一种机车压缩空气质量在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及机车空气质量检测领域，特别地，涉及一种机车压缩空气质量在线监测装置。

背景技术：

机车风源是一个系统工程，它包括压缩空气的冷却、油水的分离，压缩空气过滤和干燥，其中压缩空气的干燥尤为重要。压缩空气中的水分在寒冷地区容易发生冻结，从而带来制动系统故障；而气流对干燥剂冲击会造成干燥剂粉末化形成粉尘，进入到管路系统中；过大的尘埃粒子和机械杂质容易造成运动零件的磨损或拉伤；而压缩空气中过高的油分会导致干燥剂提前失效。

机车车辆用空气压缩机运用环境恶劣，压缩空气中存在粉尘，水蒸气和油气。机车车辆制动压缩空气中存在过多的水分会冷凝析出而导致制动机部件的锈蚀和空气管路的堵塞，油垢主要影响空气管路的堵塞和橡胶件的老化并影响干燥器的性能，空气中的尘埃颗粒物会造成制动机部件磨损。压缩空气质量不良将导致控制系统、制动系统故障，存在较大的安全隐患。

论文《机车压缩空气质量在线检测的实现》中介绍了一种车压缩空气质量在线检测的装置，该装置涉及多个传感器模块，原理为从空气干燥器出风口采样压缩空气，降压后检测压缩空气相对湿度、含油量、固体粒子浓度指标，判断已经干燥之后的压缩空气质量，并通过记录、报警的方式提示机车检修、整备人员及时排查空气干燥器，确保为机车控制系统及制动系统提供清洁、干燥、稳定的风源。但现实情况是，机车内的压缩空气管路可能会锈蚀而导致制动处的压缩空气中粉尘含量过高，且机车内空气压缩管道长因而空气干燥器出风口处的空气温度和湿度与制动处的温度和湿度可能并不相同。因该装置只有一条检测线路，主要是对机车风源源头即空气干燥器出风口进行检测，不能检测风管路的洁净度，也就不能保证机车制动处的压缩空气的质量。

因此，本领域需要一种能及时反映机车制动处压缩空气质量的机车压缩空气质量在线监测装置。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种机车压缩空气质量在线监测装置，以解决现有技术不能及时反映机车制动处压缩空气质量的机车压缩空气质量的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种机车压缩空气质量在线监测装置，包括外壳，所述外壳内部设置有用于监测机车风源源头即空气干燥器出风口空气质量的线路a和用于监测机车制动用风处空气质量的线路b，所述线路a依次包括进气管a、减压阀a、电空阀a、测量模块a、电空阀c和消音器，所述线路b依次包括进气管b、减压阀b、电空阀b、测量模块b、电空阀c和消音器，所述线路a和线路b中的电空阀c和消音器共用，所述测量模块a中包含用于检测空气干燥器出风口中空气温度、湿度和含油量的传感器，所述测量模块b中包含用于检测机车制动用风处中空气温度、湿度和粉尘含量的传感器。

采用双路采样检测的方法，通过温湿度信息对比空气质量，再加上油气传感器和粉尘传感器的信息，可以同时检测空气干燥器的工作效率及机车风管路的洁净度。

进一步地，所述测量模块a中还包含用于检测空气干燥器出风口中空气粉尘含量的传感器和/或所述测量模块b中还包含用于检测机车制动用风处中空气含油量的传感器。

进一步地，所述装置中包括进气管在内的风管均采用钢丝编制的塑料软管。软管可承受10MPa以上的气压，比应用场合要求的气压值高9倍，且采用软管更方便在外壳内部布管。

进一步地，所述外壳侧面设置有多个接口，一个接口用于连接空气干燥器出风口以及线路a中的进气管a，一个接口用于连接机车制动用风处以及线路b中的进气管b，其余接口用于与电脑和/或电源连接。通过接口，可以直接在车上加载该设备，实现对空气质量的在线监测；该设备还可以连接电脑，将记录的数据传输到电脑进行备份及分析。

进一步地，所述外壳的外侧还分别设置有与进气管a和进气管b连接的手动切除阀门；所述外壳下侧设置有与消音器连接且用于排气的通孔。当装置发生漏风或需要进行更换检修时，可直接将此处的切除阀门关闭，防止造成不必要的流量损失；同时对空气进行取样检测后直接排入大气中，耗气量小，对原气路的空气流量影响可忽略。

