CN111896261A - 一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,包括润滑油液的回油管路、转接结构、金属软管、微粒传感器、控制单元和监测单元,所述回油管路上设有出油接口和回油接口,所述出油接口依次通过转接结构、金属软管、转接结构连接微粒传感器的一端,所述回油接口通过转接结构、金属软管、转接结构连接微粒传感器的另一端,所述微粒传感器将采集数据传输给控制单元,所述控制单元信号连接监测单元。本发明所述系统,具备柴油机台架试验润滑油液中金属磨损微粒的在线监测能力,克服了传统离线检测手段时效性差,受制于油液取样周期的缺点。
Description
技术领域
本发明属于发动机测试技术领域,尤其是涉及一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统。
背景技术
润滑油液被称为发动机的血液,润滑系统是保证发动机正常工作的重要组成部分,油液磨粒则是在运转过程中,由于零部件长时间表面间的相对摩擦运动产生的。在发动机故障诊断和预测中,悬浮于润滑油液中的磨损微粒,是反映磨损状况程度、部位和类型的重要信息载体,磨损微粒的变化能够在一定程度上反映出发动机的健康状态和故障情况。开展润滑油液磨损微粒的监测,实现对发动机健康状态评估、异常磨损故障预诊断,进而提高发动机系统的可靠性具有重要意义。
以光谱分析、铁谱分析为代表的传统润滑油液磨粒监测技术的应用已较为成熟,但光谱分析容易受到油液中水分和气泡的影响,且不能得到磨粒的形态特征信息;铁谱分析主要用于铁磁性磨粒检测,不能够对非铁磁性磨粒进行检测;同时,光谱分析、铁谱分析均无法满足柴油机台架试验油液磨粒在线监测的需求,油液取样周期将直接影响发动机故障预判的时效性。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,以润滑油液中金属磨损微粒的在线监测能力,克服了传统离线检测手段时效性差,受制于油液取样周期的缺点。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,包括润滑油液的回油管路、转接结构、金属软管、微粒传感器、控制单元和监测单元,所述回油管路上设有出油接口和回油接口,所述出油接口依次通过转接结构、金属软管、转接结构连接微粒传感器的一端,所述回油接口通过转接结构、金属软管、转接结构连接微粒传感器的另一端,所述微粒传感器将采集数据传输给控制单元,所述控制单元信号连接监测单元。
进一步的,所述微粒传感器包括中空壳体,中空壳体的两端为内螺纹接口,内部设有连通两侧内螺纹接口的不导电管道,所述不导电管道的中部通过四个径向凸起间隔设置三组线圈,其中,两侧为外场线圈,中间为一组感应线圈,两组外场线圈以相反的方向缠绕,中心位置的感应线圈用于测量金属颗粒通过时对磁场的扰动,三组线圈由交流电源驱动。
进一步的,所述转接结构包括导流转接件、Ⅰ型接头、Ⅱ型接头、传感器转接头中的一个或者多个,其中,所述导流转接件包括外转接头与内转接头,所述外转接头为管状结构,其一端设有外螺纹,另一端设有外螺纹和内螺纹,中间设有径向延伸的凸台;所述内转接头为T型结构,T型结构的中部设有通道,通道一端连通T型结构的上部左端面,另一端连通T型结构的底端面;T型结构的竖直部分设有外螺纹;所述外转接头上部的内螺纹与内转接头的外螺纹配合实现螺纹连接,组成一体;所述传感器转接头的轴心处设有油道,两端分别设有外螺纹和内螺纹;出油接口的内螺纹与外转接头安装内转接头的一端的外螺纹配合,内转接头延伸到回油管路内部,且内转接头的进油通道的入口方向与回油管路的进油口的方向相同;外转接头另一端的外螺纹与一个Ⅰ型接头的内螺纹连接,Ⅰ型接头的另一端与一个金属软管通过快速接头连接,金属软管的另一端通过快速接头连接一个Ⅱ型接头,Ⅱ型接头的另一端与传感器转接头以螺纹连接,传感器转接头的另一端与微粒传感器的一端以螺纹连接;回油接口的内螺纹与一个Ⅱ型接头通过螺纹连接,Ⅱ型接头的另一端通过一个传感器转接头连接微粒传感器的另一端。
