CN220271329U - 一种油液在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油液在线监测装置，包括箱体，所述箱体的内部设置有数据采集和处理模块、数据传输模块、传感器模块、加热和恒温模块、漏液检测模块、进油保护模块、采样模块和油液缓冲模块、数据显示模块。该油液在线监测装置系统集成多个在线监测传感器，并为在线监测传感器搭建有利的监测环境，在能够充分、全面地反映监测油液品质信息和设备运行状态的同时，还使监测数据和信息更加可靠。

Description

一种油液在线监测装置

技术领域

本实用新型属于在线油液监测技术领域，具体涉及一种油液在线监测装置。

背景技术

机械设备运行状态的评估是以机械设备中在用油液分析为手段，通过检测在用油液的理化指标、污染度和磨粒等信息，对机械设备中在用油的检测指标实时动态监控、预测和诊断，并对机械设备的运行状态提出管理手段和维修建议的过程。因此，对机械设备的状态监控即为在用油液的监控。

采用油液监测技术获取的表示油液品质的指标能够非常直观地反映机械设备的运行状态，是国家重大装备减少事故、保证安全、改善环境的重大举措，符合国家可持续发展战略。国内外大量应用实践证明，油液监测技术能够尽早发现机械设备磨损故障，提高机械设备在使用过程中的可靠性和安全性，极大地降低了因设备故障带来停机和维修的经济损失；由按期维修转换为视情维修，指导和预测最佳的维护时机，降低设备停机频率和维修成本；能够准确获取机械设备中油液的品质，由按期换油转换为按需换油，大大降低了油液损耗和经济损失。油液监测技术是设备运行状态监控和维修的有效手段，是提出维修建议的重要依据。

多年来，油液监测技术主要以离线式检测为主，采用实验室台式或便携式检测仪器作为油液监测设备，这些设备虽然精度较高，但因其操作复杂、需要专业的检测人员操作，给检测工作带来极大的不便，并且实验室设备通常价格昂贵、体积庞大、对检测环境要求高，给检测工作带来一定的局限性。因此，以离线式检测为主的油液监测技术因其使用不便及局限性，已远不能满足现代机械设备实时监测和状态评估的需求，因此，在线式油液监测技术应运而生。在线式油液监测技术可以实时动态地采集机械设备的油液指标和磨损状况等信息，实现提前预警异常状态并诊断设备故障部位，为机械提供安全且可靠运行保障，因此采用在线油液监测技术来评估机械设备运行状态是当前的发展趋势。

目前，由于受到在线油液监控认识的局限性以及在线监测传感器监测指标的单一性影响，往往采用单一参数作为分析机械设备运行状况的依据。事实上，单一的信息参数，不可能充分、全面、可靠地对换油指标提出指导性建议。

并且，不同监测指标的在线监测传感器特性不同，其适用的工作环境不同。因此，为了保证监测数据的准确性，需要搭建和兼顾适用于多个在线监测传感器的工作环境。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油液在线监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

传感器模块如上所说的在线检测传感器，分别为：在线污染度检测传感器、在线粘度密度检测传感器、在线水分检测传感器、在线介电常数检测传感器，分别用于污染度、粘度、水分和介电常数监测指标的检测。采样模块主要包含采样泵、进出油口和管路，用于待测油液的抽取，并为在线污染度检测传感器提供合适且稳定的流速。油液缓冲模块主要为油液缓冲池，用于提供在线粘度密度检测传感器、在线水分检测传感器和在线介电常数检测传感器的静止检测环境，减少气泡、压力等外界因素的影响，提供检测数据的准确性和可信度。加热和恒温模块主要包含加热装置、温度传感器、过温保护装置和控温装置，用于为在线粘度检测传感器提供40℃恒定的油液温度，减少温度和粘度的换算过程，提高运动粘度检测数据的准确性。数据集中采集和处理模块主要包含集中控制处理单元和连接线缆，用于各个模块供电、数据采集、数据转换和数据处理等。数据传输模块起到处理后的数据与用户交互模块的发送与接收的作用。数据显示模块包括显示屏和屏幕界面，用于用户的信息交互。进油保护模块主要包括粗滤和压力检测传感器，粗滤用于过滤过大颗粒，防止堵塞管路，减少采样泵的故障率。漏液检测模块包含漏液检测传感器，用于管路油液泄露的提前预警。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种油液在线监测装置，包括

