CN215375412U - 一种工业设备润滑油状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业设备润滑油状态监测系统，包括旁路取样管、油泵、理化传感器、清洁度传感器、金属磨损传感器、压力表和控制器；旁路取样管接入回油总管，包括进油管、检测管和出油管；油泵安装在进油管与回油总管的连接处，抽取润滑油送入旁路取样管，理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器接入检测管，压力表接入旁路取样管。与现有技术相比，本实用新型使用油泵自回油总管中抽取得到流量稳定的润滑油送入旁路取样管，使用理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器对润滑油进行实时连续检测，并使用压力表检测旁路取样管中的油压，在油压过高或过低时关闭油泵停止润滑油检测，以保护油泵和传感器。

Description

一种工业设备润滑油状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及润滑油状态监测领域，尤其是涉及一种工业设备润滑油状态监测系统。

背景技术

电厂汽轮机作为发电企业连续化工作的重要设备，是电厂发电的命脉，汽轮机油俗称透平油，是电力系统中重要的润滑介质，主要用于汽轮发电机组的润滑系统和调速系统，起到减少摩擦、冷却降温、及密封防漏等作用。汽轮机油质性能的优劣将直接影响汽轮机组的安全经济运行，因此对汽轮机油液的实时监测尤其重要。

电厂目前对汽轮机透平油的监测手段主要采用人工抽取油样进行离线精确化验，这种方式存在以下两种缺点：一是离线精确检测消耗的时间太长。首先进行采样，然后在油液分析实验室中进行样品检测，而且精确化验采用的是石油产品质量评定的标准方法与检测实验室的管理体系，需要时间长，一般完成一个样品的检测全过程需要二到五天时间。虽然该方法对单一油品的油液检测结果非常精确，但事实上在工业设备油液状态监测中更注重的是油品的变化趋势而不是数据的精度，离线精确检测手段显然存在不足。二是取样不具备代表性。汽轮机透平油润滑系统的用油量可到几十立方,而人工取样监测的取样量一般只有几百毫升，检测结果只能反应某一部分油液的状态，而且人工化验需要二到五天时间，在运行汽轮机的过程中油液一直在变化，检测结果无法说明当前油液的健康状态，只能证明取样中油液的数据指标是否正常。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工业设备润滑油状态监测系统，使用油泵自回油总管中抽取得到流量稳定的润滑油送入旁路取样管，使用理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器对润滑油进行实时连续检测，并使用压力表检测旁路取样管中的油压，在油压过高或过低时关闭油泵停止润滑油检测，以保护油泵和传感器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种工业设备润滑油状态监测系统，包括旁路取样管、油泵、理化传感器、清洁度传感器、金属磨损传感器、压力表和控制器；

所述旁路取样管接入回油总管，包括进油管、检测管和出油管，进油管接入回油总管的上游，出油管接入回油总管的下游，检测管设于进油管和出油管之间；

所述油泵安装在进油管与回油总管的连接处，用于将润滑油抽取送入旁路取样管，所述理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器接入检测管，用于监测润滑油的状态参数，所述压力表接入旁路取样管，用于测量旁路取样管的油压；

所述控制器与油泵、理化传感器、清洁度传感器、金属磨损传感器和压力表通信连接。

优选的，所述油泵为微型齿轮泵。

优选的，所述监测系统还包括与控制器连接的显示屏，所述显示屏用于显示理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器的测量数据。

优选的，所述监测系统还包括与控制器连接的报警模块，所述报警模块基于理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器的测量数据发出报警信息，当测量数据过高或过低时进行报警。

优选的，所述监测系统还包括与控制器连接的存储模块，所述存储模块用于存储理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器的测量数据，以便调取查阅历史数据。

优选的，所述监测系统还包括云端监测模块和与控制器连接的通信模块，所述通信模块用于控制器与云端监测模块之间的通信，通过云端监测模块远程实时监测和查看测量数据。

优选的，所述控制器中包括油压联锁保护电路，所述油压联锁保护电路为逻辑判断电路，所述逻辑判断电路包括数据获取电路、大小比较电路和脉冲生成电路，所述数据获取电路与压力表连接，所述脉冲生成电路与油泵连接，从而根据压力表测量的油压大小开关油泵，以免损坏油泵或理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器。

当旁路取样管中的油压过低时，会关闭油泵，一方面，油压过低会导致润滑油的流速不稳定，理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器对润滑油的检测不准，另一方面，如果是因油泵故障导致的油压过低，那么需要检修油泵，如果是回油总管回油不畅导致的油压过低，会损害油泵；当旁路取样管中的油压过高时，会关闭油泵，因为油压过高会损害理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器。

优选的，所述理化传感器用于测量润滑油的粘度、密度、介电常数、温度和水份，包括音叉、激励信号发生电路、RTD热电阻和电容器。

优选的，所述清洁度传感器用于测量润滑油的颗粒尺寸和数量，包括光源、光电二极管、前置放大器和计数器。

优选的，所述金属磨损传感器用于测量润滑油中金属颗粒的大小和数量，包括两个激励线圈和设于激励线圈之间的接收线圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)使用油泵自回油总管中抽取得到流量稳定的润滑油送入旁路取样管，使用理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器对润滑油进行实时连续检测，并使用压力表检测旁路取样管中的油压，在油压过高或过低时关闭油泵停止润滑油检测，以保护油泵和传感器。