进一步的,所述控制单元通过BNC接口与传输线缆相连,所述控制单元接收微粒传感器输出的原始信号,并提取检测到的金属微粒的大小和类型信息;控制单元与监测单元之间以RS485接口通过MODBUS协议实现通讯;
监测单元为计算机,用于显示控制单元信号处理后得到的粒子计数、参数趋势信息,并具备报警、设备与信号状态跟踪、系统配置、数据存储与导出功能。
进一步的,Ⅰ型接头为D型拉耳式快速接头,Ⅱ型接头为B型拉耳式快速接头。
进一步的,所述外转接头与内转接头接触面之间安装有垫片。
相对于现有技术,本发明具有以下优势:
(1)本发明所述系统,具备柴油机台架试验润滑油液中金属磨损微粒的在线监测能力,克服了传统离线检测手段时效性差,受制于油液取样周期的缺点。
(2)本发明所述系统,能够对润滑油液中铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒的含量及不同粒度范围的颗粒分布状态进行实时监测与数据积累,能实时捕捉磨损微粒的状态变化,进一步反映出发动机的健康状态和故障情况。
(3)本发明所述系统,部件之间以快速接头、螺纹配合为主要连接方式,系统集成难度小,组装与分解容易,便于在柴油机台架试验平台应用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统的示意图;
图2为本发明实施例所述的润滑油液回油管路的剖视图;
图3为本发明实施例所述的导流转接件的剖视图;
图4为本发明实施例所述的外转接头的剖视图;
图5为本发明实施例所述的内转接件的剖视图;
图6为本发明实施例所述的传感器转接头的剖视图;
图7为本发明实施例所述的微粒传感器的剖视图。
附图标记说明:
1:回油管路;1-1:出油接口;1-2:回油接口;2:导流转接件;2-1:外转接头;2-2:内转接头;3:Ⅰ型接头;4:金属软管;5:Ⅱ型接头;6-传感器转接头;7-微粒传感器;7-1:外场线圈;7-2:感应线圈;7-3:传感器接口;8-传输线缆;9-控制单元;10-通信线缆;11-监测单元。
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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例的柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,如图1所示,包括润滑油液回油管路1、转接结构、微粒传感器7、控制单元9和监测单元11;
如图2所示,所述润滑油液回油管路1上有一出一回两个旁通接口,两个旁通接口通过转接结构均与一个金属软管4相连,每个金属软管4的另一端通过转接结构与微粒传感器7相连,微粒传感器7通过传输线缆8与控制单元9相连,控制单元9通过通信线缆10与监测单元11相连;润滑油液经转接结构与金属软管4流经微粒传感器7并回流到所述润滑油液回油管路1,微粒传感器7采集到的信号经控制单元9处理后传递到监测单元11,实现金属磨损微粒的在线监测。
在图1中所示的润滑油液的回油管路1,是在柴油机原始回油管路基础上补充加工得到的,其增加了一出一回两个旁通接口,分别为开口向下的出油接口1-1,开口向上的回油接口1-2,用于润滑油液流出至微粒传感器再回流至管路,且两个旁通接口均为内螺纹结构。
转接结构包括导流转接件2、Ⅰ型接头3、Ⅱ型接头5、传感器转接头6,共四类,其中导流转接件2、传感器转接头6为非标结构件,Ⅰ型接头3为D型拉耳式快速接头,Ⅱ型接头5为B型拉耳式快速接头。
