润滑油温度（精选六篇）
润滑油温度 篇1
烟台中世天然气公司龙口压气站, 安装有三台压缩机机组 (下简称机组) , 采用美国瓦克夏公司生产的P9390GSI型发动机和美国库伯公司生产的MH64型压缩机, 由烟台杰瑞设备集团有限公司在烟台成橇。在投产阶段, C机组一直存在发动机润滑油温度高故障, 经过德州中油管道天然气压缩技术有限公司和瓦克夏厂家技术人员多次故障分析和测试, 问题得以解决。
三台压缩机组发动机润滑油温度高报警设定值为91℃, 高停机设定值为95℃。A、B机组运行润滑油温度正常, 温度在86℃左右。而C机组启动后, 机组润滑油温度上升速度较快, 达到报警温度91℃后, 还有上升趋势, 引起压缩机组不能正常运行。
2 故障原因分析
针对引起发动机润滑油温度高的可能原因进行总结, 以便对故障进行有简单到到复杂的分析和排查, 列表如下:
经过红外线测温仪测量的润滑油温度, 与机组控制盘显示温度一直;将A机组相应的温度探头与C机组对换, 启动C机组, 发动机润滑油温度仍便高, 排除温度测量不准 (1) 的原因。现场检查辅助水温度、压力均正常, 润滑油压力正常, 发动机也不过载, 排除了 (2) (3) (4) (5) 的原因。下面重点分析润滑油节温器和油冷器。
3 节温器检查与分析
节温器又称调温器 (恒温器) , 功用是根据润滑油温度的高低自动调节进入油冷器的油量, 改变油的循环路线, 见图 (一) 发动机润滑油系统, 以调节润滑油的温度, 保证发动机润滑油在合适的温度范围内。节温器必须保持良好的技术状态, 否则会严重影响发动机的正常工作。
P9390GSI/MH64发动机润滑油节温器工作过程如下。当发动机刚刚启动时, 润滑油温度比较低, 润滑油从节温器进油口B进入, 从出油口A流出, 润滑油不经过油冷器, 如图2中红线标识的走向, 这就是常说的“小循环”。
随着发动机的运行, 润滑油温度逐渐升高, 由于1#和2#节温器阀芯设定温度不同 (见表2) , 1#阀芯先逐渐打开, 随温度升高2#阀芯也逐渐打开, 阀芯打开是相对进油口C而言, 对进油口B而言逐渐关闭。此时润滑油循环方式, 如图 (3) 中红线标识的走向, 这时“小循环”和“大循环”都存在。
随着发动机的运行, 润滑油温度逐渐升高, 之后保持稳定。此时1#阀芯完全打开, 2#阀芯处于半开, 大部分润滑油走“大循环”, 小部分润滑油走“小循环”, 润滑油循环方式如图 (4) 中红线标识的走向。若温度再升高, 2#阀芯将完全打开, 润滑油完全走“大循环”。
将A机组和C机组润滑油节温器拆下, 取出节温器1#和2#阀芯, 结果发现A、C机组节温器阀芯编号不一致, 将C机组的两个节温器阀芯同时放在水中加热, 进行观察, 两个阀芯均可以打开, 而且2#打开晚一点, 这样未发现问题。将A机组的两个节温器阀芯, 对应地安装到C机组上, 启动C机组进行测试, 仍存在发动机润滑油故障。
4 油冷器检查与分析
在检查测试节温器的同时, 对油冷器进行了检查, 测量发动机油冷器进水口和出水口温度, 进水口温度32℃, 出水口温度35℃, 冷却水温度不高, 温差变化不大, 说明了辅助水循环正常, 也可以分析出只有小部分润滑油走“大循环”。做进一步检查, 用红外线测温仪测量从油冷器进油口到出油口温度, 观察温度变化情况, 发现油冷器中间部位温度变化比较大, 分析油冷器内部可能有堵塞现象。
通过以上检查, 确认是发动机油冷器存在问题, 是引起润滑油温度高的原因。在厂家更换新的油冷器, 启动C机组进行测试, 发动机润滑油温度正常。
5 结束语
通过上述的案例, 详细说明龙口压气站P9390GSI/MH64型往复式天然气压缩机组发动润滑油温度高故障分析和处理过程。以便在以后往复式压缩机组故障分析和处理。
摘要：内容分析龙口压气站P9390GSI/MH64型往复式天然气压缩机组发动润滑油温度高故障原因, 采取相关处理措施。作为发动机故障案例, 可供参考。
关键词：压缩机组,节温器,油冷器,润滑油温度,故障分析
参考文献
润滑油温度 篇2
由DS18B20构成的单线多点滑油温度监测系统设计
介绍了数字式温度传感器DS18B20的工作特点与工作原理,利用DS18B20的`单线总线数字输出的特点和单片机技术,给出了一种基于DS18B20构成的单线多点滑油温度监测系统的硬件结构和软件流程,测试结果表明该系统能够有效地监测滑油温度,具有操作方便、接口简单、成本低、性能可靠等优点.
