基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统的制作方法

本发明涉及油液监测领域，尤其涉及一种基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统。

背景技术：

机械设备在运转过程中，接触部件之间会产生摩擦，摩擦会造成材料发生转移、能量损失、部件磨损、产生振动和噪声、设备工作效率降低、设备故障等。润滑可以改善部件的接触表面的磨损，但是，机械设备使用的润滑油在使用一段时间后，由于外界杂质的浸入、自身氧化、凝聚、水解和分解等原因，润滑油性能会衰减。设备磨损及润滑监测技术就是通过获取机械设备在用润滑油的性能变化和油中磨损颗粒的情况，获得机械设备润滑和磨损状态的信息，从而评定机械设备的运行状况和对故障进行诊断与预测。

目前设备磨损及润滑监测技术主要采用离线监测技术，离线监测技术是对离线采集到的润滑油样品利用光、电、磁等技术手段进行分析。离线监测技术在油样采集过程中容易造成油样的二次污染，并且分析时间长，分析结果不准确。因此，在线监测技术应用而生，在线监测技术是指将油液分析装置的检测探头直接安装在被测机械设备上，通过对润滑油温度、粘度、颗粒度等指标进行实时监测，从而随时掌握润滑油的状态，以便能够及早地发现故障，消除隐患。

但是，现有的在线监测技术，监测信息单一，从而导致监测结果不准确。

技术实现要素：

本发明提供一种基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统，通过基于油样的多种监测信息确定设备是否发生故障，使得监测结果更加准确。

本发明提供一种基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统，包括：

数据采集终端，所述数据采集终端包括：

监测取样装置，与所述待检测设备连接，用于采集所述油样；

循环动力供给装置，通过输油管路与所述监测取样装置连接，所述输油管路用于将所述监测取样装置采集到的所述油样输送给循环动力供给装置，所述循环动力供给装置，所述循环动力供给装置用于对所述油样的流量和/或压力进行调整；

传感器集成装置，与所述循环动力供给装置连接，用于对所述循环动力供给装置输送的油样进行检测，得到油样的运动粘度、污染度和水污染；

磨损摩擦传感器，分别与所述传感器集成装置连接，用于对所述油样进行检测得到油样的磨粒信息，并将所述磨粒信息发送给所述传感器集成装置；

控制装置，与所述循环动力供给装置和所述传感器集成装置连接，用于控制所述循环动力供给装置和所述传感器集成装置工作；

电源装置，用于为所述循环动力供给装置和所述传感器集成装置供电；

数据存储设备，用于存储所述数据采集终端检测得到的所述油样的监测参数，所述监测参数包括所述油样的运动粘度、污染度、水污染和磨粒信息；

数据处理设备，用于根据所述油样的监测参数，确定所述待检测设备是否发生故障。

可选的，所述在线监测系统还包括：故障处理设备，用于当所述数据处理设备确定所述待检测设备发生故障时，输出告警信息，所述告警信息用于通知所述待检测设备发生故障。

可选的，所述数据采集终端还包括：

泄露采集装置，用于采集所述数据采集终端中油样的泄露信息；

事故状态切换装置，分别与所述泄露采集装置、所述电源装置和所述输油管路连接，用于根据所述泄露采集装置采集的所述泄露信息判断所述数据采集终端是否发生漏油事故，当所述数据采集终端发生漏油事故时，断开所述电源装置和所述输油管路。

可选的，所述泄露采集装置包括：

入口流量传感器，用于采集油样的入口流量；

出口流量传感器，用于采集油样的出口流量；

计算模块，用于根据油样的入口流量和出口流量，计算油样的出口和入口的流量差值，当所述流量差值大于预设差值时，驱动液位传感器和压力传感器；

所述液位传感器，用于采集油样的液位；

所述压力传感器，用于采集油样的压力；

所述计算模块，还用于根据所述液位传感器采集到的液位和所述压力传感器采集到的压力，获取所述泄露信息。

可选的，所述数据处理设备包括：

异常数据识别模块，用于识别所述油样的监测参数中的异常数据；

数据运算模块，用于根据所述油样的监测参数中的正常数据，计算所述监测参数对应的待比较参数，其中，所述正常数据为除所述异常数据外的数据；

预警判断模块，用于分别判断各监测参数对应的待比较参数是否属于预先获取的该监测参数的正常范围，当任意一个监测参数对应的待比较参数不属于该监测参数的正常范围时，确定所述待检测设备发生故障。

