CN113482905A - 连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，具体涉及连杆轴瓦状态监测设备技术领域，包括机械系统模块，所述机械系统模块的输出端连接有数据采集模块。本发明通过数据采集模块的设置，能够测量连杆和往复式压缩机主轴之间的油膜压力和连杆的大端温度，数据灵敏度高，实时性强，准确性高，可有效监测连杆磨损情况，可靠性强，通过信号分析模块和数据接收显示模块的设置，利用计算机控制算法自主解决和人工解决双向监控处理连杆轴瓦磨损故障和磨损高温将故障情况，减少了不良影响，解决了旋转机械温度动态测试技术难题，为该技术在往复式压缩机状态监测与故障诊断领域的推广应用奠定了一定基础，实用性高，便于推广。

Description

连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置

技术领域

本发明涉及连杆轴瓦状态监测设备技术领域，具体涉及连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置。

背景技术

往复式压缩机是一种重要的动力设备，连杆是往复式压缩机的重要部件，用于连接活塞和曲轴，并将活塞的往复直线运动转化为曲轴的回转运动。由于载荷大、工况恶劣，连杆轴瓦极易发生故障，其失效的形式主要有磨粒损、疲劳剥落、烧蚀、胶合、穴蚀、滑移等，会造成轴瓦损坏甚至连杆或曲轴变形、断裂等危害，极大影响往复式压缩机运行的可靠性和安全性。因此，连杆轴瓦故障的监测诊断一直都是往复式压缩机状态监测领域的重要研究内容。对于连杆轴瓦故障的监测，前人的研究主要集中在振动信号特征提取及分析识别方面，这些方法虽然在原理上具有可行性，并在实验环境下能取得一定效果，但由于往复式压缩机零部件数量大、工况多变，振动传递路径复杂，振动信号中夹杂很多干扰信号，不利于工程实际应用。

温度指标是磨损类故障最重要的特征参数之一，异常磨损、变形、滑移均会产生大量热能，通过实时监测温度场变化情况可诊断连杆轴瓦是否发生故障。但由于连杆是运动部件且位于机器内部，内部空间封闭且狭小，加之曲轴箱内部温度较高，有大量油雾，对传感器的可靠性和安装方式要求更高，常规测温手段不适用。因此，目前连杆轴瓦温度尚无法得到有效监测。

发明内容

为此，本发明提供连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，通过数据采集模块的设置，能够测量连杆和往复式压缩机主轴之间的油膜压力和连杆的大端温度，数据灵敏度高，实时性强，准确性高，可有效监测连杆磨损情况，可靠性强，通过信号分析模块和数据接收显示模块的设置，利用计算机控制算法自主解决和人工解决双向监控处理连杆轴瓦磨损故障和磨损高温将故障情况，减少了不良影响，解决了旋转机械温度动态测试技术难题，为该技术在往复式压缩机状态监测与故障诊断领域的推广应用奠定了一定基础，实用性高，便于推广，以解决现有技术中由于现有连杆轴瓦温度无法得到有效监测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，包括机械系统模块，所述机械系统模块的输出端连接有数据采集模块，所述数据采集模块的输出端连接有信号分析模块，所述信号分析模块的输出端连接有数据接收显示模块；

所述机械系统模块是作往复运动，产生磨损热量，为数据采集模块提供数据的主体；

所述数据采集模块用于对机械系统模块磨损产生的热量和压力进行检测，然后对数据进行采集；

所述信号分析模块用于对数据采集模块的热量和压力数据进行分析，判断机械系统模块磨损率是否符合标准，从而诊断连杆轴故障情况；

所述数据接收显示模块用于对不符合标准的数值和故障位置与程度进行直观的显示，可对机械系统模块异常的磨损故障进行预警，从而减少不良影响。

进一步地，所述机械系统模块包括往复式压缩机和连杆，所述连杆是连接往复式压缩机中活塞杆的部件，连杆随活塞杆运动在滑道上做往复运动，起导向作用，同时产生运动磨损和热量。

进一步地，所述数据采集模块包括温度传感器和压力传感器，所述压力传感器固定安装在连杆的后端螺纹通孔中，所述压力传感器能够测量连杆和往复式压缩机主轴之间的油膜压力，所述温度传感器的类型均为无线式，数量为三个，分别固定安装在连杆的前端外壁、后端前壁和后壁，所述温度传感器能够测试连杆的大端温度。

