CN113358355A - 一种游梁式抽油机轴承故障监测装置 - Google Patents

一种游梁式抽油机轴承故障监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种游梁式抽油机轴承故障监测装置，涉及抽油机技术领域，包括轴承端盖，轴承端盖外端面固定安装有专用防爆盒；轴承端盖内端轴承压圈处开设有温度传感器安装孔；轴承端盖侧面开设有振动传感器安装孔；专用防爆盒内安装设置有智能数据采集控制器，包括智能数据采集控制电路板以及传感器接线端子、处理器模块、报警接线端子、电池接线端子和天线接线端子；专用防爆盒内还安装设置有锂电池、无线通信模块和拾音器。本发明装置现场安装简单，温度传感器的安装位置在轴承端盖内部，能较真实的反映轴承实际温度，通过振动、温度、噪音三参数综合反映轴承的运行状态，大大提高了轴承故障诊断的准确率。

Description

一种游梁式抽油机轴承故障监测装置
技术领域
本发明涉及抽油机技术领域，具体是一种游梁式抽油机轴承故障监测装置。
背景技术
游梁式抽油机在工作过程中，现场长期处在无人和少人值守的状态，由于抽油机各类故障，常导致停井甚至抽油机侧翻等事故，为了保证游梁式抽油机设备长期可靠运行，对其主要工作部位进行实时监测和故障报警，就显得尤为重要。为此很多发明专利在尝试解决这个问题，如一种抽油机尾部轴承温度监测报警装置(专利申请号：隔音材料2015208087268)，针对抽油机的尾部轴承通过安装温度传感器、太阳能电池板、蓄电池和报警设备实现尾部轴承温度的监测和报警；一种抽油机运行监测装置及故障预警系统(专利申请号：隔音材料2019108819447)，通过加装传感器，监测抽油机毛辫子伸长量、曲柄销锁紧螺母位移变化量、中轴及尾轴轴承振动量、减速箱主轴的位移量进行监测分析，并通过无线通信设备实现采集数据的远程监控和报警。
当轴承发生故障时，主要表现在振动、温度和噪音三部分异常，而抽油机因运转速度慢(每分钟1-10转)，室外运行，运行工况复杂，所以单纯的测量振动、温度、噪音等一个指标很难准确的判断是否出现故障，如前述的两个专利仅仅采集了温度或者振动参数。
游梁式抽油机在运行过程中，中轴轴承、尾部轴承和曲柄轴承是重点故障监控点，当轴承出现故障时，若发现不及时，极易引起抽油机侧翻等重大事故，而这三部分轴承，设备安装空间狭小，并处在连续运转过程中，这给轴承的实时监测和故障报警带来难度，目前还没有针对抽油机轴承三参数(振动、温度、噪音)故障监测的设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种游梁式抽油机轴承故障监测装置，对抽油机轴承的振动、温度和噪音进行实时监测，并通过无线设备将数据远传，使值班人员在值班室就能对抽油机轴承运行中的三个主要参数进行实时监测，并根据三个参数的数值变化综合判断抽油机轴承是否存在故障。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种游梁式抽油机轴承故障监测装置，包括轴承端盖，所述轴承端盖外端面固定安装有专用防爆盒，专用防爆盒盒口处固定连接有专用防爆盒盖；所述轴承端盖内端轴承压圈处开设有温度传感器安装孔，温度传感器安装孔内安装有温度传感器；所述轴承端盖侧面开设有振动传感器安装孔，振动传感器安装孔处安装有振动传感器；所述专用防爆盒内安装设置有智能数据采集控制器，智能数据采集控制器包括智能数据采集控制电路板以及安装于智能数据采集控制电路板上的传感器接线端子、处理器模块、报警接线端子、电池接线端子和天线接线端子；所述专用防爆盒内还安装设置有锂电池、无线通信模块和拾音器；所述锂电池通过导线与电池接线端子连接；所述无线通信模块通过导线与天线接线端子连接；所述温度传感器安装孔内的温度传感器、振动传感器安装孔处的振动传感器和拾音器分别通过导线与传感器接线端子连接；所述专用防爆盒盖外还安装设置有声光报警器，声光报警器通过导线与报警接线端子连接。
作为本发明进一步的方案：所述轴承端盖和专用防爆盒连接处分别开设有防爆盒连接螺栓孔和防爆盒安装固定孔，专用防爆盒通过专用防爆盒轴承端盖连接螺栓与轴承端盖固定连接。
作为本发明再进一步的方案：所述温度传感器安装孔与轴承端盖的轴承端盖黄油枪连通，所述轴承端盖外端面和专用防爆盒盒底分别开设有相互连通的第一温度传感器引线接入孔和第二温度传感器引线接入孔。
作为本发明再进一步的方案：所述振动传感器采用螺纹连接方式安装于振动传感器安装孔上或采用强磁表面安装方式吸附在振动传感器安装孔处。
作为本发明再进一步的方案：所述专用防爆盒盖外壳上开设有防爆盒盖外接天线出口，所述无线通信模块包括天线，天线通过防爆盒盖外接天线出口延伸至专用防爆盒盖外。
作为本发明再进一步的方案：所述专用防爆盒内侧壁和专用防爆盒盖内盖分别覆盖有隔音材料。
作为本发明再进一步的方案：所述锂电池采用3.6V锂电池。