箱体；

所述箱体的内部设置有数据采集和处理模块、数据传输模块、传感器模块、加热和恒温模块、漏液检测模块、进油保护模块、采样模块和油液缓冲模块、数据显示模块；

所述油液缓冲模块包括油液缓冲池，所述油液缓冲池上设置有缓冲池出油口和缓冲池进油口；

所述加热和恒温模块包括过温保护结构、加热结构和温度传感器，且三者设置在油液缓冲池上；

所述进油保护模块包括阀体、粗滤和压力检测传感器，所述粗滤和压力检测传感器均设置在阀体的内部，所述粗滤的外部设置有进油口和出油口，且粗滤与进油口连接。

优选的是，所述箱体上设置有固定支架，所述固定支架上设置有螺栓孔。

上述任一方案中优选的是，所述传感器模块包括在线污染度监测传感器、在线粘度监测传感器和在线水分监测传感器，且三者均设置在所述油液缓冲池上。

上述任一方案中优选的是，所述采样模块包括采样泵、进油口、出油口和管路，所述进油口、出油口通过管路与采样泵连接。

上述任一方案中优选的是，所述数据显示模块采用显示屏，所述显示屏设置为电阻式彩色触摸屏。

上述任一方案中优选的是，所述漏液检测模块包括漏液检测传感器。

本实用新型的技术效果和优点：该油液在线监测装置系统集成多个在线监测传感器，并为在线监测传感器搭建有利的监测环境，在能够充分、全面地反映监测油液品质信息和设备运行状态的同时，还使监测数据和信息更加可靠。

附图说明

图1为本实用新型的在线监测传感器的检测原理示意图；

图2为本实用新型的振动法原理检测粘度的示意图；

图3为本实用新型的电容法检测原理示意图；

图4为本实用新型的油液缓冲模块结构示意图；

图5为本实用新型的数据集中采集和处理模块的框图；

图6为本实用新型的进油保护模块结构示意图；

图7为本实用新型的外部结构的结构示意图。

图中：1、固定支架；3、箱体；4、显示屏；5、缓冲池出油口；6、在线污染度监测传感器；7、加热结构；8、在线水分监测传感器；9、在线粘度监测传感器；10、过温保护结构；11、缓冲池进油口；12、温度传感器；13、阀体；14、出油口；15、进油口；16、粗滤；17、压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，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至少一个该特征。

本实用新型提供了所示的一种油液在线监测装置，包括

如图7所示的箱体3，箱体3上设置有固定支架1，固定支架1上设置有螺栓孔；

箱体3的内部设置有数据采集和处理模块、数据传输模块、传感器模块、加热和恒温模块、漏液检测模块、进油保护模块、采样模块和油液缓冲模块、数据显示模块。

1、传感器模块，整个油液智能监测系统的核心装置是在线油液监测传感器，是设备运行状态评估和故障诊断的数据来源。因此，选择合适检测原理的在线油液监测传感器非常重要：

1.1、在线污染度监测传感器

采用在线式检测的检测装置中，自动颗粒计数法和半定量分析法是污染度在线监测传感器常用的检测方法，其中最为广泛应用的是自动颗粒计数法。基于自动颗粒计数法的污染度在线监测传感器按照原理分为遮光型、光散型和电阻型。本专利中，选用遮光型检测原理的在线污染度监测传感器。遮光型原理的污染度在线监测传感器的检测原理示意图如图1所示。

1.2、在线粘度监测传感器

机械设备的润滑系统中只有加入合适粘度的润油液，才能使润油液起到润滑作用。系统中的选用的油液粘度太大，会增加设备中齿轮部件间的摩擦阻力；选用的粘度太小，不能建立起油膜，油液不能真正起到润滑作用，从而会加剧部件的磨损状态。因此，粘度是机械设备选用新油油品型号和判定在用油油品品质的重要指标，并且机械设备中油液的粘度监测指标也是非常有必要的。目前，市场上已经得到应用的在线粘度监测传感器按照测量方法可分为三种：位移法、声学法和振动法。本专利中选用振动法检测原理的在线粘度监测传感器。振动法原理检测粘度的示意图如图2所示。

