CN217356449U - 一种滤油机在线自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滤油机在线自动控制系统，属于油液监测技术领域，该系统包括传感器组、本地控制器和远程服务器，传感器组包括黏度传感器、污染度传感器和水分传感器，本地控制器包括RS485接口电路、控制单元、液晶屏显示装置、无线模块、稳压电源和滤油机控制机构，远程服务器包括网络接入模块和上位机。与现有技术相比，该系统具有完善的保护和报警功能，无需工作人员看管，即可实现自动智能运行，当在线传感器组合检测到油液中有害成分超过预定的数值时，自动启动滤油机脱除油液中的水分或杂质等有害成分，可广泛应用于矿山机械、发电机组、压缩机组、汽轮机组、注水泵、各类加工机械、各类军械等各类机械设备。

Description

一种滤油机在线自动控制系统

技术领域

本实用新型属于油液监测技术领域，具体涉及一种滤油机在线自动控制系统。

背景技术

设备润滑系统的好坏直接关系到设备的磨损程度、运行安全、故障发生的概率等。多年来的实践证明，油液的离线检测已经不能完全适应设备润滑管理工作的需要，而在线监测技术已成为设备润滑管理工作的迫切需要，也是润滑监测技术发展的必然趋势，但目前国内外还没有完整成型的在线监测系统，现有的油液的线检测已经不能完全适应设备润滑管理工作的需要，如何设计可靠、智能化的在线监测系统成为该领域的技术难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种滤油机在线自动控制系统，具有完善的保护和报警功能，无需工作人员看管，即可实现自动智能运行，当在线传感器组合检测到油液中有害成分超过预定的数值时，自动启动滤油机脱除油液中的水分或杂质等有害成分，可广泛应用于矿山机械、发电机组、压缩机组、汽轮机组、注水泵、各类加工机械、各类军械等各类机械设备。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种滤油机在线自动控制系统，包括传感器组、本地控制器和远程服务器，其中：所述传感器组包括黏度传感器、污染度传感器和水分传感器，所述黏度传感器、污染度传感器和水分传感器安装在油箱或油管的壳体上、用于实时监测油箱或油管内润滑油液的质量状态；所述本地控制器包括RS485接口电路、控制单元、液晶屏显示装置、无线模块、稳压电源和滤油机控制机构，所述控制单元通过RS485接口电路分别采集传感器组的信号，液晶屏显示装置连接所述控制单元且用于显示被测油液的粘度、水分、污染度的数据及对应的时间和变化曲线，无线模块连接所述控制单元且用于本地控制器和远程服务器的数据传输，所述稳压电源用于向本地控制器供电，所述滤油机控制机构分别连接控制单元和滤油机，滤油机控制机构接收控制单元的控制信号、并控制滤油机适时启动、停止、脱水或除杂工作；所述远程服务器包括网络接入模块和上位机，所述网络接入模块与无线模块配合工作、无线传输数据，所述上位机通过网络接入模块获取本地控制器的数据信息，上位机还用于远程数据监管和存储。

优选的，所述黏度传感器包括黏度电路壳体、设置在黏度电路壳体顶部的黏度接线插头、以及设置在黏度电路壳体底部的黏度安装丝扣，其中：所述黏度电路壳体的内部安装有C/V转换电路；所述黏度安装丝扣的底部设置有音叉探头，所述音叉探头通过C/V转换电路连接黏度接线插头；所述音叉探头的外部套装有开槽保护管；所述黏度安装丝扣的外侧套装有黏度密封圈。

优选的，所述污染度传感器包括污染度电路壳体、设置在污染度电路壳体顶部的污染度接线插头、以及设置在污染度电路壳体底部的污染度安装丝扣，其中：所述污染度电路壳体的内部安装有C/V转换电路和A/D转换电路；所述污染度安装丝扣的底部设置有污染度探测头和温度传感器，污染度探测头通过C/V转换电路连接污染度接线插头，温度传感器通过A/D转换电路连接污染度接线插头；所述污染度探测头和温度传感器的外部套装有开孔保护管；所述污染度安装丝扣的外侧套装有污染度密封圈。

