柴油机在线监测系统技术方案

柴油机运行状态在线监测系统

柴油机作为海上石油钻井平台的主要的供电设备的驱动装置，其运转过程中的主要的运行参数及运行状况的及时准确监测，对设备的运行状况的评估及故障预警均意义重大。主要运用于各型投入运行较早、监测系统功能相对落后的柴油机组。目的是柴油机的状态实时在线监测，并对柴油机的状态进行科学的预判，推动设备的维保由原来的计划性维修向视状态维修的转变，从而在保障机组安全可靠运行的基础上科学地降低维保成本，达到降本增效的良好经济效益和社会效益。

本次预计加装该系统的柴油机参数

制造厂家：MAN B&W Diesel AG；

型号：MAN 14V32/40；

燃料：原油；

缸径：320mm；

冲程：400mm；

缸距：600mm；

转速：750RPM ；

功率：6720KW:

本系统主要由柴油机气缸压力监测系统和油液在线监测系统组成。系统组成介绍：

一、气缸压力在线监测系统

1．系统组成

柴油机气缸压力在线监测系统组成如图1所示，在线采集柴油机各缸气体压力、曲轴转角和上止点信号，通过RS-link通信从平台监控中心获取柴油机的主要热力参数，以实现柴油机综合监测柴油机的性能。

信号调理模

块接线箱

上止点传感器

曲轴转角

传感器

工控机

集控室监控台

通信

柴油机机

热力参数

集控室

机舱室

机旁接线箱

数据在线采

集控制单元

以太网

3

在线缸压

传感器

接线盒

2

4

1

5

6

7

8

9

图1柴油机气缸压力在线监测系统

2. 系统功能

（1）各缸示功图在线测试

1）各缸P-V图和P-φ图显示；

2）指示压力、爆发压力、压缩压力、膨胀压力和压力升高率等显示；

3）各缸参数相对比较；

4）测试数据的数据库管理；

5）测试参数趋势分析；

6）测试报告自动生成。

（2）状态监测和故障诊断

1）定位做功能力不足的故障缸；

2）单缸失火；

3）喷孔堵塞、喷油凸轮磨损；

4）喷油嘴损坏、喷油压力太低、油泵吸入口故障、油泵提前角太小、燃油品质太差；

5）燃油喷射提前角过大；

6）活塞烧损、排气阀漏气和活塞缸套过度磨损；

7）进排气系统污堵；

8）燃油喷油系统故障。

二、柴油机油液在线监测系统

1. 系统简介及项目意义

在线油液监测系统由1台采集箱（简称：上位机）与1台传感箱（简称：下位机）组成。该系统如下图1。该系统可同时实现监测多台机械设备在用润滑油的黏度、水分、温度等信息；在用油中的磨损颗粒信息。对监测获取的油液定量信息进行趋势分析，根据实际机组的工况设置故障预警，并由液晶显示屏实时显示。

图1 在线油液监测硬件系统

2.系统功能

该系统的使用能大大提高设备的工作安全可靠性，及早发现设备的润滑磨损性故障与突发性故障，如早期磨损、油品进水、过滤器失效、密封破损等；优化设备的换油周期，延长设备使用寿命，降低维修费用。首先，机械磨损的早期发现是设备视情维修的基础，可以在设备发生严重磨损与失效之前安排检修，减少设备损坏；其次，根据设备状态合理安排检修时间，减少故障停机与定期检修对生产的影响；再次，提高了设备的平均故障间隔时间，提高了生产率。此外，对油品的劣化与污染的早期发现与预警，是从根源上切断设备异常磨损的诱因。

监测的功能指标：

（1）油品黏度：采用流体振动传感技术，实时监测柴油机油的黏度变化。机油黏度增大，易导致柴油机低温起动困难、功率损失增大等；黏度过小，活塞环密封性变差、缸套油膜厚度不够易破坏，导致过度磨损。

（2）磨损颗粒：采用磨粒探测技术，实时监测柴油机油中的金属磨损颗粒变化。及时发现柴油机异常磨损隐患，避免因异常磨损导致柴油机缸套拉缸、轴承抱死等灾难性故障。

（3）油液品质：采用油质介电常数传感技术，实时监测柴油机油的氧化变质与污染情况。避免由于柴油机油的氧化与严重污染导致缸套活塞的异常磨损与腐蚀。

技术参数：

◆尺寸：27.9cm×19.5cm×12.2cm（长×宽×高）；

◆黏度范围（40度）：0~120（cst）；（量程可调）；

◆黏度参考标准：ASTM D-117、ASTM D-2270；

◆水分测量范围：10-1000ppm；（量程可调）；

◆水分参考标准：ASTM D-1533-12；

◆介电常数范围：1.0-6.0；

◆介电常数参考标准：ASTM D-117；

◆铁磁颗粒范围：70--100um、100--150um、>150um；

◆非铁磁颗粒范围：200--300um、300--400um、>400um；

◆重合误差：≤5%；重复性：≤3%；准确性：±

2%；

◆输出结果：各种国际标准可选（如：ISO4406，NAS1638，

GJB420A，GJB420BSAE AS4059，SAE749D）；

◆数据输出：增强型RS485；

◆通信距离：1200米以内；（无线可选）；

◆供电：直流DC（20-30）V；

◆工作温度：0—60度；

◆流量范围：50—300ml/min；

◆校准周期：2年；

◆质保免费服务周期：4年；

柴油机油液在线监测仪使用连接图：

仪器使用连接流程图

柴油机油液在线监测常用故障报警：

柴油机润滑系统故障分析图

柴油机油液在线监测常用故障原因：

粘度下降：喷油器故障，燃油泄漏，燃油管路密封等问题；