一種自適應吸附式往復壓縮機氣閥溫度傳感器的製作方法
2023-07-15 08:10:06
專利名稱：一種自適應吸附式往復壓縮機氣閥溫度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及往復壓縮機氣閥溫度信號傳感器，是一種採用了自適應吸附結構的溫度傳感器。
背景技術：
往復壓縮機氣閥包括吸氣閥與排氣閥，兩者溫度差異較大，正常工作狀態下，吸氣閥閥蓋溫度穩定在40°C左右，排氣閥閥蓋溫度穩定在100°C左右；發生故障後，例如洩漏故障、閥片斷裂故障，氣閥閥蓋溫度會顯著改變。根據美國石油協會API618標準規定「除非另有規定和認同，最高預期排氣溫度應不超過150°C (300 T)。此限制適用於所有規定的運行和負荷條件。賣方應將預期和絕熱排氣溫升都提供給採購方。對於富氫(分子量小於或等於12)，預計排氣溫度不應超過135°C (275 °F)。」因此，監測往復壓縮機氣閥閥蓋溫度是監測壓縮機氣閥故障的一種有效方式。·對往復壓縮機氣閥溫度進行監測的方式主要包括兩種，一種監測氣閥內部氣體溫度，另一種監測閥蓋表面溫度，採用的測溫元件為熱電阻或熱電偶，又以鉬熱電阻居多。常規鉬熱電阻溫度探頭均需要與被測物形成較大的接觸面，常見的結構形式包括軸向結構與端面結構。軸向結構適用於埋入結構，例如與被測物螺紋連接；而端面結構則與被測物表面接觸，接觸面有限，測溫效果相對較差，但適用於無法開孔埋入的結構。由於大多數往復壓縮機工作壓力較高，壓縮介質包括氫氣、天然氣、瓦斯氣、丙烯氣等易燃易爆危險氣體，氣閥閥蓋屬於承高壓結構，一般不允許開孔。因此，現有的往復壓縮機在線監測系統對氣閥溫度均採用監測閥蓋表面溫度。但由於現有傳感器將鉬熱電阻埋入磁座內，依靠磁座底面與閥蓋接觸，導致熱傳導效率差，測量誤差大，現場使用效果不佳。
發明內容
本發明為了方便有效地解決現有往復壓縮機氣閥溫度在線監測傳感器可靠性低、測量誤差大、安裝更換不便等缺陷，考慮了往復壓縮機氣閥閥蓋不能打孔破壞結構的要求，設計了可自適應吸附於不同表面結構的氣閥閥蓋、進行溫度採集的結構。該型傳感器包括端面式溫度探頭與高性能磁座，磁座底端採用伸縮式吸附裝置，自動根據閥蓋表面結構調整吸附位置與角度；磁座中間安裝有端面式溫度探頭，採用彈簧式的壓緊結構，將安裝有鉬熱電阻的探頭前端與閥蓋表面緊密貼合；傳感器可採用分體式與一體式接線方式，供現場根據使用要求進行選擇，提高傳感器的互換性和便攜性。本發明不僅可解決現有往復壓縮機氣閥溫度傳感器適應性不足、吸附能力有限、採集誤差大等缺點，還能滿足現場不同環境使用要求，提高往復壓縮機氣閥溫度的監測能力。此外，該型傳感器還可用於其他機械設備的溫度監測，為機械設備在線監測與故障診斷帶來方便。為實現上述目的，本發明內容如下—種自適應吸附式往復壓縮機氣閥溫度傳感器，設計了可自適應吸附於不同表面結構的氣閥閥蓋、進行溫度採集的結構，其特徵在於
該傳感器包括一個端面式鉬熱電阻溫度探頭，該探頭主要包括三部分前段溫度採集端面、中間彈簧、後端信號輸出結構；前段溫度採集端面內安裝有鉬熱電阻，後端信號輸出結構接線方式為分體式或一體式，分體式傳感器出線直接接在磁座的接線柱上，再由接線柱轉接；一體式後端出線直接接往現場防爆箱；磁座包括以下幾個部分磁座護套，滑塊，接線柱，磁鐵以及磁座外殼。從上至下依次為磁座護套，接線柱，磁鐵；磁座底部中心開有用於放置滑塊的孔，磁座內置4塊磁鐵，分布於磁座內與磁座下端面，滑塊中間打孔攻絲，安裝端面式鉬熱電阻溫度探頭通過螺紋固定在滑塊內，端面式鉬熱電阻溫度探頭下端面在彈簧作用下伸出磁座。具體的技術方案I)該傳感器包括一個端面式鉬熱電阻溫度探頭，一個釹鐵硼強力磁座，以及傳感器後端信號線路；傳感器用於測量往復壓縮機吸、排氣閥閥蓋表面溫度，可吸附於各型平面、弧面結構的閥蓋表面；
2 )溫度探頭採用彈簧壓緊結構，將安裝有鉬熱電阻的探頭前端與閥蓋表面緊密貼合；端面式鉬熱電阻溫度探頭，與磁座通過螺紋固定，其下端面在彈簧作用下伸出磁座5mm,彈簧剛度經實驗確定,選擇剛度為2000N/m,壓縮5mm產生的最大作用力為ION ；當磁座吸附於閥蓋上時，溫度探頭前端面與閥蓋表面接觸，在磁力、壓緊力的綜合作用下，溫度探頭前端面會產生縮入磁座內的運動趨勢，此時，分別與磁座與探頭形成約束的彈簧受到擠壓，產生了指向閥蓋表面的反作用力；3)磁座底端採用伸縮式吸附結構，自適應閥蓋表面結構，自動調整吸附位置；磁座內置4塊釹鐵硼強力磁鐵,分布於磁座內與磁座下端面，該型磁座中間是一個活動式滑塊，滑塊中間打孔攻絲，安裝端面式鉬熱電阻溫度探頭；安裝在磁座下端面的2塊磁鐵伸出磁座，配合磁座中間的活動式滑塊，可自適應弧面閥蓋。本發明設計的自適應吸附結構的溫度傳感器，其優點是I)採用端面式溫度探頭，使鉬熱電阻與閥蓋表面最大程度接觸，提高熱傳導效率，減少測量誤差。2)採用具有自適應吸附能力的伸縮式吸附與彈簧壓緊結構，最大程度適應了氣閥閥蓋的不同表面結構，使溫度探頭能自動調整與氣閥表面的接觸，保持良好的緊密的接觸狀態，減少測量誤差。
