CN106197558B - 一种阀门状态在线监测***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种阀门状态在线监测***及其工作方法。涉及工业过程控制和检测领域，尤其涉及阀门状态在线监测与故障诊断的技术的改进。提出了一种结构精巧、使用方便且可靠性高，使用时可利用阀位(即阀门口径，表阀门的开启量)、阀门压力计算出理论扭矩与实际扭矩进行比对，从而对阀门状态进行精确判断的阀门状态在线监测***及其工作方法。所述电动装置与阀门相连接，且用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；所述扭矩传感器连接在电动装置和阀门之间，且用于采集阀门当前的扭矩；所述压力变送器与压力试验机相连接，且用于测量阀门上当前的工作压力，并转化为电流信号；本发明从整体上具有结构精巧、使用方便且可靠性高的特点。

Description

一种阀门状态在线监测***及其工作方法
技术领域
本发明涉及工业过程控制和检测领域，尤其涉及阀门状态在线监测与故障诊断的技术的改进。
背景技术
目前，因检测设备原因使用人员对阀门在线运行状态无准确的数据支撑，设计和制造阀门往往根据理论计算和经验进行，与实际工况存在较大偏差。而阀门状态表征参数：扭矩、阀位、压力测试时往往在不同仪器上进行，无法建立参数相互间的关系，同时无法对故障阀门进行甄别和判断，从而提出维修建议。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、使用方便且可靠性高，使用时可利用阀位(即阀门口径，表阀门的开启量)、阀门压力计算出理论扭矩与实际扭矩进行比对，从而对阀门状态进行精确判断的阀门状态在线监测***及其工作方法。
本发明的技术方案为：包括计算中心、参数测试仪、压力变送器、压力试验机、电动装置和扭矩传感器；
所述电动装置与阀门相连接，且用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；
所述扭矩传感器连接在电动装置和阀门之间，且用于采集阀门当前的扭矩；
所述压力试验机与阀门相连接，且用于给阀门施加外部压力；
所述压力变送器与压力试验机相连接，且用于测量阀门上当前的工作压力，并转化为电流信号；
所述压力变送器、扭矩传感器、电动装置均通过参数测试仪与计算中心相连接，所述参数测试仪用于将电流信号和电压信号的相互转换。
所述计算中心通过参数测试仪向所述电动装置发送开关量指令，从而控制阀门做开启运动或关闭运动，并通过接收电动装置的4～20mA反馈信号以获取当前的阀门口径。
通过所述扭矩传感器采集阀门当前的扭矩，并在转化为与之对应的4～20mA的电流信号后输入参数测试仪中。
所述压力试验机包括液体增压泵、压力控制台和压力试验台，所述压力控制台与计算中心相连通；
通过液体增压泵给阀门增压和保压；
通过压力控制台闭环控制增压泵，实现增压泵压力精确控制；
通过试验台实时显示试验压力时间曲线。
所述压力变送器包括硅压力敏感元件，所述硅压力敏感元件与阀门相连通，用于将阀门上的工作压力转换为4～20mA的电流信号。
所述参数测试仪包括信号接口模块、三个信号调理模块、开关控制电路模块和继电器信号输入模块；
所述信号接口模块用于连接计算中心；
所述开关控制电路模块、继电器信号输入模块连接在电动装置和信号接口模块之间，用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；
三个所述信号调理模块均连接在信号接口模块上，且三个所述信号调理模块分别连接在电动装置、扭矩传感器、压力变送器上，所述信号调理模块包括依次连接的用于采集4～20mA的电流信号的采集模块、用于滤波的滤波模块和用于将4～20mA的电流信号和0～10V电压信号相互转换的转换模块。
所述计算中心中还设有维护数据库和故障数据库。
按以下步骤进行工作：
1)、输入已知参数：将阀门全开时的阀门口径、摩擦系数、轴径、压力的误差范围、阀门口径的误差范围和扭矩的误差范围输入计算中心内；
2)、预加外部压力：开启压力试验机，通过压力控制台设定试验时的外部压力；
2)、测试：由计算中心控制电动装置，从而驱动阀门由全开状态运行至全关状态，再由全关状态运行至全开状态；
3)、数据采集：计算中心经计算后将采集各部件的数据，并生成的阀门口径、工作压力、实测扭矩在工作时间内的报表；
4)、计算Tp：将实测的工作压力、阀门口径与阀门口径的误差范围代入公式 计算出Tp，并填入报表中；
5)、计算Tf：将实测的阀门口径、工作压力与压力的误差范围范围代入公式 计算出Tf，并填入报表中；
6)、判断实测的扭矩是否在Tp的误差范围内，是则进入步骤7)；否则进入步骤9)；
7)、判断实测的扭矩是否在Tf的误差范围内，是则进入步骤8)；否则进入步骤9)；
8)、生成合格报告：计算中心结合维护数据库，生成合格报告，并给出维护建议；转入步骤10)；
