СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ Российский патент 2007 года по МПК G01N15/06 

Изобретение относится к технической диагностике механизмов и машин, работающих с различными жидкостными системами, и может быть использовано для анализа соотношения количества магнитных частиц износа с разными массами в работающих жидкостях.

Известен способ (Пат. №RU 2110783, опубл. 10.05.1998 г.), в котором получают тарировочные графики зависимостей количества импульсов тока в цепи питания электродов от концентрации и амплитуды импульсов от размера частиц примесей в конкретном испытуемом топливе или масле на нескольких образцах с примесями различной концентрации и размерами частиц. Для этого образцы приводят к температуре 18-20°С и пропускают через фильтр с размером ячеек d=(0,90-0,96), где d - межэлектродное расстояние, погружают в образцы масла или топлива два электрода на расстояний 0,2-3,0 мм друг от друга и подводят к ним постоянное напряжение U=(0,03-0,20)E_проб, где Е_проб - пробойная напряженность для испытуемого масла или топлива. Количество и амплитуду импульсов тока в цепи питания электродов измеряют в течение 1-10 мин. Затем проделывают те же операции с испытуемыми образцами масла или топлива и по полученным тарировочным графикам определяют концентрацию и размер частиц примесей. Способ может быть реализован при помощи устройства, которое содержит два электрода с возможностью изменения межэлектродного расстояния от 0,2 до 3,0 мм любой формы, кроме плоскопараллельных пластин. Площадь электродов 0,1-50 см² у каждого, кроме того, устройство содержит блок питания, нагрузочное сопротивление, конденсатор, усилитель, блок измерения, блок индикации и генератор акустических колебаний.

Недостатком этого способа является сложность, недостаточная точность и низкая оперативность.

Наиболее близким к предлагаемому является "Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания" (Пат. №RU 97103839, опубл. 27.03.1999 г.), заключающийся в том, что при работе двигателя измеряют показатели состояния диагностируемых систем двигателя, определяют их изменения сравнительно с исходными, полученными при условии наиболее эффективной работы маслоочистителя, проводят вычисления и по результатам оценивают техническое состояние двигателя, причем в качестве показателей принимают параметры амплитудных и фазовых частотных характеристик, получаемых в заданном диапазоне частот путем разложения в гармонический ряд несинусоидальных периодических сигналов на входе и выходе масляного фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса диагностирования одновременно проводят измерение величины диэлектрической проницаемости смазочного масла путем измерения электрической емкости датчика, установленного в масляной магистрали, контролируют отклонение величины емкости датчика от эталонных значений, полученных для не работавшего и максимально загрязненного масла, а оценку технического состояния и остаточного ресурса двигателя осуществляют путем определения величин и скорости отклонения параметров амплитудных и фазовых частотных характеристик и электрической емкости датчика от эталонных, полученных при условии наиболее эффективной работы системы смазки.

Недостатком этого способа является невозможность получения информации о соотношении в жидкости магнитных частиц примесей с разной массой. Между тем, соотношение концентраций в технологических жидкостях магнитных частиц износа с разной массой связано с техническим состоянием машины или механизма, использующего эту жидкость. Например, аварийные состояния узлов трения машин, омываемых технологическими жидкостями, приводит к повышению концентрации массивных частиц износа по отношению к частицам износа с малой массой.

Задачей изобретения является повышение точности и оперативности оценки технического состояния машин и механизмов, использующих технологические жидкости.

Решение задачи заключается в следующем, способ контроля технического состояния машин и механизмов, использующих технологические жидкости, по анализу соотношения магнитных частиц износа в жидкости по массе, заключающийся в измерении величины диэлектрической проницаемости технологической жидкости путем измерения электрической емкости датчика, установленного в жидкостной магистрали, контроле отклонения величины емкости датчика от эталонных значений, полученных для не работавшей и максимально загрязненной жидкости, оценке технического состояния и остаточного ресурса двигателя, причем жидкость пропускают через магнитное поле, соотношение магнитных частиц по массе определяют путем измерения отношения диэлектрических проницаемостей жидкости с частицами магнитных примесей с большей массой и жидкости с частицами магнитных примесей с меньшей массой, контролируя отношение емкостей конденсаторов, расположенных в потоке жидкости на различном расстоянии от источника магнитного поля, а оценку технического состояния машины осуществляют путем определения величин и скорости отклонения отношения электрических емкостей от эталонных, полученных при условии наиболее эффективной работы жидкостной системы.

