專利名稱：大功率減速器在線油液監(jiān)測方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械設備磨損狀態(tài)監(jiān)測技術領域，特別是涉及一種大功率減速器在線油液監(jiān)測方法和系統(tǒng)。
背景技術：
大功率減速器是筑路、礦山等行業(yè)進行高效采掘、轉載、破碎、運送裝備的關鍵傳動部件，在工作過程中，傳動齒輪不但承受重載，還要承受沖擊、震動等隨機、交變載荷，由于潤滑不良而導致齒面磨損是齒輪傳動的主要失效形式之一，也是斷齒失效的主要誘因之一，因此，為保障大功率減速器的正常運轉，需要及時監(jiān)測減速器油液的磨粒尺寸、磨粒濃度、工作溫度、黏稠度、水含量等影響潤滑效果的參數(shù)是否在合理范圍內。在現(xiàn)有技術條件下，對大功率減速器齒輪摩擦副的磨損狀況，只能通過停機時抽 液顏色判斷要依賴于維修技術人員的技術經驗，判斷結果不準確。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種大功率減速器在線油液監(jiān)測方法，可解決現(xiàn)有技術不能實時監(jiān)測和準確判斷減速器的磨損狀況的問題。本發(fā)明還提供了一種大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)，以保證上述方法在實際中的應用。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種大功率減速器在線油液監(jiān)測方法，包括實時或按預設的周期獲取所述大功率減速器油液的工況參數(shù)；將上述工況參數(shù)與預設的參數(shù)閾值進行比較，若所述工況參數(shù)超出所述預設的參數(shù)閾值范圍，則給出報警提示。優(yōu)選的，所述工況參數(shù)包括磨粒尺寸、磨粒濃度、油液溫度、油液的黏稠度和/或油液的水分含量。優(yōu)選的，還包括將所述工況參數(shù)通過網絡傳遞至遠程上位機，對所述工況參數(shù)的變化情況進行分析，獲得所述大功率減速器的磨損情況診斷結果。優(yōu)選的，所述工況參數(shù)包括磨粒尺寸，所述診斷結果根據(jù)下列統(tǒng)計參量分析獲得C1 = N1/NC2 = (a^a) ZalC2= (a2_a)/a2其中，C1為大磨粒個數(shù)比,表示大磨粒的數(shù)量分布情況；C2為大磨粒平均尺寸比，表示大磨粒的平均尺寸分布情況；C3為大磨粒尺寸比，表示大磨粒的最大尺寸分布情況；Ni為大磨粒的個數(shù)；N為磨粒的總個數(shù)；a為大磨粒的最小直徑％為等效直徑大于a的磨粒平均等效直徑；a2為最大磨粒的等效直徑。優(yōu)選的，所述工況參數(shù)包括磨粒濃度，所述診斷結果根據(jù)下列統(tǒng)計參量確定
R= (Al+As) /VS = Al/ (Al+As)其中，R為相對磨損率4為相對磨損剛度人為大磨粒的百分覆蓋面積；AS為小磨粒的百分覆蓋面積為潤滑油的采樣量。依據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，還公開了一種大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)，包括進油管、回油管、電機、油泵、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元和控制單元，其中所述進油管和回油管的一端都與所述大功率減速器的下箱體油池相連；所述進油管的另一端與油泵相連；所述回油管的另一端與數(shù)據(jù)采集單元相連；所述油泵由電機驅動；所述電機在控制單元的控制下驅動油泵抽油；所述油液由進油管進入數(shù)據(jù)采集單元，然后通過所述回油管回到大功率減速器的下箱體油池；所述數(shù)據(jù)采集單元將采集到的所述大功率減速器的工況參數(shù)提交至數(shù)據(jù)分析單元；所述數(shù)據(jù)分析單元將所述數(shù)據(jù)采集單元獲得的工況參數(shù)與預設的參數(shù)閾值比較來判斷是否報警；所述控制單元控制系統(tǒng)按預設的實時模式或定時模式工 作。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集單元具體包括用于采集油液磨粒尺寸和磨粒濃度的磨粒傳感器，用于采集油液黏稠度的黏度傳感器，用于采集油液工作溫度的溫度傳感器，和/或，用于采集油液水分含量的水傳感器。優(yōu)選的，還包括用于傳輸所述數(shù)據(jù)采集單元采集的油液工況參數(shù)的網絡；以及，用于對所述網絡傳輸?shù)挠鸵汗r參數(shù)及其變化情況進行分析，獲得所述大功率減速器的磨損情況診斷結果或預測結果的上位機。