CN107219072A - 安全阀在线监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全阀在线监控系统，包括开孔阀帽、法兰直线轴承、固定板、传动杆、夹板套筒、位移传感器及执行器、声波变送器、压力传感器、网关、计算机、GSM模块，其中所述开孔阀盖、法兰直线轴承、夹板套筒、传动杆互相连接并固定在安全阀上，所述位移传感器及执行器通过固定板和夹板套筒固定在安全阀上，所述压力传感器、声波变送器分别与安全阀的进出口相连，所述的三种传感器通过网关与计算机组网，所述计算机接收传感器的数据并判断安全阀状态，若发生异常情况则通过GSM模块发送报警短信至指定的手机号码上。本发明可实时监测安全阀的开启情况，当安全阀出现意外情况时可及时报警，并且安装简便，可靠性高。

Description

安全阀在线监控系统
技术领域
本发明涉及一种安全阀在线监控系统。
背景技术
安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用，而安全阀经长周期使用以后，容易发生锈死和开启后无法完全关闭的情况，但现有的安全阀在线监控系统结构复杂、使用不便，因此设计一种结构简单、性能可靠、安装与拆换方便、容易批量化生产的新型安全阀在线监控系统很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种结构简单、性能可靠、安装与拆换方便、易于批量化生产的新型安全阀在线监控系统
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种安全阀在线监控系统，包括安全阀、传感器、机械夹具、数据处理模块，其特征在于：所述传感器包括位移传感器及其执行器、声波变送器、压力传感器，其中，位移传感器安装在安全阀上方，用于测量安全阀的开启量；压力传感器安装在安全阀的进口管道上，用于测量安全阀承受的压力值；声波变送器安装在安全阀的出口管道上，用于采集安全阀开启时的声音信号；所述机械夹具分为开孔阀帽、螺钉、位移传递机构、径向限位机构、传感器固定机构，其中，开孔阀帽用于替换安全阀原有的阀帽，并使用紧定螺钉固定在安全阀上；位移传递机构穿过开孔阀帽顶部的圆孔，用于连接执行器与安全阀的阀杆，并将安全阀开启时的位移量传递到执行器上；径向限位机构固定在开孔阀帽上，用于限制位移传递机构的径向位移，提高位移传递机构的精度；传感器固定机构将位移传感器固定在开孔阀帽上方，并使得位移传感器背面的感应元件可以测量到执行器的运动；所述数据处理模块与传感器相连，实时采集传感器测得的安全阀状态数据，并记录和保存这些状态数据，同时，数据处理模块根据这些状态数据判断安全阀的开启情况是否正常，如果发生异常则发送报警信息。
其进一步技术方案在于：
位移传递机构：一个传动杆从开孔阀帽顶部的圆孔中穿过，传动杆的末端设置有内螺纹套筒，通过螺纹连接固定在安全阀阀杆顶端自带的外螺纹上；传动杆上端设置有外螺纹，一个夹板套筒的套筒设置有内螺纹，两者通过螺纹连接；夹板套筒的夹板设置有通孔，执行器自带有螺纹孔，两者之间使用螺钉连接。
径向限位机构：一个法兰直线轴承套在传动杆上，法兰直线轴承的轴承体置于开孔阀帽的顶部的圆孔中，法兰面使用螺钉固定在开孔阀帽上；法兰直线轴承的内径尺寸与传动杆外径尺寸相等，从而保证传动杆只能在轴向运动，限制径向位移，提高了位移传递机构的传动精度。
传感器固定机构：在开孔阀帽的顶部侧面设置一个平面，并在平面上设置螺纹孔，一个固定板的下半部分通过螺钉固定在开孔阀帽的侧平面上，固定板上半部分使用螺钉与位移传感器背面相连，从而使得位移传感器被固定在安全阀的正上方；固定板的中上部分开有矩形槽，使得执行器在这个矩形槽中可以上下运动，从而传递位移量。
