Sensor Memantau Kualitas Oli pada Peralatan Pembangkit Listrik
Terdapat kebutuhan kritis di pasar aset bergerak dan tetap untuk memberdayakan unit lapangan untuk menentukan kualitas minyak sesuai permintaan dan memberikan informasi kondisi minyak pelengkap yang secara tradisional diperoleh dari laboratorium analisis minyak.
Metodologi pengujian saat ini di laboratorium di luar lokasi tidak optimal dan mahal karena tantangan logistik dalam pengiriman sampel dan keterlambatan waktu dalam mendapatkan informasi kembali ke personel untuk dapat membuat keputusan yang cepat dan tepat.
Menentukan kualitas oli secara real time dengan perangkat penilaian oli tertanam dan portabel yang dioperasikan oleh personel mekanik memberikan fleksibilitas operasional dan sarana cepat untuk menyaring kualitas oli yang merupakan kunci untuk menetapkan program untuk menyediakan produk pemantauan berbasis kondisi real-time untuk perawatan semua aset.
Mengukur viskositas oli adalah metode cepat untuk menentukan kondisi oli, dan dianggap sebagai parameter penting dalam menilai kesiapan aset.
Sensor viskositas ViSmart SenGenuity, yang dapat melengkapi spektroskopi IR dan sensor properti massal lainnya, dapat memberikan data viskositas dan suhu on-line seketika, tidak memiliki bagian yang bergerak dengan jangkauan operasi yang sangat luas dan menawarkan konektivitas plug-and-play universal untuk integrasi dengan dan menjadi produk genggam lainnya.
Sensor telah ada di pasar selama hampir satu dekade dan saat ini dipasang di pasar mulai dari pemantauan kondisi oli di peralatan mesin dan industri peralatan berputar hingga kontrol proses dalam aplikasi pelapisan. Dalam lingkungan yang ketat inilah manfaat ROI telah direalisasikan, dan sekarang dievaluasi untuk aset bergerak dan tetap di mana pemantauan kondisi oli menjadi sangat penting.
Sensor gelombang akustik (AW) SenGenuity menawarkan sejumlah keunggulan dibandingkan viskometer mekanis dan elektromekanis konvensional karena merupakan perangkat solid-state kecil yang dapat sepenuhnya direndam dalam oli yang menyediakan aliran data viskositas instan untuk OEM tertanam atau pemeriksaan spot pengguna akhir aplikasi.
Sensor tidak terpengaruh oleh guncangan atau getaran atau kondisi aliran, sehingga dapat digunakan dalam kondisi pengoperasian yang berat untuk mengukur viskositas dari nol hingga 500 cP dengan kisaran suhu minus-15 derajat hingga 125 derajat Celcius dengan tingkat akurasi yang tinggi. Pada saat yang sama, pengukuran sensor tidak terpengaruh oleh partikulat dalam oli.
Viskometer mekanik dan elektro-mekanis konvensional yang dirancang terutama untuk pengukuran laboratorium sulit untuk diintegrasikan ke dalam lingkungan kontrol dan pemantauan. Akibatnya, banyak perusahaan mengandalkan keputusan berdasarkan data "snapshot" intermiten yang diperoleh dari pengambilan sampel berkala di mana instrumentasi konvensional dapat dipengaruhi oleh suhu, laju geser, dan variabel lainnya.
Mengingat kontaminan dalam minyak (air, pelarut, dan bahan bakar) diketahui dapat menurunkan viskositas dan menyebabkan kerusakan pada komponen internal aset diesel, baik itu truk atau peralatan konstruksi atau kendaraan militer atau peralatan pembangkit listrik, penting untuk tidak hanya mengandalkan data cuplikan.
Tingkat kontaminasi air yang tinggi dalam bahan bakar diesel telah terbukti menjadi penyebab korosi dan pitting, yang menyebabkan peningkatan jumlah partikel keausan logam. Adanya sisa pelarut pembersih dan kontaminasi bahan bakar telah menyebabkan seal membengkak dan menciptakan situasi pengoperasian mesin yang kurang ideal.
Pengetahuan tentang viskositas secara real time memberikan manfaat yang signifikan untuk mengukur penuaan oli, masuknya kontaminan selama operasi komersial, dan mencegah kegagalan mekanis yang baru terjadi karena hilangnya sifat pelumasan oli.
Studi kasus ini, bersama dengan data pelanggan, menunjukkan sensor baut ulir viskositas ViSmart SenGenuity (Gambar 2) yang ditargetkan pada integrasi tertanam ke aset diesel tetap dan bergerak.
Teknologi produk
SenGenuity telah mengembangkan metode unik untuk menawarkan sensor viskositas dengan rentang dinamis yang luas (udara hingga beberapa ribu cP) dalam satu sensor (Gambar 1).