作 者：徐国荣 刘金涛 XU Guo-rong LIU Jin-tao 作者单位：徐国荣,XU Guo-rong(漳州师范学院物理与信息工程系,福建,漳州,363000)刘金涛,LIU Jin-tao(61213部队航修厂,山西,临汾,041000)
刊 名：装备制造技术 英文刊名：EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(12) 分类号：V241.07 关键词：DS18B20 单片机 滑油 温度监测润滑油温度 篇3
汽车的燃油经济性是汽车节能和动力性能的一项重要指标,测试此指标的方法有直接法和间接法测试整车油耗。然而,测试整车油耗过程中有很多因素对结果有误差影响,如发动机起始温度、蓄电池电压、胎压、试验设备的标定,其中发动机是主要的影响因素之一。
发动机工作温度过低将会导致喷雾效果不佳,燃烧恶化,CO、HC排放增加,加剧发动机活塞与气缸壁之间的磨粒磨损,润滑油油品劣化等不良现象。当发动机工作温度过高时,零部件会膨胀变形,导致零部件之间的机械磨损加剧;润滑油黏度降低,使零部件配合面油膜变薄,再次加剧磨损;同时,将会导致发动机的充气效率降低,引起不正常燃烧,使NOx的排放增加。目前,国内测试汽车整车综合油耗多数是以《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、阶段Ⅳ》(GB18352.3—2005)为试验依据,要求在试验之前,汽车应放置于温度相对稳定在293～303 K (20～30℃)之间的室内预置,时间最少为6 h,直到发动机机油温度和润滑油温度达到室内温度的±2℃范围内[1]。
吕猛等人研究发现,通过冷却系统对发动机润滑油的温度进行精确的控制,保证发动机在合适的温度下工作,将会大幅度地提升发动机的动力性、经济性、排放及可靠性[2]。康宁等人通过对油雾发生器雾化特性的研究,发现空气温度越高,油滴平均直径越小,油耗量越大,气耗量越小,即燃油经济性好[3]。曹雪咏在对冬季汽车发动机的研究中发现,如果温度过低,燃料蒸发慢,雾化不良,在燃烧室内燃烧速度低,甚至有的没燃烧完就被排出缸外[4]。耿广武通过进行台架试验和道路试验,验证了低温条件对油耗影响较大,提出应采取措施予以避免[5]。
笔者在一系列油耗测试试验中发现,以发动机润滑油起始温度为变量,严格控制好其他影响因素,得出油耗结果与温度高低有线性关联。
1 温度对燃油经济性的影响
环境温度对发动机的瞬时状态,尤其是对发动机启动阶段有很大影响。研究表明,环境温度降低,几乎所有的发动机排放物都会增加,最高的特定气体和微粒排放出现在NEDC的早期阶段[6]。发动机的正常水温应保持在80～90℃,过高或过低的水温,都会导致油耗增加。温度过高,发动机的冷却系统能自动改变冷却水循环,增加散热,从而带走多余的热量,从而保持发动机温度在一个合适的温度范围内,有效地保证发动机的工作状态。
1.1 温度对发动机的影响
汽车发动机是燃烧可燃气混合所产生热能转变成机械能而输出动力的。而现代汽油发动机的热效率一般只有30%左右,其余让冷却介质带走的热量占25%左右,废气带走的热量占40%左右,其他热量损失占5%左右。可见,发动机的热量损失是较大的。特别是冬季,气温低,与发动机运转温度差距大,散热快,热量损失也多,欲满足发动机负荷功率的需要,必须把由于温差损失的热量补充进来,那只好加大油门来提高发动机的热量。显然,燃烧的油料就要比其他季节较多些。
油雾润滑技术是一种先进的集中润滑方式,在压缩空气作用下,其关键部件油雾发生器能连续有效地将油液雾化。温度及油温对油雾雾化效果有重要的影响,而雾化效果直接决定润滑点的润滑情况。温度越高,燃油雾化越完全,那么燃烧越充分,越有助于发动机的节能减排。
对发动机温度的控制必须考虑到汽车的性能能使用户满意,并能降低成本和减少油耗。对普通汽车冷却系统的要求如下:必须在规定的大气温度下,在其整个使用范围内正常工作而不过热。按系统技术条件的规定,在低温下能很好地工作,而不使设计性能有所下降。
1.2 温度对润滑油的影响
汽车在低温条件下使用时,变速箱、后桥总成润滑油温度往往不进行预热,而提高油温达到正常工作温度是靠零件摩擦和搅油产生的热量来保证的。汽车低温启动时,发动机的水温上升是一个延迟过程,传动系机油温度低、黏度大、运动阻力大,不能马上达到正常工作度,此时极易加大各部件摩擦的磨损,从而降低汽车使用寿命。汽车传动阻力增大,其总成在很长一段时间内负荷增大,使油耗增加。
液体润滑的接触摩擦受边界润滑和流体动力润滑的综合影响。大量研究发现,润滑油的温度差异会影响润滑油的黏度,特别是在0～30℃的时候,黏度随温度的变化特别显著,随着油温增加,润滑油黏度降低,使得内摩擦下降,整车阻力下降,从而对油耗测试结果有一定的影响。
因此,在整车测试油耗的过程中,起始温度的差异会在一定程度上影响油耗测试结果。笔者针对这个问题,在控制不同的初始温度这个因素变量下,设计了一系列整车油耗试验。
2 试验研究
通过研究不同温度下整车油耗的差异,从而验证温度对整车油耗的影响。试验完全依据国家传动效率测试方法,参照国标《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》(GB 18352.3—2005)执行。
2.1 试验设备
试验地点为国内某汽车制造厂动力环保实验室(如图1所示)。该试验室主要由紧凑型底盘测功机、控制分析系统、环境仓和排放分析仪4个部分构成(如图2所示)。
