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【在線油污染度傳感器的解決方案】
時間：2017-06-05
在線油液污染監(jiān)測是指在設備正常運行不停機的情況下通過對在用潤滑油的物化參數(shù)實時監(jiān)測，判定設備工況，診斷設備的的異常部件，異常程度。從而實現(xiàn)避免重大事故的發(fā)生。
油液污染概述
潤滑油和液壓油是機械生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)所發(fā)生的故障中，有80%以上是由于液壓油污染引起的。油液的污染形式通常是金屬磨粒、氧化物、油泥、結碳、水分、沉淀物、燃油以及氫、氯、熱、電、空氣等造成的污染。油液污染后其物理或化學性能都會生變化。傳統(tǒng)的潤滑油狀態(tài)監(jiān)測是指利用實驗室的物理化學分析技術對機器設備正在使用的潤滑油樣品進行綜合分析，獲得設備潤滑與磨損狀況的信息，并據(jù)此預測設備磨損過程的發(fā)展，及時發(fā)現(xiàn)故障或預防故障的發(fā)生。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，離線油液分析的有50%沒有發(fā)現(xiàn)問題，45%顯示失效即將發(fā)生，僅5%檢測出嚴重問題。這樣消耗了大量人力物力，卻無法及時診斷問題，因此在線油液監(jiān)測十分必要。
在線油液污染監(jiān)測的意義
近年來，隨著設備系統(tǒng)對油液污染控制要求的提高，越來越多的場合要求對油液的污染程度或油液的綜合質(zhì)量進行測試。在實驗室應用的層面，大量的油中污染物含量的精密測試設備被開發(fā)出來，通過對油液進行取樣，送到專門的實驗室對油液中的水分、顆粒雜質(zhì)、老化產(chǎn)物和有害氣體等污染物進行分析。但由于這些污染物含量（污染度）測試設備種類繁多，價格昂貴，因而在應用成本上限制了油液污染控制的普及。
在大量的用油現(xiàn)場，往往并不需要對油液中的各種污染物進行精密的定量測試，而是需要快速監(jiān)控油液的污染狀態(tài)。通過綜合油液中的水分、顆粒雜質(zhì)、老化產(chǎn)物和有害氣體等因素，快速定性檢測油液的污染度，當油液的污染度趨于不合格時，采用再生凈化設備及時對油液進行處理，可以有效提升油液的品質(zhì)，延長用油設備的壽命，提高油液的使用效率。
在線油液污染監(jiān)測是指在設備正常運行不停機的情況下通過對在用潤滑油的物化參數(shù)實時監(jiān)測，判定設備工況，診斷設備的的異常部件，異常程度。從而實現(xiàn)避免重大事故的發(fā)生。有針對性地維護和修理。另外實時監(jiān)測可以幫助理解機械設備中摩擦副的磨損機理，潤滑機理，磨損失效類型等，確定潤滑油剩余壽命。確定合理的磨合規(guī)范和換油期。目前我國在"在線潤滑油狀態(tài)監(jiān)測"儀器制造方面仍屬于空白，國際上少有的同類儀器仍處在體積大，技術復雜，應用范圍小，單一參數(shù)監(jiān)測，價格昂貴，資源浪費的狀態(tài)。主要是傳感器技術無法突破。
電容在線油液傳感器
目前國內(nèi)在線油污染傳感器仍處于理論嘗試階段，多采用電容式測量方法，即在檢測軟件支持下，通過測定油液綜合介電常數(shù)的變化來確定油質(zhì)的受污染程度。
其工作原理是：把油液作為一種電介質(zhì)，由于新油和在用油的介電常數(shù)不同，當油質(zhì)變化時就會引起傳感器電容量的變化，通過C/V轉換把這一微弱變化的頻率值解調(diào)為直流電信號，經(jīng)前級數(shù)據(jù)采集電路采樣放大、A/D轉換，送至單片機軟硬件組成的后級數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。系統(tǒng)依據(jù)檢測數(shù)據(jù)，分析計算得到的判定各類油質(zhì)污染程度的上下門限標值，經(jīng)包括算法的程序進行智能分析處理后，由LCD顯示器報告用戶定量（污染指數(shù)值）和定性（良好、可用、報廢）的檢測結果。
由于油液污染的成因及環(huán)境因素較復雜，因此該原理傳感器在生產(chǎn)實踐中并未得到很好的應用。例如：由于發(fā)動機活塞竄漏、燃油延遲噴射導致廢氣處理系統(tǒng)處理后的廢氣進入汽缸、或者高壓共軌泄漏導致了標準的2號柴油污染了機油，會引起機油的粘度下降，但是對機油的介電常數(shù)和密度沒有影響。所以，單一維度或參數(shù)的傳感器很難有效判斷油品污染的真實情況，也就失去了監(jiān)測的意義。下面就重點介紹MEAS公司最新推出的一款新型多參數(shù)油品特性傳感器。
多參數(shù)油品傳感器FPS2800
發(fā)動機、變速器、齒輪箱、液壓系統(tǒng)，以及其他潤滑油操作的設備都需要定期換油以保證設備的正常運轉。然而，日益增長的油價使維護成本大增，吞噬著車輛和設備使用者的利潤。我們必須使用更有效的方法來維護設備，并降低能源的消耗。換油時間應該并且可以通過一個在線油品分析傳感器來確定。準確的油品分析不僅可以減少油品的消耗，降低維護費用，還可以通過潤滑油和機油污染情況的檢測保護車輛和設備。在線油品傳感器必須簡單易用，以滿足上述需求。
