CN105987287A - 一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统，属于故障诊断技术领域，采用的方法包括数据的采集、传输、分析、存储、显示、警报几个方面。首先通过高性能的振动传感器对波纹补偿器工作时候的振动信号进行采集，然后对采集到的信号进行过滤转换等处理并通过无线网络发送到计算机，最后将发送过来的时域上的信号转换成频域上的数据并存储，而且实时显示在操作桌面上，并通过与正常工作时的数据进行对比，在数据异常时发出警报。而且可以通过互联网将波纹补偿器的工作状态发送到企业主机，或者个人智能设备，实现了物与物，人与物的互联。从而防止因波纹补偿器的失效而产生的生产事故，提升安全生产系数。

Description

一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统

技术领域

本发明涉及一种物联网监测系统，特别是涉及一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统。

背景技术

波纹补偿器：也称伸缩节、膨胀节，它安装在管道上吸收因温度、压力变化而引起的位移，以保障管道安全运行。波纹补偿器属于一种补偿元件。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振。而随着我国工业化进程的迅速发展，波纹补偿器的的运用也随之越来越多，自 80年代初在国内市场应用以来，至今已有三十多年历史，它在石油、化工、供热、电力、水泥、冶金等工业领域得到广泛的应用。波纹管是一种外表面呈波纹状的薄壁管件，一般由不锈钢加工制成，具有较高的轴向弹性。波纹补偿器所承受的外力复杂：既有轴向力又有径向力 ，应力较高， 并且它的工作温度高，工作介质常常具有较强的腐蚀性，因而容易发生失效，而且近年来，受全球环境恶化影响，极端天气情况频发，外部的自然环境也会对波纹补偿器的工作产生很大影响。然而，在日常的生产生活中通常通过人力定期检查，这种定期检查很难及时发现波纹补偿器的失效。一旦失效没有及时发现，会造成工作介质泄漏，导致局部关系不能工作，如果输送的是易燃易爆气体或者液体，更可能诱发大火甚至爆炸，造成巨大经济损失，甚至对工作人员和管道周边群众产生生命威胁。因此，对于应用了波纹补偿器的管道系统来说，应用一种能及时发现，甚至提前发现补偿器失效的故障监测系统能极大的提高安全系数，避免经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统，该系统在不影响正常生产过程的情况下，实现远程诊断和检测波纹补偿器的故障状态，同时对波纹补偿器的异常状态进行存储，并且及时发出警报，从而提升安全系数，避免因补偿器失效所引起的损失及事故。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统，所述系统包括振动传感器、信号处理箱、电源模块，通过信号处理箱将传感器收集的信号转换，并通过无线网络传输到计算机，由计算机进行存储、分析、显示和警报；振动传感器采用带有磁力底座的振动传感器，通过磁力吸附于波纹补偿器波纹管处；信号处理箱包括由滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块组成，用以将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络；计算机内部软件实现功能包括数据的采集，快速傅立叶处理，存储，界面显示，数据分析，警报处理；波纹补偿器的现场振动信号由传感器收集并导入到信号处理箱，由信号处理箱滤除干扰信号，再将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并通过无线网络传送到计算机进行存储，通过计算机进行快速傅立叶变换成频域内的数据，进行分析并及时发出警报。

本发明的优点与效果是：

本发明利用振动传感器以及无线通信网络对波纹补偿器进行24小时的全天候故障监测，并将数据发送到计算机进行分析，通过互联网传输，使工作人员可以随时随地的对波纹补偿器的工作状态有一个直观的了解，能够及时甚至提前发现波纹补偿器的失效，提升生产的安全系数。

附图说明

图1为本发明的传感器位置装配图；

图2为本发明的数据传输结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明由振动传感器，信号处理箱，电源模块以及计算机构成与实现。其中信号处理箱里面包括了滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块，并由电源模块供电。通过对波纹补偿器振动信号的采集，为了去除外界对采集振动信号的干扰，要首先将采集的信号通过滤波板的过滤，将信号转换处理输入单片机，并通过无线通信网络传输到计算机，最后通过互联网传输到远端主机，进行远程实时监测及故障报警。

