專利名稱：柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機摩擦潤滑系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柴油機潤滑油在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油機磨損故障監(jiān)測實施的油液監(jiān)測方法目前仍是以離線采集潤滑油樣分析為主，分析方法包括油液的理化性能分析、基于光譜技術(shù)與鐵譜技術(shù)的磨損顆粒分析等。柴油機是工業(yè)生產(chǎn)重要的動力設(shè)備，也是故障率最高的設(shè)備之一。據(jù)Shell公司最新的報告數(shù)據(jù)表明柴油機約35%的運行故障和38. 5%的齒輪失效是由于磨損引起的，幾乎40%的滾動軸承失效時由于潤滑不當(dāng)產(chǎn)生。柴油機在工作過程中，潤滑油起著潤滑、減 磨、冷卻、清洗、減振和防腐等重要作用，但它本身的性質(zhì)也因受到高溫、高壓、外部污染物等發(fā)生氧化衰變，是造成柴油機故障的原因之一。柴油機潤滑油中污染物包括有零部件的磨損顆粒、積碳、漆膜、腐蝕產(chǎn)物、粉塵、水分、燃油以及油泥等各類氧化產(chǎn)物。這些污染物一方面加速潤滑油的變質(zhì)，使?jié)櫥褪δΣ粮北砻娴臐櫥瑴p磨功能；另一方面固體顆粒污染物被潤滑油帶入摩擦副表面，加速摩擦副表面的磨粒磨損，使柴油機在較短的時間里發(fā)生磨損性故障而停機?？梢姡裼蜋C在用潤滑油作為一種信息載體，其自身蘊藏著豐富的來自各運動副表面的摩擦學(xué)狀態(tài)的信息。對其性能及所攜帶的磨損產(chǎn)物的監(jiān)測分析，可有效地評價柴油機的磨損狀態(tài)。油液監(jiān)測技術(shù)通過取樣分析來檢測柴油機在用潤滑油，獲得潤滑油性能和磨損產(chǎn)物(磨粒)所反映的磨損特征信息，能有效地評價柴油機各摩擦副構(gòu)件的磨損狀態(tài)。目前工業(yè)應(yīng)用的柴油機潤滑油監(jiān)測仍采用定期取樣監(jiān)控為主，定期取樣不可能及時送到各專業(yè)檢測實驗室分析評價，延誤對柴油機故障的判定，尤其是各類船舶或艦艇采用的船舶柴油機，工作性質(zhì)屬離岸作業(yè)方式，具有流動性強的特點。為了減少柴油機的維修費用，防止突發(fā)性油液事故，要求對柴油機運行過程進行實時在線監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測信號分析其運行狀態(tài)，判斷是否存在故障，故障嚴(yán)重程度及采取何種對策。在線監(jiān)測是指在柴油機運行過程中對潤滑油實時、連續(xù)的監(jiān)測并及時動態(tài)地獲取柴油機的潤滑磨損等狀態(tài)信息，達到柴油機實時潤滑磨損狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷目的。柴油機潤滑系統(tǒng)的在線監(jiān)測消除了離線油液檢測的人為不確定性因素，取樣和檢測幾乎同時進行，并能及時為維護人員提供柴油機系統(tǒng)的潤滑磨損實時狀態(tài)，保障各類柴油機運行安全。目前，潤滑油在線監(jiān)測在技術(shù)上包括監(jiān)測方法和監(jiān)測裝置，國內(nèi)外大部分是采用監(jiān)測潤滑油單一的性能指標(biāo)如黏度、水分或油中攜帶的顆粒物質(zhì)等傳感器使用，均無法完成潤滑油多信息采集與數(shù)據(jù)融合對比分析，無法實現(xiàn)故障原因及類型判別等，對柴油機故障油液在線監(jiān)測的準(zhǔn)確率并不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種消除離線監(jiān)測人為不確定性影響因素和離線取樣檢測分析時間滯后缺點的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明柴油機油液在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)，所述下位機系統(tǒng)包括油液信息監(jiān)測傳感器模塊、油液自動循環(huán)采集模塊、信號解碼與調(diào)制模塊，油液信息歸集模塊，所述油液信息監(jiān)測傳感器模塊分別與油液自動循環(huán)采集模塊和信號解碼與調(diào)制模塊連接，所述信號解碼與調(diào)制模塊與油液信息歸集模塊連接；油液信息監(jiān)測傳感器模塊，用于根據(jù)柴油機油的特征及工況采集潤滑油理化特征參數(shù)及所攜帶的各摩擦副磨損特征信息；油液自動循環(huán)采集模塊，用于實時采集柴油機回油管路潤滑油，解決油液實時分析代表性問題；信號解碼與調(diào)制模塊，用于將傳感器監(jiān)測到的潤滑油理化特征參數(shù)的原始特征電 平信號進行解碼與調(diào)制，校驗位進行有效電平信號的轉(zhuǎn)換，得到需要的潤滑油理化參數(shù)；油液信息歸集模塊，用于將油液信息監(jiān)測傳感器模塊測得的單一特征信息歸集到同一數(shù)據(jù)格式。