如图3至5所示,导流转接件2包括外转接头2-1与内转接头2-2,所述外转接头2-1为管状结构,其一端设有外螺纹,另一端设有外螺纹和内螺纹,中间设有径向延伸的凸台;所述内转接头2-2为T型结构,T型结构的中部设有通道,通道一端连通T型结构的上部左端面,另一端连通T型结构的底端面;T型结构的竖直部分设有外螺纹。所述外转接头2-1上部的内螺纹与内转接头2-2的外螺纹配合实现螺纹连接,组成一体。
安装时,出油接口1-1的内螺纹与外转接头2-1安装内转接头2-2的一端的外螺纹配合,内转接头2-2延伸到回油管路1内部,且内转接头2-2的进油通道的入口方向与回油管路1的进油口的方向相同。外转接头2-1底端的外螺纹与一个Ⅰ型接头3的内螺纹连接。
通过在外转接头2-1与内转接头2-2接触面之间安装不同厚度的垫片,灵活调整内转接头2-2螺纹旋入到外转接头2-1的深度,使得当外转接头2-1在出油接口1-1旋入到底时,其内转接头2-2的变径导流口的横截面与回油管路1的横截面平行,且变径导流口的面向油液在回油管路1中的流动方向,保证油液顺利而持续的从回油管路1流出。
如图6所示,所述传感器转接头6的轴心处设有油道,两端分别设有外螺纹和内螺纹。
系统中各结构部件的连接方式为:
出油接口1-1的内螺纹结构与一个导流转接件2通过螺纹连接,导流转接件2与一个Ⅰ型接头3通过螺纹连接,Ⅰ型接头3的另一端与一个金属软管4与通过快速接头连接,金属软管4的另一端通过快速接头连接一个Ⅱ型接头5,Ⅱ型接头5的另一端与传感器转接头6以螺纹连接,传感器转接头6的另一端与微粒传感器7以螺纹连接;
回油接口1-2与一个Ⅱ型接头5通过螺纹连接,Ⅱ型接头5的另一端通过一个传感器转接头6连接微粒传感器7的另一端。通过以上连接方式,实现了润滑油液流出至微粒传感器7再回流至回油管路1。其中,金属软管4为快速接头式不锈钢丝扣软管。
如图7所示,微粒传感器7包括中空壳体,中空壳体的两端为内螺纹接口,内部设有连通两侧内螺纹接口的不导电管道,所述不导电管道的中部通过四个径向凸起间隔设置三组线圈,其中,围绕着不导电管道的三组线圈中,两侧为外场线圈7-1,中间为一组感应线圈7-2,两组外场线圈7-1以相反的方向缠绕,三组线圈由交流电源驱动,两组外场线圈7-1各自的磁场在二者间的中心点相对抵消,中心位置的感应线圈7-2用于测量金属颗粒通过时对磁场的扰动。通过所测电压扰动的幅值得出颗粒的尺寸,通过相位的信号变化得出颗粒的类型。
上述微粒传感器7能够同时检测到润滑油液中铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒的非侵入式不锈钢组件,微粒传感器通过中空壳体一侧的传感器接口7-3与传输线缆8连接。
控制单元9通过BNC接口与传输线缆8相连,该控制单元9可以同时接收并处理三个微粒传感器7输出的原始信号,并提取检测到的金属微粒的大小和类型信息。所述控制单元9能同时连接三个微粒传感器7。具体过程为:从微粒传感器接收到的信号,经模拟信号处理电路后由一个高频电压信号转换为两个低频电压信号,分别代理微粒传感器信号的幅值和相位,转换后的信号再经过A/D处理(模拟信号转化为数字信号)、DSP处理。DSP处理对信号进行了滤波,并利用信号的幅值和相位信息对流经传感器的金属微粒进行检测和分类,再根据微粒的大小和类型,完成相应计数。
控制单元9与监测单元11之间以RS485接口通过MODBUS协议实现通讯,通信线缆10为RS485专用双绞屏蔽电缆。
监测单元11为计算机,它显示控制单元9信号处理后得到的粒子计数、参数趋势信息,并具备报警、设备与信号状态跟踪、系统配置、数据存储与导出功能。
上述柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统的工作原理如下:
