CN1251899A - 带有内部供电电源的监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种内部带供电电源的监测系统,它的安装成本低,并且在预定的期限内具有稳定的监测结果。监测系统包括内有传感器的传感器单元、内部供电电源和带内部电源及通讯模块的便携式数据记录器。被监测物的振动、温度以及压力等物理量可以被传感器所探测、并传送给便携式数据记录器、借此显示被监测物的运行状态。

Description

带有内部供电电源的监测系统

本发明涉及一种监测系统，该系统用以运行和检查安装在工厂中各种管路系统上的阀门，诸如减压阀、安全阀、自动控制阀、定向控制检查阀，以及诸如汽水分离器、空气分离器等各种分离器，和/或安装在工厂中的各种设备。本发明特别涉及一种带有内部供电电源的监测系统，它在安装和获得稳定的监测输出结果方面运作成本低。

工厂中的设备，如各种转动机械，驱动机械，以及控制各种流体流量的阀门，被大量地安装在工厂的生产现场。这些设备和阀门按其重要程度需经常或周期性地对其操作条件进行检查和监测，以便以最低的能量消耗获得最大的产量并保持其最佳质量。

作为现有技术中的监测系统，通常利用被监测物的传感物理量，诸如温度、压力以及振动等进行监测。将每种传感数值与预定的参考值进行比较，并观察每个传感值随时间的变化情况，从而对被监测物的状态进行决定或判断，以便得出这样的结论：即被监测物是正常运行，还是有可能即将发生故障。

现有的监测系统中，人们往往使用电线或金属线连接商业化的电能源装置。如用光电池即太阳能电地或热能发生元件装置作为驱动传感器单元和计算显示单元的能源。

应用现有驱动能源的商业化能源的监测系统时常出现这样的问题，一是传输电线过长且复杂，这就增加了系统成本；二是光电池在夜间或室内不能得到足够的电动势，或者随着光接收板表面变脏，电动势也会减低；另外，热能发生装置不能获得稳定的电动势。

本发明的目的是提供一种改进的监测系统，它不仅安装成本低，而且在预定周期内可获得稳定的输出结果，该系统能为各种设备和阀门可靠地确证其操作条件。

本发明的监测系统包括一个能传输一个或多个物理量的传感器单元；所说物理量可以是被监测物的温度，压力和振动；一个计算显示单元，它能基于传感器单元的传感数值对被监测物是正常运行状态还是行将出故障作出决定或判断；一个驱动电源，它至少被安装在传感器单元、计算显示单元及以有线或无线形式将传感器单元与计算显示单元相互耦合起来的耦合单元三者中之一上。这样，电源原先被接到电线需最长又最复杂的地方，现在省去了电线，电源装在最需稳定的驱动电源处，这就降低了安装成本，并且得到预定的稳定监测结果。

下面结合附图对本发明进行详细说明：

图1为带有内装电源的本发明监测系统第一实施例方框图；

图2为带有内装电源的本发明监测系统第二实施例方框图；

图3为带有内装电源的本发明面向汽水分离器的监测系统实施例方框图；

图4为图3面向汽水分离器监测系统实施例中传感器剖面图；

图5为图4传感器改进后的剖面图；

图1所示监测系统，其中传感器单元2直接连接在被监测的阀，分离器(阱)1，或类似机件上，监测信息由远程便携式数据记录器3所收集，数据的详细分析、计算操作和显示或存储等由计算机4完成。

传感器单元2与阀1的安装方法可以是紧固连接，如通过螺杆等连接，也可以通过接头进行可拆分连接。当传感器单元2不能直接连接在被监测物体上时，传感器单元2可通过一个与被监测物体有相应物理量的转换部件，而置于监测物体附近。当然，传感器单元2也可以置于被监测物体1内，如阀，分离器等。

如图1所示传感器单元2，包括一个可探测物理量的传感器5和6，所述物理量可以是压力、温度、振动等；一个用于计算传感器5和6探测的物理量值并与参考值进行比较的中央处理机(CPU)7；一个可显示CPU 7的计算结果的显示器8；一个把CPU7的计算结果发送到便携式数据记录器3的通讯模块9；一个锂离子电池10作为驱动整个传感器单元2的能源或电源。

