CN102435425A - 步进电机驱动安全阀在线检测仪 - Google Patents

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包士毅
李智斌
韩树新
盛水平
陈海云
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Abstract

步进电机驱动安全阀在线检测仪，包括用来将检测装置固定在安全阀上的机械夹具系统、用来提供提升安全阀所需的拉力的步进电机系统、用于传输所述的步进电机系统的反馈数据和控制所述的步进电机系统的电气检测系统。本发明的优点是：其具有较高的精确度以及可重复性，便于携带、安装和拆卸方便、校验快捷、判开客观准确。

Description

步进电机驱动安全阀在线检测仪
技术领域
本发明涉及一种步进电机驱动安全阀在线检测仪，特别涉及对流程工业中弹簧全启式安全阀进行检测的在线检测仪。 
背景技术
承压(类)设备是指锅炉、压力容器、压力管道等承压类特种设备及其安全附件，已经广泛地应用于石油、化工、钢铁、电力和日常生活领域中，在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。安全阀是压力系统中重要的安全部件，用以防止设备发生超压破坏，确保压力系统的安全运行和安全生产。安全阀在运行过程中，在操作压力，温度以及介质侵蚀等物理和化学因素的作用下，其整定压力和密封性能会发生改变，导致安全阀不能按规定压力开启或发生严重泄漏，从而影响安全生产。为了确保承压设备的安全，加强对承压设备安全阀的安全监察和管理，我国制定了相关的法规标准，明确规定“安全阀每年至少应校验一次”。承压设备安全阀的校验方法可分为离线(又称冷态)校验和在线(又称热态)校验两种，目前离线校验方法是常用的方法。对于安全阀离线校验方法，需要将安全阀从承压设备和装置中拆卸下来检验，这使得重要装置不能实现长周期有效运行。由于承压设备和装置安装及使用条件的限制，有些安全阀的拆卸、安装及运输较为困难(例如焊接在设备上的安全阀)，此外还存在着校验时间长，综合成本高等问题。另外，在校验台上已校验合格的安全阀，由于安装运输等方面的原因，其整定压力及密封性能可能发生变化，带来了安 全隐患，从而影响生产装置的安全和经济运行。在进行安全阀离线校验期间，被保护承压设备和装置就处于无保护状态，带来巨大的生产安全风险，为容规、锅规及相关规范标准所不允许的，因此生产装置必须停车检修，这就给企业带来极大的经济损失。在线检测方法已应用在对弹簧全启式安全阀的检测中，已出现的一些安全阀在线检测仪由于普遍采用液压传动，所以整个装置重量往往很大，携带不方便。已出现的安全阀在线检测仪往往采用阀瓣微动法作为判开准则，通常采用高灵敏度的音频监听技术，当检测人员在检测安全阀时听到清脆的“噗”的一声就认为安全阀在此时起跳，该方法用在噪音很大的检测环境中时，往往不能有效地排除人为因素以及外界干扰引起的误差。 
发明内容
本发明要克服现有安全阀在线检测仪笨重、安装和拆卸不便、校验时间长、易受人为因素和外界因素干扰的缺点，提供一种便于携带、安装和拆卸方便、校验快捷、判开客观准确的安全阀在线检测仪。 
本发明所述的步进电机驱动安全阀在线检测仪，其特征在于：包括用来将检测装置固定在安全阀上的机械夹具系统、用来提供提升安全阀所需的拉力的步进电机系统、用于传输所述的步进电机系统的反馈数据和控制所述的步进电机系统的电气检测系统； 
所述的机械夹具系统的中间有两个螺纹卡头，所述的螺纹卡头通过连接销安放在卡头座上，所述的卡头座受驱动螺杆的驱动，驱动螺杆通过螺纹座固定在卡头座上； 
