CN113203561B - 一种控制阀在线故障检测用数据采集器 - Google Patents

Abstract

一种控制阀在线故障检测用数据采集装置，包括采集箱和连接工装，所述的采集箱内部设有处理器、存储器、时间记录器、压力传感器、环境温度传感器和无线发射器，本发明将控制阀检测用的装置集成到一个采集控制箱内，具有产品体积小，重量轻，携带方便的优点，同时根据采用直行程和角行程的控制阀设计了相应的工装，配合采集箱使用，可以同时采集控制阀及其附件的各项运行参数和被控制流体的工况参数，可将采集数据通过无线发射器传输或发射到已安装智能故障分析软件的手机端、电脑端或云端，可接收来自智能故障分析软件的检测报告，设置了采集信号指示灯，可显示某通道参数的采集状态。

Description

一种控制阀在线故障检测用数据采集器

技术领域

本发明属于控制阀门故障检测技术领域，具体是一种控制阀在线故障检测用数据采集器。

背景技术

目前控制阀门故障检测需要采集多项参数，如气源压力、膜室压力、环境温度、阀体温度、运行时间、流量等，所需要的检测设备较多，而且还需要进行数据采集、故障分析、数据存储、屏幕操作等，导致检测装置笨重，检修人员不方便携带。而且现在对控制阀门进行检测故障采集，需要分别在不同时刻对各项参数进行采集，有些时候会导致分析结果存在较大的误差，为了降低这种误差，最好能够采集同一时刻的各项阀门参数。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种一种控制阀在线故障检测用数据采集器，能够同时采集阀门的各项参数，而且本发明设计了采集箱，对各项采集功能进行了集成，方便携带，并且把数据分析工作放在云端，进一步简化了采集箱结构。

本发明采用的技术方案：一种控制阀在线故障检测用数据采集装置，包括采集箱和连接工装，所述的采集箱内部设有处理器、存储器、时间记录器、压力传感器、环境温度传感器和无线发射器，所述的采集箱上设有多个信号通道，所述的处理器的输入端连接压力传感器、环境温度传感器、时间记录器和信号通道，所述的处理器的输出端连接存储器、无线发射器；

所述的连接工装包括：

安装部件Ⅰ，其安装在控制阀阀杆上；

安装部件Ⅱ，其安装在控制阀阀体上；

连接部件Ⅰ，其安装在所述安装部件Ⅱ上；

连接部件Ⅱ，其通过传感器连接架与位移传感器相连；

传感器连接转换块，其与所述连接部件Ⅰ以及连接部件Ⅱ相连，使得连接部件Ⅰ以及连接部件Ⅱ以相互垂直的方式布置；

连接部件Ⅲ，其连接在位移传感器上的拉线Ⅰ与所述安装部件Ⅰ之间，通过控制阀阀杆的位移带动拉线Ⅰ进行伸缩

优选的，所述的多个信号通道分别连接一个单独的采集状态显示灯。

优选的，所述的信号通道通过线缆接头与外部连接。

优选的，所述的存储器连接USB接口，将存储器里的数据传输到手机端或云端或电脑端。

优选的，所述的采集箱（1）配备有触控显示屏，用于输入操作指令和查看检测结果。

优选的，所述的信号通道通过线连接头连接阀体表面温度传感器。

优选的，所述传感器连接转换块为一个长方体，该长方体上设有两个互相垂直且相交的圆形通孔，该圆形通孔尺寸与连接部件Ⅰ的外圆尺寸相配合；

所述长方体上还设有两个互垂直且不相交的矩形通孔，该矩形通孔尺寸与连接部件Ⅱ的截面尺寸相配合。

优选的，所述安装部件Ⅱ由U型板和手轮螺杆构成；

在U型板相对的两个竖直平板上各设有一个同一轴线的螺纹通孔，其中一个螺纹通孔尺寸与手轮螺杆尺寸相配合，另一个螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ尺寸相配合；

