導(dǎo)語：物聯(lián)網(wǎng)油液在線監(jiān)測技術(shù)探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為避免盾構(gòu)機(jī)故障，確保施工安全，使用基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的油液在線監(jiān)測方案對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造。對主液壓系統(tǒng)的液壓油進(jìn)行黏度、含水率、清潔度等指標(biāo)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，對主軸承齒輪油進(jìn)行含水率、金屬磨屑等指標(biāo)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測。對在線檢測數(shù)據(jù)和離線檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行多次比對，數(shù)據(jù)基本一致。該方案能夠反映出盾構(gòu)運(yùn)行的真實(shí)狀態(tài)，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性滿足使用需求，并延長了油品使用壽命，減少了設(shè)備維護(hù)成本以及意外停機(jī)引起的故障成本，可為今后盾構(gòu)管理工作的數(shù)字化、智能化奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；油液在線檢測；實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測；智能化

1項(xiàng)目背景

盾構(gòu)機(jī)是地下空間開發(fā)的主要施工機(jī)械，在我國城市地鐵、過江公路隧道、跨海隧道等大型隧道工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。盾構(gòu)機(jī)主軸承及主液壓系統(tǒng)作為核心部件，其性能將直接影響到整個(gè)盾構(gòu)機(jī)的性能狀態(tài)。如果在施工過程中主軸承潤滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中進(jìn)入泥水、沙礫或出現(xiàn)異常磨損，將導(dǎo)致主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，給盾構(gòu)施工帶來不可估量的損失。傳統(tǒng)的油品檢測多采用取樣離線檢測方法。該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，檢測時(shí)效性差，無法為設(shè)備起到預(yù)檢預(yù)修的作用，往往需要幾天或者更長的時(shí)間，常用于定期的檢測，或者發(fā)現(xiàn)問題后的確認(rèn)。另外，離線檢測需要人工取樣，受到取樣瓶的專業(yè)干凈程度、取樣人的操作標(biāo)準(zhǔn)化程度等因素影響，容易造成二次污染或者取樣誤差，不能反映油品的真實(shí)狀態(tài)。而在線監(jiān)測能夠?qū)τ推愤M(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，時(shí)效性好，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)油品產(chǎn)生的問題。另外在線監(jiān)測能夠長時(shí)間保存監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)地故障報(bào)警，方便形成趨勢圖、溯源跟蹤，利于進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、故障預(yù)防或者診斷分析。同時(shí)在線監(jiān)測分析可以在后臺(tái)進(jìn)行算法模型優(yōu)化，通過海量數(shù)據(jù)作為算法依據(jù)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在此背景下，我公司聯(lián)合殼牌中國數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,對南京和燕路過江通道南段工程A2標(biāo)項(xiàng)目的“復(fù)興號(hào)”盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了在線監(jiān)測模塊的技術(shù)升級(jí)改造。采用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行潤滑在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)保養(yǎng)，遠(yuǎn)程智能運(yùn)維，大幅提升了設(shè)備效率和生產(chǎn)效率，降低了潤滑成本。同時(shí)延長了油品生命周期，減少了油品消耗和排放污染，創(chuàng)造了商業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

2施工項(xiàng)目概述

和燕路過江通道南段工程系國內(nèi)超大直徑盾構(gòu)首次連續(xù)穿越強(qiáng)透水砂層、軟硬不均復(fù)合地層、全斷面硬巖層、巖溶地層和區(qū)域斷裂帶等多種復(fù)雜地質(zhì)條件組合的水下隧道。該工程使用“復(fù)興號(hào)”盾構(gòu)機(jī)，如圖1所示。

3“殼智匯”物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測方案原理及標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)

“殼智匯”物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測方案分為兩個(gè)模塊，即針對主液壓系統(tǒng)的液壓油模塊和針對主軸承的齒輪油模塊。“殼智匯”物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測方案工作原理如下：在盾構(gòu)機(jī)的液壓系統(tǒng)和主軸承潤滑系統(tǒng)中增加油液在線監(jiān)測模塊，對油液的介電常數(shù)、水分、黏度、污染度和鐵磁顆粒度等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。將傳感器采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)上傳至云端，云端對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、清洗、運(yùn)算并存儲(chǔ)，最后將結(jié)果呈現(xiàn)給客戶端。客戶端可隨時(shí)查看油品質(zhì)量數(shù)據(jù)，對于傳感器數(shù)據(jù)異常情況，將會(huì)第一時(shí)間發(fā)送告警信息到客戶端。不同的指標(biāo)監(jiān)測由不同功能的傳感器實(shí)現(xiàn)，所有傳感器和網(wǎng)關(guān)都集成在智能箱體內(nèi)，通過在潤滑系統(tǒng)中引出一路油路，油路通過智能箱體實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，如圖2所示。“殼智匯”物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測方案使用最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，如圖3所示。采用騰訊云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線上、線下數(shù)據(jù)互聯(lián)，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、診斷、智能故障提醒等功能，可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)潤滑設(shè)備異常問題，第一時(shí)間報(bào)警提醒，避免設(shè)備意外停機(jī)的故障。