试验的核心设备均是转鼓试验台。转鼓试验台主要由48"紧凑型底盘测功机(如图3所示)、车辆轮胎固定装置、车辆对中装置、冷却风机、转鼓盖板等组成。该系统适用于测试前轮驱动和后轮驱动的两轴车辆,系统的控制模式包括道路负载模式、速度控制模式、速度控制和牵引力控制模拟。
采用间接法NEDC循环测试油耗试验,气体分析设备是试验结果精确度的保障。根据《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》(GB 18352.3—2005),气态污染物应使用下列仪器分析。
(1)—氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)分析仪:不分光红外线吸收(NDIR)型。
(2)碳氢化合物(HC)分析仪:对点燃式发动机,氢火焰离子化(FID)型。用丙烷气体标定,以碳原子(C1)当量表示。
碳氢化合物(HC)分析仪:对压燃式发动机,加热式氢火焰离子化(HFID)型。其检测器、阀、管道等加热至463K(190℃)±10 K。用丙烷气体标定,以碳原子(C1)当量表示。
(3)氮氧化物(NOx)分析仪:化学发光(CLA)型或非扩散紫外线谐振吸收(NDUVR)型,两者均需带有NOX—NO转换器。
(4)颗粒物:用重量法测定收集的颗粒物。这些颗粒物应是在各种情况下,用装在样气流中的2个串联安装的滤纸收集的。每对滤纸收集到的颗粒物质量应按下列公式计算:
Mp=Mf,或者
公式中:Vep为流经滤纸的体积,m3;Vmix为流经通道的体积,m3;Mp为颗粒物的排放量,g/km;mf为滤纸收集的颗粒物质量,g;d为相当于运转循环的实际距离,km。
应调整颗粒物取样流量比(Vep/Vmix/Vmix),使其满足:Mp=Mlimit,1mg≤mf≤5mg (当使用47 mm直径的滤纸时)。Mlimit为颗粒物排放量的限值(过滤器收集的有效质量的限值),g/km。
所有分析仪应具有测量排气污染物样气浓度所需要的量程和相一致的准确度。不管标定气体的实际值是多少,测量误差应不超过±2%(分析仪的本身误差)。标定气体的体积分数小于100 ppm时,测量误差应不超过±2 ppm。环境空气样气应用同一分析仪在适当量程进行测量。测定所有滤纸的重量所使用的微量天平,应有5μg的准确度和1μg的分辨率。
采用热电偶记录试验前发动机润滑油温度。热电偶传感器可以将温度信号转换成热电动势信号,然后通过电气仪表转换成被测介质的温度。由于所测温度不是特别高,所以这里采用“T”形热电偶。“T”形热电偶又称铜-康铜热电偶,具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高、温度近似线性和复制性好,传热快,稳定性和均匀性较好,价格便宜等优点,适用范围为在-200～350℃温区,测量精度为±0.01℃。
2.2 试验方法
我国燃油排放法规情况基本上是沿用了1992年始欧洲第三阶段的测试。图4所示为我国车辆燃油循环测试的车速-时间曲线,市区循环为15工况循环,用来模拟汽车在城市中行驶时的工况,城市工况中汽车行驶的最高车速为50 km/h,变速器主要使用1、2、3档。具体的操作规范参考《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》(GB 18352.3—2005)中的表1。市郊循环为13工况循环,用来模拟汽车在市郊和高速公路上行驶时的工况,市郊工况中汽车行驶的最高车速为120 km/h,主要使用3、4、5挡。具体的操作规范参考《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ
阶段)》(GB 18352.3—2005)中的表2。
一个市区运转循环按工况分解,各工况所用时间及所占比例见表1。试验期间平均车速为19 km/h。一个市郊运转循环按工况分解,各工况所用时间及所占比例见表2。试验期间平均车速为62.6 km/h。
排放量根据《轻型汽车燃料消耗量试验方法》(GB/T19233—2008)进行计算:
上式中:Mi为污染物i的排放量,单位为克每千米(g/km);Vmix为校正至标准状态(273.2K和101.33kPa)的稀释排气体积,单位为升每次试验(L/试验);Qi为标准状态(273.2 K和101.33 kPa)下污染物i的密度,单位为克每升(g/L);Ci为稀释排气中污染物i的浓度,并按稀释空气中污染物i的含量进行校正,ppm。如Ci用体积百分数表示,则系数10-6用10-2替代;d为试验循环期间的行驶距离,单位为千米(km)。
2.3 油耗的计算
油耗可以根据乘用车燃油消耗量碳平衡法计算公式得到,公式如下:
Q=[(0.866×QHC)+(0.429×QCO)+(0.273×)]
公式中:Q为燃油消耗量(L/100km);QHC为测得的碳氢排放量(g/km);QCO为测得的一氧化碳排放量(g/km);为测得的二氧化碳排放量(g/km);D为15℃时试验燃油的密度(kg/L)。
2.4 试验步骤
汽车在底盘测功机上模拟道路行驶时,控制实验室内温度为变量,大气压为100 kPa,室内相对湿度为50%,实验前车身应洁净、干燥,汽车车轮内无砂石等颗粒物。
(1)将试验车更换好试验用发动机、变速器和后桥润滑油。
(2)预处理。
