基于光学法的油液磨粒在线监测系统设计

航空液压油颗粒污染度在线检测装置设计 陈耀东;谭威;宋兆华 【摘 要】介绍了液压系统颗粒污染度检测的现状,结合航空液压油设备液压系统的特点,对颗粒污染度在线检测进行设计,介绍了颗粒污染度检测装置的主要结构、硬件设计、软件设计.

【期刊名称】《电大理工》 【年(卷),期】2011(000)002 【总页数】2页(P25-26) 【关键词】航空液压油;液压系统;颗粒污染度 【作 者】陈耀东;谭威;宋兆华 【作者单位】沈阳航空航天大学;沈阳航空航天大学;海军驻沈阳地区航空军事代表室,沈阳110034

【正文语种】中 文 航空液压油在飞机上起着润滑、防锈、清洁和密封等多重作用，液压油的洁净度与其它性能指标是上述作用的基础。在飞机日常使用过程中，液压油系统污染物可能堵塞油滤、喷油嘴，造成供油不足、活门卡滞、密封性能降低等各种故障。从飞机液压系统的故障率来看，是飞机各系统中故障率最高的，且有逐年上升的趋势，飞机液压系统的故障主要是由油液污染造成。液压油系统的故障严重威胁着飞行安全。因此，实行对飞机液压油的监控，从而监控飞机油液质量有着重要意义。本文根据航空液压油设备与飞机的使用频次和功能，将颗粒污染度加装在航空液压油低压管路上，实现一个传感器测量系统的信号采集，并对软件进行二次开发，实现GJB等级的直接显示。提高飞机的油液污染度在线检测能力，提高用户使用便利性。 颗粒污染度检测装置在不改变原有航空液压油设备的整体功能和使用的前提下进行，不改变液压管路的走向和位置。设备自身循环清洗和与飞机正常对接使用时，颗粒污染度检测装置均可以正常工作。 颗粒污染度检测装置由在线监测传感器组件、电缆、显示部件、转换组件等部件组成，系统模型见图1。 在线监测传感器包括两个基本部件：激光感应器和通讯接口模块。激光感应器使用光阻塞技术来检测颗粒。检测到的包含有颗粒浓度数据的光信号通过一根光纤发送到通讯接口模块，把含有原始颗粒浓度信息的光信号转换成RS232数字信号，该信号再由传输电缆输送到显示部件内。 在线监测传感器组件外面用金属罩包裹，在线监测传感器、通讯接口模块（信号处理装置）共同安装在一个金属箱体内。 在线监测传感器选用英国生产的PC9000小型在线污染度检测仪，其体积小，结构紧凑，易安装，工作可靠。供货稳定，备件充足。耐高温、高压，动态检测，大大提高生产效益。PC9000小型在线污染度检测仪产品采用在线“光阻法”颗粒计数原理，能即时对油液污染度状况进行检测。产品提供了在＞4 μm、＞6 μm、＞14 μm、＞21 μm大小颗粒的累计浓度信息，适用ISO4406、NAS1638及GJB-420B标准。 用软件程序来控制和传递监测信息，软件分为两部分：传感器组件软件和显示组件软件。 传感器组件软件是原传感器组件固有的，其功能是支持传感器工作、传感器信号处理、通信等。 显示组件软件是通过传感器组件、显示组件之间的通信接口，接收传感器通讯接口模块发送含有原始颗粒浓度的信息进行处理，进行不同标准的污染度的等级转换（将ISO、NAS等级的污染度信息转换成GJB标准），通过显示元件显示，软件支持报警状态、打印机通信、确定打印内容、格式，存储检测信息。显示组件软件程序采用C语言编写。显示组件软件流程图见图2。 本文设计的液压系统颗粒污染度检测装置，经在某型飞机上试用，完全可满足飞机液压系统的需要，实现实时对飞机液压油液质量进行GJB等级的监控。该装置的应用可提高飞机液压油液污染度在线检测能力，同时提高用户使用的便利性，目前已批量生产交付用户使用。

