具体实施方式

本发明实施例针对现有通过人工来混合油液而影响油液混合体的性能指标的问题，以及混合油液所需的操作人员数量多、劳动强度大、混合步骤繁琐且混合效率低等问题，通过实时监测油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，并基于监测的油液混合体的粘度值来确定油液混合体的均匀度，最后根据该油液混合体的均匀度以及当前油液混合体的温度所对应的预设油液混合体均匀度阈值来判断油液混合体是否混合均匀，也就是说，本申请是基于实时监测的油液混合体的性能参数，即粘度值，来进行混合均匀性的监测，从而提高油液混合体混合的均匀性，以避免由于人工进行油液而影响油液的各种性能指标的问题。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明第一实施例提供了一种基于粘度在线检测的混合均匀度分析方法，参见图1，该方法包括：

S101、将不同预设油液按预设比例注入油液混合罐进行混合；

即，本发明实施例所述的不同预设油液是按照预设比例来注入油液混合罐，并通过油液混合罐内的搅拌操作来最终实现油液混合罐内的油液混合体的均匀混合。

需要说明的是，本发明实施例所述的预设油液可以是各种需要混合的油液，在具体实施时，本发明实施例是将不同的油液通过对应的油液输入通道输入到油液混合罐，且不同的油液是按照不同的输入比例和流速进行输入的，例如对A、B和C三种油液，按照3:2:1的比例通过第一油液输入通道、第二油液输入通道和第三油液输入通道分别输入到油液混合罐进行混合。

特别说明的是，本发明实施例主要是针对航空润滑油等对混合液的各项指标要求较高的油液进行混合的，并且试验证明，本发明所述的方法可以很好的满足不同油液混合体的性能要求，而且由于本发明是自动执行的，所以相对于现有通过人工进行混合油液的方法，本发明在提高混合均匀性的基础上，还可以大大提高混合效率，节省对人力和物力的效果，从而更好地提升用户使用体验。

S102、实时监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，基于不同层级的油液混合体的粘度值确定所述油液混合体的均匀度；

具体实施时，本发明实施例是在实时监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值之后，并在基于不同层级的油液混合体的粘度值确定所述油液混合体的均匀度之前，还包括：

判断任两层级的油液混合体的粘度值的差值与所有层级的粘度值的平均值的比值，是否小于预设的第一比例阈值，如果是，则进一步判断所述油液混合罐的输出端的油液混合体的粘度值V_out与当前油液混合体的温度所对应的粘度阈值的差值，该差值与所述粘度阈值的比值是否小于预设的第二比例阈值，如果是，则触发基于不同层级的油液混合体的粘度值确定所述油液混合体的均匀度。

其中，本发明实施例是通过多次反复实现来得到所述的第一比例阈值、所述第二比例阈值以及所述均匀度阈值的。

例如，在具体实施时，本发明实施例设置所述第一比例阈值为1％，第二比例阈值为3％，均匀度阈值则需要根据具体的油液混合体来进行设置。

在同时满足上述两个比例阈值后，本发明实施例再进一步基于实时监测的油液混合体的粘度值来进行混合均匀性的监测，从而能够准确确定油液混合体混合的均匀性，以最终提高油液混合体的各种性能指标的问题。

S103、根据不同层级的油液混合体的均匀度以及当前油液混合体的温度，对所述油液混合体的均匀度进行分析，并在所述油液混合体的均匀度达到当前油液混合体的温度所对应的预设油液混合体均匀度阈值后，则确定所述油液混合体混合均匀。

也就是说，本发明实施例是通过实时监测油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，并基于监测的油液混合体的粘度值来确定油液混合体的均匀度，最后根据该油液混合体的均匀度以及当前油液混合体的温度所对应的预设油液混合体均匀度阈值来判断油液混合体是否混合均匀，即本发明是基于实时监测的油液混合体的性能参数(粘度值)来进行混合均匀性的监测，从而提高油液混合体混合的均匀性，以避免由于人工进行油液混合而会影响油液的各种性能指标等问题。

在具体实施时，本发明实施例所述实时监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，包括：通过设置在所述油液混合罐上的粘度传感器来实时监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值。

具体地，本发明实施例中的所述粘度传感器为多个，且所述粘度传感器沿竖直方向上均布在所述油液混合罐的釜体内，且在平行所述釜体的轴线的铅垂投影上，各个所述粘度传感器也成均匀分布。

