具有濾芯壽命監控功能的過濾裝置設計與研究

郎慶陽　張楠　吳明超　張亞軍

摘 要：對濾芯壽命檢測原理進行了分析，設計了一種具有可以判斷濾芯壽命并提醒更換功能的過濾裝置，對過濾裝置的結構方案進行了研究，對自動檢測系統方案進行了設計。

關鍵詞：濾芯壽命；監控；過濾裝置

1 概述

液壓與氣壓傳動是現代化的機電設備中經常采用的一種傳動方式，廣泛應用于機械制造、汽車工業、航空工業、工程機械、建筑機械、鍛壓機械、礦山機械、食品機械、包裝機械、電子工業、印染機械等行業。

在液壓或氣壓系統工作時，會產生雜質，影響系統工作，需要選用一定的過濾裝置，對流體進行過濾，清除雜質。常用的過濾裝置是采用濾芯進行過濾，濾芯是易消耗品，需定期更換。目前一般是依靠工人經驗估計濾芯壽命，即何時更換濾芯，主要存在的問題有：第一，濾芯早已經達到壽命卻沒有更換，從而影響系統性能、生產效率和生產安全；第二，濾芯還沒有達到壽命，可以繼續使用，提前更換造成很大浪費，提高了生產成本。

針對上述問題，本文設計了一種可以自動監測濾芯壽命并具有報警提醒功能的過濾裝置方案，可以極大地規范濾芯的更換操作，節約成本，提高效率，避免人為估計產生的諸多問題。

2 具有濾芯壽命監控功能的過濾裝置的設計

液壓油或氣體經過濾芯過濾后，其在管路內的壓力會有一定下降，利用壓力傳感器監測過濾裝置輸出端的流體壓力，利用單片機計算輸出端壓力值并同設定壓力值比較，當輸出端壓力值降低到等于或小于設定壓力值后，即判斷濾芯達到使用壽命，并發出報警信號，提示用戶及時更換濾芯。系統主要分為機械結構和控制器兩部分。

過濾裝置主體由控制器、殼體、輸入接口及其上的輸入閥、輸出接口及其上的輸出壓力傳感器和輸出閥構成，濾芯安裝在殼體內，輸入接口連接液壓或氣壓管路的輸入端，輸出接口連接液壓或氣壓管路的輸出端，液體或氣體由輸入接口流入殼體，流經濾芯，過濾后，由輸出接口流出。輸出壓力傳感器測量輸出端液體或氣體壓力。

控制器以單片機為核心，輸出壓力傳感器接口連接輸出壓力傳感器的數據線，壓力數據由單片機進行處理，由數碼管顯示模塊實時顯示，按鈕組件用來設定輸出壓力設定閾值和系統復位，指示燈有紅、黃、綠三色，表示當前的輸出端壓力狀態，時鐘模塊用來產生實時時間信息，幫助計算當前濾芯的使用時長，存儲器用來保存設定好的壓力值閾值和濾芯更換記錄。報警器驅動器由繼電器電路構成，受單片機控制，驅動報警器工作。

工作時，首先關閉機械閥，打開殼體，放入濾芯，通過按鈕組件輸入設定壓力閾值。打開機械閥，接通輸入和輸出，液壓油或氣體由輸入接口進入殼體，經過濾芯過濾掉雜質，由輸出接口輸出，輸出壓力傳感器測量輸出接口處的流體壓力，數據由控制器中的輸出壓力傳感器接口傳送給單片機，數碼管顯示模塊實時顯示當前輸出壓力及濾芯的累計使用時間。正常情況下，指示燈為綠色，當單片機計算發現輸出壓力的降低值達到輸出壓力值與設定壓力值之差的80%后，指示燈變為黃色，當單片機計算發現輸出壓力降低到等于或小于設定壓力值后，指示燈變為紅色，同時單片機輸出控制信號給報警器驅動器，驅動報警器工作，發出報警聲音，提醒及時更換濾芯。

3 結語

本項目方案實現了對液壓或氣壓系統過濾裝置的濾芯壽命的自動分析，并具有提示功能，更適用于單體監測控制。未來也可以通過升級改造，強化通信聯網功能，實現遠程監控。

參考文獻：

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[2]甘曉曄.測試技術[M].北京：機械工業出版社，2015.

[3]張元良，等.單片機綜合設計實用教程[M].北京：機械工業出版社，2013.

作者簡介：郎慶陽，男，講師，研究方向：機電一體化應用。