4現(xiàn)場安裝

4.1液壓油模塊安裝

液壓油模塊可監(jiān)測7個(gè)理化參數(shù)，分別是油品黏度、水分、溫度、油品清潔度、飽和度，密度、介電常數(shù)參數(shù)，并可對油品狀態(tài)全面監(jiān)控。其采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)緊湊，空間需求非常小，現(xiàn)場布置快速方便，只需要將傳感器箱體安裝到油箱上，連接油路、電路、wifi數(shù)據(jù)傳輸，即完成硬件端安裝。整體安裝時(shí)間半天即可。智能監(jiān)控箱體要求1m以上周圍無管道等干擾，安裝在油箱立面，采用螺栓連接。智能監(jiān)測箱體如圖4所示。進(jìn)油口要求選取在壓力管道上，回油口要求選取在低壓管道上，進(jìn)油口與回油口壓差大于0.3MPa。選擇將循環(huán)系統(tǒng)的泵出口管道作為進(jìn)油口，選取冷卻器出口管道為回油口，如圖5所示。電源要求24VDC，穩(wěn)定無干擾，從控制柜接入。網(wǎng)絡(luò)信號(hào)要求Wifi2.4G/4G，滿足100kbps/s，選擇隧道已有網(wǎng)絡(luò)ddg2.4GWifi信號(hào)。

4.2齒輪油模塊安裝

齒輪油模塊可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測金屬磨粒、水份、溫度、黏度等4個(gè)理化參數(shù)，并可對油品狀態(tài)全面監(jiān)控。智能監(jiān)控箱體安裝在油箱立面，采用螺栓連接；進(jìn)油口選擇在循環(huán)系統(tǒng)的泵出口管道，回油口選擇在冷卻器出口管道；電源從控制柜接入，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)選擇隧道已有網(wǎng)絡(luò)ddg2.4GWifi信號(hào)。齒輪油模塊安裝如圖6所示。

4.3數(shù)據(jù)呈現(xiàn)與驗(yàn)證

待線下硬件安裝完畢后，啟動(dòng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)就會(huì)上傳到殼智匯云平臺(tái)系統(tǒng)。完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、診斷、預(yù)警等功能后，便可在總部盾構(gòu)中心監(jiān)控系統(tǒng)、手機(jī)端或PC端查看。同時(shí)可在后臺(tái)設(shè)定油品參數(shù)超限指標(biāo)，超限后即會(huì)推送至監(jiān)控大屏以及手機(jī)端，方便總部及現(xiàn)場人員的監(jiān)控和管理油品，全面提高盾構(gòu)施工管理，避免故障發(fā)生。同時(shí)降低了運(yùn)維成本，保證了人員安全。電腦端監(jiān)控大屏數(shù)據(jù)呈現(xiàn)如圖7所示。截止至今，設(shè)備已連續(xù)運(yùn)行數(shù)月，功能正常，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。期間，我們采用多次取樣、離線分析的方式，以圖6齒輪油驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示，在線監(jiān)測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)與離線檢測數(shù)據(jù)基本一致，說明盾構(gòu)油液在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行具有較好的準(zhǔn)確性。

5結(jié)論

本文主要介紹了通過使用物聯(lián)網(wǎng)油液在線監(jiān)測技術(shù)對盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，來實(shí)時(shí)監(jiān)控油液中水含量、清潔度、溫度、黏度、金屬磨損等關(guān)鍵指標(biāo)的功能，并可連接云服務(wù)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油液的各項(xiàng)指標(biāo)變化，分析污染程度，辨別污染物類型，及時(shí)告警通知，避免設(shè)備磨損以及出現(xiàn)嚴(yán)重的停機(jī)事故，保證現(xiàn)場施工的安全。在線監(jiān)測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)與離線檢測數(shù)據(jù)基本一致，說明盾構(gòu)油液在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行具有較好的準(zhǔn)確性。盾構(gòu)設(shè)備在做完在線監(jiān)測技術(shù)升級(jí)改造后，提高了油品潤滑質(zhì)量，減少油品乳化，油品使用壽命延長了1.5倍，降低了液壓泵閥、濾芯等配件的維護(hù)成本，減少了油品離線檢測停機(jī)成本及檢測費(fèi)用，為整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省預(yù)計(jì)50萬的成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。

作者：唐亞軍 單位：中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司