CN114199103A - 膨胀指示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及设备膨胀位移监测技术领域，公开了一种膨胀指示系统，其特征在于，包括：控制装置、水平指示组件及两个垂直指示组件；所述水平指示组件包括：空心管、指针、第一弹性件、第一距离传感器；所述垂直指示组件包括：空心杆、指示杆、限位块、第二弹性件、连接绳、第二距离传感器；控制装置分别与第一距离传感器及第二距离传感器通信连接，用于实时获取第一距离传感器及第二距离传感器测量的距离数值。本发明的膨胀指示系统，监测端全为机械传动结构，控制系统通过非直接接触的距离传感器读取位移数据，可以实时监测密闭空间中的被监测设备变化情况，不受高温等各种恶劣工作环境的干扰。

Description

膨胀指示系统

技术领域

本发明涉及设备膨胀位移监测技术领域，特别是涉及一种膨胀指示系统。

背景技术

目前，锅炉常见的膨胀指示器其结构通常是由一个固定连接件与一个可自由伸缩的指示器及对应刻度板组成，一般将其安装在高温锅炉内的蒸汽管道、集箱、钢结构等部件上，工作原理为：将固定连接件固定于锅炉内的设备外壁上，当设备产生膨胀时，通过连接件带动指示器在刻度板上移动，工作人员巡查时以此查看设备的膨胀及位移情况。其他膨胀指示器如多轴传感器等也是类似工作原理。

因锅炉在工作时间为高温环境，工作人员只能在锅炉停运的时候进入锅炉内查看膨胀指示器，仅能通过膨胀指示器在刻度板上的划痕观察到设备膨胀变化的终止位移状态，无法实时检测锅炉内设备在冷热态转变过程中的膨胀变化情况，且锅炉整体属于密闭空间难以在锅炉外检测到内部设备的膨胀情况；若直接在锅炉内加装电子类位移测量装置，则该测量装置容易受到炉膛内部高温及煤灰的影响不能正常工作，也无法检测设备的膨胀情况。

发明内容

本发明的目的是：设计一种能监测锅炉内部设备膨胀位移情况，实时记录反应膨胀位移数据的膨胀指示系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种膨胀指示系统，包括：控制装置、水平指示组件及两个垂直指示组件；

所述水平指示组件包括：空心管、指针、第一弹性件、第一距离传感器；所述指针滑动穿设于所述空心管的第一端部，所述指针的第一端位于所述空心管外用于与被监测设备抵接，所述指针的第二端位于所述空心管内且与所述空心管的第一端部之间通过所述第一弹性件连接，所述第一距离传感器位于所述空心管内的第二端部，用于检测与所述指针之间的距离；

所述垂直指示组件包括：空心杆、指示杆、限位块、第二弹性件、连接绳、第二距离传感器，所述限位块设于所述空心杆内且与所述空心杆的第一端部之间通过所述第二弹性件连接，所述指示杆的第一端与所述限位块之间通过所述连接绳连接，所述指示杆的第二端用于与被监测设备抵接，所述指示杆上设有一滑槽，所述滑槽的延伸方向与所述指示杆的延伸方向相同，所述空心杆的第一端部设有导向部，所述导向部滑动插设于所述滑槽内，所述第二距离传感器位于所述空心杆内的第二端部，用于检测与所述限位块之间的距离；

所述控制装置分别与所述第一距离传感器及各所述第二距离传感器通信连接，用于实时获取所述第一距离传感器及各所述第二距离传感器测量的距离数值。

优选的，所述导向部包括一与所述滑槽相适配的矩形插接杆，所述插接杆滑动插设于所述滑槽内。

优选的，所述滑槽的横截面呈十字型，所述插接杆的中部设有一导向槽，所述连接绳自所述限位块依次经过所述空心杆、所述滑槽、绕所述导向槽于所述滑槽内向所述指示杆的第一端方向延伸。

优选的，所述指针的第二端设有一限位件，所述限位件与所述空心管的第一端部之间通过所述第一弹性件连接。

优选的，所述指针的第一端以及各所述指示杆的第二端均呈外凸的锥形。

优选的，所述指针为钢材质，所述连接绳为钢丝。

优选的，所述第一距离传感器以及各所述第二距离传感器均为红外测距仪。

优选的，所述空心管为圆管，各所述空心杆均为圆杆。

优选的，所述空心管及各所述指示杆之间相互垂直设置。

优选的，所述控制装置还被配置为：

根据输入的被监测设备的尺寸数据对被监测设备创建3D初始模型；

根据实时获取到的所述第一距离传感器及各所述第二距离传感器测量的距离数值，实时创建3D动态模型。

本发明实施例一种膨胀指示系统有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例的膨胀指示系统，水平指示组件和垂直指示组件均直接与被监测设备抵接，指针和指示杆的位移直接反应被监测设备的膨胀位移情况，且该部分全为机械传动结构，控制系统通过非直接接触的距离传感器读取位移数据，可以实时监测密闭空间中的被监测设备变化情况，不受高温等各种恶劣工作环境的干扰。

