CN206420771U - 一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，包括主控单元、光电探测单元和数据传输单元，所述主控单元通过无线网络与光电探测单元无线通讯连接，光电探测单元通过无线网络与数据传输单元无线通讯连接；光电探测单元一侧通过管道连接过滤器，另一侧通过管道连接发动机；光电探测单元与发动机连接的管道上安装有阀门，所述阀门通过导线与主控单元连接。本实用新型通过对游离水和杂质浓度探测数据的判读，通过主控单元对注油阀门进行开关控制和报警，从而避免高浓度的游离水和杂质注入到发动机内，在保证航空发动机正常工作，减少航空事故的发生具有举足轻重的作用。

Description

一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪

技术领域

本实用新型涉及航空煤油污染物浓度检测的光学分析仪器技术领域，具体是一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪。

背景技术

航空煤油的清洁性是影响航空发动机系统使用寿命的一个重要因素，其评价指标有两个，即杂质和游离水。航煤在贮存、运输、加注和使用过程中不可避免的受到污染而出现杂质和游离水。

航空煤油中的杂质会严重影响航空发动机零部件的正常运转并加速发动机零部件磨损，会引起油路和量孔堵塞，使浮子机构的阀门、省油器和加速泵工作条件变差。航空煤油中杂质还引起气门导管卡滞和烧坏气门研磨工作面，降低了发动机工作的可靠性。杂质对航空发动机供油系统其危害更大，固体杂质还会阻塞滤油器的网孔，严重时，会中断供油。

航空煤油中含有游离水时，润滑性能便会下降而使机件的磨损增大。同时游离水对储油容器和发动机燃料系统合金钢材料零件易产生腐蚀，从而使精密部件发生卡住现象，使调节机构失灵，严重时甚至会发生燃料泵柱塞卡死，传动轴折断等。游离水混入航煤中，会加速航煤的氧化，并溶解抗氧防胶剂，从而使安全性降低。游离水还会滋生细菌，在低温下会产生冰晶，阻塞油滤，影响发动机的正常工作。

传统的航空煤油在线检测设备只能检测航空煤油中不同尺寸的颗粒所造成的浊度，并提供相应的测试结果，该设备称为浊度计。传统的航空煤油注油管道配备有微孔过滤器（滤芯半径为0.5 μm），大于该尺寸的杂质颗粒或游离水无法通过该过滤器，当航空煤油中大量半径均小于0.5 μm的杂质颗粒和游离水通过过滤器后，航空煤油的杂质和游离水浓度会大幅上升。而浊度计只对被测采样体积内的浊度信息进行测量的，无法将航空煤油中的游离水和杂质的浓度分开测量，并且无法测量微量杂质和游离水的浓度，从而不能够排查航空煤油受到污染的具体原因，进而不能给出有效控制航空煤油污染的措施。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，包括主控单元、光电探测单元和数据传输单元，所述主控单元通过无线网络与光电探测单元无线通讯连接，光电探测单元通过无线网络与数据传输单元无线通讯连接；光电探测单元一侧通过管道连接过滤器，另一侧通过管道连接发动机；光电探测单元与发动机连接的管道上安装有阀门，所述阀门通过导线与主控单元连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述光电探测单元包括单色激光光源、准直系统、入射蓝宝石窗口、油路转接阀体、航空煤油样品、定标监测单元、出射蓝宝石窗口、0°探测通道、孔径光阑A、11°探测通道、90°探测通道、孔径光阑B、相干探测通道和分束器，所述油路转接阀体为环形，油路转接阀体左端中间位置和顶端中间位置均安装有入射蓝宝石窗口，与位于油路转接阀体左端中间位置的入射蓝宝石窗口对称的位置安装有出射蓝宝石窗口；油路转接阀体上安装有定标监测单元；入射蓝宝石窗口左侧设有分束器，分束器内部有相干探测通道；分束器左侧设有准直系统，准直系统左侧设有单色激光光源；油路转接阀体内部为散射腔，散射腔内设有0°探测通道、11°探测通道和90°探测通道；11°探测通道外侧设有孔径光阑A，90°探测通道外侧设有孔径光阑B。

作为本实用新型再进一步的方案：所述数据传输单元和主控单元由探测头部、电控箱、电源适配器、人机界面组成，所述探测头部通过无线网络或数据线与电控箱通讯连接，电控箱通过无线网络或数据线与人机界面通讯连接；探测头部和电控箱均通过电源线与电源适配器连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述探测头部由0°探测器、11°探测器、90°探测器、相干探测器、单色激光光源控制电路、温度流速组件、信号处理电路和前放电路组成；电控箱内设置有放大器单元、嵌入式单元、多通道A/D转换、时间芯片、SD/FLASH/USB存储、键盘、液晶显示。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对游离水和杂质浓度探测数据的判读，通过主控单元对注油阀门进行开关控制和报警，从而避免高浓度的游离水和杂质注入到发动机内，在保证航空发动机正常工作，减少航空事故的发生具有举足轻重的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型中光电探测单元的结构示意图。