优选的，所述水分传感器包括水分电路壳体、设置在水分电路壳体顶部的水分接线插头、以及设置在水分电路壳体底部的水分安装丝扣，其中：所述水分电路壳体的内部安装有C/V转换电路；所述水分安装丝扣的底部设置有水分探测头，所述水分探测头通过C/V转换电路连接水分接线插头；所述水分探测头的外部套装有带孔保护套；所述水分安装丝扣的外侧套装有水分密封圈。

优选的，所述控制单元包MCU、FPGA、PLC、ARM、DSP、BCM2711型处理器或NvidiaXavier型处理器中的一种。

优选的，所述滤油机控制机构包括多组继电器、工作回路和控制电路，所述继电器安装在工作回路上、用于改变工作回路的断开或导通状态，所述工作回路一端连接供电源，工作回路的另一端连接滤油机启动端口、滤油机停止端口、滤油机脱水端口或滤油机除杂质端口，所述控制电路包括稳压二极管、NPN型三极管、信号电阻和隔离电阻，其中：所述继电器的一端连接+12V电源，继电器的另一端通过NPN型三极管接地，稳压二极管并联在继电器的两端、且稳压二极管的阴极连接+12V电源，NPN型三极管的控制端通过信号电阻连接控制单元的输出端口，隔离电阻设置在NPN型三极管的控制端和地之间。

优选的，所述控制单元通过PL2303芯片电路连接USB接口。

优选的，所述RS485接口电路包括MAX3485芯片电路。

优选的，所述无线模块包括wifi电路、蓝牙电路、sub-1Ghz电路、2.4G网络电路、4G网络电路或5G网络电路中的一种。

本实用新型提出的滤油机在线自动控制系统具有如下技术效果：

该系统具有完善的保护和报警功能，无需工作人员看管，即可实现自动智能运行，当在线传感器组合检测到油液中有害成分超过预定的数值时，自动启动滤油机脱除油液中的水分或杂质等有害成分，可广泛应用于矿山机械、发电机组、压缩机组、汽轮机组、注水泵、各类加工机械、各类军械等各类机械设备。此外，系统采用传感器组方案，包括黏度传感器、污染度传感器和水分传感器等，能够对油液质量状态进行全方位检测。本地控制器中，检测结果直接通过本地控制器进行处理和显示，检测结果可以通过无线网传输至上位机，即本地监测服务器，同时，还能够通过路由器进行远程传输、实时管理，现场情况可以通过蜂窝网或光纤传递至移动客户端或远程服务器。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的黏度传感器第一结构示意图；

图3为本实用新型的黏度传感器第二结构示意图；

图4为本实用新型的污染度传感器结构示意图；

图5为本实用新型的水分传感器结构示意图；

图6为本实用新型的控制单元电路示意图；

图7为本实用新型的滤油机控制机构电路示意图；

图8为本实用新型的RS485接口电路示意图；

图9为本实用新型的USB接口电路示意图；

图10为本实用新型的无线模块电路示意图；

图11为本实用新型的稳压电源示意图。

图中，1-黏度传感器、101-黏度电路壳体、102-黏度接线插头、103-黏度安装丝扣、104-音叉探头、105-开槽保护管、106-黏度密封圈、2-污染度传感器、201-污染度电路壳体、202-污染度接线插头、203-污染度安装丝扣、204-污染度探测头、205-温度传感器、206-开孔保护管、207-污染度密封圈、3-水分传感器、301-水分电路壳体、302-水分接线插头、303-水分安装丝扣、304-水分探测头、305-带孔保护套、306-水分密封圈、4-RS485接口电路、5-控制单元；6-液晶屏显示装置、7-无线模块、8-网络接入模块、9-上位机、10-稳压电源、11-滤油机控制机构、12-滤油机。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图11所示，该滤油机在线自动控制系统包括传感器组、本地控制器和远程服务器，其中：传感器组包括黏度传感器1、污染度传感器2和水分传感器3，黏度传感器1、污染度传感器2和水分传感器3安装在油箱或油管的壳体上、用于实时监测油箱或油管内润滑油液的质量状态。