作为本发明再进一步的方案：所述处理器模块采用ARM处理器。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明装置现场安装简单，温度传感器的安装位置在轴承端盖内部，能较真实的反映轴承实际温度，通过振动、温度、噪音三参数综合反映轴承的运行状态，大大提高了轴承故障诊断的准确率，同时智能化程度高，数据无线远传、远程监控、电池供电、低功耗设计，可定时采集数据和声光报警。
附图说明
图1为本发明实施例的设备分解结构示意图。
图2为本发明实施例中轴承端盖的结构示意图。
图3为本发明实施例中专用防爆盒的结构示意图。
图4为本发明实施例中专用防爆盒内部的结构示意图。
图5为本发明实施例安装时的结构装配示意图。
附图标记注释：1-轴承端盖、101-温度传感器安装孔、102-振动传感器安装孔、103-第一温度传感器引线接入孔、104-防爆盒连接螺栓孔、105-轴承端盖黄油腔、2-专用防爆盒、201-隔音材料、202-第二温度传感器引线接入孔、203-防爆盒安装固定孔、204-专用防爆盒轴承端盖连接螺栓、210-智能数据采集控制器、211-传感器接线端子、212-智能数据采集控制电路板、213-处理器模块、214、报警接线端子、215-电池接线端子、216-天线接线端子、217-锂电池、218-无线通信模块、219-拾音器、3-专用防爆盒盖、301-防爆盒盖外接天线出口、4-天线、5-声光报警器、6-振动传感器、7-轴承、8-运转设备、9-轴承端盖与运转设备连接螺栓。
具体实施方式
以下实施例会结合附图对本发明进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
实施例
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种游梁式抽油机轴承故障监测装置，包括轴承端盖1，装置安装使用时，轴承端盖1内端通过轴承端盖与运转设备连接螺栓9固定安装于运转设备8上，设置于运转设备8内的轴承7外圈与轴承端盖1轴承压圈贴合；
所述轴承端盖1外端面固定安装有专用防爆盒2，专用防爆盒2盒口处固定连接有专用防爆盒盖3；所述轴承端盖1和专用防爆盒2连接处分别开设有防爆盒连接螺栓孔104和防爆盒安装固定孔203，专用防爆盒2通过专用防爆盒轴承端盖连接螺栓204与轴承端盖1固定连接；
所述轴承端盖1内端轴承压圈处开设有温度传感器安装孔101，温度传感器安装孔101内安装有温度传感器，温度传感器安装孔101规格根据温度传感器规格设定(如PT100热电阻可开Φ4mm和深3cm的孔)，使温度传感器能完全插入温度传感器安装孔101内，且温度传感器顶部与轴承端盖1轴承压圈端面平齐，安装时轴承端盖1轴承压圈端沿正好压住轴承7的外圈，保证温度检测的准确性；所述温度传感器安装孔101与轴承端盖1的轴承端盖黄油枪105连通，所述轴承端盖1外端面和专用防爆盒2盒底分别开设有相互连通的第一温度传感器引线接入孔103和第二温度传感器引线接入孔202，由此，温度传感器的引线可以通过引入02内；所述轴承端盖1侧面开设有振动传感器安装孔102，振动传感器安装孔102处安装有振动传感器6，优选地，所述振动传感器6采用螺纹连接方式安装于振动传感器安装孔102上或采用强磁表面安装方式吸附在振动传感器安装孔102处，从而固定对振动进行检测，所述振动传感器6的信号线通过轴承端盖1外部引入专用防爆盒2内。
所述专用防爆盒2内安装设置有智能数据采集控制器210，智能数据采集控制器210包括智能数据采集控制电路板212以及安装于智能数据采集控制电路板212上的传感器接线端子211、处理器模块213、报警接线端子214、电池接线端子215和天线接线端子216；所述专用防爆盒2内还安装设置有锂电池217、无线通信模块218和拾音器219；所述锂电池217通过导线与电池接线端子215连接，从而为装置供电，优选地，所述锂电池217采用3.6V锂电池；所述无线通信模块218通过导线与天线接线端子216连接，进行信号传输；所述专用防爆盒盖3外壳上开设有防爆盒盖外接天线出口301，所述无线通信模块218包括天线4，天线4通过防爆盒盖外接天线出口301延伸至专用防爆盒盖3外，扩大信号范围，其中，无线通信模块218可以采用Zigbee、NB-LOT、LORA等无线传输方式进行信号传输；进一步地，所述传感器接线端子211采用三路端子，所述温度传感器安装孔101内的温度传感器、振动传感器安装孔102处的振动传感器6和拾音器219分别通过导线与传感器接线端子211连接，从而将采集的温度、振动和噪音信号传送至智能数据采集控制器210处，通过处理器模块213进行数据处理；所述专用防爆盒2内侧壁和专用防爆盒盖3内盖分别覆盖有隔音材料201，从而减少外部杂音对拾音器219的干扰，使拾音器219主要采集轴承7内部声音；优选地，所述处理器模块213采用ARM处理器，功耗更低，运行更稳定；所述专用防爆盒盖3外还安装设置有声光报警器5，声光报警器5通过导线与报警接线端子214连接，报警接线端子214通电时声光报警器5发出警报。