在U型板的水平面上设有一个螺纹通孔，该螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ尺寸相配合。

优选的，所述安装部件Ⅰ为对夹块，其由对夹块Ⅰ和对夹块Ⅱ组成；

所述控制阀阀杆处在对夹块Ⅰ和对夹块Ⅱ之间，通过紧固件将对夹块Ⅰ和对夹块Ⅱ固定在控制阀阀杆上。

优选的，所述连接部件Ⅲ包括：

连接杆Ⅰ，其一端连接在所述对夹块上；

挂钩用安装架，其安装在所述连接杆Ⅰ上；

挂环，其一端带有螺纹，用于旋紧在所述挂钩用安装架上，另一端为圆环，通过卡扣挂钩与位移传感器上的拉线Ⅰ相连。

本发明的有益效果：本发明将控制阀检测用的装置集成到一个采集控制箱内，具有产品体积小，重量轻，携带方便的优点，同时根据采用直行程和角行程的控制阀设计了相应的工装，配合采集箱使用，可以同时采集控制阀及其附件的各项运行参数和被控制流体的工况参数，可将采集数据通过无线发射器传输或发射到已安装智能故障分析软件的手机端、电脑端或云端，可接收来自智能故障分析软件的检测报告，设置了采集信号指示灯，可显示某通道参数的采集状态。

附图说明

图1为本发明的用于控制阀故障检测装置的连接工装整体结构图一（直行程阀门检测）；

图2为本发明的用于控制阀故障检测装置的连接工装整体结构图二（直行程阀门检测）；

图3为图1的用于控制阀故障检测装置的连接工装应用示意图；

图4为图2的用于控制阀故障检测装置的连接工装应用示意图；

图5为本发明的用于控制阀故障检测装置的连接工装整体结构图三（角行程阀门检测）；

图6为图5的用于控制阀故障检测装置的连接工装应用示意图；

图7为本发明的对夹块Ⅰ、对夹块Ⅱ的结构图；

图8为本发明的反馈板Ⅰ的四视图（a为主视图，b为侧视图，c为仰视图，d为俯视图）；

图9为本发明的传感器连接转换块的三视图（a为主视图，b为侧视图，c为x向视图）；

图10为本发明的钩状部件的剖视图；

图11是本发明采集箱与控制阀连接示意图。

图中，1-安装部件Ⅰ，2-安装部件Ⅱ，3-连接部件Ⅰ，4-连接部件Ⅱ，5-传感器连接转换块，6-连接部件Ⅲ，7-传感器连接架，8-位移传感器，9-控制阀阀杆，10-控制阀阀体，11-无线发射器，12-USB接口，13-信号通道，14-开关，15-空气过滤减压阀。

101-对夹块Ⅰ，102-对夹块Ⅱ，103-三角形凹槽，201-U型板，202-手轮螺杆，601-连接杆Ⅰ，602-套筒，603-钩状部件，604-挂环，605-卡扣挂钩，

1001-反馈板Ⅰ，1002-反馈板Ⅱ，1003-拉线Ⅱ，1004-三角形槽，1005-环形凹槽。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术细节及其优点，现结合附图进行说明。

本发明包括了采集箱和连接工装两部分，其中采集箱中集成了处理器、存储器、时间记录器、压力传感器、环境温度传感器和无线发射器，采集箱上设有多个信号通道，故障检测的原理是采集箱通过信号通道连接被检控制阀的定位器，向定位器发送控制指令，定位器收到控制指令后进行动作，采集箱通过传感器获取被检控制阀的气源压力、膜室压力、阀杆位移、温度等数据，结合控制指令给出的压力等数据来判断被检控制阀的健康状况，其中阀杆位移传感器采用的是拉绳传感器，需要外设在控制阀的阀杆上，因此本发明设计了适用于直行程和角行程两种阀杆的连接工装。另外，本实施例中采集箱内设有存储器，用于存储采集的数据。

如图11所示，本实施例中，本发明的控制阀数据采集装置设置了多个采集信号通道，采集气源压力、膜室压力、环境温度、控制阀温度等参数时，通过信号通道连接控制阀相应的检测位置即可，通常控制阀都会预留好检测位置，若没有预留检测位置的，可以在不破坏密封性的情况下，断开气源或膜室的压力表进行连接。当控制阀含有其它附件时，多余的信号通道可以用于采集附件的仪表气源压力和流量。

