[发明专利]基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器

说明书

技术领域

本发明涉及油液监测领域，特别涉及一种在线、小体积、高精度的润滑油微量水分传感器。

背景技术

润滑油污染是机械设备故障重要原因之一，而水污染是润滑油污染的主要原因之一。据统计，润滑油的水分含量达到0.1％时，油液开始变成白浊状，润滑油的水分含量达到0.4％时，轴承将发生严重磨损。实验表明：随着含水量的逐渐增加，润滑油的抗磨性逐渐下降，当水分含量超过0.4％达1％甚至更高的时候，抗磨性急剧下降，润滑油的润滑性丧失。因此，实时监测润滑油中0.1％到1％的水分含量及其状态，对预报和避免机械设备故障有重要意义。

目前市面上的在线测量传感器原理以基于介电常数的电容法居多。申请号为201010295276.9的发明专利中提到基于介电常数的电容法的美国迪沃森公司的EASZ-1系列产品，并指出该系列的产品仅适用水分含量较高的情况，对微量水分含量不能准确测量。同时这类产品的明显缺点在于不能避免气泡的影响。若润滑油液中混有气泡，测量结果有较大的偏差。因此，开发一种高精度的、不受气泡影响的在线润滑油在线水分传感器具有重要意义。

原油的电导率约为10^-11S/m，水的电导率约为10^-5S/m，因此，油水混合物的电导率主要取决于油液中水的含量，且油水混合物电导率大小与油液水分含量成正相关。本发明正是依据油水电导相差巨大这一特性，测量油水混合物的电导率，得出润滑油中水分含量。由于空气的电导率略小于原油电导率，且一般油液中的气泡含量很少，因此测量过程中可以忽略气泡的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提出一种基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器，其特点是体积小、能测量到最小0.1％的含水量，并能检测润滑油中是否存在游离水，测量结果几乎不受气泡的影响。

本发明的技术方案是这样实现的：

基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器包括：

传感器探头、传感器壳体及传感器测试电路，所述传感器探头通过过盈配合固定于传感器壳体的上端盖上，所述电路通过螺纹连接固定于传感器壳体的底壳中。

所述传感器探头为绝缘圆柱体，绝缘圆柱体上绕有一层两根相互紧挨的平行的漆包细导线，两根漆包线的一端悬空，另一端接入电路，两根漆包线表面削去部分绝缘漆，露出部分导线形成测量电极。

所述传感器测试电路包括：稳压部分、采样部分和两级放大部分，稳压部分：24V直流电源从二极管D1一端接入，二极管D1另一端串接电阻R1，电阻R1再与三端稳压管U3和三端稳压管U4串联，三端稳压管U3的输入端和地端之间并联电容C1，三端稳压管U3的输出端和地端并联电容C2，三端稳压管U4的输出端与地端之间并联电容C3，三端稳压管U3的输出端输出电压为12V，三端稳压管U4的输出端输出为5V；采样部分：电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16分别对应传感器的四个测量探头，将电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16分别串联一支二极管后并联，对应的四只二极管分别为二极管D2、二极管D3、二极管D4和二极管D5，再将电阻R2、电阻R4串联于该并联电路的两端，电阻R12的另一端接12V，电阻R4的另一端接地，在电阻R4与电阻R16之间接电阻R5，电阻R5的另一端为输出，在输出端与地端并联电容C4；两级放大部分：采样部分输出信号接入两级放大部分，第一级放大与电阻R9串联，再与第二级放大串联，再与电阻R12串联，电阻R12的另一端作为输出，在输出端与地端并联电容C8。

所述传感器壳体包括：底板、底壳、上端盖、流道、下端盖。底壳通过螺纹连接固定于底板上，流道通过螺纹连接固定于底壳上，上端盖通过螺纹连接固定于流道上，下端盖通过螺纹连接固定于流道上。

所述流道上匀布四个圆孔，圆孔两端有倒角引流，以保证润滑油液均匀的流经四个传感器探头。

所述上端盖上设有布置线路的布线槽和用于连接快速接头的上端盖螺纹孔。

所述下端盖上设有用于连接快速接头的下端盖螺纹孔和锥孔，锥孔可保证测试完成后流道中不易残留油液。

本发明基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器与现有的水分传感器相比，有以下优点：

1、在线实时监测、小体积、高精度、可安装于机械设备，以实现润滑油全寿命周期在线监测和自动报警。

2、可以检测出是否有游离水的存在。

3、气泡对传感器的影响可忽略不计。