優(yōu)選的，所述油液信息監(jiān)測傳感器模塊包括油液黏度傳感器、水分傳感器、油質(zhì)傳感器以及磨粒監(jiān)測傳感器。優(yōu)選的，所述油液自動循環(huán)采集模塊包括順序連接的定壓閥、功能油池、微量泵以及與功能油池連接的控制閥。優(yōu)選的，所述油液信息歸集模塊通過工業(yè)級PC104和嵌入的歸集程序?qū)崿F(xiàn)多重數(shù)據(jù)的格式歸集與傳輸。優(yōu)選的，所述上位機系統(tǒng)包括油液在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)、顯示報警裝置以及打印輸出裝置，所述油液在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)包括油液在線監(jiān)測與診斷單元；所述顯示報警裝置以及打印輸出裝置均與油液在線監(jiān)測與診斷單元連接，所述在線監(jiān)測與診斷單元，用于對實時獲取的潤滑油特征數(shù)據(jù)和歸集數(shù)據(jù)進行對比分析處理、實時故障預(yù)警顯示，實時的監(jiān)測與診斷結(jié)果記錄，并能根據(jù)需要形成綜合的監(jiān)測與診斷分析報告。優(yōu)選的，所述油液在線監(jiān)測與診斷單元包括參數(shù)設(shè)置模塊、實時監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析處理、實時顯示，包括在線磨粒圖像顯示，以及數(shù)據(jù)存儲與查詢。優(yōu)選的，所述油液在線監(jiān)測與診斷單元包括用于連接本在線監(jiān)測系統(tǒng)各功能模塊和顯示實時的柴油機潤滑系統(tǒng)狀態(tài)，實現(xiàn)人機交互的監(jiān)測主界面模塊。優(yōu)選的，所述監(jiān)測主界面模塊包括功能模塊和狀態(tài)顯示模塊，所述功能模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、實時監(jiān)測模塊、實時趨勢模塊、融合診斷模塊以及數(shù)據(jù)庫模塊；參數(shù)設(shè)置模塊，用于本系統(tǒng)相關(guān)采集的參數(shù)設(shè)置；實時監(jiān)測模塊，用于實時顯示被監(jiān)測柴油機潤滑油各理化參數(shù)、在線磨粒圖像及磨損濃度等特征信息，并給與基于當(dāng)前數(shù)據(jù)的潤滑油理化指標(biāo)評價和柴油機磨損狀態(tài)評價；實時趨勢模塊，用于對系統(tǒng)記錄的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)包括當(dāng)前數(shù)據(jù)實時給予狀態(tài)趨勢顯示，并給予診斷分析結(jié)論和處理建議；融合診斷模塊，用于對系統(tǒng)監(jiān)測到的柴油機油的各理化參數(shù)和磨損特征參數(shù)進行融合分析診斷，并根據(jù)所內(nèi)置的柴油機特征知識庫給予柴油機故障評價；
數(shù)據(jù)庫管理模塊，用于實現(xiàn)柴油機被監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警事件的存儲、查詢、顯示和導(dǎo)出。優(yōu)選的，所述狀態(tài)顯示模塊包括滑油黏度顯示、滑油含水率顯示、滑油油質(zhì)顯示、磨粒濃度顯示以及實時磨粒濃度顯示。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果I、本發(fā)明對柴油機這樣的關(guān)鍵設(shè)備的摩擦潤滑系 統(tǒng)能實時、連續(xù)監(jiān)測與故障預(yù)警，其監(jiān)測與分析結(jié)果與柴油機運行狀態(tài)具有同步性，消除了離線監(jiān)測人為不確定性影響因素和離線取樣檢測分析時間滯后的缺點。