無線微型潤滑油液位傳感器的技術在機械設備中的應用

李治國

摘要：在機械設備企業中轉動設備的潤滑主要依靠潤滑油，保證設備的冷卻和潤滑。潤滑油的液位在設備日常的維護檢查中顯得尤為重要，潤滑系統的好壞直接關系到設備能否安全長周期運行。所以此次研究的無線微型潤滑油液位傳感器主要是針對現場潤滑油系統液位異常問題，在出現問題的第一時間能夠發出報警信號，提示現場維護人員及時的關注潤滑油的狀態，避免嚴重設備事故的發生。

關鍵詞：潤滑油;液位傳感器;無線微型

1? 關于無線微型潤滑油液位傳感器的工程概述

在機械設備領域使用的轉動設備較多，同時大部分轉動設備需要潤滑油進行潤滑，潤滑系統對潤滑油的油質和液位、型號都有嚴格的要求，尤其是高速設備更是對潤滑油的各方面參數有著苛刻的要求。石油潤滑油的用量占總用量90%以上，主要用于減少運動部件表面間的摩擦，同時對機器設備具有冷卻、密封、防腐、防銹、絕緣、功率傳送、清洗雜質等作用。轉動設備在運轉時，如果一些摩擦部位得不到適當的潤滑，就會產生干摩擦。實踐證明，干摩擦在短時間內產生的熱量足以使金屬熔化，造成機件的損壞甚至卡死。對于機械設備來講就算是比較嚴重的設備事故，維修和恢復起來都比較困難。在進行設備潤滑的過程中容易出現潤滑油腔體由于泄露導致的潤滑油流失的情況，這就導致了軸承等運動部件沒有得到充分潤滑，進而造成嚴重的設備事故，影響化工裝置的平穩運行和安全生產。

此設備采用3D打印和光感應傳感器技術相結合的方案。利用3D打印技術對設備外形進行打印以適應現場設備尺寸，在保證原有功能的基礎上增設光電傳感器對潤滑油液位進行報警監測。3D打印技術能夠按照現場的實際位置和要求進行個性化的改革，同時在前期進行試驗的過程中也能夠在短時間內判斷一個方案是否可行。按照設計者要求將3D打印部件進行組裝投用，觀察各個靜密封點情況，同時觀察部件打印強度等問題，如果在設備內部部件安裝過程中發現部件存在設計布局不合理的情況能夠進行重新設計和打印。同時3D打印筆者采用的是PLA可降解材料，能夠起到比較好的環保效果。利用3D打印技術增加了設計的靈活性和個性化，能夠適應不同企業、不同工作環境的現場特點，待達成協議后方可進行批量生產。著實為我們機械設計方面打開了一扇大門。

2? 無線微型潤滑油液位傳感器特點及技術概況

2.1 無線微型潤滑油液位傳感器的優點

①體積小，檢測設備在進行設計中空間的要求是其中一個比較重要的考慮，能夠適應化工裝置現場復雜的使用環境。針對不同型號的化工設備現場冷卻水、自沖洗等管線布置情況，此設備有體積小巧的特點，需要空間小，貼近設備本體，能夠第一時間反映潤滑油的情況。體積小帶來的另外一個好處就是能夠方便生產和攜帶，減少在運輸過程中所承擔的風險，同時單位運輸的貨品數量也能按照實際需求進行增加。同時體積小的另一個好處就是能夠節約空間，部件需要隨之減少的同時對應的耗能情況也能得到很大的改善。

②自主供電，設備內攜帶電池對傳感器和感應燈進行電能提供保持運行狀態，不用鋪設電纜，能夠保證4500小時的待機時間。保證設備監控的可靠性和連續性。自主供電能夠在一定時間內保證設備的可靠運行，確保設備的連續工作。同時定期更換電池的過程也是對現場設備進行檢查的過程，通過給電和斷電來對設備進行靈敏度判斷和工作狀態的判斷。保證設備監測實時準確。自主供電另一個好處就是成本低，利用的電池是可以充電循環利用的電池，反復使用減少成本。同時如果是現場鋪設電纜，需要的電纜材料成本和人工成本也會大幅度增加，這就導致費用有限的公司只能選擇關鍵設備進行維護，但是B類和C類設備同樣需要維護，同時也是在維護成本中占比比較高的設備群體。雖然不是在生產中占據比較大的比重，但是維護的不到位、不及時同樣會對生產造成很大的影響。尤其是對機械設備企業等一些連續性生產的單位，一個部件或者是一個設備的損壞都很容易造成整個連續生產流程的終端，產生的中間產品被迫排放或者不能再度利用，增加了生產成本。