处理器模块213对温度传感器输出的信号进行转换、运算处理为轴承7运转实际温度；处理器模块213对振动传感器6输出的信号进行转换、数据处理得到轴承7震动加速度信号；处理器模块213对拾音器219输出的信号进行转换、数据处理得到轴承7运转发出的声音强度；处理器模块213将检测到的上述三种信号数值通过无线通信模块218传输到后台数据中心，处理器模块213将上述三种信号数值分别与内设的温度报警阈值、噪音报警阈值、加速度报警阈值比较，控制声光报警器5发出报警信号。
游梁式抽油机在运转过程中，温度传感器采集轴承7内部温度信号，振动传感器6采集轴承7加速度值，拾音器219拾取噪音，由智能数据采集控制器210通过无线通信模块218，传输至抽油机单井配电柜内的RTU，由RTU将数据上传至监控中心，实现了远传监控；智能数据采集控制器210自带报警功能，当轴承7温度、振动加速度值、噪音值超出预警值时，通过声光报警器5实现现场报警。
本发明装置现场安装简单，温度传感器的安装位置在轴承端盖1内部，能较真实的反映轴承7实际温度，通过振动、温度、噪音三参数综合反映轴承7的运行状态，大大提高了轴承7故障诊断的准确率，同时智能化程度高，数据无线远传、远程监控、电池供电、低功耗设计，可定时采集数据和声光报警。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种游梁式抽油机轴承故障监测装置，包括轴承端盖(1)，其特征在于，所述轴承端盖(1)外端面固定安装有专用防爆盒(2)，专用防爆盒(2)盒口处固定连接有专用防爆盒盖(3)；所述轴承端盖(1)内端轴承压圈处开设有温度传感器安装孔(101)，温度传感器安装孔(101)内安装有温度传感器；所述轴承端盖(1)侧面开设有振动传感器安装孔(102)，振动传感器安装孔(102)处安装有振动传感器(6)；
所述专用防爆盒(2)内安装设置有智能数据采集控制器(210)，智能数据采集控制器(210)包括智能数据采集控制电路板(212)以及安装于智能数据采集控制电路板(212)上的传感器接线端子(211)、处理器模块(213)、报警接线端子(214)、电池接线端子(215)和天线接线端子(216)；所述专用防爆盒(2)内还安装设置有锂电池(217)、无线通信模块(218)和拾音器(219)；所述锂电池(217)通过导线与电池接线端子(215)连接；所述无线通信模块(218)通过导线与天线接线端子(216)连接；所述温度传感器安装孔(101)内的温度传感器、振动传感器安装孔(102)处的振动传感器(6)和拾音器(219)分别通过导线与传感器接线端子(211)连接；所述专用防爆盒盖(3)外还安装设置有声光报警器(5)，声光报警器(5)通过导线与报警接线端子(214)连接。
2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述轴承端盖(1)和专用防爆盒(2)连接处分别开设有防爆盒连接螺栓孔(104)和防爆盒安装固定孔(203)，专用防爆盒(2)通过专用防爆盒轴承端盖连接螺栓(204)与轴承端盖(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述温度传感器安装孔(101)与轴承端盖(1)的轴承端盖黄油枪(105)连通，所述轴承端盖(1)外端面和专用防爆盒(2)盒底分别开设有相互连通的第一温度传感器引线接入孔(103)和第二温度传感器引线接入孔(202)。
4.根据权利要求1所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述振动传感器(6)采用螺纹连接方式安装于振动传感器安装孔(102)上或采用强磁表面安装方式吸附在振动传感器安装孔(102)处。
5.根据权利要求4所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述振动传感器(6)的信号线通过轴承端盖(1)外部引入专用防爆盒(2)内。
6.根据权利要求1-4任一所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述专用防爆盒盖(3)外壳上开设有防爆盒盖外接天线出口(301)，所述无线通信模块(218)包括天线(4)，天线(4)通过防爆盒盖外接天线出口(301)延伸至专用防爆盒盖(3)外。
7.根据权利要求1-4任一所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述专用防爆盒(2)内侧壁和专用防爆盒盖(3)内盖分别覆盖有隔音材料(201)。
8.根据权利要求1所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述锂电池(217)采用3.6V锂电池。
9.根据权利要求8所述的游梁式抽油机轴承故障监测装置，其特征在于，所述处理器模块(213)采用ARM处理器。
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