CN113029246A - 油混水监测传感器测试试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种油混水监测传感器测试试验系统及试验方法，包括盛装待测油品的测试装置，测试装置内设有搅拌台，搅拌台上设有转动连接的搅拌器，搅拌器与搅拌台下方的搅拌电机连接，测试装置一侧设有注水器，注水器与测试装置内通过注水管连接，测试装置的侧壁和底部设有传感器管接头，传感器管接头有多种安装形式，搅拌电机、注水器和油混水传感器与控制箱电连接。通过在盛油盆内设置搅拌器，搅动盆内的待测油达到设定的转速，并通过注水器向盆内注入一定体积的水，达到需要测试的实际含水率，然后对各种安装形式的油混水传感器的测试值进行记录，可以测试不同含水率下不同流速、不同安装形式的油混水传感器的测试情况，并制成图表预以直观化显示。

Description

油混水监测传感器测试试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及发电机组元器件测试领域，具体涉及一种油混水监测传感器测试试验系统及试验方法。

背景技术

透平油又称汽轮机油，适合高速机械润滑用，主要用于需要深度精致润滑油的润滑场合，具有润滑、散热、液压操作的作用，透平油在水/火电站主要用于调速液压系统液压操作、水轮/汽轮发电机导轴承润滑和散热。

水、蒸汽侵入透平油的现象是难以避免的，透平油含水严重时通常会对机组产生危害。一是，油中水分的存在会破坏透平油形成的油膜，使油品的润滑效果变差，加速透平油各项性能的劣化，降低设备的使用寿命，导致导轴承瓦烧毁，对导轴承等设备的正常运行构成严重威胁；二是，油系统部件产生腐蚀和锈斑。这是由于透平油添加剂中的某些元素与侵入油中的水分相结合产生酸的作用。特别是当系统同时受水分和颗粒物污染时所造成的后果比水或污染物单独存在时更为严重，因为颗粒污染物使磨损后露出的新的金属表面不断受到水和酸的腐蚀作用而加速了磨损过程，使调速系统灵敏度下降。透平油中的水分也会使调速系统金属部件的表面发生锈蚀，导致调速系统的卡涩，机组出力波动，严重时还会使调速系统失灵。

透平油系统的正常工作对水轮/汽轮发电机组安全经济运行具有重要的作用。水分含量是透平油的关键性指标之一，在油系统安装油混水在线检测装置是常用手段。油中含水率超过设定值时，油混水监测传感器发出报警信号。然而，由于油混水装置的设计和安装常常存在问题，没有达到正常监测油系统含水量的效果。实际生产中，不可能直接把向油槽中透平油中注水来测试油混水监测传感器的性能。为了研究、鉴定各种油混水监测传感器和安装方式的效果，需设计一种油混水监测传感器测试试验装置。

现有技术中也有对油混水传感器进行测试的装置，例如中国专利文献CN110907506A记载了一种用于油混水传感器的校验装置及其校验方法，设计了专门的配液区，能配出准确比例的油、水混合物，还设置了搅拌转子，搅拌转子可以充分的搅拌油混水混合物，可以测量油混水信号器的开关量和模拟量输出，这种校验只是简单地对混合了水的油进行检测，与当前人工检测时过程和结果类同，直接调制出相应浓度的混水油液，把油混水监测传感器的电容探头直接插入油液中，查看检测含水率，并和实际含水率做对比。

油混水监测传感器的性能，不仅和其本身的性能有关，还和使用环境、安装方式等有很大关系。而现直接插入调制混水油液的检验方式，无法反应出上述特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油混水监测传感器测试试验系统及试验方法，模拟实际使用情况下的各种安装模式、各种实际含水率以及各中实际流速情况下油混水传感器的实际测试结果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

油混水监测传感器测试试验装置，包括盛装待测油品的测试装置，测试装置内设有搅拌台，搅拌台上设有转动连接的搅拌器，搅拌器与搅拌台下方的搅拌电机连接，测试装置一侧设有注水器，注水器与测试装置内通过注水管连接，测试装置的侧壁和底部设有传感器管接头，用于与油混水传感器连接，传感器管接头有多种安装形式，搅拌电机、注水器和油混水传感器与控制箱电连接，通过注水器向测试装置内的油注入设定量的水，搅拌电机用于带动搅拌器搅动油水混合物形成设定流速，控制箱接收油混水传感器的信号并记录，模拟不同安装模式、不同流速下油混水传感器的检验效果。