油液颗粒计数器油液颗粒计数器是一类采用光阻法（遮光法）原理，用于检测液体中固体颗粒的大小和数量的仪器。

可广泛应用于航空、航天、航发、重工机械、电力、石油、化工、交通、港口、冶金、机械、汽车制造等领域，对液压油、润滑油、岩页油、变压器油（绝缘油）、汽轮机油（透平油）、齿轮油、发动机油、航空煤油、水基液压油等油液进行固体颗粒污染度检测，及对有机液体、聚合物溶液进行不溶性颗粒的取样检测。

目前拥有KT-2A、KB-3A、KB-5、KZD-3A、KZ-4等系统产品，这些产品都是天津罗根公司根据客户的实际需要研发设计的。

可以在线检测，也可以实验室取样检测，数据稳定，检测快捷。

性能特点：1.采用光阻法（遮光法）原理，具有检测速度快、抗干扰性强、精度高、重复性好等优点。

2.高精密传感器保证高分辨率力和准确性。

3.精密注射器式取样系统，实现取样速度恒定和取样体积精确控制。

4.正/负压气压舱装置，实现样品脱气和高粘度样品检测。

5.彩色液晶触摸屏，触摸操作、简单方便。

6.内置NAS1638、ISO4406、GJB420B、GJB420A、AS4059F、GB/T14039、SAE749D、ROCT17216、DL/T432、ASTMD7619、IP564、SH/T0868等颗粒污染度等级标准，并可根据用户要求内置所需标准。

7.可设置9900个粒径，便于进行颗粒度分析。

8.可同时存储四条校准曲线（乳胶球校准曲线、ACFTD校准曲线、ISOMTD校准曲线、GOST校准曲线），并可轻松切换，降低换算的误差。

9.检测数据存储功能，方便检测数据的存档、检索和分析。

10.内置打印机，可直接打印出检测报告。

11.内置中文输入法，实现检测报告中文标注。

12.RS232接口及功能强大的数据软件，可实现外接计算机工或上位机对仪器的控制及对检测数据的处理。

13.具有磁力搅拌功能，使颗粒均匀分布。

14.气压泵装置配有气体过滤净化系统，避免了对样品的污染。

HIACPM4000在线油液颗粒监测系统和在线油液颗粒监测系统价格HIACPM4000在线油液颗粒监测系统 标题：HIACPM4000在线油液颗粒监测系统特点： 使用长寿命的激光二极管，仪器具有优异的性能和使用寿命 可以实时提供污染情况，为快速决策提供信息 可应用在高温、高压等恶劣的环境中 应用： PM4000-XY 是由PT4000-X(传感器)和IM4000-Y(信号将数转换器)组成。

主要应用于高压的油液系统或设备中，在线检测油液内污染物的含量， 并提供相应的油液等级。

由于PT4000传感器免维护的独特的设计，为 客户节省了后期的维护费用和维护时间。

24小时不间断的测试数据可 通过软件保存，客户也可对历史数据进行查看和分析。

性能：总生产维护战略(TPM) 预测维护(PdM) 趋势磨损残留物等级评估 ...厂家：上海政泓 市场价格： 优惠价格：百度搜索联系HIAC8011油液颗粒计数系统 标题：HIAC8011油液颗粒计数系统特点： 性能全面，支持ISO11171标准 可应用于测量0.5-400微米直径的颗粒 支持ISO4406，NAS 1638和用户自定义的各种标准 内置符合ISO11171，ACFTD ，MTD ，PSL 等标准的校验程序 可以同时监测8个任意直径的颗粒(传感器测量范围内) 取样时间小于1分钟 测量数据可重复性优于5% 直接操作，不需要额外的PC 控制 应用: 实验室液体分析 液压设备和设备日常维护的验证 系统洁净等级的认证 零部件洁净度的认证 液压部件的磨损测试 性能: HIAC8011系统可测试黏度范围在0-80厘泊的液体，并提供快速的颗粒含量分析。

