CN206930413U - 一种阀门内漏声波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种阀门内漏声波检测装置，包括分别设置在阀门上游和下游管道外表面的声波传感器、信号适配器、电路模块、显示模块和供电系统，所述电路模块包括测量模块和数据处理模块，所述每个声波传感器的输出端与信号适配器的输入端连接，所述信号适配器的输出端与测量模块的输入端连接，所述测量模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，所述供电系统分别与电路模块和显示模块电连接，操作简便，结构设计合理，方便携带。
Description
技术领域
本实用新型属于阀门内漏检测技术领域，具体涉及一种阀门内漏声波检测装置。
背景技术
阀门内漏是石化、火电、核电等行业普遍存在的问题，对生产装置的平稳、安全运行产生重大影响，阀门内漏检测具有重要的理论和现实意义。目前常用的检测方法有：质量平衡法、温度检测法和声发射测量法。
质量平衡法是在阀门两端安装流量计，比较流入、流出阀门的介质体积的差值，判断是否发生泄漏；温度检测法通过测量阀门周围环境温度，判断是否有显著变化，从而判断是否发生泄漏；声发射测量法通过对阀门声发射信号的接收和处理，推断阀门目前工作状态；质量平衡法检测实时性较差；温度检测法目前只能测试有显著温差的介质；声发射测量法，发生泄漏时声发射信号成分复杂，对信号的有效识别比较困难。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种阀门内漏声波检测装置，本实用新型设计合理，通过设置阀门上游和下游管道外表面的声波传感器、信号适配器、电路模块、显示模块和供电系统，能及时给出检测结果，实时性好，对介质温差没有要求，且使用的声波信号比声发射信号成分简单，容易识别并利用其计算出阀门是否发生内漏。
为达到上述目的，本实用新型所述一种阀门内漏声波检测装置包括分别设置在阀门上游和下游管道外表面的声波传感器、信号适配器、电路模块、显示模块和供电系统，所述电路模块包括测量模块和数据处理模块，所述每个声波传感器的输出端与信号适配器的输入端连接，所述信号适配器的输出端与测量模块的输入端连接，所述测量模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，所述供电系统分别与电路模块和显示模块电连接。
所述声波传感器用于检测阀门上、下游的声波信号，并将该声波信号传递至信号适配器；所述信号适配器用于接收声波传感器传递的声波信号，将声波传感器传递的声波信号转换为电流信号，并将该电流信号传递至测量模块；所述测量模块用于同步测量信号适配器传递的电流信号的大小，并将电流信号和测量结果传递给数据处理模块；所述数据处理模块用于接收测量模块传递的电流信号和测量结果，并将该电流信号转换为声波信号，并根据测量结果判断电流信号是否异常，若电流信号异常则对两路异常信号的时间点做相关分析判断是否发生内漏，并将判断结果传递至显示模块，若电流信号正常则不动作；所述显示模块用于实时显示电路模块的工作状态及数据处理模块的判断结果；所述供电系统用于给显示模块和电路模块供电。
所述电路模块还包括通信模块，所述通信模块与数据处理模块通信连接，所述通信模块用于与计算机通信。
所述信号适配器与测量模块采用无线通信连接。
还包括机箱，所述电路模块和供电系统均封装在机箱中，所述显示模块的显示屏设置在机箱外表面。
所述电路模块还包括用于给电路模块充电的充电电路，所述充电电路输入端设置有USB接口。
所述设置在阀门上游的声波传感器距阀门入口的距离为0cm-5cm，所述设置在阀门下游的声波传感器距阀门出口的距离为0cm-5cm。
还包括蜂鸣报警器，所述蜂鸣报警器用于接收数据处理模块传递的内漏信号，并发出警示音。
