一种采掘机液压油品含水率检测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种采掘机液压油品含水率检测方法和系统，属于采掘机液压油品含水率检测技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种采掘机液压油品含水率检测方法和检测系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：搭建检测系统，通过在中央控制器内部集成的实时时钟设置定时器，设置定时为1h，采集环境温度数据T，以及在含水率为不同百分比的情况下，获得实时电容值；具体在采掘机液压油缸中设置电容传感模块和温度传感模块，获取传感器在不同液压油容量、不同含水量情况下等效的电容、温度数据，建立传感器液压油重量和液压油含水量与传感器在相应情况下等效的电容、温度关系模型；本发明专利技术应用于采掘机液压油含水量检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
一种采掘机液压油品含水率检测方法和系统


[0001]本专利技术提供一种采掘机液压油品含水率检测方法和系统，属于采掘机液压油品含水率检测


技术介绍

[0002]采掘机是井下综采装备的主要设备之一，是一个集机械、电气、液压控制为一体的大型复杂控制系统，采掘机动力主要来自于对内部液压油的控制应用，因而液压系统多数故障均是因油液污染引起的，污染情形主要来自液压油中的水污染，水污染将导致液压油性能恶化，降低控制的灵敏度，严重时将损坏液压元器件；采取积极主动的措施预防水分对油液的侵入，并且及时准确的检测出油液中的含水量，尤其是油中游离水和乳化水的含量，进而采取相应的维护措施，这对保证液压系统控制的可靠性，延长液压元器件的使用寿命具有重要的实际意义。
[0003]液压油的水分含量会影响液压系统的可靠性和稳定性，当油液中的含水量在饱和度以下的时候，水会以溶液状态存在于油液中的这部分水被称为溶解水；当含水量超过饱和度的时候，过量的水就会以水珠的状态悬浮在油液中，以自由的状态沉积在油液的底部或者漂浮在油液表面，这种状态的水被称为是游离水或自由水；自由状态的水在系统中经过激烈的搅动往往形成乳化状，这种状态的水被称为乳化水，乳化水从油液中分离出来是十分困难的，因此这种状态的水对油液的危害十分严重，减少润滑油的含水量可以显著延长滚动轴承的寿命，油中含有0.01%水分的轴承比油中含有0.04%水分的轴承使用寿命长一倍，因此准确检测出油中的水含量，尤其是油中游离水和乳化水的含量非常重要。
[0004]目前采用的定性检测方法中包括物理方法和化学方法，其中物理方法采用的是目测法，通过直视或光学仪器进行观测，如果油中含水量较大就能发现微小水滴，但是该方法精确度很低，而且不能进行定量的分析，也可以依据浊度测量原理对油中水含量进行检测，主要通过对两种油液的透明度比较并以其中一种油作为标准油，但是该方法易受氧化物和污染物的干扰；采用的化学方法是向油中添加某种遇到水就会改变颜色的物质，例如添加水溶解性酸，但该检测方法只能判断出油中是否有水而不能检测出具体的含水量，而且只能检测出游离水一般精确度较低。
[0005]另外目前采用的半定量检测方法虽然可以检测出油液中的含水量，主要通过油液颜色的变化大致估计含水量的高低，但是含水量过低的话就无进行法判断，使用半定量方法检测油中水比定性法在精确度上有大幅度的提高，但是半定量法也只能检测出油中游离水的含量。
[0006]针对以上两种检测方法存在的不足，目前针对油中水分含量的定量检测方法在实际检测过程中被广泛采用，主要包括蒸馏法、蒸汽压法、卡尔费休微量水分测定法、CaH2法、电解法等，但以上方法在使用过程中均存在不同程度的缺陷，其中，蒸馏法无法用于测定水分含量较低的油液，蒸汽压法所使用的仪器复杂操作繁琐，使用卡尔费休法能测出油中水的总含量但是仪器昂贵且使用的试剂有毒，CaH2法是利用氢化钙同水反应的原理间接测定
油中水含量只能适用于测量含水量较低的油液，且检测难度大、检测时间长，电解法对油液中的水分进行电解，水被电解成氢和氧电解电流值就是油中水饱和性指标，但该方法必须使用预先干燥的惰性气体从油中吸取水分，检测时间长，实时性较差，操作过程存在检测误差。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种采掘机液压油品含水率检测方法和检测系统硬件结构的改进。