进一步地，所述信号分析模块的输出端与机械系统模块的输入端相连接，所述信号分析模块包括信号读取器、信号处理器、控制系统I/O柜和输出继电器柜，所述温度传感器和压力传感器通过引线与信号读取器端口固定电性连接，所述信号读取器、信号处理器、控制系统I/O柜和输出继电器柜间通过引线固定电性连接。

进一步地，所述信号读取器可对温度传感器和压力传感器采集到的温度信号和压力信号进行读取，所述信号处理器可对温度和压力数据进行分析，判断连杆磨损率是否符合标准，预告连杆轴即将发生的问题和诊断连杆轴的已故障情况，所述控制系统I/O柜可根据信号处理器分析情况对往复式压缩机的主轴旋转转速、载荷加载力和润滑供油压力和供油温度进行控制，所述输出继电器柜用于将信号处理器诊断的连杆轴故障情况和控制系统I/O柜控制方案转化为电信号传递到数据接收显示模块。

进一步地，所述数据接收显示模块的输出端与信号分析模块的输入端相连接，所述数据接收显示模块包括计算机和显示屏，所述计算机、显示屏和控制系统I/O柜通过引线固定电性连接。

进一步地，所述计算机用于对输出继电器柜的电信号进行接收分析和对控制系统I/O柜的解决方案进行反操作，所述显示屏用于对不符合标准的连杆轴瓦磨损数值和故障位置与程度进行直观的显示和预警，并对控制系统I/O柜解决方案进行展示，从而减少不良影响。

本发明具有如下优点：

1、本发明通过数据采集模块的设置，与现有技术相比，将压力传感器固定安装在连杆的后端螺纹通孔中，使压力传感器能够测量连杆和往复式压缩机主轴之间的油膜压力，将温度传感器固定安装在连杆的前端，使温度传感器能够测试连杆的大端温度，数据灵敏度高，实时性强，准确性高，可有效监测连杆磨损情况，可靠性强；

2、本发明通过信号分析模块和数据接收显示模块的设置，与现有技术相比，使信号读取器可对温度传感器和压力传感器采集到的温度信号和压力信号进行读取，再让信号处理器可对温度和压力数据进行分析，判断连杆磨损率是否符合标准，预告连杆轴即将发生的问题和诊断连杆轴的已故障情况，控制系统I/O柜可根据信号处理器分析情况对往复式压缩机的主轴旋转转速、载荷加载力和润滑供油压力和供油温度进行控制，最后输出继电器柜可将信号处理器诊断的连杆轴故障情况和控制系统I/O柜控制方案转化为电信号传递到计算机，计算机可对输出继电器柜的电信号进行接收分析和对控制系统I/O柜的解决方案进行反操作，通过显示屏用于对不符合标准的连杆轴瓦磨损数值和故障位置与程度进行直观的显示和预警，并对控制系统I/O柜解决方案进行展示，利用计算机控制算法自主解决和人工解决双向监控处理连杆轴瓦磨损故障和磨损高温将故障情况，减少了不良影响，解决了旋转机械温度动态测试技术难题，为该技术在往复式压缩机状态监测与故障诊断领域的推广应用奠定了一定基础，实用性高，便于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明整体系统拓扑图；

图2为本发明整体结构模块图；

图3为本发明的机械系统模块结构框图；

图4为本发明的数据采集模块结构框图；

图5为本发明的信号分析模块结构框图；

图6为本发明的数据接收显示模块结构框图；

图7为本发明整体结构框图；

图8为本发明机械系统模块和数据采集模块安装结构示意图。

图中：1、机械系统模块；2、数据采集模块；3、信号分析模块；4、数据接收显示模块；5、往复式压缩机；6、连杆；7、温度传感器；8、压力传感器；9、信号读取器；10、信号处理器；11、控制系统I/O柜；12、输出继电器柜；13、计算机；14、显示屏。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照说明书附图1-8，该实施例的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，包括机械系统模块1，所述机械系统模块1的输出端连接有数据采集模块2，所述数据采集模块2的输出端连接有信号分析模块3，所述信号分析模块3的输出端连接有数据接收显示模块4；