9)、生成故障报告：计算中心结合故障数据库，生成故障报告，并给出维修建议；转入步骤10)；
10)、完毕。
本发明中通过对计算中心、参数测试仪、压力变送器、压力试验机、电动装置和扭矩传感器的统筹控制，使得计算中心中可方便的生成出不同时间下阀门口径、工作压力、实测扭矩的数据报表；此后，代入阀门口径的误差范围、压力的误差范围后，即可利用输入至计算中心中的公式方便、准确的计算出Tp值和Tf值；最终，通过Tp值和Tf值结合扭矩的误差即可以二次比对、校核的方式精准、高效的对阀门状态进行判断。本发明从整体上具有结构精巧、使用方便且可靠性高的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明中参数测试仪的结构示意图，
图3是本发明的工作流程图；
具体实施方式
本发明如图1-3所示，包括计算中心、参数测试仪、压力变送器、压力试验机、电动装置和扭矩传感器；
所述电动装置与阀门相连接，且用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；
所述扭矩传感器连接在电动装置和阀门之间，且用于采集阀门当前的扭矩；
所述压力试验机与阀门相连接，且用于给阀门施加外部压力；
所述压力变送器与压力试验机相连接，且用于测量阀门上当前的工作压力，并转化为电流信号；
所述压力变送器、扭矩传感器、电动装置均通过参数测试仪与计算中心相连接，所述参数测试仪用于将电流信号和电压信号的相互转换。
所述计算中心通过参数测试仪向所述电动装置发送开关量指令，从而控制阀门做开启运动或关闭运动，并通过接收电动装置的4～20mA反馈信号以获取当前的阀门口径。其中接收到的电动装置发送4～20mA反馈信号与当前的阀门口径存在对应关系，因此，计算中心通过向电动装置发出的4～20mA反馈信号即可推算出当前的阀门口径。
通过所述扭矩传感器采集阀门当前的扭矩，并在转化为与之对应的4～20mA的电流信号后输入参数测试仪中。从而在4～20mA的电流信号转为0～10V电压信号后，有效对应、获取出阀门当前的反扭，即当前的实时扭矩。
所述压力试验机包括液体增压泵、压力控制台和压力试验台，所述压力控制台与计算中心相连通；
通过液体增压泵给阀门增压和保压；
通过压力控制台闭环控制增压泵，实现增压泵压力精确控制；
通过试验台实时显示试验压力时间曲线。
所述压力变送器包括硅压力敏感元件，所述硅压力敏感元件与阀门相连通，用于将阀门上的工作压力转换为4～20mA的电流信号。从而在4～20mA的电流信号转为0～10V电压信号后，有效对应、获取出阀门当前的压力。
所述参数测试仪包括信号接口模块、三个信号调理模块、开关控制电路模块和继电器信号输入模块；
所述信号接口模块用于连接计算中心；
所述开关控制电路模块、继电器信号输入模块连接在电动装置和信号接口模块之间，用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；
三个所述信号调理模块均连接在信号接口模块上，且三个所述信号调理模块分别连接在电动装置、扭矩传感器、压力变送器上，所述信号调理模块包括依次连接的用于采集4～20mA的电流信号的采集模块、用于滤波的滤波模块和用于将4～20mA的电流信号和0～10V电压信号相互转换的转换模块。
所述计算中心中还设有维护数据库和故障数据库。
按以下步骤进行工作：
1)、输入已知参数：将阀门全开时的阀门口径、摩擦系数、轴径、压力的误差范围、阀门口径的误差范围和扭矩的误差范围输入计算中心内；
2)、预加外部压力：开启压力试验机，通过压力控制台设定试验时的外部压力；
2)、测试：由计算中心控制电动装置，从而驱动阀门由全开状态运行至全关状态，再由全关状态运行至全开状态；
3)、数据采集：计算中心经计算后将采集各部件的数据，并生成的阀门口径、工作压力、实测扭矩在工作时间内的报表；
4)、计算Tp：将实测的工作压力、阀门口径与阀门口径的误差范围代入公式 计算出Tp，并填入报表中；此时，将若干实测的压力值分为若干组，在每组中将压力值、阀门口径与阀门口径的误差范围代入计算，从而获取若干组Tp值，同一组Tp值对应的时间、压力和实测扭矩保持不变，阀门口径的代入值则在实测的阀门口径与阀门口径的误差范围相加后的数值区间内变化、且与Tp值一一对应；即以工作压力为标准值，依据阀门口径的误差范围计算出若干组Tp值；
5)、计算Tf：将实测的阀门口径、工作压力与压力的误差范围范围代入公式 计算出Tf，并填入报表中；此时，将若干实测的阀门口径分为若干组，在每组中将阀门口径、工作压力与压力的误差范围范围代入计算，从而获取若干组Tf值，同一组Tf值对应的时间、阀门口径和实测扭矩保持不变，压力的代入值则在实测的压力值与压力的误差范围相加后的数值区间内变化、且与Tf值一一对应；即以阀门口径为标准值，依据工作压力的误差范围计算出若干组Tf值；
6)、判断实测的扭矩是否在Tp的误差范围内，是则进入步骤7)；否则进入步骤9)；