系统可配置遮光法和双模法的传感器，可以测量0.5-400微米直径的颗粒在液体中的数量和分布。

8011在ABS-2(自动取样器)中对被测液体进行加压来驱动液体流过传感器以获取精...厂家：上海政泓 市场价格： 优惠价格：百度搜索联系 标题：HIACChemishield 液体颗粒分析系统特点： 选用多种探头适用不同的粒径范围 采用氮净化内部管路 信号电缆与进样管分开设置以保证良好厂家：上海政泓 市场价格： 优惠价格：百度HIACChemishield 液体颗粒分析系统 的绝缘 整个测试系统安全、稳定、可靠 应用： 化学品和危险物品的颗粒分析 性能： 流量控制根据介质的粘度高低进行设置 探头兼容MicroCount 100，100S 探头 可进行水和酸碱溶液以及有机物中微粒的检 测粘度的设定根据不同的介质而定，并提供 设定参考数据 ...搜索联系 HIAC8012油液颗粒计数系统 标题：HIAC8012油液颗粒计数系统特点： 可测量高黏度的液体样品(最高可达1800厘泊) 流速偏差小于1% 样品的取样体积最小可为3mL稀释比例系数和背景参考值的设置使得颗粒计数器的偏差变得非常小 应用： 洁净液体的分析测量 高黏度的油品 液压传动油 性能： HIAC 8012系统可测试黏度范围在0-1800厘泊的液体，它由取样器(SDS)、计数器(8000A)、和传感器(HRLD400HC)3部分组成，可应用于测量直径2-400微米的颗粒数量和分布情况。

煤矿设备油液监测系统的开发与应用研究摘要：油液监测技术，是以油液分析为手段，通过对在用油液的磨粒检测、污染度检测、理化性能检测、元素分析等，对煤矿设备进行在用油使用状况实施动态监控、预测与诊断，并提出管理措施和维修决策的技术。

关键词：煤矿设备;油液监测系统;开发与应用引言油液监测技术是通过对煤矿设备润滑油样品进行取样，利用多种的监测技术手段，对样品的理化指标、污染物指标和磨损指标进行分析，结合设备的的实际工况、润滑状态等进行数据结果分析，不但可以对在用设备的磨损状态进行定性和定量分析，还可有效的对设备故障进行预防预测，结合摩擦磨损特性的变化进行监测分析结果，可以对设备的故障类型、故障部位、故障原因和进行快速而科学的诊断，这对于煤矿设备的安全运行有着重要而深远的意义。

1油液监测技术内容目前，油液监测技术使用最广泛和有效的手段，主要时润滑油理化指标分析和磨损颗粒分析。

前者通过监测油品添加剂的损耗情况、基础油衰变情况、以及油品理化性能指标的劣化程度，来监控设备的润滑状态及润滑不良导致的设备故障。

后者是通过对润滑油中磨损颗粒的尺寸、形貌、数量等参数的监测，可以实现设备故障的诊断、实现设备的预防性维护、最终实现设备的按质换油、延长润滑油的使用期限的目的，最终达到对设备摩擦状态监测和故障诊断的目的，通常情况下，设备的磨损呈现一种缓慢上升的状态，从最初的摩擦磨合到稳定的磨损，最终出现剧烈磨损阶段，也就是我们常说的故障高发期阶段。

2煤煤矿设备油液监测系统的开发与应用2.1系统设计从生产现场的设备润滑油中采集具有代表性的油样，送入油液分析实验室进行检测，油样的质量可以有效反映生产现场设备的运行状态，从而将实验室与生产现场联系起来。

以油液分析实验室—生产现场为基本模式，从设备操作人员、取样人员、检测人员和维护人员的不同角度设计了油液监测管理系统，系统包括检测数据采集系统和监测业务管理系统两部分。

