油品質量在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

敖海龍

摘 要：在線監(jiān)測技術則能夠實現(xiàn)對機械設備運行過程中的油品質量監(jiān)測，能夠進一步的確保油品的質量，并有效防止油品的失效，提高設備的可靠性運行，提升設備的使用壽命。

關鍵詞：油品；監(jiān)測；在線；傳感；信息融合；設計

現(xiàn)代社會生活和生產，離不開各式各樣的機械設備，而機械設備的通病則在于機械內部在持續(xù)的使用過程中會出現(xiàn)磨損和潤滑的問題，如果不能夠及時的解決，將會降低機械的使用壽命，造成一定的經濟損失。油品質量監(jiān)測是現(xiàn)代設備管理的需要，目前常用的油品質量監(jiān)測都是離線狀態(tài)的，而在線監(jiān)測技術則能夠實現(xiàn)對機械設備運行過程中的油品質量監(jiān)測，能夠進一步的確保油品的質量，并有效防止油品的失效，提高設備的可靠性運行，提升設備的使用壽命。

1 油品監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀

一般來說，對于油品質量的監(jiān)測主要發(fā)生在兩個階段，第一個階段是在選用機械潤滑油品的選型過程中，在這一過程中，許多企業(yè)都是采用實驗室監(jiān)測方式來進行，主要的油品監(jiān)測技術包含有紅外光譜技術、原子發(fā)射光譜技術、鐵譜技術以及顆粒計數(shù)技術等方式對油品的質量進行鑒定。這一階段的油品質量監(jiān)測主要是為了幫助企業(yè)選擇品質高的潤滑油品投入到機械設備中使用。第二個階段的油品質量監(jiān)測主要是指在機械設備的運行過程中油品質量監(jiān)測，對于油品質量的監(jiān)測主要包含對油液內的水分監(jiān)測、粘度檢測、介電常數(shù)等。這些參數(shù)的變化將會對油品的質量產生極大的影響，從而影響到油品的質量。

油品在的水分監(jiān)測是為了進一步避免乳化水和游離水對油品質量的影響，如果油品中水分含量過高，會促使油品氧化變質。破壞潤滑油形成的油膜，使?jié)櫥托Ч儾?，同時還會加速有機酸對金屬的腐蝕作用，銹蝕設備。例如某電廠汽輪機，當汽輪機油含水量達到0.1%時，油液變得白濁狀。當汽輪機油含水量達到0.8%時，軸承發(fā)生嚴重磨損。四球機試驗結果表明：隨著含水量的增加，汽輪機油的抗磨性逐漸下降。當含水量達到2.5%時，汽輪機油的抗磨性急劇下降，汽輪機油潤滑性能喪失。由此可見水分監(jiān)測的重要性。

粘度是評定潤滑油質量的一個重要指標，也是一個重要的換油指標。它是潤滑油流動性能的主要技術指標，絕大多數(shù)的潤滑油是根據(jù)其粘度大小來分牌號。潤滑油粘度變化的主要原因有油品氧化加劇，導致粘度升高、油品抗剪切性能下降，導致粘度降低以及油品中混入了其他不同粘度的油品，導致粘度發(fā)生變化。

油品在使用過程中，由于氧化、添加劑失效、析出、磨屑以及混入水分、異種油品、機械雜質等而被污染，造成油品質量下降。通過檢測油品綜合指標，有助于實時監(jiān)控油品質量，保證設備潤滑效果?，F(xiàn)代檢測方法采用介電常數(shù)法，潤滑油中雜質的密度按比例增加或減少，引起介電常數(shù)的增加或減少，確切的說，由于潤滑油中雜質含量的變化，使之與新油相比，具有了不同的介電特性。

2 油品質量在線監(jiān)測系統(tǒng)

對于油品質量的各個指標的監(jiān)測大多采用離線監(jiān)測，常用的一起有水分測定儀、運動粘度測定儀等。對于油品質量的在線監(jiān)測技術則多擦藥了流量分析法、電容法等，但這些技術往往是單獨而分散的對油品中特定的參數(shù)進行監(jiān)測，不能夠實現(xiàn)對油品質量的綜合在線監(jiān)測。本文則基于單片機的技術基礎上，提出了一種只能油品質量監(jiān)測系統(tǒng)的設計。