上述的测试装置上设有外形为桶状的盛油盆，搅拌台为盛油盆内凸起的柱状体，搅拌台和盛油盆内壁之间形成搅拌流道，搅拌器伸入搅拌流道内，搅拌流道的底部和外壁上设有传感器管接头，搅拌流道外壁处的传感器管接头包括立式传感器管接头和卧式传感器管接头。

上述的传感器管接头为两根管道为一组的接头，传感器管接头与搅拌流道内的导油装置连接，导油装置分为导入装置和导出装置，导入装置为带喇叭口的弯管，喇叭口开口朝向与搅拌方向相对，导出装置为与传感器管接头连接的凸块，凸块的凸出部分为弧形，传感器管接头贯穿凸块顶点。

上述的注水管为多根，均匀分布于盛油盆的外壁。

上述的注水器包括支杆，支杆上部设有盛水器，盛水器与下方的注水电磁阀连接，注水电磁阀输出端与注水管接头连接，注水管接头和注水管连接，注水电磁阀和控制箱电连接。

上述的搅拌台顶部设有安装板，安装板中心设有转动连接的连接体，连接体上端与搅拌器固定连接，搅拌电机和安装板固定连接，搅拌电机电机轴和连接体连接，。

上述的搅拌器包括“十”字连接架，“十”字连接架的“十”字交叉部和连接体上端固定连接，“十”字连接架的“十”字伸出的四个端部下方设有搅拌叶，搅拌叶伸入搅拌流道内。

与上述的油混水监测传感器测试试验装置连接的控制系统，包括互相通讯连接的HMI人机交互界面和控制器，控制器输出端设有转速模拟量控制信号，转速模拟量控制信号与变频器电连接，变频器与搅拌电机电连接，油混水传感器和控制器的输入端电连接，注水电磁阀和控制器输出端电连接， HMI人机交互界面、控制器和变频器位于控制箱内，控制箱上设有状态指示灯和启停控制按钮。

在注水电磁阀输出端设有流量传感器，在盛油盆上设有流速传感器，流量传感器、流速传感器与控制器输入端电连接。

使用上述的油混水监测传感器测试试验控制系统的测试方法，具体步骤为：

步骤一、测试准备，向盛油盆和盛水器内倒入预设体积的待测油和水，在HMI人机交互界面上输入加入的待测油和待测水体积，设定测试模式，模式分为一次定量模式和多次定量模式，并输入相应模式下测试的实际含水量参数和流速参数，检查各油混水传感器与传感器管接头连接处，确保无泄漏现象，当设定为一次定量模式时，执行步骤二，设定为多次定量模式时，执行步骤三；

步骤二、按下启动按钮，控制器先启动搅拌器开始旋转，流速传感器检测达到稳定的设定最低档流速时，保持搅拌器在该转速，打开注水电磁阀，盛水器内的水全部流入盛油盆内，控制器输入端接收到油混水传感器传送的当前含水率和最低档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面上，达到预定测试时间后，控制器启动搅拌器加速，流速传感器检测达到稳定的下一档流速时，保持搅拌器在该转速，控制器输入端接收到油混水传感器传送的当前含水率和此档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面上，达到预设测试时间情况下，继续进行下一档流速的测试和记录，直到最高档位流速的测试完毕，将记录的参数值制成当前含水率下各流速档位、各种安装形式下的含水率测试变化图并在HMI人机交互界面上显示和存档；

步骤三、按下启动按钮，控制器先启动搅拌器开始旋转，流速传感器检测达到稳定的设定最低档流速时，保持搅拌器在该转速，打开注水电磁阀，盛水器内的水开始流入盛油盆内，流量传感器将检测的水流量实时数据传送至控制器，控制器计算流入的水量体积，达到设定的最低档含水率的水量体积后关闭注水电磁阀，控制器输入端接收到油混水传感器传送的当前含水率和最低档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面上，达到预定测试时间后，控制器启动搅拌器加速，流速传感器检测达到稳定的下一档流速时，保持搅拌器在该转速，控制器输入端接收到油混水传感器传送的当前含水率和此档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面上，达到预设测试时间情况下，继续进行下一档流速的测试和记录，直到最高档位流速的测试完毕，开始下一档含水率的测试，测试步骤同上一档含水率，直到最后一档含水率的测试完毕，将记录的参数值制成各种含水率、各流速档位、各种安装形式下的含水率测试变化图并在HMI人机交互界面上显示和存档。

本发明提供的一种油混水监测传感器测试试验系统及试验方法，通过在盛油盆内设置搅拌器，搅动盆内的待测油达到设定的转速，并通过注水器向盆内注入一定体积的水，达到需要测试的实际含水率，然后对各种安装形式的油混水传感器的测试值进行记录，可以测试不同含水率下不同流速、不同安装形式的油混水传感器的测试情况，并制成图表预以直观化显示。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明装置的爆炸视图；

