CN110297077B - 一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统及方法，该基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统及方法，包括油泵、拉法尔喷管和润滑油箱，所述油泵的入口通过管道连接润滑油箱的出口，油泵的出口通过管道连接拉法尔喷管的入口，拉法尔喷管的出口通过管道连接润滑油箱的入口，润滑油经过油泵和拉法尔喷管后回流到润滑油箱构成循环；本发明结构简单，工作稳定可靠，仅通过流量测量即可确定润滑油中水分含量，并且可以通过测量温度减小测量误差，得到更加精确的水分含量，仅需检测润滑系统的流量即可确定润滑油中水分含量，易于实现连续的在线监测。
Description
技术领域
本发明属于润滑油水分检测技术领域，具体涉及一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统及方法。
背景技术
润滑油、润滑脂统而言之，为「润滑剂」之一种。而所谓润滑剂，简单地说，就是介于两个相对运动的物体之间，具有减少两个物体因接触而产生摩擦的功能者。
润滑油是一种技术密集型产品，是复杂的碳氢化合物的混合物，而其真正使用性能又是复杂的物理或化学变化过程的综合效应。润滑油的基本性能包括一般理化性能和特殊理化性能。
水分是危害润滑油安全使用的重要因素之一，润滑油中的水分一方面会破坏润滑油形成的油膜，水解润滑油中的添加剂，降低润滑油的润滑性能，另一方面还会加剧有机酸对机械设备的腐蚀，危害设备的安全运行；
例如公开公告号为CN103344667A的中国发明专利：润滑油水分含量温度滴定快速测定方法公开了“本发明公开了一种润滑油水分含量温度滴定快速测定方法。属润滑油水分含量测定方法。具体是，称取一定量的润滑油、溶剂和酸性催化剂加入到温度滴定装置中的隔热反应容器中，搅拌使待测润滑油样品完全溶解在酸性混合溶剂中，保持温度恒定，然后用钛酸四乙酯乙醇标准滴定溶液按一定滴加速度进行滴定，以温度传感器读数对滴定液体积作图，取曲线的突跃点为滴定终点，再根据所消耗的滴定液体积进行计算就可获得润滑油样品的水分含量。本发明的优点是检测时间短，检测结果准确，误差小”。
现有技术中的大部分润滑油水分含量检测方法多是类似上述专利采用离线检测的方式进行测量，无法实现在线检测。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够在线检测润滑油水分含量的基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，包括油泵、拉法尔喷管和润滑油箱，所述油泵的入口通过管道连接润滑油箱的出口，油泵的出口通过管道连接拉法尔喷管的入口，拉法尔喷管的出口通过管道连接润滑油箱的入口；
拉法尔喷管的出口与润滑油箱的入口之间设有第一阀门；
所述油泵的入口与润滑油箱的出口之间的管道上设有温度传感器；
拉法尔喷管的入口与油泵的出口之间的管道上设有流量计和第一压力计，拉法尔喷管的出口与润滑油箱的入口之间设有第二压力计。
作为本发明的进一步优化方案，所述第一阀门为压力控制阀。
作为本发明的进一步优化方案，所述第一阀门为闸阀或球阀。
作为本发明的进一步优化方案，所述拉法尔喷管的入口与油泵的出口之间的管道上设有第二阀门。
基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统测量润滑油水分含量的方法，包括以下步骤：
S1、将待测水分含量的润滑油样本加入所述测量系统中，调节第一阀门，改变拉法尔喷管前后压差，使润滑油能够在拉法尔喷管内发生壅塞流动；
S2、开启油泵，油泵将润滑油从润滑油箱泵入拉法尔喷管；
