一种电容式润滑油品质在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种监测装置，尤其是涉及一种采用电容方式对润滑油品质进行在线监测的装置。

背景技术：

目前，润滑油的使用广泛存在于工业生产、交通运输、航天航空等领域，用于各类机械设备上以减少摩擦，起到润滑、密封、清洁、缓冲和防锈等作用，对保证设备的正常工作起到至关重要的作用。

随着润滑油使用时间的增加，润滑油不仅会受环境影响混入水、灰尘、以及设备工作时产生的磨粒而降低润滑油的润滑特性，与此同时也会由于本身的氧化、分解等化学反应发生变质。为此，需要定期对润滑油进行检测，润滑油的检测需要针对水分、气泡、粘度、金属颗粒、变质等多种影响因素进行分类测量。

如今，针对润滑油的检测都是离线检测的，很多设备在润滑油维护上采用人工定时定期对设备停机后进行取样、检测、更换等作业，不但效率低下，且停机会严重影响设备产能，而且维护成本价较高；同时，存在漏检的可能性；为此，亟需一种能够克服上述问题的在线监测方式。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种维护成本低廉且监测简单、方便、可靠的电容式润滑油品质在线监测装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种电容式润滑油品质在线监测装置，所述装置包含有：

参考电容一：由贴附于一灌满新润滑油的储油管的外壁上对称设置的两片电容电极构成；

参考电容二：由贴附于一灌满变质润滑油的储油管的外壁上对称设置的两片电容电极构成；

测量电容：由贴附于一与待测润滑油管路相连通的测量油管的外壁上对称设置的两片电容电极构成；

上述测量油管和储油管均由绝缘材质制得；

参考电容一、参考电容二和测量电容相互并联后一端经模拟切换开关连接至信号发生源，另一端连接至运算放大器的反相输入端，运算放大器的正向输入端接地，运算放大器的输出端经反馈电阻连接至反相输入端，反馈电阻上并联有一反馈电容，且运算放大器的输出端经放大电路连接至乘法器的输入端，上述信号发生源连接至乘法器的另一输入端，乘法器的输出端经滤波器、模数转换电路连接至控制器。

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置，所述信号发生源为正弦信号发生源，所述放大电路为交流放大电路，所述滤波器为低通滤波器，所述控制器为单片机系统。

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置，所述储油管外套装有屏蔽罩，且电容电极位于屏蔽罩和储油管之间，且测量油管外套装有屏蔽罩，且电容电极位于测量油管和屏蔽罩之间。

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置，所述电容电极通过屏蔽线连接至模拟切换开关和运算放大器的反相输入端。

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置，所述储油管的两端封堵的密封端盖将储油管构成一密封腔体。

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置的监测方法步骤为：

步骤1、初始化：控制器通过与之相连的上位机获取预设值k1和k2的数值，0<k1<k2<1；

步骤2、通过模拟切换开关接入参考电容一，控制器获得参考电容一上的平均电压ud1；

步骤3、通过模拟切换开关接入参考电容二，控制器获得参考电容二上的平均电压ud2；

步骤4、通过模拟切换开关接入测量电容，控制器获得测量电容上的平均电压udx；

步骤5、控制器计算k值；

步骤6、当k1≤k＜k2，控制器提示“正常”；

当k2≤k＜1，控制器提示“警告”；

当k＞1，控制器提示“报警”；控制器发送至远程服务器进行远程提示。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用电容式结构对润滑油品质进行在线监测报警装置，能够在线对润滑油品质进行综合监测，并在润滑油发生一定劣化的时候产生报警信号，无需获取精确的润滑油各项指标，也无需标定测量电容值与各项参数之间的关系曲线，样品油和测量对象所处环境温度相同，也避免的温度变化对测量的影响。

