一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，屬于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域。本發(fā)明包括N個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊，潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊中的電容傳感器探頭電極安裝于軋機(jī)潤(rùn)滑支路或油箱并浸入被測(cè)油液，該電容傳感器探頭電極與電容傳感器處理電路相連，電容傳感器處理電路的輸出信號(hào)通過采集控制變送電路傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置。本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法中，含水率和污染度的區(qū)別是依據(jù)實(shí)時(shí)溫度下測(cè)得被測(cè)油液介電常數(shù)數(shù)值隨時(shí)間變化的斜率來區(qū)分的。本發(fā)明無需溫度和其他補(bǔ)償，便可在線監(jiān)測(cè)被測(cè)油液的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標(biāo)，在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用。
【專利說明】一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域，特別涉及一種用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油含水率和綜合污染度的監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和油液污染狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼廠都存在著大量的液壓循環(huán)系統(tǒng)，在線監(jiān)測(cè)油液的污染技術(shù)是研究機(jī)械設(shè)備磨損狀況，開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的重要手段。油液的污染形式通常是金屬磨粒、氧化物、油泥、結(jié)碳、水分、沉淀物、燃油以及氫、氯、熱、電、空氣等造成的污染。油液污染后其物理或化學(xué)性能都會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)相同溫度下同牌號(hào)新油與在用油的介電常數(shù)的變化，便可綜合測(cè)定在用油的總體污染程度和質(zhì)量，即油液污染度。
[0003]由于高速線材生產(chǎn)線用大量高壓水冷卻，冷卻水不可避免的進(jìn)入精軋機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。這就要求在發(fā)現(xiàn)冷卻水進(jìn)入時(shí)，及時(shí)采取措施，減少浮化液形成的可能性。馬鞍山馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司通過從線材高速軋機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)大量進(jìn)水后潤(rùn)滑油性能產(chǎn)生的變化、潤(rùn)滑油引起軸承失效原因的分析得出以下結(jié)論:對(duì)于線材高速軋機(jī)使用的油膜軸承油當(dāng)含水量超過0.5%時(shí)將使軸承產(chǎn)生失效的機(jī)率大增，如果含水量超過I %時(shí)極有可能在短期內(nèi)即產(chǎn)生軸承失效。這就需要對(duì)每臺(tái)軋機(jī)的潤(rùn)滑以及油箱進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是那臺(tái)軋機(jī)漏水以及主油箱含水率是否超限，以便及時(shí)維修或更換備用油箱和開啟油箱脫水裝置。
[0004]目前常用的都是單獨(dú)在線監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油含水率或者綜合污染度的監(jiān)測(cè)裝置，其主要都是利用油介電常數(shù)的變化來測(cè)定的。目前常用的基于油介電常數(shù)的變化來測(cè)定潤(rùn)滑油品質(zhì)的儀器大多數(shù)是采用離線抽樣監(jiān)測(cè)的。如潤(rùn)滑油快速質(zhì)量檢測(cè)儀就是利用同牌號(hào)新油與在用油的介電常數(shù)的變化，來測(cè)定潤(rùn)滑油質(zhì)量的，這種離線方式由于需要先取樣再分析，不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)、成本高，而且測(cè)定結(jié)果的返回具有滯后性，在許多應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸被在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)所替代，而在線監(jiān)測(cè)更成為機(jī)械故障診斷中油液分析的前沿技術(shù)。