優(yōu)選的，所述上位機具體包括用于分析油液磨粒尺寸分布情況的磨粒尺寸分析單元，所述磨粒尺寸分析單元根據(jù)下述統(tǒng)計參量獲得診斷結果C1 = N1/NC2= (a^a) ZalC2 = (a2-a) / a2其中，C1為大磨粒個數(shù)比,表示大磨粒的數(shù)量分布情況；C2為大磨粒平均尺寸比，表示大磨粒的平均尺寸分布情況；C3為大磨粒尺寸比，表示大磨粒的最大尺寸分布情況；Ni為大磨粒的個數(shù)；N為磨粒的總個數(shù)；a為大磨粒的最小直徑％為等效直徑大于a的磨粒平均等效直徑；a2為最大磨粒的等效直徑。優(yōu)選的，所述上位機具體包括用于分析油液磨粒相對濃度指標的磨粒濃度分析單元，所述磨粒濃度分析單元根據(jù)下述統(tǒng)計參量獲得診斷結果R = (Al+As) /VS = Al/ (Al+As)其中，R為相對磨損率4為相對磨損剛度；A[為大磨粒的百分覆蓋面積；AS為小磨粒的百分覆蓋面積為潤滑油的采樣量。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明優(yōu)選實施例通過動態(tài)獲取(實時或按預設的周期獲取)大功率減速器油液的工況參數(shù)并進行比較分析，實現(xiàn)對大功率減速器的在線監(jiān)測，當減速器工況變劣時可以及時報警，可解決現(xiàn)有技術無法實時監(jiān)測和準確判斷減速器的磨損狀況的問題；另外，也可解決減速器在特殊工況條件下(如礦山開采、隧道建設等)不方便停機檢測和及時維修保養(yǎng)的問題。在本發(fā)明進一步的優(yōu)選實施例中，上位機可對各傳感器采集的相關工況參數(shù)進行進一步分析，不僅可以獲得更為準確的分析結果，還可以根據(jù)連續(xù)采集或周期性采集的參數(shù)變化情況，對大功率減速器的磨損情況進行預測分析，可以在減速器的潤滑狀況變劣之前對減速器進行維修保養(yǎng)，從而使得減速器保持良好的工作狀態(tài)、增加減速器的使用壽命；另外，還可解決特定使用環(huán)境下(如礦山開采、隧道建設等)減速器的工作環(huán)境不便于現(xiàn)場監(jiān)控的問題。


圖I是本發(fā)明大功率減速器在線油液監(jiān)測方法一實施例的流程圖；圖2-1是本發(fā)明大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)第一實施例的結構框圖；圖2-2是本發(fā)明大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)第二實施例的結構框圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。方法實施例參照圖1，示出了本發(fā)明大功率減速器在線油液監(jiān)測方法第一實施例的流程，具體包括以下步驟步驟SlOl :獲取大功率減速器油液的工況參數(shù)；在本優(yōu)選實施例中，上述工況參數(shù)可以根據(jù)實際需要設置采集方式，可以采用系統(tǒng)設置的各種參數(shù)傳感器實時采集，也可以按預設的時間周期(如10分鐘、I小時或24小時)定時采集，只要能實現(xiàn)自動采集相關參數(shù)數(shù)據(jù)即可，本發(fā)明并不加以限制。 另外，采集的工況參數(shù)包括磨粒尺寸、磨粒濃度、油液溫度、油液的黏稠度和油液的水分含量等，但具體實施過程中，可以根據(jù)實際需要僅采集部分參數(shù)(如僅采集磨粒尺寸和磨粒濃度)，也可以采集更多的參數(shù)，本發(fā)明對此并不加以限制。步驟S102:判斷上述工況參數(shù)是否超出預設的參數(shù)閾值范圍？若是，轉步驟S103 ;否則，轉步驟S104 ；對于磨粒尺寸、磨粒濃度、油液溫度、油液的黏稠度和油液的水分含量等工況參數(shù)的閾值，可根據(jù)減速器的功率、工作環(huán)境等情況設置。另外，在實際工況條件下，上述參數(shù)值之間是相互影響的，如磨粒尺寸和濃度，必然會影響油液的黏稠度；而隨著磨粒濃度和油液黏稠度的上升，油液的潤滑效果下降，齒輪之間的摩擦增大，也必然會提高油液的溫度；當油液的水份含量增加到一定程度后，會產生乳化現(xiàn)象，降低潤滑油的潤滑性能，也會影響其他參數(shù)的變化。步驟S103 :報警提示；如果相關工況參數(shù)值超出了預設的閾值范圍，向管理人員發(fā)出報警提示，管理人員可根據(jù)報警類別，進行相應的維護保養(yǎng)處置或準備工作，如過濾或更換潤滑油、更換減速器的齒輪等相關部件等等。步驟S104 :將上述工況參數(shù)通過網絡傳遞至遠程上位機；