附图说明

图1是本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置电容的测量电容与参考电容结构图。

图2是本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置电容的测量原理图。

图3是本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置电容的总体装置结构图。

图4是本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置电容的指定特征值与润滑油劣化关系示意图。

图5是本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置电容中的控制器的程序流程图。

其中：

测量油管1、电容电极2、屏蔽罩3、屏蔽线4、储油管5、密封端盖6。

具体实施方式

参见图1～5，本实用新型涉及的一种电容式润滑油品质在线监测装置，所述装置包含有：

参考电容一：由贴附于一灌满新润滑油的储油管5的外壁上对称设置的两片电容电极2构成；

参考电容二：由贴附于一灌满变质润滑油的储油管5的外壁上对称设置的两片电容电极2构成；

测量电容：由贴附于一与待测润滑油管路相连通的测量油管1的外壁上对称设置的两片电容电极2构成；

上述测量油管1和储油管5均由绝缘材质(如聚四氟乙烯)制得；

参考电容一、参考电容二和测量电容相互并联后一端经模拟切换开关连接至信号发生源，另一端连接至运算放大器的反相输入端，运算放大器的正向输入端接地，运算放大器的输出端经反馈电阻rf连接至反相输入端，反馈电阻rf上并联有一反馈电容cf，且运算放大器的输出端经放大电路连接至乘法器的输入端，上述信号发生源连接至乘法器的另一输入端，乘法器的输出端经滤波器、模数转换电路连接至控制器；

优选的，所述信号发生源为正弦信号发生源，所述放大电路为交流放大电路，所述滤波器为低通滤波器，所述控制器为单片机系统；

优选的，所述储油管5外套装有屏蔽罩3，且电容电极2位于屏蔽罩3和储油管5之间，且测量油管1外套装有屏蔽罩3，且电容电极2位于测量油管1和屏蔽罩3之间；进一步的，所述电容电极2通过屏蔽线4连接至模拟切换开关和运算放大器的反相输入端；

优选的，所述储油管5的两端封堵的密封端盖6将储油管5构成一密封腔体；

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置的监测原理为：

当模拟切换开关动作使得测量电容接入电路时，运算放大器的输出可由下式表示

经过放大电路后的电压输出为：

其中k为放大电路的放大倍数，在经过乘法器会后电路输出为：

其中bsin(ωt+β)为解调信号，使用激励信号直接作为解调信号；

式(3)中cos(α-β)项为常数，且在α≈β时约等于1，为低频项或直流项。通过低通滤波器后即可以去掉高频项保留低频成分,得到电路输出电压为

同理，模拟切换开关动作使得参考电容一接入电路时，电路的输出为：

同理，模拟切换开关动作使得参考电容二接入电路时，电路的输出为：

等式(4)(5)(6)可简化为

其中，在α≈β时，且k,a,b均为已知参数；

当润滑系统管道中的油为刚更换的新油时，cx≈cf1

当润滑系统管道中的油接近参考油管中的劣质油时，cx≈cf2

由于，润滑油中水分的增加、金属，电容值会随着使用逐渐增大。通过计算可以得到接入测量电容时输出电压与接入参考电容1时输出电压之间的差值：

通过计算可以得到接入参考电容1时输出电压与接入参考电容2时输出电压之间的差值：

定义比值k0为

通过计算电压差的比值即可以获得油品的劣化程度,当润滑系统管道中的油为刚更换的新油时，cx≈c1,k0≈0，当润滑系统管道中的油接近参考油管中的劣质油时，cx≈c2,k0≈1，因此通过k0的大小即可实时知晓当前润滑油的油品质量；

本实用新型一种电容式润滑油品质在线监测装置的监测方法步骤为：

步骤1、初始化：控制器通过与之相连的上位机获取预设值k1和k2的数值，0<k1<k2<1；

步骤2、通过模拟切换开关接入参考电容一，控制器获得参考电容一上的平均电压ud1；

步骤3、通过模拟切换开关接入参考电容二，控制器获得参考电容二上的平均电压ud2；

步骤4、通过模拟切换开关接入测量电容，控制器获得测量电容上的平均电压udx；

步骤5、控制器计算k值；

步骤6、当k1≤k＜k2，控制器提示“正常”；

当k2≤k＜1，控制器提示“警告”；

当k＞1，控制器提示“报警”，同时控制器发送至远程服务器进行远程提示。

进一步的，“正常”、“警告”以及“报警”等信息可以通过显示屏显示，也可通过声光电报警器进行报警，或者控制器连接至远程服务器；

单片机程序流程图如图5所示，单片机通过程序控制两个模拟开关接入参考电容1,采集100个数据点的电压均值获得ud1，在使用中可以根据情况设置不同的采样率和均值点数，同理获得ud1，udx。然后计算k值，通过比较k值与预设值获取报警信息。上位机通过命令设置两个基准值k1,k2(0<k1<k2<1)用于对劣化程度的监测，随着润滑油的使用,k值不断增大，当时，油品正常，控制指示灯亮绿色，当时，产生警告信号，控制指示灯亮黄色，当时，控制指示灯亮红色，当时，产生严重报警信号，控制指示灯亮红色并闪烁。操作人员可以根据不同的报警信息进行相应操作维护。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。