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

摘要：為避免盾構機故障，確保施工安全，使用基于工業(yè)物聯(lián)網技術的油液在線監(jiān)測方案對盾構機進行了技術改造。對主液壓系統(tǒng)的液壓油進行黏度、含水率、清潔度等指標實時遠程在線監(jiān)測，對主軸承齒輪油進行含水率、金屬磨屑等指標的實時遠程在線監(jiān)測。對在線檢測數據和離線檢測數據進行多次比對，數據基本一致。該方案能夠反映出盾構運行的真實狀態(tài)，數據的穩(wěn)定性和準確性滿足使用需求，并延長了油品使用壽命，減少了設備維護成本以及意外停機引起的故障成本，可為今后盾構管理工作的數字化、智能化奠定基礎。

關鍵詞：盾構機；工業(yè)物聯(lián)網；油液在線檢測；實時遠程在線監(jiān)測；智能化

1項目背景

盾構機是地下空間開發(fā)的主要施工機械，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目中得到了廣泛應用。盾構機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盾構機的性能狀態(tài)。如果在施工過程中主軸承潤滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中進入泥水、沙礫或出現異常磨損，將導致主驅動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)嚴重損壞，給盾構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。該方法費時費力，無法第一時間發(fā)現問題，檢測時效性差，無法為設備起到預檢預修的作用，往往需要幾天或者更長的時間，常用于定期的檢測，或者發(fā)現問題后的確認。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、取樣人的操作標準化程度等因素影響，容易造成二次污染或者取樣誤差，不能反映油品的真實狀態(tài)。而在線監(jiān)測能夠對油品進行實時的監(jiān)測，時效性好，能夠第一時間發(fā)現油品產生的問題。另外在線監(jiān)測能夠長時間保存監(jiān)測數據，能夠及時地故障報警，方便形成趨勢圖、溯源跟蹤，利于進行大數據分析、故障預防或者診斷分析。同時在線監(jiān)測分析可以在后臺進行算法模型優(yōu)化，通過海量數據作為算法依據，提高數據的準確性。在此背景下，我公司聯(lián)合殼牌中國數字化創(chuàng)新實驗室,對南京和燕路過江通道南段工程A2標項目的“復興號”盾構機進行了在線監(jiān)測模塊的技術升級改造。采用傳感器和互聯(lián)網技術，進行潤滑在線實時監(jiān)控，實現預測性維護保養(yǎng)，遠程智能運維，大幅提升了設備效率和生產效率，降低了潤滑成本。同時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)價值和社會價值。

2施工項目概述

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

3“殼智匯”物聯(lián)網在線監(jiān)測方案原理及標準架構

“殼智匯”物聯(lián)網在線監(jiān)測方案分為兩個模塊，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?！皻ぶ菂R”物聯(lián)網在線監(jiān)測方案工作原理如下：在盾構機的液壓系統(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、水分、黏度、污染度和鐵磁顆粒度等指標進行實時監(jiān)測。將傳感器采集到的各項數據經網關上傳至云端，云端對數據進行收集、清洗、運算并存儲，最后將結果呈現給客戶端?？蛻舳丝呻S時查看油品質量數據，對于傳感器數據異常情況，將會第一時間發(fā)送告警信息到客戶端。不同的指標監(jiān)測由不同功能的傳感器實現，所有傳感器和網關都集成在智能箱體內，通過在潤滑系統(tǒng)中引出一路油路，油路通過智能箱體實現在線監(jiān)測，如圖2所示?！皻ぶ菂R”物聯(lián)網在線監(jiān)測方案使用最新的互聯(lián)網技術和標準架構，如圖3所示。采用騰訊云平臺，實現線上、線下數據互聯(lián)，具有數據存儲、分析、診斷、智能故障提醒等功能，可在第一時間發(fā)現潤滑設備異常問題，第一時間報警提醒，避免設備意外停機的故障。

4現場安裝

4.1液壓油模塊安裝

液壓油模塊可監(jiān)測7個理化參數，分別是油品黏度、水分、溫度、油品清潔度、飽和度，密度、介電常數參數，并可對油品狀態(tài)全面監(jiān)控。其采用標準化設計，整體結構緊湊，空間需求非常小，現場布置快速方便，只需要將傳感器箱體安裝到油箱上，連接油路、電路、wifi數據傳輸，即完成硬件端安裝。整體安裝時間半天即可。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。網絡信號要求Wifi2.4G/4G，滿足100kbps/s，選擇隧道已有網絡ddg2.4GWifi信號。

4.2齒輪油模塊安裝

齒輪油模塊可實現監(jiān)測金屬磨粒、水份、溫度、黏度等4個理化參數，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，網絡信號選擇隧道已有網絡ddg2.4GWifi信號。齒輪油模塊安裝如圖6所示。

4.3數據呈現與驗證

待線下硬件安裝完畢后，啟動在線監(jiān)測系統(tǒng)，數據就會上傳到殼智匯云平臺系統(tǒng)。完成數據存儲、分析、診斷、預警等功能后，便可在總部盾構中心監(jiān)控系統(tǒng)、手機端或PC端查看。同時可在后臺設定油品參數超限指標，超限后即會推送至監(jiān)控大屏以及手機端，方便總部及現場人員的監(jiān)控和管理油品，全面提高盾構施工管理，避免故障發(fā)生。同時降低了運維成本，保證了人員安全。電腦端監(jiān)控大屏數據呈現如圖7所示。截止至今，設備已連續(xù)運行數月，功能正常，數據穩(wěn)定。期間，我們采用多次取樣、離線分析的方式，以圖6齒輪油驗證數據的準確性。結果顯示，在線監(jiān)測系統(tǒng)所采集的數據與離線檢測數據基本一致，說明盾構油液在線監(jiān)測系統(tǒng)運行具有較好的準確性。

5結論

本文主要介紹了通過使用物聯(lián)網油液在線監(jiān)測技術對盾構設備進行技術升級改造，來實時監(jiān)控油液中水含量、清潔度、溫度、黏度、金屬磨損等關鍵指標的功能，并可連接云服務系統(tǒng)，及時發(fā)現油液的各項指標變化，分析污染程度，辨別污染物類型，及時告警通知，避免設備磨損以及出現嚴重的停機事故，保證現場施工的安全。在線監(jiān)測系統(tǒng)所采集的數據與離線檢測數據基本一致，說明盾構油液在線監(jiān)測系統(tǒng)運行具有較好的準確性。盾構設備在做完在線監(jiān)測技術升級改造后，提高了油品潤滑質量，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、濾芯等配件的維護成本，減少了油品離線檢測停機成本及檢測費用，為整個項目節(jié)省預計50萬的成本，具有良好的經濟效益，值得推廣應用。

作者：唐亞軍 單位：中鐵十四局集團大盾構工程有限公司