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摘要：机组在运行过程中不可避免地会有水和蒸汽侵入，对整个润滑系统金属部件造成不同程度的腐蚀，防锈性能是汽轮机油质量监督的一项重要指标。传统的检测方法耗时较长，且需要专人值守，为了进一步提升汽轮机油监督管理和发电机组安全运行水平，研制出一套液相锈蚀智能全自动测定仪，其应用了智能化液位监控、远程视频监控等多项技术。对系统中各主要模块功能及效果予以介绍，实验结果表明：所研制的液相锈蚀智能全自动仪各项功能均实现了设计目标，可有效提高试验工作效率，加强油质防锈性能监督，确保汽轮机组安全运行，且无需专人值守，有推广应用价值。
关键词：液相锈蚀;油质防锈;全自动测定仪
前言
随着我国科学技术水平的提升，越来越多的现代化技术被应用在了实际的仪器设计环节，不仅为我国传统的设备仪器使用注入了新的发展活力，同时也在很大程度上提升了原有仪器、设备的质量和使用寿命。其中，汽轮机组作为我国实际工业生产环节不容忽视的重要组成部分之一，在汽轮机组实际的运行过程中，受其工作环境的影响，导致汽轮机很容易因水蒸气的渗透而造成设备不同程度的锈蚀问题，影响了汽轮机组的使用寿命，同时也在一定程度上为后续的安全运行埋下隐患。所以，在这一需求背景下，本文着眼于液相锈蚀理念入手，构建能够实现对汽轮机油锈蚀情况进行智能化全自动测定的装置，希望能够对后续汽轮机组的正常运行奠定夯实的基础。
一、液相锈蚀的概述及其应用到智能全自动测定仪中的可行性
（一）液相锈蚀的概述
就液相锈蚀而言，是一种相对于“气相锈蚀”而言的，指金属在某种溶液中产生的锈蚀现象。近几年，随着我国有关这一技术研究的不断深入，这一理论逐渐被应用到了对设备锈蚀状态的检测环节，合理的应用液相锈蚀不仅仅能够实现对物体表面锈蚀情况的监控，从而也能够在一定程度上指导后续设备修理以及维护的方向。
（二）液相锈蚀应用到智能全自动仪中的可行性
自动化技术在实际机械设备设计、生产领域的落实使得液相锈蚀在实际智能化设备中的应用成为了可能，尤其是在液相锈蚀智能全自动测定仪的设计来说，这一设备所涉及的所有附件和配件都有符合相关标准的供应商，并且均能够符合国家的相应规章制度，所以，可以认为在实际的设计环节这一理念是可行的。
二、液相锈蚀智能全自动测定仪的设计
（一）液相锈蚀智能全自动测定仪的功能需求
首先，这一液相锈蚀智能全自动测定仪应具备无人监控与计算机连接视频监控全过程的控制系统，还可与移动设备连接操控监视;第二，在测定仪的接口处应采用先进的PID检测试验技术方法，安全、稳定、可靠的控制过程;第三，测定仪应能够针对检测过程的温度、转速、运行状态的全自动智能检测控制、显示;最后，则要求该测定仪能够具备自动补水，超温保护，故障自动报警等智能功能。
（二）液相锈蚀智能全自动测定仪的系统组成
结合以往液相锈蚀技术的研究，该液相锈蚀全自动测定仪应由以下闭环控制系统、网络监控系统、安全保护系统、报警系统四部分构成：
1.闭环控制系统，根据GB/T 11143《加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法》中所述，在试验过程中精准控制试验温度，满足60℃±1℃的要求，并保证符合GB/T 1220中1Cr18Ni9Ti要求的不锈钢材质制成搅拌器的运行速度控制在1000r/min±50r/min。要稳定可靠的控制以上两个功能部件的运行参数，需要采用闭环控制的方法得以实现。
2.网络监控系统，根据GB/T 11143试验方法中所述，整个试验时长为24h，因为试验过程中，需要设备始终处于通电、加热状态，在夜间工作时，为了用电安全和试验室安全，需要人员值守，为了减轻化验员工作负荷，可以通过网络功能将设备运行状态和实时影像上传到网络服务器中，即使化验员不在现场，也可以很方便的查看。设备通过本地RS232、CAN、RS485、I2C等接口，采集设备自身的温度信号、转速信号、开关信号、液位信号等，并将所有信号上传到ANDROID服务器。安卓服务器内建WebServer和VNCServer，提供基于HTTP协议的网络服务功能。安卓服务器和用户机通过路由器连接在同一局域网内，用户机即可通过服务器查看设备的运行状态，用户机可以是具有Wlan网络接口的计算机，也可以是具有WIFI连接功能的手持设备。同时，安卓服务器还可以通过移动网络向手机发送状态短信。
