一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)，屬于故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，采用的方法包括數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析、存儲、顯示、警報(bào)幾個方面。首先通過高性能的振動傳感器對波紋補(bǔ)償器工作時(shí)候的振動信號進(jìn)行采集，然后對采集到的信號進(jìn)行過濾轉(zhuǎn)換等處理并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計(jì)算機(jī)，最后將發(fā)送過來的時(shí)域上的信號轉(zhuǎn)換成頻域上的數(shù)據(jù)并存儲，而且實(shí)時(shí)顯示在操作桌面上，并通過與正常工作時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，在數(shù)據(jù)異常時(shí)發(fā)出警報(bào)。而且可以通過互聯(lián)網(wǎng)將波紋補(bǔ)償器的工作狀態(tài)發(fā)送到企業(yè)主機(jī)，或者個人智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了物與物，人與物的互聯(lián)。從而防止因波紋補(bǔ)償器的失效而產(chǎn)生的生產(chǎn)事故，提升安全生產(chǎn)系數(shù)。
【專利說明】
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]波紋補(bǔ)償器:也稱伸縮節(jié)、膨脹節(jié)，它安裝在管道上吸收因溫度、壓力變化而引起的位移，以保障管道安全運(yùn)行。波紋補(bǔ)償器屬于一種補(bǔ)償元件。利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形，以吸收管線、導(dǎo)管、容器等由熱脹冷縮等原因而產(chǎn)生的尺寸變化，或補(bǔ)償管線、 導(dǎo)管、容器等的軸向、橫向和角向位移。也可用于降噪減振。而隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的迅速發(fā)展，波紋補(bǔ)償器的的運(yùn)用也隨之越來越多，自80年代初在國內(nèi)市場應(yīng)用以來，至今已有三十多年歷史，它在石油、化工、供熱、電力、水泥、冶金等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。波紋管是一種外表面呈波紋狀的薄壁管件，一般由不銹鋼加工制成，具有較高的軸向彈性。波紋補(bǔ)償器所承受的外力復(fù)雜:既有軸向力又有徑向力，應(yīng)力較高，并且它的工作溫度高，工作介質(zhì)常常具有較強(qiáng)的腐蝕性，因而容易發(fā)生失效，而且近年來，受全球環(huán)境惡化影響，極端天氣情況頻發(fā)，外部的自然環(huán)境也會對波紋補(bǔ)償器的工作產(chǎn)生很大影響。然而，在日常的生產(chǎn)生活中通常通過人力定期檢查，這種定期檢查很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)波紋補(bǔ)償器的失效。一旦失效沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會造成工作介質(zhì)泄漏，導(dǎo)致局部關(guān)系不能工作，如果輸送的是易燃易爆氣體或者液體，更可能誘發(fā)大火甚至爆炸，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至對工作人員和管道周邊群眾產(chǎn)生生命威脅。因此，對于應(yīng)用了波紋補(bǔ)償器的管道系統(tǒng)來說，應(yīng)用一種能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，甚至提前發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償器失效的故障監(jiān)測系統(tǒng)能極大的提高安全系數(shù)，避免經(jīng)濟(jì)損失。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響正常生產(chǎn)過程的情況下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和檢測波紋補(bǔ)償器的故障狀態(tài)，同時(shí)對波紋補(bǔ)償器的異常狀態(tài)進(jìn)行存儲，并且及時(shí)發(fā)出警報(bào)，從而提升安全系數(shù)，避免因補(bǔ)償器失效所引起的損失及事故。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括振動傳感器、信號處理箱、 電源模塊，通過信號處理箱將傳感器收集的信號轉(zhuǎn)換，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲、分析、顯示和警報(bào);振動傳感器采用帶有磁力底座的振動傳感器，通過磁力吸附于波紋補(bǔ)償器波紋管處;信號處理箱包括由濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號發(fā)射模塊組成，用以將傳感器部分收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò);計(jì)算機(jī)內(nèi)部軟件實(shí)現(xiàn)功能包括數(shù)據(jù)的采集，快速傅立葉處理，存儲，界面顯示，數(shù)據(jù)分析，警報(bào)處理； 波紋補(bǔ)償器的現(xiàn)場振動信號由傳感器收集并導(dǎo)入到信號處理箱，由信號處理箱濾除干擾信號，再將傳感器部分收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速傅立葉變換成頻域內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:本發(fā)明利用振動傳感器以及無線通信網(wǎng)絡(luò)對波紋補(bǔ)償器進(jìn)行24小時(shí)的全天候故障監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，使工作人員可以隨時(shí)隨地的對波紋補(bǔ)償器的工作狀態(tài)有一個直觀的了解，能夠及時(shí)甚至提前發(fā)現(xiàn)波紋補(bǔ)償器的失效，提升生產(chǎn)的安全系數(shù)?！靖綀D說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的傳感器位置裝配圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0008]本發(fā)明由振動傳感器，信號處理箱，電源模塊以及計(jì)算機(jī)構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)。其中信號處理箱里面包括了濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號發(fā)射模塊，并由電源模塊供電。通過對波紋補(bǔ)償器振動信號的采集，為了去除外界對采集振動信號的干擾，要首先將采集的信號通過濾波板的過濾，將信號轉(zhuǎn)換處理輸入單片機(jī)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，最后通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端主機(jī)，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障報(bào)警。
