油液磁性颗粒监测单元、智能维护系统及控制方法与流程

本发明属于设备润滑，具体涉及一种油液磁性颗粒监测单元、油液监测智能维护系统及控制方法。

背景技术：

1、在设备润滑系统及液压系统中油液好比人体的血液，一旦血液出了问题，人就会生病乃至死亡。液压润滑油一旦被污染，受影响的不仅仅是油液本身，它将危及机器设备液压元件和整台设备的安全运行，甚至造成整条生产线停产。研究统计资料表明，液压系统故障约70～85%是颗粒污染物引起的，油液的颗粒污染物是液压系统失效的最主要根源。

2、为了避免设备由于外界原因和设备油品润滑性能下降导致生产设备产生的异常磨损对设备产生不可逆的伤害，为保证在不拆机的情况下反馈出设备真实运行情况，采用油液状态在线监测设备并联安装在设备油路中的方式进行实时在线监测设备油品中的各种参数，并搭载油液监测的上位机软件实现远程监测报警，为设备和维护人员提供最有效、最真实的维护依据，完善日常的维护方案，并根据设备运行的实际情况来建立的维修养护措施，从而及时发现、解决设备日常运行中产生的初期问题，有效避免设备故障的出现，为设备的稳定运行提供有利保障。

3、目前油液在线监测技术主要有电测法、光测法和磁塞法。其中电测法原理是利用污染物通过监测电容传感器时介电常数的不同，但油液经过滤清器后会产生流量压力改变，会影响传感器所采集到的油液介电常数，导致监测结果不准确。光测法是通过测量发光强度的变化来监测油液中固体颗粒物，但该方法只适用于流速低工况中，且只能监测适当粘度的油样。磁塞法在油液系统中安装磁塞，将油液中的颗粒吸附到磁塞上。磁塞法检测的特点是安装方便、结构简单，使用磁塞法可通过判断微粒种类、形状、粒度和颜色判断系统故障性质，但其缺点是需要对油液内颗粒进行高精度采集，需要自己搭建pcb电路、稳定性差，且只能用于检测铁磁性金属颗粒，对非磁性金属颗粒无效。

4、另外，本技术人拥有的国家专利cn202121070929.3中公开了一种润滑油监测与净化智能维护一体机，包括过渡油箱、排油管路、排油泵，所述排油泵的出油口连接换向阀，所述换向阀设有第一出油口和第二出油口，所述第一出油口连接吸附脱水支路，所述吸附脱水支路上安装有吸附脱水过滤器；所述第二出油口连接排油工作支路，所述吸附脱水支路与所述排油工作支路并联连接后通过供油管路连接至润滑油箱；所述润滑油箱底部通过回油管路与所述过渡油箱连接，所述回油管路上安装有水分含量传感器、介电常数传感器和离心转子滤清器，该设备可以对设备润滑油的污染实时监测并根据需要及时采用旁路净化处理。但该设备存在以下缺陷：无法根据油液内金属颗粒物的含量变化来实时调整控制油泵的功率和效能，预期控制效果不理想，有必要进一步改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是提供一种适用范围广、不受油液流速及粘度限制、不需要高精度采集即可获得油液中污染物数量的油液磁性颗粒监测单元。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：油液磁性颗粒监测单元，包括非磁性的油液监测流道，所述油液监测流道具有油液加速区和油液缓冲区，所述油液加速区的油液入口处安装有第一流速计，所述油液缓冲区的油液出口处安装有第二流速计；

3、所述油液加速区呈环形设置，所述油液加速区的环心处安装有导电滑环，所述导电滑环的转子上固定连接有中心固定环，所述中心固定环外周沿径向设置有旋转臂，所述旋转臂的末端安装有与油液加速区的管壁紧密贴合的磁芯，所述磁芯上绕设有电磁线圈，所述电磁线圈通过导线与导电滑环连接。