(3)浸车6h;(经预处理后的汽车,在试验之前,应放置于温度相对稳定在25℃的室内预置。此预置时间应至少进行6 h,直到发动机机油温度和润滑油温度达到室内温度的±2℃范围内)。
(4)将试验车的驱动轮置于底盘测功机的转鼓上,用三角架固定试验车的从动轮。
(5)调整试验车驱动轮的胎压至轮胎的标准胎压210 kPa,调整底盘测功机的当量惯量。
(6)记录发动机润滑油温度。进行NEDC循环试验,得出市区油耗、郊区油耗及综合油耗。
2.5 试验结果分析
整车油耗测试结果是测得市区循环油耗和郊区循环油耗,根据相关标准得出综合油耗。通过不同油品组合的整车油耗差别可以很直观地反映出整车的燃油经济性。
在保持其他因素的前提下,保持环境温度在23～27℃的范围内完成了20次油耗测量,测量结果如图5所示。横轴为测量温度点,表示的是试验前采集的发动机润滑油稳定温度,单位为℃,纵轴是整车综合油耗,单位为L/100 km。
从试验结果可以看出,随着发动机润滑油温度的升高,整车综合油耗成线性关系降低,温度从22.7℃升至27.4℃,综合油耗从7.214 L/100 km降到7.05L/100 km,下降幅度为2.33%。试验结果充分地验证了之前的分析。
对20组不同温度下测得的油耗结果进行进一步的分析,如图6所示,线条①是市区工况油耗,线条②是郊区工况线条,2条坐标轴的油耗跨度相同,图中明显可以看出郊区工况油耗波动不大,并且数值稳定,没有下降的趋势,而市区工况油耗随温度下降幅度很大,下降趋势比综合油耗更明显。由此可以得知,温度对郊区油耗影响很小,而主要影响市区油耗,主要是因为启动时,发动机温度低,温度对发动机的工作状态影响很大,而持续工作一段时间后,发动机温度达到最佳工作温度,而且有散热器开始工作维持最佳工作温度,所以温度对此时的整车油耗影响就不明显了。
3 总结
(1) NEDC初始温度不同,对油耗测试结果有影响,温度越高则测得整车油耗偏低,这使得温度控制不稳定时测试的整车油耗结果可信度偏低,因此在进行NEDC测试整车油耗开始前,控制好环境温度是非常必要的。
(2)整车油耗测试试验根据国标进行,数据由电脑计算得出,设备测量准确度达到±1%。NEDC循环中温度的控制是非常重要的,润滑油温度越接近国标设定的温度,那么得出的油耗越为准确。
(3)笔者通过试验数据的分析得出,温度对油耗影响的主要过程是启动阶段,温度越高,启动阶段的发动机性能越好,相应的燃油经济性就越高。
摘要：汽车燃料经济性是评价汽车六大重要性能的指标之一。汽油机工作时,润滑油温度的差异会导致不同的燃油喷雾效果、燃烧效率和润滑油黏度等,从而影响柴油机的燃油经济性能、动力性能和环境性能。通过在一系列的燃油经济性测试试验中研究人员发现,发动机润滑油温度和燃油经济性测试结果有线性关联,并且市区工况的影响占主要部分。
关键词：润滑油温度,汽油机,润滑油,燃油经济性
参考文献
[1]GB18352.3-2005,轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)[S].
[2]吕猛,姜波,王振平.基于润滑油温度的发动机性能优化研究[J].交通节能与环保,2015(3):28-31.
[3]康宁,曾文彬.空气温度及油温对油雾发生器雾化特性的影响[J].润滑与密封,2009(12):15-17.
[4]曹雪咏,林庆松,安第斯.冬季汽车发动机的温度与油耗[J].交通节能与环保,2008(1):33.
[5]汪云.发动机喷油量的计算[J].内燃机,2005(1):22-24.
[6]耿广武.低温条件下行车对油耗影响的试验研究[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2009(2):30-31.
润滑脂调合釜温度DCS控制方案 篇4
关键词：DCS控制系统,调合釜,温度控制,滞后
随着DCS控制系统的普及, 如今润滑脂生产自动化程度越来越高, 基本实现了全生产流程的自动化控制。调合是润滑脂生产的关键环节, 对温度控制的速度和精度都非常严苛, 调合过程在调合釜中完成, 使用DCS控制系统控制调合釜温度一直是个难点。介绍调合釜温度DCS控制方案, 在和利时DCS控制系统MACS V6.5.2中实现调合釜温度控制, 控制速度和精度达到工艺设计要求。
1 被控对象
调合釜及温度控制设备流程如图1所示, 主要包括调合釜、夹套、热媒循环管线、热媒循环泵、三通阀、加热器、冷却器等。调合釜温度 (T1) 、热媒进夹套温度 (T2_1) 、热媒出夹套温度 (T2_2) 采集到DCS系统中;三通阀TV1、三通阀TV2由DCS远程控制。
调合釜是整个装置的核心设备, 是润滑脂调合及反应的场所。夹套是包裹在调合釜外表的中空层, 其内充满热媒, 热媒通过夹套及釜壁与调合釜内物料交换热量。热媒循环管线及热媒循环泵用于将加热或冷却后的热媒输送到夹套。三通阀TV1用于对流经加热器的热媒流量大小进行控制, 其开度对应流经加热器的热媒百分比, 当TV1开度为0%时, 热媒不经过加热器, 直接从旁路通过, 当开度为100%时, 热媒全经过加热器加热。三通阀TV2用于对流经冷却器的热媒流量大小进行控制, 其开度对应流经冷却器的热媒百分比, 当TV2开度为0%时, 热媒不经过冷却器, 直接从旁路通过, 当开度为100%时, 热媒全经过冷却器冷却。加热器用于加热热媒, 加热器后的热媒温度约为300℃。冷却器用于冷却热媒, 冷却器后的热媒温度约为0℃。
温度控制范围为20~280℃, 在生产过程的不同阶段, 调合釜温度控制有不同的要求:
