[发明专利]用于监测和评价液体状况的系统和传感器单元

说明书

本发明涉及一种用于监测液体的状况的感测单元，感测单元包括至少一个传感器和评价单元。感测单元适用于通过使用至少一个传感器测量液体的两个或更多个参数，其中参数至少涉及液体降解或磨损碎屑颗粒产生。至少一个传感器适用于提供至少两个信号，每个信号以适用于在至少两次测量的过程中求出平均值和不同于零的方差的方式提供其值。评价单元适用于使测量的信号关联，并且通过比较测量的至少两个参数来评价液体的状况。因此，获得以自动关联的方式提供关于润滑剂和机器的性能的连续反馈的可靠监测系统，从而允许连续调节以提高正常运行时间以及机器寿命。

技术领域

本发明涉及用于监测和评价液体的状况的系统和感测单元以及监测液体的状况的方法。

背景技术

在岸行业和离岸行业，例如采矿业、发电工业、风力涡轮机工业和船舶中用于多种用途的机械应该长时间有效运行，理想情况下只在不需要它们的功能时才停止。实际上，机器会由于各种其他原因突然并且以有计划的方式停止。停工期的主要原因是由于机器磨损引起的故障以及另外有计划的维护以避免这种磨损。

最容易磨损的机器部件是运动部件，其中采用润滑以提高效率并避免金属对金属的磨损。润滑剂吸收磨损的颗粒并将其带到下游，其中通常为在线液压过滤器的过滤单元吸收最大颗粒并将其余部分重新引入机器中。当过量颗粒被重新引入机器时，它们磨损运动部件，这既降低了工作效率又产生了更多和更大的磨损碎屑，因此随着大颗粒撕裂更大颗粒进一步加速齿轮劣化。这也堵塞了过滤器。

润滑液通常是含有添加剂的油。这些添加剂被引入以改善油的不同功能，例如在高温运转下提高粘度以抵抗化学分解或润滑。经过一段时间后，油和/或添加剂会分解，从而使油酸化。如果不管它，则酸化的油会腐蚀与其接触的机器部件。然后，需要更换所述机器部件，从而导致维修昂贵，机器的生产率损失，并且如果机器是大型作业诸如船的一部分，则整个系统的功能受损。这样的故障可能是灾难性的。

此外，虽然磨损颗粒产生和液体降解之间的关系的确切性质尚不清楚，但是它至少包括双向正反馈回路，其中磨损碎屑产生增多消耗油，消耗的油腐蚀机器从而产生磨损碎屑颗粒。因为特别大的颗粒磨损碎屑产生呈指数增长，所以当它们出现时，这使这些问题进一步被问题化，并且在确认时必须立即停止。

理想情况下，当在某一点过后液体包括太多磨损碎屑颗粒和/或液体被降解时，机器停止运转，并且维修人员可以通过例如清洁机器和重新涂抹新液体或更换在线过滤器来解决问题。由于这种机器是封闭的系统，因此正确评估何时打开机器进行检查和/或维护有极大的兴趣。

为了避免因机器过度磨损而造成的任何不合时宜的故障，机器通常被安排定期地进行维护或油分析。例如，在一组预定义的日期，机器被关闭，并且维修人员打开系统、取出油样本用于非现场评价和/或根据一些预定义的维护程序清洁系统。US3526127A公开一种用于在计算机帮助的辅助下自动测试油状况并报告其结果的方法和设备。不幸的是，由于几个原因，这是在非现场进行的并且是昂贵的方法。打开系统可能会将外部元件引入封闭系统，并且打开舱口的动作可能会从内部释放颗粒，从而中断流动并且稍后导致停机。这些主动维护过程是在该类型的所有机器中从平衡各方利益的情况下限定的，从而为此增加了安全系数。虽然故障比计划维护成本更高是有道理的，但是特别是当不必要的停工期进一步引起后续故障的风险或需要大型作业诸如船停止其运行时，任何这种停工期都非常昂贵。

此外，并非所有机器被磨损一样。其工作人员的操作风格对于机器的潜在正常运行时间和机器寿命非常重要。例如，以最大速度交替关闭和打开的机器将比在其最佳运行范围内运转的机器磨损明显加快。然后，性能更好的机器的维护停工期比实际需要更多，而管理不善的机器直到机器已经损坏才被确认为管理不善，这会难以或不可能查明这种管理不善的确切罪魁祸首。

为了避免对设备的严重损坏，传感器可被引入来监测液体中磨损碎屑颗粒的累积以及液体降解。然而，系统的液压系统必须始终完美地起作用，以便在液体中获得难以获得的磨损碎屑颗粒的代表性图像。在本领域中，磨损碎屑颗粒通常利用光学传感器被监测，而液体降解通过电阻抗光谱型传感器被测量。