Estudio Comparativo sobre el Monitoreo de Salud de un Motor Marino Utilizando Modelos Basados en Física Multivariantes y Modelos Basados en Datos No Supervisados
Autores: Fu, Chao; Liang, Xiaoxia; Li, Qian; Lu, Kuan; Gu, Fengshou; Ball, Andrew D.; Zheng, Zhaoli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio Comparativo sobre el Monitoreo de Salud de un Motor Marino Utilizando Modelos Basados en Física Multivariantes y Modelos Basados en Datos No Supervisados
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Motor marino
Fallos
Monitoreo de condiciones
Modelos basados en datos
Modelo basado en la física
Detección de anomalías
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El motor marino es un sistema multidisciplinario de estructura compleja que opera en un entorno hostil que involucra altas temperaturas y presiones, así como interacciones entre gas, líquido y sólido. Pueden ocurrir muchas fallas y malfuncionamientos en el motor marino, y el monitoreo eficiente de condiciones es crítico para asegurar el rendimiento esperado. En este documento, se establece un banco de pruebas para el motor marino y se registran sus datos de proceso, incluyendo varias temperaturas y presiones. Se aplican dos modelos basados en datos, es decir, análisis de componentes principales y el autoencoder disperso, y un modelo basado en la física al motor marino para dos fallas clásicas, es decir, el bloqueo del filtro de aceite de lubricación y la fuga en el cilindro. Se realizan estudios comparativos y discusiones sobre su rendimiento en términos de detección de anomalías y aislamiento de fallas. Los puntos de datos recopilados para la falla de bloqueo del filtro son generalmente dos veces más altos que los umbrales de falla establecidos por los modelos basados en datos. En el modelo basado en la física, se observa que la presión del aceite de lubricación cae de los 3.2-3.8 bar predichos a alrededor de 2.3 bar. Para la falla de fuga en el cilindro, los datos de prueba de la falla son casi cuatro veces más altos que los umbrales en los modelos basados en datos. La temperatura de los gases de escape del cilindro con fuga cae de un estimado de 150-200 grados C a aproximadamente 100 grados C. Finalmente, se discuten la transferibilidad y la interpretabilidad de estos modelos. Los hallazgos del presente estudio ofrecen perspectivas sobre los dos tipos de modelos y pueden proporcionar orientación para el monitoreo efectivo de las condiciones de los motores marinos.
Descripción
El motor marino es un sistema multidisciplinario de estructura compleja que opera en un entorno hostil que involucra altas temperaturas y presiones, así como interacciones entre gas, líquido y sólido. Pueden ocurrir muchas fallas y malfuncionamientos en el motor marino, y el monitoreo eficiente de condiciones es crítico para asegurar el rendimiento esperado. En este documento, se establece un banco de pruebas para el motor marino y se registran sus datos de proceso, incluyendo varias temperaturas y presiones. Se aplican dos modelos basados en datos, es decir, análisis de componentes principales y el autoencoder disperso, y un modelo basado en la física al motor marino para dos fallas clásicas, es decir, el bloqueo del filtro de aceite de lubricación y la fuga en el cilindro. Se realizan estudios comparativos y discusiones sobre su rendimiento en términos de detección de anomalías y aislamiento de fallas. Los puntos de datos recopilados para la falla de bloqueo del filtro son generalmente dos veces más altos que los umbrales de falla establecidos por los modelos basados en datos. En el modelo basado en la física, se observa que la presión del aceite de lubricación cae de los 3.2-3.8 bar predichos a alrededor de 2.3 bar. Para la falla de fuga en el cilindro, los datos de prueba de la falla son casi cuatro veces más altos que los umbrales en los modelos basados en datos. La temperatura de los gases de escape del cilindro con fuga cae de un estimado de 150-200 grados C a aproximadamente 100 grados C. Finalmente, se discuten la transferibilidad y la interpretabilidad de estos modelos. Los hallazgos del presente estudio ofrecen perspectivas sobre los dos tipos de modelos y pueden proporcionar orientación para el monitoreo efectivo de las condiciones de los motores marinos.