油品在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、   概述：

   油品在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的油品質(zhì)量監(jiān)測(cè)，能夠進(jìn)一步確保油品的質(zhì)量，并有效防止油品的失效，提高設(shè)備的可靠性運(yùn)行，提升設(shè)備的使用壽命，

   油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用先進(jìn)的顆粒檢測(cè)技術(shù)，粘度計(jì)檢測(cè)技術(shù)，電導(dǎo)率檢測(cè)，含水分析檢測(cè)，在線監(jiān)測(cè)大型設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油品的劣化狀態(tài)、污染狀態(tài)、磨損狀態(tài)，便于及時(shí)采取措施處理或更換避免損壞設(shè)備。

二、   現(xiàn)狀分析：

1   機(jī)械雜質(zhì)和潔凈度

   由于潤(rùn)滑油系統(tǒng)的特殊性，對(duì)于汽輪機(jī)潤(rùn)滑油的顆粒度一般要求（NAS1638   7級(jí)—8級(jí)）, 如果顆粒度不合格，可能會(huì)引起汽輪機(jī)系統(tǒng)磨損而發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

2   運(yùn)動(dòng)粘度

   粘度是汽輪機(jī)潤(rùn)滑油重要的一個(gè)特性，油的粘度對(duì)軸頸和軸承面建立油膜、決定軸承效能和穩(wěn)定特性都是非常重要的。同時(shí)粘度還決定了油的流動(dòng)能力和油支撐負(fù)荷和傳送熱量的能力。因此，粘度超標(biāo)（降低）會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的壽命造成不良影響。

3   酸值

   酸值是反映汽輪機(jī)油劣化變質(zhì)程度的一項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)。酸值升高說(shuō)明機(jī)油發(fā)生了劣化，產(chǎn)生了酸性物質(zhì)。酸值越高，其升高的速度也就越快。油中劣化生成的酸性產(chǎn)物會(huì)不同程度的影響油的破乳化度、顆粒度、泡沫和空氣釋放值等性能。同時(shí)高酸值的油對(duì)金屬部件、密封件有腐蝕作用，運(yùn)行中油的酸值應(yīng)控制在0.2mgKOH/g（加防銹劑的汽輪機(jī)油酸值應(yīng)控制在0.3mgKOH/g）以內(nèi)。

4 液相銹蝕

   潤(rùn)滑油中有超指標(biāo)水量存在，不但會(huì)使運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)件金屬表面產(chǎn)生銹蝕，同時(shí)還會(huì)加速潤(rùn)滑油的氧化變質(zhì)。汽輪機(jī)油中大于0.1%的水存在就會(huì)產(chǎn)生銹蝕。如果油中同時(shí)還有水溶性酸存在，銹蝕的情況將更嚴(yán)重。所以防銹性是汽輪機(jī)油的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

5 破乳化度

   破乳化度是機(jī)油控制的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。汽輪機(jī)油中所含水份達(dá)到飽和后，由于油中存在能引起油乳化的表面活性物質(zhì)以及油在系統(tǒng)循環(huán)產(chǎn)生的攪拌作用會(huì)使油質(zhì)發(fā)生乳化，不但會(huì)破壞油的成膜和極壓特性，其油膜特性變差，嚴(yán)重影響油的潤(rùn)滑性能，危及汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，而且油中乳化狀態(tài)的水會(huì)加速油質(zhì)的劣化變質(zhì)，還會(huì)造成金屬表面的銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

6 水分

   油中水份的存在會(huì)加速油質(zhì)的老化及產(chǎn)生乳化，同時(shí)會(huì)與油中添加劑作用，促使其分解，導(dǎo)致設(shè)備銹蝕。所以，汽輪機(jī)油應(yīng)保證水份在合格的范圍之內(nèi)。水份存在的原因可能是由于冷油器泄漏、大氣中濕氣進(jìn)入油箱或軸封部件密封不嚴(yán)，蒸汽進(jìn)入油中所致。

三、油品在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程

   采用工控機(jī)編制虛擬儀器系統(tǒng)，把顆粒度，電導(dǎo)率，粘度，密度，含水量傳感器模塊集成在一起，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，把各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)顯示監(jiān)控，和標(biāo)準(zhǔn)控制指標(biāo)比較，判斷油品質(zhì)量。

1、在線顆粒度實(shí)現(xiàn)：

油液品質(zhì)在線顆粒度檢測(cè)儀

油液污染度，顆粒度，磨損在線監(jiān)測(cè)