基于传感器5和6所测的值，传感器单元2能显示CPU 7的计算结果，并确定被监测物1在其位置上的运行状态。进而传感器单元2可通过通讯模块9将此计算结果发送到远程便携式数据记录器3。当不需传感器单元2显示运行状态时，传感器单元2也可只与数据记录器3保持通讯。尽管附图中未示出，当传感器5和6探测数值的上限或下限超过预定值时，需要一个限制器与传感器单元2连接，发送信号。同样，传感器单元2中需设置RAM、ROM之类的存储单元以便存储ID数字作为被监测阀或分离器1的识别码。

本实施例示出了在传感器单元2和便携式数据记录器3之间进行双向无线数据传送的实例。该无线通讯包括使用红外线一类的光通讯、超声通讯以及其他通用无线电波通讯方法。

便携式数据记录器3包括与传感器单元2通讯用的模块11；CPU 12；存储器13；显示器14；与计算机4通讯用的模块15以及作为驱动这些单元的能源的锂离子电池16。便携式数据记录器3能够将从多个分散的被监测阀门或分离器1得到的监测数据收集并加以显示。或者，便携式数据记录器3将数据送至计算机4进行详细分析和计算等。当不需便携式数据记录器3显示运行状态时，可只与计算机4进行通讯，并由计算机4显示运行状态。

表示被监测阀门，分离器1状态量的物理量，如温度、振动、导电性等由传感器5和6探测并通过模块9，和与各个阀或汽水分离器识别码相应的ID数字码一起传送给便携式数据记录器3，ID数字码原先是存入存储单元的。记录器3就收集了表示被监测物运行状态的监测数据，被监测物体例如可以是大量的阀门等，随后，将这些数据送入计算机4，在此进行详细的分析与计算。因此，在被监测物上进行的监控应自始至终进行，或按被监测物的重要程度相应的频率来进行监测。本实施例的传感器单元2中的通讯模块9和便携式数据记录器3中的通讯模块11构成耦合部件。

为降低传感器单元2的能量消耗，并增加内部电池的使用寿命，传感器单元2中的一个模拟电路系统保持在钝化状态，而通讯模块9保持在接收等待状态。进而，所述设置在传感器单元中的模拟电路系统只在接收从便携式数据记录器3来的指令时才保持通讯状态。在此条件下，由传感器5和6探测的数据值能够显示或传送。

另一种降低传感器单元2能量消耗的方法是利用CPU 7中未标出的定时器，且只该定时器正常运转。只有当该定时器超出设定的时间时，传感器单元2才执行传感任务。传感的结果存储于存储器中，或在传感进行当中输送给数据记录器3，由此可以降低能量消耗。

所谓“原电池”，如碱性电池、汞电池或锂离子电池都可作为能源使用。特别是锂离子类电池如亚硫酰氯锂离子电池，如果使用这种电池，由传感器单元、计算显示单元及耦合单元所消耗的电能每天约为250mW。电池能够在7年内连续使用无须更换。

在较少室外污染场合或稳定产生预定热量场合下，也可将电池与太阳能电池及热能发生元件一起作为电源使用。

第二个实施例如图2所示：该监测系统包括与图1所示实施例相似的传感器单元2；还有一个通讯用的转发器20；一个接收来自转发器20信号的数据计录器21以及一个计算机4。

通讯模块22和电源23装在转发器20中，一个锂离子电池的原电池或与太阳能电池或热能发生装置组合的电地可作为电源23来使用。

数据记录器21包括通讯模块25、CPU 26、与计算机4通讯的模块27和一个普通商业电源28。本实施例中传感器单元2中的通讯模块9，转发器20的通讯模块22以及数据记录器21中的通讯模块25构成耦合组件。

由传感器单元2探测的被监测物1物理量通过转发器20发送到数据记录器21并由其接收，然后通过通用电线连接或红外界面传输给计算机4。这些信息的传送不限于单向而是双向传送。本实施例中，转发器20的位置设置在一预定点上，这就可以使系统将数据记录器21固定在一预定的位置处。

本实施例中，供电电源作为传感器单元2和便携式数据记录器3的内部电源使用，它也可仅供传感器单元2或仅供便携式数据记录器3使用。便携式数据记录器3在工作时通常可由人工方式运作和检查，并携带使用。因为它在携带前可充电，其内部电源可用充电电池来代替。