图2和图3中，传感器组合中的粘度传感器是用来检测油液粘度的，它依据音叉振荡原理设计。音叉的叉体有一个固定的谐振频率，当油液流经叉体时，粘度的改变会引起谐振频率和幅值的改变，由此判定被测油液的粘度值。传感器组合中的水分传感器，是用来检测油液中水分含量的，依据水分的多与少决定了油液介电常数大小的原理测定油液中的水分含量。传感器组合中的污染度传感器，是用油液的介电常数来评价油液质量变化程度的。油液的粘度、酸值、杂质、水分等评价指标与油液介电常数的变化趋势是一致的。油液的污染程度与油品老化、设备磨损状况等密切相关，通过监测油液介电常数的变化来判断油液被污染的程度。

本实施例中，黏度传感器1包括黏度电路壳体101、设置在黏度电路壳体101顶部的黏度接线插头102、以及设置在黏度电路壳体101底部的黏度安装丝扣103，其中：黏度电路壳体101的内部安装有C/V转换电路；黏度安装丝扣103的底部设置有音叉探头104，音叉探头104通过C/V转换电路连接黏度接线插头102；音叉探头104的外部套装有开槽保护管105；黏度安装丝扣103的外侧套装有黏度密封圈106。粘度传感器。采用音叉振荡技术，选用一种特殊的合金钢材料精密加工制造，其几何尺寸的设计对润滑油液粘度的变化有特定的敏感度，确保粘度测定值的真实性。

图4中，污染度传感器2包括污染度电路壳体201、设置在污染度电路壳体201顶部的污染度接线插头202、以及设置在污染度电路壳体201底部的污染度安装丝扣203，其中：污染度电路壳体201的内部安装有C/V转换电路和A/D转换电路；污染度安装丝扣203的底部设置有污染度探测头204和温度传感器205，污染度探测头204通过C/V转换电路连接污染度接线插头202，温度传感器205通过A/D转换电路连接污染度接线插头202；污染度探测头204和温度传感器205的外部套装有开孔保护管206；污染度安装丝扣203的外侧套装有污染度密封圈207。圆柱壳体内装置有信号处理电路，它包括单片机和单片机分别连接的C/V转换电路和485电路，其中C/V转换电路连接探测电容，485电路连接接线插座。

图5中，水分传感器3包括水分电路壳体301、设置在水分电路壳体301顶部的水分接线插头302、以及设置在水分电路壳体301底部的水分安装丝扣303，其中：水分电路壳体301的内部安装有C/V转换电路；水分安装丝扣303的底部设置有水分探测头304，水分探测头304通过C/V转换电路连接水分接线插头302；水分探测头304的外部套装有带孔保护套305；滑油含水量不同，则介电常数不同，将不含水的润滑油与含水率不同的润滑油的介电常数进行比较，再通过信号电路处理，即可知润滑油的含水率。信号处理电路装在传感器的圆柱壳体里。

本地控制器包括RS485接口电路4、控制单元5、液晶屏显示装置6、无线模块7、稳压电源10和滤油机控制机构11，控制单元5通过RS485接口电路4分别采集传感器组的信号，液晶屏显示装置6连接控制单元5且用于显示被测油液的粘度、水分、污染度的数据及对应的时间和变化曲线，无线模块7连接控制单元5且用于本地控制器和远程服务器的数据传输，稳压电源10用于向本地控制器供电，滤油机控制机构11分别连接控制单元5和滤油机12，滤油机控制机构11接收控制单元5的控制信号、并控制滤油机12适时启动、停止、脱水或除杂工作。具体实施时，控制单元5通过PL2303芯片电路连接USB接口，RS485接口电路4包括MAX3485芯片电路，无线模块7包括wifi电路、蓝牙电路、sub-1Ghz电路、2.4G网络电路、4G网络电路或5G网络电路中的一种，本实施例中，采用SRM芯片进行远程通讯。

