專利名稱：拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試儀，尤其是涉及一種拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀。
背景技術(shù)：
隨著港口事業(yè)的不斷發(fā)展，拖輪作業(yè)量不斷增大，作業(yè)范圍日趨向外拓展。各類拖輪主要在港內(nèi)和近海淺水區(qū)作業(yè)，此類區(qū)域魚網(wǎng)、漂浮物較多，航道復(fù)雜。拖輪航行作業(yè)時(shí)舵漿容易被所述雜物碰傷纏繞，引起尾軸封損壞泄漏，從而導(dǎo)致舵漿傳動(dòng)裝置潤滑油水份超標(biāo)，嚴(yán)重影響潤滑性能。如果潤滑油性能指標(biāo)低于標(biāo)準(zhǔn)，主要是水份超標(biāo)，將嚴(yán)重?fù)p害傳動(dòng)機(jī)械裝置，大大縮短其使用壽命。其帶來五大不利因素包括1.水分對(duì)機(jī)器和元件引起的危害，如腐蝕、氣穴現(xiàn)象、氫脆、彈性流體動(dòng)力(EHD)等。2.水分在潤滑油中存在的時(shí)間，水分在油中懸浮的時(shí)間越長，對(duì)機(jī)器和潤滑油的危害就越大。3.油水界面面積，乳化是油中水分最普遍的存在形式。乳化不僅增加了水分與油液及其添加劑的接觸面積，而且使它隨油轉(zhuǎn)移到零件工作表面。發(fā)生乳化時(shí)大水珠裂解成無數(shù)個(gè)小水珠，這樣，油水的接觸面積就比原來增加了1百萬倍。當(dāng)接觸面積成倍增加時(shí)，水、添加劑、基礎(chǔ)油和其它污染物的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)成倍增加。油/水乳化的穩(wěn)定性，不僅要有油水混合物，同時(shí)還要有乳化劑，如果沒有乳化劑，水分會(huì)從油中沉淀。大部分乳化劑就是油中的極性添加劑，如清潔劑和分散劑，以及產(chǎn)生的氧化物和溶解在油中的懸浮污染物等。4.水的流動(dòng)性，大水珠一般很難裂解成小水珠，然而當(dāng)它被帶入機(jī)器的機(jī)械動(dòng)態(tài)區(qū)域，如機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械剪切區(qū)域，就會(huì)破裂進(jìn)而產(chǎn)生乳化作用。一旦發(fā)生了乳化并穩(wěn)定下來，水分對(duì)潤滑油和機(jī)器的威脅性就會(huì)增大。因此，油液的流動(dòng)帶動(dòng)了水的運(yùn)動(dòng)，并擴(kuò)大了它的破壞性。5.熱量給化學(xué)反應(yīng)，腐蝕、氧化、水解等，提供了必要的激活能量，還影響了高負(fù)荷摩擦表面的潤滑作用。水分造成的破壞很大程度上取決于它存在的時(shí)間長短以及乳化程度，對(duì)于舵漿傳動(dòng)裝置潤滑油水份超標(biāo)的情況，一般有經(jīng)驗(yàn)的輪機(jī)管理人員只能憑經(jīng)驗(yàn)大致判斷。常規(guī)潤滑油水分檢測方法有現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)法通過現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，粗略判斷水含量，誤差很大，根據(jù)1、目測法2、聲響法3、試紙法，或采用實(shí)驗(yàn)室分析法采集油樣交由實(shí)驗(yàn)室專業(yè)人員進(jìn)行分析，分析精度高，但分析周期長，費(fèi)用大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種利用高頻衰減法快速檢測其水分含量的拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀，其特點(diǎn)是，儀器包括水分傳感器模塊、智能變送器模塊，該水分傳感器模塊包括信號(hào)發(fā)生器經(jīng)桿狀探頭，將發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)桿狀探頭周圍的潤滑油衰減，變成與被測油品水分含量相對(duì)應(yīng)的電流檢測信號(hào)；所述桿狀探頭通過放大電路、整流濾波電路連接線性化電路，用于來自桿狀探頭的檢測信號(hào)經(jīng)放大電路、整流濾波電路成為直流檢測信號(hào)進(jìn)行線性化處理后信號(hào)輸出；所述智能變送器模塊包括溫度補(bǔ)償電路，由線性化電路的輸出信號(hào)傳到溫度補(bǔ)償電路自動(dòng)消除環(huán)境溫度影響；該溫度補(bǔ)償電路通過A/D轉(zhuǎn)換、CPU分別并聯(lián)連接LCD顯示、RS232接口、操作鍵盤。
桿狀探頭由圓環(huán)、地線桿、天線桿組成，圓環(huán)四周設(shè)有多個(gè)地線桿，該圓環(huán)中心設(shè)有天線桿。
線性化電路包括對(duì)數(shù)放大器及周圍的外圍電路。
溫度補(bǔ)償電路包括半導(dǎo)體PN結(jié)模塊、比例電路模塊，用于環(huán)境溫度對(duì)被測油品水分-阻抗的自動(dòng)補(bǔ)償。
圓環(huán)四周設(shè)有四個(gè)地線桿。
本發(fā)明有益效果是該儀器融合了信號(hào)發(fā)生、檢測電極、線性化處理、溫度補(bǔ)償、信息處理等功能于一體，體積小、精度高、可靠性好，便于攜帶。突破常規(guī)潤滑油水分化驗(yàn)必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的束縛，使?jié)櫥退謾z測工作可隨時(shí)隨地在現(xiàn)場取樣進(jìn)行。大大縮短了檢測時(shí)間和費(fèi)用，提高了工作效率和機(jī)械設(shè)備管理水平。將探頭裝在潤滑油系統(tǒng)中，一旦發(fā)現(xiàn)水分超標(biāo)通過智能變送器模塊的液晶屏幕報(bào)警提醒管理人員。利用潤滑油水分—阻抗特性的高頻衰減法檢測其水分含量。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)桿狀探頭周圍的潤滑油衰減，變成與被測油品水分含量相對(duì)應(yīng)的電流檢測信號(hào)。檢測信號(hào)經(jīng)放大后，整流濾波成為直流信號(hào)。由于水分含量與阻抗的非線性關(guān)系，儀器采用了線性化電路對(duì)整流濾波后的檢測信號(hào)進(jìn)行線性化處理，再將線性化信號(hào)送智能變送器模塊；該智能變送器模塊的溫度補(bǔ)償電路通過A/D轉(zhuǎn)換、CPU分別并聯(lián)連接LCD顯示、RS232接口、操作鍵盤。溫度補(bǔ)償可以自動(dòng)消除環(huán)境溫度影響。由于采用了智能化設(shè)計(jì)，測試過程實(shí)現(xiàn)“傻瓜”操作，特別適合船舶現(xiàn)場快速測試。桿狀探頭采樣，充電電池供電，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，液晶顯示屏顯示溫度與水分含量，水分含量超過5％蜂鳴報(bào)警，智能化操作，使用簡便易懂，避免盲目換油，降低利潤，提高了工作效率；免除機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重或過度磨損造成損壞而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失；延長傳動(dòng)裝置的使用壽命。促進(jìn)安全生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益。該儀器適宜拖輪舵漿傳動(dòng)裝置的潤滑油系統(tǒng)及其他任何需化驗(yàn)滑油含水量的地方，并可推廣使用到柴油水分檢測及其他油類的水分檢測，使船舶在加裝柴油等油品時(shí)及時(shí)準(zhǔn)確地判斷其是否含有水分及水分含量的比率，具有市場開發(fā)前景。


