无线微型润滑油液位传感器的技术在机械设备中的应用

李治国

摘要：在机械设备企业中转动设备的润滑主要依靠润滑油，保证设备的冷却和润滑。润滑油的液位在设备日常的维护检查中显得尤为重要，润滑系统的好坏直接关系到设备能否安全长周期运行。所以此次研究的无线微型润滑油液位传感器主要是针对现场润滑油系统液位异常问题，在出现问题的第一时间能够发出报警信号，提示现场维护人员及时的关注润滑油的状态，避免严重设备事故的发生。

关键词：润滑油;液位传感器;无线微型

1  关于无线微型润滑油液位传感器的工程概述

在机械设备领域使用的转动设备较多，同时大部分转动设备需要润滑油进行润滑，润滑系统对润滑油的油质和液位、型号都有严格的要求，尤其是高速设备更是对润滑油的各方面参数有着苛刻的要求。石油润滑油的用量占总用量90%以上，主要用于减少运动部件表面间的摩擦，同时对机器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、功率传送、清洗杂质等作用。转动设备在运转时，如果一些摩擦部位得不到适当的润滑，就会产生干摩擦。实践证明，干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化，造成机件的损坏甚至卡死。对于机械设备来讲就算是比较严重的设备事故，维修和恢复起来都比较困难。在进行设备润滑的过程中容易出现润滑油腔体由于泄露導致的润滑油流失的情况，这就导致了轴承等运动部件没有得到充分润滑，进而造成严重的设备事故，影响化工装置的平稳运行和安全生产。

此设备采用3D打印和光感应传感器技术相结合的方案。利用3D打印技术对设备外形进行打印以适应现场设备尺寸，在保证原有功能的基础上增设光电传感器对润滑油液位进行报警监测。3D打印技术能够按照现场的实际位置和要求进行个性化的改革，同时在前期进行试验的过程中也能够在短时间内判断一个方案是否可行。按照设计者要求将3D打印部件进行组装投用，观察各个静密封点情况，同时观察部件打印强度等问题，如果在设备内部部件安装过程中发现部件存在设计布局不合理的情况能够进行重新设计和打印。同时3D打印笔者采用的是PLA可降解材料，能够起到比较好的环保效果。利用3D打印技术增加了设计的灵活性和个性化，能够适应不同企业、不同工作环境的现场特点，待达成协议后方可进行批量生产。着实为我们机械设计方面打开了一扇大门。

2  无线微型润滑油液位传感器特点及技术概况

2.1 无线微型润滑油液位传感器的优点

①体积小，检测设备在进行设计中空间的要求是其中一个比较重要的考虑，能够适应化工装置现场复杂的使用环境。针对不同型号的化工设备现场冷却水、自冲洗等管线布置情况，此设备有体积小巧的特点，需要空间小，贴近设备本体，能够第一时间反映润滑油的情况。体积小带来的另外一个好处就是能够方便生产和携带，减少在运输过程中所承担的风险，同时单位运输的货品数量也能按照实际需求进行增加。同时体积小的另一个好处就是能够节约空间，部件需要随之减少的同时对应的耗能情况也能得到很大的改善。

②自主供电，设备内携带电池对传感器和感应灯进行电能提供保持运行状态，不用铺设电缆，能够保证4500小时的待机时间。保证设备监控的可靠性和连续性。自主供电能够在一定时间内保证设备的可靠运行，确保设备的连续工作。同时定期更换电池的过程也是对现场设备进行检查的过程，通过给电和断电来对设备进行灵敏度判断和工作状态的判断。保证设备监测实时准确。自主供电另一个好处就是成本低，利用的电池是可以充电循环利用的电池，反复使用减少成本。同时如果是现场铺设电缆，需要的电缆材料成本和人工成本也会大幅度增加，这就导致费用有限的公司只能选择关键设备进行维护，但是B类和C类设备同样需要维护，同时也是在维护成本中占比比较高的设备群体。虽然不是在生产中占据比较大的比重，但是维护的不到位、不及时同样会对生产造成很大的影响。尤其是对机械设备企业等一些连续性生产的单位，一个部件或者是一个设备的损坏都很容易造成整个连续生产流程的终端，产生的中间产品被迫排放或者不能再度利用，增加了生产成本。

