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【在线油污染度传感器的解决方案】
时间：2017-06-05
在线油液污染监测是指在设备正常运行不停机的情况下通过对在用润滑油的物化参数实时监测，判定设备工况，诊断设备的的异常部件，异常程度。从而实现避免重大事故的发生。
油液污染概述
润滑油和液压油是机械生产系统的重要组成部分。据统计，液压系统所发生的故障中，有80%以上是由于液压油污染引起的。油液的污染形式通常是金属磨粒、氧化物、油泥、结碳、水分、沉淀物、燃油以及氢、氯、热、电、空气等造成的污染。油液污染后其物理或化学性能都会生变化。传统的润滑油状态监测是指利用实验室的物理化学分析技术对机器设备正在使用的润滑油样品进行综合分析，获得设备润滑与磨损状况的信息，并据此预测设备磨损过程的发展，及时发现故障或预防故障的发生。根据调查发现，离线油液分析的有50%没有发现问题，45%显示失效即将发生，仅5%检测出严重问题。这样消耗了大量人力物力，却无法及时诊断问题，因此在线油液监测十分必要。
在线油液污染监测的意义
近年来，随着设备系统对油液污染控制要求的提高，越来越多的场合要求对油液的污染程度或油液的综合质量进行测试。在实验室应用的层面，大量的油中污染物含量的精密测试设备被开发出来，通过对油液进行取样，送到专门的实验室对油液中的水分、颗粒杂质、老化产物和有害气体等污染物进行分析。但由于这些污染物含量（污染度）测试设备种类繁多，价格昂贵，因而在应用成本上限制了油液污染控制的普及。
在大量的用油现场，往往并不需要对油液中的各种污染物进行精密的定量测试，而是需要快速监控油液的污染状态。通过综合油液中的水分、颗粒杂质、老化产物和有害气体等因素，快速定性检测油液的污染度，当油液的污染度趋于不合格时，采用再生净化设备及时对油液进行处理，可以有效提升油液的品质，延长用油设备的寿命，提高油液的使用效率。
在线油液污染监测是指在设备正常运行不停机的情况下通过对在用润滑油的物化参数实时监测，判定设备工况，诊断设备的的异常部件，异常程度。从而实现避免重大事故的发生。有针对性地维护和修理。另外实时监测可以帮助理解机械设备中摩擦副的磨损机理，润滑机理，磨损失效类型等，确定润滑油剩余寿命。确定合理的磨合规范和换油期。目前我国在"在线润滑油状态监测"仪器制造方面仍属于空白，国际上少有的同类仪器仍处在体积大，技术复杂，应用范围小，单一参数监测，价格昂贵，资源浪费的状态。主要是传感器技术无法突破。
电容在线油液传感器
目前国内在线油污染传感器仍处于理论尝试阶段，多采用电容式测量方法，即在检测软件支持下，通过测定油液综合介电常数的变化来确定油质的受污染程度。
其工作原理是：把油液作为一种电介质，由于新油和在用油的介电常数不同，当油质变化时就会引起传感器电容量的变化，通过C/V转换把这一微弱变化的频率值解调为直流电信号，经前级数据采集电路采样放大、A/D转换，送至单片机软硬件组成的后级数据处理系统。系统依据检测数据，分析计算得到的判定各类油质污染程度的上下门限标值，经包括算法的程序进行智能分析处理后，由LCD显示器报告用户定量（污染指数值）和定性（良好、可用、报废）的检测结果。
由于油液污染的成因及环境因素较复杂，因此该原理传感器在生产实践中并未得到很好的应用。例如：由于发动机活塞窜漏、燃油延迟喷射导致废气处理系统处理后的废气进入汽缸、或者高压共轨泄漏导致了标准的2号柴油污染了机油，会引起机油的粘度下降，但是对机油的介电常数和密度没有影响。所以，单一维度或参数的传感器很难有效判断油品污染的真实情况，也就失去了监测的意义。下面就重点介绍MEAS公司最新推出的一款新型多参数油品特性传感器。
多参数油品传感器FPS2800
发动机、变速器、齿轮箱、液压系统，以及其他润滑油操作的设备都需要定期换油以保证设备的正常运转。然而，日益增长的油价使维护成本大增，吞噬着车辆和设备使用者的利润。我们必须使用更有效的方法来维护设备，并降低能源的消耗。换油时间应该并且可以通过一个在线油品分析传感器来确定。准确的油品分析不仅可以减少油品的消耗，降低维护费用，还可以通过润滑油和机油污染情况的检测保护车辆和设备。在线油品传感器必须简单易用，以满足上述需求。
