具有滤芯寿命监控功能的过滤装置设计与研究

郎庆阳　张楠　吴明超　张亚军

摘 要：对滤芯寿命检测原理进行了分析，设计了一种具有可以判断滤芯寿命并提醒更换功能的过滤装置，对过滤装置的结构方案进行了研究，对自动检测系统方案进行了设计。

关键词：滤芯寿命；监控；过滤装置

1 概述

液压与气压传动是现代化的机电设备中经常采用的一种传动方式，广泛应用于机械制造、汽车工业、航空工业、工程机械、建筑机械、锻压机械、矿山机械、食品机械、包装机械、电子工业、印染机械等行业。

在液压或气压系统工作时，会产生杂质，影响系统工作，需要选用一定的过滤装置，对流体进行过滤，清除杂质。常用的过滤装置是采用滤芯进行过滤，滤芯是易消耗品，需定期更换。目前一般是依靠工人经验估计滤芯寿命，即何时更换滤芯，主要存在的问题有：第一，滤芯早已经达到寿命却没有更换，从而影响系统性能、生产效率和生产安全；第二，滤芯还没有达到寿命，可以继续使用，提前更换造成很大浪费，提高了生产成本。

針对上述问题，本文设计了一种可以自动监测滤芯寿命并具有报警提醒功能的过滤装置方案，可以极大地规范滤芯的更换操作，节约成本，提高效率，避免人为估计产生的诸多问题。

2 具有滤芯寿命监控功能的过滤装置的设计

液压油或气体经过滤芯过滤后，其在管路内的压力会有一定下降，利用压力传感器监测过滤装置输出端的流体压力，利用单片机计算输出端压力值并同设定压力值比较，当输出端压力值降低到等于或小于设定压力值后，即判断滤芯达到使用寿命，并发出报警信号，提示用户及时更换滤芯。系统主要分为机械结构和控制器两部分。

过滤装置主体由控制器、壳体、输入接口及其上的输入阀、输出接口及其上的输出压力传感器和输出阀构成，滤芯安装在壳体内，输入接口连接液压或气压管路的输入端，输出接口连接液压或气压管路的输出端，液体或气体由输入接口流入壳体，流经滤芯，过滤后，由输出接口流出。输出压力传感器测量输出端液体或气体压力。

控制器以单片机为核心，输出压力传感器接口连接输出压力传感器的数据线，压力数据由单片机进行处理，由数码管显示模块实时显示，按钮组件用来设定输出压力设定阈值和系统复位，指示灯有红、黄、绿三色，表示当前的输出端压力状态，时钟模块用来产生实时时间信息，帮助计算当前滤芯的使用时长，存储器用来保存设定好的压力值阈值和滤芯更换记录。报警器驱动器由继电器电路构成，受单片机控制，驱动报警器工作。

工作时，首先关闭机械阀，打开壳体，放入滤芯，通过按钮组件输入设定压力阈值。打开机械阀，接通输入和输出，液压油或气体由输入接口进入壳体，经过滤芯过滤掉杂质，由输出接口输出，输出压力传感器测量输出接口处的流体压力，数据由控制器中的输出压力传感器接口传送给单片机，数码管显示模块实时显示当前输出压力及滤芯的累计使用时间。正常情况下，指示灯为绿色，当单片机计算发现输出压力的降低值达到输出压力值与设定压力值之差的80%后，指示灯变为黄色，当单片机计算发现输出压力降低到等于或小于设定压力值后，指示灯变为红色，同时单片机输出控制信号给报警器驱动器，驱动报警器工作，发出报警声音，提醒及时更换滤芯。

3 结语

本项目方案实现了对液压或气压系统过滤装置的滤芯寿命的自动分析，并具有提示功能，更适用于单体监测控制。未来也可以通过升级改造，强化通信联网功能，实现远程监控。

参考文献：

[1]许福玲，陈尧明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]甘晓晔.测试技术[M].北京：机械工业出版社，2015.

[3]张元良，等.单片机综合设计实用教程[M].北京：机械工业出版社，2013.

作者简介：郎庆阳，男，讲师，研究方向：机电一体化应用。