[0005]基于油介電常數(shù)的變化來測(cè)定潤(rùn)滑油品質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)儀器和傳感器也是多有報(bào)道并且已經(jīng)開展應(yīng)用。應(yīng)用中由于油液的介電常數(shù)是隨著溫度變化而變化的。而在線監(jiān)測(cè)的是實(shí)時(shí)溫度下的介電常數(shù)，而所對(duì)比的同牌號(hào)新油或者標(biāo)準(zhǔn)液體的值是在某一溫度下標(biāo)定的，如果對(duì)比兩者的變化量，就要計(jì)算同牌號(hào)新油或者標(biāo)準(zhǔn)液體在實(shí)時(shí)溫度下的數(shù)值。常用的方法是附加溫度傳感器測(cè)量實(shí)時(shí)溫度并根據(jù)實(shí)驗(yàn)公式或者給定的公式計(jì)算同牌號(hào)新油或者標(biāo)準(zhǔn)液體在實(shí)時(shí)溫度時(shí)的補(bǔ)償值，即對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償。由于工業(yè)上使用的溫度傳感器都有比較大的誤差，如PT10誤差達(dá)到0.5，這樣計(jì)算后的溫度補(bǔ)償值也就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。再者說來油液介電常數(shù)變化的因素很復(fù)雜，根據(jù)固定的補(bǔ)償公式也是會(huì)造成一定的誤差。同時(shí)在線監(jiān)測(cè)工況和環(huán)境對(duì)于測(cè)量電路和油液被測(cè)介電常數(shù)也是有一定的影響，實(shí)際上基于介電常數(shù)測(cè)量的這項(xiàng)技術(shù)本身測(cè)得的油液電容變化也是微小的，溫度補(bǔ)償?shù)恼`差和環(huán)境工礦的影響對(duì)測(cè)量結(jié)果影響是非常大的，有時(shí)甚至可以改變測(cè)量的結(jié)果。這就成了目前阻礙在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的大障礙。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，采用本發(fā)明的在線監(jiān)測(cè)裝置，能夠根據(jù)同牌號(hào)新油(即對(duì)比油液)與在用油(即被測(cè)油液)的實(shí)時(shí)介電常數(shù)的變化，無需溫度和其他補(bǔ)償，便可在線監(jiān)測(cè)在用油的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標(biāo)，在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，包括N個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊，其中N〈30且為正整數(shù)，每一個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)一臺(tái)軋機(jī)潤(rùn)滑支路或一個(gè)油箱，其中:潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊包括電容傳感器探頭電極、電容傳感器信號(hào)處理電路和采集控制變送電路，所述的電容傳感器探頭電極安裝于軋機(jī)潤(rùn)滑支路或油箱并浸入被測(cè)油液，該電容傳感器探頭電極與電容傳感器處理電路相連，電容傳感器處理電路的輸出信號(hào)通過采集控制變送電路傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置。
[0011]目前高線軋機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)是集中稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)，多采用雙油箱配置，由潤(rùn)滑泵站供油，分別流經(jīng)軋機(jī)油膜軸承后通過軋機(jī)的機(jī)架回油管流經(jīng)共用回油管至油箱。這就需要對(duì)每臺(tái)軋機(jī)的潤(rùn)滑以及油箱進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是那臺(tái)軋機(jī)漏水以及主油箱含水率是否超限，以便及時(shí)維修或更換備用油箱和開啟油箱脫水裝置。本發(fā)明設(shè)計(jì)的是:單點(diǎn)采集/單點(diǎn)傳輸/上位機(jī)集中顯示和控制的方案，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)軋機(jī)或者單個(gè)油箱進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便在單個(gè)監(jiān)測(cè)單元出現(xiàn)漏水時(shí)報(bào)警，單個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊通過其內(nèi)部的采集控制變送電路RS485通訊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)即微處理器及數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分散監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程、集中控制的功能。由于工控機(jī)容量的限制和車間的具體狀況，一般每個(gè)車間需要的潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)點(diǎn)不會(huì)超過30個(gè)，但也不拘泥于小于30個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