S3、流量计测量通过拉法尔喷管的润滑油的流量XL；
S4、根据润滑油中水分和空气总含量fg与拉法尔喷灌的润滑油的流量XL的标准函数曲线，计算获得润滑油中水分和空气总含量fg；
S5、根据亨利定律获得常压、温度T下润滑油中溶解空气含量fg空气，通过公式计算润滑油水分含量fg水，fg水＝fg-fg空气。
作为本发明的进一步优化方案，所述拉法尔喷管的入口与油泵的出口之间的管道上设有第二阀门，所述步骤S1中，通过调节第一阀门和第二阀门，改变拉法尔喷管前后压差。
作为本发明的进一步优化方案，所述润滑油中水分和空气总含量fg与拉法尔喷灌的润滑油的流量XL的标准函数曲线的绘制方法，步骤包括：
向标准润滑油中添加水，制成若干组水分含量不同的润滑油样本，标准润滑油中的水分含量、添加的水分含量和空气含量之和为润滑油中水分和空气总含量fg；
将若干组水分含量不同的润滑油样本分别加入所述测量系统中，按照步骤S1-3的方法测量得到通过拉法尔喷管的润滑油的流量XL；
以润滑油样本的流量XL为横坐标，润滑油中水分和空气总含量fg为纵坐标绘制获得标准函数曲线。
本发明的有益效果在于：
1)本发明结构简单，工作稳定可靠，仅通过流量测量即可确定润滑油中水分含量，并且可以通过测量温度减小测量误差，得到更加精确的水分含量。
2)本发明测量精度高。相对于已有技术直接对水分含量进行测量，本发明通过拉法尔喷管将润滑油中水分汽化，体积增加约1000倍，因此对润滑油中水分含量测量更精确。
3)本发明测量灵敏度高。拉法尔喷管发生壅塞流动后，其喉管位置达到音速，其壅塞流量大小对润滑油中水分含量异常敏感，该发明通过流量间接测量润滑油中水分含量灵敏度更高。
4)本发明便于实现在线监测。本发明采用的油泵、流量计、温度传感器等部件均属于润滑系统的已有部件，测量过程工作量很小，同时仅需检测润滑系统的流量即可确定润滑油中水分含量，易于实现连续的在线监测。
附图说明
图1是实施例一中本发明的结构示意图；
图2是实施例一中本发明的拉法尔喷管最大通流能力随润滑油中水分含量变化关系图；
图3是实施例二中本发明的结构示意图。
图中：油泵1、拉法尔喷管2、润滑油箱3、第一阀门4、流量计5、第一压力计6、第二压力计7、第二阀门8、温度传感器9。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
如图1-2所示，一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，包括油泵1、拉法尔喷管2和润滑油箱3，所述油泵1的入口通过管道连接润滑油箱3的出口，油泵1的出口通过管道连接拉法尔喷管2的入口，拉法尔喷管2的出口通过管道连接润滑油箱3的入口，润滑油经过油泵1和拉法尔喷管2后回流到润滑油箱3构成循环。
拉法尔喷管2的出口与润滑油箱3的入口之间设有第一阀门4。
拉法尔喷管2的入口与油泵1的出口之间的管道上设有流量计5和第一压力计6，拉法尔喷管2的出口与润滑油箱3的入口之间设有第二压力计7。
油泵1的入口与润滑油箱3的出口之间的管道上设有温度传感器9。
优选的，温度传感器9为热电偶。
本发明的测量方法包括以下步骤：
S1、调节第一阀门4，改变拉法尔喷管2前后压差，至润滑油能够在拉法尔喷管内发生壅塞流动；
S2、开启油泵，油泵将润滑油从润滑油箱泵入拉法尔喷管，润滑油在拉法尔喷管中发生壅塞流动；
S2、开启油泵1，油泵1将润滑油从润滑油箱3泵入拉法尔喷管2，拉法尔喷管2发生壅塞流动；
S3、流量计5测量通过拉法尔喷管2的润滑油的流量XL，第一压力计6测量拉法尔喷管2的入口端的润滑油压力P1，第一压力计6测量拉法尔喷管2的出口端的润滑油压力P2；
S4、根据润滑油中水分和空气总含量fg与拉法尔喷灌的润滑油的流量XL的标准函数曲线，计算获得润滑油中水分和空气总含量fg；