可选的，所述数据处理设备还包括：自学习模块，用于根据多个检测周期内采集到油样的监测参数，确定所述待检测设备在正常工作时所述监测参数的正常范围。

可选的，所述监测参数的正常范围包括：所述监测参数的上限和下限，以及所述监测参数的平均取值范围。

可选的，所述监测取样模块采集的所述油样为所述待检测设备的多个监测点的油样。

可选的，所述磨粒信息包括磨粒的浓度、磨粒的形貌和磨粒的大小。

可选的，所述数据采集终端按照预设的采样周期，周期性采集油样；

所述数据处理设备，还用于根据多个连续采样周期内的油样的监测参数，确定油样的监测参数的变化趋势。

本发明提供的基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统，包括：数据采集终端、数据存储设备和数据处理设备。其中，数据采集终端用于采集待检测设备的油样，检测油样得到油样的监测参数，油样的监测参数包括：磨粒信息、运动粘度、污染度和水污染，数据存储设备用于存储数据采集终端检测得到的油样的监测参数，数据处理设备用于根据油样的监测参数，确定待检测设备是否发生故障。相比于现有技术中采用单一的监测参数确定待检测设备发生故障，本实施例中采用多种监测参数，从而使得监测结果更加准确，进而能够及时发现设备的故障并消除隐患。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例一提供的一种基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统的结构示意图；

图2为图1所示在线监测系统中数据采集终端的一种结构示意图；

图3为图1所示在线监测系统中数据处理设备的一种结构示意图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为本发明实施例一提供的一种基于多种监测信息的设备摩擦和润滑在线监测系统的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的在线监测系统包括：数据采集终端1、数据存储设备2和数据处理设备3。

其中，数据采集终端1，用于采集待检测设备的油样，检测该油样得到该油样的监测参数，该油样的监测参数包括：磨粒信息、运动粘度、污染度和水污染。数据存储设备2，用于存储数据采集终端1检测得到的该油样的监测参数。数据处理设备3，用于根据油样的监测参数，确定待检测设备是否发生故障。

设备的部件之间的摩擦以及磨损会产生磨粒，磨粒混合在润滑油中形成油样。该磨粒信息包括磨粒的浓度、磨粒的形貌和磨粒的大小。磨粒的浓度是指油样中磨粒的多少，磨粒的形貌是指磨粒的形状，磨粒的形状可以是规则的形状也可能是不规则的形状。摩擦或磨损的严重程度会影响磨粒信息，例如，当磨损严重时磨粒浓度增大。并且待检测设备的不同部件发生摩擦和磨损时磨粒信息也会不同，因此，能够根据磨粒信息确定待检测设备的故障。

运动黏度是指流体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之比，单位为(m^2)/s，用小写字母v表示。曾经沿用过的单位为st(斯)，st(斯)和(m^2)/s的进率关系为：1(m^2)/s＝10^4st＝10^6cst。本实施例中流体为油样，待检测设备的摩擦或磨损会导致油样的运动粘度变化，因此，根据油样的运动粘度能够推测设备是否发生摩擦或磨损。

润滑油污染度(levelofcontamination)是指润滑油“脏”的程度，所谓“脏”是指润滑油中的机械杂质的多少，即润滑油中不溶性微粒的多少。不同粒径机械杂质对运动部件的磨损危害是不同的，非常大的颗粒(也称粒子)进入不了运动部件的间隙，对运动部件构不成多大磨损危害。非常小的粒子虽然进入了运动部件的间隙，但它的粒径远小于部件的缝隙，对运动部件构不成多大磨损危害，恰恰是那些粒径略小于运动部件的间隙的粒，对运动部件构成很大的磨损危害。

