CN101328917A - 液压油、润滑油油况在线监测***与方法 - Google Patents

液压油、润滑油油况在线监测***与方法 Download PDF

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杨继新
李阳春
戴征武
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Abstract

液压油、润滑油油况在线监测***，其特征是由油况检测传感***、环境监测***、数据采集转换***、操作程序、警报(警示)***和自动执行***组成，通过在油站上设置旁路和安装储油室，将各监测单元固定，实时监测油的黏度、微水含量、温度、杂质和压力等参数，并把实测值与设定值比较，超过允许范围自动报警或自动执行关闭、自锁等功能。

Description

液压油、润滑油油况在线监测***与方法
技术领域
本发明涉及机械润滑领域，尤其指一种液压油、润滑油在线监测***与方法。
背景技术
在大型运转设备中，离不开液压***和润滑***。液压是主要传动方式之一。液压油既是传递功率的介质，又对液压元件起着润滑、密封和冷却作用，润滑油的主要作用是对传动部件的润滑和冷却，决定着设备的工作效率和使用寿命，因此，油的状况对于液压***的工作状况和工作性能十分重要。
液压、润滑油失效的原因：
(1)高温影响
①润滑油长期处在高温环境中，会氧化失效，出现变黑、变稠的现象。
②润滑油内部的腐蚀物增加，如发动机工作中形成的酸性物质等。
(2)杂质
主要来源于空气中的尘埃、金属磨粒、渗漏物(燃油、水等)、润滑油氧化物等。
(3)添加剂、粘度指数增进剂失效
一些润滑油因为其中的添加剂失效或用完而性能下降。例如润滑油中的抗磨剂用完，会使抗磨性下降。或者因为粘度指数增进剂的有机物分子长链断裂，不再具有增粘作用。
(4)油中水分超标
水可以使液压油、润滑油乳化、使添加剂分解、促进油品的氧化及增强低分子有机酸对机械的腐蚀。影响油品低温流动性，水分的来源主要是容器密封不严进入的明水、空气中水分或输转设备、储存容器不洁造成的。
目前更换液压油、润滑油常用定期换油的方法，即根据液压***的结构特性、运行条件和油品质量，按确定的周期换油。但是这种方法容易出现该换油时没有换、不必换油时却进行了油液维护的现象，造成人力物力的浪费和设备运转寿命缩短。一般的大型施工设备(如塔带机)的液压***都是很庞大的，***中液压油的油容量少则几个立方，多则数十个立方，一次换油费用很高。据统计，三峡大坝施工中使用的塔带机每年采用定期换油的方式，换油费用几十万美元。某炼钢厂一年润滑、液压油消耗量上百吨，如果能动态监测与周期化验相结合，加上必要的滤油设施，年至少可以节约百万元。因此采用“动态油况监测、视情维护”的不定期换油方式显得更加重要，它有助于减少不必要的零部件更换，并能及时采取维修行动，以降低液压、润滑设备的进一步损伤，减少停机时间。但目前油况的动态监测还没有受到重视，也没有成熟的在线油况监测***和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是要针对上述技术现状，提供一种液压油、润滑油在线监测***与方法。
本发明解决上述问题所采取的技术方案为：根据现状情况，针对油的工作温度、油中水分、油中杂质、油的粘稠度四项主要指标和环境温度、湿度、管路压力三项辅助指标进行在线监测，实测数据与标准数据或设定值比较，将结果传递到终端或执行警报、滤油、关闭等功能。
该在线监测***由油况检测传感***、环境监测***、数据采集转换***、操作程序、警报(警示)***和自动执行***组成，详述如下：
1、油况检测传感***
由以下几个参数单元中的一个或多个组成：
(1)油温监测器：选用温度传感器，将油温的实时信息传送出来。
(2)油中微水在线监测器：选用油中微水传感器，将油中水分的实时信息传送出来。
(3)油中杂质在线监测器：选用在线式污染度监测装置，其主要工作原理是：在测定单元内设有4、6、14、21微米等多处通道，光源采用激光二极管，通过测定单位时间内通道内通过的固体杂质数量，并把数据信号传出，与标准值对比，判断出油的污染情况。
(4)油的黏度在线监测器：可以在石英晶体白片的两面镀上一层金属作为两极制作成晶体微天平(QCM)，由外部的一个电子振荡器来驱动，当在两极加上一定频率的电场时，QCM会以一定的频率振荡，这个频率是由电极上的质量及液体的粘度和密度决定的。将这种频率变化信号传递出来，通过数据采集和处理了解油的实时黏度情况。也可以利用数字式旋转黏度计，取样检测，并把数据传递给数据采集和转换***。
(5)油压监测器：选用压力传感器(变送器)，将油***中必要部位的油压信号实时采集并发送出来。
2、环境监测***
环境监测***包括温度、湿度传感器，实时监测环境情况，把温湿度信号传送出来。环境监测***作为辅助参数为可选用***，其他***不受该***有无的制约。
3、数据采集转换***
将传感器传出的被测信号收集起来，经信号调理电路、模数转换电路、微处理器处理后，通过现场总线将数据发送到数据处理服务器。
4、操作程序
是按着用户工作需要和具体限定范围编制用户操作程序，将采集来的数据实时显示在用户终端，并与设定的标准值对比，出现异常时立即起动警报(警示)***或自动执行***。
5、警报(警示)***
是为了及时提醒操作人员而设置的自动程序启动***，当油温、油中水分、油中杂质、油的黏度、油压等参数与设定的标准值对比，偏离允许范围时，由程序控制及时提醒用户采取相应措施，可选用文字、图片提示、动画、光或声音警示中的一种或几种。
6、自动执行***
是通过程序控制的自动启动***，包括自动关闭阀门、自动启动滤油机等。
具体操作方法：
在液压或润滑油站的循环管路上设置旁路，将油温、油中微水传感器(变送器)、油中杂质传感器安装在旁路上，在储油箱上设置一小取样室通过油泵取样，将油黏度传感器安装在取样室内，将油压传感器按需求安装在管路上，环境温湿度传感器(变送器)安装在工作室的墙壁上或油箱附近，把各处信号通过数据线传送至数据采集转换***，转化为数字信号后传输到单片机或工控机显示出来或执行相应程序。
附图说明
图1为本发明实施例示意图；
具体实施方式
如图1所示，在油站(1)的主出油管(2)上设置一旁路(4)，使部分工作油通过油中杂质在线监测器(5)，在主回油管(3)上设置一旁路(6)，将油温监测器(7)和油中微水在线监测器(8)安装在上面，在支管(9)上安装油压监测器(10)，在油箱(11)上方设置一小的储油室(12)，通过油泵(13)从油箱(11)中抽取油样，在储油室(12)中装有油的黏度在线监测器(14)，环境温、湿度传感器(15)安装在油站附近，数据采集转换***(16)将各监测器、传感器获得的数据收集转换成数字信号并传输至计算机(17)，计算机(17)中有控制程序，在显示器(18)上显示信号、图形或数字，或驱动自动执行***(19)中设定的启动和关断程序，如当油压监测器(10)的数据急剧减小时(油管爆裂)立即自动关断前端的阀门(20)。
上面提到的各监测器既可以安装一组也可以根据需要安装两组多组。油温和油压数据为实时采集(间隔时间小于0.1s)其他数据采集的周期可以是10分钟、1小时、3小时、8小时、24小时，也可以是其他需求的时段。
实施例：
以某炼钢厂连铸液压站为例：采用N 32长城牌4632酯型难燃液压油，标准运动粘度为28.8～35.2mm2/s，允许含水量为0.02％，允许杂质含量为0.005％，允许工作温度60℃以下，工作压力8MPa。
按上面方法设置监测器、传感器和监测***，某时刻监测结果如下：