圖1是本發(fā)明組成原理圖；圖2是本發(fā)明工作原理圖；圖3是本發(fā)明的桿狀探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的俯視圖；圖5是本發(fā)明的線性化電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1儀器由水分傳感器模塊和智能變送器模塊兩大模塊構(gòu)成，水分傳感器模塊包括信號(hào)發(fā)生器1、桿狀探頭2、放大電路3、整流濾波電路4、線性化電路5，智能變送器模塊包括溫度補(bǔ)償電路6、A/D轉(zhuǎn)換7、CPU8、LCD顯示9、操作鍵盤11、RS232接口10。
參見圖2水分傳感器模塊中信號(hào)發(fā)生器1產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)桿狀探頭2周圍的潤滑油衰減，變成與被測油品水分含量相對(duì)應(yīng)的電流檢測信號(hào)。檢測信號(hào)經(jīng)放大后，整流濾波成為直流信號(hào)。由于水分含量與阻抗的非線性關(guān)系，儀器采用了線性化電路5對(duì)整流濾波后的檢測信號(hào)進(jìn)行線性化處理，再將線性化信號(hào)輸出傳送到溫度補(bǔ)償電路6，該溫度補(bǔ)償電路可以自動(dòng)消除環(huán)境溫度影響；A/D轉(zhuǎn)換器7經(jīng)CPU8分別并聯(lián)連接LCD顯示9、操作鍵盤11、RS232接口10。
圖2所示溫度補(bǔ)償電路6是在智能變送器模塊信號(hào)輸入通道中，加入負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體PN結(jié)器件，利用半導(dǎo)體PN結(jié)在-60℃~+60℃范圍內(nèi)具有良好線性這一特性，通過比例電路，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度對(duì)被測樣品水分-阻抗特性影響的自動(dòng)補(bǔ)償。
參見圖3線性化電路5根據(jù)油液中水分含量與阻抗之間呈對(duì)數(shù)關(guān)系這一特性，針對(duì)檢測信號(hào)的非線性，采用了線性化處理電路，信號(hào)通入LOGIN引出腳進(jìn)入對(duì)數(shù)放大器模塊，從LOGV2引出腳信號(hào)輸出，使水分傳感器模塊輸出的信號(hào)與被測樣品的水分含量成正比的線性電壓信號(hào)。
完全不含水分的潤滑油是絕緣體，含水潤滑油的直流電阻大，利用潤滑油水分—阻抗特性的高頻衰減法檢測其水分含量。在潤滑油的主要水分含量范圍(0～5％)施加高頻激勵(lì)信號(hào)，其水分—阻抗特性基本呈對(duì)數(shù)關(guān)系。Zx＝a+logbM，a、b均為常數(shù)，且0＜b＜1。
水分—阻抗特性受溫度影響較大，同一試樣，溫度越高，阻抗越小。在常溫(0～40℃)條件下，可將溫度對(duì)阻抗的影響近似為線性考慮。
潤滑油的水分—阻抗特性受試驗(yàn)品種的影響。不同潤滑油在相同水分含量時(shí)，阻抗值不盡相同。因此，在測試不同種類的潤滑油時(shí)，必須首先進(jìn)行標(biāo)定。
參見圖4-圖5，本發(fā)明設(shè)計(jì)成便攜式結(jié)構(gòu)，桿狀探頭由圓環(huán)12、地線桿13、天線桿14組成，圓環(huán)12四周設(shè)有地線桿13，該圓環(huán)中心設(shè)有天線桿14。桿狀探頭采樣可以同時(shí)進(jìn)行4個(gè)方向的被測樣品水分阻抗信號(hào)測量，消除被測樣品中水分含量均勻性的影響。為了避免樣品殘留對(duì)后續(xù)測量的影響，桿狀探頭采用不銹鋼制成并進(jìn)行了表面拋光處理。
拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀操作步驟步驟一將水分傳感器模塊與智能變送器模塊連接好；步驟二將水分傳感器模塊的桿狀探頭部分插入待測樣品中；步驟三打開電源開關(guān)；步驟四約1-5秒鐘后，測試數(shù)字即顯示在智能變送器模塊的液晶屏幕上。
潤滑油水分測試儀標(biāo)定流程1)開機(jī)狀態(tài)下，按“SETUP”鍵，輸入密碼“123”并按“ENTER”確認(rèn)；