3.安全保护系统，除了具有常规的软件保护功能以外，还采用了作为预备方案的硬件保护电路，当软件崩溃或发生意外时，硬件保护电路即可生效，从而实现设备运行的绝对安全。硬件保护电路有以下几项：
1） 温度保护开关，保护温度70℃，当液体浴温度超过70℃时，直接跳过软件控制，将加热器切断电源。
2）液位保护开关，当试验液体低于最低液面线时，自动开启设备补液泵进行补液，到达工作液面时，自动停止补液，该功能可有效降低因设备干烧而导致实验室火灾等安全事故的风险。
3）电机过热、过载保护开关，当检测到电机工作电流出现异常，明显大于或小于其额定工作电流时，自动切断电机电源。
4）设备电源异常保护开关，当设备所接入的交流220V电源超出20%范围时，自行切除自身供电电源。
4，报警系统，当设备处于异常状态时立即发出警报，在第一时间通知相关人员，速度排查问题，该系统主要由声光报警、短信通知以及记录异常日志等功能组成。
（三）液相锈蚀智能全自动测定仪的实现
首先，就电气原理环节而言，设备电路部分由两部分组成：主板、控制板。主板集成了CPU、温度采集、信号采集、显示器接口，其中CPU通过触摸屏接收操作人員指令，由采集到的各类信号，通过逻辑判断，安排指令运行，并向控制板发送控制指令;控制板上集成各类开关器件，如固体继电器、电磁继电器、开关三极管、MOS管等，在接收到CPU的控制指令后，驱动加热管、电磁阀、泵、电机等执行器件运行，为系统可靠性和安全性提供保障。 其次，就显示器元件的设计环节，则采用android4.1操作系统的7寸屏幕，电容触摸屏，触摸灵敏度提高，且具有无线wifi功能，并留有互联网连接和USB连接接口，操作页面之间转换采用滑动手势切换，简单快捷。
第三，在进行MCU选型的环节，设备采用意法半导体生产的STM32F103作为主控，它是32位基于ARM核心的带512K字节闪存的微控制器，具有良好的抗干擾性和稳定性，主频最高72MHz，支持单周期乘法和硬件除法，供电电源支持2.0V – 3.6V，支持低功耗模式。
第四，就无线警报模块的实现来说，本设计选择的 GSM 模块为 SIMCOM（希姆通）公司的 SIM900A 模块，该模块为 SIMCOM 公司推出的一款紧凑型产品，完全采用 SMT 封装形式，其性能稳定，外观精巧，性价比高。SIM900A 采用工业标准接口，工作频率为/900Mhz/1800MHz，内嵌 TCP/IP协议，可以低功耗实现语音、短信（SMS）、数据和传真信息的传输。本模块与MCU通过串口通信，当设备出现异常时，通过此模块向指定手机发送故障报警短信。
第五，就温度采集模块的实现来说，使用PT100作为温度传感元件，在PT100上流经1mA恒流电源，则温度升高1℃，PT100上的电压增大0.385mV，电压进入减法电路做减法运算，被减去的电压为100mV，这是因为当PT100阻值为100Ω，对应温度为0℃，设备的温度检测范围为 0 – 100℃。减法电路的输出电压进入运算放大器，其放大倍数约为65倍，以此满足后续PID温度控制的要求。
第六，就也为液位开关环节的实现来说液位开关使用不锈钢浮球两位电磁-干簧管式，垂直安装并探入液体浴缸中，当液位开关浮球位于下液面线以下时，表示恒温浴缺液，检测到该状态，设备将自动启动补液泵进行补液。当液位开关浮球位于上液面线时，表示恒温浴中液面太满，设备将自动打开排液阀进行排液。只有在上液面线和下液面线之间的液面，才是设备工作的安全液面。
最后，就网络服务装置和视频监控装置来说，均选择了集成在ANDROID显示器中的网络服务器共提供了两种服务类型，分别为WebServer和VNCServer。这两种模式都能够在一定程度上为设备的使用者提供预期的监控结果。比如，就这一环节，通过VNC服务器，在接入网络的任何智能终端上，都可以获得和现场操作使用设备时，完全一样的显示界面，操作员在办公室甚至楼道里就可以方便快捷的了解到设备的运行信息。
结语：
综上所述，本文通过对系统中各主要模块功能及效果予以介绍，实验结果表明：所研制的液相锈蚀智能全自动仪各项功能均实现了设计目标，可有效提高试验工作效率，加强油质防锈性能监督，确保汽轮机组安全运行，且无需专人值守，有推广应用价值。
参考文献：
[1]周辰，成佳，李久盛.不同碱值磺酸盐防锈性能的研究[J].材料保护，2019，52（11）：115-118.
[2]周旭，王雪梅.润滑油液相锈蚀试验钢棒材质及对应牌号的探讨[J].石油商技，2014，32（05）：80-82.