2、本發(fā)明專利采樣多種油液在線監(jiān)測傳感器集成監(jiān)測潤滑油特征信息和所攜帶的磨損信息，消除單一傳感器使用對油液品質(zhì)評價的不足，充分利用柴油機潤滑油多種理化特征信息和磨損信息，實現(xiàn)多信息反映柴油機故障特征的互補性特點，提高在線監(jiān)測與診斷準(zhǔn)確度。3、本發(fā)明潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)融合了傳感器信息采集與處理技術(shù)、計算機編程技術(shù)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)等實現(xiàn)對柴油機這樣的關(guān)鍵設(shè)備的多狀態(tài)參量的實時監(jiān)測與預(yù)警診斷。系統(tǒng)自動實現(xiàn)對油液多參數(shù)的采集、特征融合分析與狀態(tài)評價，及時給出診斷建議，從而有效地避免柴油機在運行過程中的重大故障發(fā)生。


圖I是本發(fā)明柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明柴油機潤滑油自動循環(huán)采集模塊示意圖；圖3是本發(fā)明柴油機潤滑油在線監(jiān)測與診斷單元模塊示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖I所示，本實施例一種柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)，其特征在于，所述下位機系統(tǒng)包括油液信息監(jiān)測傳感器模塊、油液自動循環(huán)采集模塊、信號解碼與調(diào)制模塊，油液信息歸集模塊，所述油液信息監(jiān)測傳感器模塊分別與油液自動循環(huán)采集模塊和信號解碼與調(diào)制模塊連接，所述信號解碼與調(diào)制模塊與油液信息歸集模塊連接；油液信息監(jiān)測傳感器模塊，用于根據(jù)柴油機油的特征及工況采集滑油理化特征參數(shù)及所攜帶的各摩擦副磨損特征信息；油液自動循環(huán)采集模塊，用于實時采集柴油機回油管路潤滑油，解決油液實時分析代表性問題；信號解碼與調(diào)制模塊，用于將傳感器監(jiān)測到的潤滑油理化特征參數(shù)的原始特征電平信號進行解碼與調(diào)制，校驗位進行有效電平信號的轉(zhuǎn)換，得到需要的潤滑油理化參數(shù)；油液信息歸集模塊，用于將油液信息監(jiān)測傳感器模塊測得的單一特征信息歸集到同一數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)包分解傳輸并進行數(shù)據(jù)校驗，有效解決特征數(shù)據(jù)傳輸過程中的粘包問題，為油液在線監(jiān)測與診斷單元提供穩(wěn)定可靠的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。如圖2所示，所述油液信息監(jiān)測傳感器模塊包括油液黏度傳感器、水分傳感器、油質(zhì)傳感器以及磨粒監(jiān)測傳感器等，用于采集潤滑油理化特征參數(shù)及所攜帶的各摩擦副磨損特征信息。所述油液自動循環(huán)采集模塊包括順序連接的定壓閥、功能油池、微量泵以及與功能油池連接的控制閥；用于實時采集柴油機回油管路潤滑油，這些潤滑油剛經(jīng)歷過柴油機各摩擦副，攜帶了當(dāng)前各潤滑構(gòu)件的磨損信息，具有典型實時分析的代表性。所述油液信息歸集模塊通過工業(yè)級PC104和嵌入的歸集程序?qū)崿F(xiàn)多重數(shù)據(jù)的格式歸集與傳輸。所述上位機系統(tǒng)包括油液在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)、顯示報警裝置以及打印輸出裝置，所述油液在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)包括油液在線監(jiān)測與診斷單元；所述顯示報警裝置以及 打印輸出裝置均與油液在線監(jiān)測與診斷單元連接，所述在線監(jiān)測與診斷單元，用于對實時獲取的潤滑油特征數(shù)據(jù)和歸集數(shù)據(jù)進行對比分析處理、實時故障預(yù)警顯示，實時的監(jiān)測與診斷結(jié)果記錄，并能根據(jù)需要形成綜合的監(jiān)測與診斷分析報告。所述油液在線監(jiān)測與診斷單元包括參數(shù)設(shè)置模塊、實時監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析處理、實時顯示，包括在線磨粒圖像顯示，以及數(shù)據(jù)存儲與查詢。