專利名稱:潤滑油液微量水分傳感器探頭及在線監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及油液在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,特別是潤滑油液微量含水在線監(jiān)測(cè)與分析。
背景技術(shù):
設(shè)備潤滑油液中水分含量增加將帶來以下方面的影響(1)降低潤滑油的粘度和油膜強(qiáng)度。(2)影響油膜的形成,使油品氧化,增加油 泥,惡化油質(zhì)。(3)加速有機(jī)酸對(duì)金屬的腐蝕。(4)使添加劑發(fā)生水解反應(yīng)而失效。因此,對(duì)潤滑油液含水進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),對(duì)設(shè)備的工況監(jiān)測(cè)和摩擦磨損分析具有 重要的意義。早期的油液水分監(jiān)測(cè)采用離線方式進(jìn)行。如卡爾·費(fèi)休滴定法。離線分 析從設(shè)備油池中提取潤滑油樣,送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行含水分析。這種分析方式成本高,效率 低,而且油液樣品在提取和運(yùn)送過程中易受污染。目前在潤滑油液微量含水的在線監(jiān)測(cè) 領(lǐng)域,尚無成熟可靠的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用。近年來,水活度測(cè)量技術(shù)在絕緣油微量含水監(jiān)測(cè)中開始逐步應(yīng)用。例如芬蘭 維薩拉公司的HUNMICAP 系列產(chǎn)品。但其監(jiān)測(cè)含水種類僅限于溶解水,多用于變壓 器油(絕緣油)的微量含水監(jiān)測(cè)中。潤滑油微量含水監(jiān)測(cè)需要監(jiān)測(cè)溶解水、乳化水和游 離水三種狀態(tài)的水。因此,水活度監(jiān)測(cè)產(chǎn)品不能直接應(yīng)用于潤滑油液?;诮殡姵?shù)對(duì)油液中含水測(cè)量,國內(nèi)外已經(jīng)開展了大量研究工作。該方法的 原理基于油液中混入水分會(huì)引起等效介電常數(shù)的變化。通過測(cè)量電容來判斷等效介電常 數(shù)的變化,進(jìn)而得出水分的含量。市面上已有一些基于該原理的測(cè)量產(chǎn)品。例如美國 迪沃森公司的EASZ-I系列產(chǎn)品。但該系列產(chǎn)品僅適用水分含量較高的情況。對(duì)微量水 分含量不能準(zhǔn)確測(cè)量。而且,此類測(cè)量傳感器僅給出一個(gè)油液中水分含量的相對(duì)值。并 不能對(duì)實(shí)際油液中水分存在的狀態(tài),以及油液中是否含有氣泡等復(fù)雜情況給出分析和判 斷。實(shí)際中的潤滑油液含有一定量的氣泡,存在氣泡是影響該類方法對(duì)水分含量做出正 確判斷的主要原因。本發(fā)明專利針對(duì)該類方法的現(xiàn)有不足,同樣采用了基于介電常數(shù)測(cè) 量的電容法測(cè)定油液中的微量含水。設(shè)計(jì)了同軸形式的傳感器探頭,并基于該傳感器探 頭提出一套進(jìn)行潤滑油液微量含水在線監(jiān)測(cè)的方法。該監(jiān)測(cè)方法能夠消除氣泡的干擾, 此外,還能對(duì)油液中是否存在游離狀態(tài)的水分做出定性的判斷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足,提供潤滑油液微量水分傳感器探頭 及在線監(jiān)測(cè)方法,通過等效介電常數(shù)值和當(dāng)時(shí)測(cè)得的油液溫度,可以得出油液中微量水 分的含量。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種潤滑油液微量水分傳感器探頭,內(nèi)電極為圓柱體,外電極為長(zhǎng)方體,外電 極內(nèi)部開設(shè)有圓柱形空腔,將內(nèi)電極包含在其中,內(nèi)電極與外電極同軸,內(nèi)電極表面涂
3覆絕緣漆,內(nèi)外電極之間的間隙形成儲(chǔ)油腔,外電極底部有進(jìn)油口連接儲(chǔ)油腔,外電極 頂部有出油口連接儲(chǔ)油腔,在儲(chǔ)油腔頂部留有氣泡收集空間,用于測(cè)量過程中收集氣泡 到該區(qū)域,溫度測(cè)量晶體管安裝口設(shè)置在外電極靠近頂部位置。溫度測(cè)量晶體管測(cè)量0 120°C溫度變化。一種運(yùn)用上述傳感器探頭進(jìn)行潤滑油液微量含水在線監(jiān)測(cè)的方法,按以下步驟 進(jìn)行首先,啟動(dòng)輔助循環(huán)油路,油液流經(jīng)傳感器探頭,前端測(cè)量電路對(duì)流動(dòng)中油液 的等效介電常數(shù)和溫度進(jìn)行第一次測(cè)量,前端測(cè)量電路由CDC芯片構(gòu)成;每隔At時(shí)間 測(cè)量一組電容和溫度數(shù)據(jù),At通常取1秒,連續(xù)測(cè)量5 10分鐘,得到“介電常數(shù)-時(shí) 間曲線”和“溫度-時(shí)間曲線”;其次,輔助循環(huán)油路進(jìn)行油液靜置,靜置時(shí)間3 5 分鐘;再次,前端測(cè)量電路對(duì)靜置后的油液等效介電常數(shù)和溫度進(jìn)行第二次測(cè)量,第二 次測(cè)量只測(cè)一組電容和溫度數(shù)據(jù),即一組等效介電常數(shù)值和溫度值;對(duì)上述步驟得到的測(cè)量數(shù)據(jù)分三步進(jìn)行處理第一步由以下公式,將第二次測(cè)量等效介電常數(shù)值折算到溫度為20°C情況下 數(shù)值,
