CN116412288A - 呼吸阀状态监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种呼吸阀状态监测装置，包括：主阀体；形成于所述主阀体内的压力阀，所述压力阀包括压力阀盘；用于实时检测所述压力阀盘的运动状态的第一检测系统；固定连接在所述主阀体的内侧壁上的真空阀，所述真空阀包括真空阀盘；用于实时检测所述真空阀盘的运动状态的第二检测系统；以及无线远传器；其中，所述第一检测系统和所述第二检测系统分别与所述无线远传器信号连接，所述无线远传器能够对所述第一检测系统和所述第二检测系统的测量数据进行分析，并能够通过数据综合判断呼吸阀的工作状态。本发明还提供了一种呼吸阀状态监测方法。

Description

呼吸阀状态监测装置及方法

技术领域

本发明属于储罐安全装置技术领域，具体涉及呼吸阀状态监测装置及方法。

背景技术

呼吸阀作为储罐安全附件之一，其功能是用以降低常压及低压储罐内挥发性液体的蒸发损耗。呼吸阀不仅能够维持罐内气压平衡，确保储罐在超压和负压时免遭损坏，而且能利用储罐本身的承压能力减少储罐内介质的挥发和损耗，对安全和环保均有重要作用。

正常工况下，储罐向外输出物料时呼吸阀即开始向罐内吸入空气；向储罐内灌装物料时呼吸阀即开始将罐内气体向罐外呼出；由于气候变化等原因引起罐内物料蒸汽压增高或降低，呼吸阀则呼出蒸汽或吸入空气或氮气。异常工况下，发生火灾时，储罐因受热引起罐内液体蒸发量剧增，呼吸阀便开始向罐外呼出，以避免储罐因超压而损坏。在其他工况下，如挥发性液体的加压输送，内外部传热装置化学反应，操作失误等，呼吸阀则进行呼出或吸入，以避免储罐因超压或超真空而遭受损坏。呼吸阀随着使用时间的增加，由于储罐介质蒸汽对阀盘的反复冲击，造成阀盘增重，同时可能出现卡死、粘结及堵塞状况。

然而，现有的呼吸阀的检测参数较为单一，监测可靠性差。例如，中国专利文献CN210440657U公开了一种在线监测呼吸阀密封系统，其通过浓度检测仪传感器检测呼吸阀是否密封可靠，以检测罐内介质是否非正常泄露到大气中，或罐外空气是否非正常吸入罐内，若有故障则通过人工及时维修，其仅能够检测呼吸阀是否密封可靠。中国专利文献CN212871587U公开了一种呼吸阀测试压力实时监测装置，其利用压力检测计检测的压力数值与压力检测块的顶部和底部的面积差得到呼吸阀内部的压力，其仅能检测呼吸阀内部压力。中国专利文献CN211855838U公开了一种安全型呼吸阀在线监测装置，该装置采用气压传动的方式替代电气部件和连接导线，实现对呼吸阀运行工况的监视和故障检测，其能够定期自动检测阀盘动作性能，但是该装置无法实现实时在线检测，且检测精度较低，可靠性不高。

目前国内外呼吸阀属于纯机械结构，检测参数单一，无法实现状态实时在线监测，检测精度不高，可靠性差，更无法结合多个参数信息分析判断呼吸阀内部是否出现粘结、卡死、堵塞等状况，呼吸阀的开启关闭状态以及是否异常罐区无法掌握，同时对呼吸阀呼吸气量也一无所知。由于呼吸阀的状态无法监测，一旦呼吸阀发生异常工况，储运罐区存在重大安全隐患和环保风险，国内外也多次发生因呼吸阀堵塞造成储罐空瘪和胀鼓事故发生。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种呼吸阀状态监测装置及方法，该呼吸阀状态监测装置及方法能够对呼吸阀状态进行监测、对呼吸气量进行测算，从而能够判断阀盘是否存在粘结卡死情况，不仅能够解决安全隐患问题，还能满足安全环保的要求，非常有利于保障人身和财产安全。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种呼吸阀状态监测装置，包括：主阀体；形成于所述主阀体内的压力阀，所述压力阀包括压力阀盘；用于实时检测所述压力阀盘的运动状态的第一检测系统；固定连接在所述主阀体的内侧壁上的真空阀，所述真空阀包括真空阀盘；用于实时检测所述真空阀盘的运动状态的第二检测系统；以及无线远传器；其中，所述第一检测系统和所述第二检测系统分别与所述无线远传器信号连接，所述无线远传器能够对所述第一检测系统和所述第二检测系统的测量数据进行分析，并能够通过数据综合判断呼吸阀的工作状态。