[0012]更進(jìn)一步地，所述的電容傳感器探頭電極包括外電極、中間電極和內(nèi)電極，其中:外電極與中間電極之間形成供被測(cè)油液流過的開放空腔，該外電極和中間電極構(gòu)成一電容器；所述的中間電極的內(nèi)部為供對(duì)比油液放置的封閉空腔，中間電極內(nèi)部的封閉空腔中設(shè)置有內(nèi)電極，該中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成一電容器。
[0013]更進(jìn)一步地，所述的外電極為前端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極為前端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極為圓柱結(jié)構(gòu)，該外電極安裝在中間電極的外周，內(nèi)電極安裝在中間電極內(nèi)，且外電極、中間電極以及內(nèi)電極的中軸線相重合，外電極和中間電極構(gòu)成同軸筒狀電容器，中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成同軸筒狀電容器。
[0014]本發(fā)明中電容傳感器探頭電極的基本工作原理是基于被測(cè)電介質(zhì)介電常數(shù)的變化可以轉(zhuǎn)化為電容量變化的這一特點(diǎn)。油液電介質(zhì)介電常數(shù)的變化不能直接測(cè)量，因此要建立電容值的變化與介電常數(shù)間的映射關(guān)系。在其它條件相同時(shí)，讓油液流經(jīng)一個(gè)電容傳感器，不同品質(zhì)的油液作為電容器的中間介質(zhì)時(shí)所形成的電容值必然不同，而油液污染后其物理或化學(xué)性能都會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)相同溫度下同牌號(hào)新油(即對(duì)比油液)與在用油(即被測(cè)油液)的介電常數(shù)即電容量的變化，便可綜合測(cè)定在用油的總體污染程度和質(zhì)量。由于水的介電常數(shù)與油相比差別較大，當(dāng)潤(rùn)滑油中混入水時(shí)，微量的水就會(huì)引起混合油液介電常數(shù)的明顯改變。將不同含水率的潤(rùn)滑油混合液和純潤(rùn)滑油的介電常數(shù)進(jìn)行比較，再通過電路信號(hào)處理，便可得到潤(rùn)滑油含水率數(shù)值。
[0015]基于被測(cè)油液介電常數(shù)的變化可以轉(zhuǎn)化為傳感器電容量變化的這一特點(diǎn)。因此根據(jù)傳感器建立的電容值與介電常數(shù)間的映射關(guān)系。通過電容傳感器處理電路得到傳感器輸出的電參數(shù)值來反應(yīng)油液介電常數(shù)的變化。這個(gè)電參數(shù)可以是電壓、電流或者其他電參數(shù)單位。常用的電容傳感器處理電路一般是c/ν轉(zhuǎn)化處理電路，得到傳感器輸出的電壓值來反應(yīng)油液介電常數(shù)的變化。本發(fā)明提出電容傳感器處理電路包括所有的以被測(cè)油液介電常數(shù)的變化導(dǎo)致的電容量變化的信號(hào)經(jīng)處理后作為傳感器輸出電參數(shù)信號(hào)的電路，不局限于電容/電壓(C/ν)轉(zhuǎn)換電路。
[0016]更進(jìn)一步地，所述的外電極上設(shè)置有液體通流孔，該液體通流孔將開放空腔與筒狀結(jié)構(gòu)外電極的外周相連通。
[0017]更進(jìn)一步地，所述的中間電極上設(shè)置有與封閉空腔相通的注油孔和密封堵頭，該注油孔和密封堵頭用于填充、更換和密封封閉空腔內(nèi)的對(duì)比油液。
[0018]本發(fā)明的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)方法，含水率和污染度的區(qū)別是依據(jù)實(shí)時(shí)溫度下測(cè)得被測(cè)油液介電常數(shù)數(shù)值隨時(shí)間變化的斜率來區(qū)分的，其步驟如下:
[0019]I)、采用軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，利用電容傳感器信號(hào)處理電路通過電容傳感器探頭電極實(shí)時(shí)測(cè)得被測(cè)油液和對(duì)比油液的實(shí)時(shí)溫度下的介電常數(shù)，電容傳感器處理電路對(duì)應(yīng)輸出的電參數(shù)信號(hào)通過采集控制變送電路傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置；
[0020]2)、微處理器及數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置計(jì)算實(shí)時(shí)溫度下實(shí)時(shí)測(cè)量的被測(cè)油液的介電常數(shù)相對(duì)于對(duì)比油液介電常數(shù)變化值，即對(duì)應(yīng)輸出的電參數(shù)變化值；