即，本发明实施例是通过粘度传感器来实时监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，在具体实施时，本发明实施例中可以根据用户对油液混合体的均匀度的要求来在不同层级上设置该粘度传感器，粘度传感器设置的越多，后续计算油液混合体的均匀度会更准确，相应的计算量也会增大，例如，可以在油液混合罐的釜体内，沿釜体的竖直方向上，依次划分多个层级，粘度传感器均布在沿竖直方向上均布在各个层级的所述油液混合罐的釜体内，即，各个层级的粘度传感器是均分的，而在每一层级的粘度传感器在所述釜体的圆周上也呈均匀粘度传感器。例如，油液混合罐的釜体的竖直方向上，从上到下平均划分为3个层级，分别是第一层级、第二层级和第三层级，并在每一层级的圆周方向上，每隔120度设置一个粘度传感器，那么在整个釜体上就有3×3＝9个粘度传感器。当然本领域技术人员也可以根据实际需要来任意设置粘度传感器的位置，只要能够达到最终的油液混合体的均匀度要求的性能指标即可，本发明对此不作具体限定。

具体地，本发明实施例设置了三个粘度传感器，别为第一粘度传感器、第二粘度传感器和第三粘度传感器，且如图4所示，本发明实施例的三个粘度传感器的投影彼此呈120°分布，所述第一粘度传感器位于所述油液混合罐的釜体的顶部位置、所述第二粘度传感器位于所述油液混合罐的釜体的中间位置，所述第三粘度传感器位于所述油液混合罐的釜体的底部位置，也即，本发明实施例是沿油液混合罐的釜体的竖直方向上，从上到下依次设置三个粘度传感器。

所述实时监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，包括：

按照预设周期来监测所述油液混合罐内不同层级的油液混合体的粘度值，设定所监测的第i个监测周期的所述油液混合体的粘度值为V_i＝{V_ui,V_mi,V_di}，其中：V_ui是第i个监测周期所述第一粘度传感器监测的粘度值，V_mi是第i个监测周期所述第二粘度传感器监测的粘度值，V_di是第i个监测周期所述第二粘度传感器监测的粘度值；

所述基于不同层级的油液混合体的粘度值确定所述油液混合体的均匀度，包括：

计算所述油液混合体的实时粘度值的算术平均值

基于所述算术平均值分别计算所述釜体内顶部、中间以及底部的油液混合体的均匀度其中，j＝u、m、d，C_ij为第i个监测周期第j个部位混合油的均匀度，V_ij是第i个监测周期第j个部位实时监测的所述油液混合体的粘度值；

确定所述油液混合体的实时均匀度：C_i＝maxC_ij＝max(C_iu C_im C_id)，其中，C_iu为所述釜体内顶部的实时均匀度，C_im为所述釜体内中部的实时均匀度，C_id为所述釜体内底部的实时均匀度。

其中，本发明实施例所述的根据不同层级的油液混合体的均匀度以及当前油液混合体的温度，对所述油液混合体的均匀度进行分析，包括：

基于当前油液混合体的温度，以及预设的油液混合体温度与油液混合体均匀度阈值的对应关系，确定所述油液混合体的均匀度阈值C_Δ，当C_i≤C_Δ时，则判定所述油液混合体的均匀度满足要求，反之，则需继续搅拌直到其满足要求为止。

需要说明的是，本发明实施例将预设的油液混合体温度与油液混合体均匀度阈值C_Δ的对应关系存储在油液混合体均匀度阈值表中，且所述油液混合体温度所对应的油液混合体均匀度阈值C_Δ是一个动态变化范围，具体需要根据实验来测得。也就是说，本发明实施例中的每个油液混合体温度均所对应的油液混合体均匀度阈值为[C_Δ-Δ至C_Δ+Δ]，其中，Δ为所述油液混合体均匀度阈值变化的范围。

下面将以8#原油和20#原油进行混合得到某型号的航空润滑油为例，对本发明实施例所述的方法进行详细的解释和说明：

S1、将8#原油和20#原油按照预设比例注入油液混合罐(以下简称油罐)后，确定当前油液混合罐内油液混合体的监测温度，并实时监测该监测温度下混合油的上层、中层、下层的混合油粘度值，分别命名为V_u、V_m、V_d；以该监测温度下第i个监测周期回传的混合油粘度值的数据记录为集合V_i＝{V_ui,V_mi,V_di}；

其中：V_ui是该监测温度下第i个监测周期回传的上层处粘度传感器的粘度值；V_mi是该监测温度下第i个监测周期回传的中层处粘度传感器的粘度值；V_di是该监测温度下第i个监测周期回传的下层处粘度传感器的粘度值；