图3为测试装置的结构示意图A；

图4为测试装置的结构示意图B；

图5为测试装置的前视图；

图6为图5的A-A视图；

图7为测试装置的俯视图；

图8为注水器的结构示意图；

图9为搅拌器的结构示意图；

图10为控制箱的元件布置图；

图11为变频器的连接示意图；

图12为控制器的连接示意图；

图13为控制器和HMI人机交互界面的通讯连接示意图。

图中：支架1、测试装置2、盛油盆21、搅拌台22、安装板221、连接体222、搅拌流道23、注水管24、立式传感器管接头25、卧式传感器管接头26、连接座27、传感器管接头28、导油装置29、搅拌器3、“十”字连接架31、搅拌叶32、注水器4、支杆41、盛水器42、注水电磁阀43、注水管接头44、油混水传感器5、控制箱6、搅拌电机7、接近开关8、HMI人机交互界面9、启停控制按钮10、状态指示灯11、控制器12、变频器13、转速模拟量控制信号14。

具体实施方式

如图1-9中所示，油混水监测传感器测试试验装置，包括盛装待测油品的测试装置2，测试装置2内设有搅拌台22，搅拌台22上设有转动连接的搅拌器3，搅拌器3与搅拌台22下方的搅拌电机7连接，测试装置2一侧设有注水器4，注水器4与测试装置2内通过注水管24连接，测试装置2的侧壁和底部设有传感器管接头28，用于与油混水传感器5连接，传感器管接头28有多种安装形式，搅拌电机7、注水器4和油混水传感器5与控制箱6电连接，通过注水器4向测试装置2内的油注入设定量的水，搅拌电机7用于带动搅拌器3搅动油水混合物形成设定流速，控制箱6接收油混水传感器5的信号并记录，模拟不同安装模式、不同流速下油混水传感器5的检验效果。

如图3-7中所示，上述的测试装置2上设有外形为桶状的盛油盆21，搅拌台22为盛油盆21内凸起的柱状体，搅拌台22和盛油盆21内壁之间形成搅拌流道23，搅拌器3伸入搅拌流道23内，搅拌流道23的底部和外壁上设有传感器管接头28，搅拌流道23外壁处的传感器管接头28包括立式传感器管接头25和卧式传感器管接头26，待测油置于搅拌流道23内，由搅拌器3带动达到相应流速，立式传感器管接头25和卧式传感器管接头26用于检测不同安装形式对传感器测试结果的影响。

上述的传感器管接头28为两根管道为一组的接头，传感器管接头28与搅拌流道23内的导油装置29连接，导油装置29分为导入装置和导出装置，导入装置为带喇叭口的弯管，喇叭口开口朝向与搅拌方向相对，导出装置为与传感器管接头28连接的凸块，凸块的凸出部分为弧形，传感器管接头28贯穿凸块顶点，通过导入装置和导出装置，使得待测油能以正对管道的方向进入传感器，利于将油品导入传感器，使得测量更加准确，更换不同的导油装置29可以测试不同导油装置29对实际检测的影响。

上述的注水管24为多根，均匀分布于盛油盆21的外壁，使得添加水在油中的分布更加均匀。

上述的注水器4包括支杆41，支杆41上部设有盛水器42，盛水器42与下方的注水电磁阀43连接，注水电磁阀43输出端与注水管接头44连接，注水管接头44和注水管24连接，注水电磁阀43和控制箱6电连接，通过注水电磁阀43控制添加水的时机。

上述的搅拌台22顶部设有安装板221，安装板221中心设有转动连接的连接体222，连接体222上端与搅拌器3固定连接，搅拌电机7和安装板221固定连接，搅拌电机7电机轴和连接体222连接，。

上述的搅拌器3包括“十”字连接架31，“十”字连接架31的“十”字交叉部和连接体222上端固定连接，“十”字连接架31的“十”字伸出的四个端部下方设有搅拌叶32，搅拌叶32伸入搅拌流道23内。

如图10-13中所示，与上述的油混水监测传感器测试试验装置连接的控制系统，包括互相通讯连接的HMI人机交互界面9和控制器12，控制器12输出端设有转速模拟量控制信号14，转速模拟量控制信号14与变频器13电连接，变频器13与搅拌电机7电连接，油混水传感器5和控制器12的输入端电连接，注水电磁阀43和控制器12输出端电连接， HMI人机交互界面9、控制器12和变频器13位于控制箱6内，控制箱6上设有状态指示灯11和启停控制按钮10，控制器12通过输出转速模拟量控制信号14控制搅拌器3的转速，从而达到测定的流速，油混水传感器5端有实际测量值的模拟量信号和开关量信号，控制器12检测这些信号并与其他测试条件合并用以检测测试效果。

