CN100401046C - 拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪。包括水分传感器模块、智能变送器模块，水分传感器模块包括：信号发生器经杆状探头，将发出标准信号经杆状探头周围的润滑油衰减，变成与被测油品水分含量相对应的电流检测信号；杆状探头通过放大电路、整流滤波电路连接线性化电路，智能变送器模块包括温度补偿电路，该温度补偿电路通过A/D转换、CPU分别并联连接LCD显示、RS232接口、操作键盘。该仪器体积小、精度高、可靠性好，便于携带。突破常规润滑油水分化验必须在实验室进行的束缚，润滑油水分检测工作可随时在现场取样进行。适宜拖轮舵桨传动装置的润滑油系统及其他任何需化验润滑油水分检测，并可推广使用到柴油水分检测，具有市场开发前景。

Description

拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪

技术领域

本发明涉及一种测试仪，尤其是涉及一种拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪。

背景技术

随着港口事业的不断发展，拖轮作业量不断增大，作业范围日趋向外拓展。各类拖轮主要在港内和近海浅水区作业，此类区域鱼网、漂浮物较多，航道复杂。拖轮航行作业时舵桨容易被所述杂物碰伤缠绕，引起尾轴封损坏泄漏，从而导致舵桨传动装置润滑油水份超标，严重影响润滑性能。如果润滑油性能指标低于标准，主要是水份超标，将严重损害传动机械装置，大大缩短其使用寿命。其带来五大不利因素包括：1.水分对机器和元件引起的危害，如腐蚀、气穴现象、氢脆、弹性流体动力(EHD)等。2.水分在润滑油中存在的时间，水分在油中悬浮的时间越长，对机器和润滑油的危害就越大。3.油水界面面积，乳化是油中水分最普遍的存在形式。乳化不仅增加了水分与油液及其添加剂的接触面积，而且使它随油转移到零件工作表面。发生乳化时大水珠裂解成无数个小水珠，这样，油水的接触面积就比原来增加了1百万倍。当接触面积成倍增加时，水、添加剂、基础油和其它污染物的化学反应也会成倍增加。油/水乳化的稳定性，不仅要有油水混合物，同时还要有乳化剂，如果没有乳化剂，水分会从油中沉淀。大部分乳化剂就是油中的极性添加剂，如清洁剂和分散剂，以及产生的氧化物和溶解在油中的悬浮污染物等。4.水的流动性，大水珠一般很难裂解成小水珠，然而当它被带入机器的机械动态区域，如机械振动、机械剪切区域，就会破裂进而产生乳化作用。一旦发生了乳化并稳定下来，水分对润滑油和机器的威胁性就会增大。因此，油液的流动带动了水的运动，并扩大了它的破坏性。5.热量给化学反应，腐蚀、氧化、水解等，提供了必要的激活能量，还影响了高负荷摩擦表面的润滑作用。水分造成的破坏很大程度上取决于它存在的时间长短以及乳化程度，对于舵桨传动装置润滑油水份超标的情况，一般有经验的轮机管理人员只能凭经验大致判断。常规润滑油水分检测方法有现场经验法通过现场经验总结，粗略判断水含量，误差很大，根据1、目测法2、声响法3、试纸法，或采用实验室分析法采集油样交由实验室专业人员进行分析，分析精度高，但分析周期长，费用大。

发明内容

本发明是提供一种利用高频衰减法快速检测其水分含量的拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪，它包括水分传感器模块、智能变送器模块，该水分传感器模块包括：信号发生器经杆状探头，将发出标准信号经杆状探头周围的润滑油衰减，变成与被测油品水分含量相对应的电流检测信号；所述杆状探头通过放大电路、整流滤波电路连接线性化电路，用于来自杆状探头的检测信号经放大电路、整流滤波电路成为直流检测信号进行线性化处理后信号输出；所述智能变送器模块包括温度补偿电路，由线性化电路的输出信号传到温度补偿电路自动消除环境温度影响；该温度补偿电路通过A/D转换、CPU分别并联连接LCD显示、RS232接口、操作键盘。