水进入润滑油会造成润滑油性能恶化，例如，水与润滑油中金属硫化物和氯化物(来自某些添加剂，如抗磨添加剂)，以及某些氧化物作用产生酸类物质，不仅会腐蚀元件，还会增加润滑油的酸值；水与润滑油中某些添加剂(如抗氧化剂)作用产生沉淀物和胶质等有害污染物，加速润滑油的变质劣化等。因此，需要监测油样的水污染。润滑油中水主要来自于大气中的水蒸气。

图2为图1所示在线监测系统中数据采集终端的一种结构示意图，如图2所示，本实施例提供给的数据采集终端1包括：监测取样装置11、循环动力供给装置12、传感器集成装置13、磨损摩擦传感器14、控制装置15和电源装置16。

其中，监测取样装置11与待检测设备连接，用于采集油样。循环动力供给装置12通过输油管路17与监测取样装置11连接，输油管路17用于将监测取样装置11采集到的油样输送给循环动力供给装置12，循环动力供给装置12用于对油样的流量和/或压力进行调整。传感器集成装置13与循环动力供给装置12连接，用于对循环动力供给装置12输送的油样进行检测，得到油样的运动粘度、污染度和水污染。磨损摩擦传感器14分别与传感器集成装置13连接，用于对油样进行检测得到油样的磨粒信息，并将磨粒信息发送给传感器集成装置13。泄露采集装置15用于对传感器集成装置进行检测得到油样的泄露信息。控制装置15与循环动力供给装置12和传感器集成装置13连接，用于控制循环动力供给装置12传感器集成装置13工作。电源装置16用于为循环动力供给装置12和传感器集成装置13供电。

监测取样装置11在待检测设备的用油部位直接取样，且电源装置17提供的电源为弱电，因此，整个监测过程采用弱电获取，在整个监测过程中对油样不进行任何破坏性检测。监测取样装置11采集的油样为待检测设备的多个监测点的油样，通过多点采集的模式，实现了生产过程中多方位多点位的全面监测。

监测取样装置11通过输油管路17将获取到的油样输送到循环动力供给装置12，循环动力供给装置12按照既定规则对油样的流量和压力进行调整，使得输送到传感器集成装置13的油样的压力和流量满足检测分析需求。传感器集成装置13对油样进行检测，得到油样的运动粘度、污染度和水污染，传感器集成装置13还将油样输送给磨损摩擦传感器14，磨损摩擦传感器14用于检测油样中的磨粒，获取磨粒信息。

控制装置15可以为嵌入式(randomaccessmemory，ram)控制装置，控制装置15根据数据传输控制端下发的指令控制循环动力供给装置12对油样流量和/或压力的调整，数据传输控制端下发的指令中可以包括油样调整的目标流量和压力。控制装置15还可以根据数据传输控制端下发的指令控制传感器集成装置13采集的数据。

可选的，数据采集终端1按照预设的采样周期，周期性采集油样，例如，采样周期为15分钟，则数据采集终端1每15分钟采集一次油样。然后对油样进行分析，得到油样的监测参数，上述监测参数可以采用现有的分析方法或者检测方法获得，本实施例不再详细描述。

数据采集终端1通常设置在待检测设备上或近端，而数据存储设备2可以设置在待检测设备的远端，数据采集终端1通过数据传输控制端与数据存储设备连接并通信。数据传输控制端向数据采集终端1发出工作指令，数据采集终端1启动并开始采集油样，并将数据采集终端获取到的油样的监测参数通过数据传输控制端储存到数据存储设备2中。

可选的，数据传输控制端包括：网络交换机、终端网络之间互联的协议(internetprotocol，ip)控制识别部分、数据采集终端运行状态控制显示部分。数据采集终端1将采集到的油样的监测参数通过网络交换机发送数据存储设备2，数据可能会经过多个交换机，多个交换机构成了交换网络。终端ip控制识别部分用于识别数据采集终端中包括的各个模块，数据采集终端运行状态控制显示部分用于对数据采集终端1进行相应的动作控制以及显示数据采集终端1的工作状态。

可选的，数据存储设备2包括：防火墙、服务器和数据库，数据采集终端1发送的数据通过防火墙存入数据库，数据库安装于服务器上。可选的，数据库可以采用sqlserver2008企业版版本，当然，数据库还可以采用其他版本或者形式的数据库，本实施例并不对此进行限制。

