CN105806760A - 在线油液品质传感器 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感检测技术领域，尤其涉及一种在线油液品质传感器。本发明提出的在线油液品质传感器包括感应装置，该感应装置的端面浸没在待测设备油液回路的油液中；该感应装置包括第一工作电极、第二工作电极和参考电极；该第一工作电极、第二工作电极和参考电极分别设置在该感应装置的端面上；该第一工作电极和该第二工作电极对称地设置在该参考电极的两侧，分别形成第一平面电容和第二平面电容；该感应装置还包括设置在该第一平面电容与油液接触表面的相对侧的磁铁；还包括油液品质解算单元，该油液品质解算单元用于根据检测到的该电容值C1和该电容值C2，解算得到油液中的第一相对铁磁颗粒含量。

Description

在线油液品质传感器

技术领域

本发明属于传感检测技术领域，尤其涉及一种在线油液品质传感器。

背景技术

润滑油、液压油都属于长期使用的石化油品。随着润滑油和液压油参与工作循环的次数增多，油液将因混入设备磨损而产生的铁磁颗粒而遭到污染。在设备磨损的中后期，铁磁颗粒的生成速度很快，若不能及时获知油液污染水平处于高位，并据此启动油液清洗工作或设备停机检修的工作，则将存在因为润滑油或液压油在油箱内静置不充分或磁塞饱和而导致铁磁颗粒随同油液再次进入到设备的润滑间隙或工作间隙的风险。而一旦铁磁颗粒再次进入到设备的润滑间隙或工作间隙，则可能导致恶性的设备停机事故或设备提前失效事故，造成极大的经济损失。

目前，通常在油箱上设置取样口或在润滑管路中设置取样口，并定期在取样口处对油液取样。将获得的油液样本在在实验室进行分析，从而得到油液中铁磁颗粒的形状和数量信息。

这种油液品质检测方法不能及时反映油液污染情况，处理流程长，且涉及到设备管理部门和实验室部门间的协作，响应慢，效果差。

另一方面，除铁磁颗粒含量之外，油液品质参数还包括介电常数，水分含量，酸性氧化物质总量，电导率和腐蚀性硫含量等理化指标。相比于铁磁颗粒，这些指标的老化过程长，随油液使用时间的变化较慢。通常是在实验室，按照石化行业的相关标准，对获得的油液样本针对不同检测项目分别进行测试，从而得到这些理化指标。这种方式耗时长，且不同检测项目的检测周期难以一致，不同检测项目获得的数据难以进行纵向对比，从而难以获得全局性的老化趋势。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种在线油液品质传感器。本发明提出的在线油液品质传感器采用浸没在待测设备油液回路的油液中的多个平面电容，并结合远离油液设置的磁铁，将油液中铁磁颗粒含量的变化感应为平面电容的电容值变化；并通过油液品质解算单元解算得到相对铁磁颗粒含量，从而可在线、快速、准确地感知油液中铁磁颗粒含量的变化趋势，便于进行油液品质管理。

本发明提出的在线油液品质传感器，包括感应装置，该感应装置的端面浸没在待测设备油液回路的油液中；该感应装置包括第一工作电极、第二工作电极和参考电极；该第一工作电极、第二工作电极和参考电极分别设置在该感应装置的端面上；该第一工作电极、该第二工作电极和该参考电极的表面设置有绝缘层；该第一工作电极和该第二工作电极对称地设置在该参考电极的两侧，分别形成第一平面电容和第二平面电容；该第一平面电容的电容值记为C1，该第二平面电容的电容值记为C2；该感应装置还包括设置在该第一平面电容与油液接触表面的相对侧的磁铁，该磁铁用于将油液中的铁磁颗粒吸附到该第一平面电容的表面上；还包括油液品质解算单元，该油液品质解算单元用于根据检测到的该电容值C1和该电容值C2，解算得到油液中的第一相对铁磁颗粒含量。

