2中文翻譯第九屆國際會(huì)議電子測量與儀器ICEMI2009刮板輸送機(jī)減速器的內(nèi)聯(lián)潤滑油污染傳感器的發(fā)展龐崢鐸1史年豐2孟國英1李維11、中國、北京、海淀區(qū)、北京學(xué)院路11號，中國礦業(yè)大學(xué)，機(jī)械電子與信息工程學(xué)院。2、中國河南省洛陽市，洛龍區(qū)，望城縣大道90號，洛陽科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，計(jì)算機(jī)與信息工程教研室，電子郵件BRUCELEE11163COM。摘要N320潤滑油用于刮板輸送機(jī)減速器的內(nèi)聯(lián)油污染傳感器的研制是這樣描述的。該傳感器可以檢測到NAS的潤滑油污染水平和促進(jìn)石油替代品的發(fā)展，其污染的程度超過了LCKC封閉標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)齒輪油指標(biāo)水平。本文介紹了傳感器的設(shè)計(jì)要求，工作原理，波長選擇，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測試校準(zhǔn)。該傳感器的缺點(diǎn)和相關(guān)解決方案都在這篇文章中指出。關(guān)鍵詞刮板輸送機(jī)，內(nèi)聯(lián)傳感器，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，油污染，傳感器校準(zhǔn)，光纖。引言磨損與潤滑失效是機(jī)械設(shè)備故障或重大損害的主要原因。殼牌公司最新的研究數(shù)據(jù)顯示，約35的運(yùn)行故障和385的柴油機(jī)齒輪故障是由于不正確的產(chǎn)生潤滑1，2的結(jié)果。磨粒磨損是石油污染的主要來源。目前，用于工業(yè)中石油探測的應(yīng)用是基于早期光譜的分析和鐵譜分析，并使用脫機(jī)的方法，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求為狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。因此，要發(fā)展一種內(nèi)聯(lián)石油污染探測器，可以提醒操作人員采取過濾設(shè)備和更換油時(shí)，油污染水平高于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。其中油污染檢測技術(shù)種類很多，用光學(xué)方法測量具有非接觸、實(shí)時(shí)和在線測量的優(yōu)勢。、工作原理該傳感器的原理是基于光學(xué)吸收法。它使用光纖作為傳輸介質(zhì)并且具有許多優(yōu)點(diǎn)，如抗干擾，不受溫度和電磁干擾。油中的小顆粒只存在于設(shè)備正常磨損狀態(tài)之中。大磨損顆粒的出現(xiàn)可能在很短的時(shí)間內(nèi)損壞設(shè)備。因此，在線運(yùn)動(dòng)的集中度和潤滑劑中磨粒的尺寸能夠有效地防止了故障的發(fā)生。油中磨粒的性質(zhì)和現(xiàn)象分為三類3,4內(nèi)部磨損顆粒，既是設(shè)備摩擦的產(chǎn)品，又是嚴(yán)重磨損和失效的重要指示非金屬磨損磨粒來自于密封和過濾裝置的燃燒和失效環(huán)境污染物顆粒，包括空氣中的各種顆粒，特別是可見的開放式系統(tǒng)，其中的污染水平高，污染物通常存在于氧化物中。這些微粒的尺寸在140微米之間，而那些2030微米的顆粒對設(shè)備有最大的影響，而那些低于1微米的顆粒對設(shè)備無影響。該設(shè)備5。因此傳感器應(yīng)對于尺寸介于140微米的顆粒是最敏感的。油中懸浮的微粒對潤滑油的光學(xué)性能有顯著的影響。濁度可用來描述顆粒對油的透光性質(zhì)的影響。濁度和污染程度之間的連接關(guān)系允許此水平為半定量測量確定濁度。圖1顯示了光纖傳感器原理圖。從半導(dǎo)體發(fā)出的光穿過光纖及光纖準(zhǔn)直儀，然后進(jìn)入油池的感應(yīng)區(qū)。該光子探測器收集和傳播反映并轉(zhuǎn)換成電壓，其中哪些傳達(dá)出的固體顆粒污染信息在油中。、系統(tǒng)原理當(dāng)光線穿過的油，其中包含污染物，光的一部分得到分散，其他吸收。當(dāng)一束平行單色光強(qiáng)度為I穿過油，其強(qiáng)度得到減少到我作為一個(gè)L函數(shù)的穿透深度,由BEERLAMBERT法則6，7如下（1）EL0這是LAMBERT定律在同質(zhì)媒體中的數(shù)學(xué)表達(dá)式，T是吸收系數(shù)。