CN112505303A - 在线模拟滑油品质故障的试验装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线模拟滑油品质故障的试验装置及其使用方法，试验装置包括油箱，油箱上设有添油口和排油口，其特征在于，所述的油箱内设有搅拌叶片，搅拌叶片与驱动机构连接，油箱内还设有温度传感器、滑油粘度传感器、含水量传感器、电热管，油箱的两端通过管路接通，管路上串联连接有第一可调电动阀、颗粒度检测单元、油泵、第二可调电动阀、流量计。本发明具有以下有益效果：能够识别油液因长期工作或掺水造成老化变质的故障；能够识别油箱因呼吸作用或管路密封失效；能够识别因摩擦副磨损产生的金属颗粒以及外界污染颗粒突然入侵；保证***能够在润滑油污染的情况下长时间正常运行；能够对滑油出现的复杂故障进行检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种在线模拟滑油品质故障的试验装置及其使用方法。
背景技术
润滑油，广泛的应用到各种机械设备中，起到了润滑、冷却、清洁、密封、防锈的作用，由于有些滑油的工作条件十分恶劣，如高温、高压、密封性差或无密封、机械部件磨损等情况。这会导致润滑油出现变质、掺水乳化、掺入金属颗粒、氧化物、油泥沉淀等杂质，污染和变质造成滑油的理化特性发生改变，润滑效果变差。在实际应用中，监测滑油的粘度、含水量、金属颗粒度、非金属颗粒度的变化并及时报警对于保证机械设备可靠运转、延长寿命、减少重大事故的发生是十分必要的。
现有的油品质监测有在线实时监测和离线分析测定两种方式，在线实时监测一般应用在工作环境恶劣、润滑油更换周期短、被润滑对象为易发生故障的关重设备，如高速柴油机、大功率汽轮机等；离线分析测定既可以应用在工业上润滑油品质的检测，又可以用作食品、药品等其他行业，二者分别存在以下优缺点：
1.在线实时监测，能够实时监测润滑油各个参数，结构简单，响应快，能够对润滑油出现的问题及时反馈，操作方便，但在某些环境下需要额外安装用于测试的管路。
2.离线分析测定，易于维护，不需要在润滑***中安装额外管路，但需要先取样再分析，操作复杂，测定结果的返回具有时间滞后性，故不适合实时监测。
根据以上分析，对于大功率和高速旋转燃机，在线实时监测更适合长期安装在相应的润滑管路上，一方面通过监测滑油粘度、含水量、非金属颗粒度可以实时了解润滑油的理化特性，根据监测结果按时更换润滑油；另一方面监测滑油中金属颗粒度能够有效的反应机械部件表面磨损和疲劳状态，对机械部件进行及时的检修或更换。现有的在线滑油监测***能够模拟的故障类型少，应用范围较窄，例如在文献《机油铁颗粒含量和粘度传感器在柴油机保护仪中的应用》一文中采用铁颗粒传感器和粘度传感器可以对润滑油品质和机械磨损故障进行有效模拟和监测，但该***不能检测出润滑油变质的具体原因，文献中模拟的润滑油失效故障较少，无法对滑油品质的变化进行更全面的分析。并且传统的润滑油故障模拟的方法存在以下缺点：
1.金属颗粒、水、非金属颗粒等杂质直接放入油箱中，不能充分混合入油中，无法真实反应滑油的污染程度。
2.将杂质直接掺入真实机组中，容易对机组部件造成永久损坏。
3.模拟故障类型较少，传感器检测方法单一，且不能够同时模拟多种故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何使得在线实时监测无需安装额外管路以及如何检测出润滑油变质的具体原因，对滑油品质的变化进行全面分析。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，包括油箱，油箱上设有添油口和排油口，其特征在于，所述的油箱内设有搅拌叶片，搅拌叶片与驱动机构连接，油箱内还设有温度传感器、滑油粘度传感器、含水量传感器、电热管，油箱的两端通过管路接通，管路上串联连接有第一可调电动阀、颗粒度检测单元、油泵、第二可调电动阀、流量计。
优选地，所述的滑油粘度传感器、含水量传感器均设于油箱的底部。
优选地，所述的驱动机构包括设于油箱外侧的电机和减速齿轮箱，电机的驱动端连接减速齿轮箱的一端，减速齿轮箱的另一端穿过油箱的外壁进入油箱内，并与搅拌叶片连接。
优选地，所述的油箱的一端通过管路依次连接第一可调电动阀、颗粒度检测单元、油泵、第二可调电动阀、流量计、油箱的另一端。
优选地，所述的颗粒度检测单元上设有光学颗粒度传感器和金属颗粒度传感器。
一种在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液老化故障模拟方法，包括以下步骤：
a、清理油箱，向油箱内注入老化的润滑油；
b、启动电热管，加热油温至38℃～42℃；