(1) 快速升温:要求控制调合釜温度尽可能快的上升到设定值, 控制过程中不允许温度高于设定值温度1℃ (即不能超调) 。
(2) 快速降温:要求控制调合釜温度尽可能快的下降到设定值, 控制过程中不允许温度低于设定值温度1℃。
(3) 慢速升温:要求控制调合釜温度在设定时间内缓慢上升到设定值, 升温时长可设置, 控制过程中不允许温度高于设定值温度1℃。
(4) 慢速降温:要求控制调合釜温度在设定时间内缓慢下降到设定值, 降温时长可设置, 控制过程中不允许温度低于设定值温度1℃。
(5) 恒温:要求控制调合釜温度保持不变, 控制过程中温度波动不得超过设定值的±1℃, 通常快速升温、快速降温、缓慢升温、缓慢降温之后需要进行一定时间的恒温。
对于设备温度控制, 通常采用单回路PID或串级PID进行控制。但经过实际调试验证, 润滑脂调合釜温度控制采用单回路PID或串级PID都不能同时满足控制速度与控制精度的要求。若采用单回路PID控制, 不仅不能将温度控制稳定, 而且还会造成震荡失稳, 其效果还不如操作工根据经验手动控制。若采用串级PID控制, 调合釜温度控制作为主调, 热媒温度 (热媒进出夹套平均温度) 控制作为副调, 三通阀TV1、TV2分程控制, PID输出的0~50%对应TV2开度的100%~0, PID输出的50%~100%对应TV1开度的0~100%, 效果虽然比单回路PID稍好, 但控制速度和控制精度还是达不到生产工艺要求。
2 控制方案
为了能够同时兼顾控制速度和控制精度, 设计一种新的控制方案。设计思路:要想控制调合釜温度 (T1) , 需控制热媒温度 (T2, 即热媒进出夹套的平均温度T2= (T2_1+T2_2) /2) ;要想控制热媒温度, 需要控制三通阀TV1和TV2。
(1) 为了控制调合釜温度 (T1) , 应先控制热媒温度 (T2) , 即设定合理的热媒温度设定值 (T2_SP) 。设计方案中T2_SP与T1、T1_SP之间的关系如图2所示。
当T1>=T1_SP时, 应将T2_SP调低, 偏差越大, T2_SP调低的越多, 计算公式:
其中, T1_SP-T2_SP为T2_SP相对T1_SP的偏差量;T1-T1_SP为T1相对T1_SP的偏差量, 是T2_SP设定的基数;a* (T1-T1_SP) +1为动态系数, 与T1相对于T1_SP的偏差量相关, a为可在线修改的系数。当T1<=T1_SP时, 应将T2_SP调高, 偏差越大, T2_SP调高得越多, 计算公式:
其中, T2_SP-T1_SP为T2_SP相对T1_SP的偏差量;T1_SP-T1为T1相对T1_SP的偏差量, 是T2_SP设定的基数;a* (T1_SP-T1) +1为动态系数, 与T1相对于T1_SP的偏差量相关, a为可在线修改的系数。
将式 (1) 和式 (2) 合并整理后得:
T2_SP需做限幅处理, 限制在0~300℃之间。
为了控制热媒温度 (T2) , 应控制三通阀TV1和TV2的开度。TV1、TV2与热媒当前温度 (T2) 及热媒温度设定值 (T2_SP) 之间的关系设计如下:
(1) 当T2>=T2_SP时, 应该对热媒进行冷却, 即TV1全关闭, 并调整TV2的开度, 使经过冷却器的热媒与冷却器旁路来的热媒混合后的温度等于热媒温度设定值, 即:
整理后为:
TV2需做限幅处理, 限制在0~100%之间。
(2) 当T2<=T2_SP时, 应该对热媒进行加热, 即TV2全关闭, 并调整TV1的开度, 使经过加热器的热媒与加热器旁路来的热媒混合后的温度等于热媒温度设定值, 即:
整理后为:
TV1需做限幅处理, 限制在0~100%之间。
(3) 当T2>=T2_SP时, 使用式 (7) 计算的TV1必定小于0%, 限幅后为0%, 处于全关闭状态;同样, 当T2<=T2_SP时, 使用式 (5) 计算的TV2必定小于0%, 限幅后为0%, 处于全关闭状态。因此计算TV1和TV2开度时可以不用分情况考虑, 直接使用式 (5) 和式 (7) 进行计算并做限幅即可。
3 编码实现
根据设计方案, 在和利时DCS控制系统MACS V6.5.2中采用连续功能图 (CFC) 分别实现式 (3) 、 (5) 、 (7) 的计算, 如图3所示。
为方便使用, 将程序封装为功能块, 命名为KET_TEMP_CTRL, 如图4所示。这样只需在需要使用的地方调用此功能块, 并将实际的温度、阀门开度等变量连接到功能块的输入输出引脚上即能实现调合釜温度控制。
4 应用及效果
以调合釜R101为例, 其温度控制程序如图5所示。
图6为快速升温效果图, 从图中可看出, 当温度设定发生变化后, 系统将三通阀TV1开大, 调合釜温度快速上升, 当调合釜温度快达到目标值时, 提前自动关闭三通阀TV1, 并适当自动开启TV2, 起到减速升温的作用, 以免调合釜温度超过设定值太多。
图7为慢速降温效果图, 从图中可看出, 调合釜温度设定值缓慢下降, 调合釜温度也跟随设定值缓慢下降, 在设定时间以后, 调合釜温度达到了目标值。
5 结语
润滑油温度 篇5
矿用轴流通风机目前在国内矿山应用已很广泛, 为了保证矿井通风机正常提供新鲜风流, 将有害气体排除, 必须加强对通风机的管理, 维护和保养, 确保通风机安全可靠运行, 而在调试运行中经常发现风机温度过高, 与理想状态偏差较大, 轴承温度过高会严重影响到轴承寿命, 而且对风机安全可靠地运行也构成潜在威胁, 严重影响了通风机的正常工作和矿井的生产安全, 给整个企业带来很大的损失, 所以对轴承降温处理与分析显得格外重要.因此必须重视研究矿用通风机的改进, 采取有效的措施去处理好轴承过热问题。新河矿利用结构新颖, 有一定技术要求的风机润滑系统来降低轴承温度, 使得通风机系统得以优化[1]。