检测数据采集系统服务于实验室端，实现收样/留样/制样信息记录、试剂材料设备使用信息记录、检测数据采集分析和检测报告生成等功能。

在线监测液压系统油液污染度的一种方法叶川;李建华【摘要】针对液压系统油液中,固体杂质、水等污染物的存在而导致液压元件失效的问题,设计了液压油污染度的在线监测装置, 通过找出影响液压油电导率变化的因素,监测液压油电导率的变化,实现了对油液中固体杂质含量和水含量的在线监测,为系统的主动维修提供了可靠数据.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页(P50-52)【关键词】电导率仪;滤水元件;油液污染度【作者】叶川;李建华【作者单位】西北工业大学机电学院,陕西,西安,710072;西北工业大学机电学院,陕西,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TH132.40 引言据资料统计,液压元件失效的70%[1]归因于油液污染,液压油中的主要污染物质有固体杂质、水和空气等,其中危害最大的是固体杂质和水.目前在线检测油液污染度的方法,主要有电导法、声导法、光电法和压差分析法等[2].这些方法都能实现在线监测液压油中固体杂质的含量,但是无法在监测固体杂质含量的同时对水含量进行监测.因此,研究线监测液压系统油液中的固体杂质、水含量,对于减少液压元件磨损,实现系统主动维修有着十分重要的意义.1 影响液压油电导率的因素当液压油中含有少量固体杂质或水时,会显著地增加其电导率值,所以不同杂质含量的液压油将对应一个不同的电导率值.1.1 固体杂质对电导率的影响在温度T0条件下 ,通过配取不同固体杂质含量的液压油,利用电导率仪测量其电导率值R,可以得到固体杂质含量N%变化引起的电导率值变化关系如图1所示.图1 固体杂质含量与电导率的关系在图1中,Q%是液压油固体杂质含量达到规定的报废标准的值[3];RQ为该杂质含量下液压油的电导率值.1.2 水对电导率的影响在温度T0条件下 ,通过配取不同水含量的液压油,利用电导率仪测量其电导率值,可以得到水含量M%变化引起的电导率值变化的关系,如图2所示.在图2中 ,W%是水含量达规定的报废标准[4]的值;RW为水含量为W%时液压油的电导率值 .图2 水含量与电导率的关系1.3 温度对电导率的影响液压油中电导率的大小和液压油的温度有关 ,设RT是T温度下液压油的电导率值;RT0为 T0温度下液压油的电导率值;∂为定值(与液压油的品质相关),液压油的电导率与温度的关系为[5]:2 在线监测液压油污染度装置的设计2.1 装置的组成监测装置如图3所示 .图3 监测装置该装置主要由2位两通电磁阀、节流阀、减压阀、压力表、温度传感器、电导率仪R1、电导率仪R2和滤水元件组成 .电磁阀用于实现装置与油液系统的接通或断开;节流阀用于限制进入监测装置中液压油的流量大小;减压阀用于调节进入监测装置中的油液压力;压力表用于测量进入监测装置中油液的压力;温度传感器用于监测油液系统的工作温度;电导率仪R1,R2则分别用于监测液压油在经过滤水元件前后的电导率值;滤水元件用于将进入装置中油液的水滤除.2.2 滤水元件的设计滤水元件中的滤芯选用高吸水树脂颗粒作为滤水介质,它能够很快地吸收比自身重量大数百倍的水形成凝胶,该凝胶在一定压力下仍能保持住水分而不分离出来.它不溶于水,也不溶于有机溶剂和油.在一定压力条件下液压油经过滤芯时,其固体杂质不会停留在滤芯中,进而不会影响固体杂质的含量.