CN219142717U - 润滑油质量参数在线测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种润滑油质量参数在线测试装置，所述装置包括台架和测试组件，台架上设有夹持组件，夹持组件包括上、下、左、右四个夹持片，且四个夹持片两两对称设置，4个夹持片外侧均设有线圈，线圈包括两个相对设置励磁线圈和检测线圈，励磁线圈与交流电源连接，检测线圈与测试组件连接，测试组件包括下位机和电动势采集电路，电动势采集电路采集检测线圈的电动势，电动势采集电路的信号输出端连接下位机。本实用新型所述的测试装置可以实现润滑油的油品电导率这一质量标准的检测，且为润滑油正常工作时的在线实时检测，相对润滑油不工作状态，其检测结果更加准确，可信度更高，同时，也避免了对生产过程的影响。

Description

润滑油质量参数在线测试装置

技术领域

本实用新型属于润滑油参数测试技术领域，尤其涉及一种润滑油质量参数在线测试装置。

背景技术

润滑油可以减小表面摩擦，达到减少摩擦阻力和降低材料磨损的目的。从火箭燃料的喷射量，到航空航天发动机散热，石油贸易结算等都要求对润滑油品质进行准确的测量。润滑油的品质关系到装置机械结构包括发动机的稳定性、正常寿命等关键问题，当润滑油品质不合格时，会影响装置的正常工作，造成磨损，降低装置的使用寿命，使得装置提前报废。

因此，要经常检测润滑油的品质，以保证正常稳定的工作。

目前，为避免润滑油影响装置的正常工作，现有技术通常的做法是，在一定时期或一定行程后更换润滑油，并不是依据被检润滑油的研判结果，这就造成了己经变质的润滑油依然使用或者未变质而被更换掉。

这种做法不但不能保证发动机或者其他机械或者齿轮结构的工作，还造成了资源浪费。因此急需一种润滑油性能检测装置。

现有公开的润滑油性能检测装置，润滑油多为静止状态，静止状态下，润滑油内的微粒往往是不均匀的，在测定的时候准确度较低。

如：授权公告号为：CN212341078U，授权公告日为：2021.01.12的专利文件公开了一种：车用润滑油性能检测装置，其仅能实现润滑油电导率和含水率的测量，无法实现流量的测量；同时，在测量电导率时，由于润滑油静止在容器内，无法看出电导率的变化情况，检测结果准确度低，功能单一。另外，这种装置在进行测试时，需要对润滑油进行取样，取样过程需要停机，在不便取样的场合依然无法使用。

综上，以上检测方法中，尚没有可靠的检测装置，能够完成润滑油中质量的在线、准确检测。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种在工作现场可以对润滑油进行在线测量的润滑油质量参数在线测试装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：润滑油质量参数在线测试装置，润滑油在管道中流动，所述装置包括台架和测试组件，台架上设有用于夹持管道的夹持组件，夹持组件包括上、下、左、右四个夹持片，且四个夹持片两两对称设置，4个夹持片外侧均设有线圈，线圈包括两个相对设置励磁线圈和检测线圈，励磁线圈与励磁信号连接，检测线圈与测试组件连接，测试组件包括下位机和电动势采集电路，电动势采集电路采集检测线圈的电动势，电动势采集电路的信号输出端连接下位机。

电动势采集电路上连接有放大电路，放大电路的信号输出端连接下位机。

放大电路的信号输出端连接下位单片机；放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器，第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端分别连接两个电压传感器的模拟信号输出端，第一运算放大器、第二运算放大器反相输入端通过连接电阻相连，同时，第一运算放大器以及第二运算放大器的反相输入端与输出端之间分别连接有第一电阻和第二电阻；第一运算放大器、第二运算放大器的输出端分别通过第三电阻和第四电阻连接第三运算放大器的反相输入端和同相输入端，第三运算放大器的同相输入端通过第六电阻接地，第三运算放大器的反相输入端和第三运算放大器的输出端之间连接有第五电阻，第三运算放大器的输出端连接下位单片机。

下位机上连接有数字滤波电路。

数字滤波电路包括第一触发器、第二触发器、第三触发器和计数器，信号输入端连接第一触发器的触发端，同时，信号输入端通过第二非门连接第二触发器读控制端，第二触发器的输出端连接计数器的时钟信号引脚；同时第二触发器的输出端通过第三非门连接第二触发器的异步复位引脚；第一触发器、第二触发器和第三触发器的异步复位引脚相连；第一触发器的输出端连接第一与门的第一输入端，第一与门的输出端连接计数器的输入端；计数器的输出端连接第三触发器的触发端，第三触发器的输出端连接有第一非门，第一非门的输出端连接第一与门的第二输入端；同时，第三触发器的输出端连接第二与门的第一输入端，第二与门的第二输入端连接第一触发器的输出端；第二与门的输出端连接下位机的信号输入端。