③高光提示，在润滑油流失的时候第一时间进行高亮红光报警，提示现场操作人员及时发现，在设备故障初期就进行干预诊断，达到预防性维护的目的。现场设备运行设备多，动静设备在运行的过程中都会产生噪音，这就要求现场巡检的人员时刻保持敏感，同时也要求现场的设备提供的报警提示功能要能够明显，可视化强。这台设备选用的就是红色的高光灯，白天或者晚上都能够给维护人员进行提示，及时反馈异常情况，及时帮助巡检人员发现。同时红光提示的位置我们也设计在整个监测设备的最高点，保证被检测设备对提示光不能遮挡，保证提示的显著程度。机械设备企业的连续性生产就决定了停下来就是损失的性质，正常负荷连续生产才能够更好的控制成本，如果润滑油液位过低，不能够第一时间提示，或者提示没有让巡检人员发现都会造成设备的损失和产品损失，所以提示的颜色、位置、亮度都是我们设计和选择的关键。

④光电传感器灵敏度高且准确，当润滑油液位低于警戒值时立刻进行报警，在减少之初即能发现。传感器的准确性保证了设备报警的及时和准确，避免产生误报造成人员过分紧张或者忽略其他维护细节。

⑤保留原有的润滑油视窗功能，仍能对润滑油进行视觉液位监控。在进行设备设计之初就要求保证润滑油视窗等原有的功能部件。多点检测，增加设备润滑油监控的可靠性。

2.2 检测设备的技术特点

在进行检测设备研究过程中，对多种不同类型的传感器进行了试验探索，音叉传感器、超声波传感器、浮子传感器、光电传感器。结合现场设备的使用环境，对空间、带电时间、功耗、灵敏性、准确度进行综合考虑后，最后决定采用光电传感器。光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。我们选用的光电传感器能够将检测到的信号通过转化器转换成电型号，然后传递给中央处理器，判断对错，最后通过LED灯珠进行提示。设备本身的结构和原理就决定了设备的低耗能，这也是设计之初除了在能够满足既定的要求之外最重要的需要考虑的因素之一。因为我们现场使用的是自主供电，不是外界的电源进行供电，同时也没有通讯电缆，产生的信号实时的反映在LED上，减少了信号的产生逻辑和运输途径，确保设备能够第一时间准确的反馈现场情况。

信号报警的设备笔者选用的是LED灯珠，使用的LED灯珠的平均寿命为15000小时以上，同时耗能低，是相同照明效果的传统光源耗能的20%;外形尺寸为7.3mm*6.5mm;同时还具备高显色、低光衰、无辐射、不闪屏、低热量等优点。光电传感器采用的是一款红外隔离检测的液位开关，隔离检测能够在不接触介质的情况下进行检测，检测精度较高高，不受检测液体性质、状态的影响，驱动电流大，供电电压范围比较宽且稳定性高。供电电压宽为DC5-24V，测量精度误差为2mm，防护等级IP67。对型号进行采集后产生一个模拟型号然后进行处理器进行加工后发送给显示端进行红光报警。检测设备本体构建采用3D打印设计，能够最大限度的节约和优化空间，同时不用考虑机械加工的难度问题，保证了设备制造初期对外壳的探索性研究的可能性，提高了设备研发效率。图1为光电传感器接线图，图2为光电传感器安装配合图。

2.3 施工方法

首先停运设备，将轴承箱内的润滑油排除，液位到视窗以下。然后将视窗拆除，将三通连接件接到运转设备视窗的螺纹配合处，然后在三通的直通端接之前拆除的视窗，三通90°连接端接检测设备。连接无误后进行润滑油灌注，观察各个静密封点是否存在泄露情况，同时观察检测设备指示灯对润滑油液位变化的反馈信号是否准确。无异常情况后正常投用。

3  结束语

随着机械设备企业的复杂程度增加，现场运行的转动设备也逐渐增多，传统的有线型液位传感器造价高，同时需要现场考虑电缆、配线空间、防爆性能等方面的问题，同时在设备进行拆解维护的过程中，如果是传统的有线设备会给维修造成一些影响，导致设备维护时间增加。如果采用无线微型润滑油液位传感器，能够规避掉上述若干问题，对设备可以进行普遍的大面积的监控，降低维护成本的同时也增加了设备检测的辐射面，保证了机械设备企业中需要润滑油润滑的转动设备的安全运行。

参考文献：

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[2]陈萍，张小栋. ADuC834在润滑油膜厚度检测智能传感器中的应用[D].机械与电子，2006（2）.

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