数据处理模块：一个网关通过无线HART网络与传感器组网，传感器自动将采集到的数据上传到网关中预先设置的寄存器上；同时网关通过网线与一个计算机相连，计算机中安装有LabVIEW编写的监控程序，该程序读取网关中相应的寄存器来获取传感器的数据，之后将这些数据保存在一个记录文件中，并可以根据用户的操作生成数据报表文件；同时计算机通过数据线缆与一个GSM模块相连，监控软件根据传感器采集到的数据判断安全阀的状态是否异常，若有异常发生，则监控程序控制GSM模块向指定的一个或多个手机号码上发送报警短信。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的机械结构部分较多的使用了标准件，如螺钉、法兰直线轴承等，其它机械零件的数量较少，并且易于加工，降低了大批量生产的成本。
(2)统一使用一字槽或者十字槽螺钉时，仅需一把螺丝刀即可完成全部的机械结构安装，整体机械结构易于组装与拆卸，方便工作人员维护。
(3)传动杆的径向限位机构提高了阀门开启量测量的准确性，大大降低了阀门在工作过程中，由于振动对位移传递机构的影响而造成的测量不准确的情况。
(4)短信报警模块提高了监控的实时性，方便管理人员在第一时间掌握阀门出现的异常情况。
(5)使用无线HART网络采集传感器的数据，适用于传感器分布空间较大的场合，避免了现有传感器使用有线方式传递数据时，需要预先布设大量的线缆。在野外长期工作的环境下，无线HART不易受到干扰，同时也不会遇到类似于数据线缆老化与损坏的风险。
附图说明
图1是安全阀在线监控系统原理图。
图2是机械夹具部分示意图。
图3是开孔阀帽的示意图。
图4是开孔阀帽内部的部分剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如附图1、附图2、附图3和附图4所示，本发明实施实例是一种安全阀在线监控系统，其包括：安全阀6及其阀杆19、开孔阀帽4、法兰直线轴承17、传动杆16、夹板套筒15、连接板2、螺钉3、螺钉5、螺钉13、螺钉14、螺钉18、位移传感器1及其执行器12、压力传感器7、声波变送器8、计算机10、网关9、以及GSM模块11。
所述开孔阀帽4替换安全阀6原有的阀帽，并使用螺钉5固定在安全阀上。所述开孔阀帽4的顶部开有圆孔，所述传动杆16穿过开孔阀帽4顶部的圆孔，通过传动杆16末端设置的螺纹套筒连接在阀杆19上。所述法兰直线轴承17套在传动杆16上，轴承体放置于开孔阀帽4的圆孔内，法兰面使用螺钉18固定在开孔阀帽4顶部圆孔四周的螺纹孔上。所述夹板套筒15的套筒内部设置有内螺纹，传动杆16顶端设置有外螺纹，两者使用螺纹连接相互固定；夹板套筒15的夹板上开有圆孔，执行器12自带螺纹孔，两者通过螺钉相互固定；所述开孔阀帽4的侧面使用设置有平面，平面上开有两个螺纹孔，所述螺钉3穿过连接板2下半部分的圆孔，将连接板2固定在开孔阀帽4的侧平面上。所述连接板2的中上部分开有矩形槽，并与套筒夹板15的夹板之间互相垂直，使得执行器12位于连接板2的中间的矩形槽中。位移传感器1背面自带4个螺纹孔，使用螺钉13固定在连接板2上，并竖直设置在安全阀夹具的上方，同时使得执行器12正好位于位移传感器1背面的开槽中。
所述传动杆16的直径与法兰直线轴承17的内径相等，所述安全阀6内部受到压力开启时，阀杆19通过带动传动杆16以及夹板套筒15，使得执行器12在位移传感器1背部的感应元件空槽中竖直移动，从而使得位移传感器1测量到执行器12的位移数据。所述法兰直线轴承17约束传动杆16只能在轴向方向移动，排出了因振动而造成的传动杆16的径向位移，从而确保了安全阀6开启量测量的准确性。
所述位移传感器1安装在安全阀6的正上方，用以采集安全阀6开启的位移量，并自动将位移数据通过无线HART网络传输到网关9中预先设置的寄存器上。所述压力传感器7设置在与安全阀6进口连接的同一管道上，用以采集安全阀6所受到的压力，并自动将压力数据通过无线HART网络传输到网关9中预先设置的寄存器上。所述声波变送器8设置在安全阀6出口连接的管道上，用以采集安全阀6开启后流出介质时发出的噪声数据，并自动将噪声数据通过无线HART网络传输到网关9中预先设置的寄存器上。所述计算机10中安装有LabVIEW编写的监控程序，该程序通过数据线缆读取网关9中的寄存器，从而获取压力传感器7、位移传感器1和声波变送器8采集到的数据。
