敖海龍

摘 要：在線監(jiān)測技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的油品質(zhì)量監(jiān)測，能夠進(jìn)一步的確保油品的質(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。

關(guān)鍵詞：油品；監(jiān)測；在線；傳感；信息融合；設(shè)計(jì)

現(xiàn)代社會(huì)生活和生產(chǎn)，離不開各式各樣的機(jī)械設(shè)備，而機(jī)械設(shè)備的通病則在于機(jī)械內(nèi)部在持續(xù)的使用過程中會(huì)出現(xiàn)磨損和潤滑的問題，如果不能夠及時(shí)的解決，將會(huì)降低機(jī)械的使用壽命，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。油品質(zhì)量監(jiān)測是現(xiàn)代設(shè)備管理的需要，目前常用的油品質(zhì)量監(jiān)測都是離線狀態(tài)的，而在線監(jiān)測技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的油品質(zhì)量監(jiān)測，能夠進(jìn)一步的確保油品的質(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。

1 油品監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀

一般來說，對于油品質(zhì)量的監(jiān)測主要發(fā)生在兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是在選用機(jī)械潤滑油品的選型過程中，在這一過程中，許多企業(yè)都是采用實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測方式來進(jìn)行，主要的油品監(jiān)測技術(shù)包含有紅外光譜技術(shù)、原子發(fā)射光譜技術(shù)、鐵譜技術(shù)以及顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)等方式對油品的質(zhì)量進(jìn)行鑒定。這一階段的油品質(zhì)量監(jiān)測主要是為了幫助企業(yè)選擇品質(zhì)高的潤滑油品投入到機(jī)械設(shè)備中使用。第二個(gè)階段的油品質(zhì)量監(jiān)測主要是指在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中油品質(zhì)量監(jiān)測，對于油品質(zhì)量的監(jiān)測主要包含對油液內(nèi)的水分監(jiān)測、粘度檢測、介電常數(shù)等。這些參數(shù)的變化將會(huì)對油品的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，從而影響到油品的質(zhì)量。

油品在的水分監(jiān)測是為了進(jìn)一步避免乳化水和游離水對油品質(zhì)量的影響，如果油品中水分含量過高，會(huì)促使油品氧化變質(zhì)。破壞潤滑油形成的油膜，使?jié)櫥托Ч儾睿瑫r(shí)還會(huì)加速有機(jī)酸對金屬的腐蝕作用，銹蝕設(shè)備。例如某電廠汽輪機(jī)，當(dāng)汽輪機(jī)油含水量達(dá)到0.1%時(shí)，油液變得白濁狀。當(dāng)汽輪機(jī)油含水量達(dá)到0.8%時(shí)，軸承發(fā)生嚴(yán)重磨損。四球機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著含水量的增加，汽輪機(jī)油的抗磨性逐漸下降。當(dāng)含水量達(dá)到2.5%時(shí)，汽輪機(jī)油的抗磨性急劇下降，汽輪機(jī)油潤滑性能喪失。由此可見水分監(jiān)測的重要性。

粘度是評定潤滑油質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，也是一個(gè)重要的換油指標(biāo)。它是潤滑油流動(dòng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)，絕大多數(shù)的潤滑油是根據(jù)其粘度大小來分牌號。潤滑油粘度變化的主要原因有油品氧化加劇，導(dǎo)致粘度升高、油品抗剪切性能下降，導(dǎo)致粘度降低以及油品中混入了其他不同粘度的油品，導(dǎo)致粘度發(fā)生變化。

油品在使用過程中，由于氧化、添加劑失效、析出、磨屑以及混入水分、異種油品、機(jī)械雜質(zhì)等而被污染，造成油品質(zhì)量下降。通過檢測油品綜合指標(biāo)，有助于實(shí)時(shí)監(jiān)控油品質(zhì)量，保證設(shè)備潤滑效果?，F(xiàn)代檢測方法采用介電常數(shù)法，潤滑油中雜質(zhì)的密度按比例增加或減少，引起介電常數(shù)的增加或減少，確切的說，由于潤滑油中雜質(zhì)含量的變化，使之與新油相比，具有了不同的介電特性。

2 油品質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)

對于油品質(zhì)量的各個(gè)指標(biāo)的監(jiān)測大多采用離線監(jiān)測，常用的一起有水分測定儀、運(yùn)動(dòng)粘度測定儀等。對于油品質(zhì)量的在線監(jiān)測技術(shù)則多擦藥了流量分析法、電容法等，但這些技術(shù)往往是單獨(dú)而分散的對油品中特定的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，不能夠?qū)崿F(xiàn)對油品質(zhì)量的綜合在線監(jiān)測。本文則基于單片機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了一種只能油品質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1 功能設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的使用過程中必須要實(shí)現(xiàn)以下結(jié)構(gòu)功能：

自動(dòng)化監(jiān)測：油品質(zhì)量的在線監(jiān)測必須實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視功能，實(shí)現(xiàn)對油品的持續(xù)性在線監(jiān)控，同時(shí)系統(tǒng)中還應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警功能，并能夠進(jìn)行一定程度小范圍內(nèi)的自我診斷，為維護(hù)人員現(xiàn)場監(jiān)測人員提供相關(guān)調(diào)控方向。除此之外，在連續(xù)測試中具有自動(dòng)檢測、自動(dòng)適應(yīng)功能。即在連續(xù)測試時(shí)對隨時(shí)出現(xiàn)的油體過粘、過臟和環(huán)境溫度過低等工況能夠補(bǔ)償和調(diào)整，具有適應(yīng)環(huán)境溫度變化和油體粘度變化的能力，不會(huì)因上述原因產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。