在一个实施例中，在所述主阀体的上端开口安装有固定圈，所述固定圈的下端面固定有第一限位套筒，所述压力阀盘的上端面固定有压力阀杆，所述压力阀盘能够带动所述压力阀杆沿所述第一限位套筒运动。

在一个实施例中，所述第一检测系统包括第一磁性元件和第一磁性感应器，所述第一磁性元件设置在所述压力阀杆的上端，所述第一磁性感应器设置在靠近所述第一限位套筒的侧部，所述第一磁性感应器与所述无线远传器信号连接，所述第一磁性感应器能够实时测量所述第一磁性元件的位移信号，并传输至所述无线远传器。

在一个实施例中，所述第一磁性感应器通过第一电源信号线缆与所述无线远传器信号连接，所述第一电源信号线缆埋敷在所述固定圈的框壁内和所述主阀体的侧壁面内。

在一个实施例中，所述真空阀还包括真空阀阀体，所述真空阀盘的下端面固定有真空阀杆，所述真空阀阀体内固定有第二限位套筒，所述真空阀盘能够带动所述真空阀杆沿所述第二限位套筒运动。

在一个实施例中，所述第二检测系统包括第二磁性元件和第二磁性感应器，所述第二磁性元件设置在所述真空阀杆的下端，所述第二磁性感应器设置在所述真空阀气室的底部且沿竖向延伸而处于所述真空阀杆的侧部，所述第二磁性感应器与所述无线远传器信号连接，所述第二磁性感应器能够实时测量所述第二磁性元件的位移信号，并传输至所述无线远传器。

在一个实施例中，所述第二磁性感应器通过第二电源信号线缆与所述无线远传器信号连接，在所述真空阀阀体的侧部开口处设有入口立杆，所述第二电源信号线缆依次埋敷在所述真空阀气室的底壁、所述入口立杆，以及所述主阀体的侧壁面内。

在一个实施例中，还包括罐区控制系统，所述无线远传器内置无线通信模块，其能够将呼吸阀状态情况和数据无线传输至所述罐区控制系统。

在一个实施例中，所述压力阀还包括与所述主阀体的侧壁固定连接的分隔板，所述分隔板的中部设有第一通孔，所述压力阀盘对应设置在所述第一通孔处，所述压力阀盘能够封堵所述第一通孔而关闭所述压力阀，并能够在储罐内气体压力超过预定压力时升起而打开所述压力阀。

在一个实施例中，还包括用于测量呼吸阀压力的压力传感器，所述压力传感器设置在所述主阀体的侧壁上且处于所述分隔板与所述真空阀之间，

所述压力传感器通过第三电源信号线缆与所述无线远传器连接，所述压力传感器能够将测量得到的呼吸阀压力信号传输至所述无线远传器。

在一个实施例中，还包括用于测量呼吸阀出口温度的温度传感器，所述温度传感器设置在所述主阀体的侧壁上且处于所述分隔板的上方，所述温度传感器通过第四电源信号线缆与所述无线远传器连接，所述温度传感器能够将测量得到的呼吸阀出口温度信号传输至所述无线远传器。

在一个实施例中，在所述第一通孔内设有环状的楔形压力阀座，所述楔形压力阀座与所述第一通孔过盈配合。

在一个实施例中，所述真空阀阀体的上端设有第二通孔，所述真空阀盘对应设置在所述第二通孔处，所述真空阀盘能够封堵所述第二通孔而关闭所述真空阀，并能够在储罐内气体为负压且低于预定压力时升起而打开所述真空阀。

在一个实施例中，在所述第二通孔内设有环状的楔形真空阀座，所述楔形真空阀座与所述第二通孔过盈配合。

在一个实施例中，在所述主阀体的上端开口的上方设有第一防雨罩，在所述真空阀阀体的侧部开口的外侧设有第二防雨罩。

根据本发明的第二方面，提供了一种呼吸阀状态监测方法，包括以下步骤：

提供如上所述的呼吸阀状态监测装置；

将所述呼吸阀状态监测装置安装在储罐开口处；

通过第一磁性感应器和第二磁性感应器分别实时测量所述压力阀盘和所述真空阀盘的起跳高度，通过压力传感器和所述温度传感器实时测量呼吸阀内的压力和温度，并传递给所述无线远传器，通过所述无线远传器对采集的数据信息进行分析并综合判断呼吸阀的工作状态。