[0021]3)、依據(jù)步驟I)和步驟2)測(cè)得的數(shù)據(jù)，根據(jù)事先標(biāo)定的傳感器含水率靈敏度系數(shù)，按照采樣間隔，依次遞增分別計(jì)算兩個(gè)相鄰采樣時(shí)間對(duì)應(yīng)的含水率，并計(jì)算含水率相對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率；
[0022]4)、依據(jù)步驟3)計(jì)算的變化斜率，作如下判斷；
[0023]4.1)、介電常數(shù)變化引起的計(jì)算含水率對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率隨著采樣時(shí)間次數(shù)的增加，斜率有連續(xù)明顯的增加或者發(fā)生斜率陡變，可判斷為油液含水率變化，設(shè)備出現(xiàn)了漏水故障；
[0024]4.2)、介電常數(shù)變化引起的計(jì)算含水率對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率隨著采樣時(shí)間次數(shù)的增加，斜率沒有連續(xù)明顯的增加，可判斷為油液的污染度程度。
[0025]3.有益效果
[0026]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0027](I)本發(fā)明的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其電容傳感器探頭電極浸入被測(cè)油液，傳感器處理電路通過電容傳感器探頭電極測(cè)得的被測(cè)油液和對(duì)比油液實(shí)時(shí)溫度下的介電常數(shù)通過采集控制變送電路傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置，因此，軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度的區(qū)別可以依據(jù)實(shí)時(shí)溫度下測(cè)得的被測(cè)油液介電常數(shù)數(shù)值隨時(shí)間變化的斜率來區(qū)分。
[0028](2)本發(fā)明的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其外電極與中間電極之間形成供被測(cè)油液流過的開放空腔，該外電極和中間電極構(gòu)成一電容器，且中間電極的內(nèi)部為供對(duì)比油液放置的封閉空腔，該中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成一電容器，使得本發(fā)明根據(jù)對(duì)比油液與被測(cè)油液在相同溫度時(shí)的實(shí)時(shí)介電常數(shù)變化，無需溫度和其他補(bǔ)償，便可在線監(jiān)測(cè)被測(cè)油液的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標(biāo)，在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用；
[0029](3)本發(fā)明的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其外電極上設(shè)置有液體通流孔，該液體通流孔將開放空腔與筒狀結(jié)構(gòu)外電極的外周相連通，使得被測(cè)的流動(dòng)油液流暢地、均勻充滿地通過開放空腔，提高了測(cè)量精度，保證了測(cè)量結(jié)果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置的組成框圖；
[0031]圖2是本發(fā)明中電容傳感器探頭電極的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]示意圖中的標(biāo)號(hào)說明:
[0033]1-N(N<30)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊；30、電容傳感器探頭電極；31、電容傳感器處理電路；32、采集控制變送電路；33、外電極；34、中間電極；35、內(nèi)電極；36、開放空腔；37、封閉空腔；38、液體通流孔；39、注油孔和密封堵頭；40、微處理器及數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0034]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述，但不限制本發(fā)明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]結(jié)合圖1、圖2，本實(shí)施例是具有多點(diǎn)分散遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并集中控制的實(shí)例，鋼廠內(nèi)部一個(gè)分廠有多個(gè)需要監(jiān)測(cè)的潤(rùn)滑單元，以軋機(jī)生產(chǎn)車間為例，因?yàn)楣ぷ饕蟊仨殞?duì)每個(gè)軋機(jī)和油箱進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本實(shí)施例的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，包括一個(gè)油箱和軋機(jī)潤(rùn)滑管路一共有9個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)點(diǎn)。就本實(shí)施例來說N = 9，圖1中標(biāo)號(hào)1、2、3、
