专利名称：在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法
技术领域：
本发明涉及设备油液在线磨损监测方法，特别涉及一种短沉积距离图像型在线铁谱监测方法。
背景技术：
为了基于在线油液分析实现设备磨损监测，已有一些在线油液磨粒浓度传感器， 基于电参数测量，磁参数测量，光学，及X射线原理，监测金属磨粒(含铁磁性磨粒)和非金属颗粒或污染物的浓度及尺寸分布。例如，加拿大feisTops公司的MetalSCAN，基于磁导率变化的在线监测传感器已广泛应用航空、风力发电和铁路等领域；英国Fulmer公司研制的Fulmer WDM型磨粒监测器，基于电阻测量，成功应用于发动机磨损颗粒的监测；英国 Kittiwake 公司开发的 Metallic Particle Sensor 禾口 Total Ferrous Debris Sensor,基于电感测量和磁场强度测量，实现了风力发电机组齿轮箱的磨损监测；美国哈希公司开发的PM4000在线油液颗粒监测系统可在线监测高压油液系统的污染物含量；美国海军研究所基于光学原理开发的LaserNet Fines光学磨粒监测仪，可以测定5 100 μ m的磨粒，但不能区分金属和非金属磨粒。美国西北太平洋国家实验室开发的X射线荧光传感器XRF，可以在线监测油液系统中22种金属元素的含量。铁谱技术是利用高强度和高梯度磁场从油液中将铁磁性磨粒分离出来，并使它们按照尺寸大小实现有序沉积，然后对之进行分析及研究的一种技术。铁谱技术监测磨粒尺寸范围较宽，能够通过观察磨粒形貌特征了解设备的磨损机理和磨损部位，并利用磨粒浓度及粒度分布判断机器的整体磨损水平，是一种进行设备全生命期状态监测和剩余寿命估计的有效方法。西安交通大学就在线铁谱装置和方法获得了 4项专利，专利号分别为 90223714. 4,01240347. 4，200510041894, 200610041773,实现了在线实时获取油液铁谱。其中，短沉积距离图像型在线铁谱装置与方法(200610041773)，通过在线调节电磁铁励磁参数和流量，在同一采集区域内分别沉积大小磨粒，而不是在固定电磁铁励磁参数下，通过沉积区域与磁极距离的改变实现不同磁感应强度使大小磨粒分开沉积在不同的采集区域，减小了磨粒在工作气隙上方的沉积距离，只需要一个图像传感器就可以实现磨粒铁谱图像采集。在线图像可视铁谱装置沉积磨粒时，随着沉积时间的增加，沉积的磨粒逐渐增多， 沉积磨粒百分遮光面积(IPCA)不断上升，直至沉积磨粒相互堆叠使得IPCA上升速度减慢并趋于饱和，使得直接使用IPCA无法监测油液磨粒浓度信息。当沉积磁感应强度和取样流量一定时，随着磨粒浓度的增加，发生IPCA饱和的取样时长逐渐缩短。在实机在线监测中， 如果取样时长是固定的，随着油液磨粒浓度上升，IPCA饱和后无法进行有效监测，并且不能获得理想的小磨粒和大磨粒图像。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法。本发明的技术方案是这样实现的在每一个采样时刻，首先对小磨粒进行沉积，使用小磨粒沉积流量和励磁磁势沉积小磨粒，并在沉积过程中连续拍摄谱片，通过计算沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长判断是否发生磨粒堆叠，如果发生磨粒堆叠则缩短沉积时间，获得不发生磨粒堆叠的小磨粒沉积取样量、谱片和小磨粒浓度指数IWPCs,随后对大磨粒进行沉积，按照小磨粒不发生磨粒堆叠的取样量进行取样，使用大磨粒沉积流量和励磁磁势沉积大磨粒，获得大磨粒谱片和大磨粒浓度指数IWPCp所述的小磨粒沉积过程，包括每间隔时间T拍摄一张谱片，共拍摄N张谱片，监测沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长，T的取值一般为6s 20s，N的取值一般为5 10，每一次沉积时间为5T 10T，最小不短于30s，如果沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长大于等于前4次沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长平均值的75 %，则沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长稳定，保存沉积结束时刻谱片作为小磨粒谱片，如果沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长小于前4次沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长平均值的75%发现，甚至小于零，则需令N = i， 按照新的N值计算沉积时间，且沉积时间满足最沉积时间的要求时，保存相应谱片作为小磨粒谱片，如果沉积时间小于30s时退出监测。