CN105588663A - 往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置 - Google Patents

往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，包括光源、耦合器、信号解调单元、线性准直透镜阵列、准直器和FBG温度探测单元，所述光源通过光纤与耦合器连接，耦合器通过光纤与信号解调单元连接；耦合器通过光纤与安设在调节支撑基座上的线性准直透镜阵列连接；准直器通过准直器安装及防震平台基座安设在压缩机十字头前端，且准直器与FBG温度探测单元连接；所述FBG温度探测单元包括若干FBG传感器，若干FBG传感器串联并均布于往复压式压缩机十字头瓦和连杆大小头瓦上。本发明能准确监测往复式压缩机十字头与连杆温度，确保往复式压缩机正常工作。

Description

往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置
技术领域
本发明涉及设备监测领域，具体涉及一种往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置。
背景技术
往复式压缩机是石油化工领域中重要的炼油工艺设备，主要有催化、裂化重整和加氢压缩、焦化气压缩等重要作用。当往复式压缩机在高温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒的条件下长周期连续运行，必须做到整体性能好，效率高，结构紧凑，运转平稳可靠，无故障运转时间长，而且可以满足各种工况的需要。往复式压缩机在使用时，经常发生连杆小头瓦与十字头销摩擦缺油干磨，最终温度过高而烧蚀，实时探测连杆及十字头的温度并进行预警，是避免连杆和十字头烧蚀，维持往复式压缩机正常工作的关键。往复式压缩机通常工作于易燃易爆环境下，通常电类温度传感器通过电传输，给工作环境造成较大的隐患，不能充分保证工作环境安全，且常规仪表很难对运动状态下的连杆和十字头进行在线温度监测。因此，我们迫切需要一种能对往复式压缩机的十字头和连杆进行温度监测的装置，以保证往复式压缩机的正常运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能准确监测往复式压缩机十字头与连杆温度的往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，包括光源、耦合器、信号解调单元、线性准直透镜阵列、准直器和FBG温度探测单元，所述光源通过光纤与耦合器连接，耦合器通过光纤与信号解调单元连接；耦合器通过光纤与安设在调节支撑基座上的线性准直透镜阵列连接；准直器通过准直器安装及防震平台基座安设在压缩机十字头前端，且准直器与FBG温度探测单元连接；所述FBG温度探测单元包括若干FBG传感器，若干FBG传感器串联并均布于往复压式压缩机十字头瓦和连杆大小头瓦上；
所述光源将光信号通过耦合器传递给线性准直透镜阵列，准直器及FBG传感器随着十字头做往复式直线运动，线性准直透镜阵列中的准直透镜依次将光信号无线传输给运动状态下的准直器，准直器将光信号传递给FBG传感器；FBG传感器采集压缩机十字头与连杆温度信号，并将温度信号转化为光信号传递给准直器，运动状态下的准直器依次将光信号无线传输给线性准直透镜阵列中的准直透镜，线性准直透镜阵列将光信号通过耦合器传递给信号解调单元。
所述线性准直透镜阵列、准直器组成光信号无线传输单元；所述FBG传感器为金属涂覆光纤光栅(FBG)传感器；信号解调单元由光纤光栅解调器和计算机组成。所测得的信号属于间断信号，因此可通过插值算法提高在线测量精度。FBG温度探测单元、光信号无线传输单元分别固定在往复式压缩机对应部位，光源、信号解调单元置于往复式压缩机外部。
更进一步的方案是，所述调节支撑基座为五维调节架，准直器安装及防震平台基座由五维调节架和防震平台组成。所述五维调节架所调节方向为X轴、Y轴、Z轴、X轴旋转，Y轴旋转方向。准直器通过五维调节架固定在防震平台上，防震平台固定在十字头上，通过防震平台的防震作用以减小压缩机运行状态下震动对准直器的影响，确保运动中的准直器光信号与线性准直透镜阵列耦合良好。
更进一步的方案是，所述耦合器为2×8耦合器，以实现光信号的完美分配。
更进一步的方案是，所述线性准直透镜阵列与压缩机十字头的运动轨迹平行，线性准直透镜阵列的长度与压缩机十字头的运动轨迹的长度相等，以确保运动中的准直器光信号与线性准直透镜阵列耦合良好。
本发明将多个FBG传感器串联并均布于往复式压缩机十字头瓦与连杆大小头瓦上，作为温度探测单元提取所测各点处在不同温度工作状态下光信号，由固定在十字头上的准直器和固定于五维调节架上的线性准直透镜阵列进行光源信号和传感信号的无线传输(运动中的准直器光信号与线性准直透镜阵列耦合良好)，由2×8耦合器将所测得的变化传感光信号传输到信号解调单元，通过信号处理，获得十字头与连杆温度实时变化量。
本发明的有益效果在于：
采用若干FBG传感器对往复式压缩机结构中的十字头瓦及连杆大小头瓦进行多点温度在线监测，防止监测部位局部温度过高，引起误差，使温度监测变得准确，避免了连杆大头瓦转动摩擦、连杆小头瓦与十字头销摩擦缺油干磨时，监测点温度过高而发生十字头和连杆大小头瓦烧蚀；
通过耦合器、线性准直透镜阵列、准直器进行光信号传递，采用FBG传感器进行温度的采集，并将温度转为光信号依次传递给准直器、线性准直透镜阵列、耦合器、信号解调单元，信号解调单元根据该数据准确实时得出往复式压缩机十字头与连杆的温度，避免连杆和十字头烧蚀，确保了往复式压缩机的正常工作；
将线性准直透镜阵列安设在五维调节架上，将准直器通过准直器安装及防震平台基座固定在十字头前端，准直器随十字头沿着滑道平稳地做直线往复式运动，调整五维调节架，并通过防震平台的防震作用，使运动状态下的准直器与线性准直透镜阵列耦合良好，确保了光强耦合效率最高，减小了损耗，达到光源信号及传感信号的无线传输和接收的目的，解决常规仪表无法监测处于运动状态下的设备温度的问题；
本发明适宜于高温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒的环境下，可长周期连续运行对复式压缩机十字头与连杆的温度进行在线监测。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、光源，2、信号解调单元，3、2×8耦合器，4、光信号无线传输单元，4-1、线性准直透镜阵列，4-2、准直器，5、调节支撑基座，6、准直器安装及防震平台基座，7、十字头，8、FBG温度探测单元，9、连杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，一种往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，包括光源1、2×8耦合器3、信号解调单元2、光信号无线传输单元4和FBG温度探测单元8；光信号无线传输单元4包括线性准直透镜阵列4-1和准直器4-2；光源1通过光纤与2×8耦合器3连接，2×8耦合器3通过光纤与信号解调单元2连接；2×8耦合器3通过光纤与安设在调节支撑基座5上的线性准直透镜阵列4-1连接；准直器4-2通过准直器安装及防震平台基座6安设在压缩机的十字头7前端，准直器随着十字头7平稳地做直线往复式运动，准直器4-2与FBG温度探测单元8连接；FBG温度探测单元8包括若干FBG传感器，若干FBG传感器串联并均布于往复压式压缩机十字头瓦和连杆大小头瓦上；
光源1将光信号通过2×8耦合器3传递给线性准直透镜阵列4-1，准直器4-2及FBG传感器随着十字头7做往复式直线运动，线性准直透镜阵列4-1中的准直透镜依次将光信号无线传输给运动状态下的准直器4-2，准直器4-2将光信号传递给FBG传感器；FBG传感器采集压缩机十字头7与连杆9温度信号，并将温度信号转化为光信号传递给准直器4-2，运动状态下的准直器4-2依次将光信号无线传输给线性准直透镜阵列4-1中的准直透镜，线性准直透镜阵列4-1将光信号通过2×8耦合器3传递给信号解调单元2，信号解调单元2由光纤光栅解调器和计算机组成，信号解调单元2解调并显示监测部位的温度信号，以供用户实时获取十字头7和连杆9温度信号，还可将温度信号发送至手机等电子设备中，以方便用户获取温度信息。
本发明中，为了确保运动中的准直器光信号与线性准直透镜阵列耦合良好，使线性准直透镜阵列4-1与压缩机十字头7的运动轨迹相平行，使线性准直透镜阵列4-1的长度与压缩机十字头7的运动轨迹长度相等，采用五维调节架对线性准直透镜阵列4-1和准直器4-2进行调节。准直器安装及防震平台基座6由五维调节架和防震平台组成，准直器通过五维调节架固定在防震平台上，防震平台固定在十字头上，通过防震平台的防震作用以减小压缩机运行状态下震动对准直器的影响，确保运动中的准直器光信号与线性准直透镜阵列耦合良好。
本发明中，因十字头7往复式运动速度快，准直器4-2的准直透镜尺寸小，所以光信号无线传输单元4产生的间断传感光信号时间短。为了信号得到响应，将信号解调单元2中光纤光栅解调器选择响应时间短的PIN管。
本发明将多个FBG传感器串联并均布于往复式压缩机十字头瓦与连杆大小头瓦上，作为温度探测单元提取所测各点处在不同温度工作状态下光信号，由固定在十字头7上的准直器4-2和固定于五维调节架上的线性准直透镜阵列4-1进行光源信号和传感信号的无线传输，由2×8耦合器3将所测得的传感光信号变化传输到信号解调单元2，通过信号处理，获得十字头7与连杆9的温度实时变化量，避免连杆和十字头烧蚀，确保了往复式压缩机的正常工作。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (5)