与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

根据本发明的呼吸阀状态监测装置及方法通过第一检测系统利用第一磁性感应器和第一磁性元件，以及通过第二检测系统利用第二磁性感应器和第二磁性元件，能够实时监测呼吸阀阀盘是否起跳，配合温度传感器和压力传感器实时监测呼吸阀内温度和压力数据，实现呼吸阀呼吸状态实时监测，并能够预测呼吸阀是否出现卡死、粘结或者燃烧火灾异常工况发生，不仅能够解决安全隐患问题，还能满足安全环保的要求，非常有利于保障人身和财产安全。并且呼吸阀状态监测装置能够通过第一检测系统、第二检测系统实时测量阀盘起跳高度，再利用压力传感器测量得到的压力值，耦合计算呼吸的呼吸气量，为储罐的排放气量计算提供数据。同时，呼吸阀状态监测装置利用无线远传器能够为第一磁性感应器、第二磁性感应器、温度传感器和压力传感器提供电源，并远传测量数据至罐区PLC系统。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的呼吸阀状态监测装置的结构。

图2显示了压力阀盘的安装结构。

图3显示了图2中的固定圈的结构。

图4显示了图1所示呼吸阀状态监测装置中的真空阀的结构。

图5是图4中沿线D-D的剖视图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

在本申请中，需要说明的是，本申请中使用的方向性用语或限定词“上端”、“下端”等均是针对所参照的附图1而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。

图1显示了根据本发明的呼吸阀状态监测装置100的结构。如图1所示，呼吸阀状态监测装置100包括主阀体3、形成于主阀体3的内部的压力阀、布置在主阀体3内的真空阀、用于实时检测压力阀的工作状态的第一检测系统、用于实时检测真空阀的工作状态的第二检测系统，以及无线远传器24。第一检测系统和第二检测系统分别与无线远传器24信号连接，无线远传器24能够对第一检测系统和第二检测系统的测量数据进行分析，并能够通过数据综合判断呼吸阀的工作状态。

如图1所示，主阀体3构造为圆筒状，且上下两端设置成竖向开口，侧壁设有侧向开口。主阀体3的下端构造成介质侧法兰1，用于与储罐出口(未示出)连接。压力阀固定在主阀体3的内壁上，从而将主阀体3的内部空间分为压力阀气室13和连通气室2，且压力阀气室13处于压力阀的上端，而连通气室2处于压力阀的下端。真空阀布置在连通气室2内，真空阀包括真空阀体80，在真空阀体80内形成真空阀气室4。真空阀体80的一侧(图1中的右侧)与主阀体3的内壁固定连接，且形成为侧向开口。

在实际应用时，当储罐内气体压力超过压力阀的预定压力时，压力阀能够在压力作用下自动打开，使得储罐内气体进入连通气室2，并经过压力阀进入压力阀气室13，进而经过耐烧阻火组件30排出到大气中，从而能够有效防止储罐胀鼓。而在储罐内气体为负压且低于真空阀的预定压力时，真空阀能够在压力作用下打开，使得外部空气从真空阀侧部入口处吸入到真空阀气室4内，进而通过真空阀进入连通气室2，然后经过主阀体3的下端的呼吸阀口和介质侧法兰1而进入储罐，从而补充储罐气体压力，由此能够有效防止储罐空瘪。

介质侧法兰1的直径与储罐容积和单位时间内呼吸气量有关，可根据实际需要进行设置。

根据本发明，如图1所示，压力阀包括分隔板9和压力阀盘11。分隔板9为圆形且与主阀体3的内侧壁面固定连接，压力阀气室13和共同气室2分别形成于分隔板9的上下两侧。在分隔板9的中部设有第一通孔91，压力阀盘11布置在分隔板9上，且对应于第一通孔91的位置。在正常工作状态下，压力阀盘11能够在自身重力作用下封堵第一通孔91而关闭压力阀，而在储罐内压力达到预定值时升起而打开第一通孔91，从而打开压力阀。

如图1和图2所示，在主阀体3的上端开口安装有固定圈15。固定圈15的下端面固定有第一限位套筒14，在压力阀盘11的上端面固定有压力阀杆12，压力阀杆12适配安装在第一限位套筒14内。压力阀盘11能够带动压力阀杆12沿第一限位套筒14升降运动。优选地，压力阀杆12设置在压力阀盘11的中心上方位置，压力阀杆12与压力阀盘11通过螺纹连接。