屏幕顯示
2)進(jìn)行初始化。按“2”鍵并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

3)選擇標(biāo)定表。本流程以C5表作為標(biāo)定表，以此為例說明。按“5”鍵并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示一串字碼以后，出現(xiàn)“Setup is OK！”字樣，表明初始化完畢，并回到開機(jī)狀態(tài)。
4)按“SETUP”鍵，輸入密碼“123”并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

5)建立標(biāo)定表。按鍵“1”并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

6)選擇C5表作為標(biāo)定表。按“5”鍵并按“ENTER”確認(rèn)屏幕顯示

7)刪除C5表中原有的數(shù)據(jù)。按“2”鍵并按“ENTER”確認(rèn)屏幕顯示一串字碼以后，出現(xiàn)“Setup is OK！”字樣，表明初始化完畢，并回到開機(jī)狀態(tài)。
8)按“SETUP”鍵，輸入密碼“123”并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

9)建立標(biāo)定表。按鍵“1”并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

10)選擇C5表作為標(biāo)定表。按“5”鍵并按“ENTER”確認(rèn)；

屏幕顯示11)選擇單位名稱。“5”代表“％”。按“5”鍵并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

12)建立標(biāo)定表。按“1”鍵確認(rèn)；屏幕顯示

13)輸入樣品的標(biāo)準(zhǔn)含量值，并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

14)將傳感器插入樣品中，按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

15)待讀數(shù)穩(wěn)定后，按“ENTER”確認(rèn)采樣結(jié)束；屏幕顯示

16)接受采樣結(jié)果。按“Light/Clear”鍵；屏幕顯示

17)保存采樣結(jié)果。如果保存采樣結(jié)果，按“9”鍵，否則按“7”鍵。屏幕顯示一串字碼以后，出現(xiàn)“Setup is OK！”字樣，并回到開機(jī)狀態(tài)。
18)繼續(xù)下一個(gè)采樣。按“SETUP”鍵，輸入密碼“123”并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