所述计算机10中的监控程序根据压力传感器7测得的压力数值、位移传感器1测得的位移数值和声波变送器8测得的是否有介质流出，判断压力过大时安全阀6是否正常开启、或者压力降低到开启压力以下后安全阀6是否正常关闭，若是出现上述两种情况下有异常发生，则监控程序实时自动生成报警信息，并通过数据线缆控制GSM模块11将报警信息发送到指定的手机号上，确保了报警信息的时效性。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的各种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种安全阀在线监控系统，包括安全阀(6)、传感器、机械夹具、数据处理模块，其特征在于：所述传感器包括位移传感器(1)及其执行器(12)、声波变送器(8)、压力传感器(7)，其中，位移传感器(1)安装在安全阀(6)上方，用于测量安全阀(6)的开启量；压力传感器(7)安装在安全阀(6)的进口管道上，用于测量安全阀(6)承受的压力值；声波变送器(8)安装在安全阀(6)的出口管道上，用于采集安全阀(6)开启时的声音信号；所述机械夹具分为开孔阀帽(4)、螺钉、位移传递机构、径向限位机构、传感器固定机构，其中，开孔阀帽(4)用于替换安全阀(6)原有的阀帽，并使用紧定螺钉(5)固定在安全阀(6)上；位移传递机构穿过开孔阀帽(4)顶部的圆孔，用于连接执行器(12)与安全阀的阀杆(19)，并将安全阀(6)开启时的位移量传递到执行器(12)上；径向限位机构固定在开孔阀帽(4)上，用于限制位移传递机构的径向位移，提高位移传递机构的精度；传感器固定机构将位移传感器(1)固定在开孔阀帽(4)上方，并使得位移传感器(1)背面的感应元件可以测量到执行器(12)的运动；所述数据处理模块与传感器相连，实时采集传感器测得的安全阀(6)状态数据，并记录和保存这些状态数据，同时，数据处理模块根据这些状态数据判断安全阀(6)的开启情况是否正常，如果发生异常则发送报警信息。
2.如权利要求1所述的安全阀在线监控系统，其特征在于：位移传递机构为：一个传动杆(16)从开孔阀帽(4)顶部的圆孔中穿过，传动杆(16)的末端设置有内螺纹套筒，通过螺纹连接固定在安全阀阀杆(19)顶端自带的外螺纹上；传动杆(16)上端设置有外螺纹，一个夹板套筒(15)的套筒设置有内螺纹，两者通过螺纹连接；夹板套筒(15)的夹板设置有通孔，执行器(12)自带有螺纹孔，两者之间使用螺钉(14)连接。
3.如权利要求1所述的安全阀在线监控系统，其特征在于：径向限位机构为：一个法兰直线轴承(17)套在传动杆(16)上，法兰直线轴承(17)的轴承体置于开孔阀帽(4)的顶部的圆孔中，法兰面使用螺钉(18)固定在开孔阀帽(4)上；法兰直线轴承(17)的内径尺寸与传动杆(16)外径尺寸相等，从而保证传动杆(16)只能在轴向运动，限制径向位移，提高了位移传递机构的传动精度。
4.如权利要求1所述的安全阀在线监控系统，其特征在于：传感器固定机构为：在开孔阀帽(4)的顶部侧面设置一个平面，并在平面上设置螺纹孔，一个固定板(2)的下半部分通过螺钉(3)固定在开孔阀帽(4)的侧平面上，固定板(2)上半部分使用螺钉(13)与位移传感器(1)背面相连，从而使得位移传感器(1)被固定在安全阀(6)的正上方；固定板(2)的中上部分开有矩形槽，使得执行器(12)在这个矩形槽中可以上下运动，从而传递位移量。
5.如权利要求1所述的安全阀在线监控系统，其特征在于：数据处理模块为：一个网关(9)通过无线HART网络与传感器组网，传感器自动将采集到的数据上传到网关(9)中预先设置的寄存器上；同时网关(9)通过网线与一个计算机(10)相连，计算机(10)中安装有LabVIEW编写的监控程序，该程序读取网关(9)中相应的寄存器来获取传感器的数据，之后将这些数据保存在一个记录文件中，并可以根据用户的操作生成数据报表文件；同时计算机(10)通过数据线缆与一个GSM模块(11)相连，监控软件根据传感器采集到的数据判断安全阀(6)的状态是否异常，若有异常发生，则监控程序控制GSM模块(11)向指定的一个或多个手机号码上发送报警短信。
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