如图3所示，在一个实施例中，固定圈15构造成十字固定圈结构，其包括中心圆筒、外安装圆筒，以及四根周向间隔开分布的连杆，中心圆筒通过连杆与外安装圆筒形成连接，四根连杆形成为十字形结构。第一限位套筒14固定连接在中心圆筒的下端。

如图1所示，在主阀体3的上端开口的上方位置安装有第一防雨罩17。在一个实施例中，第一防雨罩17通过上方顶部固定螺栓16固定安装在主阀体3的外壁上。第一防雨罩17采用易燃塑料制成，易燃塑料的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，其熔点为150℃。当呼吸阀状态监测装置100意外着火时，易燃塑料制成的第一防雨罩17能够在燃烧四分钟内烧毁殆尽，从而实现耐烧呼吸阀燃烧时热量的快速扩散，同时由于储罐用呼吸阀状态监测装置100的气体出口设置成垂直向上，使得压力阀盘11排气气体出口形成为垂直向上，使得火焰的热量能够被周围空气迅速带走，非常有利于避免热量积聚。

在一个实施例中，在第一通孔91内设有环状的楔形压力阀座10，楔形压力阀座10与第一通孔91过盈配合。

当储罐内压力正常时，压力阀盘11依靠自身重力压在楔形压力阀座10上，压力阀盘11底面经过打磨处理后十分光滑，压力阀盘11底面与楔形压力阀座10顶面紧密接触形成高效密封，确保压力阀盘11与楔形压力阀座10密封面在储罐压力低于压力阀盘11起跳压力时无气体泄漏。

当储罐内气体为正压且高于压力阀盘11起跳压力(压力阀的预定压力)时，压力阀盘11向上升起，压力阀杆12同样向上升起，由于压力阀杆12顶端无法穿过套筒14，压力阀盘11向上升起到一定高度则无法继续升起，压力阀盘11升起的最大高度称为压力阀盘11的最大起跳高度。此时，打开第一通孔91，储罐内气体进入共同气室2，并经过第一通孔91进入压力阀气室13，进而经过主阀体3的上端开口排出到大气中，从而能够有效防止储罐胀鼓。

当储罐内压力低于压力阀盘11回座压力时，压力阀盘11从最大起跳高度回落至楔形压力阀座10上，压力阀盘11的底面与楔形压力阀座10顶面重新形成高效密封。

根据本发明，如图1所示，第一检测系统包括第一磁性元件29和第一磁性感应器28。第一磁性元件29设置在压力阀杆12的上端顶部位置，第一磁性感应器28设置在靠近第一限位套筒14的侧部。第一磁性感应器28与无线远传器24信号连接。压力阀盘11在气体压力作用下带动压力阀杆12运动时，第一磁性元件29随压力阀杆12运动，第一磁性感应器28能够实时测量第一磁性元件29的位移信号，并传输至无线远传器24。

在一个实施例中，无线远传器24设置在主阀体3的侧壁外侧，且处于对应于压力阀气室13的侧壁上。第一磁性感应器28通过第一电源信号线缆27与无线远传器24信号连接。第一电源信号线缆27埋敷在固定圈15的框壁内和主阀体3的侧壁面内。

如图2和图3所示，第一电源信号线缆27的一端连接第一磁性感应器28，其初始段埋敷在十字固定圈15框壁面内，第一电源信号线缆27的中间段埋敷在压力阀气室13的出口右侧台阶壁面内，第一电源信号线缆27的末段埋敷在主阀体3的侧壁面内，第一磁性感应器28的另一端与无线远传器24连接。

储罐内气体为正压且高于压力阀盘11起跳压力时，压力阀盘11向上升起，压力阀盘11带动压力阀杆12和第一磁性元件29一起向上运动，第一磁性元件29的位移距离通过第一磁性感应器28进行实时测量。第一磁性感应器28的测量误差小于0.1mm。无线远传器24通过第一电源信号线缆27为第一磁性感应器28提供电源，第一磁性感应器28工作状态电流仅有10微安，第一磁性感应器28测量得到的第一磁性元件29位移信号通过第一电源信号线缆27传输至无线远传器24。