2.1 功能設計

該系統(tǒng)的使用過程中必須要實現(xiàn)以下結構功能：

自動化監(jiān)測：油品質量的在線監(jiān)測必須實現(xiàn)整個監(jiān)測系統(tǒng)的自動監(jiān)視功能，實現(xiàn)對油品的持續(xù)性在線監(jiān)控，同時系統(tǒng)中還應該設置相應的報警參數(shù)，能夠實現(xiàn)報警功能，并能夠進行一定程度小范圍內的自我診斷，為維護人員現(xiàn)場監(jiān)測人員提供相關調控方向。除此之外，在連續(xù)測試中具有自動檢測、自動適應功能。即在連續(xù)測試時對隨時出現(xiàn)的油體過粘、過臟和環(huán)境溫度過低等工況能夠補償和調整，具有適應環(huán)境溫度變化和油體粘度變化的能力，不會因上述原因產生誤報和漏報現(xiàn)象。

數(shù)字化監(jiān)測：油品在線監(jiān)測系統(tǒng)主要的監(jiān)測指標包含有對油品質量的粘度、介電常數(shù)以及溫度。數(shù)字化監(jiān)測功能是指在監(jiān)測過程中，這些參數(shù)將會以數(shù)字等直觀的方式顯示，也就是說在監(jiān)測過程中，能監(jiān)測和顯示檢測油品的粘度值，油的介電常數(shù)值和溫度值。

信息處理：能夠將監(jiān)測得到的相關數(shù)據(jù)，進行信息處理，主要利用多傳感器的信息融合技術，將測到的粘度、溫度、介電常數(shù)進行融合得出油品的狀態(tài)。

通信功能：在線監(jiān)測儀應具有與PC機通訊的能力，將測量的參數(shù)值及時送入上位機，為實現(xiàn)油液監(jiān)測系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和診斷提供基礎。

2.2 相關技術

智能油品質量在線監(jiān)測系統(tǒng)中主要核心在于單片機的數(shù)字控制和處理分析，以及傳感技術和信息融合技術，以下做簡要介紹：

單片機是一張微型集成電路芯片，它具有強大的數(shù)據(jù)處理功能，基本結構包含有運算器、控制器和寄存器。運算器主要功能為執(zhí)行各種算術運算和邏輯運算，而控制器主要的作用在于協(xié)調和控制整個單片機的操作，并通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)與各種外圍設備進行數(shù)據(jù)傳感連接。寄存器則相當于整個單片機的數(shù)據(jù)庫，主要用于數(shù)據(jù)的存放、地址的存放等。單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)對不同參數(shù)的側臉。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。本次設計采用的AT89C52單片機。

數(shù)字傳感器：傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網絡化的特點，是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。除此之外，智能化傳感器能夠進一步模擬人的感官和大腦的協(xié)調，利用測試數(shù)據(jù)傳輸以及相關指令來實現(xiàn)補償、增益、輸出。

多源信息融合技術：信息融合實際上是對數(shù)據(jù)的融合，主要應用對象來自于多個傳感器監(jiān)測反饋的數(shù)據(jù)，是一個對從單個和多個信息源獲取的數(shù)據(jù)和信息進行關聯(lián)、相關和綜合，以獲得精確的位置和身份估計，以及對態(tài)勢和威脅及其重要程度進行全面及時評估的信息處理過程；該過程是對其估計、評估和額外信息源需求評價的一個持續(xù)精練過程，同時也是信息處理過程不斷自我修正的一個過程，以獲得結果的改善。多源信息融合在油品在線監(jiān)測系統(tǒng)中起到的重要作用在于：一是對為整個系統(tǒng)的工作提供更加穩(wěn)定的處理環(huán)境，油品質量在線監(jiān)測需要同時對各種數(shù)據(jù)進行采集和分析，需要多個傳感器同時作業(yè)，一旦某一個傳感器失效，多源信息融合能夠保證其他傳感器的工作性能不受干擾，并能夠起到一定的預警作用。其二是能夠進一步提升傳感空間的分辨力，十分有利于精確的油品質量監(jiān)測工作，進一步的提升監(jiān)測精準度。

2.3 功能模塊

智能油品質量在線監(jiān)測儀主要測量模塊為：粘度測量模塊，介電常數(shù)測量模塊，溫度測量模塊。粘度測量模塊主要理由石英晶體微天平實現(xiàn)對油品的粘度監(jiān)測，其主要的監(jiān)測傳感器為石英晶體的傳感器探頭，能夠滿足多種有也環(huán)境中的震蕩要求。結構簡單，并且具有很強的實時傳感的能力，能夠滿足對油品粘度在線分析的要求。

介電常數(shù)模塊監(jiān)測和溫度測量模塊：油的介電常數(shù)的測量采用已經開發(fā)研制的低成本的容柵式傳感器，為了對粘度和介電常數(shù)進行溫度補償，在油溫的實時監(jiān)測中，采用了數(shù)字式溫度傳感器DS1820。

3 結語

利用智能化的油品質量在線監(jiān)測系統(tǒng)，有助于對機械運行過程中的油品質量實現(xiàn)持 續(xù)的監(jiān)測，提升油品質量，降低機械故障維護費用。

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