附图说明

图1是本发明实施例的膨胀指示系统的内部结构示意图；

图2是本发明实施例的膨胀指示系统在锅炉内的安装示意图；

图3是图1中水平指示组件B－B方向的部分放大剖视图；

图4是图1中垂直指示组件A－A方向的部分放大剖视图；

图5是图1中垂直指示组件C－C方向的部分放大剖视图；

图6是本发明实施例的膨胀指示系统中水平指示组件及垂直指示组件安装于锅炉外部部分的内部结构剖视图；

图7是本发明实施例的膨胀指示系统中水平指示组件的第一端部及垂直指示组件的第一端部的轴测图；

图8是本发明实施例的膨胀指示系统中垂直指示组件的第一端部的轴测图2。

图中，1、被监测设备；2、水平指示组件；21、空心管；22、指针；23、第一弹性件；24、第一距离传感器；25、限位件；3、垂直指示组件；31、空心杆；312、导向部；32、指示杆；321、滑槽；33、限位块；34、第二弹性件；35、连接绳；36、第二距离传感器；4、锅炉壁；5、插接杆；51、导向槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种膨胀指示系统，包括：控制装置、水平指示组件2及两个垂直指示组件3；

所述水平指示组件2包括：空心管21、指针22、第一弹性件23、第一距离传感器24；所述指针22滑动穿设于所述空心管21的第一端部，所述指针22的第一端位于所述空心管21外用于与被监测设备1抵接，所述指针22的第二端位于所述空心管21内且与所述空心管21的第一端部之间通过所述第一弹性件23连接，所述第一距离传感器24位于所述空心管21内的第二端部，用于检测与所述指针22之间的距离；

所述垂直指示组件3包括：空心杆31、指示杆32、限位块33、第二弹性件34、连接绳35、第二距离传感器36，所述限位块33设于所述空心杆31内且与所述空心杆31的第一端部之间通过所述第二弹性件34连接，所述指示杆32的第一端与所述限位块33之间通过所述连接绳35连接，所述指示杆32的第二端用于与被监测设备1抵接，所述指示杆32上设有一滑槽321，所述滑槽321的延伸方向与所述指示杆32的延伸方向相同，所述空心杆31的第一端部设有导向部312，所述导向部312滑动插设于所述滑槽321内，所述第二距离传感器36位于所述空心杆31内的第二端部，用于检测与所述限位块33之间的距离；

所述控制装置分别与所述第一距离传感器24及各所述第二距离传感器36通信连接，用于实时获取所述第一距离传感器24及各所述第二距离传感器测量的距离数值。

如图2所示，膨胀指示系统的一端位于锅炉壁4左侧，属于锅炉外为常规工作环境；膨胀指示系统与被监测设备1抵接的一端位于锅炉壁 4右侧，属于锅炉内为恶劣的工作环境，现需要对锅炉内被监测设备1 的前后四周膨胀情况进行监测。

本发明与常规膨胀指示器的最大区别为是：本发明的指示端直接指向被监测设备1，被监测设备1膨胀位移会直接带动指示端的位移变化从而引起数据变化；而常规膨胀指示器的指示端指向刻度板，通过被监测设备1膨胀产生位移带动指示端在刻度板上移动从而改变数据。本发明的膨胀指示系统的距离传感器位于锅炉外，不会被锅炉内的恶劣工作环境所影响，且本膨胀指示系统未与被监测设备1完全捆绑或焊接，安装时也无需大面积破坏锅炉壁4。

如图3所示，本发明实施例的膨胀指示系统中的水平指示组件2的工作原理为：被监测设备1在水平方向上膨胀位移将推动与被监测设备1抵接的指针22移动，指针22的第二端有限位件25，限位件25与空心管 21之间连接有紧绷的弹簧，使得指针22能一直紧贴着被监测设备1移动；位于空心管21的第二端部的第一距离传感器24将对限位件25进行实时监测，将限位件25的水平膨胀位移情况实时反馈给控制设备。

如图4所示，本发明实施例的膨胀指示系统中的垂直指示组件3的工作原理为，被监测设备1在竖直方向上膨胀位移将带动与被监测设备 1抵接的指示杆32上下移动，指示杆32通过连接绳35与限位块33连接，限位块33与空心杆31之间连接有紧绷的弹簧，使得指示杆32能一直紧贴着被监测设备1移动；位于空心杆31的第二端部的第二距离传感器36 将对限位块33进行实时监测，将限位块33的膨胀位移情况实时反馈给控制设备。

在被监测设备1的水平方向安装单个水平指示组件2，竖直方向安装两个相互垂直设置的垂直指示组件3即可远程直观获得被监测设备1 的三维位移膨胀数据，若有需要也可以在被监测设备1的其他位置安装更多的水平指示组件2或垂直指示组件3以保证数据的准确性。本发明中水平指示组件2及垂直指示组件3的指示端均为机械传动结构，工作时并不会被锅炉内的高温等情况影响。

进一步的，如图7所示，所述导向部312包括一与所述滑槽321相适配的矩形插接杆5，所述插接杆5滑动插设于所述滑槽321内。矩形插接杆5能限制空心杆31与指示杆32之间的角度，固定空心杆31与指示杆32 之间形成的夹角大小，从而保证限位块33的位移反映出的指示杆32的位移即为被监测设备1的膨胀位移情况。

