無(wú)線微型潤(rùn)滑油液位傳感器的技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

李治國(guó)

摘要：在機(jī)械設(shè)備企業(yè)中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的潤(rùn)滑主要依靠潤(rùn)滑油，保證設(shè)備的冷卻和潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油的液位在設(shè)備日常的維護(hù)檢查中顯得尤為重要，潤(rùn)滑系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到設(shè)備能否安全長(zhǎng)周期運(yùn)行。所以此次研究的無(wú)線微型潤(rùn)滑油液位傳感器主要是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)液位異常問(wèn)題，在出現(xiàn)問(wèn)題的第一時(shí)間能夠發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員及時(shí)的關(guān)注潤(rùn)滑油的狀態(tài)，避免嚴(yán)重設(shè)備事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：潤(rùn)滑油;液位傳感器;無(wú)線微型

1? 關(guān)于無(wú)線微型潤(rùn)滑油液位傳感器的工程概述

在機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域使用的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備較多，同時(shí)大部分轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備需要潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)潤(rùn)滑油的油質(zhì)和液位、型號(hào)都有嚴(yán)格的要求，尤其是高速設(shè)備更是對(duì)潤(rùn)滑油的各方面參數(shù)有著苛刻的要求。石油潤(rùn)滑油的用量占總用量90%以上，主要用于減少運(yùn)動(dòng)部件表面間的摩擦，同時(shí)對(duì)機(jī)器設(shè)備具有冷卻、密封、防腐、防銹、絕緣、功率傳送、清洗雜質(zhì)等作用。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果一些摩擦部位得不到適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑，就會(huì)產(chǎn)生干摩擦。實(shí)踐證明，干摩擦在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以使金屬熔化，造成機(jī)件的損壞甚至卡死。對(duì)于機(jī)械設(shè)備來(lái)講就算是比較嚴(yán)重的設(shè)備事故，維修和恢復(fù)起來(lái)都比較困難。在進(jìn)行設(shè)備潤(rùn)滑的過(guò)程中容易出現(xiàn)潤(rùn)滑油腔體由于泄露導(dǎo)致的潤(rùn)滑油流失的情況，這就導(dǎo)致了軸承等運(yùn)動(dòng)部件沒(méi)有得到充分潤(rùn)滑，進(jìn)而造成嚴(yán)重的設(shè)備事故，影響化工裝置的平穩(wěn)運(yùn)行和安全生產(chǎn)。

此設(shè)備采用3D打印和光感應(yīng)傳感器技術(shù)相結(jié)合的方案。利用3D打印技術(shù)對(duì)設(shè)備外形進(jìn)行打印以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備尺寸，在保證原有功能的基礎(chǔ)上增設(shè)光電傳感器對(duì)潤(rùn)滑油液位進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)。3D打印技術(shù)能夠按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際位置和要求進(jìn)行個(gè)性化的改革，同時(shí)在前期進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中也能夠在短時(shí)間內(nèi)判斷一個(gè)方案是否可行。按照設(shè)計(jì)者要求將3D打印部件進(jìn)行組裝投用，觀察各個(gè)靜密封點(diǎn)情況，同時(shí)觀察部件打印強(qiáng)度等問(wèn)題，如果在設(shè)備內(nèi)部部件安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部件存在設(shè)計(jì)布局不合理的情況能夠進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和打印。同時(shí)3D打印筆者采用的是PLA可降解材料，能夠起到比較好的環(huán)保效果。利用3D打印技術(shù)增加了設(shè)計(jì)的靈活性和個(gè)性化，能夠適應(yīng)不同企業(yè)、不同工作環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，待達(dá)成協(xié)議后方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。著實(shí)為我們機(jī)械設(shè)計(jì)方面打開了一扇大門。

2? 無(wú)線微型潤(rùn)滑油液位傳感器特點(diǎn)及技術(shù)概況

2.1 無(wú)線微型潤(rùn)滑油液位傳感器的優(yōu)點(diǎn)

