科创中国

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油液监测技术，尤其涉及一种可以在线监测油液金属磨粒的系统及其在线监测方法。

背景技术

[0002] 油液中携带的磨屑反映了机械设备的磨损状态。对润滑油采样，综合利用磨粒分析技术和油液分析技术，分析提取油液中磨粒的浓度、大小、形貌及成分等信息，可全面地了解设备的磨损状态和润滑系统的污染状况，评价机器的运行状况并对其可能的故障预警，为机器状态监测和剩余寿命预测提供重要的依据。

[0003] 传统的油液监测技术主要是采用离线监测的方法，需要昂贵的精密仪器(如原子发射光谱仪、近红外光谱仪和铁谱分析仪等)，且检测时间长。根据调查表明，离线监测分析的结果由于取样代表性差等缺点，对于磨损严重的设备有50%没有发现问题，45%显示失效即将发生，仅5%检测出严重问题。这样消耗了大量的人力物力，且无法及时地诊断故障。而油液的污染是一个量变到质变的过程，而这个过程发生的时间是未知的，所以必须要时刻对油液进行在线监测，才不会使得油液的监测充满偶然性。因而，对润滑油的性能和状态进行在线污染监测，对油液进行有效污染控制，增加其使用寿命，确保其安全、高效地工作，对国民经济建设和国防事业发展都有着重要的意义。

[0004] 在线油液监测技术是应自动化、多功能化的大型机械设备需要而生的一种新的分析技术，是在设备不停机、不解体的情况下监测油液污染状态，诊断设备的故障及其原因，从而有针对性地进行维护和修理，增加机械设备维修的及时性和便捷性的有效地手段。在线油液监测技术尤其在线磨粒监测技术开始成为当前的研究热点和趋势之一。利用在线磨粒监测技术，将传感器安装到设备润滑油循环油路中，可以在机械设备正常运行过程中实时连续地自动进行润滑油取样及磨粒分析，及时地获取设备运行状态。这对提高设备磨损监测和故障预测水平，实现设备视情维护，有效降低设备维护费用，提高经济效益有着重要的意义。

[0005] 迄今为止，在线油液磨粒监测方法主要有：磁性法、计数法、材料特征法等，但各具缺点。比如磁性法只能针对具有铁磁性的磨粒进行检测，无法对非铁磁磨粒和外界污染物颗粒进行测定，而计数法则根本无法获得磨粒材质的信息，超声波磨粒在线监测是国外已有专利报道的一种利用材料物性实现磨损监测的方法，这一方法利用传感器发射超声波，根据不同材质、形状和尺寸的磨粒会对超声波有不同波形反馈的原理，实现磨粒的在线监测。目前这种方法尚未见到实际应用的报道，不同材质、形状和尺寸的磨粒对超声波会有不同反馈的理论分析还有待在实际监测中真正获取和实现。目前，开发一种既能提取磨粒粒度分布、形态特征，又能提取磨粒成分特征的在线油液监测技术的是工业界所企盼的。

发明内容

[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种油液金属磨粒在线监测系统及其监测方法，能分析磨粒粒度分布、形态特征和材质的在线油液监测技术。

[0007] 技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0008] 一种油液金属磨粒在线监测系统，包括磨粒传感器和与设备油池并联的油路，所述油路上设有电磁阀和辅助油泵；所述磨粒传感器包括电磁感应装置和红外热成像仪，所述油路设置在电磁感应装置的交变磁场区域，所述红外热成像仪聚焦点位于交变磁场区域内油路的截面上，所述的磨粒传感器将监测出的数据信号传输到工控系统。

[0009] 使用金属磨粒在线监测系统的方法，包括以下步骤：调节电磁阀，打开辅助油泵，将含有金属磨粒的油液从设备油池中抽进油路并流经交变磁场区域，磨粒传感器监测出金属磨粒的数据信息并传输至工控系统中进行分析。

[0010] 其中，所述的磨粒传感器监测出的金属磨粒的数据信息为温度场分布图像信息，所述的温度场分布图像信息传输到工控系统中，用于分析金属磨粒的形态、粒度和材质。

[0011] 对于经过交变磁场区域的磨粒，可以通过红外热成像仪监测出磨粒粒度分布、形态特征和材质特征。

[0012] 经过交变磁场区域的金属磨粒，会产生感应电势，在感应电势的作用下金属磨粒表面会产生涡流，涡流对金属磨粒表面加热，使其温度升高而与油液背景区分开来，红外热成像仪可以监测出金属磨粒粒度分布和形态特征，由于非金属磨粒在交变磁场区域内不能产生涡流，因此其表面温度不升高，以此区分油液中的金属磨粒和非金属颗粒；由于各种金属磨粒的电阻率不同，其表面在固定时间内的升温速度不同，可以通过红外热成像仪测量金属磨粒表面温度差别来区分磨粒的材质。

[0013] 有益效果：1、由于机械装备中所用摩擦副材料绝大部分为金属，因而油液中的磨粒绝大部分为金属磨粒，而且油液中也会有油液变质产生的其它颗粒，以及一些外来非金属杂质，利用其他方法可能会使磨粒监测结果产生偏差。而本发明在线监测能够清楚的区分金属磨粒和非金属磨粒，排除了非金属颗粒的影响，所测结果较为精确。

[0014] 2、在交变磁场中，由于涡流所具有的集肤效应，金属磨粒表首先加热，用微观红外成像系统可清晰监测出磨粒的形态轮廓和粒度。

[0015] 3、在交变磁场中，由于各种金属的电阻率不同，金属表面在固定时间内的升温速度不同，可以根据磨粒表面温度的差别来区分磨粒材质。

[0016] 本发明克服了现有技术中，磁性法在线磨粒监测无法监测非铁磁磨粒和外界污染磨粒的弱点以及计数法在线磨粒监测无法获得磨粒材质的信息的弱点，提供了一种油液金属磨粒在线监测系统及其监测方法，能精确分析出磨粒粒度分布、形态特征和材质特征。