油品在線監測系統

一、   概述：

   油品在線監測系統主要是對機械設備運行過程中的油品質量監測，能夠進一步確保油品的質量，并有效防止油品的失效，提高設備的可靠性運行，提升設備的使用壽命，

   油液在線監測系統，采用先進的顆粒檢測技術，粘度計檢測技術，電導率檢測，含水分析檢測，在線監測大型設備潤滑系統，潤滑油品的劣化狀態、污染狀態、磨損狀態，便于及時采取措施處理或更換避免損壞設備。

二、   現狀分析：

1   機械雜質和潔凈度

   由于潤滑油系統的特殊性，對于汽輪機潤滑油的顆粒度一般要求（NAS1638   7級—8級）, 如果顆粒度不合格，可能會引起汽輪機系統磨損而發生嚴重的安全事故。

2   運動粘度

   粘度是汽輪機潤滑油重要的一個特性，油的粘度對軸頸和軸承面建立油膜、決定軸承效能和穩定特性都是非常重要的。同時粘度還決定了油的流動能力和油支撐負荷和傳送熱量的能力。因此，粘度超標（降低）會對轉動部件的壽命造成不良影響。

3   酸值

   酸值是反映汽輪機油劣化變質程度的一項化學指標。酸值升高說明機油發生了劣化，產生了酸性物質。酸值越高，其升高的速度也就越快。油中劣化生成的酸性產物會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。同時高酸值的油對金屬部件、密封件有腐蝕作用，運行中油的酸值應控制在0.2mgKOH/g（加防銹劑的汽輪機油酸值應控制在0.3mgKOH/g）以內。

4 液相銹蝕

   潤滑油中有超指標水量存在，不但會使運轉機件金屬表面產生銹蝕，同時還會加速潤滑油的氧化變質。汽輪機油中大于0.1%的水存在就會產生銹蝕。如果油中同時還有水溶性酸存在，銹蝕的情況將更嚴重。所以防銹性是汽輪機油的一項重要指標。

5 破乳化度

   破乳化度是機油控制的一項重要性能指標。汽輪機油中所含水份達到飽和后，由于油中存在能引起油乳化的表面活性物質以及油在系統循環產生的攪拌作用會使油質發生乳化，不但會破壞油的成膜和極壓特性，其油膜特性變差，嚴重影響油的潤滑性能，危及汽輪機的安全運行，而且油中乳化狀態的水會加速油質的劣化變質，還會造成金屬表面的銹蝕現象的發生。

6 水分

   油中水份的存在會加速油質的老化及產生乳化，同時會與油中添加劑作用，促使其分解，導致設備銹蝕。所以，汽輪機油應保證水份在合格的范圍之內。水份存在的原因可能是由于冷油器泄漏、大氣中濕氣進入油箱或軸封部件密封不嚴，蒸汽進入油中所致。

三、油品在線監測系統實施過程

   采用工控機編制虛擬儀器系統，把顆粒度，電導率，粘度，密度，含水量傳感器模塊集成在一起，通過建立數學模型，把各項參數指標顯示監控，和標準控制指標比較，判斷油品質量。

1、在線顆粒度實現：

油液品質在線顆粒度檢測儀

油液污染度，顆粒度，磨損在線監測

   應用光學成像技術和先進的圖像處理軟件，能在線分析各種機械設備的潤滑油液。通過在線檢測油液的顆粒度，磨損金屬的形狀以及趨勢來監測診斷設備的運行工況。早期預警和排除隱患，從面能大大的降低機械設備非正常停機的可能性。

   該儀器能及時提供任何一時間點的診斷結果，同時保持有大量的歷史數據以便對比分析，通過趨勢分析能確認機械設備早期的隱患，以便采取預性性維護。

技術特點

通過數字成像技術，能識別氣泡，水珠等，      比目前使用廣泛的遮光法技術可靠，準確。

監測參數

油液染度，顆粒度。

大于20u-的顆粒分類(可選項)；疲勞磨損：滑動磨損，切削磨損。

在線監測油液污染度，顆粒度，輸出標準,ISO4406, NAS I638,SAE AS4059,等

探測通道和范圍4. 6. 10. 14. 21. 38, 70µ.

