做和液压系统油液污染度在线监测的光导法

液压系统油液污染度监测的光导法

1 污染源分析及污染度等级 工作油液污染颗粒是引起液压元件和液压系统肯定物资中各元素含量的多少故障的主要原因。由于工程机械作业环境恶劣，工作载荷较大等原因，油液颗粒污染尤为突出。通常，液压系统颗粒污染源有：a在维修装配过程中，有许多颗粒进入系统，其中包括毛刺、砂、金属碎片等，称之为“装配污染物”。B 液压系统工作中，装配颗粒会擦伤元件运动副表面并产生更多的污染颗粒，这一过程一再重复，造成磨料和磨粒磨损的连锁反应，称之为“生成污染物”。C 通过液压系统通气孔从外界侵入磨擦面应绝对清洁干净的颗粒以及液压缸活塞蜜蜂环及新油注入系统的颗粒，称之为“吸入污染物”。这些颗粒进外型尺寸：（420×180×475mm）mm入系统后，使液压系统油液中的颗粒浓度（或污染度）不断升高，当系统污染度超过一定值后，就会造成系统卡死、停机、甚至系统报废。表1为各种机械液压系统污染度等级推荐值。 2 用光电传感器测量污染度的原理 表1 NAS1638污染度等级标准液压系统类型及实例NAS1683可靠性要求高，对污染非常敏感，如宇航、导弹系统3~5高性能伺服系统，控制性能要求高的系统，如：飞机、机器人等。6~7可靠性高及寿命要求长的一般机械，如：液压升降机、工程机械、搬运机械、压缩机等8~10元件具有较大间隙的低压系统，清洗油液等11~12 2.1光电传感原理 图1为利用光电传感器对油液污染度进行测量的工作原理图。 光电传感器主要由发光二极管与光敏三极管等组成。二者在液压油管接头处相对设置。从发光二极管射出的光透过工作油液，被光敏三极管接受并转换成电压，经接口电路，由微机（80C31）读取其数据。微机系统根据此电压的大小，经处理后，使其得出污染度的大小。当液压系统污染度变化时，此电压值也跟着发生变化。在系统调定后，一定的电压值范围将对应某一污染度范围。 光电传感器发光二极管的发光强度初始设定值是在NAS1638三级液压标准油液的条件下确定的。图2a所示为该工作油液的条件下确定的。图2a所示为该工作油液下光电传感器的输出随时间变化情况，其中V为该种油液的饱和透光度（这里实际是某一对应的电压值）。不同的等级污染度的工作油液，其饱和透光度不同。随着工作油液污染度的增加，颗粒污染浓度越来越大，其饱和透光度越来越小。对各种等级污染度的标准液压油分别进行试验，可得出液压油污染度与饱和透光度关系曲线，如图2b所示。 2.2 颗粒污染度等级的判定 通常，影响光电传感器透光度的主要因素有：a污染颗粒的浓度。B 液体的流动状态。C 油液自身的色度。D 油液中水及空气含量。此外，光电传感器的输出还与油液温度有关。为此，需对进入光电传感器区域的工作油液进行油水分离及排除空气处理，使其含量达到最小。光电传感器安装在液压系统中流速较小且单向流动处，使油液呈层流状态。颗粒污染度的判定采用对比法（或查表法），其过程为：特定系统-标准油样配制-油样试验-实时监测-查表。 对于某待测液压系统，首先应抽取所用型号油液；然后按NAS1638污染等级标准（见表2）配制各污染等级的标准油样；对各污染等级油液在室温（200C）下进行光电传感试验，得出确定油液透光度与污染度等级关系曲线，从而确定油液的透光度等级与光电传感器输出电压的关系。此关系表固化于单片机系统EPRO试样割口、丈量和实验应连续进行M中。当液压系统运行时，单片机实时采集各时刻光电传感器的电压值，通过查表（由单片机80C31系统自动完成），便可确定该油液的污染度值。 表2 NAS1683污染度等级标准（100ml油中的颗粒数）颗粒尺寸 m5~1515~2525~5050~100 100等 级k 考虑到油液温度对光电传感器的输出影响，液压系统中安装温度传感器（与土中红外LED并列安装），实时监测液压系统油液温度，根据红外LED的温度特性对其输出修正值进行修正。 当系