CN108999774A - 一种天然气压缩机远程诊断系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种天然气压缩机远程诊断系统，包括可编程控制器、多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表、转速传感器、多个模数转换器和无线发射器，所述模数转换器的输出端均连接在可编程控制器的输入端上，所述的多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表和转速传感器的输出端均分别连接在一个模数转换器的输入端上，所述无线发射器的输入端连接在可编程控制器的输出端上；所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，该热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca‑Cu‑Sn‑Ti‑W‑O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为CaWO4‑0.2CuWO4‑0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。

Description

一种天然气压缩机远程诊断系统
技术领域
本申请涉及天然气压缩机远程管理系统领域，尤其涉及一种天然气压缩机远程诊断系统。
背景技术
随着科技的进步和人们环境保护意识进一步增强，现有采用以天然气为燃料的汽车越来越多，相较于使用汽油，天然气燃烧后产生的物质大部分为水和二氧化碳，从而减少了汽车产生的诸如二氧化硫、铅等重金属污染物对空气的污染程度。
为提高天然气在汽车中的加注量，现有用于汽车天然气加压的加压站已将天然气加压至20MPa以上，且大型城市汽车用天然气加压站众多，天然气为危险介质，汽车用天然气加气站压缩机的远程集中监控诊断的实现可成为统筹城市车用天然气供应、保障各汽车用天然气加压站安全生产的保障。
发明内容
本发明旨在提供一种天然气压缩机远程诊断系统，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种天然气压缩机远程诊断系统，包括可编程控制器、多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表、转速传感器、多个模数转换器和无线发射器，所述模数转换器的输出端均连接在可编程控制器的输入端上，所述的多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表和转速传感器的输出端均分别连接在一个模数转换器的输入端上，所述无线发射器的输入端连接在可编程控制器的输出端上；所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，该热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为 CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本发明中，设置的可编程控制器对信号采集端信号进行处理后，通过无线发射器实现远程传播，既可以通过无线远程传播，也可以由无线再接入internet 网络，使得本发明的运用受天然气加压站的地理位置限制小。
2、本发明实现汽车用天然气加气站压缩机的运行工况远程集中监控诊断，有利于统筹城市车用天然气供应、保障各汽车用天然气加压站的安全生产。
3、本发明中温度传感器包括热敏电阻基片，该热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为 CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2，通过采用核壳结构热敏陶瓷材料，有效降低了热敏电阻基片的厚度，使得温度传感器具有超薄效果，扩大了应用范围。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明所述的一种天然气压缩机远程诊断系统一个具体实施例的拓扑图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种天然气压缩机远程诊断系统，如图1所示，一种天然气压缩机远程诊断系统，包括可编程控制器、多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表、转速传感器、多个模数转换器和无线发射器，所述模数转换器的输出端均连接在可编程控制器的输入端上，所述的多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表和转速传感器的输出端均分别连接在一个模数转换器的输入端上，所述无线发射器的输入端连接在可编程控制器的输出端上。
设置的多个压力传感器分别安装在压缩机各级天然气流道内，用于测量监控点的实时的压力值，设置的多个温度传感器分别安装在天然气流道内和各个重要轴承座内，用于测量监控点的实时温度值，设置的液位传感器用于监控压缩机中体内或其他部分润滑油的油位，设置的电流表用于测量压缩机电机的输入电流，设置的转速传感器用于测量电机主轴的转速，设置的模数转换器将上述测量得到的模拟信号数值转换成数字信号供可编程控制器处理，最后经过可编程控制器处理后的数字信号传递至无线发射器，以实现信号的远程传输，便于远程中心随时监控到各现场设备的运行状态，甚至将各数据生成曲线图，通过曲线图直观明了显示压缩机组和现场设备的运行情况，以便于远程中心的专业人员及时提醒用户保养和维护，确保设备安全地运行。
如图1所示，还现场显示器，所述现场显示器的输入端连接在可编程控制器的输出端上。
设置的现场显示器用于现场显示压缩机监控点的温度、压力、油位、功率或转速实时数据，便于压缩机操作人员实时了解压缩机运行工况。
还包括报警装置，所述报警装置的输入端连接在可编程控制器的输出端上。
设置的报警装置用于诸如温度、压力、油位、功率或转速实时值与设置值偏差超过允许偏差时，发出警报输出，以提醒压缩机操作人员及时处理。
还包括RS-485接口，所述RS-485接口连接在可编程控制器的输出端上。
设置的RS-485接口用于连接天然气站的中央控制室，便于天然气站对各台压缩机运行参数集中监控与诊断。
所述的多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表和转速传感器与模数转换器之间均设置有滤波器和信号放大器。
设置的滤波器对各传感器测得的模拟信号进行降噪处理，设置的信号放大器将模拟信号强度进行放大，均有利于得到质量更好的数字信号。
其中，所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，该热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。
本申请的技术方案创造性的采用核壳结构的Ca-Cu-Sn-Ti-W-O系NTC热敏陶瓷材料，壳结构具体为TiO2，其具有较高的导电系数和阻温特性，能够与内部的核结构结合发挥作用，提高了热敏电阻基片在高温下的阻温特性，得到了意料不到的技术效果。此外，通过采用核壳结构热敏陶瓷材料，有效降低了热敏电阻基片的厚度，使得温度传感器具有超薄效果，扩大了应用范围。具体到核结构，该CaWO4-0.2CuWO4-SnTi2O6是由CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选5-40μm。本申请技术方案中，该核结构创造性的基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O系陶瓷材料，通过掺杂，提高了材料的NTC效应，取得了意料不到的技术效果。具体到壳结构，该TiO2采用水热法制备。
TiO2一般表现为光催化性能，用于光催化自清洁材料，或者用于造纸、橡胶等制品中，作为填充剂、着色剂使用，TiO2其化学性质较稳定，是一种重要的半导体材料，本申请中将其与CaWO4-0.2CuWO4-SnTi2O6结合，由于TiO2的介电常数较大，明显提高材料的NTC效应，取得了意料不到的技术效果。
下面结合实施例对本发明做出进一步说明。
实施例1
热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。该 CaWO4-0.2CuWO4-SnTi2O6是由CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选5μm。