[3]林国就，周旭，王雪梅，冯洁泳.32号长寿命汽轮机油防锈性能研究[J].石油商技，2013，31（02）：84-87.
[4]朴星君，朱桂林，孙树杉.钢铁渣粉对混凝土中钢筋的保护作用[J].环境工程，2011，29（03）：91-94+102.
[5]高仁辉，秦鸿根，庞超明.粉煤灰掺量、氯离子含量和pH值对混凝土中钢筋锈蚀的影响[J].混凝土与水泥制品，2005（01）：1-3.
关键词：液相锈蚀;油质防锈;全自动测定仪
前言
随着我国科学技术水平的提升，越来越多的现代化技术被应用在了实际的仪器设计环节，不仅为我国传统的设备仪器使用注入了新的发展活力，同时也在很大程度上提升了原有仪器、设备的质量和使用寿命。其中，汽轮机组作为我国实际工业生产环节不容忽视的重要组成部分之一，在汽轮机组实际的运行过程中，受其工作环境的影响，导致汽轮机很容易因水蒸气的渗透而造成设备不同程度的锈蚀问题，影响了汽轮机组的使用寿命，同时也在一定程度上为后续的安全运行埋下隐患。所以，在这一需求背景下，本文着眼于液相锈蚀理念入手，构建能够实现对汽轮机油锈蚀情况进行智能化全自动测定的装置，希望能够对后续汽轮机组的正常运行奠定夯实的基础。
一、液相锈蚀的概述及其应用到智能全自动测定仪中的可行性
（一）液相锈蚀的概述
就液相锈蚀而言，是一种相对于“气相锈蚀”而言的，指金属在某种溶液中产生的锈蚀现象。近几年，随着我国有关这一技术研究的不断深入，这一理论逐渐被应用到了对设备锈蚀状态的检测环节，合理的应用液相锈蚀不仅仅能够实现对物体表面锈蚀情况的监控，从而也能够在一定程度上指导后续设备修理以及维护的方向。
（二）液相锈蚀应用到智能全自动仪中的可行性
自动化技术在实际机械设备设计、生产领域的落实使得液相锈蚀在实际智能化设备中的应用成为了可能，尤其是在液相锈蚀智能全自动测定仪的设计来说，这一设备所涉及的所有附件和配件都有符合相关标准的供应商，并且均能够符合国家的相应规章制度，所以，可以认为在实际的设计环节这一理念是可行的。
二、液相锈蚀智能全自动测定仪的设计
（一）液相锈蚀智能全自动测定仪的功能需求
首先，这一液相锈蚀智能全自动测定仪应具备无人监控与计算机连接视频监控全过程的控制系统，还可与移动设备连接操控监视;第二，在测定仪的接口处应采用先进的PID检测试验技术方法，安全、稳定、可靠的控制过程;第三，测定仪应能够针对检测过程的温度、转速、运行状态的全自动智能检测控制、显示;最后，则要求该测定仪能够具备自动补水，超温保护，故障自动报警等智能功能。
（二）液相锈蚀智能全自动测定仪的系统组成
结合以往液相锈蚀技术的研究，该液相锈蚀全自动测定仪应由以下闭环控制系统、网络监控系统、安全保护系统、报警系统四部分构成：
1.闭环控制系统，根据GB/T 11143《加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法》中所述，在试验过程中精准控制试验温度，满足60℃±1℃的要求，并保证符合GB/T 1220中1Cr18Ni9Ti要求的不锈钢材质制成搅拌器的运行速度控制在1000r/min±50r/min。要稳定可靠的控制以上两个功能部件的运行参数，需要采用闭环控制的方法得以实现。
2.网络监控系统，根据GB/T 11143试验方法中所述，整个试验时长为24h，因为试验过程中，需要设备始终处于通电、加热状态，在夜间工作时，为了用电安全和试验室安全，需要人员值守，为了减轻化验员工作负荷，可以通过网络功能将设备运行状态和实时影像上传到网络服务器中，即使化验员不在现场，也可以很方便的查看。设备通过本地RS232、CAN、RS485、I2C等接口，采集设备自身的温度信号、转速信号、开关信号、液位信号等，并将所有信号上传到ANDROID服务器。安卓服务器内建WebServer和VNCServer，提供基于HTTP协议的网络服务功能。安卓服务器和用户机通过路由器连接在同一局域网内，用户机即可通过服务器查看设备的运行状态，用户机可以是具有Wlan网络接口的计算机，也可以是具有WIFI连接功能的手持设备。同时，安卓服务器还可以通过移动网络向手机发送状态短信。
3.安全保护系统，除了具有常规的软件保护功能以外，还采用了作为预备方案的硬件保护电路，当软件崩溃或发生意外时，硬件保护电路即可生效，从而实现设备运行的绝对安全。硬件保护电路有以下几项：
1） 温度保护开关，保护温度70℃，当液体浴温度超过70℃时，直接跳过软件控制，将加热器切断电源。