台架下方设有高度可调的支撑架，支撑架底部设有万向移动轮。

还包括上位机，下位机将信号传输到上位机，上位机上连接有显示电路，显示电路包括显示屏。

下位机与上位机通过串口通信。

励磁信号为方波信号，励磁电流为125 mA。

通过以上技术方案，本实用新型的技术效果如下：1、本实用新型所述的润滑油质量参数在线测试装置，使用起来更加方便、快捷，且结构简单，可以用于现场在线测试，可以得出润滑油是否变质，解决了传统润滑油参数测试中“不能测、测不准、测不快”的难题，可以在贸易结算等方面提供有效法制监管途径。2、本装置可以实现在线测试，不影响干扰润滑油的正常工作，检测结果更准确，可信度更高。3、本装置适用范围广，可适用多种管径管道内的润滑油。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为夹持组件结构示意图；

图3为本实用新型测试组件方框图；

图4为下位单片机原理图；

图5为数字滤波电路原理图；

图6为放大电路原理图。

具体实施方式

润滑油质量参数在线测试装置，其中，本实施例中的质量参数指的是润滑油的电导率。

润滑油在管道1中流动，本实施例中的管道1可以为正在运行的管道1，从而实现润滑油参数不停机的在线测试，不改变润滑油的工作环境，维持润滑油的工作状态，测出的结果准确度更高，可信度更高。

其中，本在线装置包括如图1图2所示，台架，台架下方设有高度可调的支撑架4，支撑架4底部设有万向移动轮5。使用的时候，可以根据需要对台架进行移动，将其移动到需要测试的管道1位置即可。

台架上设有用于夹持管道1的夹持组件，夹持组件包括上、下、左、右四个夹持片2，且四个夹持片2两两对称设置，夹持片2之间的距离可调，从而提高对管道1的适应，本实施例中，夹持片2适应的管道1范围为DN25-DN85。

相邻夹持片2之间距离可调的实现方式为成熟的现有技术，可以采用以下结构：在夹持片2的两端连接有连接耳7，相邻的连接耳7之间通过连接螺栓8连接，通过调整连接螺栓8位于两个连接耳7之间的连接长度，从而调整相邻连接耳7之间的距离，进而使得夹持片2适应不同的管径。

4个夹持片2外壁上均设有线圈3，线圈3为马鞍形线圈3，实施的时候，线圈3由铜丝绕在马鞍型惰性塑料上，从而形成马鞍形线圈3；马鞍形线圈3张角110°、轴长80 mm。

线圈3包括两个励磁线圈3和两个检测线圈3，每个励磁线圈3对应一个检测线圈3，励磁线圈3与对应的检测线圈3对称设置，且两者的线圈3匝数相同，绕制方向相反，其中，线圈匝数均为1606匝，半径25 mm。

励磁线圈3与交流电源连接，从而向励磁线圈3中通入交流电，在检测线圈3中会有感应电动势产生。

本实施例中，使用两个励磁线圈，对应的也使用了两个检测线圈，实现两两励磁，产生较两线圈更均匀的磁场，使测试结果更准确。

为检测感应电动势，在检测线圈3上连接有测试组件。如图3~6所示，测试组件包括下位机，下位机包括下位单片机U1（型号为：MSP430）和最小系统，最小系统为成熟的现有技术本实施例不再赘述。

下位机上连接有电动势采集电路，电动势采集电路采集两个检测线圈3的电动势，电动势采集电路的信号输出端连接下位机。电动势采集电路包括两个电压传感器，两个电压传感器分别采集两个检测线圈3上的感应电动势，电压传感器为成熟的现有技术，本实施例不再赘述。

为对采集到的感应电动势进行放大，提高检测结果的稳定性，在电动势采集电路上连接有放大电路，放大电路的信号输出端连接下位单片机。

放大电路包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2和第三运算放大器A3，第一运算放大器A1、第二运算放大器A2的同相输入端分别连接两个电压传感器的模拟信号输出端，第一运算放大器A1、第二运算放大器A2反相输入端通过连接电阻RC相连，同时，第一运算放大器A1以及第二运算放大器A2的反相输入端与输出端之间分别连接有第一电阻R1和第二电阻R2；第一运算放大器A1、第二运算放大器A2的输出端分别通过第三电阻R3和第四电阻R4连接第三运算放大器A3的反相输入端和同相输入端，第三运算放大器A3的同相输入端通过第六电阻R6接地，第三运算放大器A3的反相输入端和第三运算放大器A3的输出端之间连接有第五电阻R5，第三运算放大器A3的输出端连接下位单片机。