根据本发明，如图1所示，真空阀包括真空阀阀体80，在真空阀阀体80的内部形成有真空阀气室5，真空阀阀体80的上端设有第二通孔82，在第二通孔82处设有真空阀盘8。在正常工作状态下，真空阀盘8能够在自身重力作用下封堵第二通孔82而关闭真空阀，并能够在储罐内气体为负压且低于真空阀的预定压力时升起而打开第二通孔82，从而打开真空阀。

如图1所示，在真空阀阀体80的一侧(图1中的右侧)与主阀体3的内壁固定连接，且形成为侧向开口。在侧向开口的外侧设有第二防雨罩20。第二防雨罩20例如可以采用塑料或铝片制成。优选地，第二防雨罩20采用坡型防雨罩。

在真空阀盘8的下端固定有真空阀杆5，在真空阀阀体80的内壁上固定有限位真空阀杆套6，真空阀杆5适配安装在限位真空阀杆套6内且能沿限位真空阀杆套6做升降运动。在一个实施例中，限位真空阀杆套6焊接安装真空阀阀体的侧壁上。例如，在真空阀阀体80的内壁上固定有支撑杆，支撑杆沿水平伸向真空阀气室4的中心位置，限位真空阀杆套6固定安装在支撑板上。

在本实施例中，真空阀杆5穿过限位真空阀杆套6与真空阀盘8螺纹连接，真空阀杆5底端设置平头螺帽。

在一个实施例中，在第二通孔82内设有环状的楔形真空阀座7，楔形真空阀座7与第二通孔82过盈配合。

当储罐内压力正常时，真空阀盘8依靠自身重力压在楔形真空阀座7上，真空阀盘8的底面经过打磨处理后十分光滑，真空阀盘8的底面与楔形真空阀座7的顶面紧密接触而形成高效密封，有效确保真空阀盘8与楔形真空阀座7密封面在储罐压力高于真空阀盘8起跳压力时无气体泄漏。

当储罐内气体为负压并且低于真空阀盘8的起跳压力(真空阀的预定压力)时，真空阀盘8向上升起，真空阀杆5同样向上升起，由于真空阀杆5底端的平头螺帽无法穿过限位真空阀杆套6，真空阀盘8向上升起到一定高度则无法继续升起，真空阀盘8升起的最大高度称为真空阀盘8的最大起跳高度。此时，打开第二通孔82，真空阀通过侧向入口吸入外部空气并进入真空阀气室4，进而通过第二通孔82进入连通气室2，然后通过介质侧法兰1进入储罐，从而补充储罐内气体压力，防止储罐空瘪。

当储罐内压力高于真空阀盘8回座压力时，真空阀盘8从最大起跳高度回落至楔形真空阀座7上，真空阀盘8底面与楔形真空阀座7顶面重新形成高效密封。

根据本发明，主阀体3为圆筒状。优选地，主阀体3采用不锈钢材质整体铸造而成。储罐连通气室2的轴心线、真空阀气室4的轴心线和压力阀气室13的轴心线重合，这样能够避免耐烧呼吸阀内部气流扰动带来耐烧呼吸阀振动不稳的危害。

根据本发明，第二检测系统包括第二磁性元件18和第二磁性感应器19。第二磁性元件18固定在真空阀杆5底端平头螺帽上方位置，第二磁性感应器19设置在真空阀气室4的底部与支撑杆之间，且第二磁性感应器19沿竖向延伸而处于靠近真空阀杆5的侧部位置。第二磁性感应器19与无线远传器24信号连接。第二磁性感应器19能够实时测量第二磁性元件18的位移信号，并传输至无线远传器24。真空阀盘8在气体压力作用下带动真空阀杆5运动时，第二磁性元件18随真空阀杆5运动，第二磁性感应器19能够实时测量第二磁性元件18的位移信号，并传输至无线远传器24。

在一个实施例中，第二磁性感应器19通过第二电源信号线缆21与无线远传器信号24连接。如图4和图5所示，在真空阀阀体80的侧部开口处设有入口立杆81，第二电源信号线21缆依次埋敷在真空阀气室4的底壁、入口立杆81，以及主阀体3的侧壁面内。

当储罐内气体为负压且低于真空阀盘8起跳压力时，真空阀盘8向上升起，真空阀盘8带动真空阀杆5和第二磁性元件18一起向上运动，第二磁性元件18的位移距离通过第二磁性感应器19进行实时测量。第二磁性感应器19的测量误差小于0.1mm。无线远传器24通过第二电源信号线缆21为第二磁性感应器19提供电源，第二磁性感应器19工作状态电流仅有10微安，第二磁性感应器19测量得到的第二磁性元件18位移信号通过第二电源信号线缆21传输至无线远传器24。