4、作为优选的技术方案，所述油液监测流道为橡胶软管或塑料软管。

5、作为优选的技术方案，所述旋转臂设置有6～10个，且沿中心固定环的周向均布。

6、本发明所要解决的技术问题之二是提供一种能够在线对润滑油液进行监测并根据油液内磁性颗粒物的含量变化来实时调整控制油泵转速的油液监测智能维护系统。

7、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：油液监测智能维护系统，包括油泵及油液输送管路；所述油液输送管路上位于所述油泵的下游安装有离心式滤清器，所述油液输送管路上位于所述离心式滤清器的下游设置有如上所述的油液磁性颗粒监测单元，所述油液磁性颗粒监测单元的信号输出端与控制器相连接，所述控制器控制连接所述油泵。

8、作为优选的技术方案，所述油液输送管路上安装有介电常数传感器，所述介电常数传感器的信号输出端亦与控制器相连接。

9、本发明还提供了一种油液监测智能维护控制方法，包括如下步骤：

10、s1、在油液输送管路中设置非磁性的油液监测流道，所述油液监测流道具有油液加速区和油液缓冲区，所述油液加速区呈环形设置；所述油液加速区的油液入口处安装有第一流速计，通过第一流速计获得油液第一流速；

11、s2、所述油液加速区的环心处安装有导电滑环，所述导电滑环的转子上固定连接有中心固定环，所述中心固定环外周沿径向设置有旋转臂，所述旋转臂的末端安装有与油液加速区的管壁紧密贴合的磁芯，所述磁芯上绕设有电磁线圈，所述电磁线圈通过导线与导电滑环连接；含磁性颗粒的油液流入油液加速区内后，利用旋转的电磁线圈产生的磁场对油液内部的磁性颗粒进行加速，磁性颗粒加速直至和电磁线圈的转动线速度相同，在加速的磁性颗粒作用下，油液内部液体的流速也会相应提高；

12、s3、油液缓冲区的油液出口处安装有第二流速计，被加速的含磁性颗粒的油液流入油液缓冲区内后，磁场作用消失，当油液内部液体流速和磁性颗粒流速趋于平衡时，通过第二流速计获得油液第二流速；

13、s4、根据第一流速和第二流速，通过算法获知油液内的磁性颗粒含量；

14、s5、油液输送管路上安装有油泵及离心式滤清器，控制器根据油液内的磁性颗粒测值调节油泵的转速，从而控制油路油压及离心式滤清器的进口油液，达到功率和效能的最优配置，同时实现对油液的监控。

15、其中，步骤s4中，算法如下：

16、设定单位时间内通过油液监测流道的含磁性颗粒的油液总质量为、磁性颗粒质量为则：

17、油液加速区的油液入口处的液体动能为，

18、油液缓冲区的油液出口处的液体动能为，

19、在油液加速区内磁性颗粒增加的动能为 （ -），

20、根据能量守恒定律，则：

21、= +（ - ）。

22、由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

23、（1）通过在油液输送管路中设置非磁性的油液监测流道，所述油液监测流道具有油液加速区和油液缓冲区，所述油液加速区呈环形设置；所述油液加速区的环心处安装有导电滑环，所述导电滑环的转子上固定连接有中心固定环，所述中心固定环外周沿径向设置有旋转臂，所述旋转臂的末端安装有与油液加速区的管壁紧密贴合的磁芯，所述磁芯上绕设有电磁线圈，所述电磁线圈通过导线与导电滑环连接；所述油液加速区的油液入口处安装有第一流速计，通过第一流速计获得油液第一流速，油液缓冲区的油液出口处安装有第二流速计，通过第二流速计获得油液第二流速，这样通过标准的流速计测量油液流速变化即可判断油液内磁性颗粒的含量，不需要高精度的采集，电路设计简单，不用自己搭建pcb电路，稳定性好，不受油液流速及粘度限制，适用范围广。

24、（2）污染油液经过油泵加压进入离心式滤清器去除杂质，其中油压越高离心式滤清器的转子转速越快。离心式滤清器出来的油液先经过介电常数传感器，可以得到油液内所有导电介质的含量，然后经过油液磁性颗粒监测单元得到磁性颗粒的含量。整个过程通过485通信协议与控制器相连，控制器根据测值调节油泵的转速从而控制油路油压及离心式滤清器的进口油液，达到离心式净油机功率和效能的最优配置，同时实现对油液的监控，从而达到预期控制效果。