在本優(yōu)選實施例中，上位機可以是系統(tǒng)設立的專用分析設備，也可以是專業(yè)油液分析中心設置的服務器，還可以同時包括系統(tǒng)設立的專用分析設備和專業(yè)油液分析中心設置的服務器，實現(xiàn)對減速器的多級監(jiān)測。步驟S105 :上位機對上述工況參數(shù)的變化情況進行分析，獲得并輸出大功率減速器的磨損情況診斷結果；
對于磨粒尺寸的相對分布指標，僅僅關注單個磨粒特征不能獲得充分的摩擦學判斷信息，對摩擦副狀態(tài)較為敏感的摩擦特征參數(shù)包括磨粒的數(shù)量N、磨粒的最大尺寸(直徑)a2、大磨粒的平均尺寸(直徑)&1等，這些參數(shù)可以比較有效地反映摩擦副的狀態(tài)，為此，構造下列磨粒群體統(tǒng)計參量C1 = N1/NC2= (a^a) ZalC2 = (a2-a) / a2其中，C1為大磨粒個數(shù)比,表示大磨粒的數(shù)量分布情況；C2為大磨粒平均尺寸比，表示大磨粒的平均尺寸分布情況；C3為大磨粒尺寸比，表示大磨粒的最大尺寸分布情況；N1為大磨粒的個數(shù)；N為磨粒的總個數(shù)；a為大磨粒的最小直徑(在本優(yōu)選實施例中，a的取值為50Lm,即設定直徑不小于50Lm的磨粒為大磨粒)為等效直徑大于a的磨粒平均等效直徑；a2為最大磨粒的等效直徑。若潤滑油樣品中的大磨粒含量多，則CpC2W3三個參數(shù)值明顯偏大；反之，若潤滑油樣品中的小磨粒含量多，這三個參數(shù)的值明顯偏小。對于磨粒相對濃度指標，主要考慮下列參數(shù)指標R = (Al+As) /VS = Al/ (Al+As)其中，R為相對磨損率；S為相對磨損剛度；A[為大磨粒的百分覆蓋面積；AS為小磨粒的百分覆蓋面積為潤滑油的采樣量。對于前述的各方法實施例，為了描述簡單，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域的技術人員應該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動作順序的限制，因為根據(jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其他順序或同時執(zhí)行；其次，本領域技術人員也應該知悉，上述方法實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。如步驟S104和S105，在不需要遠程監(jiān)控和專業(yè)油液分析中心分析的情況下，是可以省略的。系統(tǒng)實施例一參照圖2-1，示出了本發(fā)明大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)第一實施例的結構框圖，包括進油管21、回油管22、油泵23、電機24、數(shù)據(jù)采集單元25、數(shù)據(jù)分析單元26和控制單元20，其中進油管21和回油管22的一端都與大功率減速器的下箱體油池相連；進油管21的另一端與油泵23相連；回油管22的另一端與數(shù)據(jù)采集單元25相連；油泵23由電機24驅動；電機24在控制單元20的控制下驅動油泵23從大功率減速器的下箱體油池抽油；
油液由進油管21進入數(shù)據(jù)采集單元25，然后通過回油管22回到大功率減速器的下箱體油池；數(shù)據(jù)采集單元25將采集到的大功率減速器的工況參數(shù)提交至數(shù)據(jù)分析單元26 ；數(shù)據(jù)分析單元26將數(shù)據(jù)采集單元25獲得的工況參數(shù)與預設的參數(shù)閾值比較來判斷是否報警；如果相關工況參數(shù)值超出了預設的閾值范圍，向管理人員發(fā)出報警提示，管理人員可根據(jù)報警類別，進行相應的維護保養(yǎng)處置或準備工作，如過濾或更換潤滑油、更換減速器的齒輪等相關部件等等；控制單元20用于控制系統(tǒng)按預設的實時模式或定時模式工作。在本優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)采集單元25具體包括磨粒傳感器251、黏度傳感器252、溫度傳感器253和水傳感器254，其中