1 风机轴承润滑存在的问题
新河矿井所用通风机轴承润滑采用的是循环油润滑和喷射润滑相结合的方式。循环油润滑, 就是用油泵将液压站内经过滤冷却的润滑油输送到轴承部件中, 通过轴承与液压站之间的压差使润滑油再回流至液压站内。由于循环油可带走一定的热量, 使轴承降温。喷射润滑, 是用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中, 射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。在风机轴承高速旋转时, 滚动体也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流, 用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中, 这时必须用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承中。
风机轴承产生的摩擦热其散热途径主要是通过滚动体与润滑油以及内外圈间的热传导方式, 传递到经过冷却的润滑油中, 还有一部分传递到轴承座以及转子表面, 由轴承座和密封圈以及转动部分 (转子、内圈) 与周围进行辐射和自然对流换热。
在最初的调试运行中发现风机前轴承 (单列角接触球轴承) 温度过高, 一直维持在55℃左右, 与理想状态40℃偏差较大。考虑到轴承温度过高的常见原因有: (1) 冷却不够, 如管路堵塞, 冷却器选用不合适, 冷却效果差; (2) 震动大, 如联轴器校正工艺差, 不符合要求, 转子存在动、静不平衡, 基础刚性差、地脚虚, 旋转失速和喘振等; (3) 轴承异常, 如轴承损坏, 轴承装配工艺差, 轴承箱各部间隙调整不符合要求; (4) 润滑不良, 如润滑不足或过分润滑, 润滑油质量不符合要求、变质或有杂物[2]。
通过认真检查反复实验, 排除了冷却不够、震动大、轴承异常的因素, 最终发现是由于润滑油路设置不当、喷油嘴位置偏底导致润滑不良, 从而造成轴承温度偏高。
2 技术说明
2.1 润滑系统改造
改造一:原设计中, 润滑油经冷却后从润滑油站出来, 经输油管先到达风机后轴承处的喷油嘴, 然后到达前轴承处的喷油嘴。风机前轴承紧邻风叶, 受力最大, 摩擦发热多, 但是润滑油最后到达前轴承喷油嘴时, 油压降低, 油量减少, 不能够充分浇注进轴承里, 散热效果大大削弱。所以我们就改油路为:从前轴承处进入, 先经过前轴承的喷油嘴, 再流到后轴承的喷油嘴, 这样前轴承就能最大程度的得到润滑油冷却, 效果明显。后轴承虽然获得润滑油量有所减少, 但其自身受力小, 发热少, 轴承温度和改造前相比, 也没有发现明显升高[3]。 (如图1)
改造二:原设计中, 前轴承喷油嘴只有一个, 喷嘴的位置在内圈和保持架中心之间, 这是恰当的, 但是由于风机的前轴承内外径较大, 轴承厚度较厚, 润滑油单从一处喷射进轴承, 不能保证整个轴承都很好的得到润滑与冷却, 所以我们在前轴承处又加接了两个喷油嘴, 分别从轴承左右两侧喷射到轴承的转子上, 这样共三个喷油嘴出油全方位浇注润滑冷却轴承, 轴承温度大大降低, 维持在38℃左右, 达到了预期效果[3]。
2.2 温度检测系统的优化
2.2.1 润滑油油路改造后检测系统的不足
在前面对润滑油油路改造后, 检测数据显示轴承温度大大降低了, 但与此同时我们对温度检测数据产生了质疑, 这个数据准确吗?如何确保检测数据更加准确可靠的问题又摆在了面前, 为了解决这个问题经过细致研究对轴承温度检测系统进行了优化改善。
由于经冷却的润滑油喷油嘴只对着单列角接触球轴承转子横面的中间部位, 导致润滑油不能直接全部覆盖轴承, 只能高压将润滑油喷至轴承中, 又因风机前轴承位置紧邻风叶, 受力大, 对其温度进行全方位准确监测至关重要。而风机本身自带的温度监测点都位于轴承上端, 彼此紧紧相邻, 不能够全面检测反映轴承各部位的实际温度, 存在监控漏洞, 而且按原设计仅从几个温度监测点引出一路监控线到总控制柜中, 来监控风机轴承温度的变化, 这样可能会因为经过冷却的润滑油直接喷射到温度监测装置上, 引起监控人员的误判断, 后果难以预想[4]。
2.2.2 系统的优化改造
本着控制柜中的PLC及温度检测模块本身端口允许, 在风机前轴承共加接了3个温度检测点, 互成120°夹角, 实现了对轴承温度360°的全方位检测。监控过程中, 可以对比三组数据来判断轴承的实际温度。
另外风机后轴承连接了2个温度检测点, 上下对称检测;电机的三相绕组温度检测及转轴前后端共接了5处温度检测, 最后通过控制柜上的温度巡检仪实现集中输出显示。
电阻式温度检测器 (RTD, Resistance Temperature Detector) 是一种物质材料做成的电阻, 它会随温度的上升而改变电阻值, 如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数, 如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属做成的, 其中以白金 (Pt) 做成的电阻式温度检测器, 最为稳定、耐酸碱、不会变质、相当线性等性能最受工业界广泛采用。