當(dāng)媒體解決方案，其吸收系數(shù)與濃度C成正比（2）AA是一個(gè)連續(xù)獨(dú)立的常數(shù)并且只由吸波材料的濃度決定。由（1），（2）我們可以得到以下公式（3）EIACL0這個(gè)公式是BEER定律數(shù)學(xué)表達(dá)式。假設(shè)粒子是懸浮在油中，分散均勻，顆粒的散射模型，可以被看作是一個(gè)二維不透明磁盤。所有入射光的吸收，衰減系數(shù)可寫為（4）NKD24其中K是消光系數(shù)，表明每個(gè)粒子的體積和顆粒大小的功能，波長和粒子相對于媒體的折射率N是粒子濃度D是顆粒直徑和是橫截面積面臨的光粒子?？偨Y(jié)公式（3）對不同大小的顆粒在一個(gè)多粒子系統(tǒng)，可以得到（5）LMILNIIMI,4120其中M是相對周圍介質(zhì)粒子相對折射率是與直徑相對的粒子數(shù)。指的是IID顆粒比例，頻率W和粒徑之間的聯(lián)系分布表示如下（6）IIIND36（6）乘（5）可以得到一個(gè)單一波長的公式（7）,10IMIINKCIL從（3），（4），我們可以看到對單分散粒子系統(tǒng)，當(dāng)穿透深度是固定的，其價(jià)值正比于粒子的集中數(shù)目，從而也正比于粒子的重量集中度等等，即顆粒的重量集0IN中度可以間接地由測量的值獲得。這樣，石油污染的程度確定了。0ILN波長選擇燈是由某些能量的光子組成，依賴于波長。構(gòu)成物質(zhì)的分子和原子對應(yīng)不同的能量水平有著不同運(yùn)動(dòng)模式。當(dāng)光穿過油時(shí)，油分子的吸收定義為量子化能量的水平，這樣的吸收光子可以激發(fā)分子的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)模式，或電子的能量水平。該波長由傳感器適用應(yīng)符合下列條件（1）油中敏感的固體微粒。（2）光的吸收率，即油中選定的不變波長仍然基本上在附近。（3）當(dāng)光線穿過油衰變率應(yīng)該降低。120發(fā)動(dòng)機(jī)油，二真空泵油，3醫(yī)師1130，4HL110，532液壓油圖2透射特性曲線的幾個(gè)油。一般來說，固體微粒體積在530微米之間是最危險(xiǎn)的污染。根據(jù)光吸收和散射理論，我們可以看到，用油吸收和散射光是最強(qiáng)的當(dāng)粒子尺寸大約為光的波長10倍。為了使所選擇的光波長對這些污染物敏感些，應(yīng)選擇波長為055微米的。這種波長的光，通過搭配的油樣和使用不同類型HATACHI340記錄分光光度計(jì)得到了透射率曲線，所示在圖2中。左邊的面域是油樣的透光曲線5，其波長在0410微米之間，而對應(yīng)正確的波長在1022微米之間。我們可以從圖中看到5個(gè)油樣曲線相似的透過率，這由石油的共性決定。這依賴于波長的透光顯示，這是一個(gè)吸收系數(shù)波長的功能。因?yàn)椴煌念伾褪皖愄砑觿?，該曲線的出發(fā)點(diǎn)源自彼此間轉(zhuǎn)移。我們也可以從圖2中看到五個(gè)油樣透過時(shí)的變化率，其波長介于0407微米時(shí)是大的，而波長介于0709微米之間透射相對穩(wěn)定。波長范圍在0910微米之間透光率有明顯的波動(dòng)。該透光率為12微米和14微米時(shí)有兩個(gè)吸收峰，這是因?yàn)橛偷墓残越Y(jié)構(gòu)，兩個(gè)構(gòu)成要素，即碳和氫氣。上述分析表明，當(dāng)波長介于0709微米時(shí)，透射性相對穩(wěn)定和較大，結(jié)合典型的光纖轉(zhuǎn)移窗口最終測試的光波長為850NM時(shí)確定。、該傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該傳感器主要是用于在線監(jiān)測煤礦刮板輸送機(jī)減速器的油污染。為此，傳感器嵌入在減速器的機(jī)殼內(nèi)。為了防止在玻璃擋板上積累的油微粒在一段時(shí)間內(nèi)的損害，這可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的測量，內(nèi)部玻璃擋板必須定期清理。該傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如下圖3。該傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)1纖維2線的光電探測器3拉澤4法蘭5內(nèi)芯16上的外部護(hù)套室7密封套8緊固螺母9密封環(huán)10緊固螺栓11石英玻璃擋板112密封圈石英玻璃的13引線腔14石英玻璃擋板215探測器16下院的外觀鞘1718方向鞘內(nèi)芯419內(nèi)芯220內(nèi)芯3傳感器的結(jié)構(gòu)解釋1該傳感器的主要結(jié)構(gòu)是由內(nèi)核心，外鞘和密封護(hù)套組成2內(nèi)在的核心是由四個(gè)部分組成，由緊固螺栓連接起來。石英玻璃擋板構(gòu)成左，右擋板油池，安裝在內(nèi)部的核心3外部護(hù)套是由上下房室構(gòu)成外部油可以流過洞進(jìn)入油池外鞘測量。通過在較低的外鞘和室合作密封鞘內(nèi)核可以分離外部的石油，以便內(nèi)核可以取出并且石英玻璃隔板可以清理。、試驗(yàn)標(biāo)定微粒計(jì)數(shù)器用于校準(zhǔn)不同油的污染程度，是按照重量方法的原則。把油輸入到傳感器和測量輸出信號對應(yīng)不同程度的油和信號為改變油點(diǎn)。由于N320潤滑劑廣泛用于煤礦重型機(jī)器的減速機(jī)，它可以用來至于不同潤滑油污染程度的搭配。目前NAS1638污染標(biāo)準(zhǔn)被廣泛使用。首先，它可以從表1可見，該固體微粒油污染的上限為05個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)表2，我們也可以看到，重量百分之05的比例相當(dāng)于NAS18的污染程度。從NAS8到NAS20共有13種油與油的污染程度搭配。NAS1638污染標(biāo)準(zhǔn)完全有14個(gè)污染程度，從NAS00到NAS12兩個(gè)相鄰的粒子濃度水平的比例為2。所以當(dāng)污染水平高于12，外推法可用于決定它。在礦山機(jī)械和設(shè)備所用的油的污染水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過NAS12，所以我們可以只能用此方法解決這個(gè)問題8。表1。L型縱橫交換標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)齒輪油封閉（SH/T0586）項(xiàng)目交換石油外貌異常運(yùn)動(dòng)粘度（40）率變化/2015或水分/05機(jī)械雜質(zhì)/05銅片腐蝕1003小時(shí)/度3B鐵姆肯行值/否1334表2。重污染標(biāo)準(zhǔn)污染水平NAS16381213141516MG/1000ML50100200400800污染水平NAS163817181920MG/1000ML1600320064001280012800、油標(biāo)定通過重量與反粒子搭配的方法校準(zhǔn)油樣，并得到準(zhǔn)確的其中污染程度。但校準(zhǔn)會(huì)有以下問題1該油粘度用于粒子計(jì)數(shù)器其應(yīng)該10至15條，而N320不符合本要求粘度。2上限的石油污染程度通過測試NAS12粒子計(jì)數(shù)器得到。這個(gè)問題通過稀釋油可以解決，但這可能會(huì)導(dǎo)致較大誤差即高油污染程度。對于問題1，根據(jù)不同的石油和混合物的油醚比例搭配，衡量與混合物粘度粘度計(jì)并得出結(jié)論，當(dāng)油和油醚滿足31的比例，混合粘度符合要求的粒子計(jì)數(shù)器。對于問題2，選擇13個(gè)油樣外的4個(gè)，其NAS12，NAS14，NAS16，NAS18污染水平用粒子計(jì)數(shù)器測量，如果污染程度是由粒子計(jì)數(shù)器衡量，與自己的名義水平一致，它表明油污染是由重量法與粒子計(jì)數(shù)器搭配統(tǒng)一使用測量。或者即使發(fā)現(xiàn)某些規(guī)則可以從測量結(jié)果中找到，其他油樣的實(shí)際污染水平可以使用這個(gè)法則推測。從4油樣品的測量結(jié)果，我們可以看到，污染水平測定粒子計(jì)數(shù)器是2度，樣品搭配比重量法石油高。按照油的13種實(shí)際污染水平的原理即從NAS22從NAS10。該點(diǎn)對應(yīng)改變石油NAS20的污染水平。衡量搭配油的油污染度分別用傳感器。在測量過程中，從半導(dǎo)體激光器的光穿過光纖，光纖準(zhǔn)直器，油并且最終到達(dá)了探測器表面。通過測量探測器的輸出電壓，我們可以獲取NAS10到NAS22污染水平的信息，如表3所示。NAS的污染水平10111213141516輸出電壓402401401401401401400NAS的污染水平171819202122輸出電壓398392390368357338數(shù)據(jù)分析可以看出從圖41該探測器的輸出電壓值基本不變，是相同的比潔凈油。