. Различные значения вязкости для различных состояний масла при 40 градусах Цельсия (подробно)

Данные по вязкости также были получены при 100 ° C; и снова наблюдается дифференциация в различных состояниях масла (см. Рисунок 6). С данными о вязкости, полученными при различных температурах, можно определить состояние масла и проверить, соответствует ли оно его рабочим параметрам.

Рис. 6. Различные значения вязкости для различных состояний масла при 100 градусах Цельсия

В рамках той же настройки в энергетическом оборудовании вязкость дизельного топлива в сочетании с загрязнением топлива измерялась при различных температурах. Загрязнение состояло из воды и керосина, и все условия были измерены при 25 и 40 градусах Цельсия. Как ясно показывают данные на Рисунке 7, ViSmart может контролировать вязкость топлива и обеспечивать ее соответствие эксплуатационным параметрам.

Рис. 7. Различные значения вязкости для различных состояний качества топлива при 25 и 40 градусах Цельсия

Все вышеперечисленные данные показывают, что с помощью простой логики, используемой на станции удаленного мониторинга, вместе с условиями предупреждения и аварийной сигнализации, вязкость и температура полученного масла и топлива могут контролировать надлежащие условия, необходимые для надежной работы энергетического оборудования без простоев. .

Преимущества

Датчик вязкости ViSmart можно легко применить в полевых условиях или установить непосредственно на оборудование для непрерывного контроля вязкости, чтобы механики могли проверить масло или топливо за считанные минуты.

Это будет дополнением к бремени лабораторных анализов масла, предоставляя данные о вязкости в реальном времени, и позволит оптимизировать логистические затраты. А поскольку для прочного виброустойчивого и ударопрочного датчика калибровка не требуется, после его установки в суровых промышленных условиях затраты на обслуживание становятся чрезвычайно низкими.

В настоящее время датчики используются в круглосуточных приложениях коммерческого сектора с возможностью передачи данных в реальном времени для принятия решений. Встроенный в линию датчик с резьбовым болтом в режиме реального времени может быть полностью погружен в масло и / или топливо и может быть просто использован для выборочной проверки или постоянного мониторинга.

Предоставление данных о вязкости в режиме реального времени и постоянное использование датчика предоставят персоналу необходимую информацию для принятия критических решений в реальных полевых условиях, что приведет к увеличению срока службы машины и графиков технического обслуживания, дополняя поток других данных о параметрах качества нефти, полученных из лабораторий.