CN202735335U - 一种润滑油在线监测集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种润滑油在线监测集成装置，该装置包括上位机和下位机，下位机包括信号解码及调制模块、油液特征信息归集模块、定压阀、控制阀、微量泵和用于截取润滑油的功能油池，以及安装在功能油池上、分别与信号解码及调制模块连接的在线式污染度监测传感器、黏度传感器、水分传感器、油质传感器和磨粒监测传感器，油液特征信息归集模块与信号解码及调制模块连接，定压阀和控制阀安装在功能油池的进油口上，微量泵安装在功能油池的出油口上且与磨粒监测传感器连接；上位机包括主板和显示器。本实用新型实现了润滑油多个理化特征性能参数信息同时并且实时的监测，该装置还具有结构集成度高、拆装方便、稳定可靠等优点。

Description

一种润滑油在线监测集成装置

技术领域

本实用新型涉及机械装备摩擦润滑系统状态监测与故障诊断技术领域，特别涉及一种润滑油在线监测集成装置。

背景技术

机械装备各运动副的摩擦不仅消耗系统能量而且产生磨损并导致材料损失。润滑是解决摩擦磨损问题的一个重要技术手段。润滑油是机械设备必备的工作介质，是机械设备摩擦润滑系统的“血液”，在机械装备的工作过程中对各运动部件起着润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用。但它本身的性质也因受到高温、高压、外部污染物等发生氧化衰变，是造成故障的原因之一。而且也容易受到污染，润滑油中的污染物包括：零部件的磨损颗粒、积碳、漆膜、腐蚀产物、粉尘、水分、燃油以及油泥等各类氧化产物；这些污染物一方面加速润滑油的变质，使润滑油失去对摩擦副表面的润滑减磨功能；另一方面固体颗粒污染物被润滑油带入各运动副表面，加速材料表面的磨粒磨损，尤其是大尺寸硬质颗粒，使机器在较短的时间里发生磨损性故障而停机。据国外统计资料表明：约80%左右的机器零部件都是因为磨损而失效，而且50%以上的机械装备的恶性事故都是起因于润滑失效和过度磨损。

可见，用润滑油作为一种信息载体，其自身蕴藏着丰富的来自各运动副表面的摩擦学状态信息。对其性能及所携带的磨损产物的监测分析，可有效地评价机器的磨损状态。润滑油监测技术通过取样分析来检测在用润滑油，获得润滑油性能和磨损产物所反映的磨损特征信息，能有效地评价机器各摩擦副构件的磨损状态。可见，润滑油分析能优化装备润滑，减少故障带来的损失，延长机器使用寿命。

现代大型的、关键性的、无储备的机械装备因为生产需要而长时连续工作，对各种动力机械润滑磨损状态的监测和故障识别预报显得尤为重要。离线的润滑油分析定期取样特点不可能实时了解到装备润滑磨损状况，延误故障的判定。同时，为了减少机器的维修费用，目前的维护由事后维护、计划维护向按需维护方向发展，这就要求对关键机械装备的运行过程进行实时在线监测。润滑油在线监测是指在机器运行过程中对润滑油实时、连续的监测并及时动态地获取机器润滑磨损状态信息，达到实时润滑磨损状态监测与故障诊断目的。润滑油在线监测技术消除了离线润滑油检测的人为不确定性因素，取样和检测几乎同时进行，并能及时提供机械装备摩擦系统的润滑磨损实时状态信息，保障装备的安全运行。

目前对于润滑油的品质的监测方法仍是以离线采集油样分析为主，在监测过程中分析润滑油的理化特征性能参数，包括基于光谱技术与铁谱技术的磨损颗粒分析，污染度分析、水分分析和黏度分析等，这种离线的润滑油定期取样的监测不可能实时了解到机械设备中润滑油润滑油的品质，会延误故障的判定。同时，为了减少机械设备的维修费用，目前的维护由事后维护、计划维护向按需维护方向发展，这就要求对机械设备的运行过程进行实时在线监测。而现有的润滑油在线监测技术，国内外大部分是采用传感器监测润滑油单一性能指标，如黏度、水分或油中携带的颗粒物质等，还没有同时完成润滑油多信息的采集仪器，对机械装备润滑磨损性故障的在线监测准确率并不高。

