一种电力充油设备油质在线监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电力充油设备油质在线监测装置，包括油质测量单元、通信单元、数据处理器单元，所述油质测量单元设置在三通阀内，所述油质测量单元的输出端与所述数据处理器单元的输入端连接，所述数据处理器单元的输出端与所述通信单元的输入端连接。本实用新型能通过油质测量传感器对绝缘油的粘度、密度、电导率、温度信息同时进行测量和分析，安装方便可靠，能有效防止对电力充油设备的损坏和重造，节约成本，同时也能有效预防因为安装所产生的安全隐患，能及时对油质的数据进行及时处理和实时监控，确保了所测数据的可靠性。
【专利说明】一种电力充油设备油质在线监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测装置，尤其涉及到一种电力充油设备油质在线监测装置。
【背景技术】
[0002]电力充油设备在工作过程中，润滑油起着润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用，但它本身的性质也因受到高温、高压、外部污染物等发生氧化衰变，是造成电力充油设备故障的原因之一。电力充油设备中的污染物一方面加速润滑油的变质，使润滑油失去对摩擦副表面的润滑减磨功能；另一方面固体颗粒污染物被润滑油带入摩擦副表面，力口速摩擦副表面的磨粒磨损，使电力充油设备在较短的时间里发生磨损性故障而停机。可见，电力充油设备在用润滑油作为一种信息载体，其自身蕴藏着丰富的来自各运动副表面的摩擦学状态的信息。对其性能及所携带的磨损产物的监测分析，可有效地评价电力充油设备的磨损状态。
[0003]油液监测技术通过取样分析来检测电力充油设备在用润滑油，获得润滑油性能和磨损产物(磨粒)所反映的磨损特征信息，能有效地评价电力充油设备各摩擦副构件的磨损状态。
[0004]目前工业应用的电力充油设备润滑油监测仍采用定期取样监控，离线采集润滑油样分析为主，分析方法包括油液的理化性能分析、基于光谱技术与铁谱技术的磨损颗粒分析等。定期取样不可能及时送到各专业检测实验室分析评价，延误对电力充油设备故障的判定，为了减少电力充油设备的维修费用，防止突发性油液事故，要求对电力充油设备运行过程进行实时在线监测，并根据监测信号分析其运行状态，判断是否存在故障，故障严重程度及采取何种对策。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种实时监测油质变化，动态地获取设备的润滑磨损状态的电力充油设备油质在线监测装置。
[0006]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0007]本实用新型包括油质测量单元、通信单元、数据处理器单元，所述油质测量单元设置在三通阀内，所述油质测量单元的输出端与所述数据处理器单元的输入端连接，所述数据处理器单元的输出端与所述通信单元的输入端连接。
[0008]具体地，所述数据处理器单元包括滤波器、放大器、A/D转换器、数字信号处理器，所述滤波器的输入端与所述油质测量单元输出端连接，所述滤波器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与所述数字信号处理器的输入端连接，所述数字信号处理器的输出端与所述通信单元的输入端连接。
[0009]进一步地，所述油质测量单元包括油质测量单元、油温测量传感器和油压测量传感器。
[0010]具体地，所述通信单元为CAN总线或无线通讯器。
[0011]进一步地，所述无线通讯器为WIFI无线通讯器、GPRS无线通讯器或者蓝牙无线通讯器。
[0012]本实用新型的有益效果在于:
[0013]本实用新型能通过油质测量单元对绝缘油的粘度、密度、电导率、温度信息同时进行测量和分析，安装方便可靠，能有效防止对电力充油设备的损坏和重造，节约成本，同时也能有效预防因为安装所产生的安全隐患，能及时对油质的数据进行及时处理和实时监控，确保了所测数据的可靠性，消除了离线油液检测的人为不确定性因素，取样和检测几乎同时进行，并能及时为维护人员提供电力充油设备装置的润滑磨损实时状态，保障各类电力充油设备运行安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0016]如图1所示，本实用新型包括油质测量单元、通信单元、数据处理器单元，油质测量单元设置在三通阀内，油质测量单元的输出端与数据处理器单元的输入端连接，数据处理器单元的输出端与通信单元的输入端连接。
[0017]油质测量单元包括油质测量单元、油温测量传感器和油压测量传感器。油质测量单元能对电力充油设备的绝缘油进行温度、粘度、密度、电导率的测量，油质测量单元具有必要的防腐、防强电场能力，不会引起电力主设备损坏事故。传感器安装后应牢固可靠，不会发生脱落事故。油质测量单元的接入不会改变主设备的联接方式、密封性能以及绝缘性能，不会影响现场设备的安全运行。油质测量单元取样回路不仅有确保安全的各种措施，而且对外接引下线截面及接入的元件的动热稳定性等均通过仔细校验，连接应绝对可靠。油质测量单元采用螺栓实现机械连接等可靠手段。安装无须破坏设备结构(如打孔等)。
[0018]油质测量单元的连接装置采用三通阀结构，三通阀阀体有三个口，其中两个口为电力充油设备绝缘油的进出口，另一个口则是用来安装油质测量单元，油质测量单元通过三通阀的口，为通过的绝缘油的油质情况进行实时的测量。三通阀有如下几个特点:1.三通阀有两个阀芯和阀座结构与双座阀类似，但在三通阀中，一个阀芯与阀座间的流通面积增加时，另一个阀芯与阀座间的流通面积减少。而在双座阀中两个阀芯与阀座间的流通面积是同时增加或同时减少的。2.三通阀的气开和气关，只能通过选择执行机构的正作用与反作用来实现，而在双座阀中气开和气关则可以直接通过将阀体或阀芯与阀座反装来实现。3.当三通阀用于需要流体进行配比的控制装置时，由于它能同时代替一个气开控制阀和一个气关控制阀，因此可以降低安装成本和减少安装空间。4.三通阀也可用于旁路控制的场所，例如一路流体需要经过换热器换热，另一路流体不需要经过换热器换热，当三通阀安装在换热器前时采用分流三通阀，当三通阀安装在换热器后时采用合流三通阀。由于安装在换热器前的三通阀中流过的液体具有相同温度，因此泄漏量较�。沧霸诨蝗绕骱蟮娜ǚе辛鞴囊禾逵胁煌露龋苑竞头ё呐蛘统潭炔煌虼耍孤┝拷洗�。通常，两股液体的温度差不宜超过150度。
[0019]如图1所示，数据处理器单元包括滤波器、放大器、A/D转换器、数字信号处理器，滤波器的输入端与油质测量单元输出端连接，滤波器的输出端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与数字信号处理器的输入端连接，数字信号处理器的输出端与通信单元的输入端连接。