以汽水分离器1作为被监测物的监测系统如图3和图4所示：

参看图3，汽水分离器1装在与其进口侧连接的蒸汽管30和与其出口侧连接的排气管31之间，两侧之间各有法兰32和33连接。汽水分离器1只允许由蒸汽管30导入的蒸汽，经蒸汽冷凝成为汽液混合流的排放液向下流动，并向排水管31流动。这里只允许冷凝水向下流动而原先不允许蒸汽流向下流动。这些流体向下流动形成的振动数值以及汽水分离器外表面的温度数值是互不相同的。监测系统使用传感器17完成这些温度与振动数值的传感，从而监控汽水分离器1是否正常运行。

本实施例中，传感器17与发送器18彼此分开放置。只有传感器17直接与作为监测物的汽水分离器1连接。而发送器18安装在与其进口侧连接的蒸汽管30上，中间有隔热器34如玻璃纤维。本实施例中传感器17与发送器18构成了如图1所示的传感器单元2。两者通过电缆35实行电连接。参见图4的剖面图，传感器17用螺母36与汽水分离器1连接并固定，螺母夹38连同放置在螺母与螺母夹之间的垫片37一起套在螺母36上并通过螺杆与传感器体39连接，借此，传感器17被固定安装在汽水分离器1的螺母36上。垫片37和螺母夹38构成一个安装固定部件24。

传感器体39由不锈钢制成，为中空圆柱体。传感器体39上端带有多个辐射散热片47，通过盖48和电缆35与图3中的发送器18连接。带有连接于传感器体39上端部的压电元件41的振动传感棒40安置在传感器体39内，而且被夹持部件42包围。热电偶43装在传感器体39下端。振动传感棒40制成锥形以便其直径从底至顶增大。当振动传感棒40下端和与螺母36相配的螺杆44的上端相接触时，汽水分离器1中产生的振动通过螺杆44被传送到压电元件41上。夹持部件42由耐热树脂材料制成，它能阻止汽水分离器1中产生的热量传导到压电元件41上。另一方面，压电元件41由含有高耐热的铌酸铅或铌酸锂制成。螺旋弹簧45置于夹持部件42中，以便向下推压夹持部件42。导线46装在压电元件41上部并穿过电缆35以便与图3中所示的发送器18相连接。

热电偶43通过导线49也与发送器18相连接，用以测量汽水分离器1的外表面的高温。

图3与图4所示汽水分离器1的监测系统，利用压电元件41探测汽水分离器在运行中产生的振动，并且用热电偶43探测汽水分离器的每一个外表面温度，通过电缆35将这些信息送至发送器18。再由发送器18将探测信息传送到图1中的便携式数据记录器，如上所述，借此判断汽水分离器1是否运行正常。

图5所示为一传感器19，将图4中传感器17的固定部件24改进为29。固定部件29由内螺纹52和螺杆51成形在传感器体50的下端，其中螺杆51与螺母36相配合，传感器体50以螺纹套在螺杆51的上部。传感器体50被固定连接在汽水分离器1上。

按照如上所述之本发明能够提供这样的监测系统，其供电电源至少装在传感器单元，计算显示单元及耦合部件之一上，这样，电源就可放置于需要最长、最复杂导线的位置，从而省去导线，使电源放在最需稳定电源的地方，以便能够减少安装成本并得到预定的稳定监测结果。

本发明不限于上述的各实施例，那些对于本发明领域普通技术人员显而易见的改进和变动也都在其保护范围内。

Claims (8)

1.一种监测系统，包括：

传感器单元，传感被监测物的温度、压力、振动、声音、导电性、浓度或pH值一类物理量；

计算显示单元，它基于所述传感器单元所传感的每一数值，对被监测物做出正常运行或行将出故障的判断决定；

驱动电源，它至少安装在所述传感器单元，所述计算显示单元及以有线或无线方式将该传感器单元和该计算显示单元相互耦合起来的耦合单元三者中之一上。

2.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于还包括有线或无线的通讯模块，它能接收来自所述传感器单元和所述计算显示单元的信号，并将该信号发送至所述传感器单元和所述计算显示单元。

3.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述传感器单元直接连接到相应的被监测物。

4.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述传感器单元安装于被监测物附近。

5.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述被监测物可以是阀门等，其内部有流体通过，所述的传感器单元直接安装在被监测物上或安装在相应被监测物的附近。

6.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述传感器单元中设置限制器，用于当该传感器单元探测的数值的上、下限超出预先设定值时，发出信号。

7.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述传感器单元以螺杆、螺母之类的紧固件连接到被监测物上。

8.按照权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述传感器与传感器单元的通讯模块被分别放置，并且该传感器直接连接于被监测物上，而所述通讯模块安装在被监测物附近。

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