Claims (7)

1、液压油、润滑油油况在线监测***，其特征是由油况检测传感***、环境监测***、数据采集转换***、操作程序、警报(警示)***和自动执行***组成，其中：
油况检测传感***用来在线检测运行中的油温、油中水分、油的黏度、油中杂质和油的压力情况，并把实时数据传递到数据采集转换***；
环境监测***是用来监测环境温、湿度，把实时监测到的信号传送到数据采集转换***；
数据采集转换***是将各传感器传出的实测信号收集起来，经信号调理电路、模数转换电路、微处理器处理后，通过现场总线将数据发送到数据处理服务器；
操作程序是按着用户工作需要和具体限定范围编制的执行程序***，将采集来的数据实时显示在用户终端，并与设定的标准值对比，出现异常时立即起动警报(警示)***或自动执行***；
警报(警示)***是当油况指标偏离允许范围时由程序控制的自动提醒***；
自动执行***是通过程序控制的自动启动***，包括自动关闭阀门、自动启动滤油机及其他相关功能。
2、根据权利要求1所述的油况检测传感***其特征在于由以下几个参数单元中的一个或多个组成：
(1)油温监测器：选用温度传感器，将油温的实时信息传送出来；
(2)油中微水在线监测器：选用油中微水传感器，将检测出的油中水分的实时信息传送出来；
(3)油中杂质在线监测器：选用在线式污染度监测装置，测定单位时间通道内通过的固体杂质数量，并把数据信号传出；
(4)油的黏度在线监测器：可以选晶体微天平(QCM)振荡器也可以利用数字式旋转黏度计，取样检测，并把油的黏度数据传递给数据采集和转换***；
(5)油压监测器：选用压力传感器(变送器)，将油***中必要部位的油压信号实时发送出来。
3、根据权利要求1所述的警报(警示)***，其特征是可以采用文字、动画、声音、光中的一种或几种形式。
4、根据权利要求1所述的液压油、润滑油油况在线监测***，其特征是环境监测***作为辅助参数为可选用***，其他***不受该***有无的制约。
5、液压油、润滑油油况在线监测的方法，其特征是：在油站(1)的主出油管(2)上设置一旁路(4)，使其通过油中杂质在线监测器(5)，在主回油管(3)上设置一旁路(6)，将油温监测器(7)和油中微水在线监测器(8)安装在上面，在支管(9)上安装油压监测器(10)，在油箱(11)上方设置一小的储油室(12)，通过油泵(13)从油箱(11)中抽取油样，在储油室(12)中装有油的黏度在线监测器(14)，环境温、湿度传感器(15)安装在油站附近，数据采集转换***(16)将各监测器、传感器获得的数据收集转换成数字信号并传输至计算机(17)，计算机(17)中有控制程序，在显示器(18)上显示信号、图形或数字，或驱动自动执行***(19)中设定的启动和关断程序。
6、根据权利要求5所述液压油、润滑油油况在线监测的方法中选用的各种监测器，其特征是可以选择其中的一个指标或多个指标，每种监测器数量可以为一组也可以安装两组或多组。
7、根据权利要求5所述的液压油、润滑油油况在线监测的方法，其特征是油温和油压数据为实时采集(间隔时间小于0.1s)，其他数据采集的周期可以是10分钟、1小时、3小时、8小时、24小时，也可以是其他需求的时段。
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