油品质量在线监测系统设计

敖海龙

摘 要：在线监测技术则能够实现对机械设备运行过程中的油品质量监测，能够进一步的确保油品的质量，并有效防止油品的失效，提高设备的可靠性运行，提升设备的使用寿命。

关键词：油品；监测；在线；传感；信息融合；设计

现代社会生活和生产，离不开各式各样的机械设备，而机械设备的通病则在于机械内部在持续的使用过程中会出现磨损和润滑的问题，如果不能够及时的解决，将会降低机械的使用寿命，造成一定的经济损失。油品质量监测是现代设备管理的需要，目前常用的油品质量监测都是离线状态的，而在线监测技术则能够实现对机械设备运行过程中的油品质量监测，能够进一步的确保油品的质量，并有效防止油品的失效，提高设备的可靠性运行，提升设备的使用寿命。

1 油品监测发展现状

一般来说，对于油品质量的监测主要发生在两个阶段，第一个阶段是在选用机械润滑油品的选型过程中，在这一过程中，许多企业都是采用实验室监测方式来进行，主要的油品监测技术包含有红外光谱技术、原子发射光谱技术、铁谱技术以及颗粒计数技术等方式对油品的质量进行鉴定。这一阶段的油品质量监测主要是为了帮助企业选择品质高的润滑油品投入到机械设备中使用。第二个阶段的油品质量监测主要是指在机械设备的运行过程中油品质量监测，对于油品质量的监测主要包含对油液内的水分监测、粘度检测、介电常数等。这些参数的变化将会对油品的质量产生极大的影响，从而影响到油品的质量。

油品在的水分监测是为了进一步避免乳化水和游离水对油品质量的影响，如果油品中水分含量过高，会促使油品氧化变质。破坏润滑油形成的油膜，使润滑油效果变差，同时还会加速有机酸对金属的腐蚀作用，锈蚀设备。例如某电厂汽轮机，当汽轮机油含水量达到0.1%时，油液变得白浊状。当汽轮机油含水量达到0.8%时，轴承发生严重磨损。四球机试验结果表明：随着含水量的增加，汽轮机油的抗磨性逐渐下降。当含水量达到2.5%时，汽轮机油的抗磨性急剧下降，汽轮机油润滑性能丧失。由此可见水分监测的重要性。

粘度是评定润滑油质量的一个重要指标，也是一个重要的换油指标。它是润滑油流动性能的主要技术指标，绝大多数的润滑油是根据其粘度大小来分牌号。润滑油粘度变化的主要原因有油品氧化加剧，导致粘度升高、油品抗剪切性能下降，导致粘度降低以及油品中混入了其他不同粘度的油品，导致粘度发生变化。

油品在使用过程中，由于氧化、添加剂失效、析出、磨屑以及混入水分、异种油品、机械杂质等而被污染，造成油品质量下降。通过检测油品综合指标，有助于实时监控油品质量，保证设备润滑效果。现代检测方法采用介电常数法，润滑油中杂质的密度按比例增加或减少，引起介电常数的增加或减少，确切的说，由于润滑油中杂质含量的变化，使之与新油相比，具有了不同的介电特性。

2 油品质量在线监测系统

对于油品质量的各个指标的监测大多采用离线监测，常用的一起有水分测定仪、运动粘度测定仪等。对于油品质量的在线监测技术则多擦药了流量分析法、电容法等，但这些技术往往是单独而分散的对油品中特定的参数进行监测，不能够实现对油品质量的综合在线监测。本文则基于单片机的技术基础上，提出了一种只能油品质量监测系统的设计。

2.1 功能设计

该系统的使用过程中必须要实现以下结构功能：

自动化监测：油品质量的在线监测必须实现整个监测系统的自动监视功能，实现对油品的持续性在线监控，同时系统中还应该设置相应的报警参数，能够实现报警功能，并能够进行一定程度小范围内的自我诊断，为维护人员现场监测人员提供相关调控方向。除此之外，在连续测试中具有自动检测、自动适应功能。即在连续测试时对随时出现的油体过粘、过脏和环境温度过低等工况能够补偿和调整，具有适应环境温度变化和油体粘度变化的能力，不会因上述原因产生误报和漏报现象。

数字化监测：油品在线监测系统主要的监测指标包含有对油品质量的粘度、介电常数以及温度。数字化监测功能是指在监测过程中，这些参数将会以数字等直观的方式显示，也就是说在监测过程中，能监测和显示检测油品的粘度值，油的介电常数值和温度值。

信息处理：能够将监测得到的相关数据，进行信息处理，主要利用多傳感器的信息融合技术，将测到的粘度、温度、介电常数进行融合得出油品的状态。

通信功能：在线监测仪应具有与PC机通讯的能力，将测量的参数值及时送入上位机，为实现油液监测系统的远程监测和诊断提供基础。

2.2 相关技术

智能油品质量在线监测系统中主要核心在于单片机的数字控制和处理分析，以及传感技术和信息融合技术，以下做简要介绍：

单片机是一张微型集成电路芯片，它具有强大的数据处理功能，基本结构包含有运算器、控制器和寄存器。运算器主要功能为执行各种算术运算和逻辑运算，而控制器主要的作用在于协调和控制整个单片机的操作，并通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备进行数据传感连接。寄存器则相当于整个单片机的数据库，主要用于数据的存放、地址的存放等。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现对不同参数的侧脸。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。本次设计采用的AT89C52单片机。

数字传感器：传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点，是实现自动检测和自动控制的首要环节。除此之外，智能化传感器能够进一步模拟人的感官和大脑的协调，利用测试数据传输以及相关指令来实现补偿、增益、输出。

多源信息融合技术：信息融合实际上是对数据的融合，主要应用对象来自于多个传感器监测反馈的数据，是一个对从单个和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息源需求评价的一个持续精练过程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个过程，以获得结果的改善。多源信息融合在油品在线监测系统中起到的重要作用在于：一是对为整个系统的工作提供更加稳定的处理环境，油品质量在线监测需要同时对各种数据进行采集和分析，需要多个传感器同时作业，一旦某一个传感器失效，多源信息融合能够保证其他传感器的工作性能不受干扰，并能够起到一定的预警作用。其二是能够进一步提升传感空间的分辨力，十分有利于精确的油品质量监测工作，进一步的提升监测精准度。

2.3 功能模块

智能油品质量在线监测仪主要测量模块为：粘度测量模块，介电常数测量模块，温度测量模块。粘度测量模块主要理由石英晶体微天平实现对油品的粘度监测，其主要的监测传感器为石英晶体的传感器探头，能够满足多种有也环境中的震荡要求。结构简单，并且具有很强的实时传感的能力，能够满足对油品粘度在线分析的要求。

介电常数模块监测和温度测量模块：油的介电常数的测量采用已经开发研制的低成本的容栅式传感器，为了对粘度和介电常数进行温度补偿，在油温的实时监测中，采用了数字式温度传感器DS1820。

3 结语

利用智能化的油品质量在线监测系统，有助于对机械运行过程中的油品质量实现持 续的监测，提升油品质量，降低机械故障维护费用。

参考文献：

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