Жидкость пропускается через магнитное поле так, чтобы источник магнитного поля был расположен, например, с одной из сторон потока жидкости. Увлекаемые жидкостью магнитные частицы примесей взаимодействуют с источником магнитного поля с тем большей силой, чем больше масса частиц примеси. Под влиянием сил магнитного поля более массивные частицы примеси больше отклоняются от прямолинейного движения, чем менее массивные, и проходят в жидкости на меньших расстояниях от источника магнитного поля, а менее массивные на больших. В результате диэлектрическая проницаемость жидкости на меньших расстояниях от источника магнитного поля изменяется относительно диэлектрической проницаемости жидкости на больших расстояниях от источника магнитного поля. Это изменение контролируется по изменению емкостей конденсаторов, помещенных в потоке жидкости на меньшем и большем расстоянии от источника магнитного поля. Емкости, а следовательно, и отношение емкостей этих конденсаторов будет зависеть от отношения концентраций массивных и легких частиц магнитной примеси в жидкости. Количество конденсаторов, расположенных в потоке жидкости, определяется необходимостью выявления относительной доли частиц с той или иной массой.

Способ оперативен и может быть применен на мобильных машинах и механизмах в условиях их движения.

Пример осуществления способа, поясняется на фиг.1.

Жидкость, содержащая магнитные частицы разной массы, пропускается по трубопроводу, находящемуся в магнитном поле. Более массивные частицы, испытывая большую силу притяжения к источнику магнитного поля, движутся ближе к нему, легкие - дальше. По сечению трубопровода располагаются конденсаторы, емкость которых изменяется соответственно массе частиц, проходящих между обкладками. Предварительно емкость конденсаторов измеряется в отсутствии магнитного поля (магнит на фиг.1 удаляется, или выключается ток через его обмотку, если это электромагнит). После начала действия источника магнитного поля на жидкость происходит перераспределение магнитных частиц и соответствующее изменение диэлектрической проницаемости жидкости, которое контролируют по изменению емкостей конденсаторов. По отношению емкостей судят о соотношении в жидкости концентраций магнитных частиц примеси с разной массой.

Количество конденсаторов, расположенных по сечению трубопровода, определяется необходимостью выявления доли частиц с той или иной массой. Например, для выяснения соотношения самых легких и самых тяжелых частиц магнитных примесей достаточно двух конденсаторов, расположенных по сечению трубопровода как можно ближе и как можно дальше от источника магнитного поля, и анализа, например, относительного изменения их емкостей. Для сравнения емкостей этих конденсаторов может быть использована мостовая схема фиг.2.

Конденсаторы С1 и С2 включаются в мостовую схему, которая балансируется в условиях отсутствия магнитного поля (магнит на фиг.1 удаляется, или, если это электромагнит, его обмотка обесточивается). В этот момент магнитные частицы износа с разными массами распределены в жидкости хаотически, поэтому диэлектрическая проницаемость жидкостей в обоих конденсаторах примерно одинакова. Под балансировкой понимается начальная установка нулевого напряжения на выходных контактах при помощи переменного резистора. Мост питается переменным напряжением. Далее, включается источник магнитного поля. В результате, емкости конденсаторов изменяются на различную величину и мост разбалансируется. Величина напряжения разбаланса пропорциональна в конечном счете отношению концентраций в жидкости магнитных частиц с меньшей и большей массами. Измеряя это напряжение, можно оценить степень износа и остаточный ресурс трибоузлов машин, омываемых данной рабочей жидкостью.

Изобретение может быть использовано для анализа соотношения количества магнитных частиц износа с разными массами в машинах и механизмах, использующих технологические жидкости. При осуществлении способа жидкость пропускают через магнитное поле. Соотношение магнитных частиц по массе определяют путем измерения отношения диэлектрических проницаемостей жидкости с частицами магнитных примесей с большей массой и жидкости с частицами магнитных примесей с меньшей массой путем измерения электрической емкости датчиков, установленных в жидкостной магистрали. Контролируют отношение емкостей конденсаторов, расположенных в потоке жидкости на различном расстоянии от источника магнитного поля. Оценку технического состояния машины осуществляют путем определения величин и скорости отклонения отношения электрических емкостей от эталонных, полученных для не работавшей и максимально загрязненной жидкости при условии наиболее эффективной работы жидкостной системы. 2 ил.

Способ контроля технического состояния машин и механизмов, использующих технологические жидкости, по анализу соотношения магнитных частиц износа в жидкости по массе, заключающийся в измерении величины диэлектрической проницаемости технологической жидкости путем измерения электрической емкости датчика, установленного в жидкостной магистрали, контроле отклонения величины емкости датчика от эталонных значений, полученных для не работавшей и максимально загрязненной жидкости, оценке технического состояния и остаточного ресурса двигателя, отличающийся тем, что жидкость пропускают через магнитное поле, соотношение магнитных частиц по массе определяют путем измерения отношения диэлектрических проницаемостей жидкости с частицами магнитных примесей с большей массой и жидкости с частицами магнитных примесей с меньшей массой, контролируя отношение емкостей конденсаторов, расположенных в потоке жидкости на различном расстоянии от источника магнитного поля, а оценку технического состояния машины осуществляют путем определения величин и скорости отклонения отношения электрических емкостей от эталонных, полученных при условии наиболее эффективной работы жидкостной системы.