具体来说，本发明实施例是在完成两种基础油粘度测试后，按照混合比例对两种润滑油进行配置；接着，采用实验室试验法对两种润滑油进行混合；混合过程中无明显吸热或放热现象，使用玻璃棒搅拌，500mL混合均匀时间约为30s。通过试验得到表1(参考值，不同油品和比例存在差异，以下仅为实例)：

表1温度与粘度值对照表

按照测试获取的粘度测试值作为混合均匀性的目标控制值，即上述的第一比例阈值，考虑到实验室内和实际油液混合罐内粘度测试的差异性，本发明实施例通过设置将目标粘度值设定在目标控制值的±3％以内，以更好地保证测试的准确性。

同时进一步判断油液混合体的粘度值V_out与当前温度下的粘度阈值的差值，该差值与所述粘度阈值的比值是否小于预设的3％，如果是，则触发执行下一步骤。

S2、计算该监测温度下实时粘度值均匀度C_i：

1)计算该监测温度下实时粘度值的算术平均值

其中：是该监测温度下第i个监测周期回传的上层处粘度传感器、中层处粘度传感器、下层处粘度传感器的粘度值的算术平均值；V_ui是该监测温度下第i个监测周期回传的上层处粘度传感器的粘度值；V_mi是该监测温度下第i个监测周期回传的中层处粘度传感器的粘度值；V_di是该监测温度下第i个监测周期回传的下层处粘度传感器的粘度值；

2)分别计算该监测温度下混合油的上层、中层、下层处的均匀度C_ij

其中：j＝u、m、d，也就是混合油的上层、中层、下层处三个粘度传感器的标识符；C_ij是指该监测温度下第i个监测周期第j个部位混合油的均匀度；V_ij是指该监测温度下第i个监测周期第j个部位实时监测的混合油的粘度值；是该监测温度下第i个监测周期回传的混合油的上层、中层、下层处三个粘度传感器的粘度值的算术平均值；

3)计算该监测温度下实时混合油的均匀度C_i

C_i＝maxC_ij＝max(C_iu，C_im，C_id)

S3、进行混合油均匀度分析：

设定混合油均匀度阈值C_Δ，当C_i≤C_Δ时，判断油罐内混合油均匀度满足要求，反之，则需继续搅拌直到其满足要求为止。

具体地，C_Δ＝1％，且混合油的上层、中层、下层处三个粘度传感器时钟同步校时，1分钟回传数据20次，一个采样周期为3s。

需要说明的是，本发明实施例所述采样周期、检测周期都是可以根据实际需要进行任意设置的，本发明对此不作详细论述。

实验证明，本发明实施例所述的方法能显著的提高两种初始润滑油的比例精度，从而提高混合油的质量。并且本发明实施例采用混合油性能参数进行混合均匀性的实时监测，尤其通过粘度参数的判断实现混合是否均匀，可有效的实现混合均匀性的判定。另外，本发明可以按照混合比例要求达到“一键操作”或“少量操作”即可完成润滑油的混合任务，混合完成后，可实时监测粘度参数是否满足技术指标要求，减少人员配置。而且本发明通过使用密封式的加热搅拌罐体，使得本发明的混合装置具备了不同环境条件下的防污染措施，进而保证润滑油称量、混合、输油过程中无污染物进入到润滑油中。再者，本发明依靠在釜体外套设外夹套从而形成带有中空夹层的加热釜结构，解决了低温环境下工作的润滑油因自身粘度过大而导致的无法搅拌或搅拌困难的问题，也即依靠加热方式确保了润滑油的升温和降粘效果，最终使得搅拌后的润滑油混合均匀有效，能满足低温环境下航空发动机的启动需求。

本发明第二实施例提供了一种实现本发明第一实施例任一种所述方法的混合装置，参见图2，本发明实施例的混合装置包括：油液混合罐10、多条油液输入通道、油液输出通道以及控制器，其中，所述油液混合罐10与所述油液输入通道以及所述油液输出通道均连接；

所述油液输入通道，用于按照设定流速和流量将某一预设油液输入到所述油液混合罐10，其中，每一条油液输入通道所对应的输入的油液是按照预设分配规则进行分配的；

所述油液混合罐，用于将不同油液输入通道输入的油液进行混合，并实时监测所述釜体11内不同层级的油液混合体的粘度值，并将所监测到的粘度发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述油液混合罐10内不同层级的油液混合体的粘度值确定所述油液混合体的均匀度，并根据不同层级的油液混合体的均匀度以及当前油液混合体的温度，对所述油液混合体的均匀度进行分析，并在所述油液混合体的均匀度达到当前油液混合体的温度所对应的预设油液混合体均匀度阈值后，则确定所述油液混合体混合均匀。