如图1所示，呼吸阀状态监测装置100还包括用于测量呼吸阀压力的压力传感器22，压力传感器22设置在主阀体3的侧壁上，且处于压力阀的分隔板9与真空阀气室4之间的区域内。分隔板9与真空阀气室4之间的区域为呼吸阀内部的低速气流稳定区域，这能够保证压力传感器22测量得到的呼吸阀压力稳定准确。压力传感器22通过第三电源信号线缆23与无线远传器24连接。无线远传器24通过第三电源信号线缆23为压力传感器22提供电源，压力传感器22测量得到的呼吸阀压力信号通过第三电源信号线缆23传输至无线远传器24。

如图1所示，呼吸阀状态监测装置100还包括用于测量呼吸阀出口温度的温度传感器26，温度传感器26设置在主阀体的侧壁上，且处于分隔板9的上方区域。温度传感器26通过第四电源信号线缆25与24无线远传器连接。无线远传器24通过第四电源信号线缆25为温度传感器26提供电源，温度传感器26测量得到的呼吸阀压力阀出口温度信号通过第四电源信号线缆25传输至无线远传器24。

根据本发明，呼吸阀状态监测装置100还包括罐区控制系统(未示出)，罐区控制系统优选为罐区PLC控制系统。无线远传器24内置电源模块，由此无线远传器24能够为第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22和温度传感器26提供电源。无线远传器24内置数据初步处理模块，能够通过数据综合判断呼吸阀是否处于开启或者关闭状态。无线远传器24内置无线通信模块，能够将呼吸阀状态情况和数据无线传输至罐区PLC控制系统。

根据本发明，还提出一种呼吸阀状态监测方法，该方法使用根据本发明的呼吸阀状态监测装置100。首先，将呼吸阀状态监测装置100通过介质入口法兰1安装在储罐开口处。在呼吸阀工作过程中，通过第一磁性感应器和第二磁性感应器分别实时测量压力阀盘11和真空阀盘8的起跳高度，通过并压力传感器22和温度传感器26实时测量呼吸阀内的压力和温度，进而将采集的数据信息传递给无线远传器24，通过无线远传器24对采集的数据信息进行分析并综合判断呼吸阀的工作状态。

无线远传器24具体的判断过程为：无线远传器24对第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22和温度传感器26的数据进行初步分析，分析得到呼吸阀处于正常关闭状态时，无线远传器24控制第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22和温度传感器26采样频率为1Hz，无线远传器24每隔1小时向罐区PLC控制系统发送呼吸阀处于正常关闭状态。

无线远传器24对第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22和温度传感器26的数据进行初步分析，分析得到呼吸阀处于呼气或者吸气状态时，无线远传器24控制第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22和温度传感器26采用频率提高至2Hz，无线远传器24将呼吸阀处于呼气状态或者吸气状态，以及第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22、温度传感器26的测量数据实时发送至罐区PLC控制系统。若呼吸阀处于呼气状态，等到呼吸阀完成呼气动作时，根据第一磁性感应器28测量得到的压力阀盘11实时的起跳高度数据和压力传感器22测量得到的压力数据代入压力阀盘通气量曲线计算公式计算得到呼吸阀呼出气体总量，将呼吸阀呼气量发送至罐区PLC控制系统。若呼吸阀处于吸气状态，等到呼吸阀完成吸气动作时，根据第二磁性感应器19测量得到的真空阀盘8实时的起跳高度数据和压力传感器22测量得到的压力数据代入真空阀盘通气量曲线计算公式计算得到呼吸阀吸入气体总量，将呼吸阀吸气量发送至罐区PLC控制系统。

无线远传器24通过第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22、温度传感器26数据判断得到呼吸阀处于异常工况状态时，将异常工况和第二磁性感应器19、第一磁性感应器28、压力传感器22、温度传感器26测量数据实时发送至罐区PLC控制系统，及时通报呼吸阀异常状态。