图3是本实用新型中数据传输单元和主控单元的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～3，一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，包括主控单元、光电探测单元和数据传输单元，所述主控单元通过无线网络与光电探测单元无线通讯连接，光电探测单元通过无线网络与数据传输单元无线通讯连接；光电探测单元一侧通过管道连接过滤器，另一侧通过管道连接发动机；光电探测单元与发动机连接的管道上安装有阀门，所述阀门通过导线与主控单元连接。

进一步的，本实用新型所述光电探测单元包括单色激光光源1、准直系统2、入射蓝宝石窗口3、油路转接阀体4、航空煤油样品5、定标监测单元6、出射蓝宝石窗口7、0°探测通道8、孔径光阑A9、11°探测通道10、90°探测通道11、孔径光阑B12、相干探测通道13和分束器14，所述油路转接阀体4为环形，油路转接阀体4左端中间位置和顶端中间位置均安装有入射蓝宝石窗口3，与位于油路转接阀体4左端中间位置的入射蓝宝石窗口3对称的位置安装有出射蓝宝石窗口7；油路转接阀体4上安装有定标监测单元6；入射蓝宝石窗口3左侧设有分束器14，分束器14内部有相干探测通道13；分束器14左侧设有准直系统2，准直系统2左侧设有单色激光光源1；油路转接阀体4内部为散射腔，散射腔内设有0°探测通道8、11°探测通道10和90°探测通道11；11°探测通道10外侧设有孔径光阑A9，90°探测通道11外侧设有孔径光阑B12。定标监测单元6的具体使用方法是：使用分束器14将入射光束的一部分引出，作为观测光强，与0°探测通道8的探测信号、光源功率对比，对系统进行综合标定。根据上述实用新型原理，可确定探测区域的杂质含量。根据管道中航空煤油的污染物含量与预设值对比，主控单元决定阀门的开闭和报警。

进一步的，本实用新型所述数据传输单元和主控单元由探测头部、电控箱、电源适配器、人机界面组成，所述探测头部通过无线网络或数据线与电控箱通讯连接，电控箱通过无线网络或数据线与人机界面通讯连接；探测头部和电控箱均通过电源线与电源适配器连接。

进一步的，本实用新型所述探测头部由0°探测器、11°探测器、90°探测器、相干探测器、单色激光光源1控制电路、温度流速组件、信号处理电路和前放电路组成；电控箱内设置有放大器单元、嵌入式单元、多通道A/D转换、时间芯片、SD/FLASH/USB存储、键盘、液晶显示。

本实用新型采用主动光学散射方法，在散射腔内设置0°、90°和11°探测通道，通过实时监测散射体积内各个探测通道的游离水与杂质的散射光信号，各探测通道将探测到的光学信号转换成相应的电子学信号，在数显装置上实时显示航煤中游离水和杂质的含量变化。本实用新型装置对游离水测量范围为0~100ppm（灵敏度0.5ppm），杂质测量范围为0~10mg/L（灵敏度0.05 mg/L）。本实用新型自带定标单元，用于标定单色激光光源、各探测通道灵敏度和液体流动速度。

本实用新型的工作原理是：

采用前向光学散射方法，实现航空煤油在注油过程中对游离水和杂质在被测腔内实时的、分别进行浓度测量。通过设置0°、90°和11°探测通道，保证同时分别监测航空煤油中游离水和杂质，且测量过程中两者互不干扰。同时还自带定标单元，用于标定分析仪中单色激光光源、各路探测通道和液体流速。分析仪通过对数据的判读，通过主控系统将数据显示在数字显示面板或计算操作界面，通过对游离水和杂质浓度的判读，对注油阀门进行开关控制，避免高浓度的游离水和杂质注入到发动机内，在保证航空发动机正常工作。

各探测单元探测到的光学信号转换成相应的电子学信号，利用理论与实验方法确定电子学信号与航煤中游离水和杂质含量之间的关系，在数显装置上实时显示航煤中游离水和杂质的含量变化。游离水测量范围为0~100ppm（灵敏度0.5ppm），杂质测量范围为0~10mg/L（灵敏度0.05 mg/L）。