PT100温度感测器是一种以白金 (Pt) 做成的电阻式温度检测器, 属于正电阻系数, 其电阻和温度变化的关系式如下:R=Ro (1+αT) 其中α=0.00392, Ro为100Ω (在0℃的电阻值) , T为摄氏温度。
系统加接的温度传感器均为PT100温度传感器, PT100温度传感器是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器, 可以工作在-200℃至650℃的范围, 能够满足轴承温度检测的需要[5]。
3 实施效果
通过小成本投入, 对通风机的润滑油油路和轴承温度检测系统进行了优化创新, 降低了风机轴承温度, 延长了轴承使用寿命, 加强了对风机轴承的全方位温度检测, 提高了风机故障的可预知性和风机运行的可靠性。另外在此过程中同时也对风机的性能构造有了更深入的认识, 为后期保养工作积累了经验。由于轴承温度的降低, 延长了润滑油的更换周期, 降低了材料消耗与维修费用。
4 结束语
通过对轴承过热故障的分析和处理, 采用轴承温度检测系统, 可发现轴承的早期故障, 及时采取防范措施, 防止通风事故的发生, 减少了通风机的不正常停机时间, 将计划性强制维修改为预制维修, 降低通风维修成本, 节约能源, 具有十分明显的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]Chao WU.Mine ventilation network analysis and pollution simulation[R].Lulea University of Technology, 1987.
[2]Wang, Y.J.and Hartman, H.L.Computer solution of three-dimen-sional mine ventilation networks with multiple fans and natural ventilation[J].Int.J.of Rock Mech.and Min.Sc., 1967, 2 (2) :129-154.
[3]Reform of ventilator lubrication system and optimization of bearing temperature testing system of project report XinHe mine.新河矿通风机润滑系统改造与轴承温度检测项目报告
[4]Ren Dongtian editor, Mine ventilation and safety[M].Beijing:coal industry press, 1993.3-18.任洞天主编, 矿井通风与安全[M].北京:煤炭工业出版社, 1993.3-18.
润滑油温度 篇6
1 硬件设计
1.1 系统介绍
滑油温度记录仪的主要组成包括数字温度传感器、单片机、显示器及I2C器件等构成,其组成框图如图1所示。记录仪的工作原理是,数字温度传感器将采集到的数字温度信号直接传给单片机,单片机对该信号进行分析、处理后,将温度值写入I2C器件存储(记录),再在单片机控制下,从I2C器件中读出储存的数据并送显示器显示,这样既可以监测滑油的工作温度,还可以监测I2C器件的工作状态。
1.2 元器件选择
1.2.1 单片机的选择
单片机是控制记录仪工作的核心,经过比较,采用了Atmel公司的AT89S51型单片机。选择的理由是[4]:(1)该单片机与8051系列单片机完全兼容(引脚数及功能相同,软件指令也相同,内部结构基本相同),容易使用,且成本十分低廉;(2)内部存储器采用可反复擦写的EEPRROM,有利于反复修改程序;(3)具有低耗能工作方式和能够实现掉电自动保护;(4)具有较强的抗干扰性,大大提高了抵御外界的电磁干扰能力,所以特别适合在条件相对恶劣的条件下工作。
1.2.2 数字温度传感器的选择
DS18B20是DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器(和单片机的通信只需一根线,且与单片机通信距离可达15m),具有微型化(可直接粘贴在滑油管道上采集温度)、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点[5,6],能直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理,因而可省去传统的信号放大、A/D转换等外围电路。工作电压范围为3~5.5V,使系统设计更灵活、方便。测量温度范围为-55℃~+125℃,精度为±0.5℃,适合于恶劣环境的现场温度测量。由于滑油的正常工作温度不超过100℃,因此DS18B20是十分理想的选择。
1.2.3 I2C总线器件的选择
I2C总线是Inter Integrated Circuit Bus(内部集成电路总线)的缩写。该总线是Philips公司研发的一种双向二线制总线,用于连接单片机及其外围设备,是近年来应用较多的串行总线之一。其优点是简单、有效,并且占用的空间非常小,减少了电路板的空间和芯片管脚的数量,降低了互联成本。I2C总线器件中应用较多的AT24C04A是美国Atmel公司生产的低功耗CMOS串行EEPROM(电可擦除存储器),它含512×8位存储空间,具有工作电压宽(2.5~5.5V)、擦写次数多(大于10万次)、写入速度快(小于10ms),并且掉电后数据可保存40年以上[7]。另外,在温度数据的记录过程中,由于每30s对滑油温度进行一次采集已可以满足分析要求,按航空发动机最多工作4h计算,共需储存数据480个,所以AT24C04A的存储空间可以满足数据的储存要求。