具体的，传感器组合将采集到的油液原始数据(模拟量)经过信号电路处理变成数字量信息，通过数据分析模块编程入库，并通过数据总线接到RS485接口，然后接入控制单元。具体的，控制单元5包MCU、FPGA、PLC、ARM、DSP、BCM2711型处理器或Nvidia Xavier型处理器中的一种，本实施例中采用MSP430控制芯片，控制单元完成信号的编译、存贮及传送等功能。液晶屏显示装置将控制单元传输过来的被测油液的粘度、水分、污染度等技术数据及检测时间和变化曲线实时显示出来，供现场工作人员随时查看。无线模块将控制单元输入的被测油液所有技术参数及时发送给后台计算机管理系统的网络接收模块，并在电脑上显示，供管理部门随时查看，以便合理安排设备润滑管理工作。电源模块是特制的+24伏稳压电源，供整个在线监测系统用电。

具体的，远程服务器包括网络接入模块8和上位机9，网络接入模块8与无线模块7配合工作、无线传输数据，上位机9通过网络接入模块8获取本地控制器的数据信息，计算分析后通过网络接入模块8向本地控制器下发控制信息，上位机9还用于远程数据监管和存储。核心是通过本系统实时监测油液的粘度、水分及污染度等技术参数。当某项技术参数达到或超过预置的技术指标标准时，系统会自动启动滤油机的处理系统工作，在技术参数达到合理的数值时，自动关闭滤油机。

本实施例中，滤油机控制机构11包括多组继电器、工作回路和控制电路，继电器安装在工作回路上、用于改变工作回路的断开或导通状态，工作回路一端连接供电源，工作回路的另一端连接滤油机启动端口、滤油机停止端口、滤油机脱水端口或滤油机除杂质端口，控制电路包括稳压二极管、NPN型三极管、信号电阻和隔离电阻，其中：继电器的一端连接+12V电源，继电器的另一端通过NPN型三极管接地，稳压二极管并联在继电器的两端、且稳压二极管的阴极连接+12V电源，NPN型三极管的控制端通过信号电阻连接控制单元5的输出端口，隔离电阻设置在NPN型三极管的控制端和地之间。

实际工作时，滤油机控制机构和滤油机，当控制单元中的单片机读取粘度、水分、污染度的数值并传送到液晶屏实时显示，同时远传到后台电脑上显示，随时能看到油液的质量状态。如果水分超过预置技术指标值(报废值)，就启动滤油机的脱水系统进行脱水；如果粘度或者污染度超过预置的技术指标值(报废值)，就启动滤油机过滤系统实时过滤。当滤油机工作处理后油液技术指标值达到合理的指标值时，自动关闭滤油机。另外，滤油机系统具有自动计时功能，按滤油机工作要求规定，当连续工作超过一定时间后会自动停机(停机时间长短按要求规定执行)。如果检测指标还没有达到要求，系统将会继续启动滤油机运行。最终，按照油液的技术要求达到净化油品的目的，其控制机构是控制单元传送来的信号送给滤油机控制面板上的电源开关，将开关闭合或断开，使滤油机工作或停止工作，以完成滤油任务。

实际应用时，将3个传感器安装在油箱或者油路管道上合适的位置，特别要注意把传感器的传感头要完全浸入到油液中。传感器的输出线接入RS485电路，该电路将传感器采集的数据处理后送给控制单元中的微处理器，再由微处理器中的数据计算分析模块将数据分类编程后，一是存入数据库，二是送到液晶显示模块上显示，三是将技术数据送给滤油机控制机构，启动滤油机或关闭滤油机。还有一路送到无线模块发射出去传送到上位机上，供设备管理部门随时查看。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种滤油机在线自动控制系统，其特征在于，包括传感器组、本地控制器和远程服务器，其中：

所述传感器组包括黏度传感器(1)、污染度传感器(2)和水分传感器(3)，所述黏度传感器(1)、污染度传感器(2)和水分传感器(3)安装在油箱或油管上、用于实时监测油箱或油管内润滑油液的质量状态；