自動分類(可選項)大于20µm的顆粒用于分析設備的故障根源。

可分類，疲勞磨損：滑動磨損，切削磨損。

對設備運行狀況早期診斷，通過預防性維護，延長潤滑油和設備的使用壽命。

系統具有自我診斷，自我校準補償功能。

可設置報警值。

   在線污染度檢測儀，是一款智能、輕便而有效的分析儀器，且具有許多特點，它可以在線實時顯示來自液壓和潤滑系統的油液污染情況，使設備維護者能夠在早期進行干預，以防止污染物對液壓系統部件的磨損或破壞，不僅把修理費用降到低限度，而且減少了設備的停機時間，提高系統的安全性，延長設備的使用壽命。

在線污染度檢測儀產品型號說明如下：

1.2 適用領域

   在線污染度檢測儀采用彩色顯示屏，以數字和圖形方式顯示油液污染度狀況，可用以檢測礦物油或磷酸酯類合成油，如液壓油、潤滑油、變壓器油（絕緣油）、汽輪機油（透平油）、齒輪油、發動機油等油液。目前廣泛應用于航空航天、電力、石油、化工、交通、港口、冶金、機械、汽車制造等領域。

1.3 使用注意事項

   為確保在線污染度檢測儀測量工作正常，液壓系統應能夠為傳感器（進油口和出油口）提供不小于20Psi（1.3Bar）的壓力差，且要控制通過傳感器的被檢測油液流量在50mL/min到300mL/min之間，否則影響傳感器正常測量結果。

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

   當油路中有明顯氣泡時，應首先采取消除氣泡措施，確保待測油液中沒有明顯氣泡，否則將影響測量的準確性。

1.4 主要技術指標

   重    量：538 g

   尺    寸：63mm×88mm×45 mm

   環境溫度：-20℃～60℃

   油液溫度：-20℃～80℃

   存儲溫度：-40℃～85℃

   濕    度：相對濕度20%～85%下工作，無冷凝；存放濕度98%

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

   接口螺紋規格：M10×1mm

   污染度等級標準：

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)

   重復性精度：±0.5 ISO級別   

   校準周期：1年

1        產品安裝方法

2.3 安裝操作

2.3.1   管路連接

   顆粒度檢測儀分為低壓和高壓兩種工作狀態。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，高壓工作狀態下通過加裝高壓閥芯進行管路連接，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，按照連接方式，KLD-Z產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境分別指低壓差和高壓差，請提前與我公司銷售或售后人員說明。

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

圖2.3 直通連接方式的油液內部流通圖     

圖2.4 加裝閥芯連接方式的油液內部流通圖       

   檢測儀器的直通連接方式外管路連接如圖2.5所示，顆粒度檢測儀左側接口為進油口，右側接口為出油口。兩側接口均連接M10×1mm的測壓接頭，測壓接頭另一頭的螺紋規格為M16×2mm，可連接標配的測壓軟管，請將軟管管路與進出油口正確對接，確保管路連接處不漏油。

   檢測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儀的右下方接口。

   根據檢測環境及工作壓力的不同，選擇適合的產品型號以及合適的管路連接方式，將在線污染度檢測儀外部管路連接完成后接于需要監控的液壓系統的取樣點上，可將檢測儀器并聯到需監控的液壓系統中（如：過濾器或單向閥等器件兩端），也可將檢測儀器進口接于監控的液壓系統的取樣點上，出口油液流回油箱。

2、運動粘度和密度實現：

在線粘度密度綜合分析儀

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

（二）    振動在線測粘度原理

當圓筒、球、圓環等物體在流體中作自由旋轉振動時，其振幅將受粘性力矩的作用而衰減，衰減系數與流體粘度有關，選流體振動體為筒體，粘度的計算公式為:

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：圓筒的內徑

對儀器上述公式可簡化為：μ=λδ

λ：儀器系數，由標定液得出

δ：振動衰減系數

HYND利用電磁振蕩波形衰減法測試粘度，原始信號正比于λδ。通過微處理器計算后輸出線性信號。

HYND是一套高精度的流程粘度計，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計。也可以提供從罐中或管道中抽出的結構。

HYND系列粘度計能滿足各種在線粘度測試的要求。可用于牛頓和非牛頓流體。在非牛頓流體中精度會有所下降，但仍能保持很高的重復精度，一致地反映生產過程粘度變化。

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，越容易體現粘度的變化區間，而在高剪切率下則粘度測量值變化較大，即斜率變化大。振動式測量在線粘度計可以參考實驗粘度計標準下物料粘度值作比對，由此得出的數據，在其他工藝條件發生變化時物料的粘度值變化時，能準確的反映出粘度來。   以保證穩定的測量。

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

特點：

u   寬量程設計，多量

u   精度高，重復性好，穩定性強

u   溫度、粘度密度參數顯示(內置PT1000傳感器)

u   多粘度密度單位自動設定

u   無磨損件，免維護

u   安裝方便，操作簡單

u   多種規格傳感器可選，還可訂制。

技術參數：

產品性能

信號響應時間：5s

材料： 316 不銹鋼(標配);