1.3、在线水分监测传感器

水分是用于测定润油液是否被水污染的重要指标。润油液中的水分主要来自外界的污染，比如：燃油燃烧时产生的废气凝结、冷却液泄露到油箱或者油箱自身含水等。油液中进入一定量的水分后会造成很多危害，比如：会加快油液的乳化，降低油液的润滑性能；会引起系统内元件生锈，产生多余的铁锈和氧化物；会与添加剂反应产生沉淀或胶质污染度，从而加速油液的老化等。综上所述，在线水分监测油液对于提前预警设备故障的发生具有很大的意义。在线水分监测传感器通常采用的方法为电学法，按照检测原理又可将其划分为电阻法和电容法。本专利中选用电容法检测原理的在线水分监测传感器。其中，电容法检测原理示意图如图3所示。

2、采样模块

采样模块包括由采样泵、进出油口和管路，进油口、出油口通过管路与采样泵连接，其中，采样泵为采样模块的核心部件，本实施例选用的采样泵是微型齿轮泵，该取样泵全部采用不锈钢外壳，耐腐蚀材质。齿轮选用改性PEEK耐磨且超静音材料，静密封选用不泄露的特氟龙材料。取样泵的详细技术参数如下表1所示。

表1采样泵技术参数

参数	数值
		供电电压	24VDC
最大电流	2.0A
		流量范围	0-1.5L/min(升/分钟)
转速范围	0-5500PRM
		压力范围	0-10bar
输送介质黏度范围	小于1500cps
		输入功率	40W

综合取样泵的特点以及技术参数描述，该取样泵能够满足系统对机械设备中油液取样的需求。

3、油液缓冲模块

油液缓冲模块主要为油液缓冲池，油液缓冲池上设置有缓冲池出油口5和缓冲池进油口11，用于提供在线粘度密度检测传感器、在线水分检测传感器和在线介电常数检测传感器的静止检测环境，减少气泡、压力等外界因素的影响，提供检测数据的准确性和可信度。具体结构参见图4。

油液缓冲池的使用方法：油液智能监测系统通过数据集中采集和处理模块来控制采样泵的开闭来控制何时采集传感器的数据。数据集中采集和处理模块开启采样泵，保证待检测液体进入系统管路中，并在采样泵开启的过程中采集在线污染度监测传感器的数据，数据采集完毕后关闭采样泵，使待检测液体在油液缓冲池中处于静止状态，并在此时同时采集在线粘度监测传感器9、在线水分监测传感器8和在线介电常数监测传感器的数据。

4、加热和恒温模块

加热和恒温模块主要包含加热结构7、温度传感器12、过温保护结构10和控温装置，其中，加热结构7、温度传感器12、过温保护结构10集成在油液缓冲池中，控温装置由数据集中采集和处理模块来实现，其结构图4所示。

加热和恒温模块是为在线粘度监测传感器9搭建适宜的检测环境。油液的运动粘度一般以40℃温度下的运动粘度表示，但在线粘度检测传感器9的检测数值只有当前油液温度下的动力粘度和密度，不能直接体现40℃下的运动粘度数值。市面上通常采用粘温曲线来换算40℃下的运动粘度，这种方法的缺陷，一方面需要针对每种检测油样制定粘温曲线，会带来人员损耗、不易批量生产等问题；另一方面除了传感器自身的检测误差外还会带来换算误差，增加了最终检测误差。本专利的油液在线智能监测系统为了解决以上问题，设计了一种加热和恒温模块，加热和恒温模块为常规设置，这里就不详细描述，在油液缓冲模块的基础上，集成加热和恒温模块，为在线粘度监测传感器提供静止、恒温、稳定的监测环境，从而减少温度和粘度的换算过程，提高运动粘度检测数据的准确性、可靠性，同时减少在线粘度传感器应用的人工成本。