   應(yīng)用光學(xué)成像技術(shù)和先進(jìn)的圖像處理軟件，能在線分析各種機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑油液。通過(guò)在線檢測(cè)油液的顆粒度，磨損金屬的形狀以及趨勢(shì)來(lái)監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備的運(yùn)行工況。早期預(yù)警和排除隱患，從面能大大的降低機(jī)械設(shè)備非正常停機(jī)的可能性。

   該儀器能及時(shí)提供任何一時(shí)間點(diǎn)的診斷結(jié)果，同時(shí)保持有大量的歷史數(shù)據(jù)以便對(duì)比分析，通過(guò)趨勢(shì)分析能確認(rèn)機(jī)械設(shè)備早期的隱患，以便采取預(yù)性性維護(hù)。

技術(shù)特點(diǎn)

通過(guò)數(shù)字成像技術(shù)，能識(shí)別氣泡，水珠等，      比目前使用廣泛的遮光法技術(shù)可靠，準(zhǔn)確。

監(jiān)測(cè)參數(shù)

油液染度，顆粒度。

大于20u-的顆粒分類(lèi)(可選項(xiàng))；疲勞磨損：滑動(dòng)磨損，切削磨損。

在線監(jiān)測(cè)油液污染度，顆粒度，輸出標(biāo)準(zhǔn),ISO4406, NAS I638,SAE AS4059,等

探測(cè)通道和范圍4. 6. 10. 14. 21. 38, 70µ.

自動(dòng)分類(lèi)(可選項(xiàng))大于20µm的顆粒用于分析設(shè)備的故障根源。

可分類(lèi)，疲勞磨損：滑動(dòng)磨損，切削磨損。

對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況早期診斷，通過(guò)預(yù)防性維護(hù)，延長(zhǎng)潤(rùn)滑油和設(shè)備的使用壽命。

系統(tǒng)具有自我診斷，自我校準(zhǔn)補(bǔ)償功能。

可設(shè)置報(bào)警值。

   在線污染度檢測(cè)儀，是一款智能、輕便而有效的分析儀器，且具有許多特點(diǎn)，它可以在線實(shí)時(shí)顯示來(lái)自液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)的油液污染情況，使設(shè)備維護(hù)者能夠在早期進(jìn)行干預(yù)，以防止污染物對(duì)液壓系統(tǒng)部件的磨損或破壞，不僅把修理費(fèi)用降到低限度，而且減少了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間，提高系統(tǒng)的安全性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

在線污染度檢測(cè)儀產(chǎn)品型號(hào)說(shuō)明如下：

1.2 適用領(lǐng)域

   在線污染度檢測(cè)儀采用彩色顯示屏，以數(shù)字和圖形方式顯示油液污染度狀況，可用以檢測(cè)礦物油或磷酸酯類(lèi)合成油，如液壓油、潤(rùn)滑油、變壓器油（絕緣油）、汽輪機(jī)油（透平油）、齒輪油、發(fā)動(dòng)機(jī)油等油液。目前廣泛應(yīng)用于航空航天、電力、石油、化工、交通、港口、冶金、機(jī)械、汽車(chē)制造等領(lǐng)域。

1.3 使用注意事項(xiàng)

   為確保在線污染度檢測(cè)儀測(cè)量工作正常，液壓系統(tǒng)應(yīng)能夠?yàn)閭鞲衅鳎ㄟM(jìn)油口和出油口）提供不小于20Psi（1.3Bar）的壓力差，且要控制通過(guò)傳感器的被檢測(cè)油液流量在50mL/min到300mL/min之間，否則影響傳感器正常測(cè)量結(jié)果。

   傳感器檢測(cè)油路比較狹窄，應(yīng)確保待測(cè)油液中沒(méi)有肉眼可見(jiàn)的大顆粒（>100微米）或者透明絮狀物，避免堵塞傳感器檢測(cè)油路。

   當(dāng)油路中有明顯氣泡時(shí)，應(yīng)首先采取消除氣泡措施，確保待測(cè)油液中沒(méi)有明顯氣泡，否則將影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1.4 主要技術(shù)指標(biāo)

   重    量：538 g

   尺    寸：63mm×88mm×45 mm

   環(huán)境溫度：-20℃～60℃

   油液溫度：-20℃～80℃

   存儲(chǔ)溫度：-40℃～85℃

   濕    度：相對(duì)濕度20%～85%下工作，無(wú)冷凝；存放濕度98%

   顆粒尺寸：2µm，5µm，15µm，25 µm或4µm(c)，6µm(c)，14µm(c)，21 µm(c)

