本發(fā)明屬于機械故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種潤滑油微粒分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
：：工程機械的發(fā)動機、傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)都使用潤滑油，潤滑油是機器設(shè)備的“血液”，起著密封、潤滑、減磨、冷卻、清洗、減震和防腐等重要作用。英國喬斯特摩擦學(xué)調(diào)查報告指出機械設(shè)備表面失效70％的原因是由磨損和腐蝕引起的，主要歸因于油品污染和潤滑不當；中國工程院2006年的咨詢研究項目調(diào)查顯示，消耗在摩擦、磨損和潤滑方面的成本估計年均9500億元，如果能正確運用摩擦學(xué)和潤滑知識可節(jié)省3270億元，可以很大程度降低設(shè)備故障，減少停機時間帶來的損失[1]。檢測和研究潤滑油中微粒的粒徑與組份，可以推斷機械部件的磨損程度和磨損類型(如粘著、疲勞、腐蝕等)，控制磨損速度，延長設(shè)備使用壽命，避免災(zāi)難性突發(fā)事故。潤滑油的品質(zhì)檢測和動態(tài)分析已成為機械設(shè)備診斷和健康評估的重要手段之一。機械正常運行過程中，磨屑微粒大小通常在1-10μm之間，大部分在2μm以下，只有極少數(shù)微粒大于15μm，且濃度很低。當過載或者速度過高出現(xiàn)非常規(guī)磨損時，微粒尺寸明顯增大，可達到10-50μm，少數(shù)大于150μm[2]。研究表明[3]，無論是設(shè)備零部件運行磨損產(chǎn)生的微粒還是其他污染產(chǎn)生的微粒，均以尺寸在20-30μm的微粒對設(shè)備的影響最大，且運行時間越長，磨損微粒越大，低于1μm的微粒對磨損基本不產(chǎn)生影響，而大于100μm的微?？梢圆捎么湃麢z查[4]等方法收集并清除。因此，懸浮于潤滑油中的粒徑在1-60μm的固體微粒成為監(jiān)測的焦點，這些懸浮在潤滑油中的設(shè)備磨損微粒，攜帶大量有研究價值的信息，這些信息的采集與處理，可用于零部件磨損狀況的判別、機器運轉(zhuǎn)狀況的評估和設(shè)備健康壽命的預(yù)測，推斷故障可能發(fā)生的部位及原因，有效預(yù)防災(zāi)難性故障的發(fā)生[2]。因此對潤滑油進行持續(xù)的在線監(jiān)測變得十分緊迫，潤滑油檢測的傳統(tǒng)方法是在實驗室采用一些方法來分析，如光譜分析法[5]和鐵譜分析法[6]等。傳統(tǒng)分析方法雖然可以提供設(shè)備零部件磨損的綜合信息，檢測結(jié)果具有一定的準確性，但因技術(shù)性太強、檢測環(huán)境要求嚴格、設(shè)備費用高、測試時間長，易受不確定性因素的影響，即使是富有經(jīng)驗的工程分析人員，檢測結(jié)果仍然相對離散。這種離線的實驗室檢測無法提供機器設(shè)備健康狀況的實時信息，且實驗室檢測信息的滯后，加大了在役運行設(shè)備的事故風(fēng)險。近十幾年，國外已經(jīng)研發(fā)了一些在線潤滑油監(jiān)測裝置，使機械設(shè)備的實時診斷成為可能。hager等(1986)[7]、pleper等(1988)[8]、martin等(1989)[9]、glavas等(1993)[10]應(yīng)用聲發(fā)射檢測技術(shù)，通過反射聲波的振幅變化來判斷潤滑油的油品，但此法易受機械背景聲和潤滑油溫度變化干擾。keller等(1989)[11]、flanagan等(1990)[12]、flynn等(1995)[13]用電容傳感器檢測潤滑油介電常數(shù)變化，檢測結(jié)果常受到油性能及其油環(huán)境溫度變化而變得十分復(fù)雜，而且介電常數(shù)的測量無法確定微粒的大小和濃度。1995年，reintles等[14]實驗證實散射計數(shù)光學(xué)方法能夠探測潤滑油中粒子，但測量的精度受到粒子光學(xué)性質(zhì)的影響(如：折射率、粒子的形狀、油的清晰度及其存在的空泡)。liu等(2000)[15]進一步改善了電容傳感檢測方法，不僅能夠檢測到鐵微粒，而且能夠檢測其它有色金屬微粒，但僅能檢測微粒直徑大于100μm的微粒，對小于100μm的微粒無法檢測。peng等(2005)[16]研究了潤滑油與微粒振動之間的關(guān)系，通過與振動譜的對比判斷設(shè)備的磨損狀況，判斷結(jié)果依賴于前期研究的振動譜。iwai等(2010)[17]利用潤滑油磨損碎屑的實時測量進行磨損定量評估，利用在線微粒計數(shù)器開發(fā)了設(shè)備磨損量的定量評估技術(shù)，評估過程中將碎屑總量視為測試樣本的質(zhì)量損失，但忽略了潤滑油中的污染物及燃燒產(chǎn)物，夸大了磨損程度。ashish等(2011)[18]利用磁場分頻多路技術(shù)，采用多通道阻抗脈沖傳感器分流，但每一頻率需對應(yīng)單一的通道；yilmaz等(2011)[19]采用一系列伸縮與擴張方法能分離出9.9μm的微粒，但僅對流速<200ml/min的油液進行微粒集中。du等(2012)[20]采用平行布置七通道的油碎片磁場傳感器監(jiān)測潤滑油中的金屬碎片，成功分離出不同流量中微粒尺寸為75μm-105μm和125-150μm的微粒，輸出量檢測大于單通道7倍，監(jiān)測微粒尺寸較大。liang等(2014)[21]提出了一種新的非對稱銳化邊角方法來監(jiān)測高流量的微粒集中，這種方法對油流速的敏感度低，可以分離出9.94μm的微粒，但該方法需要布置一系列銳化邊角，監(jiān)測結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。