海洋平台主柴油机油液在线监测系统设计.pdf
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1、第36卷第4期海洋平台海洋平台主柴油机油液在线监测系统设计范玉宝(中海石油(中国)有限公司 深圳分公司,广东 深圳518067)摘要:海洋平台主柴油机长期高速、高温工作,对油液的润滑要求较高。文章以某海洋平台主柴油机为研究对象,根据其结构特点及放置位置的限制,确定监测参数,选择监测传感器及设备,设计传感器安装方案及油液在线监测系统整体方案,对其润滑磨损状态进行实时监测。监测结果表明,此套油液在线监测系统不仅节约了检测时间,而且运行稳定,能够及时进行预警与故障诊断。关键词:海洋平台主柴油机;油液在线监测;故障诊断中图分类号:P75文献标志码:Adoi:10.13352/j.issn.1001-8
2、328.2023.04.014Abstract:The main diesel engine of the offshore platform is exposed to high temperatures after working at highspeed for a long time and thus has high requirements for oil lubrication.This paper takes the main diesel engine of anoffshore platform as the research object.According to its
3、 structural characteristics and the limitation of placement position,it determines the monitoring parameters and selects the monitoring sensors and equipment.It designs the sensor installation scheme and the overall scheme of the online oil monitoring system and monitors the lubrication andwear stat
4、us of the system in real-time.The monitoring results show that the designed online oil monitoring system notonly saves detection time but also runs stably,and it can appropriately warn and diagnose faults.Key words:main diesel engine of the offshore platform;oil online monitoring;fault diagnosis主柴油机
5、作为海上油气生产的关键设备,其润滑安全工作是设备管理工程的重要内容之一。柴油机的润滑故障可能造成灾难性的后果,因此提升柴油机润滑安全是防止和延缓零件磨损、提高润滑可靠性和防范其他形式失效的重要手段之一。由于海洋钻采平台长期处在恶劣的海洋环境中,增加了其主柴油机润滑离线检测取样环节的难度,同时由于运输时间的增加,使样本缺少时效性。因此采用主柴油机油液在线监测技术,既节约了成本、满足时效性需求,又能保证监测的稳定性和可靠性。1油液在线监测技术油液在线监测是指系统或设备在不停止工作的情况下,通过系统或设备的在线传感器对在用油的理化、污染、磨损性能参数进行连续不间断的原位监测,根据所监测的油品参数异常
6、变化来判定或预测系统或设备的运行工况和状态,诊断系统或设备的异常部件,为开展针对性维护和修理提供依据,从而有效及时避免事故发生的监测技术1。1.1油液在线监测技术发展油液在线监测技术与当前快速发展的高新技术融合是其发展的动力。伴随计算机技术、油液通讯技术、数据融合技术的快速发展,油液在线监测技术正向自动化、智能化、网络化和远程化方向发展;油液在线监测诊断模式正向多种监测技术手段融合诊断即多监测参数数据融合诊断方作者简介:范玉宝(1987-),男,四川南充人,工程师,大学本科,主要从事海洋石油装备研究和管理工作。中 国 修 船59中 国 修 船2023年8月海洋平台向发展2-5。文献6建立一种船
7、用柴油机摩擦状态的在线监测系统;文献7针对油液实时分析的应用需求,建立了基于分流采样原理的实用化污染分析系统;文献8在对油液在线监测系统中磨粒图像特点深入分析的基础上,提出了基于差值图像粗分割和Otsu算法相结合的磨粒图像分割方法。油液在线监测技术将成为未来油液监测预警与故障诊断的重要手段。1.2油液在线监测系统传感器选型传感技术的发展促进了油液在线监测技术的不断发展。早期使用物理量测量传感器,利用机械结构的变形和位移实现非电量与电量之间的转换9。随着监测参数的多元化,监测传感器的类型也随之增加。在监测油液中金属磨粒方面,吕晓军等根据铁谱分析技术,开发了一种应用广泛的在线铁谱分析仪10;范洪波
8、等对油液传感器电感与金属磨粒形状变化进行研究,开发了具有优异磨粒监测能力的油液在线监测传感器11;在监测油液中水分方面,李钰洁等研究了电容传感器的类型与油液中水分存在的关系,开发了便携式电容传感器12。2油液在线监测系统设计2.1监测参数设计在润滑系统中,油中的水分主要来自油冷器泄漏或空气污染。水分将加剧油品氧化变质,增加油泥,恶化油质,引起添加剂发生水解反应而失效,所以水分含量应控制在尽可能低的范围。黏度是流体运动时内摩擦力的度量,用于衡量油品在特定温度下抵抗流动的能力,黏度异常将导致设备润滑不良,使机械表面产生异常磨损,如点蚀、剥落等。磨损颗粒污染指油中含有的固体颗粒含量,包括金属颗粒和非
9、金属颗粒,会导致磨损、堵塞等问题,其主要来源于外界的粉尘、砂砾、密封胶质物,也有来源于系统内部的油品氧化产物、过滤器的玻璃纤维、油管中的锈蚀颗粒以及摩擦副表面的磨损颗粒等13。一般情况下,油液在线监测参数及意义如表1所示。2.2监测系统设计油液在线监测系统由下位机单元(包括采集模块和多参数传感器)、上机位单元(包括阈值报警、智能分析及运维指导)、显示单元、传输单元及故障诊断模块组成14,油液在线监测系统设计如图1所示。图1油液在线监测系统设计数据分析模块数据采集模块水分传感器黏度传感器铁磁传感器油箱专家诊断网络阈值报警智能分析运维指导实时数据实时曲线显示器上位机主机回油管油路数据传输(R5-4
10、85)网络传输进油管3主柴油机油液在线监测系统实例本文为满足某海洋钻采平台发电机组的润滑可靠性安全监测技术的需要,开展多监测信息深度挖掘技术的研究,通过建立油液在线监测系统,利用大数据特征信息智能融合算法实现柴油机组在用油的寿命预测和机组润滑磨损故障诊断分析。监测的对象为海洋钻采平台主柴油机,使用的油品为昆仑 DCB 4030 船用中速筒状活塞柴油机油,监测系统所用监测仪型号分别为 GTI-TPW16、GTI-HPM06、GTI-EW16及GTI-GW06,监测系统具体技术参数如表2所示。3.1监测系统功能每台仪器的输出端口均为网络接口,直接与交换机相连;系统中的终端工控机用于采集多台仪器的数
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