柴油机在台架试验过程中,回油管路中的润滑油液依次经过旁通接口、转接结构、金属软管流经非侵入式微粒传感器,再回流至柴油机回油管路;微粒传感器对润滑油液中的金属微粒信息进行捕捉,并输出信号;控制单元接收、处理微粒传感器输出的原始信号,并提取检测到的金属微粒的大小和类型信息;监测单元显示、记录、存储、分析控制单元信号处理得到的粒子计数与参数趋势信息,实现柴油机台架试验润滑油液磨损微粒的在线监测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,其特征在于,包括润滑油液的回油管路、转接结构、金属软管、微粒传感器、控制单元和监测单元,
所述回油管路上设有出油接口和回油接口,所述出油接口依次通过转接结构、金属软管、转接结构连接微粒传感器的一端,所述回油接口通过转接结构、金属软管、转接结构连接微粒传感器的另一端,所述微粒传感器将采集数据传输给控制单元,所述控制单元信号连接监测单元。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,其特征在于:所述微粒传感器包括中空壳体,中空壳体的两端为内螺纹接口,内部设有连通两侧内螺纹接口的不导电管道,所述不导电管道的中部通过四个径向凸起间隔设置三组线圈,其中,两侧为外场线圈,中间为一组感应线圈,两组外场线圈以相反的方向缠绕,中心位置的感应线圈用于测量金属颗粒通过时对磁场的扰动,三组线圈由交流电源驱动。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,其特征在于:所述转接结构包括导流转接件、Ⅰ型接头、Ⅱ型接头、传感器转接头中的一个或者多个,其中,
所述导流转接件包括外转接头与内转接头,所述外转接头为管状结构,其一端设有外螺纹,另一端设有外螺纹和内螺纹,中间设有径向延伸的凸台;所述内转接头为T型结构,T型结构的中部设有通道,通道一端连通T型结构的上部左端面,另一端连通T型结构的底端面;T型结构的竖直部分设有外螺纹;所述外转接头上部的内螺纹与内转接头的外螺纹配合实现螺纹连接,组成一体;
所述传感器转接头的轴心处设有油道,两端分别设有外螺纹和内螺纹;
出油接口的内螺纹与外转接头安装内转接头的一端的外螺纹配合,内转接头延伸到回油管路内部,且内转接头的进油通道的入口方向与回油管路的进油口的方向相同;外转接头另一端的外螺纹与一个Ⅰ型接头的内螺纹连接,Ⅰ型接头的另一端与一个金属软管通过快速接头连接,金属软管的另一端通过快速接头连接一个Ⅱ型接头,Ⅱ型接头的另一端与传感器转接头以螺纹连接,传感器转接头的另一端与微粒传感器的一端以螺纹连接;
回油接口的内螺纹与一个Ⅱ型接头通过螺纹连接,Ⅱ型接头的另一端通过一个传感器转接头连接微粒传感器的另一端。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,其特征在于:所述控制单元通过BNC接口与传输线缆相连,所述控制单元接收微粒传感器输出的原始信号,并提取检测到的金属微粒的大小和类型信息;控制单元与监测单元之间以RS485接口通过MODBUS协议实现通讯;
监测单元为计算机,用于显示控制单元信号处理后得到的粒子计数、参数趋势信息,并具备报警、设备与信号状态跟踪、系统配置、数据存储与导出功能。
5.根据权利要求3所述的一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,其特征在于:Ⅰ型接头为D型拉耳式快速接头,Ⅱ型接头为B型拉耳式快速接头。
6.根据权利要求3所述的一种柴油机台架试验润滑油液磨损微粒在线监测系统,其特征在于:所述外转接头与内转接头接触面之间安装有垫片。
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