所述机械系统模块1是作往复运动，产生磨损热量，为数据采集模块2提供数据的主体；

所述数据采集模块2用于对机械系统模块1磨损产生的热量和压力进行检测，然后对数据进行采集；

所述信号分析模块3用于对数据采集模块2的热量和压力数据进行分析，判断机械系统模块1磨损率是否符合标准，从而诊断连杆轴故障情况；

所述数据接收显示模块4用于对不符合标准的数值和故障位置与程度进行直观的显示，可对机械系统模块1异常的磨损故障进行预警，从而减少不良影响。

进一步地，所述机械系统模块1包括往复式压缩机5和连杆6，所述连杆6是连接往复式压缩机5中活塞杆的部件，连杆6随活塞杆运动在滑道上做往复运动，起导向作用，同时产生运动磨损和热量。

进一步地，所述数据采集模块2包括温度传感器7和压力传感器8，所述压力传感器8固定安装在连杆6的后端螺纹通孔中，所述压力传感器8能够测量连杆6和往复式压缩机5主轴之间的油膜压力，所述温度传感器7的类型均为无线式，数量为三个，分别固定安装在连杆6的前端外壁、后端前壁和后壁，所述温度传感器7能够测试连杆6的大端温度。

进一步地，所述信号分析模块3的输出端与机械系统模块1的输入端相连接，所述信号分析模块3包括信号读取器9、信号处理器10、控制系统I/O柜11和输出继电器柜12，所述温度传感器7和压力传感器8通过引线与信号读取器9端口固定电性连接，所述信号读取器9、信号处理器10、控制系统I/O柜11和输出继电器柜12间通过引线固定电性连接。

进一步地，所述信号读取器9可对温度传感器7和压力传感器8采集到的温度信号和压力信号进行读取，所述信号处理器10可对温度和压力数据进行分析，判断连杆6磨损率是否符合标准，预告连杆轴即将发生的问题和诊断连杆轴的已故障情况，所述控制系统I/O柜11可根据信号处理器10分析情况对往复式压缩机5的主轴旋转转速、载荷加载力和润滑供油压力和供油温度进行控制，所述输出继电器柜12用于将信号处理器10诊断的连杆轴故障情况和控制系统I/O柜11控制方案转化为电信号传递到数据接收显示模块4。

进一步地，所述数据接收显示模块4的输出端与信号分析模块3的输入端相连接，所述数据接收显示模块4包括计算机13和显示屏14，所述计算机13、显示屏14和控制系统I/O柜11通过引线固定电性连接。

进一步地，所述计算机13用于对输出继电器柜12的电信号进行接收分析和对控制系统I/O柜11的解决方案进行反操作，所述显示屏14用于对不符合标准的连杆轴瓦磨损数值和故障位置与程度进行直观的显示和预警，并对控制系统I/O柜11解决方案进行展示，从而减少不良影响。

实施场景具体为：通过数据采集模块2的设置，将压力传感器8固定安装在连杆6的后端螺纹通孔中，使压力传感器8能够测量连杆6和往复式压缩机5主轴之间的油膜压力，将温度传感器7固定安装在连杆6的前端，使温度传感器7能够测试连杆6的大端温度，数据灵敏度高，实时性强，准确性高，可有效监测连杆磨损情况，可靠性强，通过信号分析模块3和数据接收显示模块4的设置，使信号读取器9可对温度传感器7和压力传感器8采集到的温度信号和压力信号进行读取，再让信号处理器10可对温度和压力数据进行分析，判断连杆6磨损率是否符合标准，预告连杆轴即将发生的问题和诊断连杆轴的已故障情况，控制系统I/O柜11可根据信号处理器10分析情况对往复式压缩机5的主轴旋转转速、载荷加载力和润滑供油压力和供油温度进行控制，最后输出继电器柜12可将信号处理器10诊断的连杆轴故障情况和控制系统I/O柜11控制方案转化为电信号传递到计算机13，计算机13可对输出继电器柜12的电信号进行接收分析和对控制系统I/O柜11的解决方案进行反操作，通过显示屏14用于对不符合标准的连杆轴瓦磨损数值和故障位置与程度进行直观的显示和预警，并对控制系统I/O柜11解决方案进行展示，利用计算机13控制算法自主解决和人工解决双向监控处理连杆轴瓦磨损故障和磨损高温将故障情况，减少了不良影响，解决了旋转机械温度动态测试技术难题，为该技术在往复式压缩机状态监测与故障诊断领域的推广应用奠定了一定基础，实用性高，便于推广，该实施方式具体解决了现有技术中连杆轴瓦温度无法得到有效监测的问题。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，包括机械系统模块（1），其特征在于：所述机械系统模块（1）的输出端连接有数据采集模块（2），所述数据采集模块（2）的输出端连接有信号分析模块（3），所述信号分析模块（3）的输出端连接有数据接收显示模块（4）；

