CN109813761B - 一种电感磁塞式油液在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电感磁塞式油液在线监测装置，包括：监测单元和激励‑检测单元，监测单元包括永磁铁，密封元件和螺线管，螺线管均匀缠绕在永磁铁上，并通过绝缘导线与激励‑检测单元连接；监测单元设置在油液管路中，由密封元件将监测单元和油液管路密封；金属颗粒物由油液管路流经监测单元，监测单元进行电感测量时，激励‑检测单元给螺线管施加高频交流电，当铁磁性颗粒经过监测单元时，由于磁化作用将产生正向的电感信号脉冲，当非铁磁性颗粒经过监测单元时，由于涡流作用将产生负向的电感信号脉冲。本发明的技术方案不仅实现同时对油液中的铁磁性和非铁磁性颗粒的监测，而且检测精度可以达到50μm，当监测信号超出规定的限定值时，发出警报。

Description

一种电感磁塞式油液在线监测装置

技术领域

本发明涉及设备油液系统故障监测技术领域，具体而言，尤其涉及一种电感磁塞式油液在线监测装置。

背景技术

油液作为液压系统的“血液”，不仅是传递能量的工作介质，同时也起到减小液压元件间的摩擦，冷却液压元件，降低液压系统温升，减缓液压元件表面氧化，延长设备的使用寿命，减轻液压设备震动，阻尼和防腐防锈的作用。而油液中的颗粒污染物是导致液压系统故障的最主要原因。通过对液压油性能和状态进行监测，可以得到油液颗粒污染物的相关信息，及时发出警报，提醒工作人员更换液压油，避免污染环境，同时还可以及时发现设备运行故障，对液压系统和油液污染进行有效控制。因此，对液压油进行在线监测，保证机械系统内的油液污染度在关键元件可承受的范围之内，便可有效地防止设备发生故障，避免机损事故的发生，这对于提高机械设备运行的稳定性具有极其重要的意义。

目前国内外油液在线监测技术主要有电测法、光测法和磁塞法。其中电测法原理是利用污染物通过监测电容传感器时介电常数的不同，但油液经过滤清器后会产生流量压力改变，会影响传感器所采集到的油液介电常数，导致监测结果不准确。光测法是通过测量发光强度的变化来监测油液中固体颗粒物，但该方法只适用于流速低工况中，且只能监测适当粘度的油样。磁塞法在油液系统中安装磁塞，将油液中的颗粒吸附到磁塞上。磁塞法检测的特点是安装方便、结构简单。使用磁塞法可通过判断微粒种类、形状、粒度和颜色判断系统故障性质，适用于200℃以下、工作尺寸为100-400μm的机械装备颗粒在线检测，但其缺点是只能用于检测铁磁性金属颗粒，对非磁性金属颗粒无效。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种电感磁塞式油液在线监测装置。本发明装置不仅能够检测铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒，扩大了检测范围，而且检测精度可以达到50μm，同时当监测信号超出规定的限定值时，发出警报，提醒工作人员更换油液或者及时维修设备。

本发明采用的技术手段如下：

一种电感磁塞式油液在线监测装置，包括：监测单元和激励-检测单元，所述监测单元包括永磁铁，密封元件和螺线管，所述螺线管均匀紧密缠绕在永磁铁上，并通过绝缘导线与所述激励-检测单元连接；所述监测单元设置在油液管路中，由所述密封元件将监测单元和油液管路密封；

使用时，金属颗粒污染物由油液管路流经监测单元，所述监测单元进行电感测量时，所述激励-检测单元给螺线管施加高频交流电，当铁磁性颗粒经过监测单元时，由于磁化作用将产生正向的电感信号脉冲，当非铁磁性颗粒经过监测单元时，由于涡流作用将产生负向的电感信号脉冲，实现同时对油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒进行监测。

进一步地，所述激励-检测单元设置有激励模块、信号采集模块和警报模块，所述激励模块可以施加1-2V，0.8-2MHz的激励交流电，所述信号采集模块对污染物产生的电感信号进行采集处理，当监测的电感信号超出规定的限定值时，所述警报模块发出警报。

进一步地，所述永磁铁为直径5-10mm，长度10-50mm的长圆柱体。

进一步地，所述螺线管由漆包线绕制而成，所述漆包线的线径为50-200μm，匝数为100-500匝。

进一步地，所述施加高频交流电的范围为1-2V，0.8-2MHz。

进一步地，所述规定的限定值是根据每种设备的类型和工况因素人为设定的监测磨损颗粒的尺寸。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的电感磁塞式油液在线监测装置，能够实现对油液中的铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒同时进行监测。

2、本发明提供的电感磁塞式油液在线监测装置，能够实现对50μm的金属颗粒污染物的检测。

3、本发明提供的电感磁塞式油液在线监测装置，当监测的电感信号超出规定的限定值时，会发出警报。

基于上述理由本发明可在设备油液系统故障监测等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置监测单元结构图。

图2为本发明装置监测单元正视图。

图3为本发明装置监测单元剖面图。

图4为本发明装置监测单元在油液管路中的剖面图。

图5为本发明装置电感测量原理图。

图6为本发明装置结构图。

图7为本发明装置激励-检测单元局部结构图。

图中：1、永磁铁；2、密封元件；3、螺线管；4、油液管路；5、绝缘导线；6、激励-检测单元；7、激励模块；8、信号采集模块；9、警报模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种电感磁塞式油液在线监测装置，包括：监测单元和激励-检测单元，监测单元包括永磁铁，密封元件和螺线管，螺线管均匀紧密缠绕在永磁铁上，并通过绝缘导线与所述激励-检测单元连接；监测单元设置在油液管路中，由密封元件将监测单元和油液管路密封；防止油液泄漏；激励-检测单元设置有激励模块、信号采集模块和警报模块，激励模块可以施加1-2V，0.8-2MHz的激励电压，信号采集模块对污染物产生的电感信号进行采集处理，当监测的电感信号超出规定的限定值时，警报模块发出警报。