在注水电磁阀43输出端设有流量传感器，在盛油盆21上设有流速传感器，流量传感器、流速传感器与控制器12输入端电连接，流量传感器用于检测从注水器4注入的水体积，流速传感器用于检测搅拌流道23内的液体流速。

使用上述的油混水监测传感器测试试验控制系统的测试方法，具体步骤为：

步骤一、测试准备，向盛油盆21和盛水器42内倒入预设体积的待测油和水，在HMI人机交互界面9上输入加入的待测油和待测水体积，设定测试模式，模式分为一次定量模式和多次定量模式，并输入相应模式下测试的实际含水量参数和流速参数，检查各油混水传感器5与传感器管接头28连接处，确保无泄漏现象，当设定为一次定量模式时，执行步骤二，设定为多次定量模式时，执行步骤三；

步骤二、按下启动按钮，控制器12先启动搅拌器3开始旋转，流速传感器检测达到稳定的设定最低档流速时，保持搅拌器3在该转速，打开注水电磁阀43，盛水器42内的水全部流入盛油盆21内，控制器12输入端接收到油混水传感器5传送的当前含水率和最低档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面9上，达到预定测试时间后，控制器12启动搅拌器3加速，流速传感器检测达到稳定的下一档流速时，保持搅拌器3在该转速，控制器12输入端接收到油混水传感器5传送的当前含水率和此档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面9上，达到预设测试时间情况下，继续进行下一档流速的测试和记录，直到最高档位流速的测试完毕，将记录的参数值制成当前含水率下各流速档位、各种安装形式下的含水率测试变化图并在HMI人机交互界面9上显示和存档；

步骤三、按下启动按钮，控制器12先启动搅拌器3开始旋转，流速传感器检测达到稳定的设定最低档流速时，保持搅拌器3在该转速，打开注水电磁阀43，盛水器42内的水开始流入盛油盆21内，流量传感器将检测的水流量实时数据传送至控制器12，控制器12计算流入的水量体积，达到设定的最低档含水率的水量体积后关闭注水电磁阀43，控制器12输入端接收到油混水传感器5传送的当前含水率和最低档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面9上，达到预定测试时间后，控制器12启动搅拌器3加速，流速传感器检测达到稳定的下一档流速时，保持搅拌器3在该转速，控制器12输入端接收到油混水传感器5传送的当前含水率和此档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面9上，达到预设测试时间情况下，继续进行下一档流速的测试和记录，直到最高档位流速的测试完毕，开始下一档含水率的测试，测试步骤同上一档含水率，直到最后一档含水率的测试完毕，将记录的参数值制成各种含水率、各流速档位、各种安装形式下的含水率测试变化图并在HMI人机交互界面9上显示和存档。

Claims (10)

1.油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于：包括盛装待测油品的测试装置（2），测试装置（2）内设有搅拌台（22），搅拌台（22）上设有转动连接的搅拌器（3），搅拌器（3）与搅拌台（22）下方的搅拌电机（7）连接，测试装置（2）一侧设有注水器（4），注水器（4）与测试装置（2）内通过注水管（24）连接，测试装置（2）的侧壁和底部设有传感器管接头（28），用于与油混水传感器（5）连接，传感器管接头（28）有多种安装形式，搅拌电机（7）、注水器（4）和油混水传感器（5）与控制箱（6）电连接。

2.根据权利要求1所述的油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于，所述的测试装置（2）上设有外形为桶状的盛油盆（21），搅拌台（22）为盛油盆（21）内凸起的柱状体，搅拌台（22）和盛油盆（21）内壁之间形成搅拌流道（23），搅拌器（3）伸入搅拌流道（23）内，搅拌流道（23）的底部和外壁上设有传感器管接头（28），搅拌流道（23）外壁处的传感器管接头（28）包括立式传感器管接头（25）和卧式传感器管接头（26）。

3.根据权利要求2所述的油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于，所述的传感器管接头（28）为两根管道为一组的接头，传感器管接头（28）与搅拌流道（23）内的导油装置（29）连接，导油装置（29）分为导入装置和导出装置，导入装置为带喇叭口的弯管，喇叭口开口朝向与搅拌方向相对，导出装置为与传感器管接头（28）连接的凸块，凸块的凸出部分为弧形，传感器管接头（28）贯穿凸块顶点。

4.根据权利要求3所述的油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于，所述的注水管（24）为多根，均匀分布于盛油盆（21）的外壁。