进一步地，本发明提出的在线油液品质传感器，该感应装置还包括第三工作电极；该第三工作电极的表面设置有绝缘层；该参考电极设置在该感应装置的端面的中部；该第一工作电极、该第二工作电极和该第三工作电极依次设置在该感应装置的端面所在平面内以该参考电极的中心为原点的正交象限内的三个连续分布的子象限内，分别形成该第一平面电容、该第二平面电容和第三平面电容，该第三平面电容的电容值记为C3；该油液品质解算单元还用于根据检测到的该电容值C1、该电容值C2和该电容值C3，解算得到油液中的第二相对铁磁颗粒含量和第三相对铁磁颗粒含量；该油液品质解算单元还用于根据检测到的该电容值C3，解算得到油液的介电常数和水分含量。

进一步地，本发明提出的在线油液品质传感器，该感应装置还包括第四工作电极；该第一工作电极、该第二工作电极、该第三工作电极和该第四工作电极依次设置在该感应装置的端面所在平面内以该参考电极的中心为原点的正交象限内的四个子象限内，分别形成该第一平面电容、该第二平面电容、该第三平面电容和第四平面电容，该第四平面电容的电容值记为C4；该磁铁与该第二平面电容之间的距离小于该磁铁与该第四平面电容之间的距离；该第四工作电极包括多个工作电极箔片和工作电极连接箔片；每个该工作电极箔片分别与该工作电极连接箔片电连接；每个该工作电极箔片的表面裸露，该工作电极连接箔片的表面设置有绝缘层；该参考电极上与该第四工作电极相对的部分包括多个参考电极箔片和参考电极连接箔片；每个该参考电极箔片分别与该参考电极连接箔片电连接；每个该参考电极箔片的表面设置有绝缘层；该参考电极连接箔片的表面设置有绝缘层；该多个工作电极箔片与该多个参考电极箔片交错设置，形成交叉手指平面电容和平面电阻，该平面电阻的电阻值记为R1；该油液品质解算单元还用于根据检测到的该电容值C4和该电阻值R1，解算得到油液的酸性氧化物质总量，电导率和腐蚀性硫含量。

进一步地，本发明提出的在线油液品质传感器，该第一平面电容、第二平面电容和第三平面电容分别为该交叉手指平面电容。

进一步地，本发明提出的在线油液品质传感器，该工作电极箔片、工作电极连接箔片、参考电极箔片和参考电极连接箔片为铜。

进一步地，本发明提出的在线油液品质传感器，该第一工作电极、该第二工作电极、该第三工作电极和该第四工作电极分别为直角扇形“E”形电极。

进一步地，本发明提出的在线油液品质传感器，该磁铁为永久磁铁。

相较于现有技术，本发明提出的在线油液品质传感器采用浸没在待测设备油液回路的油液中的两个平面电容；结合远离油液设置的磁铁，将油液中铁磁颗粒含量的变化感应为一个平面电容的电容值变化，并通过另一个平面电容实现漂移补偿；通过油液品质解算单元解算得到相对铁磁颗粒含量，从而可在线、快速、准确地感知油液中铁磁颗粒含量的变化趋势，便于进行油液品质管理。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例在线油液品质传感器的组成示意图；

图2为本发明实施例在线油液品质传感器进行铁磁颗粒含量检测时感应装置的端面示意图；

图3为本发明实施例在线油液品质传感器进行大量程铁磁颗粒含量检测时感应装置的端面示意图；

图4为本发明实施例在线油液品质传感器进行电导率检测时感应装置的端面示意图；

图5为本发明实施例在线油液品质传感器交叉手指平面电容的布局示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1所示和图2所示，本实施例在线油液品质传感器，包括感应装置10，该感应装置10的下端面浸没在待测设备油液回路的油液中。该感应装置10包括第一工作电极31、第二工作电极33和参考电极32；该第一工作电极31、第二工作电极33和参考电极32分别设置在该感应装置10的下端面上；该第一工作电极31、该第二工作电极33和该参考电极32的表面设置有绝缘层；该第一工作电极31和该第二工作电极33对称地设置在该参考电极32的两侧，分别形成第一平面电容11和第二平面电容12；该第一平面电容的电容值记为C1，该第二平面电容的电容值记为C2；该感应装置10还包括设置在该第一平面电容与油液接触表面的相对侧的磁铁14，该磁铁14用于将油液中的铁磁颗粒吸附到该第一平面电容11的表面上；还包括油液品质解算单元20，该油液品质解算单元20用于根据检测到的该电容值C1和该电容值C2，解算得到油液中的第一相对铁磁颗粒含量。

