据统计，液压系统、滚动轴承、柴油机和齿轮等关键机械部件的故障中，分别有高达75%、40%、35%和38.5%可归因于油液污染，尤其是金属磨损颗粒的累积。磨粒数量与尺寸在设备恶化时激增，预示风险。

　　▲机械磨损颗粒的产生过程

　　机械设备摩擦副表面常覆盖非铁磁性涂层，油液中因此含有铁磁性及非铁磁性(如铜、锡、铝)金属磨粒。准确区分这些磨粒属性并统计其数量，是评估设备磨损状况、定位磨损位置及预测寿命的关键。

　　一、油液颗粒污染度检测技术研究现状

　　当前，润滑油样分析结合多元技术监测金属磨损颗粒，成为污染物检测与故障诊断的新路径。各方法虽准确解析磨粒特性，但各有局限，如离线检测的实时性差、成本高、取样难。

　　▲油液颗粒污染物检测方法的特点

　　电感检测法作为研究热点，凭借不扰油、属性区分与计数兼具的优势脱颖而出。然而，现有研究多集中于传感器结构优化与电路改良，对微流体电感检测的实时性与电磁场理论探讨尚显不足。

　　为了突破金属磨粒监测技术的现有局限，Inzoc智火柴深入探究电感检测法的电磁场原理，研发出一款专为工业应用设计的电磁感应式油液金属磨损颗粒传感器。

　　智火柴

　　二、电磁感应如何实现设备油液金属磨粒的监测?

　　电感式油液金属颗粒传感器，依托电磁感应原理，能够同时实现磨粒属性判别与粒径统计，弥补了传统方法的不足。

　　在时谐准静态电磁场环境中，金属颗粒不仅受磁化影响，还显著受到涡流效应作用，产生反向涡流磁场，与原磁场部分抵消，形成新磁场格局，进而改变传感器线圈的阻抗特性，成为检测油中金属颗粒的关键依据。

　　▲1 金属颗粒与传感器线圈之间的耦合模型

　　线圈阻抗的变动与金属颗粒的电磁特性、尺寸、线圈激励参数等紧密相关，构成复杂耦合关系。通过监测线圈阻抗参数的变化，实现对油中金属颗粒的有 效检测。

　　▲油液中常见的金属颗粒

　　当流经线圈的是正弦波交变电流时，产生的磁场是时谐电磁场。时谐磁场主要受金属磨粒产生的磁化效应和涡流效应影响，铁磁性金属磨粒中的磁化效应远强于涡流效应。

　　而非铁磁性金属磨粒中只有涡流效应，如上图所示的铜颗粒，当非铁磁性金属磨粒通过时，由于其电导率远大于其磁导率。

　　▲电感线圈传感器及磨粒检测机理

　　低频增强铁磁颗粒磁化，高频加剧非铁磁颗粒涡流，从而优化传感器对不同金属颗粒的检测能力。

　　由此得出：输出信号的幅值大小反映了通过传感器的磨粒大小，输出信号相位的不同可以用于区分磨粒的属性是铁磁性还是非铁磁性。

　　三、基于电磁效应的油液金属磨粒传感器的设计

　　Inzoc智火柴自主研发的IFM-3油液金属磨损颗粒传感器正是基于电磁感应原理。

　　核心原理

　　一是针对金属磨粒的电磁特性进行感应;二是基于激励频率f与金属磨粒电磁特性的交互作用，体现不同金属颗粒在电磁场下的独特响应。

　　传感器采用高精度线圈设计，配合先进的信号处理技术，确保对油液中金属磨粒的高灵敏度检测。

　　技术亮点

　　IFM-3传感器可同时监测油液中的铁磁性颗粒与非铁磁性颗粒的数量及尺寸分布。zui小可检测30um的铁磁颗粒和120um的非铁磁颗粒，多达15个磨粒尺寸通道，设备故障监测更准确。

　　另外，在设计上也充分考虑了工业应用的实际需求。传感器外壳采用耐腐蚀、耐磨损的材料制造，确保在恶劣的工业环境中也能稳定运行。

　　智控传显

　　24h在线监测预警，无需停机取样，通过实时监测油液中金属磨粒的浓度、数量和属性，大大减少了设备维护的停机时间。

　　▲传感器系统模块图

　　信号采集与处理模块，负责捕获检测模块输出的数字信号，经处理后，无缝对接至通信模块。

　　▲传感器系统模块图

　　通信模块利用RS485等数据输出，确保数字信号稳定传输至上位机采集软件，实现远程监控与数据分析。

　　(1)可采用厂家提供的数据处理模块进行数据分析或展示;

　　(2)读取传感器的协议，集成到PLC或者其他显示控制系统进行数据展现。

　　四、IFM-3金属磨粒传感器的应用成果

　　目前金属磨粒传感器广泛应用于液压系统、滚动轴承、柴油机和齿轮等关键机械部件的油液污染监测，为设备运维提供有力的数据支持。

　　IFM-3油液金属磨粒传感器旁路安装示意图

　　采用旁路取油的形式进行取油，引入传感器的通道进行监测。

　　五、IFM-3油液金属磨粒传感器成功案例

　　2021年，该厂悬窑车间的辊压机上的IFM-3金属磨粒传感器即时发出远程预警，警示设备维护需求。

　　接到预警后，工作人员迅速登录“油液云”智能运维平台核查数据，发现减速机系统内磨损颗粒激增数十至百倍，且油温显著异常上升。现场技术人员立即启动双 轨应对机制：持续监控现场状况并同步向上级汇报。

　　公司高层迅速响应，组织技术沟通会议。鉴于系统长期运行稳定的历史背景，经充分讨论后，团队达成共识，决定遵循预警指示，立即安排设备停机，进行全方面检修与验证，以确保生产安全与设备健康。

　　IFM-3金属磨粒油液监测传感器在风机齿轮、水泥石化、钢铁冶金、电力能源等行业的设备智慧运维之中都有不乏的身影，为工业生产筑起安全防线。

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