所述设置在阀门上、下游的管道上分别设置有1个声波传感器，所述两个声波传感器以阀门为对称轴对称设置。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果，本实用新型包括分别设置在阀门上游和下游管道外表面的声波传感器、信号适配器、电路模块、显示模块和供电系统，电路模块包括测量模块和数据处理模块，每个声波传感器的输出端与信号适配器的输入端连接，信号适配器的输出端与测量模块的输入端连接，测量模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，供电系统分别与电路模块和显示模块电连接，本实用新型将声波传感器固定在待检阀门上、下游，多个测试信号同步测量，可实时检测、分析数据，现场给出检测结果，且不受介质温差影响，声波信号成分简单，对信号的有效识别比较容易，并且采样频率较低，对检测设备要求低。
进一步的，电路模块还包括通信模块，通信模块与数据处理模块通信连接，通信模块通过通用串行总线与计算机通信，可实时将检测到的信号及信号处理结果传递至计算机进行保存，方便后期查阅。
进一步的，信号适配器与测量模块采用无线通信连接，避免了布线的麻烦，减小了占地面积。
进一步的，还包括机箱，电路模块和供电系统均封装在机箱中，显示模块的显示屏设置在机箱外表面，集成度高，运输、使用方便，同事机箱对电路模块、供电系统和显示模块起保护作用。
进一步的，电路模块还包括用于给电路模块充电的充电电路，充电电路输出端设置有使用USB接口，可通过通用串行总线与电脑连接，对电路模块进行充电。
进一步的，设置在阀门上游的声波传感器距阀门入口的距离为0cm-5cm，设置在阀门下游的声波传感器距阀门出口的距离为0cm-5cm，距离阀门入口和出口的距离小，使得测量和分析误差小。
进一步的，还包括蜂鸣报警器，蜂鸣报警器用于接收数据处理模块传递的内漏信号，并发出警示音，当阀门发生内漏时，发出警报声，及时提醒工作人员。
进一步的，设置在阀门上、下游的管道上分别设置有1个声波传感器，两个声波传感器以阀门为对称轴对称设置，且信号会同步传递到传感器上，信号的同步性好。
还可以通过通用串行总线给设备充电，同时与电脑进行数据传输，操作简便，结构设计合理，方便携带。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1各部件的连接示意图；
图3为实施例1的信号传递示意图；
图4为实施例2的结构示意图；
图5为实施例2的信号传递示意图；
图6为传感器与电路模块连接示意图；
附图中：11、第一声波传感器，12、第二声波传感器，21、第一信号适配器，22、第二信号适配器，3、电路模块，4、显示模块，5、供电系统，6、机箱，7、蜂鸣报警器，8、阀门，91、上游管道，92、下游管道，101、测量模块的第一接口，102、测量模块的第二接口，111、第一模数转换器，112、第二模数转换器，121、膜片，122、压电晶体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1，一种阀门内漏声波检测装置包括信号适配器、电路模块3、显示模块4、供电系统5、机箱6、蜂鸣报警器7和分别设置在阀门8上游和下游管道外表面的声波传感器，电路模块3包括测量模块、数据处理模块和通信模块，声波传感器的输出端与信号适配器的输入端连接，信号适配器的输出端与测量模块的输入端通过通信电缆或无线通讯连接，测量模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与显示模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与通信模块的输入端连接；供电系统5分别与电路模块3和显示模块4电连接；电路模块3和供电系统5均封装在机箱6中，机箱实现各模块的有机组合，显示模块4的显示屏设置在机箱6外表面；信号适配器与测量模块采用无线通信连接。
声波传感器用于检测阀门上、下游的声波信号，并将该声波信号传递至信号适配器；信号适配器用于接收声波传感器传递的声波信号，将声波传感器传递的声波信号转换为4毫安—20毫安标准电流信号，并将该电流信号传递至测量模块；测量模块用于同步测量信号适配器传递的电流信号的大小，并将电流信号和测量结果传递给数据处理模块。