   接口螺紋規(guī)格：M10×1mm

   污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：

u   ISO 4406 01～29

u   NAS 1638 00～12

   在線工作流量：50mL/min ~300 mL/min

   工作電源：DC 12V ~ 24V   (電源紋波<30mVp-p)

   重復(fù)性精度：±0.5 ISO級(jí)別   

   校準(zhǔn)周期：1年

1        產(chǎn)品安裝方法

2.3 安裝操作

2.3.1   管路連接

   顆粒度檢測(cè)儀分為低壓和高壓兩種工作狀態(tài)。低壓工作方式可以分為兩種連接方式，分別為直通方式連接和加裝低壓閥芯連接，高壓工作狀態(tài)下通過(guò)加裝高壓閥芯進(jìn)行管路連接，其中加裝高壓閥芯連接和加裝低壓閥芯管路連接方式是相同的。也就是說(shuō)，按照連接方式，KLD-Z產(chǎn)品可分為直通方式連接方式和加裝閥芯連接方式。

注：KLD-Z工作的的低壓和高壓環(huán)境分別指低壓差和高壓差，請(qǐng)?zhí)崆芭c我公司銷(xiāo)售或售后人員說(shuō)明。

   根據(jù)管路連接方式的不同，KLD-Z檢測(cè)儀器流通油液路徑是不同的，直通連接方式的油液內(nèi)部流通圖如圖2.3所示，加裝閥芯連接方式的油液內(nèi)部流通圖如圖2.4所示。

圖2.3 直通連接方式的油液內(nèi)部流通圖     

圖2.4 加裝閥芯連接方式的油液內(nèi)部流通圖       

   檢測(cè)儀器的直通連接方式外管路連接如圖2.5所示，顆粒度檢測(cè)儀左側(cè)接口為進(jìn)油口，右側(cè)接口為出油口。兩側(cè)接口均連接M10×1mm的測(cè)壓接頭，測(cè)壓接頭另一頭的螺紋規(guī)格為M16×2mm，可連接標(biāo)配的測(cè)壓軟管，請(qǐng)將軟管管路與進(jìn)出油口正確對(duì)接，確保管路連接處不漏油。

   檢測(cè)儀器的加裝閥芯連接方式的外管路連接與直通連接方式的外管路連接方式是相同的，不同的只是出油口的接口位置為顆粒度檢測(cè)儀的右下方接口。

   根據(jù)檢測(cè)環(huán)境及工作壓力的不同，選擇適合的產(chǎn)品型號(hào)以及合適的管路連接方式，將在線污染度檢測(cè)儀外部管路連接完成后接于需要監(jiān)控的液壓系統(tǒng)的取樣點(diǎn)上，可將檢測(cè)儀器并聯(lián)到需監(jiān)控的液壓系統(tǒng)中（如：過(guò)濾器或單向閥等器件兩端），也可將檢測(cè)儀器進(jìn)口接于監(jiān)控的液壓系統(tǒng)的取樣點(diǎn)上，出口油液流回油箱。

2、運(yùn)動(dòng)粘度和密度實(shí)現(xiàn)：

在線粘度密度綜合分析儀

（一）    HYND-300：主要完成污染油和標(biāo)準(zhǔn)油粘度和密度發(fā)生的變化，從而判斷油品中含雜質(zhì)的量。

（二）    振動(dòng)在線測(cè)粘度原理

當(dāng)圓筒、球、圓環(huán)等物體在流體中作自由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，其振幅將受粘性力矩的作用而衰減，衰減系數(shù)與流體粘度有關(guān)，選流體振動(dòng)體為筒體，粘度的計(jì)算公式為:

μ=f/4πh/(1/R₁² -1/R₂²),其中，

μ：流體粘度

f：流體力阻

h：圓筒的高度

R₁：圓筒的外徑

R₂：圓筒的內(nèi)徑

對(duì)儀器上述公式可簡(jiǎn)化為：μ=λδ

λ：儀器系數(shù)，由標(biāo)定液得出

δ：振動(dòng)衰減系數(shù)

HYND利用電磁振蕩波形衰減法測(cè)試粘度，原始信號(hào)正比于λδ。通過(guò)微處理器計(jì)算后輸出線性信號(hào)。

HYND是一套高精度的流程粘度計(jì)，幾乎能適用于任何液體和量程

HYND一般用SS316不銹鋼制作，也可以選用特殊材料。有適用于不同壓力溫度范圍的設(shè)計(jì)。也可以提供從罐中或管道中抽出的結(jié)構(gòu)。