在公告号为CN101328917A的中国发明专利申请公开了液压油、润滑油油况在线监测系统及方法，该发明由油况监测传感器、环境监测系统、数据采集转换系统、操作程序、警报系统和自动执行系统组成，通过在油站上设置旁路和安装储油室，将监测单元固定，实时监测油的黏度、微水含量、杂质等理化特征性能参数。该发明中，传感器和监测器所检测到信号通过数据采集转换系统逐一送至计算机，由计算机对各个传输过来的信号进行逐一分析和诊断，同一个时间只能分析和诊断液压油和润滑油的一个理化特征性能参数信息，传输过程中同一时间只能传输一路数据，工作效率相对较低。并且该发明所组成结构比较复杂，不方便拆装。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种可同时实现润滑油的多个理化特征性能参数，包括水分、黏度、污染度和所携带的磨损颗粒信息的实时监测装置，并且该装置安装使用方便，对机械设备润滑系统形状适用性强，数据传输量大，能稳定地传输多个数据。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种润滑油在线监测集成装置，包括上位机和下位机，所述上位机和下位机通过数据线相连接，所述下位机包括信号解码及调制模块、油液特征信息归集模块、定压阀、控制阀、微量泵和用于截取润滑油的功能油池，以及安装在所述功能油池上的、分别与信号解码及调制模块连接的在线式污染度监测传感器、黏度传感器、水分传感器、油质传感器和磨粒监测传感器，油液特征信息归集模块与信号解码及调制模块连接，定压阀和控制阀安装在功能油池的进油口上，微量泵安装在功能油池的出油口上且与磨粒监测传感器连接；所述上位机包括主板，以及与主板连接的显示器。通过主板对下位机传送过来的理化特征信息进行实时监测、分析和诊断。

所述主板为PC104主板。

所述上位机还包括连接在主板与显示器之间的触摸板。

所述上位机还包括工业级电源和逆变器，逆变器连接在工业级电源与显示器之间。

所述上位机还包括与工业级电源的电源开关串联的熔断器。

所述上位机还包括与主板连接的交换机。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本实用新型通过下位机的油液特征信息归集模块将传感器信号进行解码与调制后得到的单个理化特征性能参数归集到同一数据格式，再传送给上位机，为上位机数据分析平台提供稳定可靠的数据，实现了多个数据同时传输和多个理化特征性能参数信息同时采集，提高了装置的工作效率和稳定性。

（2）本实用新型通过PC104主板自动对润滑油的多个理化特征性能参数信息进行融合诊断分析与评价并及时给出诊断建议，从而有效地避免机械设备的摩擦润滑系统在运行过程中出现重大故障，保障了设备长时间安全运行。

（3）本实用新型对机械设备的摩擦润滑系统实现了润滑油的多个理化特征性能参数信息实时、连续监测与故障预警，其监测与分析结果与机器运行状态具有同步性，消除了离线监测人为不确定性影响因素和离线取样检测分析时间滞后的缺点。

（4）本实用新型的装置采用了上位机、下位机的结构，润滑油的理化特征性能参数信息的采集和转换模块放置于下位机中，润滑油理化特征性能参数信息的自动提取、分析和显示的模块放置于上位机中，大大提高了装置的集成度，简化了装置的结构，使装置结构紧凑，拆装方便。