1.2.4 液晶显示器件AMPIRE128×64
该液晶显示模块是由128×64个液晶显示点组成的64行×128列的阵列。每个显示点对应一位二进制数,1表示亮,0表示灭。存储这些点阵信息的RAM称为显示数据存储器。要显示某个图形或汉字时,必须将相应的点阵信息写入相应的存储单元中[8]。图形或汉字的点阵可由液晶取模软件完成。
由于该液晶显示模块的驱动电路是由一片行驱动器和两片列驱动器构成,所以该液晶屏实际上是由左右两块独立的64×64液晶屏拼接而成。这样左右半屏的显示就需要由片选信号CS1和CS2选择。如CS1=1,CS2=0时,选中左屏。每个液晶屏从上至下8等分为8个显示块,每块包括8行×64列个点阵。每列中的8行点阵信息构成一个8位二进制数,存储在一个存储单元中。存放一个显示块的RAM区称为存储页。即64×64液晶屏的点阵信息存储在8个存储页中,每页64个字节,每个字节存储一列(8行)点阵信息。因此存储单元地址包括页地址(Xpage,0~7)和列地址(Yaddress,0~63)。
1.3 记录仪的原理图设计
本记录仪的硬件原理图(及其仿真效果)如图2所示。数字温度传感器DS18B20将检测到的二进制的数字温度信号通过其输出端DQ经P1.3引脚送入单片机AT89S51,单片机将该信号转化为十进制温度值后,再通过P1.5引脚(接I2C总线的数据线SDA)将温度值写入AT24C04A储存(仍以二进制形式储存)。为了便于实时监测滑油温度和AT24C04A的工作状态,可将储存的温度再从AT24C04A中读出送液晶显示器AMPIRE128×64显示(数据传送通过单片机的P2口进行)。
2 记录仪的控制软件设计
本记录仪的控制软件设计采用模块化思想,根据功能将系统控制软件分为三大模块:(1)数字温度传感器DS18B20的驱动程序模块,控制温度信号的采集;(2)I2C总线器件AT24C04A的驱动程序模块,控制温度数据的储存与读取;(3)液晶显示器AMPIRE128×64的驱动程序模块,控制汉字与监测结果的混合显示。其中对AT24C04A的驱动程序编写思路如下:
因为对AT24C02的操作只有两种情况,一是从中读取数据,另一是将数据写入其中。所以,要对AT24C02操作,首先就要将“读”命令或“写”命令写入该器件,以使其做好相应的准备。如果要读取数据,还必须指定要读取数据的地址。同样,要写入数据,也必须指定要写入数据的地址。根据上述规定和I2C总线传输协议,可分别画出如图3(a)、(b)所示的“读”、“写”“操作”软件流程图。
本系统的驱动程序采用C语言设计,其主程序如下:
3 记录仪的Proteus软件仿真
为确保滑油温度记录仪的软硬件设计正确,本文对设计进行了Proteus软件仿真。其基本过程是先绘制好图2所示的仿真电路,再将由Keil软件编译并生成的系统驱动程序(“觹.hex文件”)载入单片机;接着在Proteus软件环境中,通过编辑DS18B20的属性,将其温度值设为“69”(℃)。最后,启动仿真,即可得图2所示的仿真效果。该结果表明,系统的软硬件设计正确。
4 结束语
本滑油温度记录仪采用高度集成化的数字温度传感器进行温度采集,大大简化了单片机的外围电路,显著降低了电路板的体积和成本。温度数据的储存采用了非易失性的可掉电保存的I2C器件,为数据的储存和读取带来了极大方便。另外系统增加了液晶显示器件,不仅可以在线监测滑油温度的变化,还能监测I2C器件的工作状态。最后采用Proteus对记录仪的软硬件设计进行仿真,显著缩短了开发周期和降低了开发成本。本记录仪的应用将为航空发动机滑油温度监测装置的定检工作提供重要参考信息,大大增加定检工作的可靠度。
摘要：为给航空发动机滑油系统运转状态的分析提供参考信息,设计了滑油温度记录仪。系统的硬件设计包括温度采集、数据储存和数据显示三个模块,其功能分别由数字温度传感器DS18B20、I2C总线器件AT24C04A和液晶显示器AMPIRE128×64完成。对系统软硬件的Proteus仿真表明,系统运行可靠。
关键词：记录仪,I2C总线器件,数字温度传感器,液晶显示器,单片机
参考文献
[1]韩生寅.航空涡轮轴发动机构造学[M].北京:长城出版社,1997.
[2]徐玮.C51单片机高效入门[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]周坚.单片机轻松入门[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[4]师宝山.基于AT89S51的多参数气体检测仪的研制[J].微计算机信息,2007(7-1):190-191.
[5]郑明惠.温室环境数字化监测仪表的设计与研制[J].计算机测量与控制,2005(12):37-39.
[6]徐敏,诸葛振荣,宋加仁.基于1-Wire技术的数字测温仪[J].机电工程,2007(4):26-29.
[7]刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].北京:机械工业出版社,2005.