①體積小，檢測(cè)設(shè)備在進(jìn)行設(shè)計(jì)中空間的要求是其中一個(gè)比較重要的考慮，能夠適應(yīng)化工裝置現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的使用環(huán)境。針對(duì)不同型號(hào)的化工設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)冷卻水、自沖洗等管線布置情況，此設(shè)備有體積小巧的特點(diǎn)，需要空間小，貼近設(shè)備本體，能夠第一時(shí)間反映潤(rùn)滑油的情況。體積小帶來(lái)的另外一個(gè)好處就是能夠方便生產(chǎn)和攜帶，減少在運(yùn)輸過(guò)程中所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)單位運(yùn)輸?shù)呢浧窋?shù)量也能按照實(shí)際需求進(jìn)行增加。同時(shí)體積小的另一個(gè)好處就是能夠節(jié)約空間，部件需要隨之減少的同時(shí)對(duì)應(yīng)的耗能情況也能得到很大的改善。

②自主供電，設(shè)備內(nèi)攜帶電池對(duì)傳感器和感應(yīng)燈進(jìn)行電能提供保持運(yùn)行狀態(tài)，不用鋪設(shè)電纜，能夠保證4500小時(shí)的待機(jī)時(shí)間。保證設(shè)備監(jiān)控的可靠性和連續(xù)性。自主供電能夠在一定時(shí)間內(nèi)保證設(shè)備的可靠運(yùn)行，確保設(shè)備的連續(xù)工作。同時(shí)定期更換電池的過(guò)程也是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行檢查的過(guò)程，通過(guò)給電和斷電來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行靈敏度判斷和工作狀態(tài)的判斷。保證設(shè)備監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。自主供電另一個(gè)好處就是成本低，利用的電池是可以充電循環(huán)利用的電池，反復(fù)使用減少成本。同時(shí)如果是現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)電纜，需要的電纜材料成本和人工成本也會(huì)大幅度增加，這就導(dǎo)致費(fèi)用有限的公司只能選擇關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，但是B類和C類設(shè)備同樣需要維護(hù)，同時(shí)也是在維護(hù)成本中占比比較高的設(shè)備群體。雖然不是在生產(chǎn)中占據(jù)比較大的比重，但是維護(hù)的不到位、不及時(shí)同樣會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成很大的影響。尤其是對(duì)機(jī)械設(shè)備企業(yè)等一些連續(xù)性生產(chǎn)的單位，一個(gè)部件或者是一個(gè)設(shè)備的損壞都很容易造成整個(gè)連續(xù)生產(chǎn)流程的終端，產(chǎn)生的中間產(chǎn)品被迫排放或者不能再度利用，增加了生產(chǎn)成本。

③高光提示，在潤(rùn)滑油流失的時(shí)候第一時(shí)間進(jìn)行高亮紅光報(bào)警，提示現(xiàn)場(chǎng)操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備故障初期就進(jìn)行干預(yù)診斷，達(dá)到預(yù)防性維護(hù)的目的?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行設(shè)備多，動(dòng)靜設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生噪音，這就要求現(xiàn)場(chǎng)巡檢的人員時(shí)刻保持敏感，同時(shí)也要求現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備提供的報(bào)警提示功能要能夠明顯，可視化強(qiáng)。這臺(tái)設(shè)備選用的就是紅色的高光燈，白天或者晚上都能夠給維護(hù)人員進(jìn)行提示，及時(shí)反饋異常情況，及時(shí)幫助巡檢人員發(fā)現(xiàn)。同時(shí)紅光提示的位置我們也設(shè)計(jì)在整個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的最高點(diǎn)，保證被檢測(cè)設(shè)備對(duì)提示光不能遮擋，保證提示的顯著程度。機(jī)械設(shè)備企業(yè)的連續(xù)性生產(chǎn)就決定了停下來(lái)就是損失的性質(zhì)，正常負(fù)荷連續(xù)生產(chǎn)才能夠更好的控制成本，如果潤(rùn)滑油液位過(guò)低，不能夠第一時(shí)間提示，或者提示沒(méi)有讓巡檢人員發(fā)現(xiàn)都會(huì)造成設(shè)備的損失和產(chǎn)品損失，所以提示的顏色、位置、亮度都是我們?cè)O(shè)計(jì)和選擇的關(guān)鍵。

④光電傳感器靈敏度高且準(zhǔn)確，當(dāng)潤(rùn)滑油液位低于警戒值時(shí)立刻進(jìn)行報(bào)警，在減少之初即能發(fā)現(xiàn)。傳感器的準(zhǔn)確性保證了設(shè)備報(bào)警的及時(shí)和準(zhǔn)確，避免產(chǎn)生誤報(bào)造成人員過(guò)分緊張或者忽略其他維護(hù)細(xì)節(jié)。

