SBIR Phase I: Development of Integrated Oil Debris Sensors for Machinery Fault Detection and Conditioning Monitoring

SBIR 第一阶段:开发用于机械故障检测和状态监测的集成油屑传感器

基本信息

  • 批准号:
    1113370
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-07-01 至 2012-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project aims to develop an innovative integrated wear debris sensor for condition health monitoring of rotating and reciprocating machinery via detecting metallic and nonmetallic wear debris in the machinery?s lubrication oil. Today?s online debris sensors can provide only limited information on the progression of machine wear or do not have in-situ online capability. This Phase I project will focus on building a laboratory prototype to demonstrate the proof-of-concept high-throughput detection, differentiation, characterization, and counting of nonmetallic, and metallic (ferrous and non-ferrous) debris ranging from 20ìm to 150ìm (which are indicative of machines? wear status) in real time. The integrated sensor will consist of 1) an ultrasonic sensing unit with a unique flow recess design that accurately detects all metallic and non-metallic debris, and 2) an inductive Coulter counting sensing unit that detects and differentiates ferrous and non-ferrous metallic debris. It is anticipated this sensor is able to accurately measure wear debris size and concentration of each type, and thus provide information for conditioning based maintenance and life prognosis of a variety of high speed rotary machinery including rotorcraft transmissions and turboshaft engines.The broader impact/commercial potential of this project is an innovative high throughput oil debris sensing technology that provide advance warning of sudden catastrophic failure, facilitate better maintenance scheduling, and significantly reduce the cost of machine operation. The high throughput and high sensitivity of the sensor, along with its low cost and compact size, makes it an ideal instrument for real-time condition monitoring and life prognosis for a variety of machinery such as bearings, gearboxes, and turbomachinery, and thereby have broader impacts on and commercial potentials for the transportation, manufacturing and military industries. It is a powerful complement to existing offline oil wear debris analysis. The proposed research will form the scientific foundation for the development of advanced sensors systems for micro/nanoscale particle sensing. In particular, studies of particle sensing in a nonconductive, high viscous environment are poised to have a transformative impact on monitoring new soft materials processing involving micro/nano particles, and the development of sensors for detecting metallic and dielectric particle contamination in nonconductive materials and environments.
这个小企业创新研究(SBIR)第一阶段项目的目的是开发一种创新的集成磨损碎屑传感器,通过检测机械中的金属和非金属磨损碎屑,用于旋转和往复式机械的状态健康监测。S润滑油。 今天吗?的在线碎片传感器只能提供关于机器磨损进展的有限信息,或者不具有现场在线能力。这一第一阶段项目将侧重于建立一个实验室原型,以展示对20微米至150微米的非金属和金属(含铁和非铁)碎片(这些碎片表明机器?磨损状态)。集成传感器将包括1)一个具有独特流动凹槽设计的超声波传感单元,可准确检测所有金属和非金属碎屑,以及2)一个感应库尔特计数传感单元,可检测和区分铁和非铁金属碎屑。预计该传感器能够准确测量每种类型的磨屑尺寸和浓度,从而为各种高速旋转机械(包括旋翼机传动装置和涡轮轴发动机)的基于状态的维护和寿命预测提供信息。该项目更广泛的影响/商业潜力是一种创新的高通量油屑传感技术,可提供突发灾难性故障的提前预警,便于更好的维护调度,并显著降低机器运行成本。该传感器的高通量和高灵敏度,沿着其低成本和紧凑的尺寸,使其成为实时状态监测和寿命预测的各种机械,如轴承,齿轮箱和涡轮机的理想仪器,从而对运输,制造和军事工业具有更广泛的影响和商业潜力。 它是现有离线油磨粒分析的有力补充。拟议的研究将为开发用于微/纳米颗粒传感的先进传感器系统奠定科学基础。 特别是,在非导电,高粘性环境中的颗粒传感的研究准备有一个变革性的影响,监测新的软材料加工涉及微/纳米颗粒,和传感器的发展,用于检测金属和介电颗粒污染的非导电材料和环境。

项目成果

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