沉积小磨粒和大磨粒的取样量相同。本发明提出了一种在线图像可视铁谱监测方法，在每一个采样时刻，先后使用小磨粒和大磨粒的沉积流量和励磁磁势，分别沉积小磨粒和大磨粒，获得小磨粒和大磨粒谱片。沉积小磨粒时，由于沉积流量小，励磁磁势高，容易发生磨粒堆叠，通过监测沉积磨粒的 IPCA增长，保证在沉积过程中不发生磨粒堆叠。沉积小磨粒和大磨粒的取样量相等。由小磨粒和大磨粒谱片的IPCA和取样量，计算小磨粒和大磨粒的磨粒浓度指数IWPCs和IWPQ。 该监测方法解决了因为磨粒堆叠导致IPCA饱和，获得了采样时刻的小磨粒和大磨粒浓度指数，同时可以获得有效的小磨粒谱片和大磨粒谱片。
图1是本发明的工作流程图；图2是球盘实验机磨损试验小磨粒沉积时IPCA增长情况；图3是磨粒浓度指数和大磨粒浓度指数；图4是小磨粒典型谱片和大磨粒典型谱片。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。对球盘实验机磨损实验监测时，球盘实验机磨损试验条件如表1所示。
权利要求
1.在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法，其特征在于，在每一个采样时刻，首先对小磨粒进行沉积，使用小磨粒沉积流量和励磁磁势沉积小磨粒，并在沉积过程中连续拍摄谱片，通过计算沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长判断是否发生磨粒堆叠，如果发生磨粒堆叠则缩短沉积时间，获得不发生磨粒堆叠的小磨粒沉积取样量、谱片和小磨粒浓度指数IWPCs,随后对大磨粒进行沉积，按照小磨粒不发生磨粒堆叠的取样量进行取样， 使用大磨粒沉积流量和励磁磁势沉积大磨粒，获得大磨粒谱片和大磨粒浓度指数IWPCp
2.根据权利要求1所述的在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法，其特征在于，所述的小磨粒沉积过程，包括每间隔时间T拍摄一张谱片，共拍摄N张谱片，监测沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长，T的取值一般为6s 20s，N的取值一般为5 10，每一次沉积时间为5T 10T，最小不短于30s，如果沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长大于等于前4 次沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长平均值的75%，则沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长稳定，保存沉积结束时刻谱片作为小磨粒谱片，如果沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长小于前 4次沉积磨粒百分遮光面积IPCA增长平均值的75%，甚至小于零，则需令N = i，按照新的 N值计算沉积时间，且沉积时间满足最沉积时间的要求时，保存相应谱片作为小磨粒谱片， 如果沉积时间小于30s时退出监测。
3.根据权利要求1所述的在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法，其特征在于，沉积小磨粒和大磨粒的取样量相同。
全文摘要
本发明公开了一种在线图像可视铁谱磨粒无堆叠监测方法，在每一个采样时刻，先使用小磨粒沉积流量和励磁磁势沉积小磨粒，并在沉积过程中连续拍摄谱片，通过计算IPCA增长判断是否发生磨粒堆叠，如果发生磨粒堆叠则缩短沉积时间，获得不发生磨粒堆叠的小磨粒谱片，按照取样量计算小磨粒浓度指数IWPCS。随后按照小磨粒不发生磨粒堆叠的取样量，使用大磨粒沉积流量和励磁磁势沉积大磨粒，获得大磨粒谱片和大磨粒浓度指数IWPCL。这种监测方法能够根据磨粒浓度，在线调整沉积时间，避免了由于磨粒堆叠引起IPCA趋于饱和，能够获得良好的小磨粒和大磨粒谱片，以及小磨粒和大磨粒浓度指数，适合工业现场使用。
文档编号G01N15/04GK102288524SQ20111020425
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者丁鑫, 毛军红, 谢友柏 申请人:西安交通大学