S5、根据亨利定律获得常压、温度T下润滑油中溶解空气含量fg空气，通过公式计算润滑油水分含量fg水，fg水＝fg-fg空气。
润滑油经油泵11后压力升高，温度传感器9测量进入油泵1前的润滑油温度，通过调节第一阀门4，改变拉法尔喷管25前后压差，流量计53测量经过拉法尔喷管2流量，润滑油流出喷嘴后回到润滑油箱3，完成循环过程。
本实施例中还考虑了润滑油中溶解空气含量的影响。在常温常压下，由于润滑油中溶解空气含量较大(体积分数约8％～12％)，因此拉法尔喷管2发生壅塞流动时，喉管处低压区气相分布除水蒸气外，还包含大量的析出空气，为此本发明通过热电偶2测量进入油泵1前的润滑油温度，并根据亨利定律获得常压、温度T下润滑油中溶解空气含量fg空气，最后通过公式计算的润滑油水分含量fg水，fg水＝fg-fg空气，从而提高润滑油中水分含量测量精度。
标准函数曲线的建立方法包括以下步骤：向标准润滑油中添加水，制成若干组水分含量不同的润滑油样本(标准润滑油中水分含量为fg1，添加的水分含量为fg2，标准润滑油中空气含量为fg3(常温下)，润滑油样本的水分和空气总含量为fg＝fg1+fg2)；
将若干组润滑油样本分别加入本发明中的基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，进行测量，得出若干组对应的流量数据，以流量XL为X轴，水分和空气总含量fg为Y轴，在二维坐标系上依据若干组测定的数据绘制多点，多点通过拟合曲线连接形成标准函数曲线，如图2所示；
需要说明的是，本标准函数曲线能够毫无疑问的根据一个XL值得到一个水分和空气总含量fg。
拉法尔喷管2的入口端的管道上和出口端的管道上均设有压力计。便于控制压差，通过压力计对压力进行监测，从而得到压力数值，从而得到拉法尔喷管2的前后压力差(P1-P2)。
优选的，油泵1为齿轮泵。通过开关连接电源，进行开关和供电。
优选的，润滑油箱3为封闭箱体。
优选的，第一阀门4为压力控制阀，能够准确的控制拉法尔喷管2前后压差。进一步的型号为SAMSON2422/2425。
优选的，第一阀门4为闸阀或球阀，通过控制阀门开度的方式来控制流量达到控制压差的目的。
优选的，上述流量计5、压力计均通过信号处理模块连接到上位机，通过上位机处理信号。
本发明的总体工作原理：通过调节拉法尔喷管2前后压差，使拉法尔喷管2发生壅塞流动，由于润滑油中水分的汽化压力高于润滑油气化压力三个数量级以上，在拉法尔喷管2的喉部，润滑油中水分会先于润滑油发生汽化，这些汽化后的水蒸气会占据拉法尔喷管2的有效通流面积，并降低拉法尔喷管2发生壅塞流动时的最大通流能力。基于以上原理，即可建立润滑油中水分和空气总含量与拉法尔喷管2最大通流能力之间的函数关系，如图2所示。从而通过流量测量获得润滑油中水分和空气总含量。
实施例二
如图3所示，一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，包括油泵1、拉法尔喷管2和润滑油箱3，所述油泵1的入口通过管道连接润滑油箱3的出口，油泵1的出口通过管道连接拉法尔喷管2的入口，拉法尔喷管2的出口通过管道连接润滑油箱3的入口，润滑油经过油泵1和拉法尔喷管2后回流到润滑油箱3构成循环。
拉法尔喷管2的入口与油泵1的出口之间的管道上设有第二阀门8，拉法尔喷管2的出口与润滑油箱3的入口之间设有第一阀门4。
拉法尔喷管2的入口与油泵1的出口之间的管道上设有流量计5和第一压力计6，拉法尔喷管2的出口与润滑油箱3的入口之间设有第二压力计7。
本发明的测量方法包括以下步骤：
S1、调节第一阀门4和第二阀门8，改变拉法尔喷管2前后压差，至润滑油能够在拉法尔喷管内发生壅塞流动；
S2、开启油泵1，油泵1将润滑油从润滑油箱3泵入拉法尔喷管2，润滑油在拉法尔喷管2内发生壅塞流动；