（5）本实用新型的上位机可同时连接多台下位机，实现对多台下位机的监控与显示，提高了上位机的利用率。

附图说明

图1是本实用新型润滑油在线监测集成装置的结构示意图。

图2是本实用新型润滑油在线监测集成装置的下位机结构组成框图。

图3是本实用新型润滑油在线监测集成装置的上位机结构组成框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型一种润滑油在线监测集成装置由下位机1和上位机2组成，下位机用于实现润滑油理化特征性能参数信息的采集和转换；上位机用于实现润滑油理化特征性能参数信息的自动提取、分析和显示结果。其中下位机包含有一个第一机箱，上位机包含一个第二机箱。下位机1的第一机箱上设置有进油口3、出油口4、抽气口5、网络接口和电源插头；进油口3与机械设备润滑系统引出的出油管相连，为第一机箱提供油样品供各传感器采集信息；出油口4与机械设备润滑系统上引出的进油管相接，检测之后的油样通过进油管流回设备润滑系统；抽气口5为磨粒监测传感器抽气过程提供空气，净化磨粒监测传感器油路中的残留润滑油；网络接口为第三网络接口6，电源插头为第三电源插头7。上位机2的第二机箱上设置有两个电源插头、两个网络接口、两个USB接口、电源开关14、熔断器安装口15、交流电源插头16、显示器17、触摸板18和装置铭板19，其中两个电源插头分别为第一电源插头8和第二电源插头9，两个网络接口分别为第一网络接口10和第二网络接口11，两个USB接口分别为第一USB接口12和第二USB接口13。其中第一电源插头8、第二电源插头9和第三电源插头7均为24V直流电源插头，交流电源插头为220V交流电源插头，显示器为LCD液晶显示器，装置铭板19用于加载装置技术数据。

下位机的第三电源插头7和上位机的第一电源插头8或第二电源插头9相连，通过上位机给下位机供电；下位机的第三网络接口6通过数据线和上位机的第一网络接口10或第二网络接口11相连，实现上位机2和下位机1之间的程序指令发送和监测数据的通讯。上位机2通过第一电源插头8、第二电源插头9、第一网络接口10和第二网络接口11可同时连接两台下位机1，从而实现一台上位机同时控制两台下位机工作。

如图2所示，下位机1的第一机箱内部安装有控制阀20、在线式污染度监测传感器22、黏度传感器23、水分传感器24、油质传感器25、磨粒监测传感器26、微量泵27、定压阀28、信号解码及调制模块32、油液特征信息归集模块33和功能油池34。

所述功能油池34用于截取润滑油，收集机械设备润滑系统的润滑油样品，从而方便使用多个传感器监测多个数据，再借助控制阀和微量泵，进而实现润滑油中磨粒信息的监测。在线式污染度监测传感器22、黏度传感器23、磨粒监测传感器26、水分传感器24和油质传感器25分别安装在功能油池34上；微量泵27安装在功能油池34的出油口上并且与磨粒监测传感器26连接；在线式污染度监测传感器22、黏度传感器23、水分传感器24、油质传感器25和磨粒监测传感器26分别与信号解码及调制模块32相连，将传感器各自所检测到的信号传送给信号解码及调制模块32；信号解码及调制模块32与油液特征信息归集模块33相连；油液特征信息归集模块33与下位机1的第三网络接口6相连。定压阀和控制阀20分别安装在功能油池34的进油口上，其中定压阀为下位机1油路提供需要的油压；控制阀用于截断油路，使得微量泵27在短时间内抽气吹净磨粒监测传感器26内部石英玻片上的残留润滑油，便于磨粒监测传感器拍照，从而检测到润滑油所携带的磨损颗粒信息。微量泵27进一步保证油路具有稳定的油压，满足磨粒监测传感器26供油压力需要。其中功能油池34的出油口和进油口分别与第一机箱上的进油口3和出油口4相对应。

在线式污染度监测传感器22：用于在线检测运行中油中的污染固体颗粒，并将实时数据传送到油液特征信息归集模块33；黏度传感器23：用于检测油的黏度，并将油的黏度实时数据传送到油液特征信息归集模块33；水分传感器24：用于检测油中的水分，并将实时数据传送到油液特征信息归集模块33；油质传感器25：用于检测润滑油品质特性，并将实时数据传送到油液特征信息归集模块33；磨粒监测传感器26：用于检测油中的磨损颗粒数量，并将实时数据传送到油液特征信息归集模块33。

