CN106643871B - 一种疏水阀泄漏检测模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水阀泄漏检测模块，其利用压力气体小孔泄漏产生高频振动，检测振动强度来确定是否泄漏及泄漏量的，通过小孔的流体流速与产生的振动强度有固定曲线模型，并且液相和汽相物质固定压差下通过小孔的流速差异很大，气相物质产生20K‑40KHz左右的振动；据此原理，本检测模块通过采集内置的压电陶瓷振动传感器的频带内强度、温度传感器温度，并实时上传；一方面，可以由管理***对上传的数据进行统计分析，并以认知计算数学模型，对疏水阀运行给出科学准确判断，从而提高安全性；另一方面，本检测模块的检测精度也较高，并且具有较低的功耗。

Description

一种疏水阀泄漏检测模块
技术领域
本发明涉及阀门泄漏检测技术，尤其涉及一种疏水阀泄漏检测模块。
背景技术
国外对阀门泄漏检测技术的研究始于上世纪年代，但由于还处于初级阶段，泄漏问题未能引起人们足够的重视。
当美国三里岛核电站发生事故后，阀门泄漏的理论研究及相关检测仪器的研制才开始逐渐增多。其中以成立于年的美国物理声学公司最有成就，致力于声发射及自动超声扫描检测系列产品的研发。近几十年来，该公司开发出一系列便携式声发射泄漏检测仪及多通道泄漏监测***等。
2001年，又成功开发出阀门泄漏定量检测仪，专用于化工厂、炼油厂、钻井平台，实现了阀门泄漏故障的在线定量诊断。且该检测仪被英国石油公司应用于化工厂、炼油厂、钻井平台等领域，证实了可行性，但尚未应用于火电行业。
鉴于此，有必要根据火电行业的需求研发相应的检测技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种疏水阀泄漏检测模块，具体较高的检测精确度与较低的功耗，可提高安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种疏水阀泄漏检测模块，包括：电源、温度监测模拟调整单元、超声检测模拟调整单元、无线传输单元、以及信息采集及通讯处理单元；其中：
所述无线传输单元在接收到数据请求命令时被唤醒，并转发给信息采集及通讯处理单元，以及将信息采集及通讯处理单元采集到的检测数据向外发送；
所述信息采集及通讯处理单元，用于根据接收到的数据请求命令从超声检测模拟调整单元与温度监测模拟调整单元中采集相应的检测数据，并进行处理后发送给无线传输单元；
所述温度监测模拟调整单元，用于采集温度数据，并进行模拟调整后发送给信息采集及通讯处理单元；
所述超声检测模拟调整单元，用于采集超声波数据，并进行模拟调整后发送给信息采集及通讯处理单元；
所述电源，用于为其他各个单元供电。
所述信息采集及通讯处理单元包括：负责检测数据收发与处理的第一CPU，以及负责通讯处理与功耗控制第二CPU；
其中，功耗控制包括：当无线传输单元被唤醒后，第二CPU控制电源向各个单元供电。
所述温度监测模拟调整单元将采集到的温度数据转换成电阻变化，通过桥式电路变为电压变化，经过运放的10倍放大将模拟量传输给信息采集及通讯处理单元。
所述超声检测模拟调整单元将采集到的超声波信号经传感器转化为微伏级的电压信号，通过一级高输入阻抗运放的50倍放大，再依次进入第二、三级运放放大后传输给信息采集及通讯处理单元。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用压力气体小孔泄漏产生高频振动，检测振动强度来确定是否泄漏及泄漏量的，通过小孔的流体流速与产生的振动强度有固定曲线模型，并且液相和汽相物质固定压差下通过小孔的流速差异很大，气相物质产生20K-40KHz左右的振动；据此原理，本检测模块通过采集内置的压电陶瓷振动传感器的频带内强度、温度传感器温度，并实时上传；一方面，可以由管理***对上传的数据进行统计分析，并以认知计算数学模型，对疏水阀运行给出科学准确判断，从而提高安全性；另一方面，本检测模块的检测精度也较高，并且具有较低的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种疏水阀泄漏检测模块的工作示意图。
图2为本发明实施例提供的疏水阀泄漏检测模块的接口示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种疏水阀泄漏检测模块，其主要包括：电源、温度监测模拟调整单元、超声检测模拟调整单元、无线传输单元、以及信息采集及通讯处理单元；其中：
所述无线传输单元在接收到数据请求命令时被唤醒，并转发给信息采集及通讯处理单元，以及将信息采集及通讯处理单元采集到的检测数据向外发送；
所述信息采集及通讯处理单元，用于根据接收到的数据请求命令从超声检测模拟调整单元与温度监测模拟调整单元中采集相应的检测数据，并进行处理后发送给无线传输单元；
所述温度监测模拟调整单元，用于采集温度数据，并进行模拟调整后发送给信息采集及通讯处理单元；
所述超声检测模拟调整单元，用于采集超声波数据，并进行模拟调整后发送给信息采集及通讯处理单元；
所述电源，用于为其他各个单元供电。
为了便于理解，下面对该泄漏检测模块(可简称TC模块)做详细的说明。
1、电源。
采用锂亚硫酰氯电池，电池最高电压3.6V，最低电压2.7V，在电路设计上采用了DC/DC升压电路，升压电路开关频率1MHz，有效的降低了测量频带内的电源干扰，从而使采集精度更高，DC/DC部分将电池提供的2.7V-3.6V电源升压到***可以使用的4.2V电压，并能提供300毫安左右的电流。由于采用了电池供电，所有器件尽量采用低耗器件，程序上也对功耗做了优化，从而使TC模块做到了低功耗。