所述的步进电机系统包括：步进电机安装在底板上，所述的底板上还 设置有涡轮蜗杆装置，所述的步进电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮通过螺纹连接轴套，轴套通过螺纹连接到中心轴上，传感器的一端连接中心轴，一端通过连接螺杆连接到用来夹住安全阀的拉杆的夹具上； 
所述电气测试系统包括数据采集箱和笔记本电脑，所述的数据采集箱与所述的步进电机、传感器、笔记本电脑均有数据线连接，所述的笔记本电脑内有控制模块，通过界面的直接操作能实现对步进电机的控制，从而拉动安全阀起跳，通过界面操作能实现将采集到的信号处理、放大、判断，从而实现对特征值的判断。 
通过控制系统能实现对步进电机的转速、转向的快速控制；携带方便适合现场操作，适合各种弹簧全启式安全阀整定压力的测定的特点；机械夹具夹持定位准确，拆卸方便；其适合各种弹簧全启式安全阀的检测；通过步进电机驱动实现安全阀检测大大减轻了传统安全阀在线检测设备的重量。具有高灵敏度的传感器确保了获得数据的准确；经过数据处理的信号能以图像的形式显示，直观，高效；电气测试系统是集步进电机控制和调节于一体的组合箱体，通过改变步进电机的功率来改变步进电机的速度大小以及转向，达到控制提升力大小和方向的目的，实现稳定输出的功能。 
本发明的优点是：其具有较高的精确度以及可重复性，便于携带、安装和拆卸方便、校验快捷、判开客观准确。 
附图说明
图1是机械夹具部分的原理图 
图2是步进电机系统的原理图 
图3是电气系统的原理图 
图4是步进电机驱动安全阀在线检测仪的原理图 
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。 
参照附图：本发明所述的步进电机驱动安全阀在线检测仪，包括用来将检测装置固定在安全阀上的机械夹具系统、用来提供提升安全阀所需的拉力的步进电机系统、用于传输所述的步进电机系统的反馈数据和控制所述的步进电机系统的电气检测系统； 
所述的机械夹具系统的中间有两个螺纹卡头16，所述的螺纹卡头16通过连接销18安放在卡头座19上，所述的卡头座19受驱动螺杆13的驱动，驱动螺杆13通过螺纹座14固定在卡头座19上； 
所述的步进电机系统包括：步进电机21安装在底板29上，所述的底板29上还设置有涡轮蜗杆装置，所述的步进电机21通过联轴器23与蜗杆26连接，蜗轮25通过螺纹连接轴套，轴套通过螺纹连接到中心轴211上，传感器213的一端连接中心轴211，一端通过连接螺杆连接到用来夹住安全阀的拉杆的夹具215上； 
所述电气测试系统包括数据采集箱和笔记本电脑39，所述的数据采集箱与所述的步进电机21、传感器213、笔记本电脑39均有数据线连接，所述的笔记本电脑内39有控制模块，通过界面的直接操作能实现对步进电机21的控制，从而拉动安全阀起跳，通过界面操作能实现将采集到的信号处理、放大、判断，从而实现对特征值的判断。 
如图1所示，机械夹具系统将螺纹卡头16安放在安全阀的19卡头座上，通过连接销18达到固定的目的。手柄球12通过螺纹连接与手柄轴11 连接既达到紧密连接的目的又便于拆卸。轨道螺杆15通过螺纹与螺纹座14和卡头座19达到紧密连接的目的。立柱座17通过连接螺钉安装在轨道螺15杆上，通过调节立柱座17的前后距离可有效调节整个装置的对中性。旋转手柄轴11可以控制驱动螺杆13的前进与后退，从而达到固定安全阀的目的，由于卡头座19与驱动螺杆13的对中性良好，所以旋转时能够快速、有效。由于保证了两根轨道螺杆的平行度，所以能保证驱动螺杆13平稳转动。 
如图2所示，步进电机系统包括：步进电机21通过螺栓固定在步进电机板22上，步进电机21的转动带动联轴器23转动，联轴器23末端连接轴承座24，联轴器23的转动带动蜗杆26的转动，蜗杆26的转动使得蜗轮25转动，蜗轮25的上面放置推力轴承28，压力传感器213的一端与中心轴211连接另一端与传动螺杆214连接，传动螺杆214的底端与夹具215连接，蜗轮25的转动带动夹具的上下移动。从而使得安全阀起跳或者回到压紧状态。固定螺杆27与固定板210通过螺纹连接，固定板210通过螺栓固定在底板29上。 