近年來，國外出現(xiàn)了超聲駐波的粒子分離技術(shù)[22]，采用超聲波分離或聚集技術(shù)，有可能獲得選擇性更高且準確可靠的分析結(jié)果，江蘇大學(xué)本課題組顧建祖等(2014)利用超聲駐波場對流體中懸浮微粒產(chǎn)生的橫向聲輻射力來移動連續(xù)流體中的微米級的懸浮粒子進行了預(yù)處理初步驗證實驗[23]，但均采用粘貼saw法搭建了潤滑油分離裝置，分離效果不明顯，粘貼位置準確性對駐波場的產(chǎn)生有極大的影響，因叉指電極頻率固定，分離的粒子粒徑也單一。本發(fā)明從力電耦合理論、微粒集中與分離技術(shù)實驗來發(fā)明一種潤滑油懸浮微粒集中與分離的操控方法，對稱電極及微流通道均采用直接在壓電基底上印刷的方式，保證了駐波場產(chǎn)生位置的準確性，且采用梯形叉指式電極的方式，可實現(xiàn)頻率可調(diào)的目的，從而可分離出不同粒徑的粒子。參考文獻[1]謝友柏.摩擦學(xué)科學(xué)及工程應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究2009:高等教育出版社.[2]tucker,j.,t.galie,a.schultz,c.lu,etal.,lasernetfinesopticalweardebrismonitor:anavyshipboardevaluationofcbmenablingtechnology.54thmachfailprevtechnolproc,2000:191-199.[3]蕭漢梁,鐵譜技術(shù)及其在機械監(jiān)測診斷中的應(yīng)用,1993,北京:人民交通出版社.[4]showalter,s.,s.pingalkar,ands.pasha.oildebrismonitoringinaerospaceenginesandhelicoptertransmissions.inphysicsandtechnologyofsensors(ispts),20121stinternationalsymposiumon.2012.ieee.[5]tan,c.k.,p.irving,andd.mba,diagnosticsandprognosticswithacousticemission,vibrationandspectrometricoilanalysisforspurgears–acomparativestudy.insight-non-destructivetestingandconditionmonitoring,2005.47(8):478-480.[6]leugner,l.,useofsedimenttestsandwearmetalsanalysestomonitorhydraulicsystemcondition.lubr.eng,1987.43(5):365-369.[7]hager,h.e.,fluidpropertyevaluationbypiezoelectriccrystalsoperatinginthethicknessshearmode.chemicalengineeringcommunications,1986.43(1-3):25-38.[8]pieper,k.a.andi.j.taylor,in-linewearmonitor,1989,dticdocument.[9]martin,s.,a.ricco,t.niemczyk,andg.frye,characterizationofshacousticplatemodeliquidsensors.sensorsandactuators,1989.20(3):253-268.[10]khandaker,i.,e.glavas,andg.jones,afibre-opticoilconditionmonitorbasedonchromaticmodulation.measurementscienceandtechnology,1993.4(5):608.[11]keller,m.andc.saba,monitoringofesterbaselubricantsbydielectricconstant.lubricationengineering,1989.45(6):347-351.[12]flanagan,i.,j.jordan,andh.whittington,aninductivemethodforestimatingthecompositionandsizeofmetalparticles.measurementscienceandtechnology,1990.1(5):381.[13]flynn,b.andh.whittington,improvedtransducerdesignformachineweardebrismonitoring.electronicsletters,1995.31(3):177-179.[14]mahon,j.r.r.,m.duncan,l.jankersleyl,a.schultz,etal.,opticaldebrismonitoring.vibrationinstitute,1995:263.[15]liu,y.,z.liu,y.xie,andz.yao,researchonanon-linewearconditionmonitoringsystemformarinedieselengine.tribologyinternational,2000.33(12):829-835.[16]peng,z.,n.kessissoglou,andm.cox,astudyoftheeffectofcontaminantparticlesinlubricantsusingweardebrisandvibrationconditionmonitoringtechniques.wear,2005.258(11):1651-1662.[17]iwai,y.,t.honda,t.miyajima,s.yoshinaga,etal.,quantitativeestimationofwearamountsbyrealtimemeasurementofweardebrisinlubricatingoil.tribologyin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