防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障，是一种获取安全性方法的形象说法，它是一种计算机硬件和软件的结合，使internet与intranet之间建立起一个安全网关(securitygateway)，从而保护内部网免受非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成，防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件或硬件，该计算机流入流出的所有网络通信和数据包均要经过此防火墙。本实施例中，通过在数据存储设备2中设置防火墙，可以保护油样的监测参数的安全性。

数据处理设备3，用于从数据存储设备2中读取油样的监测参数，对油样的监测参数进行分析，确定待检测设备是否发生故障。本实施例中，油样的监测参数至少包括以下参数中的至少两种：磨粒信息、运动粘度、污染度和水污染，数据处理设备3通过结合油样的至少两种监测参数确定待检测设备是否发生故障，使得监测结果更加准确，进而能够及时发现设备的故障并消除隐患。

可选的，该在线监测系统还包括故障处理设备4，故障处理设备4用于当数据处理设备3确定待检测设备发生故障时，输出告警信息，该告警信息用于通知待检测设备发生故障。该告警信息可以包括声音报警信号、光报警信号、语音提示信息、文字提示信息以及联动动作指令中的一个或多个。文字提示信息可以通过故障处理设备4的显示屏进行显示，文字提示信息可以提示待检测设备的哪个部件出现了故障，以及故障的类型等。在显示文字提示的同时，故障处理设备4可以发出声、光报警信号以便及时通知工作人员对故障做出响应。故障处理设备4在发出声、光报警信号后，可以进行计时，如果超过一定时间工作人员没有做出响应，则发送联动动作指令，例如，故障处理设备4向数据采集终端1发送关机指令，数据采集终端1根据关机指令停机，切断对待检测设备油样的采集。

可选的，数据处理设备3和故障处理设备4可以集成在一个物理设备上，例如，使用通用的计算机实现，该计算机同时具有数据处理设备3和故障处理设备4的功能。当然，数据处理设备3和故障处理设备4也可以为独立的设备。

本实施例中，数据采集终端采集待检测设备的油样，检测油样得到油样的监测参数，油样的监测参数包括以下参数中的至少两种：磨粒信息、运动粘度、污染度和水污染，数据存储设备存储数据采集终端检测得到的油样的监测参数，数据处理设备用于根据油样的监测参数，确定待检测设备是否发生故障。相比于现有技术中采用单一的监测参数确定待检测设备发生故障，本实施例中采用多种监测参数，从而使得监测结果更加准确，进而能够及时发现设备的故障并消除隐患。

在实施例一的基础上，本发明实施例二提供的监测系统中，数据采集终端1还包括：泄露采集装置18和事故状态切换装置19。其中，泄露采集装置18用于采集数据采集终端1中油样的泄露信息，该油样的泄露信息可以包括油样的流量和压力，当数据采集终端1中的润滑油发生泄露时，该油样的流量和压力会突然减小，因此，根据油样的流量和压力的变化能够确定数据采集终端1中是否发生漏油现象。泄露采集装置18可以采集输油管路17中润滑油的流量和压力，还可以采集传感器集成装置13和磨损摩擦传感器14中润滑油的流量和压力。

示例性的，泄露采集装置18包括：

入口流量传感器，用于采集油样的入口流量；

出口流量传感器，用于采集油样的出口流量；

计算模块，用于根据油样的入口流量和出口流量，计算油样的出口和入口的流量差值，当所述流量差值大于预设差值时，驱动液位传感器和压力传感器；

所述液位传感器，用于采集油样的液位；

所述压力传感器，用于采集油样的压力；

所述计算模块，还用于根据所述液位传感器采集到的液位和所述压力传感器采集到的压力，获取所述泄露信息。

事故状态切换装置19分别与泄露采集装置18、电源装置16和输油管路17连接，用于根据泄露采集装置18采集的泄露信息判断数据采集终端1是否发生漏油事故，当数据采集终端1发生漏油事故时，断开电源装置16和输油管路17。

