具有濾芯壽命監(jiān)控功能的過濾裝置設(shè)計(jì)與研究

郎慶陽　張楠　吳明超　張亞軍

摘 要：對濾芯壽命檢測原理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一種具有可以判斷濾芯壽命并提醒更換功能的過濾裝置，對過濾裝置的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了研究，對自動檢測系統(tǒng)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：濾芯壽命；監(jiān)控；過濾裝置

1 概述

液壓與氣壓傳動是現(xiàn)代化的機(jī)電設(shè)備中經(jīng)常采用的一種傳動方式，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、鍛壓機(jī)械、礦山機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、電子工業(yè)、印染機(jī)械等行業(yè)。

在液壓或氣壓系統(tǒng)工作時，會產(chǎn)生雜質(zhì)，影響系統(tǒng)工作，需要選用一定的過濾裝置，對流體進(jìn)行過濾，清除雜質(zhì)。常用的過濾裝置是采用濾芯進(jìn)行過濾，濾芯是易消耗品，需定期更換。目前一般是依靠工人經(jīng)驗(yàn)估計(jì)濾芯壽命，即何時更換濾芯，主要存在的問題有：第一，濾芯早已經(jīng)達(dá)到壽命卻沒有更換，從而影響系統(tǒng)性能、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全；第二，濾芯還沒有達(dá)到壽命，可以繼續(xù)使用，提前更換造成很大浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)成本。

針對上述問題，本文設(shè)計(jì)了一種可以自動監(jiān)測濾芯壽命并具有報(bào)警提醒功能的過濾裝置方案，可以極大地規(guī)范濾芯的更換操作，節(jié)約成本，提高效率，避免人為估計(jì)產(chǎn)生的諸多問題。

2 具有濾芯壽命監(jiān)控功能的過濾裝置的設(shè)計(jì)

液壓油或氣體經(jīng)過濾芯過濾后，其在管路內(nèi)的壓力會有一定下降，利用壓力傳感器監(jiān)測過濾裝置輸出端的流體壓力，利用單片機(jī)計(jì)算輸出端壓力值并同設(shè)定壓力值比較，當(dāng)輸出端壓力值降低到等于或小于設(shè)定壓力值后，即判斷濾芯達(dá)到使用壽命，并發(fā)出報(bào)警信號，提示用戶及時更換濾芯。系統(tǒng)主要分為機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制器兩部分。

過濾裝置主體由控制器、殼體、輸入接口及其上的輸入閥、輸出接口及其上的輸出壓力傳感器和輸出閥構(gòu)成，濾芯安裝在殼體內(nèi)，輸入接口連接液壓或氣壓管路的輸入端，輸出接口連接液壓或氣壓管路的輸出端，液體或氣體由輸入接口流入殼體，流經(jīng)濾芯，過濾后，由輸出接口流出。輸出壓力傳感器測量輸出端液體或氣體壓力。

控制器以單片機(jī)為核心，輸出壓力傳感器接口連接輸出壓力傳感器的數(shù)據(jù)線，壓力數(shù)據(jù)由單片機(jī)進(jìn)行處理，由數(shù)碼管顯示模塊實(shí)時顯示，按鈕組件用來設(shè)定輸出壓力設(shè)定閾值和系統(tǒng)復(fù)位，指示燈有紅、黃、綠三色，表示當(dāng)前的輸出端壓力狀態(tài)，時鐘模塊用來產(chǎn)生實(shí)時時間信息，幫助計(jì)算當(dāng)前濾芯的使用時長，存儲器用來保存設(shè)定好的壓力值閾值和濾芯更換記錄。報(bào)警器驅(qū)動器由繼電器電路構(gòu)成，受單片機(jī)控制，驅(qū)動報(bào)警器工作。

工作時，首先關(guān)閉機(jī)械閥，打開殼體，放入濾芯，通過按鈕組件輸入設(shè)定壓力閾值。打開機(jī)械閥，接通輸入和輸出，液壓油或氣體由輸入接口進(jìn)入殼體，經(jīng)過濾芯過濾掉雜質(zhì)，由輸出接口輸出，輸出壓力傳感器測量輸出接口處的流體壓力，數(shù)據(jù)由控制器中的輸出壓力傳感器接口傳送給單片機(jī)，數(shù)碼管顯示模塊實(shí)時顯示當(dāng)前輸出壓力及濾芯的累計(jì)使用時間。正常情況下，指示燈為綠色，當(dāng)單片機(jī)計(jì)算發(fā)現(xiàn)輸出壓力的降低值達(dá)到輸出壓力值與設(shè)定壓力值之差的80%后，指示燈變?yōu)辄S色，當(dāng)單片機(jī)計(jì)算發(fā)現(xiàn)輸出壓力降低到等于或小于設(shè)定壓力值后，指示燈變?yōu)榧t色，同時單片機(jī)輸出控制信號給報(bào)警器驅(qū)動器，驅(qū)動報(bào)警器工作，發(fā)出報(bào)警聲音，提醒及時更換濾芯。

3 結(jié)語

本項(xiàng)目方案實(shí)現(xiàn)了對液壓或氣壓系統(tǒng)過濾裝置的濾芯壽命的自動分析，并具有提示功能，更適用于單體監(jiān)測控制。未來也可以通過升級改造，強(qiáng)化通信聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

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作者簡介：郎慶陽，男，講師，研究方向：機(jī)電一體化應(yīng)用。