一种液体纯净度监测装置及方法

技术领域

本发明属于石油行业测量仪表技术领域，具体涉及一种液体纯净度监测装置及方法。

背景技术

石油作为我国的主要能源，对国民经济发展起到重要作用，但油田生产离不开各种机械设备，包括抽油机、注水泵、输油泵、供水泵等。每种机械设备均自带润滑系统，润滑油的品质直接决定各类机械设备的寿命。通常情况下，大部分机械故障是由于固体颗粒对润滑油造成污染引起的，因此对润滑油的实时监测与降低机械设备故障率有着直接关系。

传统的“人盯眼看、定期更换润滑液体”方式下监测效率低下、准确度差，很难保证各种机械设备的润滑油的及时更换。

发明内容

本发明提供了一种液体纯净度监测装置及方法，目的在于保证各种机械设备的润滑油的及时更换。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种液体纯净度监测装置，包括：

第一电容端；

第二电容端，所述第二电容端与所述第一电容端相对固定；

绝缘部，所述绝缘部用于将第一电容端和第二电容端绝缘，所述绝缘部包括第一容纳腔，所述第一容纳腔位于所述第一电容端和所述第二电容端之间；

电容测量装置，所述电容测量装置分别与所述第一电容端和第二电容端电连接。

所述绝缘部还包括绝缘件，所述绝缘件用于将第一电容端和第二电容端绝缘。

所述绝缘件设在第一电容端和/或第二电容端的外表面。

所述第一电容端为中空套筒，所述第二电容端位于所述中空套筒内，所述第一容纳腔位于所述绝缘件和所述中空套筒的内壁之间。

所述中空套筒上设有通气孔。

所述第二电容端的内部具有第二容纳腔。

所述液体纯净度监测装置还包括基座、护罩和表头，所述表头通过所述护罩与所述基座固定连接，所述表头具有第三容纳腔，所述护罩具有第四容纳腔，所述第三容纳腔与所述第四容纳腔连通；

所述第一电容端的一端穿过所述基座与所述第四容纳腔连通，所述第二电容端的一端穿过所述基座与所述第四容纳腔连通；

所述电容测量装置通过导线分别与所述第一电容端和第二电容端电连接。

所述电容测量装置包括电容测量模块、处理器、存储模块、显示模块、按键模块、通讯模块和电源模块，所述电源模块分别与所述电容测量模块、所述处理器、所述存储模块、所述通讯模块以及所述显示模块电连接，所述电源模块分别与所述电容测量模块、所述处理器、所述存储模块、所述通讯模块、所述按键模块以及所述显示模块通讯连接。

所述绝缘件设在所述第一电容端或所述第二电容端的外表面；

所述第一电容端和所述第二电容端为金属材质。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明公开了一种液体纯净度监测装置，其包括第一电容端、第二电容端和绝缘部，其组成一个电容结构。并通过绝缘部内部的第一容纳腔使第一电容端和第二电容端之间产生间隙，该间隙能够允许待测液体进入。当待测液体进入该间隙后，待测液体内金属颗粒的变化会导致该电容结构的电容量发生变化，并最终以电容量的变化反映出待测液体中金属颗粒含量的变化。本发明一种液体纯净度监测装置可以有提高待测液体中金属颗粒含量的监测效率，提高待测液体中金属颗粒含量的监测的准确度，使机械设备的润滑油可以及时更换，并最终保证机械设备的正常运行。

本发明还公开了一种液体纯净度监测方法，包括：

将多份含有不同杂质含量的样本液体置于上述任意一项所述液体纯净度监测装置的第一电容端和第二电容端之间，测量液体纯净度监测装置在不同杂质含量的样本液体的影响下，不同杂质含量的样本液体对应的电容量值；

将待测液体置于上述液体纯净度监测装置的第一电容端和第二电容端之间，测量出所述液体纯净度监测装置的电容量；

将所述电容量与所述电容量值进行比对，获得待测液体的杂质含量。

与现有技术相比，本发明提供的一种液体纯净度监测方法的有益效果与上述技术方案所述一种液体纯净度监测装置的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

图1示出了本发明一种液体纯净度监测装置的整体结构示意图；

图2示出图1中A处的详细结构图；

图3示出了本发明一种液体纯净度监测装置的电容测量装置模块图；

图4示出了本发明一种液体纯净度监测装置中电容变化的原理图；

图5示出了图4中的电容组成示意图。

图中标记：1、基座；2、第一电容端；3、第二电容端；4、绝缘部；5、电容测量装置；6、螺钉；7、金属压盖；8、护罩；9、表头；10、通气孔；11、第二容纳腔；12、第一容纳腔；13、第四容纳腔；14、第三容纳腔。

