一种轧机润滑油含水率和污染度在线监测方法
【专利说明】
[0001] 本发明专利申请是针对申请号为：2014104560661的分案申请，原申请的申请日 为：2014年9月9日，发明创造名称为：一种乳机润滑油含水率和污染度在线监测装置及其 监测方法。
技术领域
[0002] 本发明属于工业设备监测仪器领域，特别涉及一种用于现场监测润滑油含水率和 综合污染度的监测仪器，实现乳机润滑油含水率和油液污染状态监测。
【背景技术】
[0003] 钢厂都存在着大量的液压循环系统，在线监测油液的污染技术是研究机械设备磨 损状况，开展设备状态监测和故障诊断的重要手段。油液的污染形式通常是金属磨粒、氧化 物、油泥、结碳、水分、沉淀物、燃油以及氢、氯、热、电、空气等造成的污染。油液污染后其物 理或化学性能都会发生变化，根据相同温度下同牌号新油与在用油的介电常数的变化，便 可综合测定在用油的总体污染程度和质量，即油液污染度。
[0004] 由于高速线材生产线用大量高压水冷却，冷却水不可避免的进入精乳机润滑系 统。这就要求在发现冷却水进入时，及时采取措施，减少浮化液形成的可能性。马鞍山马钢 华阳设备诊断工程有限公司通过从线材高速乳机润滑系统大量进水后润滑油性能产生的 变化、润滑油引起轴承失效原因的分析得出以下结论：对于线材高速乳机使用的油膜轴承 油当含水量超过0. 5%时将使轴承产生失效的机率大增，如果含水量超过1 %时极有可能 在短期内即产生轴承失效。这就需要对每台乳机的润滑以及油箱进行监控，及时发现是那 台乳机漏水以及主油箱含水率是否超限，以便及时维修或更换备用油箱和开启油箱脱水装 置。
[0005] 目前常用的都是单独在线监测润滑油含水率或者综合污染度的监测装置，其主要 都是利用油介电常数的变化来测定的。目前常用的基于油介电常数的变化来测定润滑油品 质的仪器大多数是采用离线抽样监测的。如润滑油快速质量检测仪就是利用同牌号新油与 在用油的介电常数的变化，来测定润滑油质量的，这种离线方式由于需要先取样再分析，不 仅费力费时、成本高，而且测定结果的返回具有滞后性，在许多应用领域已逐渐被在线实时 监测技术所替代，而在线监测更成为机械故障诊断中油液分析的前沿技术。
[0006] 基于油介电常数的变化来测定润滑油品质的在线监测仪器和传感器也是多有报 道并且已经开展应用。应用中由于油液的介电常数是随着温度变化而变化的。而在线监测 的是实时温度下的介电常数，而所对比的同牌号新油或者标准液体的值是在某一温度下标 定的，如果对比两者的变化量，就要计算同牌号新油或者标准液体在实时温度下的数值。常 用的方法是附加温度传感器测量实时温度并根据实验公式或者给定的公式计算同牌号新 油或者标准液体在实时温度时的补偿值，即对测量结果进行温度补偿。由于工业上使用的 温度传感器都有比较大的误差，如PT100误差达到0. 5,这样计算后的温度补偿值也就会产 生相应的误差。再者说来油液介电常数变化的因素很复杂，根据固定的补偿公式也是会造 成一定的误差。同时在线监测工况和环境对于测量电路和油液被测介电常数也是有一定的 影响，实际上基于介电常数测量的这项技术本身测得的油液电容变化也是微小的，温度补 偿的误差和环境工矿的影响对测量结果影响是非常大的，有时甚至可以改变测量的结果。 这就成了目前阻碍在线监测技术应用的大障碍。
【发明内容】
[0007] 1.发明要解决的技术问题
[0008] 本发明的目的是提供一种乳机润滑油含水率和污染度在线监测方法，采用本发明 的在线监测装置，能够根据同牌号新油（即对比油液）与在用油（即被测油液）的实时介 电常数的变化，无需温度和其他补偿，便可在线监测在用油的综合总体污染程度和含水率 等质量指标，在机械设备状态监测和故障诊断方面具有广泛的应用。
[0009] 2.技术方案