2）液位保护开关，当试验液体低于最低液面线时，自动开启设备补液泵进行补液，到达工作液面时，自动停止补液，该功能可有效降低因设备干烧而导致实验室火灾等安全事故的风险。
3）电机过热、过载保护开关，当检测到电机工作电流出现异常，明显大于或小于其额定工作电流时，自动切断电机电源。
4）设备电源异常保护开关，当设备所接入的交流220V电源超出20%范围时，自行切除自身供电电源。
4，报警系统，当设备处于异常状态时立即发出警报，在第一时间通知相关人员，速度排查问题，该系统主要由声光报警、短信通知以及记录异常日志等功能组成。
（三）液相锈蚀智能全自动测定仪的实现
首先，就电气原理环节而言，设备电路部分由两部分组成：主板、控制板。主板集成了CPU、温度采集、信号采集、显示器接口，其中CPU通过触摸屏接收操作人員指令，由采集到的各类信号，通过逻辑判断，安排指令运行，并向控制板发送控制指令;控制板上集成各类开关器件，如固体继电器、电磁继电器、开关三极管、MOS管等，在接收到CPU的控制指令后，驱动加热管、电磁阀、泵、电机等执行器件运行，为系统可靠性和安全性提供保障。 其次，就显示器元件的设计环节，则采用android4.1操作系统的7寸屏幕，电容触摸屏，触摸灵敏度提高，且具有无线wifi功能，并留有互联网连接和USB连接接口，操作页面之间转换采用滑动手势切换，简单快捷。
第三，在进行MCU选型的环节，设备采用意法半导体生产的STM32F103作为主控，它是32位基于ARM核心的带512K字节闪存的微控制器，具有良好的抗干擾性和稳定性，主频最高72MHz，支持单周期乘法和硬件除法，供电电源支持2.0V – 3.6V，支持低功耗模式。
第四，就无线警报模块的实现来说，本设计选择的 GSM 模块为 SIMCOM（希姆通）公司的 SIM900A 模块，该模块为 SIMCOM 公司推出的一款紧凑型产品，完全采用 SMT 封装形式，其性能稳定，外观精巧，性价比高。SIM900A 采用工业标准接口，工作频率为/900Mhz/1800MHz，内嵌 TCP/IP协议，可以低功耗实现语音、短信（SMS）、数据和传真信息的传输。本模块与MCU通过串口通信，当设备出现异常时，通过此模块向指定手机发送故障报警短信。
第五，就温度采集模块的实现来说，使用PT100作为温度传感元件，在PT100上流经1mA恒流电源，则温度升高1℃，PT100上的电压增大0.385mV，电压进入减法电路做减法运算，被减去的电压为100mV，这是因为当PT100阻值为100Ω，对应温度为0℃，设备的温度检测范围为 0 – 100℃。减法电路的输出电压进入运算放大器，其放大倍数约为65倍，以此满足后续PID温度控制的要求。
第六，就也为液位开关环节的实现来说液位开关使用不锈钢浮球两位电磁-干簧管式，垂直安装并探入液体浴缸中，当液位开关浮球位于下液面线以下时，表示恒温浴缺液，检测到该状态，设备将自动启动补液泵进行补液。当液位开关浮球位于上液面线时，表示恒温浴中液面太满，设备将自动打开排液阀进行排液。只有在上液面线和下液面线之间的液面，才是设备工作的安全液面。
最后，就网络服务装置和视频监控装置来说，均选择了集成在ANDROID显示器中的网络服务器共提供了两种服务类型，分别为WebServer和VNCServer。这两种模式都能够在一定程度上为设备的使用者提供预期的监控结果。比如，就这一环节，通过VNC服务器，在接入网络的任何智能终端上，都可以获得和现场操作使用设备时，完全一样的显示界面，操作员在办公室甚至楼道里就可以方便快捷的了解到设备的运行信息。
结语：
综上所述，本文通过对系统中各主要模块功能及效果予以介绍，实验结果表明：所研制的液相锈蚀智能全自动仪各项功能均实现了设计目标，可有效提高试验工作效率，加强油质防锈性能监督，确保汽轮机组安全运行，且无需专人值守，有推广应用价值。
参考文献：
[1]周辰，成佳，李久盛.不同碱值磺酸盐防锈性能的研究[J].材料保护，2019，52（11）：115-118.
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[3]林国就，周旭，王雪梅，冯洁泳.32号长寿命汽轮机油防锈性能研究[J].石油商技，2013，31（02）：84-87.
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[5]高仁辉，秦鸿根，庞超明.粉煤灰掺量、氯离子含量和pH值对混凝土中钢筋锈蚀的影响[J].混凝土与水泥制品，2005（01）：1-3.