所述油液在線監(jiān)測與診斷單元包括用于連接本在線監(jiān)測系統(tǒng)各功能模塊和顯示實時的柴油機潤滑系統(tǒng)狀態(tài)，實現(xiàn)人機交互的監(jiān)測主界面模塊，能根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的各參數(shù)與采集周期自動發(fā)送指令，進行柴油機潤滑油黏度、水分、油質(zhì)以及在線磨粒圖像、磨損濃度等重要信息的實時監(jiān)測、信息提取與記錄、實時的融合分析處理與結(jié)果顯示，對實時油品監(jiān)測到的黏度、水分、油質(zhì)以及磨損濃度等給予超限報警和事件狀態(tài)記錄，并能根據(jù)需要形成綜合的監(jiān)測與診斷分析報告，并通過打印輸出裝置打印輸出。如圖3所示，所述監(jiān)測主界面模塊包括功能模塊和狀態(tài)顯示模塊，所述功能模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、實時監(jiān)測模塊、實時趨勢模塊、融合診斷模塊以及數(shù)據(jù)庫模塊；參數(shù)設(shè)置模塊，用于本系統(tǒng)相關(guān)采集的參數(shù)設(shè)置，如油液流量、壓力、磁勢、監(jiān)測周期等；實時監(jiān)測模塊，用于實時顯示被監(jiān)測柴油機潤滑油各理化參數(shù)、在線磨粒圖像及磨損濃度等特征信息，并給與基于當(dāng)前數(shù)據(jù)的潤滑油理化指標(biāo)評價和柴油機磨損狀態(tài)評價；實時趨勢模塊，用于對系統(tǒng)記錄的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)包括當(dāng)前數(shù)據(jù)實時給予狀態(tài)趨勢顯示，并給予診斷分析結(jié)論和處理建議；融合診斷模塊，用于對系統(tǒng)監(jiān)測到的柴油機油的各理化參數(shù)和磨損特征參數(shù)進行融合分析診斷，并根據(jù)所內(nèi)置的柴油機特征知識庫給予柴油機故障評價；數(shù)據(jù)庫管理模塊，用于實現(xiàn)柴油機被監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警事件的存儲、查詢、顯示和導(dǎo)出。所述的狀態(tài)顯示區(qū)用于實時顯示柴油機滑油黏度、滑油含水率、滑油油質(zhì)、磨粒濃度、實時磨粒圖像信息；滑油黏度、滑油含水率、滑油油質(zhì)和磨粒濃度以實時監(jiān)測數(shù)字和紅、綠、黃三種狀態(tài)指示燈顯示，實時磨粒圖像用于顯示當(dāng)前狀態(tài)下的潤滑油鐵磁性金屬顆粒的尺寸、形狀及分布特征，所述狀態(tài)顯示模塊包括滑油黏度顯示、滑油含水率顯示、滑油油質(zhì)顯示、磨粒濃度顯示以及實時磨粒濃度顯示。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)，其特征在于，所述下位機系統(tǒng)包括油液信息監(jiān)測傳感器模塊、油液自動循環(huán)采集模塊、信號解碼與調(diào)制模塊，油液信息歸集模塊，所述油液信息監(jiān)測傳感器模塊分別與油液自動循環(huán)采集模塊和信號解碼與調(diào)制模塊連接，所述信號解碼與調(diào)制模塊與油液信息歸集模塊連接； 油液信息監(jiān)測傳感器模塊，用于根據(jù)柴油機潤滑油的特征及工況采集潤滑油理化特征參數(shù)及所攜帶的各摩擦副磨損特征信息； 油液自動循環(huán)采集模塊，用于實時采集柴油機回油管路潤滑油，解決油液實時分析代表性問題； 信號解碼與調(diào)制模塊，用于將傳感器監(jiān)測到的潤滑油理化特征參數(shù)的原始特征電平信號進行解碼與調(diào)制，校驗位進行有效電平信號的轉(zhuǎn)換，得到需要的潤滑油理化參數(shù)； 