磨粒傳感器251用于采集油液的磨粒尺寸和磨粒濃度；黏度傳感器252用于采集油液的黏稠度；溫度傳感器253用于采集油液的工作溫度；水傳感器254用于采集油液的水分含量。系統(tǒng)實施例二 參照圖2-2，示出了本發(fā)明大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)第二實施例的結構框圖，除包括系統(tǒng)實施例一所包括的進油管21、回油管22、油泵23、電機24、數(shù)據(jù)采集單元25、數(shù)據(jù)分析單元26和控制單元20等功能單元外，還包括數(shù)據(jù)傳輸所需要的網絡29、數(shù)據(jù)分析所需要的上位機27和油液分析中心服務器28，可對各傳感器采集的相關工況參數(shù)(如磨粒尺寸和濃度、潤滑油的黏稠度等)進行進一步分析，不僅可以獲得更為準確的分析結果，還可以根據(jù)連續(xù)采集或周期性采集的參數(shù)變化情況，對大功率減速器的磨損情況進行預測分析，實現(xiàn)在減速器的潤滑狀況變劣之前對減速器進行維修保養(yǎng)，從而使得減速器保持良好的工作狀態(tài)、增加減速器的使用壽命；另外，本優(yōu)選實施例還可以解決特定使用環(huán)境下(如礦山開采、隧道建設等)減速器的工作環(huán)境不便于現(xiàn)場監(jiān)控的問題。在本優(yōu)選實施例中數(shù)據(jù)采集單元25包括采集大功率減速器磨損情況的鐵譜傳感器(磨粒傳感器251)和采集潤滑油黏度信息的黏度傳感器252。數(shù)據(jù)分析單元26和控制單元20由單片機實現(xiàn)。對于磨粒尺寸的相對分布指標,采用下列磨粒群體統(tǒng)計參量考核C1 = N1/NC2= (a^a) ZalC2 = (a2-a) / a2其中，C1為大磨粒個數(shù)比,表示大磨粒的數(shù)量分布情況；C2為大磨粒平均尺寸比，表示大磨粒的平均尺寸分布情況；C3為大磨粒尺寸比，表示大磨粒的最大尺寸分布情況；Ni為大磨粒的個數(shù)；N為磨粒的總個數(shù)；a為大磨粒的最小直徑％為等效直徑大于a的磨粒平均等效直徑；a2為最大磨粒的等效直徑。對于磨粒相對濃度指標，采用下列參數(shù)指標考核R = (Al+As) /VS = Al/ (Al+As)其中，R為相對磨損率；S為相對磨損剛度；A[為大磨粒的百分覆蓋面積；AS為小磨粒的百分覆蓋面積；V為潤滑油的采樣量。本優(yōu)選實施例的工作原理是電機24在單片機的控制下驅動油泵23從大功率減速器的下箱體油池抽油；油液由進油管21進入鐵譜傳感器(磨粒傳感器251)，鐵譜傳感器對油液中的磨粒進行成像；然后，油液通過黏度傳感器252 ;最后通過回油管22回到大功率減速器的下箱體油池；鐵譜傳感器通過數(shù)據(jù)線和網絡接口將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D像顯示器；單片機分析圖像的信息、將處理后的磨損分析結果(包括磨粒的尺寸、濃度)輸出到顯示器；然后，綜合磨損分析結果和黏度傳感器252獲得的潤滑油的黏度信息，根據(jù)設定的參考值或閾值來判斷是否報警；最后，單片機將上述磨損分析結果和潤滑油的黏度信息經網絡29上傳至上位機27和油液分析中心服務器28，獲得更為準確的分析結果。
需要說明的是，上述系統(tǒng)實施例屬于優(yōu)選實施例，所涉及的單元和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本發(fā)明所提供的一種大功率減速器在線油液監(jiān)測方法和系統(tǒng)進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種大功率減速器在線油液監(jiān)測方法，其特征在于，包括 實時或按預設的周期獲取所述大功率減速器油液的工況參數(shù)； 將上述工況參數(shù)與預設的參數(shù)閾值進行比較，若所述工況參數(shù)超出所述預設的參數(shù)閾值范圍，則給出報警提示。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述工況參數(shù)包括磨粒尺寸、磨粒濃度、油液溫度、油液的黏稠度和/或油液的水分含量。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，還包括將所述工況參數(shù)通過網絡傳遞至遠程上位機，對所述工況參數(shù)的變化情況進行分析，獲得所述大功率減速器的磨損情況診斷結果。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述工況參數(shù)包括磨粒尺寸，所述診斷結果根據(jù)下列統(tǒng)計參量分析獲得C1 = N/N Cg --/&1 Cg - (&2_/ 其中，C1為大磨粒個數(shù)比,表示大磨粒的數(shù)量分布情況； C2為大磨粒平均尺寸比,表示大磨粒的平均尺寸分布情況； C3為大磨粒尺寸比，表示大磨粒的最大尺寸分布情況； N1為大磨粒的個數(shù)； N為磨粒的總個數(shù)； a為大磨粒的最小直徑； 為等效直徑大于a的磨粒平均等效直徑； a2為最大磨粒的等效直徑。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述工況參數(shù)包括磨粒濃度，所述診斷結果根據(jù)下列統(tǒng)計參量確定R = (Al+As) /VS = Al/ (Al+As) 其中，R為相對磨損率；S為相對磨損剛度； Al為大磨粒的百分覆蓋面積； As為小磨粒的百分覆蓋面積； V為潤滑油的采樣量。