2、温度监测模拟调整单元。
主要负责将采集到的温度数据转换成电阻变化，通过桥式电路变为电压变化，经过运放的10倍放大将模拟量传输给信息采集及通讯处理单元。
本发明实施例中，为了使温度检测比较精确，且不增加整体功耗采用了桥式电路降低电流，采用PT100温度传感器作为桥的一个桥臂，温度变化导致桥失去平衡，从而输出电压，通过运放把该电压放大10倍，通过采集该电压，可算出0到999.99度。
3、超声检测模拟调整单元。
负责将采集到的超声波信号经传感器转化为微伏级的电压信号，通过一级高输入阻抗运放的50倍放大，再依次进入第二、三级运放放大后(例如，可各放大2500倍)传输给信息采集及通讯处理单元。
此处采用多级放大，可避免单级放大造成的带宽不够的现象。
4、无线传输单元
其采用扩频通讯技术传输，载波频率为433MHz，该部分接收来自协调器的唤醒及数据请求命令，转发由信息采集及通讯处理单元发出的数据及信号。
5、信息采集及通讯处理单元
其包括：负责检测数据收发与处理的第一CPU，以及负责通讯处理与功耗控制第二CPU；
其中，功耗控制包括：当无线传输单元被唤醒后，第二CPU控制电源向各个单元供电。
本发明实施例的上述方案中，利用压力气体小孔泄漏产生高频振动，检测振动强度来确定是否泄漏及泄漏量的，通过小孔的流体流速与产生的振动强度有固定曲线模型，并且液相和汽相物质固定压差下通过小孔的流速差异很大，气相物质产生20K-40KHz左右的振动；据此原理，本检测模块通过采集内置的压电陶瓷振动传感器的频带内强度、温度传感器温度，并实时上传；一方面，可以由管理***对上传的数据进行统计分析，并以认知计算数学模型，对疏水阀运行给出科学准确判断，从而提高安全性；另一方面，本检测模块的检测精度也较高，并且具有较低的功耗。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种疏水阀泄漏检测模块的流程图。
电源将电池供给的2.7-4V的电源升压且稳压在4.2V供给整体***，PT100温度传感器将温度信号转换成电阻变化，通过桥式电路变为电压变化，经过运放的10倍放大将模拟量送至采集处理CPU，超声波信号经传感器转化为微伏级的电压信号，通过一级高输入阻抗运放的50倍放大，进入第二、三级运放放大，最后进入采集处理CPU(即第一CPU)。为了降低功耗，通讯处理CPU(即第二CPU)控制整体供电***，在通讯LORA模块(即无线传输单元)唤醒时给***供电，否则进入休眠状态，其他***页随之断电，采集***需要与后台通讯，采用扩频通讯技术的LORA模块与协调器通讯从而实现与服务器的链接。
如图2为疏水阀泄漏检测模块的接口示意图。其共有3个接插件，板顶端为电池接口，板底部有一个两芯的接口是用高温导线连接温度传感器PT100的，三芯接插件用于通过屏蔽线接连接超声波传感器。
本发明实施例提供的疏水阀泄漏检测模块的主要技术参数及指标如表1所示：
表1技术参数与指标
其故障识别与处理方式如下：
在模块的顶部有故障指示灯，指示灯闪烁表示模块有故障，故障分为以下几种：
1、电池故障。
电池故障一般是电池电压不正常，解决方法为，拆出电池测量电压是否低于3.2V，如果低于3.2V即电池没电了，更换电池故障消除。
2、温度传感器故障。
温度传感器故障一般是传感器断线，或温度异常升高，解决方法检查温度传感器连线，直接测量温度传感器电阻，如温度变化时电阻不变则可判定温度传感器损坏。
3、超声传感器故障。
超声传感器故障一般是底噪过大，或者过小为判据，解决方法，更换超声传感器。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种疏水阀泄漏检测模块，其特征在于，包括：电源、温度监测模拟调整单元、超声检测模拟调整单元、无线传输单元、以及信息采集及通讯处理单元；其中：
所述无线传输单元在接收到数据请求命令时被唤醒，并转发给信息采集及通讯处理单元，以及将信息采集及通讯处理单元采集到的检测数据向外发送；
所述信息采集及通讯处理单元，用于根据接收到的数据请求命令从超声检测模拟调整单元与温度监测模拟调整单元中采集相应的检测数据，并进行处理后发送给无线传输单元；
所述温度监测模拟调整单元，用于采集温度数据，并进行模拟调整后发送给信息采集及通讯处理单元；所述温度监测模拟调整单元将采集到的温度数据转换成电阻变化，通过桥式电路变为电压变化，经过运放的10倍放大将模拟量传输给信息采集及通讯处理单元；
所述超声检测模拟调整单元，用于采集超声波数据，并进行模拟调整后发送给信息采集及通讯处理单元；
所述电源，用于为其他各个单元供电。
2.根据权利要求1所述的疏水阀泄漏检测模块，其特征在于，所述信息采集及通讯处理单元包括：负责检测数据收发与处理的第一CPU，以及负责通讯处理与功耗控制第二CPU；
其中，功耗控制包括：当无线传输单元被唤醒后，第二CPU控制电源向各个单元供电。
3.根据权利要求1所述的疏水阀泄漏检测模块，其特征在于，所述超声检测模拟调整单元将采集到的超声波信号经传感器转化为微伏级的电压信号，通过一级高输入阻抗运放的50倍放大，再依次进入第二、三级运放放大后传输给信息采集及通讯处理单元。
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