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专利摘要

本发明涉及润滑油状态监测技术领域，具体为一种可实现油液参数在线监测与智能评估的新型润滑系统，包括润滑油循环回路、润滑油在线监测及预警系统、上位机；润滑油循环回路是一种新型可变流量的喷油式润滑系统；润滑油在线监测及预警系统由下位机与粘度传感器、水分传感器、颗粒度传感器、环境温湿度传感器组成，下位机采集各传感器数据发送至上位机；上位机利用下位机采集到的数据，通过神经网络建立油液参数数据变化在时间序列上的关联模型，实现润滑油的剩余使用寿命预警，并通过聚类算法得出油液在线监测数据及其对应的油液健康状态，建立油液在线监测数据库与其油液健康状态之间的数学关联模型，实现油液健康状态的实时评估。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202211290052.8
申请日期:
2022-10-21
专利申请人:
西南交通大学 ; 汉正检测技术有限公司
分类号:
G01N33/00
发明/设计人:
丁昊昊，罗仁杰，王文健，刘海涛，梅毅，林强，张沭玥，刘启跃，宋泓翰，郭俊，周仲荣
权利要求: 1.一种可实现油液参数在线监测与智能评估的新型润滑系统，其特征在于，包括润滑油循环回路、润滑油在线监测及预警系统、上位机；润滑油循环回路包括油箱，与油箱连接的润滑油管，在润滑油管上依次设置的定量泵、溢流阀、压力计、流量计、电控节流阀、油液喷嘴及第一过滤器；电控节流阀实现至各润滑点的润滑油流量控制，润滑油管中经过第一过滤器后回流至油箱的回油管段中并联接入润滑油在线监测及预警系统；润滑油在线监测及预警系统由下位机、接入回油管段的旁路管道、DTU无线传输模块组成，旁路管道上依次设置有旁路开关阀、油液增压泵、粘度传感器、水分传感器、颗粒度传感器以及第二过滤器；下位机与粘度传感器、水分传感器以及颗粒度传感器通信连接，下位机与上位机通过DTU无线传输模块通信连接；旁路开关阀打开后润滑油循环回路中的润滑油进入旁路管道，依次流经粘度传感器、水分传感器以及颗粒度传感器，最后经第二过滤器后回流至油箱中；粘度传感器检测润滑油的粘度数据并将检测到的粘度数据发送至下位机，水分传感器检测润滑油的水分数据并将检测到的水分数据发送至下位机，颗粒度传感器检测润滑油的大颗粒浓度数据和小颗粒浓度数据并将所检测到的大颗粒浓度数据和小颗粒浓度数据发送至下位机；下位机接收各个传感器发送的粘度数据、水分数据、大颗粒浓度数据和小颗粒浓度数据后进行实时显示，并进行数据阈值判定，超出设定阈值时系统报警，同时将所接收到的各个数据发送至上位机；上位机中内置有油液剩余使用寿命预估模型与油液健康状态智能评估模型；上位机接收到下位机发送的数据后，针对接收到的粘度数据、水分数据、大颗粒浓度数据和小颗粒浓度数据中的每一个数据通过以下步骤S1-S3计算每一个数据对应的超出时间：S1，确定N个数据，N个数据包括当前时间步T接收到的数据以及当前时间步T之前连续接收到的N-1个数据，将所确定的N个数据输入至预训练的油液剩余使用寿命预估模型，得到时间步T+1对应的预估数据；S2，利用所得到的时间步T+1对应的预估数据更新确定的N个数据，并将更新后的数据输入至预训练的油液剩余使用寿命预估模型，得到时间步T+2对应的预估数据；S3，参照S2进行迭代计算得到数据值大小超出设定阈值的时间步T+M对应的预估数据，并根据时间步的步长和时间步T+M计算预估数据的数值大小超出设定阈值的超出时间；上位机计算每一个数据对应的超出时间后，确定计算得到的超出时间中的最短时间，并将所确定的最短时间作为润滑油的寿命发送至下位机进行显示；上位机获取润滑油全寿命周期内的粘度数据、水分数据、小颗粒浓度数据、大颗粒浓度数据以及温差数据，并依据粘度数据、水分数据和小颗粒浓度数据将所获取的数据聚类为5类，5类数据按时间序列分别对应油液健康状态优，油液健康状态良，油液健康状态中，油液健康状态差，油液失效五个健康状态，温差数据为同一时间步下油温数据与现场温度数据的差值；将所获取的5类数据以及各类数据对应的状态作为训练样本，对初始神经网络模型进行训练，得到油液健康状态智能评估模型；上位机将实时接收到的粘度数据、水分数据、小颗粒浓度数据、大颗粒浓度数据以及温差数据输入油液健康状态智能评估模型得到当前润滑油的健康状态并发送至下位机进行显示。2.如权利要求1所述的可实现油液参数在线监测与智能评估的新型润滑系统，其特征在于，下位机包括相互电连接的stm32f103c8t6主控芯片及串口屏，粘度传感器、水分传感器、颗粒度传感器基于RS485通讯协议与stm32f103c8t6主控芯片连接，stm32f103c8t6主控芯片通过DTU无线传输模块与上位机连接。3.如权利要求1所述的可实现油液参数在线监测与智能评估的新型润滑系统，其特征在于，水分传感器采用JCW-1624油液水分在线监测传感器，在检测润滑油水分数据的同时检测润滑油的油温数据并发送至下位机；润滑油在线监测及预警系统还包括设置在旁路管道附近的环境温度传感器，环境温度传感器与下位机通信连接，实时检测现场温度数据并将检测到的现场温度数据发送至下位机。4.如权利要求1所述的可实现油液参数在线监测与智能评估的新型润滑系统，其特征在于，依据粘度数据、水分数据和小颗粒浓度数据将所获取的数据聚类为5类的步骤包括：分别对粘度数据、水分数据和小颗粒浓度数据进行归一化处理，并以归一化处理后的粘度数据、水分数据和小颗粒浓度数据作为几何空间的x、y、z轴建立几何空间坐标；在所建立的几何空间坐标中任选5个聚类中心，针对每一聚类中心以外的每一其他数据，以该数据与各个聚类中心的损失值最小原则进行聚类，得到5个聚类子集；针对每一个聚类子集，利用该聚类子集中数据的平均值更新该聚类子集的聚类中心；针对更新后的聚类中心以外的每一其他数据，以该数据与各个更新后的聚类中心的损失值最小原则进行聚类，得到5个聚类子集，并返回针对每一个聚类子集，利用该聚类子集中数据的平均值更新该聚类子集的聚类中心的步骤，直至达到预定迭代次数，以最小损失值对应的聚类结果作为最终聚类结果。