在压力和流量一定的条件下 ,通过监测装置测量含水量不同的液压油,记录滤水元件吸水饱和的时间t(滤水元件吸水饱和时,图3中的 R1=R2),可以得到滤水元件吸水饱和的时间和水含量的关系,如图4所示 .在图4中 ,t0是含水量为 100%时 ,滤水元件吸水饱和的时间;tW是含水量为W%时,滤水元件吸水饱和的时间.图4 水含量与滤水元件失效时间的关系2.3 装置在线监测的工作原理由图3可知,接通2位两通电磁阀,被测液压系统的油液进入监测装置,按要求调节减压阀为P1 MPa,在当前工作状态下,检测时间为t,电导率仪R1,电导率仪R2将测量出 T温度下的电导率值R1 T,R2 T.利用装置中的数据采集系统进行实时数据处理,根据数据处理结果,显示屏输出油液污染度的检测结果,进而可以得出油液固体杂质污染度的等级及油液中水含量是否超标,并在超标时报警.3 杂质污染度的判定方法接通两位两通电磁阀,监测装置开始工作,温度传感器可获得油液的温度T;电导率仪R1、电导率仪R2可分别测量出该温度下液压油的电导率值R1 T,R2 T.当R1T=R2T或测量时间t=tW时,断开两位两通电磁阀,监测装置工作结束.根据油液温度 T和R1 T,R2 T由式(1)可获得T0温度时的电导率值R1 T0,R2 T0.根据测量时间,t、R1 T0和R2T0这 3个参数结合图1,图2和图 4监测装置,可对油液固体杂质的污染度和水含量是否超标进行判定.a.当R1 T0≥RT0时(RT0为液压油中固体杂质含量为Q%和含水量为W%时液压油的电导率值),说明此时的固体杂质含量或水含量至少有一个超标,系统报警.b.当 RT0>R1T0>R2 T0时 ,可以通过R2T0和图1中已知电导率与固体杂质的关系 ,获得液压油固体杂质的含量N%.如果R2 T0>RQ,表明油液中的固体杂质含量超标,系统报警.c.RT0>R1T0=R2 T0时 ,如果检测时间t≤t0,说明液压油中不含水分,可以通过R2 T0和图1中已知电导率与固体杂质的关系,获得的液压油固体杂质的含量N%;如果R2 T0>RQ,表明油液中的固体杂质含量超标,系统报警;如果检测时间t0<t≤tW,说明液压油中的含水量超标,系统报警.4 监测系统的信号处理如图5所示为监测系统的硬件原理,它以MCS-51系列单片机8031为核心,由电导率仪R1、电导率仪R2、温度传感器、杂质含量超限报警电路、面板显示电路和打印输出电路等组成.图5 系统监测硬件原理在监测系统工作时,单片机以一定的采样周期对温度传感器、电导率仪 R1和电导率仪R2的输出、时间信号t进行采样,采样信号经A/D转换变为数字信号以后送入中央处理器CPU,CPU将T温度状态下的电导率值经过温度修正以后,与T0温度下不同杂质含量的电导率值进行对比,输出杂质含量,并在水含量和固体杂质含量超标时送出报警信号.5 结束语根据油液污染度在线监测原理和方法,设计的一种便携式的液压油污染度在线监测装置,其结构简单,使用方便、快捷,成本低廉,可以用于任何设备的液压系统污染度在线监测.参考文献：[1] 王士钊,付洪瑞,谭胜.电导率法快速分析在用液压油污染状况研究[J].应用科技,2006,33(12):54-55.[2] 陈欠根,衰东来,徐震.液压油清洁度检测[J].检测技术,2007,49-50.[3] GJB1575-1992.军械油料报废条件[S].[4] 毛美娟,朱子新,王峰.机械装备油液监控技术与应用[M].北京:国防工业出版社,2006.[5] 斯卡纳维.电介质物理学[M].北京:高等教育出版社,1958.。