4、N均是指潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊，因此就有9個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)軋機(jī)潤(rùn)滑支路和油箱，其中:每個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)模塊包括電容傳感器探頭電極30、電容傳感器處理電路31和采集控制變送電路32，所述的電容傳感器探頭電極30安裝于軋機(jī)潤(rùn)滑支路或者油箱內(nèi)并浸入被測(cè)油液，該電容傳感器探頭電極30與電容傳感器處理電路31相連，電容傳感器處理電路31通過電容傳感器探頭電極30測(cè)得的被測(cè)油液介電常數(shù)通過采集控制變送電路32傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置40進(jìn)行計(jì)算、顯示和存儲(chǔ)。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)軋機(jī)或者油箱進(jìn)行監(jiān)測(cè)、集中顯示、遠(yuǎn)程控制，以便在單個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)漏水或者是油箱含水率超限時(shí)報(bào)警。
[0037]如圖2所示，本實(shí)施例中的電容傳感器探頭電極30包括外電極33、中間電極34和內(nèi)電極35，其中:所述的外電極33與中間電極34之間形成供被測(cè)油液流過的開放空腔36，該外電極33和中間電極34構(gòu)成一電容器；所述的中間電極34的內(nèi)部為供對(duì)比油液放置的封閉空腔37，中間電極34內(nèi)部的封閉空腔37中設(shè)置有內(nèi)電極35，該中間電極34和內(nèi)電極35構(gòu)成一電容器。具體本實(shí)施例中的電容傳感器探頭電極30所述的外電極33為前端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極34為前端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極35為圓柱結(jié)構(gòu)，該外電極33安裝在中間電極34的外周，內(nèi)電極35安裝在中間電極34內(nèi)，且外電極33、中間電極34以及內(nèi)電極35的中軸線相重合，外電極33和中間電極34構(gòu)成同軸筒狀電容器，中間電極34和內(nèi)電極35構(gòu)成同軸筒狀電容。為了使被測(cè)的流動(dòng)油液流暢地、均勻充滿地通過的開放空腔36，外電極33上設(shè)置有液體通流孔38，該液體通流孔38將開放空腔36與筒狀結(jié)構(gòu)外電極33的外周相連通。本實(shí)施例中的中間電極34上設(shè)置有與封閉空腔37相通的注油孔和密封堵頭39，該注油孔和密封堵頭39用于填充和更換和密封封閉空腔37內(nèi)的對(duì)比油液(即同牌號(hào)新油或者標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比液體)。
[0038]利用介電常數(shù)測(cè)量潤(rùn)滑油含水，主要是利用純水的介電常數(shù)大約80左右，一般純油的介電常數(shù)為2左右，兩者區(qū)別很大，因此當(dāng)油中混入水后，會(huì)使油的介電常數(shù)有較大的變化，特別是由于設(shè)備漏水而引起的油的介電常數(shù)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)急劇快速增加。
[0039]利用介電常數(shù)測(cè)量潤(rùn)滑油污染度，主要是利用油液在潤(rùn)滑過程，磨損的金屬磨粒、氧化物、油泥、結(jié)碳、沉淀物、燃油以及氫、氯、熱、電、空氣等造成的污染。油液污染后介電常數(shù)會(huì)發(fā)生變化，便可綜合測(cè)定在用油的總體污染程度和質(zhì)量即油液污染度。與設(shè)備漏水引起的介電常數(shù)增加不同的是，這個(gè)介電常數(shù)的變化隨著油液的潤(rùn)滑逐步失效而緩慢變化的，而且變化量較小。
[0040]本發(fā)明提出電容傳感器處理電路包括所有的以被測(cè)油液介電常數(shù)的變化導(dǎo)致的電容量變化的信號(hào)經(jīng)處理后作為傳感器輸出電參數(shù)信號(hào)的電路，不局限于電容/電壓(C/V)轉(zhuǎn)換電路。因?yàn)槭峭ㄓ秒娐?，這里就不加詳述了。
[0041]本實(shí)施例的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)方法，含水率和污染度的區(qū)別是依據(jù)實(shí)時(shí)溫度下測(cè)得被測(cè)油液介電常數(shù)數(shù)值隨時(shí)間變化的斜率來區(qū)分的，以常用的電容傳感器電容/電壓(C/ν)轉(zhuǎn)化處理電路為例，其步驟如下:
[0042]I)、采用本實(shí)施例的軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，利用電容傳感器信號(hào)處理電路31通過電容傳感器探頭電極30實(shí)時(shí)測(cè)得被測(cè)油液和對(duì)比油液的實(shí)時(shí)溫度下的介電常數(shù)，電容傳感器處理電路31對(duì)應(yīng)輸出的電壓信號(hào)通過采集控制變送電路32傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置40 ；