如图3所示，上位机还包括工业级电源40、交换机35、PC104主板36、逆变器37、熔断器38和电源转换模块39。其中工业级电源40、交换机35、PC104主板36、电源转换模块39和逆变器37均安装在上位机2第二机箱内部；熔断器39安装在上位机2第二机箱上的熔断器38安装口15；上位机2第二机箱上的第一USB接口12、第二USB接口13为PC104主板36上的两个USB接口；上位机2第二机箱上的交流电源插头16通过熔断器38和电源开关14与工业级电源40相连接；上位机2第二机箱上的LCD液晶显示器17通过逆变器37与工业级电源相连接40；PC104主板36与交换机35相连，通过交换机35实现与油液特征信息归集模块33的通信；交换机35与工业级电源40相连，通过工业级电源40供电，上位机2机箱上的第一网络接口10和第二网络接口11分别与交换机35相连；上位机2第二机箱上的第一电源插头8、第二电源插头9分别通过导线和工业级电源40相连接，为下位机1供电。LCD液晶显示器17和PC104主板36相连接，触摸板18分别与LCD液晶显示器17和PC104主板36相连接，通过LCD液晶显示器17和触摸板18实现人机交互。

下位机1的信号解码及调制模块32将在线式污染度监测传感器22、黏度传感器23、水分传感器24、油质传感器25和磨粒监测传感器26传送过来的原始特征电平信号进行解码及调制，在调制的时候加入校验位进行有效电平信号的转换，得到需要的润滑油的单个理化特征性能参数信息；油液特征信息归集模块33先将从信号解码及调制模块32传输过来的单个理化特征性能参数归集到同一数据格式，再向上位机传输，有效解决图像、视频和音频等数据的粘包问题，为上位机数据分析平台提供稳定可靠的数据。

上位机2和下位机1之间通过数据线实现通信，下位机1的油液特征信息归集模块33通过该数据线和上位机2的交换机35将传感器检测到的润滑油的理化特征性能参数信息传送给上位机2的PC104主板36，由PC104主板36对获取的润滑油的理化特征性能参数信息进行分析与实时故障报警显示，并根据需要形成综合的当前监测与诊断分析报告。其中润滑油的理化特征性能参数信息包括润滑油的磨损颗粒信息、污染度信息、润滑油的黏度信息、润滑油中水分含量的质量数信息和润滑油品质特性信息，其中磨损信息包括实时的在线磨粒图像信息。上位机的LCD液晶显示器17用于显示润滑油各个理化特征性能参数在线监测与诊断中心监测、分析和诊断的结果。该装置通过上位机的触摸板18实现对该装置的相关控制操作。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，如上位机上的网络接口和电源插口根据实际监测需要设置，可以为一个，也可以为多个；上位机也可直接采用普通计算机代替。可其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种润滑油在线监测集成装置，包括上位机和下位机，所述上位机和下位机通过数据线相连接，其特征在于：所述下位机包括信号解码及调制模块、油液特征信息归集模块、定压阀、控制阀、微量泵和用于截取润滑油的功能油池，以及安装在所述功能油池上的、分别与信号解码及调制模块连接的在线式污染度监测传感器、黏度传感器、水分传感器、油质传感器和磨粒监测传感器，油液特征信息归集模块与信号解码及调制模块连接，定压阀和控制阀安装在功能油池的进油口上，微量泵安装在功能油池的出油口上且与磨粒监测传感器连接；所述上位机包括主板，以及与主板连接的显示器。

2.根据权利要求1所述的润滑油在线监测集成装置，其特征在于：所述主板为PC104主板。

3.根据权利要求1所述的润滑油在线监测集成装置，其特征在于：所述上位机还包括连接在主板与显示器之间的触摸板。

4.根据权利要求1所述的润滑油在线监测集成装置，其特征在于：所述上位机还包括工业级电源和逆变器，逆变器连接在工业级电源与显示器之间。

5.根据权利要求4所述的润滑油在线监测集成装置，其特征在于：所述上位机还包括与工业级电源的电源开关串联的熔断器。

6.根据权利要求1所述的润滑油在线监测集成装置，其特征在于：所述上位机还包括与主板连接的交换机。

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