HYND系列粘度計(jì)能滿足各種在線粘度測(cè)試的要求。可用于牛頓和非牛頓流體。在非牛頓流體中精度會(huì)有所下降，但仍能保持很高的重復(fù)精度，一致地反映生產(chǎn)過(guò)程粘度變化。

牛頓流體（觸變性）流變曲線

非牛頓流體（觸變性）流變曲線圖：     

由上圖可看出，在低剪切率下粘度值斜率越大，越容易體現(xiàn)粘度的變化區(qū)間，而在高剪切率下則粘度測(cè)量值變化較大，即斜率變化大。振動(dòng)式測(cè)量在線粘度計(jì)可以參考實(shí)驗(yàn)粘度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下物料粘度值作比對(duì)，由此得出的數(shù)據(jù)，在其他工藝條件發(fā)生變化時(shí)物料的粘度值變化時(shí)，能準(zhǔn)確的反映出粘度來(lái)。   以保證穩(wěn)定的測(cè)量。

油品質(zhì)量檢測(cè)，也可應(yīng)用在粘度在0～500mpa.s，密度0.5～2.5g/cm³安裝位置比較小的裝置

特點(diǎn)：

u   寬量程設(shè)計(jì)，多量

u   精度高，重復(fù)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)

u   溫度、粘度密度參數(shù)顯示(內(nèi)置PT1000傳感器)

u   多粘度密度單位自動(dòng)設(shè)定

u   無(wú)磨損件，免維護(hù)

u   安裝方便，操作簡(jiǎn)單

u   多種規(guī)格傳感器可選，還可訂制。

技術(shù)參數(shù)：

產(chǎn)品性能

信號(hào)響應(yīng)時(shí)間：5s

材料： 316 不銹鋼(標(biāo)配);

可選其他材料

處理： 標(biāo)準(zhǔn):高度磨光

加鐵氟龍涂層

環(huán)境級(jí)別：IP68

電源： 24V DC

輸出：粘度4~20 mADC

    密度4~20 mADC

    溫度4~20 mADC

Modbus

防護(hù)級(jí)別：IP67

防爆標(biāo)準(zhǔn)：ExdIIBT6

標(biāo)定：標(biāo)準(zhǔn)樣品液

粘度單位：任意設(shè)定

螺紋連接M20*1.5

3、在線酸度和電導(dǎo)率測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)：

酸度主要測(cè)量設(shè)備腐蝕狀況，電導(dǎo)率和密度主要檢測(cè)鐵屑的含量。

儀器主要用途及適用范圍

   本儀器是帶單片微型計(jì)算機(jī)的在線監(jiān)測(cè)儀器，主要用于電站（電廠）及石油、化工、制藥、環(huán)保等部門(mén)連續(xù)監(jiān)測(cè)電導(dǎo)率或酸、堿濃度。

1.2 儀器的正常工作條件

a) 環(huán)境溫度：(－5～+50)℃；

b) 相對(duì)濕度：不大于90％；

c) 供電電源：交流電壓(220±22)V，頻率(50 ±0.5)Hz；

d) 測(cè)量探頭使用溫度：55.0℃；

e) 測(cè)量探頭使用壓力：0.5MPa；     f) 周?chē)諝庵袩o(wú)腐蝕性氣體存在；

g) 周?chē)卮艌?chǎng)外無(wú)明顯電磁場(chǎng)影響；

h) 周?chē)鸁o(wú)影響儀器性能的振動(dòng)存在。

1.3 儀器主要特點(diǎn)

a) 用電磁感應(yīng)的方法測(cè)量溶液中的電導(dǎo)率，無(wú)極化現(xiàn)象，測(cè)量，維護(hù)方便；

b) 儀器內(nèi)部帶有單片微型計(jì)算機(jī)，能對(duì)溶液作的溫度補(bǔ)償；

c) 儀器既可測(cè)量（0～10）%的HCl溶液濃度或（0～10）%的NaOH溶液濃度，又可測(cè)量一般溶液的電導(dǎo)率，其中電導(dǎo)率有（0～50）、（0～200）、（0～500）、（0～1000）mS/cm四檔量程；

d) 大屏幕點(diǎn)陣式液晶顯示器同時(shí)顯示被測(cè)溶液的溫度和濃度（或電導(dǎo)率），濃度（或電導(dǎo)率）值已自動(dòng)折算到25℃時(shí)的值；

e) 可輸出（4～20）mA隔離電流信號(hào)，且輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的測(cè)量范圍可任意調(diào)節(jié)；     f) 具有RS-232或RS-485（任選一種）的數(shù)字通信功能；

g) 具有上、下限報(bào)警功能；

h) 儀器工作參數(shù)具有斷電保護(hù)功能，即斷電后再啟動(dòng)不必重新設(shè)置參數(shù)。

i) 采用金屬機(jī)箱，具有IP65防護(hù)等級(jí)。

2、輸出信號(hào)