[0043]2)、微處理器及數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置40計(jì)算實(shí)時(shí)溫度下實(shí)時(shí)測(cè)量的被測(cè)油液的介電常數(shù)相對(duì)于對(duì)比油液介電常數(shù)變化值，即對(duì)應(yīng)輸出的電壓變化值；
[0044]3)、依據(jù)步驟I)和步驟2)測(cè)得的數(shù)據(jù)，根據(jù)事先標(biāo)定的傳感器含水率靈敏度系數(shù)，按照采樣間隔，依次遞增分別計(jì)算兩個(gè)相鄰采樣時(shí)間對(duì)應(yīng)的含水率，并計(jì)算含水率相對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率；
[0045]關(guān)于含水率的標(biāo)定，以常用的電容傳感器電容/電壓(C/V)轉(zhuǎn)化處理電路為例，傳感器輸出的電壓值對(duì)應(yīng)被測(cè)油液的介電常數(shù)的值。因此傳感器輸出電壓的變化就表證了油液介電常數(shù)的變化。
[0046]在溫度T時(shí)，在潤(rùn)滑油的含水率監(jiān)測(cè)中(含水率0-5% )采用分段線性的分析方法，電容傳感器的輸出電壓和潤(rùn)滑油含水率的關(guān)系符合以下線性關(guān)系方程。
[0047]Vt = Vot+Kh
V-V AV
[0048]貝U:力=1 ? 0t =—
KK
[0049]其中:AV= Vt-Vot ;
[0050]Vt—在溫度T時(shí)，傳感器在被測(cè)油液中的輸出電壓(單位V)；
[0051]^一在溫度T時(shí)，傳感器在對(duì)比油液中的輸出電壓(單位V)；
[0052]Δ V—對(duì)應(yīng)于被測(cè)油液和對(duì)比油液介電常數(shù)變化的傳感器輸出電壓變化值；
[0053]h—被測(cè)油液的含水率，％ ；
[0054]K 一傳感器含水率靈敏度系數(shù)。
[0055]根據(jù)以上標(biāo)定方程測(cè)出傳感器在溫度T時(shí)，傳感器在相同牌號(hào)不同含水率的油樣中的讀數(shù)根據(jù)以上方程即可獲得傳感器含水率靈敏度系數(shù)K。根據(jù)傳感器含水率靈敏度系數(shù)，并依據(jù)實(shí)時(shí)溫度下實(shí)時(shí)測(cè)量的被測(cè)油液的介電常數(shù)相對(duì)于對(duì)比油液介電常數(shù)變化值(對(duì)應(yīng)輸出的電壓變化值)，即可計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的含水率。
[0056]4)、依據(jù)步驟3)計(jì)算的變化斜率，作如下判斷；
[0057]4.1)、介電常數(shù)變化引起的計(jì)算含水率對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率隨著采樣時(shí)間次數(shù)的增加，短時(shí)間內(nèi)斜率有連續(xù)明顯的增加或者發(fā)生斜率陡變，可判斷為油液含水率變化，設(shè)備出現(xiàn)了漏水故障；
[0058]4.2)、介電常數(shù)變化引起的計(jì)算含水率對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率隨著采樣時(shí)間次數(shù)的增加，短時(shí)間內(nèi)斜率沒有連續(xù)明顯的增加，可判斷為油液的污染度程度。
[0059]對(duì)于軋機(jī)潤(rùn)滑來講，采樣時(shí)間一般規(guī)定為30秒，規(guī)定時(shí)間可以是采樣時(shí)間也可以是整倍的采樣時(shí)間，一般來說，在連續(xù)3-5個(gè)規(guī)定時(shí)間計(jì)算的含水率數(shù)變化hn+1-hn >0.3%即視為含水率在短時(shí)間內(nèi)斜率有連續(xù)明顯的增加或者發(fā)生斜率陡變，其中hn+1指第N+1次檢測(cè)的被測(cè)油液的含水率，hn指第N次檢測(cè)的被測(cè)油液的含水率。在實(shí)際應(yīng)用中，并不局限于以上的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)所和不同的設(shè)備維護(hù)工藝要求做出改動(dòng)。
[0060]本實(shí)施例的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，可用于現(xiàn)場(chǎng)定量分析油液質(zhì)量狀態(tài)，及時(shí)提供設(shè)備故障預(yù)警，優(yōu)化換油周期，減少停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，本監(jiān)測(cè)裝置可根據(jù)具體情況，單獨(dú)作為測(cè)量油液污染度或油液含水率的儀器使用。