[0020]滤波器，是对波进行过滤的器件。测量过程中绝缘油的油质信号转化为波信号，波随时间起伏变化的过程即为油质的变化过程。该油质信息通过传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，随着时间的不断变化，油质信号也跟着不断变化。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，有时，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。
[0021]放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的，放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。随着射流技术(见射流元件)的推广，液动或气动放大器的应用也逐渐增多。电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器，其中又以晶体管放大器应用最广。在自动化仪表中晶体管放大器常用于信号的电压放大和电流放大，主要形式有单端放大和推挽放大。此外，还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换(如电荷放大器)以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系(如运算放大器)。高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通讯。高频功率放大器是通讯装置中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
[0022]数字信号处理单元的目的是对油质反馈的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将油质信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器(A/D)实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器(DSP)，数字信号处理的核心算法是离散傅里叶变换(DFT)，是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅里叶变换(FFT)，减少了 DFT的运算量，使数字信号得到实时处理。
[0023]在本实施例中，通信单元为CAN总线或无线通讯器，通信单元可以通过CAN总线或无线通信两种方式与后端设备(如油质监测终端等)进行数据传输。
[0024]方式一:通信单元通过CAN总线连接，CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。较之许多RS-485基于R线构建的分布式控制装置而言，基于CAN总线的分布式控制装置在以下方面具有明显的优越性:网络各节点之间的数据通讯实时性强，首先，CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通讯数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通讯实时性强，并且容易构成冗余结构，提高装置的可靠性和装置的灵活性。缩短了开发周期，CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会在出现在RS-485网络中的现象，即当装置有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。
[0025]方式二:无线通讯器为WIFI无线通讯器、GPRS无线通讯器或者蓝牙无线通讯器，无线通信单元具有以下几项功能——通信功能:支持GPRS和短消息双通道传输数据；支持多中心数据通信。采集功能:采集串口设备数据；远程管理功能:支持远程参数设置、程序升级。相比较而言，用无线数传单元建立专用无线数据传输方式比其它方式具有如下优点，
1、安装方便:有线通信方式需要在现场进行布线，很容易收到周围环境的限制；而用无线传输的方式则无需考虑设备布局和周围环境的影响，只需要考虑无线传输距离在量程以内即可。相比之下用无线数传单元建立专用无线数据传输方式，节省了人力物力，投资是相当节省的。2、扩展性好:在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备。如果采用有线的方式，需要重新的布线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通讯线路，但是如果采用无线数传电台建立专用无线数据传输方式，只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充了，相比之下有更好的扩展性。
[0026]本实用新型的工作原理如下:油质测量单元通过标准接口与被测充油设备连接，通常一个设备安装一个油质测量单元。油质测量单元连接到三通阀上，将测得的油质的温度、密度、粘度、电导率等信息传输到装置内的数据处理器单元，数据处理器单元通过对信号进行滤波、放大、A/D转换、运算等，最终得出正确的绝缘油的特性参数值，绝缘油的各项特性参数通过通信单元进行传输。
[0027]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种电力充油设备油质在线监测装置，其特征在于:包括油质测量单元、通信单元、数据处理器单元，所述油质测量单元设置在三通阀内，所述油质测量单元的输出端与所述数据处理器单元的输入端连接，所述数据处理器单元的输出端与所述通信单元的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电力充油设备油质在线监测装置，其特征在于:所述数据处理器单元包括滤波器、放大器、A/D转换器、数字信号处理器，所述滤波器的输入端与所述油质测量单元输出端连接，所述滤波器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与所述数字信号处理器的输入端连接，所述数字信号处理器的输出端与所述通信单元的输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种电力充油设备油质在线监测装置，其特征在于:所述油质测量单元包括油质测量传感器、油温测量传感器和油压测量传感器。
4.根据权利要求1所述的一种电力充油设备油质在线监测装置，其特征在于:所述通信单元为CAN总线或无线通讯器。
5.根据权利要求4所述的一种电力充油设备油质在线监测装置，其特征在于:所述无线通讯器为WIFI无线通讯器、GPRS无线通讯器或者蓝牙无线通讯器。
【文档编号】G01D21/02GK203719690SQ201420005332
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】魏长明, 毛欣, 付斌, 吴盛泽, 周旋, 黄正运, 夏维建, 刘伟, 杨可, 刘明军, 刘华 申请人:重庆市电力公司永川供电局, 国家电网公司
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