這表明，阻止了油中的微粒子，其油污染的程度低于NAS16可以忽略不計(jì)。2級以上。這表明，阻塞光來自于顯而易見的污染程度。該污染的換油點(diǎn)水平為NAS20，所以這一點(diǎn)是可以衡量的。圖。4。該探測器的輸出電壓對應(yīng)NAS的污染程度。、結(jié)論這篇論文描述了油污染傳感器。測量原理，波長選擇，機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)，試油搭配，校準(zhǔn)傳感器的校準(zhǔn)和分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析?？梢钥吹降臄?shù)據(jù)，其改變油的關(guān)點(diǎn)是可衡量的，它證明了傳感器能滿足刮板輸送機(jī)齒輪減速器在內(nèi)聯(lián)油污染監(jiān)測的要求。然而，這種傳感器也有一些不足之處，例如，長期使用對油色的改變后會(huì)影響透光率，從而導(dǎo)致測量誤差。這種測試是在室溫下進(jìn)行的，是不符合實(shí)際油溫，其影響傳動(dòng)效率。因此，下一步將是研究如何消除油溫度和顏色的影響，提高傳感器的精度。參考文獻(xiàn)1JONESMH，摩擦學(xué)1的狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵因素機(jī)密檔案，狀態(tài)監(jiān)測，牛津大學(xué)的PROC，2001年。2孟慶民，關(guān)于在線監(jiān)測的研究基于油光纖傳感器中國液壓與氣動(dòng)，無神論VOL2006（5），PP3437，2006年5月。3肖晗良，鐵譜技術(shù)及其應(yīng)用機(jī)械故障診斷，中國交通出版社，北京，1944年。4尹永輝，嚴(yán)新平，肖晗良，石油污染伯傳感器光電F的發(fā)展監(jiān)測儀表技術(shù)與傳感器，無神論VOL2006（11），PP34，2006年12月。5球前線素，機(jī)械磨損分析以合理的方式方法整合的最大利益潤滑工程臺(tái)北市，3號，頁。1822日，1998年3月。6王玉田，光電子和光纖傳感技術(shù)國防工業(yè)出版社，北京，2003。7張福泉，孫榕，唐國維，北京光學(xué)師范大學(xué)出版社，北京，1985。8龐正多和孟國營，搭配和實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的N320潤滑油服務(wù)對污染傳感器的設(shè)計(jì)，中華傳感器與微系統(tǒng)卷。20，第一頁。247250，2007年1月。授權(quán)許可使用不限于中國礦業(yè)大學(xué)科技。在九時(shí)二十分30秒下載從IEEEXPLORE星期一五月22,2010。限制。第九屆國際會(huì)議電子測量與儀器ICEMI2009致謝長達(dá)近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這四個(gè)月里，設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少的困難，真是書到用時(shí)方恨少，但是在劉書進(jìn)老師的耐心指導(dǎo)和幫助下，克服了重重困難，完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)也學(xué)到了大量的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識，受益非淺。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，才發(fā)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，才發(fā)現(xiàn)只學(xué)會(huì)書本上的理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，搞懂了原來學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到的問題，使自己的專業(yè)知識有了很大的提高，鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，為以后的實(shí)際工作打下了良好的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)