电感磁塞式油液在线监测装置的工作原理是：当铁磁性颗粒经过绕有螺线管的永磁铁时，铁磁性颗粒被磁化，磁化后的颗粒在电磁感应作用下会产生新的磁场，同时，铁磁性金属颗粒内部会产生涡流，电涡流产生的磁场与原磁场方向相反，但由于铁磁性金属颗粒的强导磁性，新的磁场远大于涡流产生的磁场，所以会产生正向的电感信号脉冲。当非铁磁性颗粒经过绕有螺线管的永磁铁时，非铁磁性金属颗粒不会被磁化，且非铁磁性金属颗粒内部会产生涡流，电涡流产生的磁场与原磁场方向相反，所以会产生负向的电感信号脉冲，从而实现对油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒的监测。同时，当监测信号脉冲赋值超出限定值时，发出警报。

实施例

如图1-3所示，本发明电感磁塞式油液在线监测装置的监测单元结构图，包括永磁铁，密封元件和螺线管；永磁铁为直径5-10mm，长度10-50mm的长圆柱体，螺线管均匀紧密缠绕在永磁铁上。螺线管由漆包线绕制而成，漆包线的线径为50-200μm，匝数为100-500匝。

作为本发明优选的实施方式，如图4所示，上述监测单元设置在油液管路中的剖面图，由密封元件将监测单元和油液管路密封；密封元件主要用来密封管路和装置之间的缝隙，防止油液泄漏，金属颗粒污染物由油液管路流经监测单元。

作为本发明优选的实施方式，如图5所示，将螺线管的两端分别与绝缘导线相连，再将绝缘导线分别与高频交流激励电源正负极相连，高频交流电为1-2V，0.8-2MHz，可以测量螺线管的电感信号，当铁磁性颗粒经过绕有螺线管的磁棒时，铁磁性颗粒被磁化，磁化后的颗粒在电磁感应作用下会产生新的磁场，同时，铁磁性金属颗粒内部会产生涡流，电涡流产生的磁场与原磁场方向相反，但由于铁磁性金属颗粒的强导磁性，新的磁场远大于涡流产生的磁场，所以会产生正向的电感信号脉冲。当非铁磁性颗粒经过绕有螺线管的磁棒时，非铁磁性金属颗粒不会被磁化，且非铁磁性金属颗粒内部会产生涡流，电涡流产生的磁场与原磁场方向相反，所以会产生负向的电感信号脉冲，从而实现对油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒的监测。

作为本发明优选的实施方式，如图6-7所示，电感磁塞式油液在线监测装置由监测单元和激励-检测单元组成，激励-检测单元设置有激励模块、信号采集模块和警报模块，进行电感测量时，激励模块给螺线管施加的高频交流电为1-2V，0.8-2MHz，当铁磁性颗粒经过监测单元时，由于磁化作用将产生正向的电感信号脉冲，当非铁磁性颗粒经过监测单元时，由于涡流作用将产生负向的电感信号脉冲，可以实现对油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒同时进行监测。同时，信号采集模块对污染物产生的电感信号进行采集处理，当监测的电感信号超出规定的限定值时，警报模块发出警报。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种电感磁塞式油液在线监测装置，其特征在于，包括：监测单元和激励-检测单元，所述监测单元包括永磁铁，密封元件和螺线管，所述螺线管均匀紧密缠绕在永磁铁上，并通过绝缘导线与所述激励-检测单元连接；所述监测单元设置在油液管路中，由所述密封元件将监测单元和油液管路密封；

所述永磁铁为直径5-10mm，长度10-50mm的长圆柱体；所述螺线管由漆包线绕制而成，所述漆包线的线径为50-200μm，匝数为100-500匝；

使用时，金属颗粒污染物由油液管路流经监测单元，所述监测单元进行电感测量时，所述激励-检测单元给螺线管施加高频交流电，当铁磁性颗粒经过监测单元时，铁磁性颗粒被磁化，磁化后的颗粒在电磁感应作用下会产生新的磁场，同时，铁磁性金属颗粒内部会产生涡流，电涡流产生的磁场与原磁场方向相反，但由于铁磁性金属颗粒的强导磁性，新的磁场远大于涡流产生的磁场，所以会产生正向的电感信号脉冲，当非铁磁性颗粒经过监测单元时，非铁磁性金属颗粒不会被磁化，且非铁磁性金属颗粒内部会产生涡流，电涡流产生的磁场与原磁场方向相反，所以会产生负向的电感信号脉冲，实现同时对油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒进行监测。

2.根据权利要求1所述的电感磁塞式油液在线监测装置，其特征在于，所述激励-检测单元设置有激励模块、信号采集模块和警报模块，所述激励模块可以施加1-2V，0.8-2MHz的激励交流电，所述信号采集模块对污染物产生的电感信号进行采集处理，当监测的电感信号超出规定的限定值时，所述警报模块发出警报。

3.根据权利要求1所述的电感磁塞式油液在线监测装置，其特征在于，所述施加高频交流电的范围为1-2V，0.8-2MHz。

4.根据权利要求2所述的电感磁塞式油液在线监测装置，其特征在于，所述规定的限定值是根据每种设备的类型和工况因素人为设定的监测磨损颗粒的尺寸。

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