本实施例在线油液品质传感器设置了两个平面电容作为感应装置；这两个平面电容分别在与感应装置的端面接触的油液中形成一磁场。在设置在第一平面电容11的相对侧、远离油液的磁铁14的磁场作用下，油液中的铁磁颗粒吸附在第一平面电容11的表面上；随着第一平面电容表面上的铁磁颗粒增多，第一平面电容值将发生变化。另一方面，第二平面电容12是第一平面电容11的零漂补偿装置，其静态电容值可作为第一平面电容11的静态电容值参考值；其动态电容值可作为参考量来补偿因测量电路或温度等因素引起的第一平面电容11的电容值的漂移。

当C1/C2上升,则说明有铁磁颗粒被吸附在第一平面电容11的表面上；当C1/C2不再上升,甚至下降,则说明第一平面电容11的表面上已经吸附了足够多的铁磁颗粒，第一平面电容11已经饱和，由第一平面电容11测量的铁磁颗粒含量已经满量程。

第一工作电极31、该第二工作电极33和参考电极32的表面设置有绝缘层，从而避免油液中的铁磁颗粒被吸附在其表面后，造成局部短路。

优选地，磁铁14为永久磁铁。

因此，通过比较各采样时刻的C1与C2比值，并与该在线油液品质传感器初始投入使用时的初始C1与C2比值进行比较，可实时、快速、准确地获得油液中的小量程相对铁磁颗粒含量。优选地，通过设置多个小量程相对铁磁颗粒含量阈值，可以在相对铁磁颗粒含量超过某个阈值时，按照严重程度，逐级发出油液污染警报。优选地，通过将各采样时刻的C1与C2比值逐点连线，可以获得C1与C2比值相对于时间的变化曲线，进行该待测设备油液污染趋势预报，从而更方便地进行油液污染管理。

具体应用时，本实施例在线油液品质传感器的该感应装置10还包括第三工作电极34；该第三工作电极34的表面设置有绝缘层。如图3所示，该参考电极32设置在该感应装置10的端面的中部；该第一工作电极31、该第二工作电极33和该第三工作电极34依次设置在该感应装置10的端面所在平面内以该参考电极的中心O为原点的正交象限内的三个连续分布的子象限内，分别形成该第一平面电容11、该第二平面电容12和第三平面电容，该第三平面电容的电容值记为C3。该油液品质解算单元还用于根据检测到的该电容值C1、该电容值C2和该电容值C3，解算得到油液中的第二相对铁磁颗粒含量和第三相对铁磁颗粒含量；该油液品质解算单元还用于根据检测到的该电容值C3，解算得到油液的介电常数变化量。

本实施例在线油液品质传感器设置了三个平面电容作为感应装置；这三个平面电容在与感应装置的端面接触的油液中形成一磁场。在设置在第一平面电容11的相对侧、远离油液的磁铁14的磁场作用下，油液中的铁磁颗粒吸附在第一平面电容11的表面上；随着第一平面电容表面上的铁磁颗粒增多，第一平面电容的电容值C1将发生变化；当第一平面电容的满量程之后，铁磁颗粒继续被吸附在第二平面电容表面上，第二平面电容的电容值C2将发生变化。另一方面，第三平面电容是第一平面电容和第二平面电容的零漂补偿装置，其静态电容值可作为第一平面电容和第二平面电容的静态电容值参考值；其动态电容值可作为参考量来补偿因测量电路或温度等因素引起的第一平面电容和第二平面电容的电容值的漂移。