可選其他材料

處理： 標準:高度磨光

加鐵氟龍涂層

環境級別：IP68

電源： 24V DC

輸出：粘度4~20 mADC

    密度4~20 mADC

    溫度4~20 mADC

Modbus

防護級別：IP67

防爆標準：ExdIIBT6

標定：標準樣品液

粘度單位：任意設定

螺紋連接M20*1.5

3、在線酸度和電導率測試儀實現：

酸度主要測量設備腐蝕狀況，電導率和密度主要檢測鐵屑的含量。

儀器主要用途及適用范圍

   本儀器是帶單片微型計算機的在線監測儀器，主要用于電站（電廠）及石油、化工、制藥、環保等部門連續監測電導率或酸、堿濃度。

1.2 儀器的正常工作條件

a) 環境溫度：(－5～+50)℃；

b) 相對濕度：不大于90％；

c) 供電電源：交流電壓(220±22)V，頻率(50 ±0.5)Hz；

d) 測量探頭使用溫度：55.0℃；

e) 測量探頭使用壓力：0.5MPa；     f) 周圍空氣中無腐蝕性氣體存在；

g) 周圍除地磁場外無明顯電磁場影響；

h) 周圍無影響儀器性能的振動存在。

1.3 儀器主要特點

a) 用電磁感應的方法測量溶液中的電導率，無極化現象，測量，維護方便；

b) 儀器內部帶有單片微型計算機，能對溶液作的溫度補償；

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

d) 大屏幕點陣式液晶顯示器同時顯示被測溶液的溫度和濃度（或電導率），濃度（或電導率）值已自動折算到25℃時的值；

e) 可輸出（4～20）mA隔離電流信號，且輸出信號對應的測量范圍可任意調節；     f) 具有RS-232或RS-485（任選一種）的數字通信功能；

g) 具有上、下限報警功能；

h) 儀器工作參數具有斷電保護功能，即斷電后再啟動不必重新設置參數。

i) 采用金屬機箱，具有IP65防護等級。

2、輸出信號

2.1 隔離輸出電流與被測電導率之間的關系

儀器（4～20）mA電流輸出所對應的測量范圍可由用戶設置，例如：被測溶液的電導率范圍為（200～600）mS/cm之間，為了能在輸出信號中更好地體現被測電導率值，可將輸出上限設置為600，輸出下限設置為200，當然，為了方便換算，也可將輸出下限設置為0。輸出信號與測量值的關系由下式計算：     G=（Sout-4）×（XH-XL）÷16+XL  

式中：G---  為測量值；

Sout---為輸出電流；

XH---為輸出上限；

XL---為輸出下限。

2.2 數字通訊格式

主機發出信號#0AH、#0DH、#XXH（儀器的機號），選中機號的儀器接收到后即按下面的格式向主機通信。

其中：握手信號、型號、結束符為16進制數，其余為ASCII碼；型號為＃06H，代表本儀器；

機號為儀器的編號；

量程為濃度或電導率值的單位及小數點位置，具體是：               0～HCl%               

1～NaOH%               

2～XX.XmS/cm               

3～XXX.XmS/cm               

4～XXXmS/cm              

5～XXXXmS/cm；

電導率正/負及溫度正/負為0則正數，為1則負數；

電導率為被測濃度或電導率值，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，通過發射裝置，將恒幅、穩頻的電磁波電能發射到含水原油中。根據油中含水量的不同，介質吸收的波能量不同，探測裝置將這個因原油含水量不同而引起吸收電能不同的信號傳送到DCS系統或者監測器。經處理、放大、線性校正后輸出一隨油中含水量而變化的標準電信號，該信號轉換為含水比例。

適用范圍：含水分析儀適合于應用于油田原油脫水站、轉運站、計量站、卸油站、輸油管道及煉油廠等需要計量、監測油中含水量的部位。尤其適合于原油中、低含水檢測，對于化工產品的含水檢測同樣適用。

工作電源：DC16~32V 

信號輸出接口：4~20mA電流或 RS485/MODBUS通信電氣連接：M20內螺紋

儀器分辨率達0.01%，測量精度如下：

①量程0~3%：實時精度 ±0.1%，累積精度±0.05%；②量程3~10%：實時精度 ±0.5%，累積精度±0.1%；③量程10~100%：精度 ±1.5% 介質溫度：0~160℃；介質壓力

5、工控機編制虛擬儀器系統集中管理上述各個模塊的參數，進行分析處理，和控制指標對照，判斷出油品污染程度。油液在線監測系統可一次性測出油液的金屬顆粒含量、粘度、密度、溫度、介電常數、水分、6個指標

四、本項目重點解決以下問題：

1、各個參數采集傳感器微型化，鑲嵌5G模塊，無線傳輸。

2、采用虛擬儀器，靈活編程，豐富計算功能，簡單硬件配置。