本发明实施例是通过实时监测油液混合罐10内不同层级的油液混合体的粘度值，并基于监测的油液混合体的粘度值来确定油液混合体的均匀度，最后根据该油液混合体的均匀度以及当前油液混合体的温度所对应的预设油液混合体均匀度阈值来判断油液混合体是否混合均匀，即本发明是基于实时监测的油液混合体的性能参数(粘度值)来进行混合均匀性的监测，从而提高油液混合体混合的均匀性，以避免由于人工来对油液进行混合而影响油液的各种性能指标的问题。

具体来说，本发明实施例所述油液混合罐10内进一步设有釜体11，所述釜体11与所述油液输入通道以及所述油液输出通道相连接，且所述釜体11内设有多个粘度传感器，同时所述釜体11内还设有用于搅拌油液的搅拌桨；

所述釜体11，用于将不同油液输入通道输入的油液进行混合；

所述粘度传感器，用于实时监测所述釜体11内的油液混合体的粘度值，并将所监测到的粘度发送给所述控制器，以供所述控制器进行油液混合体均匀度分析。

进一步地，本发明实施例所述混合装置还包括加热器，所述加热器进一步包括外夹套12和加热棒；

所述外夹套12设置在所述油液混合罐10外，用于对所述油液混合罐10进行保温；

所述加热棒设置在所述釜体11内，用于按预设条件对所述釜体11内的油液混合体进行加热。

总体来说，本发明实施例的混合装置包括作为主体的油液混合罐10，油液混合罐10又进一步包括釜体11、外夹套12、内构件以及各种用途的开孔接管如注油管等。釜体11的釜口处布置封盖，封盖上再安装搅拌电机16a，并通过带有搅拌桨16c叶的搅拌轴16b伸入釜腔也即搅拌腔内，从而实现对润滑油的在线搅拌混合效果。

在本发明实施例中，釜体11主要用于对其内的基础润滑油液液混合和搅拌提供合适的空间，同时需实现加热功能。为保证加热均匀，本发明实施例采用电加热混合装置也即加热棒14对导热油进行在线加热。通过注油管在外夹套12内注入导热油为加热介质，通过加热棒14对加热介质进行加热，产生的热能对釜内润滑油进行加热，从而降低润滑油粘性，提升实际搅拌效果及搅拌效率。

实际制造时，釜体11采用常规的立式圆筒形。为便于混合成品油出料方便，下封头也即釜底采用椭圆形封头形式，上封头也即釜口加盖有平盖封头形式的封盖。上封头处焊接凸缘法兰，用于本发明与附属机架的连接。根据工艺需要，在本发明实施例上安装各种接管如注油管、排净管等，以满足进料、出料、排气及各种传感器的布置要求。

至此可知，本发明的加热采用整体式的外夹套12+导热油+加热棒14的加热形式。外夹套12内采用导热油作为传热介质。由于导热油传热效果好且不易结垢，因此外夹套12可采用如图3及图5所示的整体U型夹套形式，且不可拆卸。为提高传热效率，如图5所示，在釜体11外壁处焊接螺旋式的导热翅片13，从而增加导热面积，同时亦可提高釜体的强度。外夹套12内径为釜体外径再加100mm，以确保形成足够尺寸的加热腔。加热介质沿导热翅片与外夹套之间的缝隙连通和流动，传热的均匀性也能得到有效保证。

进一步的，由于混合后的润滑油粘度较低，属于低粘度液体的搅拌；为了消除釜体11内润滑油的打旋现象，保证混合后的润滑油能够上下轴向流动，从而形成均匀的混合，因此在釜体11内加入图3及图5所示的四组挡液板15。加入挡液板15后，搅拌功耗将会明显增加，且随着挡液板15数量增加而增加，挡液板15宽度约为釜体11内直径的1/12～1/10。当装有垂直的加热管后，一般也可不设置挡液板15，可根据现场状况酌情选择。挡液板15与加热管的数目可酌情增减。

作为附属配件，开孔接管主要用于安装管路和传感器等设备，输油管路开孔位于混合罐底部。部分传感器如粘度传感器a、温度传感器、介电常数传感器等的开孔位于罐体侧壁，其余部分传感器如密度传感器等的开孔位于封盖上，观察窗的开孔位于封盖上。