[0010] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0011] 本发明的一种乳机润滑油含水率和污染度在线监测装置，包括N个润滑监测模 块，其中N〈30且为正整数，每一个润滑监测模块用于监测一台乳机润滑支路或一个油箱， 其中：润滑监测模块包括电容传感器探头电极、电容传感器信号处理电路和采集控制变送 电路，所述的电容传感器探头电极安装于乳机润滑支路或油箱并浸入被测油液，该电容传 感器探头电极与电容传感器处理电路相连，电容传感器处理电路的输出信号通过采集控制 变送电路传输到微处理器及数据显示和存储装置。
[0012] 目前高线乳机润滑系统是集中稀油润滑系统，多采用双油箱配置，由润滑栗站供 油，分别流经乳机油膜轴承后通过乳机的机架回油管流经共用回油管至油箱。这就需要 对每台乳机的润滑以及油箱进行监控，及时发现是那台乳机漏水以及主油箱含水率是否超 限，以便及时维修或更换备用油箱和开启油箱脱水装置。本发明设计的是：单点采集/单点 传输/上位机集中显示和控制的方案，这样可以实现对每台乳机或者单个油箱进行监测， 以便在单个监测单元出现漏水时报警，单个润滑监测模块通过其内部的采集控制变送电路 RS485通讯传输到上位机即微处理器及数据显示和存储装置，可实现多点分散监测、远程、 集中控制的功能。由于工控机容量的限制和车间的具体状况，一般每个车间需要的润滑监 测点不会超过30个，但也不拘泥于小于30个监测点。
[0013] 更进一步地，所述的电容传感器探头电极包括外电极、中间电极和内电极，其中： 外电极与中间电极之间形成供被测油液流过的开放空腔，该外电极和中间电极构成一电容 器；所述的中间电极的内部为供对比油液放置的封闭空腔，中间电极内部的封闭空腔中设 置有内电极，该中间电极和内电极构成一电容器。
[0014] 更进一步地，所述的外电极为前端开口的筒状结构，所述的中间电极为前端封闭 的筒状结构，所述的内电极为圆柱结构，该外电极安装在中间电极的外周，内电极安装在中 间电极内，且外电极、中间电极以及内电极的中轴线相重合，外电极和中间电极构成同轴筒 状电容器，中间电极和内电极构成同轴筒状电容器。
[0015] 本发明中电容传感器探头电极的基本工作原理是基于被测电介质介电常数的变 化可以转化为电容量变化的这一特点。油液电介质介电常数的变化不能直接测量，因此要 建立电容值的变化与介电常数间的映射关系。在其它条件相同时，让油液流经一个电容传 感器，不同品质的油液作为电容器的中间介质时所形成的电容值必然不同，而油液污染后 其物理或化学性能都会发生变化，根据相同温度下同牌号新油（即对比油液）与在用油 (即被测油液）的介电常数即电容量的变化，便可综合测定在用油的总体污染程度和质量。 由于水的介电常数与油相比差别较大，当润滑油中混入水时，微量的水就会引起混合油液 介电常数的明显改变。将不同含水率的润滑油混合液和纯润滑油的介电常数进行比较，再 通过电路信号处理，便可得到润滑油含水率数值。
[0016] 基于被测油液介电常数的变化可以转化为传感器电容量变化的这一特点。因此根 据传感器建立的电容值与介电常数间的映射关系。通过电容传感器处理电路得到传感器输 出的电参数值来反应油液介电常数的变化。这个电参数可以是电压、电流或者其他电参数 单位。常用的电容传感器处理电路一般是c/ν转化处理电路，得到传感器输出的电压值来 反应油液介电常数的变化。本发明提出电容传感器处理电路包括所有的以被测油液介电常 数的变化导致的电容量变化的信号经处理后作为传感器输出电参数信号的电路，不局限于 电容/电压（c/ν)转换电路。
[0017]更进一步地，所述的外电极上设置有液体通流孔，该液体通流孔将开放空腔与筒 状结构外电极的外周相连通。
[0018]更进一步地，所述的中间电极上设置有与封闭空腔相通的注油孔和密封堵头，该 注油孔和密封堵头用于填充、更换和密封封闭空腔内的对比油液。
[0019] 本发明的一种乳机润滑油含水率和污染度在