數(shù)字化監(jiān)測：油品在線監(jiān)測系統(tǒng)主要的監(jiān)測指標(biāo)包含有對油品質(zhì)量的粘度、介電常數(shù)以及溫度。數(shù)字化監(jiān)測功能是指在監(jiān)測過程中，這些參數(shù)將會(huì)以數(shù)字等直觀的方式顯示，也就是說在監(jiān)測過程中，能監(jiān)測和顯示檢測油品的粘度值，油的介電常數(shù)值和溫度值。

信息處理：能夠?qū)⒈O(jiān)測得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行信息處理，主要利用多傳感器的信息融合技術(shù)，將測到的粘度、溫度、介電常數(shù)進(jìn)行融合得出油品的狀態(tài)。

通信功能：在線監(jiān)測儀應(yīng)具有與PC機(jī)通訊的能力，將測量的參數(shù)值及時(shí)送入上位機(jī)，為實(shí)現(xiàn)油液監(jiān)測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和診斷提供基礎(chǔ)。

2.2 相關(guān)技術(shù)

智能油品質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)中主要核心在于單片機(jī)的數(shù)字控制和處理分析，以及傳感技術(shù)和信息融合技術(shù)，以下做簡要介紹：

單片機(jī)是一張微型集成電路芯片，它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，基本結(jié)構(gòu)包含有運(yùn)算器、控制器和寄存器。運(yùn)算器主要功能為執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，而控制器主要的作用在于協(xié)調(diào)和控制整個(gè)單片機(jī)的操作，并通過輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳感連接。寄存器則相當(dāng)于整個(gè)單片機(jī)的數(shù)據(jù)庫，主要用于數(shù)據(jù)的存放、地址的存放等。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)對不同參數(shù)的側(cè)臉。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。本次設(shè)計(jì)采用的AT89C52單片機(jī)。

數(shù)字傳感器：傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。除此之外，智能化傳感器能夠進(jìn)一步模擬人的感官和大腦的協(xié)調(diào)，利用測試數(shù)據(jù)傳輸以及相關(guān)指令來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償、增益、輸出。

多源信息融合技術(shù)：信息融合實(shí)際上是對數(shù)據(jù)的融合，主要應(yīng)用對象來自于多個(gè)傳感器監(jiān)測反饋的數(shù)據(jù)，是一個(gè)對從單個(gè)和多個(gè)信息源獲取的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)、相關(guān)和綜合，以獲得精確的位置和身份估計(jì)，以及對態(tài)勢和威脅及其重要程度進(jìn)行全面及時(shí)評估的信息處理過程；該過程是對其估計(jì)、評估和額外信息源需求評價(jià)的一個(gè)持續(xù)精練過程，同時(shí)也是信息處理過程不斷自我修正的一個(gè)過程，以獲得結(jié)果的改善。多源信息融合在油品在線監(jiān)測系統(tǒng)中起到的重要作用在于：一是對為整個(gè)系統(tǒng)的工作提供更加穩(wěn)定的處理環(huán)境，油品質(zhì)量在線監(jiān)測需要同時(shí)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，需要多個(gè)傳感器同時(shí)作業(yè)，一旦某一個(gè)傳感器失效，多源信息融合能夠保證其他傳感器的工作性能不受干擾，并能夠起到一定的預(yù)警作用。其二是能夠進(jìn)一步提升傳感空間的分辨力，十分有利于精確的油品質(zhì)量監(jiān)測工作，進(jìn)一步的提升監(jiān)測精準(zhǔn)度。

2.3 功能模塊

智能油品質(zhì)量在線監(jiān)測儀主要測量模塊為：粘度測量模塊，介電常數(shù)測量模塊，溫度測量模塊。粘度測量模塊主要理由石英晶體微天平實(shí)現(xiàn)對油品的粘度監(jiān)測，其主要的監(jiān)測傳感器為石英晶體的傳感器探頭，能夠滿足多種有也環(huán)境中的震蕩要求。結(jié)構(gòu)簡單，并且具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)傳感的能力，能夠滿足對油品粘度在線分析的要求。

介電常數(shù)模塊監(jiān)測和溫度測量模塊：油的介電常數(shù)的測量采用已經(jīng)開發(fā)研制的低成本的容柵式傳感器，為了對粘度和介電常數(shù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，在油溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測中，采用了數(shù)字式溫度傳感器DS1820。

3 結(jié)語

利用智能化的油品質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，有助于對機(jī)械運(yùn)行過程中的油品質(zhì)量實(shí)現(xiàn)持 續(xù)的監(jiān)測，提升油品質(zhì)量，降低機(jī)械故障維護(hù)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李磊.成品油罐區(qū)地下管線檢測與信息管理技術(shù)研究[J].化工時(shí)刊.2015（10）：25-26.

[2] 陳晨，俞政，張新梅.考慮應(yīng)急活動(dòng)的非常規(guī)突發(fā)事件情景刻畫研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào).2014（10）：163-169.

[3] 張立虎.長輸管道泄露應(yīng)急技術(shù)研究[J].化工管理.2014（02）：88.