可选的，事故状态切换装置19可以通过以下方式判断数据采集终端1是否发生漏油事故：一种方式中，事故状态切换装置19判断当前检测周期内采集到的油样的流量是否小于预设的第一阈值，和/或，当前检测周期内油样的压力是否小于预设的第二阈值，第一阈值为流量阈值，第二阈值为压力阈值。当当前检测周期内油样的流量小于第一阈值，和/或，当前检测周期内内油样的压力小于第二阈值，确定数据采集终端1发生漏油事故。

另一种方式中，事故状态切换装置19判断当前检测周期内油样的流量是否小于前一检测周期内油样的流量，和/或，当前检测周期内油样的压力是否小于前一检测周期内油样的压力。当当前检测周期内油样的流量小于前一检测周期内油样的流量，和/或，当前检测周期内油样的压力小于前一检测周期内油样的压力时，确定数据采集终端1发生漏油事故。

通过泄露采集装置18采集数据采集终端1中油样的泄露信息，根据泄露信息判断数据采集终端1是否发生漏油事故，可以更好地保证本发明的实用性和可靠性。

在实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例三提供一种数据处理设备，图3为图1所示在线监测系统中数据处理设备的一种结构示意图，如图3所示，本实施例提供给的数据处理设备2包括：异常数据识别模块21、数据运算模块22和预警判断模块23。

其中，异常数据识别模块21用于识别油样的监测参数中的异常数据。数据运算模块22用于根据油样的监测参数中的正常数据，计算监测参数对应的待比较参数，其中，正常数据为除异常数据外的数据。预警判断模块23用于分别判断各监测参数对应的待比较参数是否属于预先获取的该监测参数的正常范围，当任意一个监测参数对应的待比较参数不属于该监测参数的正常范围时，确定待检测设备发生故障。

异常数据可以是明显大于或小于其他数值的数据，以运动粘度为例，运动粘度通常有一个范围，而当前检测周期内采集到的运动粘度有多个取值，其中某个值远远大于其他值，且超出了运动粘度的正常范围，则异常数据识别模块21识别该数据为异常数据，并将异常数据删除。异常数据识别模块21通过对存入数据存储设备2中的异常数据进行识别和筛选避免因为数据的异常而造成的误判识别。

传感器集成模块13和磨损摩擦传感器14采集到的监测参数通常需要进行计算处理，数据运算模块22用于对油样的监测参数中的正常数据进行运算操作，得到监测参数对应的待比较参数，该运算操作可以包括加减乘除四则运算，平方开方对数等。例如，对于当前检测周期内采集到的运动粘度取平均值，得到运动粘度的待比较参数，或者，计算当前检测周期内采集到的运动粘度的方差或者标准差，将运动粘度的方差或标准差作为运动粘度的待比较参数。其中，对不同监测参数的运算操作可能不同，运算操作可以根据实际需要进行更改，本实施例不对此进行限制。

预警判断模块23用于分别判断各监测参数对应的待比较参数是否属于预先获取的该监测参数的正常范围。可选的，监测参数的正常范围包括双重临界值：监测参数的上限和下限，以及监测参数的平均取值范围。一种实现方式中，监测参数的上限、下限以及平均取值范围由用户设置，当监测参数不满足上述两个临界值中的至少一个时，确定待检测设备发生故障。

可选的，数据处理设备2还包括自学习模块24。自学习模块24用于根据多个检测周期内采集到油样的监测参数，确定待检测设备在正常工作时监测参数的正常范围。

可选的，数据处理设备2，还用于根据多个连续采样周期内的油样的监测参数，确定油样的监测参数的变化趋势。由于油样有多个监测参数，数据处理设备2可以单独确定每个监测参数的变化趋势，并将监测参数的变化通过图标或者曲线的方式显示给用户。数据处理设备2可以将多个监测参数的变化趋势曲线独立显示，也可以将多个监测参数的变化趋势曲线在一个页面内显示，便于用户对比各个监测参数的变化趋势。

需要说明的是，本实施例中异常数据识别模块21、数据运算模块22和预警判断模块23和自学习模块24可以通过独立的硬件实现，也可以通过一个具有数据处理功能的处理器实现，该处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)、数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)或通用处理器等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。