[發明專利]一種重載設備潤滑油路的靜電信號監測裝置

在審

• 申請號: 202310633969.1
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116660117A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 殷逸冰;宋磊;劉尊民;王夢寒;張強;馮龍;袁智;宋振鐸;文振華
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01R29/24
• 代理公司: 北京信宇創知識產權代理事務所(普通合伙) 16121
• 代理人: 程丹

本發明涉及一種傳感器技術領域，且公開了一種重載設備潤滑油路的靜電信號監測裝置，包括外殼，本發明傳感器內部結構相對簡單，且螺旋式探極加工方便，采用纏繞的方式安裝固定，和環狀探極相比安裝方便且成本更低；傳感器中間部位采用螺旋式探極，既能保證對帶電磨粒更好的識別，還能通過與進出油口兩感應探極的信號對比來識別有效磨粒信號和剔除噪聲；本靜電傳感器使用陶瓷材料作為油路監測管道，高硬度、高耐磨、耐蝕、耐熱性好，避免了金屬材料與油液接觸造成的內部干擾；通過實時監測重載設備油路中的靜電信號，能實現靜電信號的在線傳輸，保證發動機工作狀況在線監測和故障模式診斷；傳感器靈敏度高且工作原理清晰，因此對帶電故障磨粒的監測可靠性較高。

技術領域

本發明屬于一種傳感器技術領域，具體為一種重載設備潤滑油路的靜電信號監測裝置。

背景技術

航空發動機、采煤機、輸送機和齒輪箱等重載設備，在重載、高速、高溫條件下運行，這些零部件最常見的失效形式是接觸區的高接觸應力導致的疲勞裂紋，進一步在滾動表面產生局部損傷，但是裂紋、點蝕、剝落，失效過程發展很快，往往只有短暫的幾個小時，因此對這些零部件狀態的實時、在線監測與對零部件衰退的早期癥兆進行發現、預警和處理具有非常重要的意義。基于靜電感應原理用于各類潤滑系統(如航空發動機滑油系統)磨粒的在線狀態監測始于1997年英國南安普頓大學的Wood?R?J?K教授，此項技術通過對發動機潤滑油路磨粒中荷電顆粒的電荷水平的監測來實現對發動機涉及油路的工作部件的實時監控，提供油路故障早期預警，從而實現發動機工作狀態的在線監測，保證了故障診斷的實時性，有助于油液潤滑系統發現預知維修目標。同時，此技術有利于增加視情維修在重載設備維修保障策略中所占的比例，提高維修經濟效益和重載設備的健康管理水平。

在重載設備油液磨粒靜電模擬監測系統中，核心是實時監測潤滑油路的微小金屬磨粒和非金屬磨粒，監測技術是對靜電信號的監測和參數獲取。作為重載設備油路靜電監測系統的核心模塊，油路磨粒靜電傳感器的最終目的是利用監測信號分析重載設備潤滑系統部件的磨損情況，并建立其靜電監測信號與零部件在不同工況條件下發生摩擦磨損的對應關系，以期通過靜電信號對故障的早期征兆敏感，來實現對故障零部件的診斷。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種重載設備潤滑油路的靜電信號監測裝置，有效的解決了上述背景技術中提到的的問題。并且本發明把對航空發動機、輸送機、采煤機和齒輪箱等重載設備內部零部件故障的監測轉化為對潤滑油路磨粒所帶靜電信號的監測，又針對靜電信號難以監測的問題，利用有限元優化仿真分析，設計了一種利用潤滑油靜電監測重載設備零部件的裝置，旨在對設備油路工作部件的靜電信號進行實時監測，對設備工作狀態的實時監控和故障預警，有利于實現對故障零部件的及時診斷，提高重載設備的健康管理水平。該裝置通過安裝在傳感器上的三個靜電信號探極來完成對設備潤滑系統油液中的靜電信號采集，實現對重載設備油路靜電信號的在線監測。

重載設備油路故障原因：航空發動機、輸送機、采煤機和齒輪箱等重載設備的齒輪和軸承等部件的正常工作是保證其能正常運轉的最基本條件。在設備工作過程中，潤滑系統及其潤滑對象對大型復雜旋轉機械系統的安全經濟可靠的運行起著非常關鍵的作用。這些重載設備在正常工作時，零部件處于一種重載、高溫、高壓、高速的環境中，在零部件表面會發生裂紋、點蝕、剝落等故障現象，從而導致油路部件故障。軸承和齒輪箱等零部件最常見的失效原因是接觸區的高接觸應力導致的疲勞裂紋，進一步在滾動表面產生局部損傷，如裂紋、點蝕、剝落、失效，從而留下巨大的安全隱患。研究表明潤滑系統中因摩擦副磨損產生的磨粒通常攜帶一定量的電荷，當帶電磨粒經過傳感器時，根據靜電感應原理，由于電荷引起的部分電場線終止于傳感器表面，傳感器中的電子重新分布，以平衡傳感器附近的額外電荷，從而產生電流，電流可通過適當的調理電路轉換成電壓信號，從而被采集電路采集到。基于上述原理，靜電傳感器對磨粒的材質類型并沒有特別的要求，并且對微小磨粒也有很高的監測能力。