[0009]現(xiàn)場的振動信號通過傳感器傳入到信號處理箱內(nèi)，再經(jīng)過濾波板濾除干擾信號， 并通過A/D轉(zhuǎn)換器將收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后通過帶有信號發(fā)射模塊的單片機(jī)，以無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行監(jiān)控與分析。
[0010]本發(fā)明的各個組成部分功能如下:(1)傳感器部分:采用高性能的磁電式振動速度傳感器構(gòu)成，可以通過磁力吸附于波紋管，避免對波紋管結(jié)構(gòu)造成破壞，并負(fù)責(zé)將波紋補(bǔ)償器波紋管的振動信號收集并導(dǎo)入信號處理箱。
[0011](2)信號處理箱部分:由濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號發(fā)射模塊組成，將傳感器部分收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)，所述單片機(jī)部分包括分析單元以及存儲單元。
[0012](3)電源模塊:向傳感器部分及信號處理箱部分供電。
[0013](4)無線通信網(wǎng)絡(luò):將數(shù)字信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
[0014](5)計(jì)算機(jī):接收上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲、顯示，并通過與正常工作時(shí)的頻域進(jìn)行對比分析，并在接收到異常數(shù)據(jù)時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，通過互聯(lián)網(wǎng)及時(shí)將情況發(fā)送到遠(yuǎn)端主機(jī)，所述計(jì)算機(jī)連接有警報(bào)裝置。
[0015]本發(fā)明的具體功能實(shí)現(xiàn)不但需要上述硬件的支持，同時(shí)還需要對計(jì)算機(jī)軟件的構(gòu)建，用以實(shí)現(xiàn)在對波紋補(bǔ)償器故障的及時(shí)預(yù)警。軟件部分包括數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲與分析，實(shí)時(shí)顯示所采集的數(shù)據(jù)，警報(bào)處理三個主要功能。
[0016]由于收集到的振動信號為時(shí)域上的數(shù)據(jù)，需要轉(zhuǎn)換成頻域上的數(shù)據(jù)才能直觀的觀測分析。所以，所述數(shù)據(jù)的存儲與分析，首先能夠要將發(fā)送過來的振動信號通過快速傅立葉變換(FFT)轉(zhuǎn)換成頻域上的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并與正常工作時(shí)所采集的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，來判斷波紋補(bǔ)償器是否在正常工作。
[0017]所述實(shí)時(shí)顯示界面，能夠?qū)⒉杉降恼穹盘枌?shí)時(shí)顯示在頻域中，以及時(shí)觀測波紋補(bǔ)償器的狀態(tài)。
[0018]所述警報(bào)處理，能夠在發(fā)現(xiàn)波紋補(bǔ)償器的振動數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示及存儲，以提醒工人并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在。
[0019]計(jì)算機(jī)軟件在包含上述主要功能的同時(shí)，還要盡量保持操作界面直觀簡單，使工作人員不需要專業(yè)的培訓(xùn)就能直接操作。[〇〇2〇]通過結(jié)合圖1和圖2,對本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行具體說明。如圖所示:1為法蘭，2為接管， 3為導(dǎo)流筒，4為波紋管，5為磁電式振動速度傳感器。本發(fā)明采用磁電式垂直振動速度傳感器5采集波紋補(bǔ)償器的振動信號，將磁電式振動速度傳感器5通過磁力吸附固定在波紋補(bǔ)償器的波紋管4處。
[0021]在波紋補(bǔ)償器的接管2處焊接支架，以放置信號處理箱和電源模塊，將傳感器連接到信號處理箱內(nèi)，并將電源模塊與傳感器和信號處理箱相連，以達(dá)到供電目的。
[0022]由磁電式垂直振動速度傳感器5收集到的信號通過濾波板濾除干擾信號，然后進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)，變成數(shù)字信號，傳入帶有信號發(fā)射模塊的單片機(jī)發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)， 在遠(yuǎn)端由計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集與處理，具體流程如圖2所示。
[0023]計(jì)算機(jī)再將硬件轉(zhuǎn)換過來的數(shù)字信號收集到軟件模塊里;并對收集到的時(shí)域信號進(jìn)行快速傅立葉變換，轉(zhuǎn)換成頻域上的數(shù)據(jù)，由顯示界面將波紋補(bǔ)償器的振動頻率和幅值狀況實(shí)時(shí)顯示;再通過與正常工作時(shí)的頻域數(shù)據(jù)相對比，對最近的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;最后對數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)出警報(bào)并單獨(dú)存儲保留，并通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)端主機(jī)，或者個人智能設(shè)備，提醒工作人員對波紋補(bǔ)償器及時(shí)檢修。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器故障監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括振動傳感 器(5)、信號處理箱、電源模塊，通過信號處理箱將傳感器收集的信號轉(zhuǎn)換，并通過無線網(wǎng)絡(luò) 傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲、分析、顯示和警報(bào);振動傳感器(5)采用帶有磁力底座的 振動傳感器，通過磁力吸附于波紋補(bǔ)償器波紋管(4)處;信號處理箱包括由濾波板，A/D轉(zhuǎn)換 器，單片機(jī)，信號發(fā)射模塊組成，用以將傳感器部分收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并發(fā) 送到無線網(wǎng)絡(luò);計(jì)算機(jī)內(nèi)部軟件實(shí)現(xiàn)功能包括數(shù)據(jù)的采集，快速傅立葉處理，存儲，界面顯 示，數(shù)據(jù)分析，警報(bào)處理;波紋補(bǔ)償器的現(xiàn)場振動信號由傳感器收集并導(dǎo)入到信號處理箱， 由信號處理箱濾除干擾信號，再將傳感器部分收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并通過無 線網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速傅立葉變換成頻域內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分 析并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。
【文檔編號】F17D5/06GK105987287SQ201610519869
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】倪洪啟, 孫鳳鳴, 喬金夢
【申請人】沈陽化工大學(xué)