S3、流量计5测量通过拉法尔喷管2的润滑油的流量XL，第一压力计6测量拉法尔喷管2的入口端的润滑油压力P1，第一压力计6测量拉法尔喷管2的出口端的润滑油压力P2；
S4、根据润滑油中水分和空气总含量fg与拉法尔喷灌的润滑油的流量XL的标准函数曲线，计算获得润滑油中水分和空气总含量fg；
S5、根据亨利定律获得常压、温度T下润滑油中溶解空气含量fg空气，通过公式计算润滑油水分含量fg水，fg水＝fg-fg空气。
本实施例中提供一种更为准确的改变压差的方法，具体是通过拉法尔喷管2入口端和出口端的两个阀门的分别进行压力控制来控制压差，由于入端压力值和出端压力值均能够确定性的控制，因此会得到入口端和出口端准确的压差。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，其特征在于：包括油泵、拉法尔喷管和润滑油箱，所述油泵的入口通过管道连接润滑油箱的出口，油泵的出口通过管道连接拉法尔喷管的入口，拉法尔喷管的出口通过管道连接润滑油箱的入口；
拉法尔喷管的出口与润滑油箱的入口之间设有第一阀门；
所述油泵的入口与润滑油箱的出口之间的管道上设有温度传感器；
拉法尔喷管的入口与油泵的出口之间的管道上设有流量计和第一压力计，拉法尔喷管的出口与润滑油箱的入口之间设有第二压力计。
2.根据权利要求1所述的一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，其特征在于：所述第一阀门为压力控制阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，其特征在于：所述第一阀门为闸阀或球阀。
4.根据权利要求1所述的一种基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统，其特征在于：所述拉法尔喷管的入口与油泵的出口之间的管道上设有第二阀门。
5.一种利用如权利要求1所述的基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统测量润滑油水分含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将待测水分含量的润滑油样本加入所述测量系统中，调节第一阀门，改变拉法尔喷管前后压差，使润滑油能够在拉法尔喷管内发生壅塞流动；
S2、开启油泵，油泵将润滑油从润滑油箱泵入拉法尔喷管；
S3、流量计测量通过拉法尔喷管的润滑油的流量XL；
S4、根据润滑油中水分和空气总含量fg与拉法尔喷灌的润滑油的流量XL的标准函数曲线，计算获得润滑油中水分和空气总含量fg；
S5、根据亨利定律获得常压、温度T下润滑油中溶解空气含量fg空气，通过公式计算润滑油水分含量fg水，fg水＝fg-fg空气；
所述润滑油中水分和空气总含量fg与拉法尔喷灌的润滑油的流量XL的标准函数曲线的绘制方法，步骤包括：
向标准润滑油中添加水，制成若干组水分含量不同的润滑油样本，标准润滑油中的水分含量、添加的水分含量和空气含量之和为润滑油中水分和空气总含量fg；
将若干组水分含量不同的润滑油样本分别加入所述测量系统中，按照步骤S1-3的方法测量得到通过拉法尔喷管的润滑油的流量XL；
以润滑油样本的流量XL为横坐标，润滑油中水分和空气总含量fg为纵坐标绘制获得标准函数曲线。
6.根据权利要求5所述的一种利用基于拉法尔喷管的润滑油水分含量测量系统测量润滑油水分含量的方法，其特征在于：所述拉法尔喷管的入口与油泵的出口之间的管道上设有第二阀门，所述步骤S1中，通过调节第一阀门和第二阀门，改变拉法尔喷管前后压差。
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