现场的振动信号通过传感器传入到信号处理箱内，再经过滤波板滤除干扰信号，并通过A/D转换器将收集到的模拟信号转换成数字信号，最后通过带有信号发射模块的单片机，以无线通信网络发送到计算机中进行监控与分析。

本发明的各个组成部分功能如下：

（1）传感器部分：采用高性能的磁电式振动速度传感器构成，可以通过磁力吸附于波纹管，避免对波纹管结构造成破坏，并负责将波纹补偿器波纹管的振动信号收集并导入信号处理箱。

（2）信号处理箱部分：由滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块组成，将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络，所述单片机部分包括分析单元以及存储单元。

（3）电源模块：向传感器部分及信号处理箱部分供电。

（4）无线通信网络：将数字信号传输到计算机。

（5）计算机：接收上传的数据，进行存储、显示，并通过与正常工作时的频域进行对比分析，并在接收到异常数据时及时发出警报，通过互联网及时将情况发送到远端主机，所述计算机连接有警报装置。

本发明的具体功能实现不但需要上述硬件的支持，同时还需要对计算机软件的构建，用以实现在对波纹补偿器故障的及时预警。软件部分包括数据的数据存储与分析，实时显示所采集的数据，警报处理三个主要功能。

由于收集到的振动信号为时域上的数据，需要转换成频域上的数据才能直观的观测分析。所以，所述数据的存储与分析，首先能够要将发送过来的振动信号通过快速傅立叶变换（FFT）转换成频域上的数据进行存储，并与正常工作时所采集的频域数据进行对比分析，来判断波纹补偿器是否在正常工作。

所述实时显示界面，能够将采集到的振幅信号实时显示在频域中，以及时观测波纹补偿器的状态。

所述警报处理，能够在发现波纹补偿器的振动数据异常时及时发出警报，并对异常数据进行显示及存储，以提醒工人并及时发现问题所在。

计算机软件在包含上述主要功能的同时，还要尽量保持操作界面直观简单，使工作人员不需要专业的培训就能直接操作。

通过结合图1和图2，对本发明的实施进行具体说明。如图所示：1为法兰，2为接管，3为导流筒，4为波纹管，5为磁电式振动速度传感器。本发明采用磁电式垂直振动速度传感器5采集波纹补偿器的振动信号，将磁电式振动速度传感器5通过磁力吸附固定在波纹补偿器的波纹管4处。

在波纹补偿器的接管2处焊接支架，以放置信号处理箱和电源模块，将传感器连接到信号处理箱内，并将电源模块与传感器和信号处理箱相连，以达到供电目的。

由磁电式垂直振动速度传感器5收集到的信号通过滤波板滤除干扰信号，然后进入到A/D转换器内，变成数字信号，传入带有信号发射模块的单片机发送到无线通信网络，在远端由计算机进行收集与处理，具体流程如图2所示。

计算机再将硬件转换过来的数字信号收集到软件模块里；并对收集到的时域信号进行快速傅立叶变换，转换成频域上的数据，由显示界面将波纹补偿器的振动频率和幅值状况实时显示；再通过与正常工作时的频域数据相对比，对最近的工作数据进行分析；最后对数据分析的结果进行处理，发现异常数据及时发出警报并单独存储保留，并通过互联网发送至远端主机，或者个人智能设备，提醒工作人员对波纹补偿器及时检修。

Claims (1)

1.一种基于物联网的波纹补偿器故障监测系统，其特征在于，所述系统包括振动传感器（5）、信号处理箱、电源模块，通过信号处理箱将传感器收集的信号转换，并通过无线网络传输到计算机，由计算机进行存储、分析、显示和警报；振动传感器（5）采用带有磁力底座的振动传感器，通过磁力吸附于波纹补偿器波纹管（4）处；信号处理箱包括由滤波板，A/D转换器，单片机，信号发射模块组成，用以将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络；计算机内部软件实现功能包括数据的采集，快速傅立叶处理，存储，界面显示，数据分析，警报处理；波纹补偿器的现场振动信号由传感器收集并导入到信号处理箱，由信号处理箱滤除干扰信号，再将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并通过无线网络传送到计算机进行存储，通过计算机进行快速傅立叶变换成频域内的数据，进行分析并及时发出警报。