数据处理模块用于接收测量模块传递的电流信号和测量结果，并将该电流信号转换为声波信号，并根据测量结果判断电流信号是否异常，若电流信号异常，则对两路异常信号的时间点做相关分析，判断信号的来源是上、下游管道输送过程所产生的扰动还是阀口自身内漏所产生的波动信号，判断是否发生内漏，并将判断结果传递至显示模块，现场给出检测结果，若电流信号正常则不动作；显示模块4用于实时显示电路模块3的工作状态及数据处理模块的判断结果；供电系统5用于给显示模块4和电路模块3供电；通信模块用于与计算机通信，便于测量数据的传输，查询、保存，并可通过通用串行总线与电脑连接，进行数据传输并充电；蜂鸣报警器7用于接收数据处理模块传递的内漏信号，并发出警示音；电路模块3上设置有用于给电路模块3充电的USB接口。
优选的，设置在阀门上游和下游的声波传感器分别距阀门入口和出口的的距离为0cm-5cm。
优选的，阀门8的上、下游的管道上分别设置有1个声波传感器，两个声波传感器以阀门为对称轴对称设置。
本装置的工作流程如下：
由声波传感器测量并输出声波信号，声波信号首先接入信号适配器进行信号调理，然后进入电路模块，利用测量模块进行测量，将测量结果输入数据处理模块，经过数据处理模块的运算，判断阀门是否发生内漏并将结果显示在显示屏；同时进行电源电量实时监测；供电系统将电池输出转换为各模块需要的电平，实现对整个系统的供电。
实施例1
参照图1至图3，一种阀门内漏声波检测装置包括第一声波传感器11、第二声波传感器12、第一信号适配器21、第二信号适配器22、电路模块3、显示模块4、供电系统5、机箱6和蜂鸣报警器7，声波传感器包括固定设置在待测阀门8上游管道91外表面的声波传感器11和固定设置在待测阀门8下游管道92外表面的声波传感器12，设置在待测阀门8上游的第一声波传感器11距阀门入口的距离和设置在待测阀门8下游的第二声波传感器12距阀门出口的距离均为3cm，第一声波传感器11和第二声波传感器12的输出端分别与第一信号适配器21和第二信号适配器22的输入端连接，第一信号适配器21和第二信号适配器22的输出端分别通过通讯电缆与测量模块的第一接口101和第二接口102连接，第一接口101和第二接口102即为电路模块3的输入端，电路模块3的输入端设置在机箱6的外表面。
电路模块3包括测量模块、数据处理模块和通信模块，测量模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端分别与通信模块、显示模块4和蜂鸣报警器7的输入端连接，通信模块的输出端与计算机连接，供电系统5分别与电路模块3和显示模块4电连接，电路模块3和供电系统5均封装在机箱6中，机箱安装、固定各组件，起到保护封装各模块的作用，显示模块4的显示屏设置在机箱6外表面。
第一声波传感器11和第二声波传感器12用于检测阀门上、下游的声波信号，并将该声波信号分别传递至第一信号适配器21和第二信号适配器22的输入端；
第一信号适配器21和第二信号适配器22分别用于接收第一声波传感器11和第二声波传感器12传递的声波信号，并将接收到的两路声波信号转换为两路电流信号，然后将该两路电流信号传递至测量模块；
测量模块选用PCM4202EVM，用于模拟电信号的采集和数字转换，并同步测量第一信号适配器21和第二信号适配器22传递的两路电流信号的大小，将两路电流信号和测量结果传递给数据处理模块；
数据处理模块用于接收测量模块传递的两路电流信号和测量结果，并将该两路电流信号转换为两路声波信号，判断下游输入信号是否发生跳变，如果未发生跳变，则说明阀门正常，未发生泄漏，作为背景噪声存储；如果发生跳变，再判断上游输入信号是否有跳变现象，如果有，说明下游的跳变信号由上游传递过来，如果没有跳变，则说明跳变是由阀门内漏引起，并将判断结果传递至显示模块，数据处理模块选用STM3240G-SK/KEI；显示模块4用于实时显示本装置的工作状态及数据处理模块的判断结果，工作状态是指测试和分析两种状态，判断结果分为正常和内漏两种；电路模块3上设置有用于给电路模块3充电的USB接口；供电系统5用于给显示模块4和电路模块3供电；通信模块用于与计算机通信，通信模块选用USB3300USB HS Board，通过USB接口实现与计算机的数据传输；蜂鸣报警器7用于接收数据处理模块传递的内漏信号。
参照图6，第一声波传感器11和第二声波传感器12的工作原理为：当声压作用在膜片111上使其振动时，膜片111带动压电晶体112产生机械振动，使得压电晶体112产生随声压大小变化而变化的电压，从而完成声-电的转换，Uout接入电路模块的输入端，即测量模块的输入端。
实施例2