进一步地，所述外壳上设置有用于指示空气温度、湿度、粉尘含量、油气含量的显示屏。可对各类数据进行光、数据等直观的显示，方便乘务员及时了解情况。

进一步地，所述电空阀a、电空阀b、电空阀c通过螺栓固定在一起。该设置可以节省空间，优化布线。

进一步地，所述电空阀c通过三通阀与所述消音器连接。通过三通阀将两条检测线路的空气合到一个消音器中进行消音排气，可节约装置空间。

进一步地，所述温度传感器的测量范围为-25℃～70℃，测量精度为±0.3℃，分辨力为0.025℃；所述湿度传感器的测量范围为0～100％RH，测量精度为±1.7％RH，分辨力为0.04％RH；所述检测粉尘含量的传感器最小测量直径为0.8um，计数效率＞98％；所述检测含油量的传感器测量范围为0～50ppm，分辨力为5ppb。传感器测量范围广，精度高。

进一步地，所述外壳内部还设置有一个盒子，所述盒子有两个互相隔离的腔体，所述测量模块a和测量模块b分别固定在所述的两个腔体内。该设置可起到简化线路及节约空间的作用。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的一种机车压缩空气质量在线监测装置，采用双路采样检测，通过温湿度信息对比空气质量，并结合粉尘和油量信息，以在线监测空气干燥器的工作效率及风管路的洁净度；采用三基色LED指示灯指示压缩空气质量的好坏，不同颜色代表不同的质量等级，显示的信息更直观；利用本实用新型可对大量空气质量数据统计分析，实现超标预警，预防机车事故发生，有效避免机车压缩空气质量长期不达标对管路系统及部件造成不可逆转的损坏，降低了制动系统故障率，延长了阀件寿命，减少了不必要的工作量和耗材更换；采用物理方法，利用多个传感器对空气的温度、湿度、含油量、粉尘含量进行检测，不会改变原有的空气成分，对环境不会造成污染。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的装置结构示意图；

图2是本实用新型的检测线路示意图；

附图标记说明：

1、手动切除阀门，2、进气管a，3、进气管b，4、减压阀a，5、减压阀b，6、电空阀a，7、电空阀b，8、电空阀c，9、测量模块a，10、测量模块b，11、消音器，12、三通阀，13、风管，14、外壳，15、接口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1和图2，提供一种机车压缩空气质量在线监测装置，包括一个外壳14，外壳14内部设置有用于监测机车风源源头即空气干燥器出风口空气质量的线路a和用于监测机车制动用风处空气质量的线路b，线路a依次包括进气管a 2、减压阀a 4、电空阀a 6、包括包含用于检测空气干燥器出风口中空气温度、湿度和含油量的传感器的测量模块a 9、电空阀c 8、消音器11；所述线路b依次包括进气管b 3、减压阀b 5、电空阀b 7、包括包含用于检测机车制动用风处中空气温度、湿度和粉尘含量的传感器的测量模块b 10、电空阀c 8、消音器11按顺序依次连接起来，所述线路a和线路b中的电空阀c8和消音器11共用，其中电空阀a6、电空阀b7、电空阀c8通过螺栓固定在一起，该设置可以节省空间，优化布线。外壳14内部还设置有一个盒子，盒子有两个互相隔离的腔体，测量模块a 9和测量模块b 10分别固定在前述的两个腔体内，从而简化了检测线路。电空阀c 8通过三通阀12与消音器11连接，通过三通阀12将这两条检测线路的空气合到一个消音器11中进行消音排气。该装置可以分别从空气干燥器之后总风管之前的支路和总风管之后制动用风处的支路进行取样，采用双路采样检测的方法，通过温湿度信息对比空气质量，再加上检测含油量的传感器和检测粉尘含量的传感器的信息，可以确定空气干燥器的工作效率及机车风管路的洁净度。