圖I是本發明端面式鉬熱電阻溫度探頭結構簡圖；圖2是本發明高性能磁座結構簡圖；圖3是本實施例新型傳感器與原有傳感器在高溫老化箱中實測溫度曲線對比圖；圖4是本實施例新型傳感器與原有傳感器在壓縮機閥蓋上實測溫度曲線對比具體實施例方式下面具體結合附圖與實例對本發明作進一步的說明。
端面式鉬熱電阻溫度探頭結構如圖I所示，I代表安裝鉬熱電阻的端面，2代表彈簧，3代表探頭殼體，4代表出線結構。該探頭主要包括三部分前段溫度採集端面、中間彈簧、後端信號輸出結構。前段溫度採集端面內安裝有鉬熱電阻，直接與被測物接觸，彈簧主要起壓緊作用，後端接線方式可分為分體式或一體式，分體式傳感器出線直接接在磁座的接線柱上，再由接線柱轉接；一體式後端出線直接接往現場防爆箱。本發明設計的高性能磁座結構如圖2所示，5代表磁座換套，6代表伸縮式滑塊，7代表接線柱，8、9均代表磁鐵。磁座包括以下幾個部分磁座護套，活動式滑塊，接線柱，高性能磁鐵,磁座外殼。磁座護套與磁座外殼均選用鋁合金材質,減輕磁座重量；高性能磁鐵選用釹鐵硼強力磁鐵，安裝在磁座內部；需要重點說明的是活動式滑塊，端面式鉬熱電阻溫度探頭通過螺紋固定在滑塊上，滑塊可在磁座內部一定空間內上下移動，與磁座下端的2塊磁鐵配合，可根據閥蓋表面結構自動調整吸附位置與角度，適用於平面結構、弧面結構以及有稜角的結構。由於溫度探頭前端伸出磁座，在吸附到往復壓縮機閥蓋上時，探頭前端受到擠壓，推動滑塊在磁座內向上運動，彈簧亦受到擠壓，產生的反向力推動探頭前端面與閥蓋表面 緊密接觸，保證溫度測量的準確性。彈簧剛度為2000N/m，最大壓縮量為5mm，產生的最大作用力為10N。該型傳感器設計加工好後，進行了溫度實際採集測試，溫度採集在高溫老化箱中進行，與傳統的氣閥溫度傳感器進行了對比，結果如圖3所示。可發現，新型傳感器對溫度的響應較快，較早達到了高溫老化箱的設定標準值，可保證故障狀態下溫度變化的快速捕捉。我們對實際溫度的採集也進行了對比，如圖4所示，圖中小菱形曲線代表老款溫度傳感器的實際採集溫度曲線，大正方形曲線代表新款溫度傳感器的實際採集溫度曲線。從圖中可發現，新款溫度傳感器無論溫度響應速率還是實際採集到的溫度絕對值都明顯優於老款溫度傳感器，體現了本發明的優勢。
權利要求
1.一種自適應吸附式往復壓縮機氣閥溫度傳感器，其特徵在於 該傳感器包括一個端面 式鉬熱電阻溫度探頭，該探頭主要包括三部分前段溫度採集端面、中間彈簧、後端信號輸出結構；前段溫度採集端面內安裝有鉬熱電阻，後端信號輸出結構接線方式為分體式或一體式，分體式傳感器出線直接接在磁座的接線柱上，再由接線柱轉接；一體式後端出線直接接往現場防爆箱； 磁座包括以下幾個部分磁座護套，滑塊，接線柱，磁鐵以及磁座外殼。從上至下依次為磁座護套，接線柱，磁鐵；磁座底部中心開有用於放置滑塊的孔，磁座內置4塊磁鐵，分布於磁座內與磁座下端面，滑塊中間打孔攻絲，端面式鉬熱電阻溫度探頭通過螺紋固定在滑塊內，端面式鉬熱電阻溫度探頭下端面在彈簧作用下伸出磁座。
全文摘要
本發明涉及往復壓縮機氣閥溫度信號採集傳感器，是一種自適應吸附結構的溫度傳感器。該傳感器包括一個端面式鉑熱電阻溫度探頭，該探頭主要包括三部分前段溫度採集端面、中間彈簧、後端信號輸出結構；磁座包括以下幾個部分磁座護套，滑塊，接線柱，磁鐵以及磁座外殼。從上至下依次為磁座護套，接線柱，磁鐵；磁座底部中心開有用於放置滑塊的孔，磁座內置4塊磁鐵，分布於磁座內與磁座下端面，滑塊中間打孔攻絲，端面式鉑熱電阻溫度探頭通過螺紋固定在滑塊內，溫度探頭下端面在彈簧作用下伸出磁座。本發明不僅可解決現有往復壓縮機氣閥溫度傳感器適應性不足、吸附能力有限、採集誤差大等缺點，還能滿足現場不同環境使用要求。
文檔編號G01K7/18GK102944324SQ20121044464
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者江志農, 馬晉, 鄧化科, 馬波, 張進傑 申請人:北京化工大學