在線多參數(shù)傳感器監(jiān)測油品污染和降解
MEAS精量電子開發(fā)了一款在線傳感器，可以同時直接測量液體的粘度、密度、介電常數(shù)和溫度。這款油品分析傳感器FPS2800B12C4可以探測機油和潤滑油的污染以及降解程度，甚至判斷燃油的質(zhì)量，以優(yōu)化發(fā)動機性能。油品污染和降解時，其重要的物理特性都會跟著改變。從而，F(xiàn)PS油品分析傳感器根據(jù)所測得的物理特性判斷出合適的換油時間，對車輛和設備進行實時保護，減少設備故障，降低成本。
正如實驗室根據(jù)多種分析試驗來判斷機油等液體的狀態(tài)，F(xiàn)PS油品分析傳感器根據(jù)其多種物理特性的測量判斷油品的質(zhì)量。通過他們對機油粘度、密度和介電常數(shù)的影響和改變，很容易檢測出機油中所含有的粉塵顆粒、水、冷卻液，以及燃油。機油的氧化度也可以通過這些物理特性的變化檢測出來。
FPS油品分析傳感器的多參數(shù)測量是有效監(jiān)控油品狀態(tài)的關鍵。導電系數(shù)傳感器或聲波粘度傳感器之類的單參數(shù)傳感器只能測量某一個物理特性，不能提供足夠的依據(jù)來可靠的判斷油品的使用壽命和污染情況。
比如說，標準的2號柴油由于活塞漏氣、廢氣處理后的二次燃油噴射、或是共軌管的高壓泄露對機油造成的污染會引起機油粘度的降低。然而，燃油產(chǎn)生的污染并不會引起機油介電常數(shù)或密度的變化。即便是機油已經(jīng)老化，F(xiàn)PS油品分析傳感器也可以立刻根據(jù)銳減的粘度，和并未變化的介電常數(shù)和密度判斷出這一點。
對比之下，如果機油被從汽缸墊泄露的冷卻劑
污染，即使?jié)舛群艿停瑱C油的介電常數(shù)和密度也會明顯升高，而粘度不會明顯變化，除非突然故障即將發(fā)生。FPS油品分析傳感器可以根據(jù)不正常的機油介電常數(shù)和密度的變化，和粘度的不變，及時判斷出機油中含有冷卻劑。冷卻劑泄露的迅速判斷可以防止淤積，以及發(fā)動機的突發(fā)故障。
以上兩個例子充分顯示了使用可以同時直接實時測量油品的多個重要物理參數(shù)的傳感器的必要性，因為FPS油品分析傳感器可以有效、可靠的監(jiān)測發(fā)動機中油品污染和降解的程度。同理，F(xiàn)PS油品分析傳感器還可以用于簡單一些的系統(tǒng)，例如變速器，齒輪箱和液壓設備等。而簡單的導電系數(shù)傳感器或聲波粘度傳感器沒有足夠的分辨能力來有效監(jiān)控油品的污染和降解狀況。FPS油品分析傳感器可以有效區(qū)分普通的污染和油品的老化降解屬性，從而正確判斷是否需要換油。
先進的傳感器技術，專為惡劣環(huán)境設計。
FPS油品分析傳感器利用了音叉的機械諧振，同時直接測量粘度，密度和介電常數(shù)，并已取得應用該技術的專利。該傳感器根據(jù)NIST美國國家標準與技術研究院可追溯標準進行工廠校準，并不依賴于實驗室方式的相關性進行測量。傳感器可以直接安裝到高壓力、高流量的管道，或過程流，以及儲油器上。傳感器的測量精度不會受液體流量或壓力變化的影響。傳感元件已經(jīng)通過了壓力大于5000psi，溫度范圍在-60°C到150°C，以及振動高達46Grms的惡劣環(huán)境中的測試，能夠有效監(jiān)測油品的質(zhì)量。這些傳感器在汽車和工程機械發(fā)動機運轉，以及多種工業(yè)應用對液壓油，變速箱油數(shù)千小時的監(jiān)測試驗中，顯示了其卓越的性能。傳感器抗污染和腐蝕，不受粉塵顆粒、油污、乙二醇、金屬磨損、強酸和強堿的影響。
實時在線測量的傳感器，實驗室的品質(zhì)和性能
FPS油品分析傳感器測量粘度，密度和介電常數(shù)的精確度和可靠性比同樣條件的標準試驗室分析儀器還要高。類似實驗室儀器性能的在線傳感器使得車輛和設備的使用者可以依靠FPS油品分析傳感器判斷油齡，污染程度，創(chuàng)建先進的可靠性算法，從而獲得有效的過程控制，和維修的早期預警。
結論
FPS油品分析傳感器是一種新型的傳感技術，直接同時測量油品的粘度，密度，介電常數(shù)和溫度，已經(jīng)在廣泛的應用領域中測試了將近10年。依靠獲得專利的音叉技術，傳感器同時檢測多個物理參數(shù)的直接和動態(tài)關系，以確定發(fā)動機油、燃油、變速器和剎車油、液壓油、變速箱油、冷卻液和溶解液之類的液體的品質(zhì)及污染程度。
多參數(shù)測量和分析的特點改進了液體特性的算法。FPS油品分析傳感器可以廣泛的應用于OEM和后裝市場，包括汽車、工程機械、暖通空調(diào)、制冷設備、壓縮機、工業(yè)設備和渦輪機，實時在線監(jiān)測儲油器、生產(chǎn)過程流水線、受壓的高流量管道（比如說發(fā)動機油道）的液體質(zhì)量。傳感器通過通用的CAN J1939協(xié)議輕松與主控制器連接。簡單的4針連接器使安裝更經(jīng)濟簡便。