c、打开第一可调电动阀、第二可调电动阀，启动油泵，调节油泵至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器、含水量传感器、光学颗粒度传感器、金属颗粒度传感器的测试数据识别油液老化故障；
d、关停电热管、油泵，完成油液老化故障模拟试验。
一种在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液掺水故障模拟方法，油液掺水故障模拟方法包括以下步骤：
a、清理油箱，向油箱内注入掺水的润滑油；
b、启动电热管，加热油温至38℃～42℃；
c、打开第一可调电动阀、第二可调电动阀，启动油泵，调节油泵至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器、含水量传感器、光学颗粒度传感器、金属颗粒度传感器的测试数据识别油液老化故障；
d、关停电热管、油泵，完成油液掺水故障模拟试验。
一种在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液掺入非金属颗粒度模拟方法，油液掺入非金属颗粒度模拟方法包括以下步骤：
a、清理油箱，向油箱内注入掺杂非金属颗粒的润滑油；
b、启动电热管，加热油温至38℃～42℃；
c、启动电机，使油箱内润滑油充分搅拌；
d、打开第一可调电动阀、第二可调电动阀，启动油泵，调节油泵至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器、含水量传感器、光学颗粒度传感器、金属颗粒度传感器的测试数据识别油液掺入非金属颗粒度故障；
e、关停电热管、油泵，完成油液掺入非金属颗粒度模拟试验。
一种在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液掺入金属颗粒度模拟方法，油液掺入金属颗粒度模拟方法包括以下步骤：
a、清理油箱，向油箱内注入掺杂金属颗粒的润滑油；
b、启动电热管，加热油温至38℃～42℃；
c、启动电机，使油箱内润滑油充分搅拌；
d、打开第一可调电动阀、第二可调电动阀，启动油泵，调节油泵至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器、含水量传感器、光学颗粒度传感器、金属颗粒度传感器的测试数据识别油液掺入金属颗粒度故障；
e、关停电热管、油泵，完成油液掺入金属颗粒度模拟试验。
本发明提供的一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，通过更换油箱中不同污染类型的润滑油模拟滑油老化变质、滑油掺水、滑油非金属颗粒污染、机械***磨损等故障；通过安装在滑油循环***中的粘度传感器、含水量传感器、光学颗粒度传感器、电磁金属磨粒传感器，在线监控润滑油在各种典型故障下润滑油理化参数特征，形成润滑油品质故障诊断的方法及标准。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.可以模拟润滑油粘度变化故障，通过对润滑油粘度实时的监测，能够识别油液因长期工作或掺水造成老化变质的故障，避免因滑油润滑效果下降造成机械磨损。
2.可以模拟润滑油掺水故障，通过对润滑油含水量的实时监测，能够识别油箱因呼吸作用或管路密封失效，冷却器泄露导致的油液水分污染，对润滑***的密封性能及时检修。
3.可以模拟润滑油颗粒污染故障，通过对润滑油中颗粒度含量和金属颗粒度含量的实时监测，能够识别因摩擦副磨损产生的金属颗粒以及外界污染颗粒突然入侵，估算机械设备使用寿命，防止因设备严重摩擦而造成重大事故。
4.滑油循环动力装置采用可靠性更高、对运输介质要求较低的单螺杆泵。保证***能够在润滑油污染的情况下长时间正常运行。
5.在油箱处安装有搅拌叶轮，能够使掺入滑油的水、固体杂质等均匀的分布在润滑油中，保证了检测信号的真实性。
6.可同时对滑油的多种故障进行模拟，通过四种不同的油品质分析传感器，能够对滑油出现的复杂故障进行检测。
附图说明
图1为一种在线模拟滑油品质故障的试验装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，如图1所示，其包括油箱1，油箱1的顶部设有添油口16，油箱1的底部设有排油口17，油箱1的一端通过管路依次连接第一可调电动阀9、颗粒度检测单元11、油泵14、第二可调电动阀15、流量计10、油箱1的另一端。