采集到的感应电动势传输到下位单片机U1，下位单片机U1根据公式得出电导率即可，再根据电导率判断润滑油是否变质，其中，根据感应电动势得出电导率的公式在本实施例后续内容中会附上，本实施例不涉及方法流程的改进，下位单片机只需根据给出的公式进行计算即可，计算方法为成熟的现有技术。

为降低磨粒冲击管壁对测试结果准确性的影响，在下位单片机上连接有数字滤波电路，其中，如图5所示，数字滤波电路包括第一触发器D1、第二触发器D2、第三触发器D3和计数器LPM，信号输入端连接第一触发器D1的触发端，同时，信号输入端通过第二非门U5连接第二触发器D2读控制端，第二触发器D2的输出端连接计数器LPM的时钟信号引脚；同时第二触发器D2的输出端通过第三非门U4连接第二触发器D2的异步复位引脚；第一触发器D1、第二触发器D2和第三触发器D3的异步复位引脚相连；

第一触发器D1的输出端连接第一与门U1的第一输入端，第一与门U1的输出端连接计数器LPM的输入端；计数器LPM的输出端连接第三触发器D3的触发端，第三触发器D3的输出端连接有第一非门U3，第一非门U3的输出端连接第一与门U1的第二输入端；同时，第三触发器D3的输出端连接第二与门U2的第一输入端，第二与门U2的第二输入端连接第一触发器D1的输出端；第二与门U2的输出端连接上位机的信号输入端。

当数字滤波电路的输入端端出现一个正跳变时，上跳沿使得第一触发器D1的输出端产生高电平信号，则启动计数器LPM开始计数，当计数器LPM计满后，计数器LPM输出端产生一个正跳变，上升沿使得第三触发器D3的输出端产生一个高电平信号，将这两个信号相与得到输出信号输出到下位单片机，从而避免冲击波对下位单片机的影响。

作为本实施例的替换，为了对电导率和磨粒信息进行显示，在下位单片机U1上连接有上位单片机U21（型号为STM32），下位单片机U1和上位单片机U21通过串口通讯，上位单片机U21上连接有显示单元。两个单片机通过串口通讯的实施方式为成熟的现有技术，将下位单片机U1的串口（引脚55和54）与上位单片机的串口（引脚PA9、PA10）相连即可。上位单片机上连接显示单元也为成熟的现有技术，其中，显示单元包括显示屏（型号为LCD1602），上位单片机的输出引脚（PB0~PB7）与显示屏相连即可。

本实用新型所述装置使用方法为：

（1）将夹持片夹在管道外壁上，润滑油在管道中流动，本实施例中的管道为润滑油的工作管道，即测试过程不影响润滑油的正常工作，这样在工作状态下进线润滑油参数的测试，结果更加准确，可信度更高。

（2）向励磁线圈中通入励磁信号，其中，通入的励磁信号为方波信号，励磁电流125mA，润滑油在管道中流动的方向，与线圈产生的磁场方向垂直。

（3）采集检测线圈中感应出的感应电动势，对采集到的感应电动势进行放大，从而提高检测结果的准确性，随后进行步骤（4）。

在进行步骤（3）的过程中，如果有磨粒冲击管壁，则下位单片机采集到冲击信号，并将此时采集到的感应电动势无效；上位机采集冲击信号的方法为：（1）设置标准脉冲宽度；（2）将采集到的信号与标准脉冲宽度进行比对，如果采集到的信号的脉冲宽度小于标准脉冲宽度，则判定为冲击信号。

判断方法为：磨粒冲击管壁产生的冲击信号进入到数字滤波电路，若脉冲宽度大于等于计数器计时宽度（标准脉冲宽度）时，此时不判定为冲击信号（对结果影响不大），数字滤波电路将输出低电平信号到下位单片机，下位单片机正常采集感应电动势；若脉冲宽度小于计数器计时宽度（标准脉冲宽度）时，数字滤波电路将输出高电平信号，在下一个冲击信号上升沿到来时，第一触发器D1、第二触发器D2和第三触发器D3将同时清零，并将高电平信号传输到下位单片机，给予其判断。