其特点是：杆状探头由圆环、地线杆、天线杆组成，圆环四周设有多个地线杆，该圆环中心设有天线杆。

线性化电路包括对数放大器及周围的外围电路。

温度补偿电路包括半导体PN结模块、比例电路模块，用于环境温度对被测油品水分-阻抗的自动补偿。

圆环四周设有四个地线杆。

本发明有益效果是：该仪器融合了信号发生、检测电极、线性化处理、温度补偿、信息处理等功能于一体，体积小、精度高、可靠性好，便于携带。突破常规润滑油水分化验必须在实验室进行的束缚，使润滑油水分检测工作可随时随地在现场取样进行。大大缩短了检测时间和费用，提高了工作效率和机械设备管理水平。将探头装在润滑油系统中，一旦发现水分超标通过智能变送器模块的液晶屏幕报警提醒管理人员。利用润滑油水分-阻抗特性的高频衰减法检测其水分含量。信号发生器产生的标准信号经杆状探头周围的润滑油衰减，变成与被测油品水分含量相对应的电流检测信号。检测信号经放大后，整流滤波成为直流信号。由于水分含量与阻抗的非线性关系，仪器采用了线性化电路对整流滤波后的检测信号进行线性化处理，再将线性化信号送智能变送器模块；该智能变送器模块的温度补偿电路通过A/D转换、CPU分别并联连接LCD显示、RS232接口、操作键盘。温度补偿可以自动消除环境温度影响。由于采用了智能化设计，测试过程实现“傻瓜”操作，特别适合船舶现场快速测试。杆状探头采样，充电电池供电，单片机进行数据处理，液晶显示屏显示温度与水分含量，水分含量超过5％蜂鸣报警，智能化操作，使用简便易懂，避免盲目换油，降低利润，提高了工作效率；免除机械设备出现严重或过度磨损造成损坏而导致的经济损失；延长传动装置的使用寿命。促进安全生产、提高经济效益。该仪器适宜拖轮舵桨传动装置的润滑油系统及其他任何需化验滑油含水量的地方，并可推广使用到柴油水分检测及其他油类的水分检测，使船舶在加装柴油等油品时及时准确地判断其是否含有水分及水分含量的比率，具有市场开发前景。

附图说明

图1是本发明组成原理图；

图2是本发明工作原理图；

图3是本发明的杆状探头结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明的线性化电路原理图；

具体实施方式

参见图1：仪器由水分传感器模块和智能变送器模块两大模块构成，水分传感器模块包括信号发生器1、杆状探头2、放大电路3、整流滤波电路4、线性化电路5，智能变送器模块包括温度补偿电路6、A/D转换7、CPU8、LCD显示9、操作键盘11、RS232接口10。

参见图2：水分传感器模块中信号发生器1产生的标准信号经杆状探头2周围的润滑油衰减，变成与被测油品水分含量相对应的电流检测信号。检测信号经放大后，整流滤波成为直流信号。由于水分含量与阻抗的非线性关系，仪器采用了线性化电路5对整流滤波后的检测信号进行线性化处理，再将线性化信号输出传送到温度补偿电路6，该温度补偿电路可以自动消除环境温度影响；A/D转换器7经CPU8分别并联连接LCD显示9、操作键盘11、RS232接口10。

图2所示：温度补偿电路6是在智能变送器模块信号输入通道中，加入负温度系数半导体PN结器件，利用半导体PN结在-60℃~+60℃范围内具有良好线性这一特性，通过比例电路，实现环境温度对被测样品水分-阻抗特性影响的自动补偿。

参见图3：线性化电路5根据油液中水分含量与阻抗之间呈对数关系这一特性，针对检测信号的非线性，采用了线性化处理电路，信号通LOGIN引出脚进入对数放大器模块，从LOGV2引出脚信号输出，使水分传感器模块输出的信号与被测样品的水分含量成正比的线性电压信号。

完全不含水分的润滑油是绝缘体，含水润滑油的直流电阻大，利用润滑油水分-阻抗特性的高频衰减法检测其水分含量。在润滑油的主要水分含量范围(0～5％)施加高频激励信号，其水分-阻抗特性基本呈对数关系。Z_x＝a+log_bM，a、b均为常数，且0＜b＜1。

水分-阻抗特性受温度影响较大，同一试样，温度越高，阻抗越小。在常温(0～40℃)条件下，可将温度对阻抗的影响近似为线性考虑。

润滑油的水分-阻抗特性受试验品种的影响。不同润滑油在相同水分含量时，阻抗值不尽相同。因此，在测试不同种类的润滑油时，必须首先进行标定。

参见图4-图5，本发明设计成便携式结构，杆状探头由圆环12、地线杆13、天线杆14组成，圆环12四周设有地线杆13，该圆环中心设有天线杆14。杆状探头采样可以同时进行4个方向的被测样品水分阻抗信号测量，消除被测样品中水分含量均匀性的影响。为了避免样品残留对后续测量的影响，杆状探头采用不锈钢制成并进行了表面抛光处理。

拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪操作步骤：

步骤一：将水分传感器模块与智能变送器模块连接好；

步骤二：将水分传感器模块的杆状探头部分插入待测样品中；

步骤三：打开电源开关；

步骤四：约1-5秒钟后，测试数字即显示在智能变送器模块的液晶屏幕上。

润滑油水分测试仪标定流程

1)开机状态下，按“SETUP”键，输入密码“123”并按“ENTER”确认；

Setup SelectSet：0 1 2 3 4 5

屏幕显示

2)进行初始化。按“2”键并按“ENTER”确认；

屏幕显示

MSCh：0 1 2 3 4 5 6 7 8

3)选择标定表。本流程以C5表作为标定表，以此为例说明。按“5”键并按“ENTER”确认；

屏幕显示一串字码以后，出现“Setup is OK！”字样，表明初始化完毕，并回到开机状态。

4)按“SETUP”键，输入密码“123”并按“ENTER”确认；

屏幕显示

Setup SelectSet：0 1 2 3 4 5

5)建立标定表。按键“1”并按“ENTER”确认；

屏幕显示

MSCh：0 1 2 3 4 5 6 7 8

6)选择C5表作为标定表。按“5”键并按“ENTER”确认

屏幕显示

1＞Append2＞Delete 3＞Zero？

7)删除C5表中原有的数据。按“2”键并按“ENTER”确认

屏幕显示一串字码以后，出现“Setup is OK！”字样，表明初始化完毕，并回到开机状态。

8)按“SETUP”键，输入密码“123”并按“ENTER”确认；

屏幕显示

Setup SelectSet：0 1 2 3 4 5

9)建立标定表。按键“1”并按“ENTER”确认；

屏幕显示

MSCh：0 1 2 3 4 5 6 7 8

10)选择C5表作为标定表。按“5”键并按“ENTER”确认；

Kgf/cm2No：0 1 2 3 4 5 6

屏幕显示

11)选择单位名称。“5”代表“％”。按“5”键并按“ENTER”确认；

屏幕显示

1＞Create？2＞Copy3＞Initialize

12)建立标定表。按“1”键确认；

屏幕显示

Input the date C5STD＝？％

13)输入样品的标准含量值，并按“ENTER”确认；

屏幕显示

Are you ready？<CR>to begin ！

14)将传感器插入样品中，按“ENTER”确认；

屏幕显示

C5-M1：#.##％Ref1：##.#AD####

15)待读数稳定后，按“ENTER”确认采样结束；

屏幕显示

C5-M1：#.##％Ref2：##.#AD####

16)接受采样结果。按“Light/Clear”键；

屏幕显示

record the data？7＞No  9＞Yes

17)保存采样结果。如果保存采样结果，按“9”键，否则按“7”键。

屏幕显示一串字码以后，出现“Setup is OK！”字样，并回到开机状态。

18)继续下一个采样。按“SETUP”键，输入密码“123”并按“ENTER”确认；

屏幕显示

Setup SelectSet：0 1 2 3 4 5

19)建立标定表。按键“1”并按“ENTER”确认；

屏幕显示

MSCh：0 1 2 3 4 5 6 7 8

20)选择C5表作为标定表。按“5”键并按“ENTER”确认

屏幕显示

1＞Append2＞Delete  3＞Zero？

21)重复12)-20)直至标定结束。

操作事项：

(1)仪器充电

如果充电电池电量不足将影响测试仪的正常工作。如在使用中LCD屏幕出现字码变淡、闪烁，则应及时进行充电。充电时将充电器插口插入仪器左侧最下方的充电插孔即可。

(2)无水标准样品制备

必须确保标定所用的标准样品不含水。润滑油快速脱水的方法是氧化钙脱水。一般，每1000克润滑油使用200克氧化钙，静止一周以上即能达到要求。

(3)试验条件

一般应在室温条件下(10℃-30℃)进行操作。现场采集的高温待测样品可预先静止、冷却至室温。测试前，先用电动搅拌机搅拌待测样品10分钟，然后进行测试。测试时，传感器前部8厘米应完全没入待测样品中。

(4)传感器保养

在测试结束后应及时将传感器头部擦干净。传感器应避免碰撞，防止变形。

由于采用了智能化设计，测试过程实现“傻瓜”操作，特别适合实船现场操作。

Claims (4)

1.一种拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪，它包括水分传感器模块、智能变送器模块，所述水分传感器模块包括：信号发生器经杆状探头，将发出标准信号经杆状探头周围的润滑油衰减，变成与被测油品水分含量相对应的电流检测信号；所述杆状探头通过放大电路、整流滤波电路连接线性化电路，用于来自杆状探头的检测信号经放大电路、整流滤波电路成为直流检测信号进行线性化处理后输出信号；所述智能变送器模块包括温度补偿电路，由线性化电路的输出信号传到温度补偿电路自动消除环境温度影响；该温度补偿电路通过A/D转换、CPU分别并联连接LCD显示、RS232接口、操作键盘，其特征在于，所述杆状探头由圆环、地线杆、天线杆组成，圆环四周设有多个地线杆，该圆环中心设有天线杆。

2.根据权利要求1所述的拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪，其特征在于，所述圆环四周设有四个地线杆。

3.根据权利要求1所述的拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪，其特征在于，所述线性化电路包括对数放大器及周围的外围电路。

4.根据权利要求1所述的拖轮舵桨装置润滑油水分测试仪，其特征在于，所述温度补偿电路包括半导体PN结模块、比例电路模块，用于环境温度对被测油品水分-阻抗的自动补偿。

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