In this paper, studies on application cases of machine condition monitoring using oil sensors are reviewed. Owing to rapid industrial advancements, maintenance strategies play a crucial role in reducing the cost of downtime and improving system reliability. Consequently, machine condition monitoring plays an important role in maintaining operation stability and extending the period of usage for various machines. Machine condition monitoring through oil analysis is an effective method for assessing a machine's condition and providing early warnings regarding a machine's breakdown or failure. Among the three prevalent methods, the online analysis method is predominantly employed because this method incorporates oil sensors in real-time and has several advantages (such as prevention of human errors). Wear debris sensors are widely employed for implementing machine condition monitoring through oil sensors. Furthermore, various types of oil sensors are used in different machines and systems. Integrated oil sensors that can measure various oil attributes by incorporating a single sensor are becoming popular. By monitoring wear debris, machine condition monitoring using oil sensors is implemented for engines, automotive transmission, tanks, armored vehicles, and construction equipment. Additionally, such monitoring systems are incorporated in aircrafts such as passenger airplanes, fighter airplanes, and helicopters. Such monitoring systems are also employed in chemical plants and power plants for managing overall safety. Furthermore, widespread application of oil condition diagnosis requires the development of diagnostic programs.
This paper reviews studies on the types and functions of oil sensors used for machine condition monitoring. Machine condition monitoring is essential for maintaining the reliability of machines and can help avoid catastrophic failures while ensuring the safety and longevity of operation. Machine condition monitoring involves several components, such as compliance monitoring, structural monitoring, thermography, non-destructive testing, and noise and vibration monitoring. Real-time monitoring with oil analysis is also utilized in various industries, such as manufacturing, aerospace, and power plants. The three main methods of oil analysis are off-line, in-line, and on-line techniques. The on-line method is the most popular among these three because it reduces human error during oil sampling, prevents incipient machine failure, reduces the total maintenance cost, and does not need complicated setup or skilled analysts. This method has two advantages over the other two monitoring methods. First, fault conditions can be noticed at the early stages via detection of wear particles using wear particle sensors; therefore, it provides early warning in the failure process. Second, it is convenient and effective for diagnosing data regardless of the measurement time. Real-time condition monitoring with oil analysis uses various oil sensors to diagnose the machine and oil statuses; further, integrated oil sensors can be used to measure several properties simultaneously.
Integrated condition monitoring is required to monitor effectively the machine conditions since machine failures could not be monitored accurately by any single measurement parameter. Application of various condition monitoring techniques is therefore preferred in many cases in order to diagnosis the machine condition. However it inevitably requires lots of maintenance cost and sometimes it could be proved to over-maintenance unnecessarily. This could happen especially when one measurement parameter closely correlates to another. Therefore correlation analysis of various monitoring parameters has to be performed to improve the reliability of diagnosis. In this work, Pearson correlation coefficient was used to analyze the correlation between condition monitoring parameters of an over-loaded machine system where the vibration, wear and temperature were monitored simultaneously. The result showed that Pearson correlation coefficient could be regarded as a good measure for evaluating the availability of condition monitoring technology.
Integrated condition monitoring is required to monitor effectively the machine conditions since machine failures could not be monitored accurately by any single measurement parameter. Application of various condition monitoring techniques is therefore preferred in many cases in order to diagnosis the machine condition. However it inevitably requires lots of maintenance cost and sometimes it could be proved to over-maintenance unnecessarily. This could happen especially when one measurement parameter closely correlates to another. Therefore correlation analysis of various monitoring parameters has to be performed to improve the reliability of diagnosis. In this work, Pearson correlation coefficient was used to analyze the correlation between condition monitoring parameters of an over-loaded machine system where the vibration, wear and temperature were monitored simultaneously. The result showed that Pearson correlation coefficient could be regarded as a good measure for evaluating the availability of condition monitoring technology.