[0061]以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括N個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊，其中N〈30且為正整數(shù)，每一個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)一臺(tái)軋機(jī)潤(rùn)滑支路或一個(gè)油箱，其中:潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)模塊包括電容傳感器探頭電極(30)、電容傳感器信號(hào)處理電路(31)和采集控制變送電路(32)，所述的電容傳感器探頭電極(30)安裝于軋機(jī)潤(rùn)滑支路或油箱并浸入被測(cè)油液，該電容傳感器探頭電極(30)與電容傳感器處理電路(31)相連，電容傳感器處理電路(31)的輸出信號(hào)通過采集控制變送電路(32)傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的電容傳感器探頭電極(30)包括外電極(33)、中間電極(34)和內(nèi)電極(35)，其中:所述的外電極(33)與中間電極(34)之間形成供被測(cè)油液流過的開放空腔(36)，該外電極(33)和中間電極(34)構(gòu)成一電容器；所述的中間電極(34)的內(nèi)部為供對(duì)比油液放置的封閉空腔(37)，中間電極(34)內(nèi)部的封閉空腔(37)中設(shè)置有內(nèi)電極(35)，該中間電極(34)和內(nèi)電極(35)構(gòu)成一電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述的外電極(33)為前端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極(34)為前端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極(35)為圓柱結(jié)構(gòu)，該外電極(33)安裝在中間電極(34)的外周，內(nèi)電極(35)安裝在中間電極(34)內(nèi)，且外電極(33)、中間電極(34)以及內(nèi)電極(35)的中軸線相重合，外電極(33)和中間電極(34)構(gòu)成同軸筒狀電容器，中間電極(34)和內(nèi)電極(35)構(gòu)成同軸筒狀電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的外電極(33)上設(shè)置有液體通流孔(38)，該液體通流孔(38)將開放空腔(36)與筒狀結(jié)構(gòu)外電極(33)的外周相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的中間電極(34)上設(shè)置有與封閉空腔(37)相通的注油孔和密封堵頭(39)，該注油孔和密封堵頭(39)用于填充、更換和密封封閉空腔(37)內(nèi)的對(duì)比油液。
6.一種軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，含水率和污染度的區(qū)別是依據(jù)實(shí)時(shí)溫度下測(cè)得被測(cè)油液介電常數(shù)數(shù)值隨時(shí)間變化的斜率來區(qū)分的，其步驟如下: .1)、采用軋機(jī)潤(rùn)滑油含水率和污染度在線監(jiān)測(cè)裝置，利用電容傳感器信號(hào)處理電路(31)通過電容傳感器探頭電極(30)實(shí)時(shí)測(cè)得被測(cè)油液和對(duì)比油液的實(shí)時(shí)溫度下的介電常數(shù)，電容傳感器處理電路(31)對(duì)應(yīng)輸出的電參數(shù)信號(hào)通過采集控制變送電路(32)傳輸?shù)轿⑻幚砥骷皵?shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置(40)； .2)、微處理器及數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)裝置(40)計(jì)算實(shí)時(shí)溫度下實(shí)時(shí)測(cè)量的被測(cè)油液的介電常數(shù)相對(duì)于對(duì)比油液介電常數(shù)變化值，即對(duì)應(yīng)輸出的電參數(shù)變化值； .3)、依據(jù)步驟I)和步驟2)測(cè)得的數(shù)據(jù)，根據(jù)事先標(biāo)定的傳感器含水率靈敏度系數(shù)，按照采樣間隔，依次遞增分別計(jì)算兩個(gè)相鄰采樣時(shí)間對(duì)應(yīng)的含水率，并計(jì)算含水率相對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率； .4)、依據(jù)步驟3)計(jì)算的變化斜率，作如下判斷； .4.1)、介電常數(shù)變化引起的計(jì)算含水率對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率隨著采樣時(shí)間次數(shù)的增加，斜率有連續(xù)明顯的增加或者發(fā)生斜率陡變，可判斷為油液含水率變化，設(shè)備出現(xiàn)了漏水故障； .4.2)、介電常數(shù)變化引起的計(jì)算含水率對(duì)于規(guī)定時(shí)間的變化斜率隨著采樣時(shí)間次數(shù)的增加，斜率沒有連續(xù)明顯的增加，可判斷為油液的污染度程度。
【文檔編號(hào)】B21B38/00GK104209347SQ201410456066
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】王瑞宏, 張峰, 馬春風(fēng), 曹志勇, 吳海彤 申請(qǐng)人:馬鞍山馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司, 深圳市先波科技有限公司