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种采掘机液压油品含水率检测方法，包括如下检测步骤：步骤一：搭建检测系统，通过在中央控制器内部集成的实时时钟设置定时器，设置定时为1h，采集环境温度数据T，以及在含水率为不同百分比的情况下，获得实时电容值，然后将数据发送给LABVIEW上位机进行实时显示；步骤二：具体在采掘机液压油缸中设置电容传感模块和温度传感模块，获取传感器在不同液压油容量、不同含水量情况下等效的电容、温度数据，建立传感器液压油重量和液压油含水量与传感器在相应情况下等效的电容、温度关系模型：步骤2.1：进行数据采集时，确定在恒温条件下，在液压油含水率为0，5%，10%，20%，25%，30%，35%，40%的情况下，分别记录对应的电容值变化量和介电常数变化量；步骤2.2：通过改变液压油中不同的含水率进行随机重复试验，得到多组不同含水率下对应的电容值数据和介电常数数据，并做进一步实验分析；步骤2.3：通过改变温度数值，得到多组不同温度下液压油电压和水分电压数据，并做进一步实验分析；步骤2.4：对测得的液压油含水率、电容值、介电常数值进行分析，采用Matlab软件拟合出含水率与电容值变化量和介电常数变化量之间的关系曲线，作为计算模型；步骤三：将拟合出的计算模型封装到LABVIEW上位机当中，之后通过输入测量油品的温度和电容值，直接计算得出液压油中的水分含量数值。
[0009]一种采掘机液压油品含水率检测系统，包括封装在采掘机驾驶室内的检测电路板，还包括设置在液压机构内部用于采集液压油数据的电容传感模块和温度传感模块，所述检测电路板上集成有中央控制器和数据通信模块，在检测电路板外侧还设置有液晶显示屏和电源模块；所述中央控制器通过导线分别与电容传感模块、温度传感模块、数据通信模块、液晶显示屏相连；所述中央控制器的电源输入端与电源模块相连；所述数据通信模块具体通过有线或无线的方式与上位机相连。
[0010]所述中央控制器内部使用的控制芯片型号为STM32F103RCT6；所述电容传感模块内部使用的传感芯片型号为Pcap01；所述温度传感模块内部使用的传感芯片型号为DS18B20；所述数据通信模块内部使用的通信芯片型号为CH340G；所述电源模块内部使用的控制芯片具体为AMS1117型号的稳压器，FM3209F型号的
电源控制芯片。
[0011]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术主要是针对目前液压油品水分含量检测方法存在的问题进行改进，通过建立电容值与含水率以及温度之间的关系模型，提出一种可以快速实时检测油品水分含量的方法；本专利技术在总结现有采掘机液压油品含水率检测方法的基础上，从数据采集、模型建立、检测硬件结构设计、检测流程等多方面入手，设计出一套实时检测系统，该系统高效、无损、检测速率快，可实现在线检测，适合大范围应用，本专利技术可以使油品的电容数据实时呈现，以确保液压系统的可靠性，为延长液压元件使用寿命提供了新的保障。
附图说明
[0012]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术检测系统的电路结构示意图；图2为本专利技术检测系统中电容传感器的效果对比图；图3为本专利技术含水率、电容值变化量、介电常数变化量之间的曲线关系图；图4为本专利技术检测方法中拟合计算模型的曲线关系图；图5为本专利技术中央控制器的电路图；图6为本专利技术电容传感模块的电路图；图7为本专利技术数据通信模块的电路图。
具体实施方式
[0013]本专利技术提供的液压油含水率检测系统中设置有相应电容传感器，将该传感器应用于油品含水量测量时，由于电容值相较而言比较小，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采掘机液压油品含水率检测方法，其特征在于：包括如下检测步骤：步骤一：搭建检测系统，通过在中央控制器内部集成的实时时钟设置定时器，设置定时为1h，采集环境温度数据T，以及在含水率为不同百分比的情况下，获得实时电容值，然后将数据发送给LABVIEW上位机进行实时显示；步骤二：具体在采掘机液压油缸中设置电容传感模块和温度传感模块，获取传感器在不同液压油容量、不同含水量情况下等效的电容、温度数据，建立传感器液压油重量和液压油含水量与传感器在相应情况下等效的电容、温度关系模型：步骤2.1：进行数据采集时，确定在恒温条件下，在液压油含水率为0，5%，10%，20%，25%，30%，35%，40%的情况下，分别记录对应的电容值变化量和介电常数变化量；步骤2.2：通过改变液压油中不同的含水率进行随机重复试验，得到多组不同含水率下对应的电容值数据和介电常数数据，并做进一步实验分析；步骤2.3：通过改变温度数值，得到多组不同温度下液压油电压和水分电压数据，并做进一步实验分析；步骤2.4：对测得的液压油含水率、电容值、介电常数值进行分析，采用Matlab软件拟合出含水率与电容值变化量和介电常数变化量之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕玉祥，刘姣，崔晓梅，温永杰，左鹏，柳艳昀，
申请(专利权)人：兴县经开区铝镁新材料研发有限公司，
类型：发明
国别省市：