基于光学传感技术的地下管道泄漏检测系统设计地下管道泄漏是城市基础设施中的一大隐患，如果泄漏不及时发现和修复，不仅会造成资源浪费和环境污染，还有可能导致严重的安全事故发生。

因此，设计一种能够准确检测地下管道泄漏的系统对于城市管理至关重要。

随着光学传感技术的不断发展，基于光学传感技术的地下管道泄漏检测系统成为一种新的解决方案。

光学传感技术利用光的特性进行探测和测量，与传统的机械或电子传感器相比，具有更高的灵敏度、更快的响应速度和更低的干扰。

本篇文章将介绍一种基于光学传感技术的地下管道泄漏检测系统的设计方案。

该系统主要由光纤传感器、信号处理单元和数据分析与显示单元组成。

首先，光纤传感器是该系统的核心部分。

光纤传感器利用光的传输特性，将光纤放置在管道周围，当泄漏发生时，泄漏液体进入光纤中会改变光纤传输的特性。

这种变化可以通过多种方式来检测，例如利用光的强度、相位或频率的变化来判断泄漏的位置和程度。

此外，光纤传感器具有较高的抗干扰能力，可以克服一些传统传感器在电磁干扰等方面的限制。

其次，信号处理单元负责接收和处理来自光纤传感器的信号。

该单元会对光纤传感器输出的光信号进行放大、滤波和数字化处理。

此外，为了提高系统的可靠性和抗干扰能力，还可以采用多个光纤传感器进行并联或串联，实时监测管道泄漏情况。

最后，数据分析与显示单元负责对处理后的信号进行进一步分析和显示。

通过对信号的分析，可以确定泄漏的位置、大小和类型。

同时，系统还可以配备相应的报警功能，一旦检测到泄漏事件，系统会及时发出警报，以便进行及时处置。

与传统的地下管道泄漏检测方法相比，基于光学传感技术的系统具有多种优点。

首先，光纤传感器的布置灵活，可以根据实际情况进行定制，适应不同管道的检测需求。

其次，光学传感器具有高精度和高灵敏度，可以实时监测管道的状态变化。

此外，光学传感器无需直接与管道接触，减少了对管道结构和材料的破坏，大大降低了维护成本。

然而，基于光学传感技术的地下管道泄漏检测系统也面临一些挑战。

在线油液监测在工业企业设备运行维护中的应用研究?摘要：在线油液监测是油液监测技术发展的必然趋势和重要方向。

针对工业企业设备运行维护中润滑油消耗量巨大（只能按设备厂家的要求加注润滑油），和目前油液送检的方式不能直观及时地了解润滑状态等问题。

广研检测对透平机组、液压系统、齿轮传动系统、发动机系统安装了油液在线监测仪，对机组润滑系统状况进行了实时监测，将计划性停机转化成了视情维护，做到了有的放矢，达到了降本增效的目的。

关键词：在线油液监测；故障诊断；实时监测；视情维护Application of on-line Oil Monitoring in Equipment Operation and Maintenance of Industrial EnterprisesTao Hui, He shizhong, Feng wei, Yang tao, Tang jianwu(Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute, Guangzhou 510700, China)Abstract: The online monitoring of oil is the core and bottleneck of equipmentfault diagnosis technology. In view of the huge consumption of lubricating oil in the operation and maintenance of industrial enterprises, the problem of lubricating status can not be intuitively and timely based on the way of filling lubricating oil according to the requirements of manufacturers. And there can be no intuitive timely understanding of lubrication oil for condition problems. The oil on line monitoring instrument is installed on Turbine unit, hydraulic system, gear transmission system, engine system, On the condition of lubricating system for real-time monitoring, the planned downtime into condition based maintenance, be targeted, achieve the purpose of lowering the efficiency visual system.Key words: Online Monitoring of Oil; Fault Diagnosis; Real-time monitoring; Visual Maintenance;1引言润滑油液是机械装备的“血液”，润滑失效直接导致机械传动部件异常磨损，是机械装备故障的主要根源，直接影响工矿企业大型装备的安全运行[1]。

《润滑与密封》 2006年全国油液检测会议论文摘要：本文报道一种新型在线监测润滑油粘度和磨损颗粒量变化的传感器。

该传感器可以直接安装于润滑油通路中，不仅结构简单，使用方便，而且能测量小颗粒和低浓度样品，在润滑油质量实时监测和机械设备故障诊断中具有广泛应用。

关键词：润滑油，磨损颗粒，粘度，在线监测A Novel Sensor for On-line Oil Viscosity and Particle MonitoringZhang FengFrontwave Technology Inc., Shenzhen, 518057A novel sensor for on-line oil viscosity and particle monitoring has been reported. It is found that the sensor, which can be installed in the oil loop of the lubrication system, can detect small particles at very low concentration. Due to the advantages of being small and easy to use, this sensor is expected to find wide applications in oil quality monitoring and machine fault diagnosis.Key words: oil, wear particle, viscosity, on-line monitoring一、引言表面磨损和疲劳是旋转机械设备如汽轮机、车辆变速箱、液压系统和轴承失效的主要模式。

测定润滑油中的磨损颗粒量特别是铁磁性磨损颗粒量是一种有效的反映机械部件表面磨损和疲劳状态的方法，在航空、运输及动力机械中获得广泛应用。