具体实施方式

下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的一种液体纯净度监测方案进行详细介绍说明。

实施例1

请参考图1，其示出了本发明一实施例提供的一种液体纯净度监测装置的整体结构示意图，该液体纯净度监测装置，包括：

第一电容端2；

第二电容端3，所述第二电容端3与所述第一电容端2相对固定；

绝缘部4，所述绝缘部4用于将第一电容端2和第二电容端3绝缘，所述绝缘部4包括第一容纳腔12，所述第一容纳腔12位于所述第一电容端2和所述第二电容端3之间；

电容测量装置5，所述电容测量装置5分别与所述第一电容端2和第二电容端3电连接。

上述实施例中，本发明液体纯净度监测装置的主要组成为第一电容端2、第二电容端3和绝缘部4。绝缘部4将第一电容端2和第二电容端3相互隔离并绝缘，使之组成一个最基本的电容结构。第一电容端2和第二电容端3在通电后会分别携带正负电子，形成稳定的电势。例如，第一电容端2和第二电容端3在材质的选择上可以选择金属、多孔碳材料或其他已知的可携带电子的材质。具体的，在一示例中，当第一电容端2和第二电容端3选择金属材质时，第一电容端2可以为筒状，第二电容端3可以为筒状，如图2所示。在另一示例中，第一电容端2为金属片，第二电容为金属片。

绝缘部4包括第一容纳腔12，第一容纳腔12用于容纳待测液体，并且所容纳的待测液体需要处于第一电容端2和第二电容端3所形成的电场内，待测液体的杂质含量不同，对第一电容端2和第二电容端3所形成的电场产生不同影响。例如，当待测液体内的杂质量不断增加时，待测液体内的杂质量会使第一电容端2和第二电容端3所形成的电场不断增强或减弱，例如杂质为金属时，第一电容端2、第二电容端3和绝缘部4所形成的电容会不断增大。举例说明，如下：

通常情况下，待测液体为润滑油，润滑油中小于4微米的颗粒属于正常磨损产生的，而大于4微米的颗粒则是由不正常磨损产生的。这些由磨损产生的颗粒会悬浮在润滑油中，润滑油的电容会随着悬浮颗粒的增多而增大。

请参照图4及图5本发明一种液体纯净度监测装置的理论模型图，具体分析计算过程如下：

假设有一颗微粒，可得到：

（1）在没有放入微粒前：

（2）放入微粒后：

（3）求电容差：

式中：ε--润滑油液介电常数；

Δs--微粒表面积；

Δd--微粒高度；

d--两极板之间的距离；

d1--微粒上表面与上极板之间的距离；

d2--微粒下表面与上极板之间的距离。

由此可见，当纯净润滑油出现金属微粒时，电容值在增大，因此，可通过监测圆筒电容结构的电容变化，来反应金属颗粒的浓度，进一步确认润滑油的受污染程度，以此来判断当前润滑油质量。

本发明一种液体纯净度监测装置在使用时，在时间A时，将第一容纳腔12没入待测液体内，之后给第一电容端2和第二电容端3冲电，充电完毕后测量第一电容端2和第二电容端3之间的电容量。在时间B时，B时间不等于A时间，对待测液体进行测量，查看时间B时第一电容端2和第二电容端3之间的电容量。比对第一电容端2和第二电容端3在A时间的电容量和B时间的电容量，测算出待测液体的杂质含量。

综上所述，本发明一种液体纯净度监测装置可以通过电容测量装置读取第一电容端2、第二电容端3和绝缘部4所组成的电容结构的电容量，继而测量出待测液体内的杂质含量，最终通过上述电容量的变化量间接的测算出待测液体的杂质含量。待测液体内金属颗粒的变化会导致该电容结构的电容量发生变化，并最终以电容量的变化反映出待测液体中金属颗粒含量的变化。本发明一种液体纯净度监测装置可以有提高待测液体中金属颗粒含量的监测效率，提高待测液体中金属颗粒含量的监测的准确度，使机械设备的润滑油可以及时更换，并最终保证机械设备的正常运行。

实施例2

进一步的，请参考图1，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述绝缘部4还包括绝缘件，所述绝缘件用于将第一电容端2和第二电容端3绝缘。

上述实施例中，为了增强第一电容端2和第二电容端3之间的抗击穿强度，因此设置绝缘件隔离第一电容端2和第二电容端3，使第一电容端2和第二电容端3的电容量增加。电容量的增加可以使液体纯净度监测装置在测量时更加准确。

实施例3

进一步的，请参考图1，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述绝缘件设在第一电容端2和/或第二电容端3的外表面。

上述实施例中，由于第一电容端2和第二电容端3之间具有第一容纳腔12，因此绝缘件需要附着于第一电容端2和/或第二电容端3表面，并产生出第一容纳腔12。

实施例4

进一步的，请参考图1及图2，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述第一电容端2为中空套筒，所述第二电容端3位于所述中空套筒内，所述第一容纳腔12位于所述绝缘件和所述中空套筒的内壁之间。

上述实施例中，第一电容端2采用中空套筒，其中空套筒的形状的侧面闭环的圆筒状，将第二电容端3设于该中空套筒内部。第一电容端2和第二电容端3会形成闭环状的电场。该闭环状的电场较为稳定，当采用该环状的电场对待测液体进行监测时，该闭环状的电场可以使得测量待测液体时更为准确。