如下为本申请所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末，用湿式球磨是粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为5μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，
然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/ 粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，
在180Mpa压力下压制成矩形；然后烧结，烧结过程为：以2℃/min的速率升温到540℃，在540℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1340℃，在1340℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
经测定，本申请得到的热敏电阻基片在25℃的电阻率为2.84×107Ω·m，800℃的电阻率为174Ω·m；在高温下具有较好的NTC性能；高温稳定性：测试了热敏电阻基片在500℃保温老化200h前后的电阻率的变化，发现其由4.52×106Ω·m变化到4.69×106Ω·m，变化率为3.7％，高温稳定性较好。
实施例2
热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。该 CaWO4-0.2CuWO4-SnTi2O6是由CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选25μm。
如下为本申请所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末，用湿式球磨是粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为25μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，
然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/ 粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，
在180Mpa压力下压制成矩形；然后烧结，烧结过程为：以2℃/min的速率升温到540℃，在540℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1340℃，在1340℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
经测定，本申请得到的热敏电阻基片在25℃的电阻率为2.84×107Ω·m，800℃的电阻率为174Ω·m；在高温下具有较好的NTC性能；高温稳定性：测试了热敏电阻基片在500℃保温老化200h前后的电阻率的变化，发现其变化率为3.1％，高温稳定性较好。
实施例3
热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。该 CaWO4-0.2CuWO4-SnTi2O6是由CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选40μm。
如下为本申请所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末，用湿式球磨是粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为40μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，
然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/ 粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，
在180Mpa压力下压制成矩形；然后烧结，烧结过程为：以2℃/min的速率升温到540℃，在540℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1340℃，在1340℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
经测定，本申请得到的热敏电阻基片在25℃的电阻率为2.84×107Ω·m，800℃的电阻率为174Ω·m；在高温下具有较好的NTC性能；高温稳定性：测试了热敏电阻基片在500℃保温老化200h前后的电阻率的变化，发现其变化率为3.2％，高温稳定性较好。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，包括可编程控制器、多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表、转速传感器、多个模数转换器和无线发射器，所述模数转换器的输出端均连接在可编程控制器的输入端上，所述的多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表和转速传感器的输出端均分别连接在一个模数转换器的输入端上，所述无线发射器的输入端连接在可编程控制器的输出端上；所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，该热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ca-Cu-Sn-Ti-W-O的NTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为CaWO4-0.2CuWO4-0.5SnTi2O6，壳结构为TiO2。
2.根据权利要求1所述的一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，还包括现场显示器，所述现场显示器的输入端连接在可编程控制器的输出端上。
3.根据权利要求1所述的一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置的输入端连接在可编程控制器的输出端上。
4.根据权利要求1所述的一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，还包括RS-485接口，所述RS-485接口连接在可编程控制器的输出端上。
5.根据权利要求1至4中任意一个所述的一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，所述的多个压力传感器、多个温度传感器、液位传感器、电流表和转速传感器与模数转换器之间均设置有滤波器和信号放大器。
6.根据权利要求1所述的一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，所述核结构CaWO4-0.2CuWO4-SnTi2O6是由CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选5-40μm。
7.根据权利要求6所述的一种天然气压缩机远程诊断系统，其特征在于，所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取CaCO3、CuCO3、SnO2、TiO2、WO3粉末，用湿式球磨是粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为5μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，在180Mpa压力下压制成矩形；然后烧结，烧结过程为：以2℃/min的速率升温到540℃，在540℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1340℃，在1340℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
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