为方便说明，假定呼吸阀中真空阀的真空阀盘8的起跳压力为-A，呼吸阀中压力阀的压力阀盘11的起跳压力为B。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为-A至B，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度为0mm，则无线远传器24判定呼吸阀处于正常关闭状态。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为B至1.1B，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度为大于1mm，则无线远传器24判定呼吸阀处于呼气状态。等到压力阀盘11起跳高度重新为0mm，无线远传器24根据第一磁性感应器28测量得到的压力阀盘11实时的起跳高度数据，以及压力传感器22测量得到的压力数据代入压力阀盘通气量曲线计算公式Q＝f(p，h)计算得到呼吸阀呼出气体总量。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为B+30Pa至1.1B，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度大于1mm，则无线远传器24判定呼吸阀压力阀盘11处于存在粘结异常工况，罐区应检修呼吸阀。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力超过1.1B，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度一直为0mm，则无线远传器24判定呼吸阀压力阀盘11处于存在卡死异常工况，罐区应立即维修呼吸阀。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为0.75B至B，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度大于1mm，则无线远传器24判定呼吸阀压力阀盘11处于存在泄漏过量异常工况，罐区应检修呼吸阀。

若温度传感器26测量得到温度为70℃以上，压力传感器22测量得到压力为B至1.1B，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度大于1mm，则无线远传器24判定呼吸阀压力阀盘11出口发生燃烧火灾，罐区应立即报警。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为-A至-1.1A，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度大于1mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度为0mm，则无线远传器24判定呼吸阀处于正常呼气状态。等到真空阀盘8起跳高度重新为0mm，无线远传器24根据第二磁性感应器19测量得到的真空阀盘8实时的起跳高度数据和压力传感器22测量得到的压力数据代入真空阀盘通气量曲线公式Q＝f(p，h)计算得到呼吸阀吸入气体总量。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为-A-10Pa至-1.1A，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度大于1mm,第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度为0mm，则无线远传器24判定呼吸阀真空阀盘8处于存在粘结异常工况，罐区应检修呼吸阀。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力低于-1.1A，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度为0mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度为0mm，则无线远传器24判定呼吸阀真空阀盘8处于存在卡死异常工况，罐区应检修呼吸阀。

若温度传感器26测量得到温度为-20℃至50℃，压力传感器22测量得到压力为-0.75A至-A，第二磁性感应器19测得真空阀盘8起跳高度大于1mm，第一磁性感应器28测得压力阀盘11起跳高度为0mm，则无线远传器24判定呼吸阀真空阀盘8处于存在泄漏异常工况，罐区应检修呼吸阀。

根据本发明的呼吸阀状态监测装置及方法通过第一检测系统利用第一磁性感应器28和第一磁性元件29，以及通过第二检测系统利用第二磁性感应器19和第二磁性元件18，能够实时监测呼吸阀阀盘是否起跳，配合温度传感器22和压力传感器26实时监测呼吸阀内温度和压力数据，实现呼吸阀呼吸状态实时监测，并能够预测呼吸阀是否出现卡死、粘结或者燃烧火灾异常工况发生，不仅能够解决安全隐患问题，还能满足安全环保的要求，非常有利于保障人身和财产安全。并且呼吸阀状态监测装置100能够通过第一检测系统、第二检测系统实时测量阀盘起跳高度，再利用压力传感器26测量得到的压力值，耦合计算呼吸的呼吸气量，为储罐的排放气量计算提供数据。同时，呼吸阀状态监测装置100利用无线远传器24能够为第一磁性感应器28、第二磁性感应器19、温度传感器和压力传感器提供电源，并远传测量数据至罐区PLC系统。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (16)

1.呼吸阀状态监测装置，包括：

主阀体(3)；

形成于所述主阀体内的压力阀，所述压力阀包括压力阀盘(11)；

用于实时检测所述压力阀盘的运动状态的第一检测系统；

固定连接在所述主阀体的内侧壁上的真空阀，所述真空阀包括真空阀盘(8)；

用于实时检测所述真空阀盘的运动状态的第二检测系统；以及

无线远传器(24)；

其中，所述第一检测系统和所述第二检测系统分别与所述无线远传器信号连接，所述无线远传器能够对所述第一检测系统和所述第二检测系统的测量数据进行分析，并能够通过数据综合判断呼吸阀的工作状态。

2.根据权利要求1所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，在所述主阀体的上端开口安装有固定圈(15)，所述固定圈的下端面固定有第一限位套筒(14)，所述压力阀盘的上端面固定有压力阀杆(12)，所述压力阀盘能够带动所述压力阀杆沿所述第一限位套筒运动。