5、数据集中采集和处理模块

数据集中采集和处理模块主要包含硬件和软件，集中控制处理单元和连接线缆，用于各个模块供电、数据采集、数据转换和数据处理等。其功能和接口框图如图5所示。

数据集中采集和处理模块功能主要包含以下3个方面：

(1)为各个在线监测传感器和其他电气设备提供合适电压和功率的电源电压；

(2)通过RS232或RS485串行接口与各个在线监测传感器进行通讯，采集各个在线监测传感器的监测数据，并临时保存；

(3)通过内置嵌入式系统控制取样流程、数据采集、数据处理、数据传输等操作。

6、数据传输模块

数据传输模块起到处理后的数据与用户交互模块的发送与接收的作用。由于选型的在线监测传感器的采集传输的数据格式和通讯接口都不尽相同，为便于输出数据的一致性和简便性，通过数据传输模块统一数据输出格式和类型。

7、数据显示模块

数据显示模块包括显示屏和屏幕界面，用于用户的信息交互。显示屏选用电阻式彩色触摸屏，具有高可靠性、高抗干扰能力、满足苛刻的抗振动的环境使用需求等优点。

8、进油保护模块

进油保护模块主要包括阀体13、粗滤16和压力检测传感器17，粗滤16和压力检测传感器17均设置在阀体13的内部，粗滤16的外部设置有进油口15和出油口14，且粗滤16与进油口15连接，粗滤16用于过滤过大颗粒，防止堵塞管路，并减少采样泵的故障率；压力传感器17用来实时检测进油口压力。进油保护模块组成如图6所示。

9、漏液检测模块

漏液检测模块包含漏液检测传感器，用于管路油液泄露的提前预警。漏液检测传感器选用NPN常开型的电容式接近开关，能够感应任何材质的物体，1-10mm距离可调，具有精准检测、感应灵敏、IP65防护等级等优点，完全能够适用于系统的检测环境。

漏液检测传感器的使用方法为：调节灵敏度调节旋钮，使在箱体底部无液体情况下，检测指示灯不亮，同时开关触点为断开状态；当箱体底部有液体时，漏液检测传感器的感应面与箱体底部的距离缩短，导致开关触点闭合，同时检测指示灯亮起。通过指示灯和开关触点信号的发送的方式提示设备漏液报警。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种油液在线监测装置，其特征在于：包括

箱体(3)；

所述箱体(3)的内部设置有数据采集和处理模块、数据传输模块、传感器模块、加热和恒温模块、漏液检测模块、进油保护模块、采样模块和油液缓冲模块、数据显示模块；

所述油液缓冲模块包括油液缓冲池，所述油液缓冲池上设置有缓冲池出油口(5)和缓冲池进油口(11)；

所述加热和恒温模块包括过温保护结构(10)、加热结构(7)和温度传感器(12)，且三者设置在油液缓冲池上；

所述进油保护模块包括阀体(13)、粗滤(16)和压力检测传感器(17)，所述粗滤(16)和压力检测传感器(17)均设置在阀体(13)的内部，所述粗滤(16)的外部设置有进油口(15)和出油口(14)，且粗滤(16)与进油口(15)连接。

2.根据权利要求1所述的一种油液在线监测装置，其特征在于：所述箱体(3)上设置有固定支架(1)，所述固定支架(1)上设置有螺栓孔。

3.根据权利要求1所述的一种油液在线监测装置，其特征在于：所述传感器模块包括在线污染度监测传感器(6)、在线粘度监测传感器(9)和在线水分监测传感器(8)，且在线污染度监测传感器(6)、在线粘度监测传感器(9)和在线水分监测传感器(8)均设置在所述油液缓冲池上。

4.根据权利要求1所述的一种油液在线监测装置，其特征在于：所述采样模块包括采样泵、进油口、出油口和管路，所述进油口、出油口通过管路与采样泵连接。

5.根据权利要求1所述的一种油液在线监测装置，其特征在于：所述数据显示模块采用显示屏，所述显示屏设置为电阻式彩色触摸屏。

6.根据权利要求1所述的一种油液在线监测装置，其特征在于：所述漏液检测模块包括漏液检测传感器。