进一步的，如图5、图7和图8所示，所述滑槽321的横截面呈十字型，所述插接杆5的中部设有一导向槽51，所述连接绳35自所述限位块 33依次经过所述空心杆31、所述滑槽321、绕所述导向槽51于所述滑槽 321内向所述指示杆32的第一端方向延伸。连接绳35绕导向槽51连接指示杆32能使得连接绳35始终与空心杆31或指示杆32的延伸方向相同，保证限位块33的位移等于被监测设备1的膨胀位移，便于实时反馈监测数据。

进一步的，所述指针22的第二端设有一限位件25，所述限位件25 与所述空心管21的第一端部之间通过所述第一弹性件23连接，限位件 25便于第一距离传感器24监测指针22的移动情况。

进一步的，所述指针22的第一端以及各所述指示杆32的第二端均呈外凸的锥形，均缩小了水平指示组件2及垂直指示组件3分别与被监测设备1的抵接面积，使抵接集中于一点，提高数据的准确性。

进一步的，所述指针22为钢材质，所述连接绳35为钢丝，锅炉内为高温环境，钢材质能保证膨胀指示系统的使用不受恶劣环境影响。

进一步的，如图6所示，所述第一距离传感器24以及各所述第二距离传感器36均为红外测距仪，采用非接触的监测方式，免受恶劣工作环境的影响，能实时捕捉限位件25或限位块33的位移数据。

进一步的，所述空心管21为圆管，各所述空心杆31均为圆杆，圆的相对周长最小，方便于锅炉壁4上开孔安装本膨胀指示系统。

进一步的，所述空心管21及各所述指示杆32之间相互垂直设置，从三维角度获得被监测设备1的膨胀位移数值。

进一步的，所述控制装置还被配置为：

根据输入的被监测设备1的尺寸数据对被监测设备1创建3D初始模型；

根据实时获取到的所述第一距离传感器24及各所述第二距离传感器测量的距离数值，实时创建3D动态模型。

工作人员能通过实时变化的3D动态模型，远程直观了解被监测设备1的膨胀位移变化情况。

综上，本发明实施例提供一种膨胀指示系统，能适用于密闭空间或恶劣的工作环境中，不但可以监测锅炉外管道等设备的膨胀、位移情况，还可以用于监测锅炉内设备，且能反应被监测设备1多维度的膨胀位移数值，实时传送数据，对于现场设备的监控、有限元分析等领域具有很大的帮助。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种膨胀指示系统，其特征在于，包括：控制装置、水平指示组件及两个垂直指示组件；

所述水平指示组件包括：空心管、指针、第一弹性件、第一距离传感器；所述指针滑动穿设于所述空心管的第一端部，所述指针的第一端位于所述空心管外用于与被监测设备抵接，所述指针的第二端位于所述空心管内且与所述空心管的第一端部之间通过所述第一弹性件连接，所述第一距离传感器位于所述空心管内的第二端部，用于检测与所述指针之间的距离；

所述垂直指示组件包括：空心杆、指示杆、限位块、第二弹性件、连接绳、第二距离传感器；所述限位块设于所述空心杆内且与所述空心杆的第一端部之间通过所述第二弹性件连接，所述指示杆的第一端与所述限位块之间通过所述连接绳连接，所述指示杆的第二端用于与被监测设备抵接，所述指示杆上设有一滑槽，所述滑槽的延伸方向与所述指示杆的延伸方向相同，所述空心杆的第一端部设有导向部，所述导向部滑动插设于所述滑槽内，所述第二距离传感器位于所述空心杆内的第二端部，用于检测与所述限位块之间的距离；

所述控制装置分别与所述第一距离传感器及各所述第二距离传感器通信连接，用于实时获取所述第一距离传感器及各所述第二距离传感器测量的距离数值。

2.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述导向部包括一与所述滑槽相适配的矩形插接杆，所述插接杆滑动插设于所述滑槽内。

3.根据权利要求2所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述滑槽的横截面呈十字型，所述插接杆的中部设有一导向槽，所述连接绳自所述限位块依次经过所述空心杆、所述滑槽、绕所述导向槽于所述滑槽内向所述指示杆的第一端方向延伸。

4.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述指针的第二端设有一限位件，所述限位件与所述空心管的第一端部之间通过所述第一弹性件连接。

5.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述指针的第一端以及各所述指示杆的第二端均呈外凸的锥形。

6.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述指针为钢材质，所述连接绳为钢丝。

7.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述第一距离传感器以及各所述第二距离传感器均为红外测距仪。

8.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述空心管为圆管，各所述空心杆均为圆杆。

9.根据权利要求1所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述空心管及各所述指示杆之间相互垂直设置。

10.根据权利要求1－9中任一项所述的膨胀指示系统，其特征在于，所述控制装置还被配置为：

根据输入的被监测设备的尺寸数据对被监测设备创建3D初始模型；

根据实时获取到的所述第一距离传感器及各所述第二距离传感器测量的距离数值，实时创建3D动态模型。

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