如图3所示，电气测试系统包括：电源接口31用来连接到电源中，当电源接通时，按下开关33时指示灯显示绿色，当电源没接通时，开关33无显示，当电源压力或者脉冲过大时保险丝32将会自动跳停，用以保护设备，控制输出端口34用来连接到电脑上达到驱动步进电机的目的，通过压力传感器接口35连接压力传感器与电脑，扩展通道36，预留硬件连接端口37，用以设备的升级改造，采集箱接口38用来连接采集箱和笔记本电脑，笔记本电脑39用来对采集到的数据进行处理并显示。 
使用时，机械夹具部分的螺纹卡头16卡在安全阀上，夹具215夹住安全阀的拉杆，转动手柄轴11，使得驱动螺杆13往安全阀所在一侧移动，带动卡头座19移动，从而使机械夹具牢牢固定在安全阀上。步进电机21通过螺栓连接固定在步进电机板29上，步进电机21连接到控制输出端口34，压力传感器213连接到压力传感器接口35，让电源接口31接电源，打开开关33，使数据采集箱能正常运行，将采集箱接口38与笔记本电脑39相连接，使电脑能处理采集到的数据。 
检测时，通过操作笔记本电脑里的控制软件系统，缓缓转动步进电机21，步进电机21带动联轴器23的转动，联轴器23带动蜗杆26的转动，蜗杆26的转动带动蜗轮25的转动，蜗轮25的转动带动压力传感器213的上下移动，压力传感器213通过压力传感器接口将采集到的压力数据传递给数据采集箱，数据采集箱经过数模转换通过采集箱接口38将数据传递给笔记本电脑39，笔记本电脑39通过数据处理将压力值以曲线的形式显示在屏幕上。随着电脑对步进电机21的控制，压力传感器的压力值会逐步增大，当向上的提升力达到安全阀的起跳压力时，压力传感器213的值会出现一个明显的波动，此时在笔记本电脑39上能看到一个明显的下降点，此时通过控制系统停止步进电机1的转动，保存数据。 
检测完毕后，通过控制系统使步进电机21反向转动，从而使安全阀回到原始的状态。保存的数据通过电脑的处理能得到我们需要的整定压力值。 
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护的范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形 式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。 

Claims (1)

1.步进电机驱动安全阀在线检测仪，其特征在于：包括用来将检测装置固定在安全阀上的机械夹具系统、用来提供提升安全阀所需的拉力的步进电机系统、用于传输所述的步进电机系统的反馈数据和控制所述的步进电机系统的电气检测系统；
所述的机械夹具系统的中间有两个螺纹卡头，所述的螺纹卡头通过连接销安放在卡头座上，所述的卡头座受驱动螺杆的驱动，驱动螺杆通过螺纹座固定在卡头座上；
所述的步进电机系统包括：步进电机安装在底板上，所述的底板上还设置有涡轮蜗杆装置，所述的步进电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮通过螺纹连接轴套，轴套通过螺纹连接到中心轴上，传感器的一端连接中心轴，一端通过连接螺杆连接到用来夹住安全阀的拉杆的夹具上；
所述电气测试系统包括数据采集箱和笔记本电脑，所述的数据采集箱与所述的步进电机、传感器、笔记本电脑均有数据线连接，所述的笔记本电脑内有控制模块，通过界面的直接操作能实现对步进电机的控制，从而拉动安全阀起跳，通过界面操作能实现将采集到的信号处理、放大、判断，从而实现对特征值的判断。
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