2.1 隔離輸出電流與被測(cè)電導(dǎo)率之間的關(guān)系

儀器（4～20）mA電流輸出所對(duì)應(yīng)的測(cè)量范圍可由用戶設(shè)置，例如：被測(cè)溶液的電導(dǎo)率范圍為（200～600）mS/cm之間，為了能在輸出信號(hào)中更好地體現(xiàn)被測(cè)電導(dǎo)率值，可將輸出上限設(shè)置為600，輸出下限設(shè)置為200，當(dāng)然，為了方便換算，也可將輸出下限設(shè)置為0。輸出信號(hào)與測(cè)量值的關(guān)系由下式計(jì)算：     G=（Sout-4）×（XH-XL）÷16+XL  

式中：G---  為測(cè)量值；

Sout---為輸出電流；

XH---為輸出上限；

XL---為輸出下限。

2.2 數(shù)字通訊格式

主機(jī)發(fā)出信號(hào)#0AH、#0DH、#XXH（儀器的機(jī)號(hào)），選中機(jī)號(hào)的儀器接收到后即按下面的格式向主機(jī)通信。

其中：握手信號(hào)、型號(hào)、結(jié)束符為16進(jìn)制數(shù)，其余為ASCII碼；型號(hào)為＃06H，代表本儀器；

機(jī)號(hào)為儀器的編號(hào)；

量程為濃度或電導(dǎo)率值的單位及小數(shù)點(diǎn)位置，具體是：               0～HCl%               

1～NaOH%               

2～XX.XmS/cm               

3～XXX.XmS/cm               

4～XXXmS/cm              

5～XXXXmS/cm；

電導(dǎo)率正/負(fù)及溫度正/負(fù)為0則正數(shù)，為1則負(fù)數(shù)；

電導(dǎo)率為被測(cè)濃度或電導(dǎo)率值，依次從高位到低位；

4、在線含水分析儀

WOA-1000-A原油含水分析儀以電磁波為工作頻率，通過(guò)發(fā)射裝置，將恒幅、穩(wěn)頻的電磁波電能發(fā)射到含水原油中。根據(jù)油中含水量的不同，介質(zhì)吸收的波能量不同，探測(cè)裝置將這個(gè)因原油含水量不同而引起吸收電能不同的信號(hào)傳送到DCS系統(tǒng)或者監(jiān)測(cè)器。經(jīng)處理、放大、線性校正后輸出一隨油中含水量而變化的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換為含水比例。

適用范圍：含水分析儀適合于應(yīng)用于油田原油脫水站、轉(zhuǎn)運(yùn)站、計(jì)量站、卸油站、輸油管道及煉油廠等需要計(jì)量、監(jiān)測(cè)油中含水量的部位。尤其適合于原油中、低含水檢測(cè)，對(duì)于化工產(chǎn)品的含水檢測(cè)同樣適用。

工作電源：DC16~32V 

信號(hào)輸出接口：4~20mA電流或 RS485/MODBUS通信電氣連接：M20內(nèi)螺紋

儀器分辨率達(dá)0.01%，測(cè)量精度如下：

①量程0~3%：實(shí)時(shí)精度 ±0.1%，累積精度±0.05%；②量程3~10%：實(shí)時(shí)精度 ±0.5%，累積精度±0.1%；③量程10~100%：精度 ±1.5% 介質(zhì)溫度：0~160℃；介質(zhì)壓力

5、工控機(jī)編制虛擬儀器系統(tǒng)集中管理上述各個(gè)模塊的參數(shù)，進(jìn)行分析處理，和控制指標(biāo)對(duì)照，判斷出油品污染程度。油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可一次性測(cè)出油液的金屬顆粒含量、粘度、密度、溫度、介電常數(shù)、水分、6個(gè)指標(biāo)

四、本項(xiàng)目重點(diǎn)解決以下問(wèn)題：

1、各個(gè)參數(shù)采集傳感器微型化，鑲嵌5G模塊，無(wú)線傳輸。

2、采用虛擬儀器，靈活編程，豐富計(jì)算功能，簡(jiǎn)單硬件配置。