详情

原文传递基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法及系统

专利名称：	基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法及系统
摘要：	本发明提供了一种基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法及系统，包括：步骤S1：设计双电极的摩擦纳米发电机对于润滑油状态进行监测；步骤S2：通过机器学习或深度学习测润滑油状态，分析具体的润滑油组分，对机器磨损状态进行预测。本发明可以实现多种污染物的协同鉴别，可以分析出润滑油中水分、铁屑、积碳等污染物的含量；摩擦纳米发电机是一种自供能设备，它可以通过润滑油与其本身发生摩擦进而产生电荷转移，不需要外界提供电能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	张执南;赵玉鑫;尹念;武子帅
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-10T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202311008839.5
公开号：	CN117054483A
代理机构：	上海段和段律师事务所
代理人：	牛山
分类号：	G01N27/00;H02N1/04;G;H;G01;H02;G01N;H02N;G01N27;H02N1;G01N27/00;H02N1/04
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法，其特征在于，包括：步骤S1：设计双电极的摩擦纳米发电机对于润滑油状态进行监测；步骤S2：通过机器学习或深度学习测润滑油状态，分析具体的润滑油组分，对机器磨损状态进行预测。 2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法，其特征在于，在所述步骤S1中：所述的摩擦纳米发电机包括铜电极以及聚四氟乙烯；用于磨损状态在线监测的摩擦纳米发电机用独立层模式实现，摩擦纳米发电机由分布在聚四氟乙烯片上的两个片状的铜电极组成，采用两个相距10mm的长40mm、宽20mm的铜电极，上下粘贴至长40mm、宽100mm的聚四氟乙烯片上，形成独立层式的摩擦纳米发电机，基于摩擦起电以及静电感应原理产生电压信号；下方的铜电极在油液上升时候被部分淹没，根据电子转移理论，聚四氟乙烯表面与油液由于摩擦电效应形成了束缚电荷；由于电荷的不对称分布，两电极之间的电势不平衡，自由电子从上端电极流向下方电极，直到该摩擦纳米发电机被淹没到一半；当上方的铜电极有部分被油液淹没时，电势分布平衡，感应电子回流；当摩擦纳米发电机装置完全被油液覆盖时，此时两电极之间没有电势差，感应电荷完全消失。 3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法，其特征在于，在所述步骤S2中：不同水分质量分数下摩擦纳米发电机的开路电压：在试验润滑油中加入不同质量分数的水分，随着水分质量分数的增加，摩擦纳米发电机的开路电压逐渐增加，摩擦纳米发电机实现对润滑油中水分的监测。 4.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法，其特征在于，在所述步骤S2中：不同积碳含量下摩擦纳米发电机的开路电压：随着积碳含量的增加，电压输出信号先增大后减小，在油液刚出现积碳时摩擦纳米发电机能够监测到，摩擦纳米发电机实现污染物为积碳的监测。 5.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别方法，其特征在于，在所述步骤S2中：不同铁屑含量下摩擦纳米发电机的开路电压：随着铁屑含量的增加，电压输出信号先增大后减小，在油液刚出现铁屑时摩擦纳米发电机能够监测到，摩擦纳米发电机实现污染物为铁屑的监测；在监测之后，摩擦纳米发电机将产生的电压信号无线传输给电脑终端，通过预试验的方式了解到各个工况污染物含量的电压输出，结合当前电压输出，通过深度学习或者机器学习的方式自动识别出其中各个污染物的组分及质量分数；分析出当前的污染物组分及质量分数后，根据目前的电压或者组分变化趋势，对机器的磨损状态进行预测以及预警，当电压或者某种组分的质量分数大于预设的阈值时，报警系统自动启动，工作人员对机器进行维护并且更换新的润滑油。 6.一种基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别系统，其特征在于，包括：模块M1：设计双电极的摩擦纳米发电机对于润滑油状态进行监测；模块M2：通过机器学习或深度学习测润滑油状态，分析具体的润滑油组分，对机器磨损状态进行预测。 7.根据权利要求6所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别系统，其特征在于，在所述模块M1中：所述的摩擦纳米发电机包括铜电极以及聚四氟乙烯；用于磨损状态在线监测的摩擦纳米发电机用独立层模式实现，摩擦纳米发电机由分布在聚四氟乙烯片上的两个片状的铜电极组成，采用两个相距10mm的长40mm、宽20mm的铜电极，上下粘贴至长40mm、宽100mm的聚四氟乙烯片上，形成独立层式的摩擦纳米发电机，基于摩擦起电以及静电感应原理产生电压信号；下方的铜电极在油液上升时候被部分淹没，根据电子转移理论，聚四氟乙烯表面与油液由于摩擦电效应形成了束缚电荷；由于电荷的不对称分布，两电极之间的电势不平衡，自由电子从上端电极流向下方电极，直到该摩擦纳米发电机被淹没到一半；当上方的铜电极有部分被油液淹没时，电势分布平衡，感应电子回流；当摩擦纳米发电机装置完全被油液覆盖时，此时两电极之间没有电势差，感应电荷完全消失。 8.根据权利要求6所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别系统，其特征在于，在所述模块M2中：不同水分质量分数下摩擦纳米发电机的开路电压：在试验润滑油中加入不同质量分数的水分，随着水分质量分数的增加，摩擦纳米发电机的开路电压逐渐增加，摩擦纳米发电机实现对润滑油中水分的监测。 9.根据权利要求6所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别系统，其特征在于，在所述模块M2中：不同积碳含量下摩擦纳米发电机的开路电压：随着积碳含量的增加，电压输出信号先增大后减小，在油液刚出现积碳时摩擦纳米发电机能够监测到，摩擦纳米发电机实现污染物为积碳的监测。 10.根据权利要求6所述的基于摩擦纳米发电机油液多维度磨损状态识别系统，其特征在于，在所述模块M2中：不同铁屑含量下摩擦纳米发电机的开路电压：随着铁屑含量的增加，电压输出信号先增大后减小，在油液刚出现铁屑时摩擦纳米发电机能够监测到，摩擦纳米发电机实现污染物为铁屑的监测；在监测之后，摩擦纳米发电机将产生的电压信号无线传输给电脑终端，通过预试验的方式了解到各个工况污染物含量的电压输出，结合当前电压输出，通过深度学习或者机器学习的方式自动识别出其中各个污染物的组分及质量分数；分析出当前的污染物组分及质量分数后，根据目前的电压或者组分变化趋势，对机器的磨损状态进行预测以及预警，当电压或者某种组分的质量分数大于预设的阈值时，报警系统自动启动，工作人员对机器进行维护并且更换新的润滑油。