实施例5

进一步的，请参考图2，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述中空套筒上设有通气孔10。

上述实施例中，为了使液体纯净度监测装置使用方便，因此在中空套筒上开设通气孔10，方便待测液体进入中空套筒内的第一容纳腔12内。

实施例6

进一步的，请参考图1，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述第二电容端3的内部具有第二容纳腔11。

上述实施例中，在第二电容端3的内部设置第二容纳腔11，其可以使第二电容端3重量降低，节省材料。

另一方面，在第二电容端3冲电后，由于第二电容端3内部中空，若中空部分形状不规则，第二电容端3最外部集成的电子也会呈现不规则。当待测液体影响第一电容端2和第二电容端3之间的电场时，第一电容端2和第二电容端3的电容变化量也会更加敏感。第二容纳腔11的设置可以增加液体纯净度监测装置的测量灵敏度。

实施例7

进一步的，请参考图1，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述液体纯净度监测装置还包括基座1、护罩8和表头9，所述表头9通过所述护罩8与所述基座1固定连接，所述表头9具有第三容纳腔14，所述护罩8具有第四容纳腔13，所述第三容纳腔14与所述第四容纳腔13连通；

所述第一电容端2的一端穿过所述基座1与所述第四容纳腔13连通，所述第二电容端3的一端穿过所述基座1与所述第四容纳腔13连通；

所述电容测量装置5通过导线分别与所述第一电容端2和第二电容端3电连接。

上述实施例中，第一电容端2通过焊接方式连接至基座1，表头9内的第三容纳腔14和护罩8内的第四容纳腔13可以用于安置电容测量装置5以及将电容测量装置5分别与第一电容端2和第二电容端3电连接。

在连接时，第二电容端3安装于基座1的正中央，基座1和护罩8之间可以通过螺纹固定连接。采用金属压盖7控制第二电容端3伸入护罩8的深度。金属压盖7通过螺钉6固定在基座1上。金属压盖7中部具有螺纹孔，第二电容端3的一端与该螺纹孔螺纹连接。

实施例8

进一步的，请参考图3，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述电容测量装置5包括电容测量模块101、处理器106、存储模块102、显示模块103、按键模块104、通讯模块105和电源模块107，所述电源模块107分别与所述电容测量模块101、所述处理器106、所述存储模块102、所述通讯模块105以及所述显示模块103电连接，所述电源模块107分别与所述电容测量模块101、所述处理器106、所述存储模块102、所述通讯模块105、所述按键模块104以及所述显示模块103通讯连接。

上述实施例中，电容测量模块101、处理器106、存储模块102、显示模块103、按键模块104、通讯模块105和电源模块107之间相互连接，共同组成一个集成显示、存储、输入以及测量电容的电容测量装置5，该电容测量装置5直接集成于本发明液体纯净度监测装置中，其中通讯模块的使用可以方便用户于远处获得测量数据。

电容测量装置5采用宽电压范围供电（12-36V）；需对电容测量装置5信号进行采集，电容测量装置5支持MODBUS_RS485协议，将RS485+、RS485-接入RTU/PLC数据采集控制系统，可将测试结果数据上传至SCADA系统，实现润滑系统油液质量实时在线监测分析。

实施例9

进一步的，请参考图2，其示出了本发明一种液体纯净度监测装置另一实施例，所述绝缘件设在所述第一电容端2或所述第二电容端3的外表面。

上述实施例中，绝缘件贴附于第一电容端2或所述第二电容端3的外表面时，其在使得第一电容端2或第二电容端3绝缘的情况下，还可以减少加工难度。并提高第一电容端2或所述第二电容端3的抗侵蚀性。

实施例10

本发明一实施例提供的一种液体纯净度监测方法的另一方案中，该液体纯净度监测方法，包括：

将多份含有不同杂质含量的样本液体置于上述所述液体纯净度监测装置的第一电容端和第二电容端之间，测量液体纯净度监测装置在不同杂质含量的样本液体的影响下，不同杂质含量的样本液体对应的电容量值；

将待测液体置于上述液体纯净度监测装置的第一电容端和第二电容端之间，测量出所述液体纯净度监测装置的电容量；

将所述电容量与所述电容量值进行比对，获得待测液体的杂质含量。

上述实施例中，在测量时，需要确定样本液体具有不同含量杂质时，液体纯净度监测装置对样本液体测量的电容量值，使得杂质含量与电容量值相对应。方便后续用户在读出电容量值时，即可确定出待测液体的杂质含量。

之后，测量待测液体置于上述液体纯净度监测装置的第一电容端和第二电容端之间时，液体纯净度监测装置的电容量；

通过比对电容量与电容量值比对，获得待测液体的杂质含量。

进一步的，为了确保系统测量精度，必须对液体纯净度监测装置的电容检测电路进行标定，具体标定方法如下，通过接入10种1%精度的高精度电容（10pf、20pf、30pf、40pf、50pf、60pf、70pf、80pf、90pf、100pf），对比电容检测电路的测量值，确定系统相关修正系数，使得实测电容与标准电容保持一致。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…… )仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，涉及“ 第一”、“ 第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“ 第一”、“ 第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。