Gambar 1. Sensor SenGenuity menggunakan pandu gelombang akustik dengan transduser listrik di satu permukaan dan bersentuhan dengan cairan di permukaan lainnya.
ViSmart adalah viskometer solid-state gelombang akustik permukaan yang tersedia secara komersial, kuat, andal, dan hemat biaya untuk diintegrasikan ke dalam sistem pemantauan dan kontrol proses in-line, real-time untuk aplikasi yang dapat diskalakan (Gambar 2).
Gambar 2. Sensor Viskositas Baut Geser Rendah SenGenuity Solid-state
Sensor tidak memiliki bagian yang bergerak (selain getaran skala atom dari permukaan) dan, karena frekuensi getaran yang tinggi, beberapa juta getaran per detik, tidak tergantung pada kondisi aliran cairan dan kebal terhadap efek getaran dari lingkungan. Elektronik suhu tinggi digunakan yang memungkinkan rentang suhu pengoperasian yang sangat luas untuk sensor.
Pentingnya sensor akustik ini terletak pada prinsip pengukuran yang sangat berbeda. Sedangkan satu kelas perangkat mekanis mengukur viskositas kinematik (aliran) dan kelas lainnya mengukur viskositas intrinsik (gesekan), sensor gelombang akustik (AW) mengukur impedansi akustik, (ωρη)1/2, di mana adalah frekuensi radian (2πF) , adalah densitas dan adalah viskositas intrinsik.
Pengukuran viskositas dilakukan dengan menempatkan resonator gelombang kristal kuarsa dalam kontak dengan cairan. Viskositas cairan menentukan ketebalan cairan yang digabungkan secara hidrodinamik ke permukaan sensor.
Permukaan sensor bergerak seragam pada frekuensi, =2πF, dengan amplitudo, U. Frekuensi diketahui dengan desain dan amplitudo ditentukan oleh tingkat daya sinyal listrik yang diterapkan pada sensor. Saat gelombang geser menembus ke dalam fluida yang berdekatan hingga kedalaman, d, ditentukan oleh frekuensi, viskositas dan densitas cairan sebagai d=(2η/ωρ)1/2, seperti yang digambarkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Gambar ini menggambarkan penampang sensor yang menunjukkan transduser di permukaan bawah dan molekul cair (bola emas) di permukaan atas.
Viskositas akustik dihitung dengan menggunakan rugi daya dari resonator kuarsa ke dalam fluida. Satuan ukuran adalah viskositas akustik (AV) dan sama dengan , (g/cm3 • cP) (densitas kali viskositas dinamis).
Resonator gelombang akustik mendukung gelombang berdiri melalui ketebalannya. Pola gelombang berinteraksi dengan elektroda di permukaan bawah (tertutup rapat dari cairan) dan berinteraksi dengan cairan di permukaan atas.
Sebagian besar cairan tidak terpengaruh oleh sinyal akustik dan lapisan tipis (pada urutan mikron atau mikro inci) digerakkan oleh permukaan yang bergetar. Juga hadir adalah permukaan lapisan keras berpemilik yang tahan gores dan tahan abrasi yang memungkinkan sensor untuk dapat dioperasikan di lingkungan yang ekstrim dan memungkinkan sensor ViSmart menjadi kandidat yang cocok untuk kondisi minyak dan aplikasi pemantauan berbasis kualitas bahan bakar di ponsel dan tetap. pasar aset.
Aplikasi dan Data Pelanggan
Pelanggan di negara dunia ketiga dalam industri telekomunikasi dan perusahaan data memiliki peralatan pembangkit listrik yang strategis dan kritis di lokasi yang berjauhan. Tantangan logistik sedemikian rupa sehingga mereka tidak perlu sering melakukan kunjungan lapangan. Karena lokasinya yang terpencil, lokasi tersebut bukan bagian dari jaringan listrik atau telekomunikasi, dan karena itu rentan terhadap kerusakan cuaca, kerusakan peralatan, perusakan, dan pencurian aset.
Bermitra dengan penyedia solusi pemantauan lokasi jarak jauh, sensor ViSmart, sebagai bagian dari paket solusi keseluruhan, dapat memberikan pemantauan yang aman dan andal untuk kualitas minyak dan bahan bakar yang ada di perangkat pembangkit listrik yang ada di infrastruktur telekomunikasi dan perusahaan data ini.
Tujuan pelanggan ada dua. Pertama, mereka ingin dapat mengidentifikasi apakah kualitas oli berada dalam parameter kinerja operasi nominal dari waktu ke waktu dan untuk menentukan apakah interval penggantian oli dapat ditingkatkan (saat ini oli diganti setiap 150 hingga 200 jam).
Pembacaan viskositas diidentifikasi sebagai parameter indikator utama (penting untuk dicatat bahwa sensor ViSmart juga mengukur suhu). Tujuan kedua adalah untuk memastikan bahwa sensor akan mengidentifikasi peristiwa di mana oli yang tidak ditentukan dimasukkan ke set gen daya.