滑油粘度传感器6和含水量传感器7均安装在油箱1底部，光学颗粒度传感器12和金属颗粒度传感器13均安装在颗粒度检测单元11上，颗粒度传感器要求被测润滑油必须流动，且对安装位置润滑油的流量和压力都有严格要求，颗粒度检测单元11的作用是控制滑油流量和压力，使得两种颗粒度传感器能够在最佳工况上进行滑油颗粒度进行检测；油箱1外侧的顶部安装有电机2和减速齿轮箱3，电机2的驱动端连接减速齿轮箱3的一端，减速齿轮箱3的另一端穿过油箱1的外壁进入油箱1内，并与搅拌叶片4连接，的作用为：通过电机2和减速齿轮箱3驱动搅拌叶片4，对油箱1中的油液进行搅拌，使颗粒能够充分的在管路中循环，使得在模拟滑油中掺入颗粒故障时，防止颗粒沉淀；第一可调电动阀9设于油箱1与颗粒度检测单元11之间的管路上，第二可调电动阀15设于流量计10与油泵14之间的管路上，第一可调电动阀9、第二可调电动阀15通过改变开度控制***运行工况；温度传感器5固定在油箱1上，温度传感器5一端穿过油箱1外壁设于油箱1内，用于检测油箱1内的温度，电热管8设于油箱1内，温度传感器5、电热管8用于控制和监测润滑油温度。
油泵14、电机2分别通过两个变频器控制，而变频器通过PLC(可编程逻辑控制器)控制；第一可调电动阀9、第二可调电动阀15、电热管8的开关均由PLC直接控制；PLC与电热管8、第一可调电动阀9、第二可调电动阀15、变频器之间以及变频器与油泵14、电机2之间均是由电缆连接。
本实施例中，油泵14为单螺杆泵。
各种情况下，使用本发明的具体步骤如下：
1.油液老化故障模拟方法：a、清理油箱1，向油箱1内注入老化的68号润滑油；b、启动电热管8，加热油温至40℃；c、打开第一可调电动阀9、第二可调电动阀15，启动油泵14，调节油泵14至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器6、含水量传感器7、光学颗粒度传感器12、金属颗粒度传感器13的测试数据识别油液老化故障；d、关停电热管8、油泵14，完成油液老化故障模拟试验；
2.油液掺水故障模拟方法：a、清理油箱1，向油箱1内注入掺水的68号润滑油；b、启动电热管8，加热油温至40℃；c、打开第一可调电动阀9、第二可调电动阀15，启动油泵14，调节油泵14至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器6、含水量传感器7、光学颗粒度传感器12、金属颗粒度传感器13的测试数据识别油液老化故障；d、关停电热管8、油泵14，完成油液掺水故障模拟试验；
3.油液掺入非金属颗粒度模拟方法：a、清理油箱1，向油箱1内注入掺杂直径20～200μm非金属颗粒的68号润滑油；b、启动电热管8，加热油温至40℃；c、启动电机2，使油箱1内润滑油充分搅拌；d、打开第一可调电动阀9、第二可调电动阀15，启动油泵14，调节油泵14至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器6、含水量传感器7、光学颗粒度传感器12、金属颗粒度传感器13的测试数据识别油液掺入非金属颗粒度故障；e、关停电热管8、油泵14，完成油液掺入非金属颗粒度模拟试验；
4.油液掺入金属颗粒度模拟方法：a、清理油箱1，向油箱1内注入掺杂直径20～100μm金属颗粒的68号润滑油；b、启动电热管8，加热油温至40℃；c、启动电机2，使油箱1内润滑油充分搅拌；d、打开第一可调电动阀9、第二可调电动阀15，启动油泵14，调节油泵14至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器6、含水量传感器7、光学颗粒度传感器12、金属颗粒度传感器13的测试数据识别油液掺入金属颗粒度故障；e、关停电热管8、油泵14，完成油液掺入金属颗粒度模拟试验。
同时注入上述几种故障，可实现润滑油复合故障的模拟诊断。
其中，润滑油的流量为：108～112L/min；润滑油的压力为：0.9～1.1Mpa。
油泵14的额定工况如下：驱动电机额定功率为4KW，转速为2800r/min；此时，螺杆泵的工况如下：流量为110L/min、压力为1Mpa。
实施例2
本实施例中，在各种情况下，其加热油温均至38℃。
其他与实施例1相同。
实施例3
本实施例中，在各种情况下，其加热油温均至42℃。
其他与实施例1相同。
Claims (9)
1.一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，包括油箱(1)，油箱(1)上设有添油口(16)和排油口(17)，其特征在于，所述的油箱(1)内设有搅拌叶片(4)，搅拌叶片(4)与驱动机构连接，油箱(1)内还设有温度传感器(5)、滑油粘度传感器(6)、含水量传感器(7)、电热管(8)，油箱(1)的两端通过管路接通，管路上串联连接有第一可调电动阀(9)、颗粒度检测单元(11)、油泵(14)、第二可调电动阀(15)、流量计(10)。