5.根据权利要求4所述的油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于，所述的注水器（4）包括支杆（41），支杆（41）上部设有盛水器（42），盛水器（42）与下方的注水电磁阀（43）连接，注水电磁阀（43）输出端与注水管接头（44）连接，注水管接头（44）和注水管（24）连接，注水电磁阀（43）和控制箱（6）电连接。

6.根据权利要求5所述的油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于，所述的搅拌台（22）顶部设有安装板（221），安装板（221）中心设有转动连接的连接体（222），连接体（222）上端与搅拌器（3）固定连接，搅拌电机（7）和安装板（221）固定连接，搅拌电机（7）电机轴和连接体（222）连接，。

7.根据权利要求6所述的油混水监测传感器测试试验装置，其特征在于，所述的搅拌器（3）包括“十”字连接架（31），“十”字连接架（31）的“十”字交叉部和连接体（222）上端固定连接，“十”字连接架（31）的“十”字伸出的四个端部下方设有搅拌叶（32），搅拌叶（32）伸入搅拌流道（23）内。

8.与上述权利要求7所述的油混水监测传感器测试试验装置连接的控制系统，其特征在于，包括互相通讯连接的HMI人机交互界面（9）和控制器（12），控制器（12）输出端设有转速模拟量控制信号（14），转速模拟量控制信号（14）与变频器（13）电连接，变频器（13）与搅拌电机（7）电连接，油混水传感器（5）和控制器（12）的输入端电连接，注水电磁阀（43）和控制器（12）输出端电连接， HMI人机交互界面（9）、控制器（12）和变频器（13）位于控制箱（6）内，控制箱（6）上设有状态指示灯（11）和启停控制按钮（10）。

9.根据权利要求8所述的油混水监测传感器测试试验控制系统，其特征在于，在注水电磁阀（43）输出端设有流量传感器，在盛油盆（21）上设有流速传感器，流量传感器、流速传感器与控制器（12）输入端电连接。

10.使用上述权利要求9所述的油混水监测传感器测试试验控制系统的测试方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、测试准备，向盛油盆（21）和盛水器（42）内倒入预设体积的待测油和水，在HMI人机交互界面（9）上输入加入的待测油和待测水体积，设定测试模式，模式分为一次定量模式和多次定量模式，并输入相应模式下测试的实际含水量参数和流速参数，检查各油混水传感器（5）与传感器管接头（28）连接处，确保无泄漏现象，当设定为一次定量模式时，执行步骤二，设定为多次定量模式时，执行步骤三；

步骤二、按下启动按钮，控制器（12）先启动搅拌器（3）开始旋转，流速传感器检测达到稳定的设定最低档流速时，保持搅拌器（3）在该转速，打开注水电磁阀（43），盛水器（42）内的水全部流入盛油盆（21）内，控制器（12）输入端接收到油混水传感器（5）传送的当前含水率和最低档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面（9）上，达到预定测试时间后，控制器（12）启动搅拌器（3）加速，流速传感器检测达到稳定的下一档流速时，保持搅拌器（3）在该转速，控制器（12）输入端接收到油混水传感器（5）传送的当前含水率和此档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面（9）上，达到预设测试时间情况下，继续进行下一档流速的测试和记录，直到最高档位流速的测试完毕，将记录的参数值制成当前含水率下各流速档位、各种安装形式下的含水率测试变化图并在HMI人机交互界面（9）上显示和存档；

步骤三、按下启动按钮，控制器（12）先启动搅拌器（3）开始旋转，流速传感器检测达到稳定的设定最低档流速时，保持搅拌器（3）在该转速，打开注水电磁阀（43），盛水器（42）内的水开始流入盛油盆（21）内，流量传感器将检测的水流量实时数据传送至控制器（12），控制器（12）计算流入的水量体积，达到设定的最低档含水率的水量体积后关闭注水电磁阀（43），控制器（12）输入端接收到油混水传感器（5）传送的当前含水率和最低档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面（9）上，达到预定测试时间后，控制器（12）启动搅拌器（3）加速，流速传感器检测达到稳定的下一档流速时，保持搅拌器（3）在该转速，控制器（12）输入端接收到油混水传感器（5）传送的当前含水率和此档流速下的测试信号及开关量信号，记录并将状态显示在HMI人机交互界面（9）上，达到预设测试时间情况下，继续进行下一档流速的测试和记录，直到最高档位流速的测试完毕，开始下一档含水率的测试，测试步骤同上一档含水率，直到最后一档含水率的测试完毕，将记录的参数值制成各种含水率、各流速档位、各种安装形式下的含水率测试变化图并在HMI人机交互界面（9）上显示和存档。

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