權(quán)利要求
1.一種潤滑油液微量水分傳感器探頭,其特征在于,內(nèi)電極(1)為圓柱體,外電極 (2)為長(zhǎng)方體,外電極(2)內(nèi)部開設(shè)有圓柱形空腔,將內(nèi)電極(1)包含在其中,內(nèi)電極 (1)與外電極(2)同軸,內(nèi)電極(1)表面涂覆絕緣漆,內(nèi)外電極之間的間隙形成儲(chǔ)油腔, 外電極⑵底部有進(jìn)油口(6)連接儲(chǔ)油腔,外電極(2)頂部有出油口⑷連接儲(chǔ)油腔,在 儲(chǔ)油腔頂部留有氣泡收集空間(3),用于測(cè)量過程中收集氣泡到該區(qū)域,溫度測(cè)量晶體管 安裝口(5)設(shè)置在外電極(2)靠近頂部位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器探頭,其特征在于,溫度測(cè)量晶體管測(cè)量O 120°C 溫度變化。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的傳感器探頭進(jìn)行潤滑油液微量含水在線監(jiān)測(cè)的方法,其 特征在于,按以下步驟進(jìn)行首先,啟動(dòng)輔助循環(huán)油路,油液流經(jīng)傳感器探頭,前端測(cè)量電路對(duì)流動(dòng)中油液的等 效介電常數(shù)和溫度進(jìn)行第一次測(cè)量,前端測(cè)量電路由CDC芯片構(gòu)成;每隔At時(shí)間測(cè)量 一組電容和溫度數(shù)據(jù),At通常取1秒,連續(xù)測(cè)量5 10分鐘,得到“介電常數(shù)-時(shí)間 曲線”和“溫度-時(shí)間曲線”;其次,輔助循環(huán)油路進(jìn)行油液靜置,靜置時(shí)間3 5分 鐘;再次,前端測(cè)量電路對(duì)靜置后的油液等效介電常數(shù)和溫度進(jìn)行第二次測(cè)量,第二次 測(cè)量只測(cè)一組電容和溫度數(shù)據(jù),即一組等效介電常數(shù)值和溫度值; 對(duì)上述步驟得到的測(cè)量數(shù)據(jù)分三步進(jìn)行處理第一步由以下公式,將第二次測(cè)量等效介電常數(shù)值折算到溫度為20°C情況下數(shù)值,其中ε表示油液的等效介電常數(shù),βν表示油液的體膨脹系數(shù),d£表示相對(duì)介電常 數(shù)差值,4表示溫度差值;再根據(jù)下式,得出油液中微量含水量, ε 20 = 13.0214 α 2+2.6841 α + ε 0其中ε2(ι表示20°C油液的介電常數(shù)值,ε C1表示不含水的純凈油液介電常數(shù)值,α表 示含水體積分?jǐn)?shù);第二步從“介電常數(shù)-時(shí)間曲線”中選取在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)介電常數(shù)變化平滑的 一段曲線,求出其對(duì)應(yīng)的平均介電常數(shù)值和平均溫度值,即階段介電常數(shù)與階段溫度 值,按照第一步所述方法,將階段介電常數(shù)折算到20°C下,由下式得出氣泡含量體積分 數(shù),ε 20" ε t20 = 0.894 α a式中α a為氣泡的體積分?jǐn)?shù),ε t20為階段介電常數(shù)折算到20°C的值; 第三步根據(jù)“介電常數(shù)-時(shí)間曲線”中是否存在凸峰,判斷油液中是否存在游離 狀態(tài)的水分,如果存在凸峰,則存在游離狀態(tài)的水分,凸峰的高度越大,游離狀態(tài)水分 的顆粒粒徑就越大;凸峰數(shù)量越多,游離狀態(tài)水分含量就越多。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種潤滑油液微量水分傳感器探頭及在線監(jiān)測(cè)方法,該傳感器探頭安裝于輔助循環(huán)油路中,與前端測(cè)量電路和通用PC機(jī)組成潤滑油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于潤滑油液的微量含水在線監(jiān)測(cè)。前端測(cè)量電路首先驅(qū)動(dòng)輔助循環(huán)油路將潤滑油液送入同軸型傳感器探頭中,同軸型傳感器探頭測(cè)得油液的等效介電常數(shù)值和溫度數(shù)值。前端測(cè)量電路通過串行通信將測(cè)得數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。PC機(jī)通過程序分析,對(duì)油液中微量水分含量、氣泡含量以及是否存在游離狀態(tài)的水分做出判斷。
文檔編號(hào)G01N27/22GK102012387SQ20101029527
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者毛軍紅, 肖成誠, 謝友柏 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)