参照图4和图5，本实施例与实施例1的不同之处仅在于第一信号适配器21和第二信号适配器22与电路模块3通过无线通讯连接，具体为：第一信号适配器21和第二信号适配器22的输出端分别与第一无线信号收发器和第二无线信号收发器的输入端连接，第一无线信号收发器和第二无线信号收发器的输出端通过第一模数转换器111和第二模数转换器112与第三无线信号收发器和第四无线信号收发器的输入端连接，第三无线信号收发器和第四无线信号收发器的输出端与测量模块的输入端连接，即与第一接口101和第二接口102连接。信号调理模块和测量模块之间采用无线通讯连接，免去了布线的麻烦，节约了占地面积，且将第一无线信号收发器和第二无线信号收发器分别布置在第一信号适配器21和第二信号适配器22的5cm以内，模数信号传输的路径短，现场将模拟信号数字化，信号更加准确，测量结果更加精准。
Claims (9)
1.一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，包括信号适配器、电路模块(3)、显示模块(4)、供电系统(5)和分别设置在阀门(8)上游和下游管道外表面的声波传感器，所述电路模块(3)包括测量模块和数据处理模块，所述每个声波传感器的输出端与信号适配器的输入端连接，所述信号适配器的输出端与测量模块的输入端连接，所述测量模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与显示模块(4)的输入端连接，所述供电系统(5)分别与电路模块(3)和显示模块(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，所述声波传感器用于检测阀门上、下游的声波信号，并将该声波信号传递至信号适配器；
所述信号适配器用于接收声波传感器传递的声波信号，将声波传感器传递的声波信号转换为电流信号，并将该电流信号传递至测量模块；
所述测量模块用于同步测量信号适配器传递的电流信号的大小，并将电流信号和测量结果传递给数据处理模块；
所述数据处理模块用于接收测量模块传递的电流信号和测量结果，并将该电流信号转换为声波信号，并根据测量结果判断电流信号是否异常，若电流信号异常则对两路异常信号的时间点做相关分析判断是否发生内漏，并将判断结果传递至显示模块(4)，若电流信号正常则不动作；
所述显示模块(4)用于实时显示电路模块(3)的工作状态及数据处理模块的判断结果；
所述供电系统(5)用于给显示模块(4)和电路模块(3)供电。
3.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，所述电路模块(3)还包括通信模块，所述通信模块与数据处理模块通信连接，所述通信模块用于与计算机通信。
4.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，所述信号适配器与测量模块采用无线通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，还包括机箱(6)，所述电路模块(3)和供电系统(5)均封装在机箱(6)中，所述显示模块(4)的显示屏设置在机箱(6)外表面。
6.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，所述电路模块(3)还包括用于给电路模块(3)充电的充电电路，所述充电电路输入端设置有USB接口。
7.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，所述设置在阀门上游的声波传感器距阀门入口的距离为0cm-5cm，所述设置在阀门下游的声波传感器距阀门出口的距离为0cm-5cm。
8.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，还包括蜂鸣报警器(7)，所述蜂鸣报警器(7)用于接收数据处理模块传递的内漏信号，并发出警示音。
9.根据权利要求1所述的一种阀门内漏声波检测装置，其特征在于，所述设置在阀门(8)上、下游的管道上分别设置有1个声波传感器，所述两个声波传感器以阀门为对称轴对称设置。
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