采集控制阀流量时，可以直接通过信号通道连接控制阀自带的流量表，获取控制阀流量数据。

采集阀门位置数据时，分为直行程阀门和角行程阀门检测两种情况。

直行程阀门检测

安装部件Ⅰ的优选方案为：

安装部件Ⅰ1为对夹块，其由对夹块Ⅰ101和对夹块Ⅱ102组成；控制阀阀杆9处在对夹块Ⅰ101和对夹块Ⅱ102之间，通过紧固件将对夹块Ⅰ101和对夹块Ⅱ102固定在控制阀阀杆9上。

对夹块Ⅰ的优选方案为：

对夹块Ⅰ101是一块方形板，其两侧各设有一个螺纹通孔，中间设有三角形凹槽；对夹块Ⅱ102的两侧各设有一个与螺纹通孔同心的通孔，中间设有三角形凹槽103，与该三角形凹槽103相对的侧面设有螺纹孔。

连接部件Ⅲ的优选方案为：

连接部件Ⅲ6包括连接杆Ⅰ601、挂钩用安装架和挂环604；连接杆Ⅰ601一端连接在对夹块Ⅱ102上；挂钩用安装架安装在连接杆Ⅰ601上；挂环604一端带有螺纹，用于旋紧在挂钩用安装架上，另一端为圆环，通过卡扣挂钩605与位移传感器8上的拉线Ⅰ相连。

挂钩用安装架的优选方案为：

方案一，挂钩用安装架为圆柱型套筒602，其内部中空尺寸与连接杆Ⅰ601的外圆尺寸相配合，且在套筒602外圆柱面设有螺纹通孔；

方案二：挂钩用安装架为钩状部件603，其上部套在连接杆Ⅰ601上，并通过拧入螺钉进行固定，下部设有设有螺纹通孔。

需要说明的是，行程很小的时候，这个钩状部件用来将位移传感器的拉线变得长一些，如果不加长，拉线端还有一个拉环以及挂环604和卡扣挂钩605，基本就占了行程，小行程将无法检测位移变化。

传感器连接转换块的优选方案：

传感器连接转换块5为一个长方体，该长方体上设有两个互相垂直且相交的圆形通孔，该圆形通孔尺寸与连接部件Ⅰ3的外圆尺寸相配合；长方体上还设有两个互垂直且不相交的矩形通孔，该矩形通孔尺寸与连接部件Ⅱ4的截面尺寸相配合。

进一步的方案：长方体上具有三个螺纹通孔，其中一个螺纹通孔沿着两个圆形通孔的相交轴线进行开设，另两个螺纹通孔分别沿着矩形通孔的截面进行开设；在螺纹通孔中设有螺钉，通过旋进螺钉实现对连接部件Ⅰ3和连接部件Ⅱ4的固定。

安装部件Ⅱ的优选方案：

安装部件Ⅱ2由U型板201和手轮螺杆202构成；在U型板201相对的两个竖直平板上各设有一个同一轴线的螺纹通孔，其中一个螺纹通孔尺寸与手轮螺杆202尺寸相配合，另一个螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ3尺寸相配合；在U型板的水平面上设有一个螺纹通孔，该螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ3尺寸相配合。

传感器连接架的优选方案：

传感器连接架7为L型板，该L型板的一侧面设有螺纹盲孔，通过螺钉与连接部件Ⅱ4相连；L型板的顶面设有通孔，通过螺钉与位移传感器8相连。

需要说的是，连接部件Ⅰ3为一个圆杆，其一端为螺纹端，圆杆的径向面设有对称的平面；连接部件Ⅱ4为一个方形长板；连接杆Ⅰ601为一个圆杆，其一端为螺纹端，圆杆的径向面设有对称的平面。