19)建立標(biāo)定表。按鍵“1”并按“ENTER”確認(rèn)；屏幕顯示

20)選擇C5表作為標(biāo)定表。按“5”鍵并按“ENTER”確認(rèn)屏幕顯示

21)重復(fù)12)-20)直至標(biāo)定結(jié)束。
操作事項(xiàng)(1)儀器充電如果充電電池電量不足將影響測試儀的正常工作。如在使用中LCD屏幕出現(xiàn)字碼變淡、閃爍，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行充電。充電時(shí)將充電器插口插入儀器左側(cè)最下方的充電插孔即可。
(2)無水標(biāo)準(zhǔn)樣品制備必須確保標(biāo)定所用的標(biāo)準(zhǔn)樣品不含水。潤滑油快速脫水的方法是氧化鈣脫水。一般，每1000克潤滑油使用200克氧化鈣，靜止一周以上即能達(dá)到要求。
(3)試驗(yàn)條件一般應(yīng)在室溫條件下(10℃-30℃)進(jìn)行操作?，F(xiàn)場采集的高溫待測樣品可預(yù)先靜止、冷卻至室溫。測試前，先用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌待測樣品10分鐘，然后進(jìn)行測試。測試時(shí)，傳感器前部8厘米應(yīng)完全沒入待測樣品中。
(4)傳感器保養(yǎng)在測試結(jié)束后應(yīng)及時(shí)將傳感器頭部擦干凈。傳感器應(yīng)避免碰撞，防止變形。
由于采用了智能化設(shè)計(jì)，測試過程實(shí)現(xiàn)“傻瓜”操作，特別適合實(shí)船現(xiàn)場操作。
權(quán)利要求
1.一種拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀，其特征在于，儀器包括水分傳感器模塊、智能變送器模塊，所述水分傳感器模塊包括信號(hào)發(fā)生器經(jīng)桿狀探頭，將發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)桿狀探頭周圍的潤滑油衰減，變成與被測油品水分含量相對(duì)應(yīng)的電流檢測信號(hào)；所述桿狀探頭通過放大電路、整流濾波電路連接線性化電路，用于來自桿狀探頭的檢測信號(hào)經(jīng)放大電路、整流濾波電路成為直流檢測信號(hào)進(jìn)行線性化處理后輸出信號(hào)；所述智能變送器模塊包括溫度補(bǔ)償電路，由線性化電路的輸出信號(hào)傳到溫度補(bǔ)償電路自動(dòng)消除環(huán)境溫度影響；該溫度補(bǔ)償電路通過A/D轉(zhuǎn)換、CPU分別并聯(lián)連接LCD顯示、RS232接口、操作鍵盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀，其特征在于，所述桿狀探頭由圓環(huán)、地線桿、天線桿組成，圓環(huán)四周設(shè)有多個(gè)地線桿，該圓環(huán)中心設(shè)有天線桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀，其特征在于，所述線性化電路包括對(duì)數(shù)放大器及周圍的外圍電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償電路包括半導(dǎo)體PN結(jié)模塊、比例電路模塊，用于環(huán)境溫度對(duì)被測油品水分-阻抗的自動(dòng)補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀，其特征在于，所述圓環(huán)四周設(shè)有四個(gè)地線桿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拖輪舵漿裝置潤滑油水分測試儀。包括水分傳感器模塊、智能變送器模塊，水分傳感器模塊包括信號(hào)發(fā)生器經(jīng)桿狀探頭，將發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)桿狀探頭周圍的潤滑油衰減，變成與被測油品水分含量相對(duì)應(yīng)的電流檢測信號(hào)；桿狀探頭通過放大電路、整流濾波電路連接線性化電路，智能變送器模塊包括溫度補(bǔ)償電路，該溫度補(bǔ)償電路通過A/D轉(zhuǎn)換、CPU分別并聯(lián)連接LCD顯示、RS232接口、操作鍵盤。該儀器體積小、精度高、可靠性好，便于攜帶。突破常規(guī)潤滑油水分化驗(yàn)必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的束縛，潤滑油水分檢測工作可隨時(shí)在現(xiàn)場取樣進(jìn)行。適宜拖輪舵漿傳動(dòng)裝置的潤滑油系統(tǒng)及其他任何化驗(yàn)潤滑油水分檢測，并可推廣使用到柴油水分檢測，具有市場開發(fā)前景。
文檔編號(hào)G01N33/26GK1834634SQ20051011024
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者徐季平 申請(qǐng)人:上海港復(fù)興船務(wù)公司