(2)通过显示屏实时显示理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器的测量数据，通过报警模块能够在理化传感器、清洁度传感器和金属磨损传感器的测量数据过高或过低异常时报警，提醒工作人员润滑油异常，通过存储模块存储历史数据以便于后续查阅，并设置了通信模块和云端监测模块，以实现远程实时监测。

(3)相较于操作复杂的实验室化验装置，本申请使用基于压电谐振原理、电容法原理和热电阻的理化传感器，基于遮光法原理的清洁度传感器，以及基于快速反应差动线圈法原理的金属磨损传感器，能够实时采样并实时给出测量数据，结构简单，实现了润滑油的实时连续监测。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

附图标记：1、旁路取样管，2、油泵，3、理化传感器，4、清洁度传感器，5、金属磨损传感器，6、压力表，7、控制器，8、显示屏，9、报警模块，10、存储模块，11、通信模块，12、云端监测模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。

实施例1：

一种工业设备润滑油状态监测系统，如图1所示，包括旁路取样管1、油泵2、理化传感器3、清洁度传感器4、金属磨损传感器5、压力表6和控制器7，控制器7与油泵2、理化传感器3、清洁度传感器4、金属磨损传感器5和压力表6通信连接。

旁路取样管1是一根完整的管路，回油总管的直径较大，一般“油不满管”，压力和流量不稳定，不便于直接检测润滑油，润滑油的测量需要流量、压力稳定的环境，因此本申请通过接入回油总管的旁路取样管1引出润滑油进行检测。旁路取样管1接入回油总管，包括进油管、检测管和出油管。

进油管接入回油总管的上游，出油管接入回油总管的下游，检测管设于进油管和出油管之间，油泵2安装在进油管与回油总管的连接处，用于将润滑油抽取送入旁路取样管1，旁路取样管1的直径小于回油总管，通过油泵2的抽取，可以获取流量稳定的润滑油，且能充满旁路取样管1。本实施例中，油泵2为微型齿轮泵。理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5接入检测管，用于实时监测润滑油的状态参数，这样获取的润滑油自进油管流入检测管，流经理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5，再在回油总管的压力作用下流入回油总管。

压力表6接入旁路取样管1，用于测量旁路取样管1的油压。控制器7中包括油压联锁保护电路，油压联锁保护电路为逻辑判断电路，逻辑判断电路包括数据获取电路、大小比较电路和脉冲生成电路，数据获取电路与压力表6连接，所述脉冲生成电路与油泵2连接，这样，在大小比较电路中比较压力表6测量的油压大小与预设置的油压范围，从而由脉冲生成电路发出脉冲以开关油泵2，以免损坏油泵2或理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5。

当旁路取样管1中的油压过低时(油泵2的吸油口吸入间隙性供油或断油)，通过油压联锁保护电路关闭油泵2停止润滑油检测，一方面，油压过低会导致润滑油的流速不稳定，理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5对润滑油的检测不准，另一方面，如果是因油泵2故障导致的油压过低，那么需要关闭油泵2并检修，如果是回油总管回油不畅(颗粒物阻塞等)导致的油压过低，那么继续从回油总管中抽取润滑油会使得油泵2干磨损坏，因此需要关闭油泵2。当旁路取样管1中的油压过高时，同样需要关闭油泵2，因为油压过高会损害理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5，甚至导致旁路取样管1漏油。本实施例中，设置了阈值0.05MPa和0.3MPa，当压力表6测量的油压高于0.3MPa或低于0.05MPa时，关闭油泵2，停止润滑油状态监测。

理化传感器3用于测量润滑油的粘度、密度、介电常数、温度和水份，包括音叉、激励信号发生电路、RTD热电阻和电容器。理化传感器3的工作原理如下：

一方面，采用压电谐振原理，控制传感器前端的振子音叉，基于激励信号发生电路，产生电压给音叉一个激励信号使其谐振，但音叉的振动会受到被测润滑油的阻力，得到振子音叉为了维持振动所持续需要的电流、频率，这与被测润滑油的动力粘度、密度以及介电常数具有相关关系，从而得到润滑油的粘度、密度及介电常数。不同温度的润滑油流经RTD热电阻会导致其阻值改变，从而测量得到润滑油的温度。

另一方面，采用电容法原理，将润滑油以及其中的污染物作为一个特别构造的电容器电介质，水分等存在能引起介电常数发生较大变化，尤其是游离水的存在，能引起电容器的电容量发生明显变化，过对电容量变化大小的检测实现对油液中水分的状态监测。