具体检测过程为：

使用两个螺钉穿过连接部件Ⅱ4的两个通孔，并旋进传感器连接架7的两个螺纹盲孔，将连接部件Ⅱ4与传感器连接架7安装固定。连接部件Ⅱ4的另一端穿过传感器连接转换块5下方的矩形通孔，并使用手拧螺钉拧紧固定。连接部件Ⅰ3的螺纹端旋进U型板201的螺纹通孔，手轮螺杆202旋进U型板201的另一螺纹通孔，将控制阀阀体10置于U型板201中间的中空位置，使用扳手夹紧连接部件Ⅰ3上的两侧平面，同时转动手轮，将U型板201固定在控制阀阀体10上。连接部件Ⅰ3不带螺纹的一端穿过传感器连接转换块5的圆形通孔，并使用手拧螺钉拧紧固定。

使用两个螺栓，将对夹块Ⅰ101的螺纹通孔与对夹块Ⅱ102的通孔相对并将控制阀阀杆9置于对夹块Ⅰ101和对夹块Ⅱ102的三角形凹槽103内部，使用两个螺栓穿过对夹块Ⅱ102的通孔，并旋进对夹块Ⅰ101的螺纹通孔，进行固定连接。将连接杆Ⅰ601带螺纹的一端旋进对夹块Ⅱ102的螺纹通孔，并使用扳手夹紧连接杆Ⅰ601上两侧平面，从而将连接杆Ⅰ601与对夹块Ⅱ102连接固定。将连接杆Ⅰ601不带螺纹的一侧穿过挂钩用安装架上的圆筒内，将挂环604的螺纹端旋进挂钩用安装架的螺纹孔，并拧紧固定。

使用螺钉将传感器安装罩安装在传感器上，行插接头下部与位移传感器8输出端使用线缆连接，使用三个螺钉将位移传感器8安装在传感器连接架7上，将卡扣挂钩605一端穿过位于位移传感器8上的拉线Ⅰ一端的圆环，卡扣挂钩605扣合以后挂在挂环604的圆环上。行插接头带接头的一侧用于传输位移传感器8输出的位移信号。

通过调节U型板201一侧的手轮，可适应不同厚度尺寸的执行机构；通过调松传感器连接转换块5下方的手拧螺钉，在连接部件Ⅱ4上左右移动，可适应不同宽度尺寸的执行机构；通过调松传感器连接转换块5上方的手拧螺钉，可移动传感器连接转换块5和连接部件Ⅲ6，使其沿着连接部件Ⅰ3前后移动，调整位移传感器8与执行机构的距离。

当控制阀阀杆9做往复运动时，控制阀阀杆9通过带动对夹块、连接部件Ⅰ3、挂钩用安装架、挂环604、卡扣挂钩605、位移传感器8上的拉线Ⅰ做相同的往复运动，位移传感器8将检测到的位移经过行插接头输出。

角行程阀门检测

安装部件Ⅰ的优选方案为：

安装部件Ⅰ1由反馈板Ⅰ1001、反馈板Ⅱ1002、拉线Ⅱ1003组成；控制阀阀杆9处在反馈板Ⅰ1001和反馈板Ⅱ1002之间，通过紧固件将反馈板Ⅰ1001、反馈板Ⅱ1002固定在控制阀阀杆9上；拉线Ⅱ1003缠绕在反馈板Ⅰ1001上。

反馈板Ⅰ、反馈板Ⅱ的优选方案为：

反馈板Ⅰ1001是一个半圆柱体，在半圆柱体的矩形侧面上设有三角形槽1004，在半圆柱体的矩形侧面两端各设有一个螺纹盲孔；反馈板Ⅱ1002是一个长方体，在长方体的侧面两端各设有一个与螺纹盲孔同心的通孔。

进一步的方案：半圆柱体的外圆面上设有与半圆柱体矩形侧面相垂直的平面；在半圆柱体的外圆面上设有环形凹槽1005，且该环形凹槽1005延伸到平面上；在平面的环形凹槽内设有盲孔，在半圆柱体的矩形侧面上设有与盲孔垂直且相交的螺纹通孔；拉线Ⅱ1003的一端穿入在盲孔内，螺丝旋进在螺纹通孔中，将拉线Ⅱ1003固定在盲孔内部。