本实用新型安装在航空煤油注油管道的过滤器和飞机注油口之间，单色激光光源1发出的光束经过前端准直系统2准直，入射蓝宝石窗口3，进入油路转接阀体4中，经束器14分束后，一部分光进入到相干探测通道13，一部分经入射蓝宝石窗口3进入油路转接阀体4中，准直光束入射到航煤流动区域，经过航空煤油中的游离水和杂质时，发生散射作用形成不同方向的散射光，一部分经孔径光阑A9进入11°探测通道10，探测航空煤油中杂质和游离水在11°方向上的散射光强，一部分散射光通过孔径光阑B12进入90°探测通道12探测航空煤油中杂质和游离水在90°方向上的散射光强。散射光第三部分则通过出射蓝宝石窗口7进人0°探测通道8，实现对单色激光光源1强度值变化的监测，反馈调节单色激光光源1的输出功率，进而保证单色激光光源1在光信号散射区内输入强度值保持恒定。

为能够准确的测量污染物含量，本实用新型设置了0°探测通道8、11°探测通道10和90°探测通道12的多个角度探测通道。为了实现对0°探测通道8、11°探测通道10和90°探测通道12中探测器响应度的监测和标定，在油路转接阀体4上还配备了定标监测单元6，定标监测单元6采用电动控制可以在油路转接阀体4内部直线往复移动，当分析仪需要定标时，定标监测单元6移入到油路转接阀体4中心实现对0°探测通道8、11°探测通道10和90°探测通道12中探测器响应度的监测和标定。当分析仪正常工作时，定标监测单元6则离开油路转接阀体4的中心位置。

本实用新型还配备了相干探测通道13用于对单色激光光源1的辐亮度及波长标定，单色激光光源1的长时间使用，会导致其辐亮度值发生变化，使得在相同污染物含量的条件下与初始亮度值下所得到的散射光强有所降低，导致测量的污染物含量产生较大误差，甚至产生错误。因此，需要对单色激光光源1每隔一定时间进行标定，这是保证测量准确的前提条件。

探测头部对输入的四路探测通道的信号在电控箱内进行二次放大后由多通道A/D转换采集输入到嵌入式系统。嵌入式系统是整个系统的控制核心，嵌入式系统将数据存储，并在液晶显示的同时，向微机发送实时数据，可由界面进行观察数据曲线。外部的键盘用于响应用户输入的指令，液晶显示工作状态和测试数据，时间芯片用于系统保存数据使用，系统含有可用于维持时间芯片下电工作。嵌入式系统还负责与温度流速探测组件通讯，采集探测头部的温度和流速信息。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，包括主控单元、光电探测单元和数据传输单元，其特征在于：所述主控单元通过无线网络与光电探测单元无线通讯连接，光电探测单元通过无线网络与数据传输单元无线通讯连接；光电探测单元一侧通过管道连接过滤器，另一侧通过管道连接发动机；光电探测单元与发动机连接的管道上安装有阀门，所述阀门通过导线与主控单元连接。

2.根据权利要求1所述的用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，其特征在于：所述光电探测单元包括单色激光光源、准直系统、入射蓝宝石窗口、油路转接阀体、航空煤油样品、定标监测单元、出射蓝宝石窗口、0°探测通道、孔径光阑A、11°探测通道、90°探测通道、孔径光阑B、相干探测通道和分束器，所述油路转接阀体为环形，油路转接阀体左端中间位置和顶端中间位置均安装有入射蓝宝石窗口，与位于油路转接阀体左端中间位置的入射蓝宝石窗口对称的位置安装有出射蓝宝石窗口；油路转接阀体上安装有定标监测单元；入射蓝宝石窗口左侧设有分束器，分束器内部有相干探测通道；分束器左侧设有准直系统，准直系统左侧设有单色激光光源；油路转接阀体内部为散射腔，散射腔内设有0°探测通道、11°探测通道和90°探测通道；11°探测通道外侧设有孔径光阑A，90°探测通道外侧设有孔径光阑B。

3.根据权利要求1所述的用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，其特征在于：所述数据传输单元和主控单元由探测头部、电控箱、电源适配器、人机界面组成，所述探测头部通过无线网络或数据线与电控箱通讯连接，电控箱通过无线网络或数据线与人机界面通讯连接；探测头部和电控箱均通过电源线与电源适配器连接。

4.根据权利要求3所述的用于航空煤油中游离水和杂质在线检测的分析仪，其特征在于：所述探测头部由0°探测器、11°探测器、90°探测器、相干探测器、单色激光光源控制电路、温度流速组件、信号处理电路和前放电路组成；电控箱内设置有放大器单元、嵌入式单元、多通道A/D转换、时间芯片、SD/FLASH/USB存储、键盘、液晶显示。