1.一种往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，其特征在于：包括光源、耦合器、信号解调单元、线性准直透镜阵列、准直器和FBG温度探测单元，所述光源通过光纤与耦合器连接，耦合器通过光纤与信号解调单元连接；耦合器通过光纤与安设在调节支撑基座上的线性准直透镜阵列连接；准直器通过准直器安装及防震平台基座安设在压缩机十字头前端，且准直器与FBG温度探测单元连接；所述FBG温度探测单元包括若干FBG传感器，若干FBG传感器串联并均布于往复压式压缩机十字头瓦和连杆大小头瓦上；
所述光源将光信号通过耦合器传递给线性准直透镜阵列，准直器及FBG传感器随着十字头做往复式直线运动，线性准直透镜阵列中的准直透镜依次将光信号无线传输给运动状态下的准直器，准直器将光信号传递给FBG传感器；FBG传感器采集压缩机十字头与连杆温度信号，并将温度信号转化为光信号传递给准直器，运动状态下的准直器依次将光信号无线传输给线性准直透镜阵列中的准直透镜，线性准直透镜阵列将光信号通过耦合器传递给信号解调单元。
2.根据权利要求1所述的往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，其特征在于：所述调节支撑基座为五维调节架，准直器安装及防震平台基座由五维调节架和防震平台组成。
3.根据权利要求1所述的往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，其特征在于：所述耦合器为2×8耦合器。
4.根据权利要求1所述的往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，其特征在于：所述线性准直透镜阵列与压缩机十字头的运动轨迹平行。
5.根据权利要求1或4所述的往复式压缩机十字头与连杆温度在线监测装置，其特征在于：所述线性准直透镜阵列的长度与压缩机十字头的运动轨迹的长度相等。
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