③高光提示，在潤滑油流失的時候第一時間進行高亮紅光報警，提示現場操作人員及時發現，在設備故障初期就進行干預診斷，達到預防性維護的目的?，F場設備運行設備多，動靜設備在運行的過程中都會產生噪音，這就要求現場巡檢的人員時刻保持敏感，同時也要求現場的設備提供的報警提示功能要能夠明顯，可視化強。這臺設備選用的就是紅色的高光燈，白天或者晚上都能夠給維護人員進行提示，及時反饋異常情況，及時幫助巡檢人員發現。同時紅光提示的位置我們也設計在整個監測設備的最高點，保證被檢測設備對提示光不能遮擋，保證提示的顯著程度。機械設備企業的連續性生產就決定了停下來就是損失的性質，正常負荷連續生產才能夠更好的控制成本，如果潤滑油液位過低，不能夠第一時間提示，或者提示沒有讓巡檢人員發現都會造成設備的損失和產品損失，所以提示的顏色、位置、亮度都是我們設計和選擇的關鍵。

④光電傳感器靈敏度高且準確，當潤滑油液位低于警戒值時立刻進行報警，在減少之初即能發現。傳感器的準確性保證了設備報警的及時和準確，避免產生誤報造成人員過分緊張或者忽略其他維護細節。

⑤保留原有的潤滑油視窗功能，仍能對潤滑油進行視覺液位監控。在進行設備設計之初就要求保證潤滑油視窗等原有的功能部件。多點檢測，增加設備潤滑油監控的可靠性。

2.2 檢測設備的技術特點

在進行檢測設備研究過程中，對多種不同類型的傳感器進行了試驗探索，音叉傳感器、超聲波傳感器、浮子傳感器、光電傳感器。結合現場設備的使用環境，對空間、帶電時間、功耗、靈敏性、準確度進行綜合考慮后，最后決定采用光電傳感器。光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。我們選用的光電傳感器能夠將檢測到的信號通過轉化器轉換成電型號，然后傳遞給中央處理器，判斷對錯，最后通過LED燈珠進行提示。設備本身的結構和原理就決定了設備的低耗能，這也是設計之初除了在能夠滿足既定的要求之外最重要的需要考慮的因素之一。因為我們現場使用的是自主供電，不是外界的電源進行供電，同時也沒有通訊電纜，產生的信號實時的反映在LED上，減少了信號的產生邏輯和運輸途徑，確保設備能夠第一時間準確的反饋現場情況。

信號報警的設備筆者選用的是LED燈珠，使用的LED燈珠的平均壽命為15000小時以上，同時耗能低，是相同照明效果的傳統光源耗能的20%;外形尺寸為7.3mm*6.5mm;同時還具備高顯色、低光衰、無輻射、不閃屏、低熱量等優點。光電傳感器采用的是一款紅外隔離檢測的液位開關，隔離檢測能夠在不接觸介質的情況下進行檢測，檢測精度較高高，不受檢測液體性質、狀態的影響，驅動電流大，供電電壓范圍比較寬且穩定性高。供電電壓寬為DC5-24V，測量精度誤差為2mm，防護等級IP67。對型號進行采集后產生一個模擬型號然后進行處理器進行加工后發送給顯示端進行紅光報警。檢測設備本體構建采用3D打印設計，能夠最大限度的節約和優化空間，同時不用考慮機械加工的難度問題，保證了設備制造初期對外殼的探索性研究的可能性，提高了設備研發效率。圖1為光電傳感器接線圖，圖2為光電傳感器安裝配合圖。

2.3 施工方法

首先停運設備，將軸承箱內的潤滑油排除，液位到視窗以下。然后將視窗拆除，將三通連接件接到運轉設備視窗的螺紋配合處，然后在三通的直通端接之前拆除的視窗，三通90°連接端接檢測設備。連接無誤后進行潤滑油灌注，觀察各個靜密封點是否存在泄露情況，同時觀察檢測設備指示燈對潤滑油液位變化的反饋信號是否準確。無異常情況后正常投用。

3? 結束語

隨著機械設備企業的復雜程度增加，現場運行的轉動設備也逐漸增多，傳統的有線型液位傳感器造價高，同時需要現場考慮電纜、配線空間、防爆性能等方面的問題，同時在設備進行拆解維護的過程中，如果是傳統的有線設備會給維修造成一些影響，導致設備維護時間增加。如果采用無線微型潤滑油液位傳感器，能夠規避掉上述若干問題，對設備可以進行普遍的大面積的監控，降低維護成本的同時也增加了設備檢測的輻射面，保證了機械設備企業中需要潤滑油潤滑的轉動設備的安全運行。

參考文獻：

[1]劉舒寧.支持復用的軟結構件管理技術與系統研究[D].浙江大學，2015.

[2]陳萍，張小棟. ADuC834在潤滑油膜厚度檢測智能傳感器中的應用[D].機械與電子，2006（2）.

[3]石增良.硅雙結型色敏傳感器及其應用的研究[D].吉林大學，2008.