连接部件Ⅲ的优选方案：

连接部件Ⅲ6为卡扣挂钩605，用于连接拉线Ⅱ1003和位移传感器8上的拉线Ⅰ。

传感器连接转换块的优选方案：

传感器连接转换块5为一个长方体，该长方体上设有两个互相垂直且相交的圆形通孔，该圆形通孔尺寸与连接部件Ⅰ3的外圆尺寸相配合；长方体上还设有两个互垂直且不相交的矩形通孔，该矩形通孔尺寸与连接部件Ⅱ4的截面尺寸相配合。

进一步的方案：长方体上具有三个螺纹通孔，其中一个螺纹通孔沿着两个圆形通孔的相交轴线进行开设，另两个螺纹通孔分别沿着矩形通孔的截面进行开设；在螺纹通孔中设有螺钉，通过旋进螺钉实现对连接部件Ⅰ3和连接部件Ⅱ4的固定。

安装部件Ⅱ的优选方案：

安装部件Ⅱ2由U型板201和手轮螺杆202构成；在U型板201相对的两个竖直平板上各设有一个同一轴线的螺纹通孔，其中一个螺纹通孔尺寸与手轮螺杆202尺寸相配合，另一个螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ3尺寸相配合；在U型板的水平面上设有一个螺纹通孔，该螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ3尺寸相配合。

传感器连接架的优选方案：

传感器连接架7为L型板，该L型板的一侧面设有螺纹盲孔，通过螺钉与连接部件Ⅱ4相连；L型板的顶面设有通孔，通过螺钉与位移传感器8相连。

需要说的是，连接部件Ⅰ3为一个圆杆，其一端为螺纹端，圆杆的径向面设有对称的平面；连接部件Ⅱ4为一个方形长板。

具体检测过程为：

使用两个螺钉穿过连接部件Ⅱ4的两个通孔，并旋进传感器连接架7的两个螺纹盲孔，将连接部件Ⅱ4与传感器连接架7安装固定。连接部件Ⅱ4的另一端穿过传感器连接转换块5下方的矩形通孔，并使用手拧螺钉拧紧固定。连接部件Ⅰ3的螺纹端旋进U型板201的螺纹通孔，手轮螺杆202旋进U型板201的另一螺纹通孔，将控制阀阀体10置于U型板201中间的中空位置，使用扳手夹紧连接部件Ⅰ3上的两侧平面，同时转动手轮，将U型板201固定在控制阀阀体10上。连接部件Ⅰ3不带螺纹的一端穿过传感器连接转换块5的圆形通孔，并使用手拧螺钉拧紧固定。

使用螺钉将传感器安装罩安装在传感器上，行插接头下部与位移传感器8输出端使用线缆连接，使用三个螺钉将位移传感器8安装在传感器连接架7上，行插接头带接头的一侧用于传输位移传感器8输出的位移信号。

将拉线Ⅱ1003不带拉环的一端插进环形凹槽1005内的盲孔，同时使用螺丝旋进与此盲孔垂直且相交的螺纹通孔，将拉线Ⅱ1003固定在盲孔内部。使用两个螺栓，将反馈板Ⅰ1001的螺纹盲孔与反馈板Ⅱ1002的通孔相对并将控制阀阀杆9置于反馈板Ⅰ1001的三角形槽1004内部，使用两个螺栓穿过反馈板Ⅱ1002的通孔，并旋进反馈板Ⅰ1001的螺纹盲孔，进行固定连接。拉紧拉线Ⅱ1003上的拉环，使拉线Ⅱ1003置于环形凹槽1005内，将卡扣挂钩605一端穿过拉线Ⅱ1003上的拉环，卡扣挂钩605一端穿过位于位移传感器8上的拉线Ⅰ一端的圆环，卡扣扣合。

通过调节U型板201一侧的手轮，可适应不同厚度尺寸的执行机构；通过调松传感器连接转换块5下方的手拧螺钉，在连接部件Ⅱ4上左右移动，可适应不同宽度尺寸的执行机构；通过调松传感器连接转换块5上方的手拧螺钉，可移动传感器连接转换块5，使其沿着连接部件Ⅰ3前后移动，调整位移传感器8与执行机构的距离。