6.一種大功率減速器在線油液監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括進油管、回油管、電機、油泵、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元和控制單元，其中 所述進油管和回油管的一端都與所述大功率減速器的下箱體油池相連；所述進油管的另一端與油泵相連；所述回油管的另一端與數(shù)據(jù)采集單元相連；所述油泵由電機驅動；所述電機在控制單元的控制下驅動油泵抽油；所述油液由進油管進入數(shù)據(jù)采集單元，然后通過所述回油管回到大功率減速器的下箱體油池； 所述數(shù)據(jù)采集單元將采集到的所述大功率減速器的工況參數(shù)提交至數(shù)據(jù)分析單元；所述數(shù)據(jù)分析單元將所述數(shù)據(jù)采集單元獲得的工況參數(shù)與預設的參數(shù)閾值比較來判斷是否報警；所述控制單元控制系統(tǒng)按預設的實時模式或定時模式工作。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元具體包括用于采集油液磨粒尺寸和磨粒濃度的磨粒傳感器，用于采集油液黏稠度的黏度傳感器，用于采集油液工作溫度的溫度傳感器，和/或，用于采集油液水分含量的水傳感器。
8.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于傳輸所述數(shù)據(jù)采集單元采集的油液工況參數(shù)的網絡；以及，用于對所述網絡傳輸?shù)挠鸵汗r參數(shù)及其變化情況進行分析，獲得所述大功率減速器的磨損情況診斷結果或預測結果的上位機。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機具體包括用于分析油液磨粒尺寸分布情況的磨粒尺寸分析單元，所述磨粒尺寸分析單元根據(jù)下述統(tǒng)計參量獲得診斷結果 C1 = N/N Cg --/&1 Cg - (&2_/ 其中，C1為大磨粒個數(shù)比,表示大磨粒的數(shù)量分布情況； C2為大磨粒平均尺寸比,表示大磨粒的平均尺寸分布情況； C3為大磨粒尺寸比，表示大磨粒的最大尺寸分布情況； N1為大磨粒的個數(shù)； N為磨粒的總個數(shù)； a為大磨粒的最小直徑； 為等效直徑大于a的磨粒平均等效直徑； a2為最大磨粒的等效直徑。
10.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機具體包括用于分析油液磨粒相對濃度指標的磨粒濃度分析單元，所述磨粒濃度分析單元根據(jù)下述統(tǒng)計參量獲得診斷結果R = (Al+As) /VS = Al/ (Al+As) 其中，R為相對磨損率；S為相對磨損剛度； Al為大磨粒的百分覆蓋面積； As為小磨粒的百分覆蓋面積； V為潤滑油的采樣量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大功率減速器在線油液監(jiān)測方法和系統(tǒng)，所述方法包括實時或按預設的周期獲取所述大功率減速器油液的工況參數(shù)；將上述工況參數(shù)與預設的參數(shù)閾值進行比較，若所述工況參數(shù)超出所述預設的參數(shù)閾值范圍，則給出報警提示。本發(fā)明通過動態(tài)獲取大功率減速器油液的工況參數(shù)并進行比較分析，實現(xiàn)對大功率減速器的在線監(jiān)測，當減速器工況變劣時可以及時報警，從而解決現(xiàn)有技術無法實時監(jiān)測和準確判斷減速器的磨損狀況問題。
文檔編號G01N15/02GK102798581SQ20111013988
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者黃學文, 武通海, 張 林, 郭建明 申請人:寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司