清洁度传感器4用于测量润滑油的颗粒尺寸和数量，包括光源、光电二极管、前置放大器和计数器。清洁度传感器4的工作原理如下：

采用遮光法的原理，光源发出的平行光通过清洁度传感器4传感区的窗口射向光电二极管，传感区部分由透明的光学材料制成，被测润滑油沿垂直方向流出，在流经传感区的窗口时被来自光源的平行光束照射。光电二极管接收光源发出的平行光，并将接受的光转换为电信号，经前置放大器放大后传输到计数器。当被测润滑油中有一个颗粒进入传感区的窗口时，一部分光被颗粒遮挡，光电二极管接受的光亮减弱，于是光电二极管的输出电压产生一个脉冲。由于被遮挡的光量与颗粒的投影面积成正比，因而输出的电压脉冲的幅值直接反应颗粒的尺寸，通过累计输出的电压脉冲的个数，即可得到不同尺寸颗粒的数量。

金属磨损传感器5用于测量润滑油中金属颗粒的大小和数量，包括两个激励线圈和设于激励线圈之间的接收线圈。金属磨损传感器5的工作原理如下：

基本原理是励磁线圈产生交变磁场在润滑油中产生感应涡流。通过快速反应差动线圈法的原理，监测油中磨粒变化，即布置三个线圈，两端为两个激励线圈，中间是一个接收线圈，两端的激励线圈串联形成磁场，在被测润滑油流经磁场后，润滑油中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒引起线圈之间的电流变化。观察接收线圈处的磁场变动情况，正相位脉冲即为铁磁性颗粒，负相位脉冲即为非铁磁性颗粒，脉冲的幅值大小即体现了颗粒大小。

本实施例中，清洁度传感器4的测量结果直接传输到控制器7，理化传感器3和金属磨损传感器的测量结果需要经过一定的转换，经过信号转换器后再传输至控制器7。

监测系统还包括与控制器7连接的显示屏8，显示屏8用于显示理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5的测量数据，可以实时绘制曲线，显示粘度、密度、介电常数、温度、水份、清洁度以及金属磨损等参数，更直观的分析润滑油状态变化趋势。

监测系统还包括与控制器7连接的报警模块9，报警模块9基于理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5的测量数据发出报警信息，当测量数据过高或过低时进行报警，以提醒工作人员。

监测系统还包括与控制器7连接的存储模块10，存储模块10用于存储理化传感器3、清洁度传感器4和金属磨损传感器5的测量数据，通过存储模块10中存储的历史数据，可以对前期的数据进行调取查阅。

监测系统还包括云端监测模块12和与控制器7连接的通信模块11，通信模块11用于控制器7与云端监测模块12之间的通信，工作人员可以通过云端监测模块12远程实时监测和查看测量数据。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，包括旁路取样管(1)、油泵(2)、理化传感器(3)、清洁度传感器(4)、金属磨损传感器(5)、压力表(6)和控制器(7)；

所述旁路取样管(1)接入回油总管，包括进油管、检测管和出油管，进油管接入回油总管的上游，出油管接入回油总管的下游，检测管设于进油管和出油管之间；

所述油泵(2)安装在进油管与回油总管的连接处，用于将润滑油抽取送入旁路取样管(1)，所述理化传感器(3)、清洁度传感器(4)和金属磨损传感器(5)接入检测管，用于监测润滑油的状态参数，所述压力表(6)接入旁路取样管(1)，用于测量旁路取样管(1)的油压；

所述控制器(7)与油泵(2)、理化传感器(3)、清洁度传感器(4)、金属磨损传感器(5)和压力表(6)通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述油泵(2)为微型齿轮泵。

3.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括与控制器(7)连接的显示屏(8)，所述显示屏(8)用于显示理化传感器(3)、清洁度传感器(4)和金属磨损传感器(5)的测量数据。

4.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括与控制器(7)连接的报警模块(9)，所述报警模块(9)基于理化传感器(3)、清洁度传感器(4)和金属磨损传感器(5)的测量数据发出报警信息。

5.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括与控制器(7)连接的存储模块(10)，所述存储模块(10)用于存储理化传感器(3)、清洁度传感器(4)和金属磨损传感器(5)的测量数据。

6.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括云端监测模块(12)和与控制器(7)连接的通信模块(11)，所述通信模块(11)用于控制器(7)与云端监测模块(12)之间的通信。

7.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述控制器(7)中包括油压联锁保护电路，所述油压联锁保护电路为逻辑判断电路，所述逻辑判断电路包括数据获取电路、大小比较电路和脉冲生成电路，所述数据获取电路与压力表(6)连接，所述脉冲生成电路与油泵(2)连接。

8.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述理化传感器(3)用于测量润滑油的粘度、密度、介电常数、温度和水份，包括音叉、激励信号发生电路、RTD热电阻和电容器。

9.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述清洁度传感器(4)用于测量润滑油的颗粒尺寸和数量，包括光源、光电二极管、前置放大器和计数器。

10.根据权利要求1所述的一种工业设备润滑油状态监测系统，其特征在于，所述金属磨损传感器(5)用于测量润滑油中金属颗粒的大小和数量，包括两个激励线圈和设于激励线圈之间的接收线圈。

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