所述本地控制器包括RS485接口电路(4)、控制单元(5)、液晶屏显示装置(6)、无线模块(7)、稳压电源(10)和滤油机控制机构(11)，所述控制单元(5)通过RS485接口电路(4)分别采集传感器组的信号，液晶屏显示装置(6)连接所述控制单元(5)且用于显示被测油液的粘度、水分、污染度的数据及对应的时间和变化曲线，无线模块(7)连接所述控制单元(5)且用于本地控制器和远程服务器的数据传输，所述稳压电源(10)用于向本地控制器供电，所述滤油机控制机构(11)分别连接控制单元(5)和滤油机(12)，滤油机控制机构(11)接收控制单元(5)的控制信号、并控制滤油机(12)适时启动、停止、脱水或除杂工作；

所述远程服务器包括网络接入模块(8)和上位机(9)，所述网络接入模块(8)与无线模块(7)配合工作、无线传输数据，所述上位机(9)通过网络接入模块(8)获取本地控制器的数据信息，上位机(9)还用于远程数据监管和存储。

2.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述黏度传感器(1)包括黏度电路壳体(101)、设置在黏度电路壳体(101)顶部的黏度接线插头(102)、以及设置在黏度电路壳体(101)底部的黏度安装丝扣(103)，其中：

所述黏度电路壳体(101)的内部安装有C/V转换电路；

所述黏度安装丝扣(103)的底部设置有音叉探头(104)，所述音叉探头(104)通过C/V转换电路连接黏度接线插头(102)；

所述音叉探头(104)的外部套装有开槽保护管(105)；

所述黏度安装丝扣(103)的外侧套装有黏度密封圈(106)。

3.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述污染度传感器(2)包括污染度电路壳体(201)、设置在污染度电路壳体(201)顶部的污染度接线插头(202)、以及设置在污染度电路壳体(201)底部的污染度安装丝扣(203)，其中：

所述污染度电路壳体(201)的内部安装有C/V转换电路和A/D转换电路；

所述污染度安装丝扣(203)的底部设置有污染度探测头(204)和温度传感器(205)，污染度探测头(204)通过C/V转换电路连接污染度接线插头(202)，温度传感器(205)通过A/D转换电路连接污染度接线插头(202)；

所述污染度探测头(204)和温度传感器(205)的外部套装有开孔保护管(206)；

所述污染度安装丝扣(203)的外侧套装有污染度密封圈(207)。

4.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述水分传感器(3)包括水分电路壳体(301)、设置在水分电路壳体(301)顶部的水分接线插头(302)、以及设置在水分电路壳体(301)底部的水分安装丝扣(303)，其中：

所述水分电路壳体(301)的内部安装有C/V转换电路；

所述水分安装丝扣(303)的底部设置有水分探测头(304)，所述水分探测头(304)通过C/V转换电路连接水分接线插头(302)；

所述水分探测头(304)的外部套装有带孔保护套(305)；

所述水分安装丝扣(303)的外侧套装有水分密封圈(306)。

5.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述控制单元(5)包括MCU、FPGA、PLC、ARM、DSP、BCM2711型处理器或Nvidia Xavier型处理器中的一种。

6.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述滤油机控制机构(11)包括多组继电器、工作回路和控制电路，所述继电器安装在工作回路上、用于改变工作回路的断开或导通状态，所述工作回路一端连接供电源，工作回路的另一端连接滤油机启动端口、滤油机停止端口、滤油机脱水端口或滤油机除杂质端口，所述控制电路包括稳压二极管、NPN型三极管、信号电阻和隔离电阻，其中：

所述继电器的一端连接+12V电源，继电器的另一端通过NPN型三极管接地，稳压二极管并联在继电器的两端、且稳压二极管的阴极连接+12V电源，NPN型三极管的控制端通过信号电阻连接控制单元(5)的输出端口，隔离电阻设置在NPN型三极管的控制端和地之间。

7.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述控制单元(5)通过PL2303芯片电路连接USB接口。

8.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述RS485接口电路(4)包括MAX3485芯片电路。

9.根据权利要求1所述的滤油机在线自动控制系统，其特征在于，所述无线模块(7)包括wifi电路、蓝牙电路、sub-1Ghz电路、2.4G网络电路、4G网络电路或5G网络电路中的一种。

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