Lee, Myung Jun;Jun, Jun Young;Park, Gyuhae;Kang, To;Han, Soon Woo
Smart Structures and Systems
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제22권2호
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pp.231-237
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2018
A significant data problem is encountered with condition monitoring because the sensors need to measure vibration data at a continuous and sometimes high sampling rate. In this study, compressive sensing approaches for condition monitoring are proposed to demonstrate their efficiency in handling a large amount of data and to improve the damage detection capability of the current condition monitoring process. Compressive sensing is a novel sensing/sampling paradigm that takes much fewer data than traditional data sampling methods. This sensing paradigm is applied to condition monitoring with an improved machine learning algorithm in this study. For the experiments, a built-in rotating system was used, and all data were compressively sampled to obtain compressed data. The optimal signal features were then selected without the signal reconstruction process. For damage classification, we used the Variance Considered Machine, utilizing only the compressed data. The experimental results show that the proposed compressive sensing method could effectively improve the data processing speed and the accuracy of condition monitoring of rotating systems.
Noise from the surrounding environment, building structures and machine equipment have significant effects on daily life. Many solutions to this problem have been suggested by analyzing causes of noise generated from particular locations in general buildings or machine equipment and detecting defects of buildings or equipment. Therefore, this paper suggests a visualization technique of sounds by using the microphone array to measure sound sources from machines and perform the visual machine condition monitoring (VMCM). By analyzing sound signals and presenting effective sound visualization methods, it can be applied to identify machine's conditions and correct errors through real-time monitoring and visualization of noise generated from the plant machine equipment.
Abstract - An integrated condition monitoring algorithm based on an expert system was implemented in this work in order to monitor effectively the machine conditions. The knowledge base was consisted of numeric data which meant the posterior probability of each measurement parameter for the representative machine failures. Also the inference engine was constructed as a series of statistical process, where the probable machine fault was inferred by a mapping technology of pattern recognition. The proposed algorithm was, through the user interface, applied for an air compressor system where the temperature, vibration and wear properties were measured simultaneously. The result of the case study was found fairly satisfactory in the diagnosis of the machine condition since the predicted result was well correlated to the machine fault occurred.
This study presents the development of dielectric constant sensors to measure lubricant properties. The lubricant oil sensor is used to measure oil properties and machine conditions. Various condition monitoring methods are applied to diagnose machine conditions. Machine condition monitoring using oil sensors has advantage over other machine condition monitoring methods. The fault conditions can be noticed at the early stages by the detection of wear particles using oil sensors. Therefore, it provides an early warning in the failure procedure. A variety of oil sensors are applied to check the machine condition. Among all oil sensors, only one sensor can measure the tendency of several properties such as acidity and water content. A dielectric constant sensor is also used to measure various oil properties; therefore, it is very useful. The dielectric constant is the ratio of the capacitance of a capacitor using that material as a dielectric to that of a similar capacitor using vacuum as its dielectric. The dielectric constant has an effect on water content, contaminants, base oil, additive, and so forth. In this study, the dielectric constant sensor is fabricated using MEMS process. In the fabrication process, the shape, gap of the electrode array, and thickness of the insulation material are considered to improve the sensitivity of the sensor.
Condition monitoring(CM) is a method based on Non-destructive test(NDT). Therefore, recently many kind of NDT were applied for CM. Acoustic emission(AE) is widely used for the early detection of faults in rotating machinery in these days also. Because its sensitivity is higher than normal accelerometers and it can detect low energy vibration signals. A machine tool consist of many parts such as the bearings, gears, process tools, shaft, hydro-system, and so on. Condition of Every part is connected with product quality finally. To increase the quality of products, condition monitoring of the components of machine tool is done completely. Therefore, in this paper, acoustic emission method is used to detect a machine fault seeded in a gearbox. The AE signals is saved, and power spectrums and feature values, peak value, mean value, RMS, skewness, kurtosis and shape factor, were determined through Matlab.
The morphologies of the wear particles are directly indicative of wear process occuring in the machine. The analysis of wear particle morphology can therefore provide very early detection of a fault and can also ofen facilitate a dignosis. For this work, the neural network was applied to identify friction coefficient through four shape parameters (50% volumetric diameter, aspect, roundness and reflectivity) of wear debris generated from the machine. The averages of these parameters were used as inputs to the network. It is shown that collect identification of friction coefficient depends on the ranges of these shape parameters learned. The various kinds of the wear debris had a different pattern characteristics and recognized relation between the friction condition and materials very well by neural network. We discuss how the network determines difference in wear debris feature, and this approach can be applied for machine condition monitoring and fault diagnosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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