⑤保留原有的潤(rùn)滑油視窗功能，仍能對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行視覺(jué)液位監(jiān)控。在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)之初就要求保證潤(rùn)滑油視窗等原有的功能部件。多點(diǎn)檢測(cè)，增加設(shè)備潤(rùn)滑油監(jiān)控的可靠性。

2.2 檢測(cè)設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)

在進(jìn)行檢測(cè)設(shè)備研究過(guò)程中，對(duì)多種不同類型的傳感器進(jìn)行了試驗(yàn)探索，音叉?zhèn)鞲衅鳌⒊暡▊鞲衅?、浮子傳感器、光電傳感器。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的使用環(huán)境，對(duì)空間、帶電時(shí)間、功耗、靈敏性、準(zhǔn)確度進(jìn)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(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。我們選用的光電傳感器能夠?qū)z測(cè)到的信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換成電型號(hào)，然后傳遞給中央處理器，判斷對(duì)錯(cuò)，最后通過(guò)LED燈珠進(jìn)行提示。設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)和原理就決定了設(shè)備的低耗能，這也是設(shè)計(jì)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?yàn)槲覀儸F(xiàn)場(chǎng)使用的是自主供電，不是外界的電源進(jìn)行供電，同時(shí)也沒(méi)有通訊電纜，產(chǎn)生的信號(hào)實(shí)時(shí)的反映在LED上，減少了信號(hào)的產(chǎn)生邏輯和運(yùn)輸途徑，確保設(shè)備能夠第一時(shí)間準(zhǔn)確的反饋現(xiàn)場(chǎng)情況。

信號(hào)報(bào)警的設(shè)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(shí)以上，同時(shí)耗能低，是相同照明效果的傳統(tǒng)光源耗能的20%;外形尺寸為7.3mm*6.5mm;同時(shí)還具備高顯色、低光衰、無(wú)輻射、不閃屏、低熱量等優(yōu)點(diǎn)。光電傳感器采用的是一款紅外隔離檢測(cè)的液位開關(guān)，隔離檢測(cè)能夠在不接觸介質(zhì)的情況下進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)精度較高高，不受檢測(cè)液體性質(zhì)、狀態(tài)的影響，驅(qū)動(dòng)電流大，供電電壓范圍比較寬且穩(wěn)定性高。供電電壓寬為DC5-24V，測(cè)量精度誤差為2mm，防護(hù)等級(jí)IP67。對(duì)型號(hào)進(jìn)行采集后產(chǎn)生一個(gè)模擬型號(hào)然后進(jìn)行處理器進(jìn)行加工后發(fā)送給顯示端進(jìn)行紅光報(bào)警。檢測(cè)設(shè)備本體構(gòu)建采用3D打印設(shè)計(jì)，能夠最大限度的節(jié)約和優(yōu)化空間，同時(shí)不用考慮機(jī)械加工的難度問(wèn)題，保證了設(shè)備制造初期對(duì)外殼的探索性研究的可能性，提高了設(shè)備研發(fā)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(yùn)設(shè)備，將軸承箱內(nèi)的潤(rùn)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(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)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(cè)設(shè)備。連接無(wú)誤后進(jìn)行潤(rùn)滑油灌注，觀察各個(gè)靜密封點(diǎn)是否存在泄露情況，同時(shí)觀察檢測(cè)設(shè)備指示燈對(duì)潤(rùn)滑油液位變化的反饋信號(hào)是否準(zhǔn)確。無(wú)異常情況后正常投用。

3? 結(jié)束語(yǔ)

隨著機(jī)械設(shè)備企業(yè)的復(fù)雜程度增加，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備也逐漸增多，傳統(tǒng)的有線型液位傳感器造價(jià)高，同時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)考慮電纜、配線空間、防爆性能等方面的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)備進(jìn)行拆解維護(hù)的過(guò)程中，如果是傳統(tǒng)的有線設(shè)備會(huì)給維修造成一些影響，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)時(shí)間增加。如果采用無(wú)線微型潤(rùn)滑油液位傳感器，能夠規(guī)避掉上述若干問(wèn)題，對(duì)設(shè)備可以進(jìn)行普遍的大面積的監(jiān)控，降低維護(hù)成本的同時(shí)也增加了設(shè)備檢測(cè)的輻射面，保證了機(jī)械設(shè)備企業(yè)中需要潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的安全運(yùn)行。

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