2.如权利要求1所述的一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，其特征在于，所述的滑油粘度传感器(6)、含水量传感器(7)均设于油箱(1)的底部。
3.如权利要求1所述的一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，其特征在于，所述的驱动机构包括设于油箱(1)外侧的电机(2)和减速齿轮箱(3)，电机(2)的驱动端连接减速齿轮箱(3)的一端，减速齿轮箱(3)的另一端穿过油箱(1)的外壁进入油箱(1)内，并与搅拌叶片(4)连接。
4.如权利要求1所述的一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，其特征在于，所述的油箱(1)的一端通过管路依次连接第一可调电动阀(9)、颗粒度检测单元(11)、油泵(14)、第二可调电动阀(15)、流量计(10)、油箱(1)的另一端。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种在线模拟滑油品质故障的试验装置，其特征在于，所述的颗粒度检测单元(11)上设有光学颗粒度传感器(12)和金属颗粒度传感器(13)。
6.一种如权利要求5所述在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液老化故障模拟方法，包括以下步骤：
a、清理油箱(1)，向油箱(1)内注入老化的润滑油；
b、启动电热管(8)，加热油温至38℃～42℃；
c、打开第一可调电动阀(9)、第二可调电动阀(15)，启动油泵(14)，调节油泵(14)至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器(6)、含水量传感器(7)、光学颗粒度传感器(12)、金属颗粒度传感器(13)的测试数据识别油液老化故障；
d、关停电热管(8)、油泵(14)，完成油液老化故障模拟试验。
7.一种如权利要求5所述在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液掺水故障模拟方法，油液掺水故障模拟方法包括以下步骤：
a、清理油箱(1)，向油箱(1)内注入掺水的润滑油；
b、启动电热管(8)，加热油温至38℃～42℃；
c、打开第一可调电动阀(9)、第二可调电动阀(15)，启动油泵(14)，调节油泵(14)至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器(6)、含水量传感器(7)、光学颗粒度传感器(12)、金属颗粒度传感器(13)的测试数据识别油液老化故障；
d、关停电热管(8)、油泵(14)，完成油液掺水故障模拟试验。
8.一种如权利要求5所述在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液掺入非金属颗粒度模拟方法，油液掺入非金属颗粒度模拟方法包括以下步骤：
a、清理油箱(1)，向油箱(1)内注入掺杂非金属颗粒的润滑油；
b、启动电热管(8)，加热油温至38℃～42℃；
c、启动电机(2)，使油箱(1)内润滑油充分搅拌；
d、打开第一可调电动阀(9)、第二可调电动阀(15)，启动油泵(14)，调节油泵(14)至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器(6)、含水量传感器(7)、光学颗粒度传感器(12)、金属颗粒度传感器(13)的测试数据识别油液掺入非金属颗粒度故障；
e、关停电热管(8)、油泵(14)，完成油液掺入非金属颗粒度模拟试验。
9.一种如权利要求5所述在线模拟滑油品质故障的试验装置的使用方法，其特征在于，其包括油液掺入金属颗粒度模拟方法，油液掺入金属颗粒度模拟方法包括以下步骤：
a、清理油箱(1)，向油箱(1)内注入掺杂金属颗粒的润滑油；
b、启动电热管(8)，加热油温至38℃～42℃；
c、启动电机(2)，使油箱(1)内润滑油充分搅拌；
d、打开第一可调电动阀(9)、第二可调电动阀(15)，启动油泵(14)，调节油泵(14)至额定工况下工作，配套的故障诊断***通过滑油粘度传感器(6)、含水量传感器(7)、光学颗粒度传感器(12)、金属颗粒度传感器(13)的测试数据识别油液掺入金属颗粒度故障；
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