当C1/C2上升,说明有铁磁颗粒被吸附在第一平面电容表面；此时，C1/C2不再上升,甚至开始下降，则说明第一平面电容表面已经吸附了满量程的铁磁颗粒。

而C2/C3则反映了在第一平面电容满量程之后，继续吸附的铁磁颗粒，又可称为超量程铁磁含量。

(C1/C2)+(C2/C3)则反映了油液中总的相对铁磁含量。

第三工作电极34的表面设置有绝缘层，从而避免油液中的铁磁颗粒被吸附在该第三工作电极表面后，造成局部短路。

因此，通过比较各采样时刻的C2与C3比值，并与该在线油液品质传感器初始投入使用时的初始C2与C3比值进行比较，可实时、快速、准确地获得油液中的大量程相对铁磁颗粒含量；并通过对C1与C2比值和C2与C3比值求和，可实时、快速、准确地获得油液中的总的相对铁磁颗粒含量。优选地，通过设置多个大量程相对铁磁颗粒含量阈值或多个总的相对铁磁颗粒含量阈值，可以在相对铁磁颗粒含量超过某个阈值时，按照严重程度，逐级发出油液污染警报。

并且，在第三平面电容的表面没有吸附油液中的铁磁颗粒之前，该第三平面电容在与该感应装置的端面接触的油液中形成一磁场区。通常，油液的介电常数的提高，基本上是由于水的增加而产生的，例如油的介电常数为2，掺杂了0.5％体积含量的水之后，由于水的介电常数为80，此时含有0.5％体积含量的水的油的介电常数为2.4。油液的介电常数改变，将影响该第三平面电容的电容值C3。因此，通过比较各采样时刻的C3值，并与该在线油液品质传感器初始投入使用时的初始C3值进行比较，可实时、快速、准确地获得油液的介电常数和水分含量的变化情况。

具体应用时，本实施例在线油液品质传感器的该感应装置还包括第四工作电极35。如图4所示，该第一工作电极31、该第二工作电极33、该第三工作电极34和该第四工作电极35依次设置在该感应装置10的端面所在平面内以该参考电极32的中心O为原点的正交象限内的四个子象限内，分别形成该第一平面电容11、该第二平面电容12、该第三平面电容和第四平面电容，该第四平面电容的电容值记为C4；该磁铁14与该第二平面电容12之间的距离小于该磁铁与该第四平面电容之间的距离。

如图5所示，该第四工作电极35包括多个工作电极箔片和工作电极连接箔片；每个该工作电极箔片分别与该工作电极连接箔片电连接；每个该工作电极箔片的表面裸露，该工作电极连接箔片的表面设置有绝缘层；该参考电极32上与该第四工作电极相对的部分包括多个参考电极箔片和参考电极连接箔片；每个该参考电极箔片分别与该参考电极连接箔片电连接；每个该参考电极箔片的表面设置有绝缘层；该参考电极连接箔片的表面设置有绝缘层；该多个工作电极箔片与该多个参考电极箔片交错设置，形成交叉手指平面电容和平面电阻，该平面电阻的电阻值记为R1；该油液品质解算单元还用于根据检测到的该电容值C4和该电阻值R1，解算得到油液的酸性氧化物质总量、电导率和腐蚀性硫含量。

本实施例在线油液品质传感器的第四工作电极和参考电极形成交叉手指平面电容；同时，每个该工作电极箔片的表面裸露，该工作电极连接箔片的表面设置有绝缘层，形成平面电阻。

优选地，可以通过对表面设置有绝缘层的第四平面电容的工作电极箔片进行剥漆，从而使得工作电极箔片的表面裸露。

如图5所示，本实施例在线油液品质传感器的第一工作电极、第二工作电极、第三工作电极和第四工作电极分别为直角扇形“E”形电极，该第一平面电容、第二平面电容和第三平面电容分别为交叉手指平面电容。

优选地，该工作电极箔片、工作电极连接箔片、参考电极箔片和参考电极连接箔片为铜。

优选地，本实施例在线油液品质传感器可以方便地从油液管路中拆卸和安装，当第一平面电容或第二平面电容饱和后，可以将在线油液品质传感器取出，清理其上附着的铁磁颗粒。或者设定阈值，在达到阈值时，通过油液品质解算单元报警，提醒将在线油液品质传感器取出，清理其上附着的铁磁颗粒。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims (7)