在线多参数传感器监测油品污染和降解
MEAS精量电子开发了一款在线传感器，可以同时直接测量液体的粘度、密度、介电常数和温度。这款油品分析传感器FPS2800B12C4可以探测机油和润滑油的污染以及降解程度，甚至判断燃油的质量，以优化发动机性能。油品污染和降解时，其重要的物理特性都会跟着改变。从而，FPS油品分析传感器根据所测得的物理特性判断出合适的换油时间，对车辆和设备进行实时保护，减少设备故障，降低成本。
正如实验室根据多种分析试验来判断机油等液体的状态，FPS油品分析传感器根据其多种物理特性的测量判断油品的质量。通过他们对机油粘度、密度和介电常数的影响和改变，很容易检测出机油中所含有的粉尘颗粒、水、冷却液，以及燃油。机油的氧化度也可以通过这些物理特性的变化检测出来。
FPS油品分析传感器的多参数测量是有效监控油品状态的关键。导电系数传感器或声波粘度传感器之类的单参数传感器只能测量某一个物理特性，不能提供足够的依据来可靠的判断油品的使用寿命和污染情况。
比如说，标准的2号柴油由于活塞漏气、废气处理后的二次燃油喷射、或是共轨管的高压泄露对机油造成的污染会引起机油粘度的降低。然而，燃油产生的污染并不会引起机油介电常数或密度的变化。即便是机油已经老化，FPS油品分析传感器也可以立刻根据锐减的粘度，和并未变化的介电常数和密度判断出这一点。
对比之下，如果机油被从汽缸垫泄露的冷却剂
污染，即使浓度很低，机油的介电常数和密度也会明显升高，而粘度不会明显变化，除非突然故障即将发生。FPS油品分析传感器可以根据不正常的机油介电常数和密度的变化，和粘度的不变，及时判断出机油中含有冷却剂。冷却剂泄露的迅速判断可以防止淤积，以及发动机的突发故障。
以上两个例子充分显示了使用可以同时直接实时测量油品的多个重要物理参数的传感器的必要性，因为FPS油品分析传感器可以有效、可靠的监测发动机中油品污染和降解的程度。同理，FPS油品分析传感器还可以用于简单一些的系统，例如变速器，齿轮箱和液压设备等。而简单的导电系数传感器或声波粘度传感器没有足够的分辨能力来有效监控油品的污染和降解状况。FPS油品分析传感器可以有效区分普通的污染和油品的老化降解属性，从而正确判断是否需要换油。
先进的传感器技术，专为恶劣环境设计。
FPS油品分析传感器利用了音叉的机械谐振，同时直接测量粘度，密度和介电常数，并已取得应用该技术的专利。该传感器根据NIST美国国家标准与技术研究院可追溯标准进行工厂校准，并不依赖于实验室方式的相关性进行测量。传感器可以直接安装到高压力、高流量的管道，或过程流，以及储油器上。传感器的测量精度不会受液体流量或压力变化的影响。传感元件已经通过了压力大于5000psi，温度范围在-60°C到150°C，以及振动高达46Grms的恶劣环境中的测试，能够有效监测油品的质量。这些传感器在汽车和工程机械发动机运转，以及多种工业应用对液压油，变速箱油数千小时的监测试验中，显示了其卓越的性能。传感器抗污染和腐蚀，不受粉尘颗粒、油污、乙二醇、金属磨损、强酸和强碱的影响。
实时在线测量的传感器，实验室的品质和性能
FPS油品分析传感器测量粘度，密度和介电常数的精确度和可靠性比同样条件的标准试验室分析仪器还要高。类似实验室仪器性能的在线传感器使得车辆和设备的使用者可以依靠FPS油品分析传感器判断油龄，污染程度，创建先进的可靠性算法，从而获得有效的过程控制，和维修的早期预警。
结论
FPS油品分析传感器是一种新型的传感技术，直接同时测量油品的粘度，密度，介电常数和温度，已经在广泛的应用领域中测试了将近10年。依靠获得专利的音叉技术，传感器同时检测多个物理参数的直接和动态关系，以确定发动机油、燃油、变速器和刹车油、液压油、变速箱油、冷却液和溶解液之类的液体的品质及污染程度。
多参数测量和分析的特点改进了液体特性的算法。FPS油品分析传感器可以广泛的应用于OEM和后装市场，包括汽车、工程机械、暖通空调、制冷设备、压缩机、工业设备和涡轮机，实时在线监测储油器、生产过程流水线、受压的高流量管道（比如说发动机油道）的液体质量。传感器通过通用的CAN J1939协议轻松与主控制器连接。简单的4针连接器使安装更经济简便。