所述机械系统模块（1）是作往复运动，产生磨损热量，为数据采集模块（2）提供数据的主体；

所述数据采集模块（2）用于对机械系统模块（1）磨损产生的热量和压力进行检测，然后对数据进行采集；

所述信号分析模块（3）用于对数据采集模块（2）的热量和压力数据进行分析，判断机械系统模块（1）磨损率是否符合标准，从而诊断连杆轴故障情况；

所述数据接收显示模块（4）用于对不符合标准的数值和故障位置与程度进行直观的显示，可对机械系统模块（1）异常的磨损故障进行预警，从而减少不良影响。

2.根据权利要求1所述的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，其特征在于：所述机械系统模块（1）包括往复式压缩机（5）和连杆（6），所述连杆（6）是连接往复式压缩机（5）中活塞杆的部件，连杆（6）随活塞杆运动在滑道上做往复运动，起导向作用，同时产生运动磨损和热量。

3.根据权利要求1所述的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，其特征在于：所述数据采集模块（2）包括温度传感器（7）和压力传感器（8），所述压力传感器（8）固定安装在连杆（6）的后端螺纹通孔中，所述压力传感器（8）能够测量连杆（6）和往复式压缩机（5）主轴之间的油膜压力，所述温度传感器（7）的类型均为无线式，数量为三个，分别固定安装在连杆（6）的前端外壁、后端前壁和后壁，所述温度传感器（7）能够测试连杆（6）的大端温度。

4.根据权利要求1所述的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，其特征在于：所述信号分析模块（3）的输出端与机械系统模块（1）的输入端相连接，所述信号分析模块（3）包括信号读取器（9）、信号处理器（10）、控制系统I/O柜（11）和输出继电器柜（12），所述温度传感器（7）和压力传感器（8）通过引线与信号读取器（9）端口固定电性连接，所述信号读取器（9）、信号处理器（10）、控制系统I/O柜（11）和输出继电器柜（12）间通过引线固定电性连接。

5.根据权利要求4所述的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，其特征在于：所述信号读取器（9）可对温度传感器（7）和压力传感器（8）采集到的温度信号和压力信号进行读取，所述信号处理器（10）可对温度和压力数据进行分析，判断连杆（6）磨损率是否符合标准，预告连杆轴即将发生的问题和诊断连杆轴的已故障情况，所述控制系统I/O柜（11）可根据信号处理器（10）分析情况对往复式压缩机（5）的主轴旋转转速、载荷加载力和润滑供油压力和供油温度进行控制，所述输出继电器柜（12）用于将信号处理器（10）诊断的连杆轴故障情况和控制系统I/O柜（11）控制方案转化为电信号传递到数据接收显示模块（4）。

6.根据权利要求1所述的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，其特征在于：所述数据接收显示模块（4）的输出端与信号分析模块（3）的输入端相连接，所述数据接收显示模块（4）包括计算机（13）和显示屏（14），所述计算机（13）、显示屏（14）和控制系统I/O柜（11）通过引线固定电性连接。

7.根据权利要求6所述的连杆大头瓦小头瓦温度监测与故障诊断装置，其特征在于：所述计算机（13）用于对输出继电器柜（12）的电信号进行接收分析和对控制系统I/O柜（11）的解决方案进行反操作，所述显示屏（14）用于对不符合标准的连杆轴瓦磨损数值和故障位置与程度进行直观的显示和预警，并对控制系统I/O柜（11）解决方案进行展示，从而减少不良影响。

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