（4）由以下公式，根据采集到的感应电动势，得出电导率，

其中，E（x，y，z，t）为：电磁波在润滑油介质中传播的电场强度波动方程；其中，电场强度E=Ud，U为采集到的感应电动势，d为检测线圈和激励线圈之间的距离；

E₀为：初始电场强度；

λ₀为：电磁波在真空中的波长；

µ为：润滑油的磁导率，为定值；

µ₀为：真空中磁导率，4π×10^-7（H/m）；

ε为：润滑油的介电常数；

ε₀为：真空中的介电常数，8.85×10^-12（F/m）；

σ为待求的润滑油的电导率：

z为：表示Z轴方向；

ω为：电磁波的角频率；

t为：时间；

k_z为：Z方向的波数，为常数；

根据以上公式，得出润滑油的电导率σ即可；

根据已知的常数、采集到的感应电动势，得出电导率的方法为成熟的现有技术，因为以上公式中，由于除了电导率σ其他均为常数，所以可以将公式进行简化：

其中，E0、M、N、S均为常数、由简化后的公式求出电导率σ为成熟的现有技术，不涉及对方法的改进。在实施的时候，下位单片机只需要根据到的感应电动势和简化后的公式计算出电导率即可，利用公式得出电导率不涉及方法的改进。

（6）：根据上步得出的电导率，与设定值进行判断，得出润滑油是否变质：其中，设定值由以下可知：

，

下位单片机U1将电导率通过串口传输到上位单片机U21，上位单片机U21将电导率在显示屏上进行显示即可，通过电导率得出润滑油的性能即可，本实施例中的性能指的是润滑油是否变质。

本实用新型公开了一种润滑油质量参数在线测试装置，本装置更方便更快捷，可以得出润滑油质量是否合格，进而得出润滑油是否变质，结构简单，可以用于现场在线测试，解决了传统润滑油参数测试中“不能测、测不准、测不快”的难题，可以在贸易结算等方面提供有效法制监管途径。

Claims (9)

1.润滑油质量参数在线测试装置，润滑油在管道中流动，其特征在于：所述装置包括台架和测试组件，台架上设有用于夹持管道的夹持组件，夹持组件包括上、下、左、右四个夹持片，且四个夹持片两两对称设置，4个夹持片外侧均设有线圈，线圈包括两个相对设置励磁线圈和检测线圈，励磁线圈与励磁信号连接，检测线圈与测试组件连接，测试组件包括下位机和电动势采集电路，电动势采集电路采集检测线圈的电动势，电动势采集电路的信号输出端连接下位机。

2.如权利要求1所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：电动势采集电路上连接有放大电路，放大电路的信号输出端连接下位机。

3.如权利要求2所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：放大电路的信号输出端连接下位单片机；放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器，第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端分别连接两个电压传感器的模拟信号输出端，第一运算放大器、第二运算放大器反相输入端通过连接电阻相连，同时，第一运算放大器以及第二运算放大器的反相输入端与输出端之间分别连接有第一电阻和第二电阻；第一运算放大器、第二运算放大器的输出端分别通过第三电阻和第四电阻连接第三运算放大器的反相输入端和同相输入端，第三运算放大器的同相输入端通过第六电阻接地，第三运算放大器的反相输入端和第三运算放大器的输出端之间连接有第五电阻，第三运算放大器的输出端连接下位单片机。

4.如权利要求3所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：下位机上连接有数字滤波电路。

5.如权利要求4所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：数字滤波电路包括第一触发器、第二触发器、第三触发器和计数器，信号输入端连接第一触发器的触发端，同时，信号输入端通过第二非门连接第二触发器读控制端，第二触发器的输出端连接计数器的时钟信号引脚；同时第二触发器的输出端通过第三非门连接第二触发器的异步复位引脚；第一触发器、第二触发器和第三触发器的异步复位引脚相连；第一触发器的输出端连接第一与门的第一输入端，第一与门的输出端连接计数器的输入端；计数器的输出端连接第三触发器的触发端，第三触发器的输出端连接有第一非门，第一非门的输出端连接第一与门的第二输入端；同时，第三触发器的输出端连接第二与门的第一输入端，第二与门的第二输入端连接第一触发器的输出端；第二与门的输出端连接下位机的信号输入端。

6.如权利要求1至5任意一项所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：台架下方设有高度可调的支撑架，支撑架底部设有万向移动轮。

7.如权利要求6所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：还包括上位机，下位机将信号传输到上位机，上位机上连接有显示电路，显示电路包括显示屏。

8.如权利要求7所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：下位机与上位机通过串口通信。

9.如权利要求8所述的润滑油质量参数在线测试装置，其特征在于：励磁信号为方波信号，励磁电流为125mA。

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