基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于無線傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用，在一定程度上解決了采用有線技術(shù)進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測存在的問題，它不僅是有線技術(shù)的有效補充，而且對擴充設(shè)備監(jiān)測范圍，提高監(jiān)測水平，降低監(jiān)測成本有著重要作用。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用開辟了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷綜合應(yīng)用的新領(lǐng)域。因此，依托無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進一步探索和革新?lián)Q熱器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的方法和手段具有重要的意義。
[0003]換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常用作把液態(tài)流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。換熱器既可是一種單元設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計，熱交換器的噸位約占整個工藝設(shè)備的20%有的甚至高達30%，其重要性可想而知。
[0004]實時無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以提前診斷換熱器的故障種類與發(fā)生故障的位置，在傳統(tǒng)換熱器維護中難以在故障發(fā)生前發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在生產(chǎn)安全隱患，一般都是設(shè)備已經(jīng)不能正常生產(chǎn)工作的時候才能夠給維修人員發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的故障，屆時，已給企業(yè)造成了很大的財產(chǎn)損失，甚至發(fā)生生產(chǎn)安全事故，造成人員的傷亡。采用實時無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行換熱器監(jiān)測與故障診斷，能夠在設(shè)備將要或者已經(jīng)發(fā)生小故障的時候被監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)，屆時進行及時的維修，在工業(yè)生產(chǎn)中進行換熱器輕微故障維修往往不用停車，進而不會影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。同時，可以預(yù)測設(shè)備的工作狀態(tài)，若有重大故障發(fā)生，可以及時提醒設(shè)備操作員注意自我保護，甚至還有機會保護設(shè)備以免遭受更大的破壞。因此，使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)對換熱器進行實時在線監(jiān)測和故障診斷具有重大的意義。
[0005]機械振動信號中包含了豐富的機器狀態(tài)信息，大部分機械是以金屬為結(jié)構(gòu)，剛性較強，若機械本身的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，如發(fā)生金屬斷裂，固定端松動等，機械振動會發(fā)出不同的振動信號，據(jù)河南石油報第9卷第三期1995年7月《設(shè)備振動監(jiān)測的實踐與應(yīng)用》可知，石化管道設(shè)備的振動特性可對應(yīng)唯一的特殊故障，故通過對振動信號的分析和處理，能夠確定故障產(chǎn)生的原因。通過信號分離處理，可以準(zhǔn)確找出機械發(fā)生的故障類型和位置，并進一步分析，可以做出此次故障對是否影響機械運轉(zhuǎn)、有多大的影響、故障產(chǎn)生的原因是什么、是否要停機維修等關(guān)鍵判斷，可以提高機械維修效率，降低維修成本。
[0006]然而石化廠區(qū)的設(shè)備管理非常嚴(yán)格，操作專業(yè)性高，直接對生產(chǎn)中的換熱器管道進行實驗的話，稍有不慎，容易引發(fā)重大事故，直接危害生命安全，故在換熱器故障診斷試驗階段，不宜直接對石化廠區(qū)的換熱器進行振動實驗。故無線振動傳感網(wǎng)絡(luò)對換熱器進行實時在線監(jiān)測和故障診斷實驗系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用價值。
[0007]文獻[I]，基于人工免疫系統(tǒng)的機組故障診斷技術(shù)研究，張清華，華南理工大學(xué)，2004，博士論文，指出無量綱指標(biāo)故障診斷算法。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型公開一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，改變以往單純靠工程師個人工作經(jīng)驗判斷故障問題的狀況，該系統(tǒng)將故障進行量化，通過實時監(jiān)測有效預(yù)防機械故障問題。
[0009]本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，其特征在于:包括無線振動信號監(jiān)測系統(tǒng)、循環(huán)水換熱器、冷水池、熱水池、用于連接熱水池與循環(huán)水換熱器的管Al和A2、用于連接冷水池與循環(huán)水換熱器的管BI和B2 ;管A1、A2、B1、B2上分別設(shè)有流量計、無線溫度傳感器和管道壓力測試儀；所述管BI上設(shè)置冷水栗，所述管Al上設(shè)置熱水栗；所述無線振動信號監(jiān)測系統(tǒng)包括若干位于循環(huán)水換熱器上的無線振動傳感器、與無線振動傳感器連接的網(wǎng)關(guān)以及與網(wǎng)關(guān)相連的計算機。
[0010]前述的一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述流量計為超聲波流量計，分別位于管Al、A2、B1、B2的外表面上。
[0011]前述的一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述無線溫度傳感器分別位于管Al、A2、B1、B2外表面上，且通過所述網(wǎng)關(guān)與計算機相連。
[0012]前述的一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述管道壓力測試儀分別位于管Al、A2、B1、B2外表面上，以及循環(huán)水換熱器兩端管箱中。
[0013]前述的一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述無線振動傳感器利用底部強力磁座均勻分布在循環(huán)水換熱器表面上。
[0014]前述的一種基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)通過USB3.0與計算機相連接。
[0015]本實用新型的有益效果:通過無線振動傳感器、無線溫度傳感器、流量計、壓力測試儀來測量循環(huán)水換熱器在換熱管堵塞數(shù)目不同的狀態(tài)下振動信號、溫度、流量、壓力信息，計算機通過收集和分析這些信號，提取循環(huán)水換熱器的故障特征值，建立故障特征數(shù)據(jù)庫，判斷循環(huán)水換熱器的故障情況。本實用新型，結(jié)構(gòu)簡單，對換熱器進行實時在線監(jiān)測和故障診斷具有研究價值，相比傳統(tǒng)人工檢測維護，可以大大縮短維護的時間，降低企業(yè)維護成本，改變了以往單純靠工程師個人經(jīng)驗判斷故障問題的狀況，可以有效預(yù)防重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0016]圖1基于無線傳感器的循環(huán)水換熱器故障診斷實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2循環(huán)水換熱器A-A截面無線振動傳感器分布示意圖；
[0018]附圖中標(biāo)記的含義為:1_流量計；2_無線溫度傳感器；3_管道壓力測試儀；4-冷水栗；5_熱水栗；6_冷水池；7_熱水池；9_無線振動傳感器；10_循環(huán)水換熱器；11_換熱管。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說