当控制阀阀杆9做旋转运动时，控制阀阀杆9通过带动安装部件Ⅰ1旋转，同时反馈板Ⅱ1002的拉线Ⅱ1003沿着环形凹槽1005旋转，从而带动卡扣挂钩605、位移传感器8上的拉线Ⅰ做相同的旋转运动，位移传感器8将检测到的位移经过行插接头输出。

信号采集过程中，开始采集数据时，存储器开始记录各参数随着时间的变化情况以及默认采集时间间隔的对应参数值；采集结束后，某些通道采集失败时，采集状态显示灯为红色，采集成功显示为绿色。可通过USB接口，将存储器里采集的数据传输到手机端或云端或电脑端。也可通过无线发射器，将存储器里采集的数据发射到手机端或云端或电脑端，经过智能故障分析软件分析产生的检测报告，采集箱可以接收检测报告，通过显示屏显示。

Claims (10)

1.一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：包括采集箱和连接工装，所述的采集箱内部设有处理器、存储器、时间记录器、压力传感器、环境温度传感器和无线发射器，所述的采集箱上设有多个信号通道，所述的处理器的输入端连接压力传感器、环境温度传感器、时间记录器和信号通道，所述的处理器的输出端连接存储器、无线发射器；

所述的连接工装包括：

安装部件Ⅰ，其安装在控制阀阀杆上；

安装部件Ⅱ，其安装在控制阀阀体上；

连接部件Ⅰ，其安装在所述安装部件Ⅱ上；

连接部件Ⅱ，其通过传感器连接架与位移传感器相连；

传感器连接转换块，其与所述连接部件Ⅰ以及连接部件Ⅱ相连，使得连接部件Ⅰ以及连接部件Ⅱ以相互垂直的方式布置；

连接部件Ⅲ，其连接在位移传感器上的拉线Ⅰ与所述安装部件Ⅰ之间，通过控制阀阀杆的位移带动拉线Ⅰ进行伸缩。

2.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述的多个信号通道分别连接一个单独的采集状态显示灯。

3.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述的信号通道通过线缆接头与外部连接。

4.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述的存储器连接USB接口，将存储器里的数据传输到手机端或云端或电脑端。

5.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述的采集箱(1)配备有触控显示屏，用于输入操作指令和查看检测结果。

6.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述的信号通道通过线连接头连接阀体表面温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述传感器连接转换块为一个长方体，该长方体上设有两个互相垂直且相交的圆形通孔，该圆形通孔尺寸与连接部件Ⅰ的外圆尺寸相配合；

所述长方体上还设有两个互垂直且不相交的矩形通孔，该矩形通孔尺寸与连接部件Ⅱ的截面尺寸相配合。

8.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述安装部件Ⅱ由U型板和手轮螺杆构成；

在U型板相对的两个竖直平板上各设有一个同一轴线的螺纹通孔，其中一个螺纹通孔尺寸与手轮螺杆尺寸相配合，另一个螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ尺寸相配合；

在U型板的水平面上设有一个螺纹通孔，该螺纹通孔尺寸与连接部件Ⅰ尺寸相配合。

9.根据权利要求1所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述安装部件Ⅰ为对夹块，其由对夹块Ⅰ和对夹块Ⅱ组成；

所述控制阀阀杆处在对夹块Ⅰ和对夹块Ⅱ之间，通过紧固件将对夹块Ⅰ和对夹块Ⅱ固定在控制阀阀杆上。

10.根据权利要求9所述的一种控制阀在线故障检测用数据采集器，其特征在于：所述连接部件Ⅲ包括：

连接杆Ⅰ，其一端连接在所述对夹块上；

挂钩用安装架，其安装在所述连接杆Ⅰ上；

挂环，其一端带有螺纹，用于旋紧在所述挂钩用安装架上，另一端为圆环，通过卡扣挂钩与位移传感器上的拉线Ⅰ相连。

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