1.一种在线油液品质传感器，其特征在于：包括感应装置，所述感应装置的端面浸没在待测设备油液回路的油液中；

所述感应装置包括第一工作电极、第二工作电极和参考电极；所述第一工作电极、第二工作电极和参考电极分别设置在所述感应装置的端面上；所述第一工作电极、所述第二工作电极和所述参考电极的表面设置有绝缘层；

所述第一工作电极和所述第二工作电极对称地设置在所述参考电极的两侧，分别形成第一平面电容和第二平面电容；所述第一平面电容的电容值记为C1，所述第二平面电容的电容值记为C2；

所述感应装置还包括设置在所述第一平面电容与油液接触表面的相对侧的磁铁，所述磁铁用于将油液中的铁磁颗粒吸附到所述第一平面电容的表面上；

还包括油液品质解算单元，所述油液品质解算单元用于根据检测到的所述电容值C1和所述电容值C2，解算得到油液中的第一相对铁磁颗粒含量。

2.根据权利要求1所述的在线油液品质传感器，其特征在于：所述感应装置还包括第三工作电极；所述第三工作电极的表面设置有绝缘层；

所述参考电极设置在所述感应装置的端面的中部；

所述第一工作电极、所述第二工作电极和所述第三工作电极依次设置在所述感应装置的端面所在平面内以所述参考电极的中心为原点的正交象限内的三个连续分布的子象限内，分别形成所述第一平面电容、所述第二平面电容和第三平面电容，所述第三平面电容的电容值记为C3；

所述油液品质解算单元还用于根据检测到的所述电容值C1、所述电容值C2和所述电容值C3，解算得到油液中的第二相对铁磁颗粒含量和第三相对铁磁颗粒含量；

所述油液品质解算单元还用于根据检测到的所述电容值C3，解算得到油液的介电常数和水分含量。

3.根据权利要求2所述的在线油液品质传感器，其特征在于：所述感应装置还包括第四工作电极；

所述第一工作电极、所述第二工作电极、所述第三工作电极和所述第四工作电极依次设置在所述感应装置的端面所在平面内以所述参考电极的中心为原点的正交象限内的四个子象限内，分别形成所述第一平面电容、所述第二平面电容、所述第三平面电容和第四平面电容，所述第四平面电容的电容值记为C4；

所述磁铁与所述第二平面电容之间的距离小于所述磁铁与所述第四平面电容之间的距离；

所述第四工作电极包括多个工作电极箔片和工作电极连接箔片；每个所述工作电极箔片分别与所述工作电极连接箔片电连接；每个所述工作电极箔片的表面裸露，所述工作电极连接箔片的表面设置有绝缘层；

所述参考电极上与所述第四工作电极相对的部分包括多个参考电极箔片和参考电极连接箔片；每个所述参考电极箔片分别与所述参考电极连接箔片电连接；每个所述参考电极箔片的表面设置有绝缘层；所述参考电极连接箔片的表面设置有绝缘层；

所述多个工作电极箔片与所述多个参考电极箔片交错设置，形成交叉手指平面电容和平面电阻，所述平面电阻的电阻值记为R1；

所述油液品质解算单元还用于根据检测到的所述电容值C4和所述电阻值R1，解算得到油液的酸性氧化物质总量，电导率和腐蚀性硫含量。

4.根据权利要求3所述的在线油液品质传感器，其特征在于：所述第一平面电容、第二平面电容和第三平面电容分别为所述交叉手指平面电容。

5.根据权利要求4所述的在线油液品质传感器，其特征在于：所述工作电极箔片、工作电极连接箔片、参考电极箔片和参考电极连接箔片为铜。

6.根据权利要求4所述的在线油液品质传感器，其特征在于：所述第一工作电极、所述第二工作电极、所述第三工作电极和所述第四工作电极分别为直角扇形“E”形电极。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的在线油液品质传感器，其特征在于：所述磁铁为永久磁铁。