外壳14内部还设置有一个显示单元，该显示处理单元采集各个测量模块的电信号，并采用专用算法，计算出被测物的含量等，实现信息的显示并判断压缩空气质量的好坏。

温度传感器是利用金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸来采集空气的温度信息，通过I2C接口通信传输温度电信号给显示单元。采用的温度传感器的测量范围为-25℃～70℃，测量精度为±0.3℃，分辨力为0.025℃。

湿度传感器基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性测量湿度。湿度传感器通过SPI接口通信传输湿度电信号给显示单元。采用的湿度传感器的测量范围为0～100％RH，测量精度为±1.7％RH，分辨力为0.04％RH。

检测含油量的传感器采用PID传感器，由紫外灯光源和离子室组成，在离子室有正负电极，形成电场，待测空气在紫外灯的照射下离子化，在电极间形成电流，经放大输出信号，通过检测压缩空气中的烃类化合物含量，实现对空气含油量的检测，并通过16位AD芯片采集油气检测模块信息并传送至显示单元。采用的油气传感器测量范围为0～50ppm，分辨力为5ppb。

检测粉尘含量的传感器采用PMS5003-20um传感器，利用激光散射原理，令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线，进而微处理器利用基于米氏理论算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。粉尘传感器通过串行接口通信传输粉尘电信号给显示单元。采用的粉尘传感器最小测量直径为0.8um，计数效率＞98％。

装置中包括进气管在内的风管13采用钢丝编制的塑料软管。因为软管可承受10MPa以上的气压，比应用场合要求的气压值高9倍，且采用软管更方便在外壳内部布管。

外壳14侧面还设置有多个接口15，一个接口用于连接空气干燥器出风口以及线路a中的进气管a2，一个接口用于连接机车制动用风处以及线路b中的进气管b3；其余接口用于与电脑和电源连接。通过接口，可以直接在车上加载该设备，实现对空气质量的在线监测；该设备还可以连接电脑，将记录的数据传输到电脑进行备份及分析。

外壳14的外侧还分别设置有与进气管a2和进气管b3连接的手动切除阀门1，当装置发生漏风或需要进行更换检修时，可直接将此处的切除塞门关闭，防止造成不必要的流量损失。

外壳14下侧设置有与消音器11连接且用于排气的通孔。该设置可使在对空气进行取样检测后直接排入大气中，耗气量小，对原气路的空气流量影响可忽略。

外壳14表面设置有用于指示空气温度、湿度、粉尘含量、含油量的显示屏(此处为三基色LED指示灯及数码管)，外壳14内部的显示单元将收集到的信息通过三基色LED指示灯及数码管直接的显示出来：

当湿度≥35％RH时，湿度指示灯为红色，请检修干燥器、更换干燥剂；

当30％RH≤湿度＜35％RH时，湿度指示灯为黄色，请在半月内检修干燥器、更换干燥剂；

当20％RH≤湿度＜30％RH时，湿度指示灯为蓝色，无需处理，但需加强监控；

当湿度＜20％RH时，湿度指示灯为绿色，含水率较低，无需处理。

当粉尘浓度≥250ug/m³时，粉尘指示灯为红色，请立马检修干燥器、更换分子筛；

当200ug/m3≤粉尘浓度＜250ug/m³时，粉尘指示灯为黄色，请在半月内检修干燥器、更换分子筛；

当150ug/m3≤粉尘浓度＜200ug/m³时，粉尘指示灯为蓝色，无需处理，但需加强监控；

当粉尘浓度＜150ug/m³时，粉尘指示灯为绿色，固体粒子较少，无需处理。

当含油量≥6ppm时，油气指示灯为红色，请立马更换分子筛、检修空压机；

当4ppm≤含油量＜6ppm时，油气指示灯为黄色，请在半月内更换分子筛、检修空压机；

当2ppm≤含油量＜4ppm时，油气指示灯为蓝色，无需处理，但需加强监控；

当含油量＜2ppm时，油气指示灯为绿色，含油量较低，无需处理。

根据指示灯显示的颜色及其对应的情况，检修人员可以更好的实时了解机车空气压缩机及空气干燥器(机车内所用的压缩空气都是先压缩后干燥)的工作状态；且数码管可以循环显示温度、湿度、粉尘含量、含油量信息，当被测参数超过限值时，通过声、光方式进行报警，更直观显示信息。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。