3.根据权利要求2所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述第一检测系统包括第一磁性元件(29)和第一磁性感应器(28)，所述第一磁性元件设置在所述压力阀杆的上端，所述第一磁性感应器设置在靠近所述第一限位套筒的侧部，

所述第一磁性感应器与所述无线远传器信号连接，所述第一磁性感应器能够实时测量所述第一磁性元件的位移信号，并传输至所述无线远传器。

4.根据权利要求3所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述第一磁性感应器通过第一电源信号线缆(27)与所述无线远传器信号连接，

所述第一电源信号线缆埋敷在所述固定圈的框壁内和所述主阀体的侧壁面内。

5.根据权利要求1所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述真空阀还包括真空阀阀体(80)，所述真空阀盘的下端面固定有真空阀杆(5)，所述真空阀阀体内固定有第二限位套筒(6)，所述真空阀盘能够带动所述真空阀杆沿所述第二限位套筒运动。

6.根据权利要求5所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述第二检测系统包括第二磁性元件(18)和第二磁性感应器(19)，所述第二磁性元件设置在所述真空阀杆的下端，所述第二磁性感应器设置在所述真空阀气室的底部且沿竖向延伸而处于所述真空阀杆的侧部，

所述第二磁性感应器与所述无线远传器信号连接，所述第二磁性感应器能够实时测量所述第二磁性元件的位移信号，并传输至所述无线远传器。

7.根据权利要求6所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述第二磁性感应器通过第二电源信号线缆(21)与所述无线远传器信号连接，

在所述真空阀阀体的侧部开口处设有入口立杆(81)，所述第二电源信号线缆依次埋敷在所述真空阀气室的底壁、所述入口立杆，以及所述主阀体的侧壁面内。

8.根据权利要求4所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，还包括罐区控制系统，所述无线远传器内置无线通信模块，其能够将呼吸阀状态情况和数据无线传输至所述罐区控制系统。

9.根据权利要求1所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述压力阀还包括与所述主阀体的侧壁固定连接的分隔板(9)，所述分隔板的中部设有第一通孔(91)，

所述压力阀盘对应设置在所述第一通孔处，所述压力阀盘能够封堵所述第一通孔而关闭所述压力阀，并能够在储罐内气体压力超过预定压力时升起而打开所述压力阀。

10.根据权利要求9所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，还包括用于测量呼吸阀压力的压力传感器(22)，所述压力传感器设置在所述主阀体的侧壁上且处于所述分隔板与所述真空阀之间，

所述压力传感器通过第三电源信号线缆(23)与所述无线远传器连接，所述压力传感器能够将测量得到的呼吸阀压力信号传输至所述无线远传器。

11.根据权利要求9或10所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，还包括用于测量呼吸阀出口温度的温度传感器(26)，所述温度传感器设置在所述主阀体的侧壁上且处于所述分隔板的上方，

所述温度传感器通过第四电源信号线缆(25)与所述无线远传器连接，所述温度传感器能够将测量得到的呼吸阀出口温度信号传输至所述无线远传器。

12.根据权利要求9所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，在所述第一通孔内设有环状的楔形压力阀座(10)，所述楔形压力阀座与所述第一通孔过盈配合。

13.根据权利要求1所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，所述真空阀阀体的上端设有第二通孔(82)，所述真空阀盘(8)对应设置在所述第二通孔处，

所述真空阀盘能够封堵所述第二通孔而关闭所述真空阀，并能够在储罐内气体为负压且低于预定压力时升起而打开所述真空阀。

14.根据权利要求13所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，在所述第二通孔内设有环状的楔形真空阀座(7)，所述楔形真空阀座与所述第二通孔过盈配合。

15.根据权利要求5所述的呼吸阀状态监测装置，其特征在于，在所述主阀体的上端开口的上方设有第一防雨罩(17)，在所述真空阀阀体的侧部开口的外侧设有第二防雨罩(20)。

16.呼吸阀状态监测方法，包括以下步骤：

提供根据权利要求1至15中任一项所述的呼吸阀状态监测装置；

将所述呼吸阀状态监测装置安装在储罐开口处；

通过第一磁性感应器和第二磁性感应器分别实时测量所述压力阀盘和所述真空阀盘的起跳高度，通过压力传感器和所述温度传感器实时测量呼吸阀内的压力和温度，并传递给所述无线远传器，通过所述无线远传器对采集的数据信息进行分析并综合判断呼吸阀的工作状态。

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