油液信息歸集模塊，用于將油液信息監(jiān)測傳感器模塊測得的單一特征信息歸集到同一數(shù)據(jù)格式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述油液信息監(jiān)測傳感器模塊包括油液黏度傳感器、水分傳感器、油質(zhì)傳感器以及磨粒監(jiān)測傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述油液自動循環(huán)采集模塊包括順序連接的定壓閥、功能油池、微量泵以及與功能油池連接的控制閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述油液信息歸集模塊通過工業(yè)級PC104和嵌入的歸集程序?qū)崿F(xiàn)多重數(shù)據(jù)的格式歸集與傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機系統(tǒng)包括油液在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)、顯示報警裝置以及打印輸出裝置，所述油液在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)包括油液在線監(jiān)測與診斷單元；所述顯示報警裝置以及打印輸出裝置均與油液在線監(jiān)測與診斷單元連接，所述油液在線監(jiān)測與診斷單元，用于對實時獲取的潤滑油特征數(shù)據(jù)和歸集數(shù)據(jù)進行對比分析處理、實時故障預(yù)警顯示，實時的監(jiān)測與診斷結(jié)果記錄，并能根據(jù)需要形成綜合的監(jiān)測與診斷分析報告。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述油液在線監(jiān)測與診斷單元包括用于連接在線監(jiān)測系統(tǒng)各功能模塊和顯示實時的柴油機潤滑系統(tǒng)狀態(tài)、實現(xiàn)人機交互的監(jiān)測主界面模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測主界面模塊包括功能模塊和狀態(tài)顯示模塊，所述功能模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、實時監(jiān)測模塊、實時趨勢模塊、融合診斷模塊以及數(shù)據(jù)庫模塊； 參數(shù)設(shè)置模塊，用于本系統(tǒng)相關(guān)采集的參數(shù)設(shè)置； 實時監(jiān)測模塊，用于實時顯示被監(jiān)測柴油機潤滑油各理化參數(shù)、在線磨粒圖像及磨損濃度等特征信息，并給與基于當(dāng)前數(shù)據(jù)的潤滑油理化指標(biāo)評價和柴油機磨損狀態(tài)評價； 實時趨勢模塊，用于對系統(tǒng)記錄的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)包括當(dāng)前數(shù)據(jù)實時給予狀態(tài)趨勢顯示，并給予診斷分析結(jié)論和處理建議； 融合診斷模塊，用于對系統(tǒng)監(jiān)測到的柴油機油的各理化參數(shù)和磨損特征參數(shù)進行融合分析診斷，并根據(jù)所內(nèi)置的柴油機特征知識庫給予柴油機故障評價； 數(shù)據(jù)庫管理模塊，用于實現(xiàn)柴油機被監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警事件的存儲、查詢、顯示和導(dǎo)出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)顯示模塊包括滑油黏度顯示、滑油含水率顯示、滑油油質(zhì)顯示、磨粒濃度顯示以及實時磨粒濃度顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柴油機潤滑油在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)包括油液信息監(jiān)測傳感器模塊、油液自動循環(huán)采集模塊、信號解碼與調(diào)制模塊，油液信息歸集模塊，油液信息監(jiān)測傳感器模塊分別與信號解碼與調(diào)制模塊盒油液信息歸集模塊，信號解碼與調(diào)制模塊與油液信息歸集模塊連接；本發(fā)明可實現(xiàn)柴油機潤滑油實時、連續(xù)監(jiān)測與故障預(yù)警，其監(jiān)測與分析結(jié)果與柴油機運行狀態(tài)具有同步性，消除了離線監(jiān)測人為不確定性影響因素和離線取樣檢測分析時間滯后的缺點。同時本發(fā)明消除單一傳感器使用對油液品質(zhì)評價的不足，實現(xiàn)多信息反映故障特征的互補性特點，提高在線監(jiān)測與診斷準(zhǔn)確度。
文檔編號G01N33/30GK102707037SQ20121017998
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者馮偉, 賀石中, 陳閩杰, 陶輝 申請人:廣州機械科學(xué)研究院有限公司