7)、判断实测的扭矩是否在Tf的误差范围内，是则进入步骤8)；否则进入步骤9)；
8)、生成合格报告：计算中心结合维护数据库，生成合格报告，并给出维护建议；转入步骤10)；
9)、生成故障报告：计算中心结合故障数据库，生成故障报告，并给出维修建议；转入步骤10)；
10)、完毕。
本发明在步骤6)至步骤9)将Tp、Tf与步骤1)中输入的扭矩的误差范围相结合，对步骤3)中采集的扭矩进行分析判断，从而通过二次比对、校核的方式对阀门状态进行良好、有效的判断，并在此后生成准确的合格报告或故障报告。

Claims (7)

1.一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，包括计算中心、参数测试仪、压力变送器、压力试验机、电动装置和扭矩传感器；
所述电动装置与阀门相连接，且用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；
所述扭矩传感器连接在电动装置和阀门之间，且用于采集阀门当前的扭矩；
所述压力试验机与阀门相连接，且用于给阀门施加外部压力；
所述压力变送器与压力试验机相连接，且用于测量阀门上当前的工作压力，并转化为电流信号；
所述压力变送器、扭矩传感器、电动装置均通过参数测试仪与计算中心相连接，所述参数测试仪用于将电流信号和电压信号的相互转换；
按以下步骤进行工作：
1)、输入已知参数：将阀门全开时的阀门口径、摩擦系数、轴径、压力的误差范围、阀门口径的误差范围和扭矩的误差范围输入计算中心内；
2)、预加外部压力：开启压力试验机，通过压力控制台设定试验时的外部压力；
2)、测试：由计算中心控制电动装置，从而驱动阀门由全开状态运行至全关状态，再由全关状态运行至全开状态；
3)、数据采集：计算中心经计算后将采集各部件的数据，并生成的阀门口径、工作压力、实测扭矩在工作时间内的报表；
4)、计算Tp：将实测的工作压力、阀门口径与阀门口径的误差范围代入公式T＝计算出Tp，并填入报表中；
5)、计算Tf：将实测的阀门口径、工作压力与压力的误差范围范围代入公式T＝计算出Tf，并填入报表中；
6)、判断实测的扭矩是否在Tp的误差范围内，是则进入步骤7)；否则进入步骤9)；
7)、判断实测的扭矩是否在Tf的误差范围内，是则进入步骤8)；否则进入步骤9)；
8)、生成合格报告：计算中心结合维护数据库，生成合格报告，并给出维护建议；转入步骤10)；
9)、生成故障报告：计算中心结合故障数据库，生成故障报告，并给出维修建议；转入步骤10)；
10)、完毕。
2.根据权利要求1所述的一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，所述计算中心通过参数测试仪向所述电动装置发送开关量指令，从而控制阀门做开启运动或关闭运动，并通过接收电动装置的4～20mA反馈信号以获取当前的阀门口径。
3.根据权利要求1所述的一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，通过所述扭矩传感器采集阀门当前的扭矩，并在转化为与之对应的4～20mA的电流信号后输入参数测试仪中。
4.根据权利要求1所述的一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，所述压力试验机包括液体增压泵、压力控制台和压力试验台，所述压力控制台与计算中心相连通；
通过液体增压泵给阀门增压和保压；
通过压力控制台闭环控制增压泵，实现增压泵压力精确控制；
通过试验台实时显示试验压力时间曲线。
5.根据权利要求1所述的一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，所述压力变送器包括硅压力敏感元件，所述硅压力敏感元件与阀门相连通，用于将阀门上的工作压力转换为4～20mA的电流信号。
6.根据权利要求1所述的一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，所述参数测试仪包括信号接口模块、三个信号调理模块、开关控制电路模块和继电器信号输入模块；
所述信号接口模块用于连接计算中心；
所述开关控制电路模块、继电器信号输入模块连接在电动装置和信号接口模块之间，用于驱动阀门做开启运动或关闭运动；
三个所述信号调理模块均连接在信号接口模块上，且三个所述信号调理模块分别连接在电动装置、扭矩传感器、压力变送器上，所述信号调理模块包括依次连接的用于采集4～20mA的电流信号的采集模块、用于滤波的滤波模块和用于将4～20mA的电流信号和0～10V电压信号相互转换的转换模块。
7.根据权利要求1所述的一种阀门状态在线监测***的工作方法，其特征在于，所述计算中心中还设有维护数据库和故障数据库。
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