对于搅拌组件而言，参照图3所示，其包括搅拌电机16a、搅拌轴16b及搅拌桨16c。搅拌组件采用串置混合式搅拌器方案，也即搅拌轴16b的下端采用直叶桨式搅拌结构，主要目的是在润滑油较小的时候能够有保留充足的径向速度，实现快速混合均匀。上端采用推进桨式搅拌结构，主要目的是减少径向速度和切向速度，减少离心力带来的液面变化，减少气泡进入。在搅拌过程中，应当尽量降低搅拌组件对液面的影响，降低顶部轴向速度。中间则采用斜叶桨式搅拌结构过渡。图6为上述串置混合式搅拌器所产生的稳态流场；从图5中可以看出，在采用挡液板15及串置混合式搅拌器后，釜体内混合油的混合速度均匀，径向速度和轴向速度均较好，成效显著。

在上述结构的基础上，如图2所示的，本发明的油液混合罐10具备两路连通釜体处搅拌腔的进油管路和一路连通釜体处搅拌腔的输油管路；所述进油管路沿油液行进方向依序包括抽油泵21、进油传感器22、排气阀23、球阀24及进油流量传感器25；所述输油管路沿油液行进方向依序包括输油泵31、输油流量传感器32、输油电磁阀33、过滤前压力传感器34、过滤器35以及过滤后压力传感器36，混合油经由过滤后压力传感器36检测后再经由加油组件输出至外部设备；所述输油泵31的出口端设置有一路循环油路，该循环油路处油液经由循环电磁阀37后返流至搅拌腔内。

实际工作状态下，以8#原油与20#原油混合为例，本发明的操作流程如下：

原油注入：

PLC根据录入的工艺参数按比例计算出8#原油和20#原油注入的数量。按触控屏上“启动”软按键启动混合程序。PLC-DQ开关量输出启动信号控制8#原油所在进油管路处抽油泵21开始运行，进油压力传感器检测到油管压力信号回馈到PLC的AI输入接口，压力到达0.1MPa后，PLC-DQ输出打开球阀24信号，球阀24打开，开始向油液混合罐10注入8#原油。抽油泵21运行30秒压力仍未到达0.1MPa，停机报警，提示“油泵故障或检查8#原油桶内油量”；而当压力由高转低，且低于0.1MPa后，系统暂停，提示“更换8#原油桶”。完成8#原油桶更换后，按触控屏上“启动”软按键继续执行8#原油注入直至满足工艺需求量，油量注入多少由进油流量传感器25检测。20#原油注入过程与8#原油注入过程相同。

在原油注入过程中，可设置混油液位计实时监测油液混合罐10内液位，一旦超过设定的极限高度无论是否满足工艺，均及时停机并报警。

混合油搅拌：

按照工艺要求完成8#和20#原油注入后，首先液位传感器检测导热油也即加热介质的油量，如果低于设定值及时提示加注导热油至满足加热条件。PLC-DQ输出启动搅拌电机16a信号，搅拌电机16a开始搅拌，随后PLC-DQ间隔10s步进输出热电阻加热信号启动热电阻，热电阻也即加热棒通过导热油对油液混合罐10加热。导热油温度由连接在PLC-AI接口上的Pt100热电偶检测，导热油最高温度不超过60℃。当导热油温度到达60℃，热电阻脉动工作稳定导热油温度直至混合油温度接近工艺要求温度，再递减加热电阻开启数量。

混合油是否符合工艺要求，主要指标是混合油的粘度。混合油粘度由粘度传感器测定输出4～20mA信号传送到PLC-AI接口。油液混合罐10的上、中、下三个位置各安装一只粘度传感器，分别检测油液混合罐10内上层、中层、下层混合油的粘度均符合工艺要求，也即目标值±1％；三个部位粘度误差≤3％。另外，粘度传感器a也可同时具有测温功能，在主滑油混合过程中，也可通过粘度传感器实时监控油温，将4～20mA信号传送到PLC-AI接口，混合油到达工艺要求温度后，热电阻循环启动进行保持混合工艺温度到混合过程结束。

在润油混合过程中，循环油路和输输油路共用同一台输油泵31，靠循环电磁阀37切换实现混油循环。

混合油输出：

PLC-DQ开关量输油泵31启动信号，控制输油泵31开始运行，过滤前压力传感器34检测到油管压力信号回馈到PLC的AI输入接口，压力到达0.1MPa后，PLC-DQ输出打开输油电磁阀信号，打开输油电磁阀33(与循环电磁阀37互锁)开始混合油输出。

本发明实施例的相关内容可参见本发明第一实施例进行理解，在此不做详细论述。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。