传感器监测发电设备的油质

移动和固定资产市场迫切需要使现场单位能够按需确定油品质量，并提供传统上从油品分析实验室获得的补充油品状况信息。

由于运送样品的物流挑战以及将信息返回给人员以便能够做出快速明智的决策的时间延迟，当前在场外实验室进行测试的方法不是最佳的且成本高昂。

使用由机械人员操作的嵌入式和便携式油品评估设备实时确定油品质量，提供操作灵活性和快速筛查油品质量的方法，这是制定计划的关键，为所有人提供实时状态监测产品资产。

测量石油粘度是一种快速确定石油状况的方法，被认为是评估资产准备情况的重要参数。

SenGenuity ViSmart 粘度传感器可以补充红外光谱和其他体积特性传感器，可以提供即时的在线粘度和温度数据，没有移动部件，工作范围极广，并提供通用的即插即用连接，以便与以及其他手持产品。

这些传感器已经上市近十年，目前安装在从机床和旋转设备行业的油况监测到涂层应用的过程控制等市场。正是在这些严苛的环境中，投资回报率的优势才得以实现，并且现在对移动和固定资产进行了评估，在这些环境中，油况监测至关重要。

SenGenuity 的声波 (AW) 传感器与传统的机械和机电粘度计相比具有许多优势，因为它们是小型固态设备，可以完全浸入油中，为嵌入式 OEM 或最终用户抽查提供即时粘度数据流应用程序。

这些传感器不受冲击或振动或流动条件的影响，因此它们可以在恶劣的工作条件下使用，以高精度测量零至 500 cP 的粘度，温度范围为负 15 摄氏度至 125 摄氏度。同时，传感器测量不受油中颗粒物的影响。

主要用于实验室测量的传统机械和机电粘度计难以集成到控制和监测环境中。因此，许多公司依赖于从定期采样中获取的间歇性“快照”数据做出决策，而传统仪器可能会受到温度、剪切速率和其他变量的影响。

鉴于已知油中的污染物（水、溶剂和燃料）会降低粘度并对柴油资产的内部组件造成损坏，无论它们是卡车、建筑设备、军用车辆还是发电设备，重要的是不要仅仅依赖于快照数据。

柴油燃料中的高水污染水平已被证明是腐蚀和点蚀的原因，导致金属磨损颗粒计数增加。残留清洁溶剂和燃料污染的存在导致密封件膨胀并造成不太理想的发动机运行情况。

实时了解粘度对于测量油的老化、商业操作期间污染物的进入以及防止因油润滑性能损失而导致的初期机械故障具有重要意义。

本案例研究与客户数据一起展示了 SenGenuity ViSmart 粘度螺纹螺栓传感器（图 2），该传感器旨在嵌入式集成到固定和移动柴油资产。

产品技术

SenGenuity 开发了一种独特的方法，可在单个传感器中提供具有宽动态范围（空气到数千 cP）的粘度传感器（图 1）。

图 1. SenGenuity 传感器使用声波导管，一个表面带有电换能器，另一表面与流体接触。

ViSmart 是一款商用、坚固、可靠且经济高效的表面声波固态粘度计，可集成到可扩展应用的在线实时监测和过程控制系统中（图 2）。

图 2. SenGenuity 固态低剪切螺栓粘度传感器

该传感器没有移动部件（除了表面的原子级振动），并且由于振动频率很高，每秒可进行数百万次振动，不受液体流动条件的影响，并且不受液体的振动影响。环境。使用高温电子器件，使传感器具有非常宽的工作温度范围。

这些声学传感器的重要性在于截然不同的测量原理。一类机械设备测量运动（流动）粘度，另一类测量固有（摩擦）粘度，声波 (AW) 传感器测量声阻抗，(ωρη)1/2，其中 ω 是辐射频率 (2πF) , ρ 是密度，η 是特性粘度。

通过将石英晶体波谐振器与液体接触来进行粘度测量。液体的粘度决定了流体流体动力学耦合到传感器表面的厚度。

传感器表面以频率 ω=2πF 匀速运动，幅度为 U。频率是设计已知的，幅度由施加到传感器的电信号的功率电平决定。随着剪切波渗透到相邻流体中的深度为 d，由液体的频率、粘度和密度决定为 d=(2η/ωρ)1/2，如图 3 所示。

图 3。该图描绘了传感器的横截面，显示下表面的换能器和上表面的液体分子（金球）。

使用从石英谐振器到流体中的功率损耗来计算声粘度。测量单位是声学粘度 (AV)，等于 ρη, (g/cm3 • cP)（密度乘以动态粘度）。

声波谐振器通过其厚度支持驻波。波形与下表面（与液体密封）的电极相互作用，并与上表面的流体相互作用。

大部分液体不受声学信号的影响，振动表面会移动薄层（微米或微英寸量级）。还提供了一种专有的硬涂层表面，具有防刮擦和耐磨性，使传感器能够在极端环境中运行，并使 ViSmart 传感器成为移动和固定中基于油况和燃料质量的监测应用的合适候选者资产市场。

客户申请和数据

电信和数据企业行业的第三世界国家的客户在偏远地区拥有战略性和关键的发电设备。物流面临的挑战是，他们宁愿不必进行频繁的现场访问。由于地点偏远，它们不属于电力或电信网络的一部分，因此容易受到天气损坏、设备故障、故意破坏和资产盗窃的影响。

ViSmart 传感器与远程站点监控解决方案提供商合作，作为整体解决方案包的一部分，可以为这些电信和数据企业基础设施中的发电机组中的油和燃料质量提供安全可靠的监控。

客户的目标是双重的。首先，他们希望能够随着时间的推移确定机油质量是否在标称操作性能参数范围内，并确定是否可以改进换油间隔（目前每 150 到 200 小时换油一次）。

粘度读数被确定为关键指标参数（重要的是要注意 ViSmart 传感器还测量温度）。第二个目标是确保传感器能够识别将非特定油引入发电机组的事件。

其次，客户需要确定燃油管路中是否存在水或煤油污染。再次，粘度读数被确定为关键指标参数。

设置测试条件并从提供连续电力（可变负载）的发电机组获取实际油样，而不是商业购买的电力（220V/60Hz 时的额定输出功率为 22 kVA，18 kW）。在图 4 中，观察到了作为温度函数的新油和使用过的 15W40 油的粘度之间的关系。废油运行时间为150小时；可以清楚地观察到标称粘度的变化，不需要换油。