Kedua, pelanggan memiliki persyaratan untuk mengidentifikasi apakah ada kontaminasi di saluran bahan bakar, baik karena air atau minyak tanah. Sekali lagi, pembacaan viskositas diidentifikasi sebagai parameter indikator utama.
Kondisi pengujian disiapkan dan sampel oli aktual diperoleh dari set gen daya yang memasok daya listrik kontinu (pada beban variabel) sebagai pengganti daya beli komersial (peringkat output 22 kVA, 18 kW pada 220V/60 Hz). Pada Gambar 4, hubungan antara viskositas virgin dan oli bekas 15W40 sebagai fungsi temperatur diamati. Oli bekas memiliki masa pakai 150 jam; terlihat dengan jelas bahwa perubahan viskositas dalam nominal dan tidak perlu mengganti oli.
Gambar 4. Data Viskositas-suhu untuk 15W40 Baru dan Bekas
Sebagai bagian dari penyetelan yang sama, kadar oli yang berbeda diperiksa nilai viskositasnya untuk mengonfirmasi kemampuan sensor ViSmart untuk membedakan antara jenis oli. Selanjutnya, berbagai jenis oli diperkenalkan ke peralatan set gen daya yang ditentukan 15W40 untuk menentukan apakah sensor dapat memberi tahu pelanggan tentang suatu peristiwa ketika ada oli yang salah. Data tersebut ditunjukkan pada Gambar 5, diperoleh pada suhu 40 derajat C, dan dengan jelas menunjukkan perbedaan kondisi oli.
Gambar 5a. Nilai Viskositas Berbeda untuk Berbagai Kondisi Oli pada 40 Derajat Celcius
Gambar 5b. Nilai Viskositas Berbeda untuk Berbagai Keadaan Kondisi Minyak pada 40 Derajat Celcius (detail)
Data viskositas juga diperoleh pada 100 derajat C; dan sekali lagi, diferensiasi dalam keadaan kondisi minyak yang berbeda diamati (lihat Gambar 6). Dengan data viskositas yang diperoleh pada beberapa suhu, penentuan kondisi oli dan verifikasi apakah oli berada dalam parameter operasionalnya dapat dilakukan.
Gambar 6. Nilai Viskositas yang Berbeda untuk Berbagai Kondisi Minyak pada 100 Derajat Celcius
Sebagai bagian dari pengaturan yang sama pada peralatan pembangkit listrik, viskositas bahan bakar diesel, dikombinasikan dengan kontaminasi pada bahan bakar, diukur pada berbagai suhu. Kontaminasi terdiri dari air dan minyak tanah, dan semua kondisi diukur pada 25 derajat dan 40 derajat Celcius. Seperti yang ditunjukkan dengan jelas oleh data di Gambar 7, ViSmart mampu memantau viskositas bahan bakar dan memastikannya berada dalam parameter kinerja.
Gambar 7. Nilai Viskositas yang Berbeda untuk Berbagai Status Kualitas Bahan Bakar pada 25 dan 40 Derajat Celcius
Semua data di atas menunjukkan bahwa dengan logika sederhana yang digunakan di stasiun pemantauan jarak jauh, bersama dengan kondisi peringatan dan alarm, viskositas dan suhu oli dan bahan bakar yang diperoleh dapat memantau kondisi yang tepat yang diperlukan agar peralatan pembangkit listrik berfungsi dengan andal tanpa waktu henti. .
Manfaat
Sensor viskositas ViSmart dapat dengan mudah diterapkan dalam operasi lapangan atau dipasang langsung pada peralatan untuk pemantauan viskositas secara terus-menerus agar personel mekanik dapat menguji oli atau bahan bakar dalam hitungan menit.
Ini akan melengkapi beban uji analisis oli lab dengan menyediakan data viskositas real-time dan akan memungkinkan perampingan biaya logistik. Dan karena tidak diperlukan kalibrasi untuk sensor getaran dan tahan guncangan yang kokoh, setelah dipasang di lingkungan industri yang keras, biaya perawatannya sangat rendah.
Sensor saat ini digunakan dalam aplikasi 24/7 di sektor komersial, dengan transfer data waktu nyata untuk kemampuan pengambilan keputusan. Sensor baut ulir in-line real-time dapat sepenuhnya dibenamkan ke dalam oli dan/atau bahan bakar dan hanya digunakan untuk pemeriksaan di tempat atau pemantauan berkelanjutan.
Menyediakan data viskositas real-time dan menggunakan sensor secara terus-menerus akan memberikan informasi yang diperlukan kepada personel untuk membuat keputusan penting dalam aplikasi lapangan aktual yang mengarah pada perpanjangan masa pakai alat berat dan jadwal perawatan sambil melengkapi aliran data parameter kualitas oli lainnya yang diperoleh dari laboratorium.
