大扭矩閥門扭矩監測系統的製作方法

2023-05-17 08:16:46 1

專利名稱：大扭矩閥門扭矩監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於閥門扭矩監測領域，尤其是涉及一種大扭矩閥門扭矩監測系統。
背景技術：
閥門的扭矩是指要使閥門開啟或關閉動作所必須施加的作用力或扭矩。閥門動作 過程中，由於管道內閥門兩端介質壓差的不同形成的對閥門的壓力作用力，以及閥杆與填 料、閥板與閥座和其他摩擦力，因此要動作閥門需要施加一定的動作扭矩。閥門在動作過程 中，所需的開啟或關閉扭矩是動態變化的。為了監測閥門的動態扭矩變化，考核閥門的綜合性能，同時可以在運行中對閥門 進行保護，需要對閥門的動態扭矩進行實時的、準確的監測，並根據採集的扭矩數據和行程 數據，對閥門在全行程的扭矩狀況進行定量分析。這些數據將可以為設計和製造閥門提供 有力的依據，同時可以實時監控閥門在實際運行中的扭矩變化，為閥門的預維護提供數據。原有的檢測方法是在大輸出軸和被測閥門安裝動態扭矩傳感器，直接測量閥門動 作過程中的扭矩，這種測量方法對於小扭矩閥門較為簡單和實用，但是由於受動態扭矩傳 感器本身加工工藝和測量方法的限制，超過5萬N. m的閥門的扭矩就無法通過此方法測量。 因此這種測量方法有一定的局限性，使用範圍有限。另外，現有的在線監測系統，大多為有 線的監測方式，也無法實現閥門扭矩遠程的實時動態監測。
發明內容本實用新型的目的之一是提供一種能夠對大扭矩閥門扭矩進行實時監測的系統， 另一個目的是實現遠程的實時動態監測，能在測試過程中得到閥門全行程扭矩連續變化的 曲線函數，而且能夠通過無線數據採集裝置採集一段時間內的扭矩和行程變化數據。為實現上述目的，本實用新型的技術方案是—種大扭矩閥門扭矩監測系統，包括數據採集監控裝置，行程數據採集裝置、扭矩 數據採集裝置和電機驅動模塊，其特徵在於在電機和大扭矩蝸輪蝸杆副之間依次增設了小扭矩蝸輪蝸杆副和扭矩放大機 構；其中小扭矩蝸輪蝸杆副的蝸杆軸和小輸出軸上分別設置扭矩數據採集裝置和行 程數據採集裝置，分別通過這兩個裝置將扭矩和行程信號輸入給數據採集監控裝置；所述數據採集監控裝置通過電機驅動模塊實現對電機的實時控制。進一步，所述扭矩放大機構包括小直齒輪組和由該小直齒輪組帶動的大直齒輪 組，其中小直齒輪組連接小扭矩蝸輪蝸杆副的小輸出軸，大直齒輪組帶動所述大扭矩蝸輪 蝸杆副。進一步，所述扭矩數據採集裝置包括設置在小扭矩蝸輪蝸杆副的蝸杆軸上的扭矩 傳感器和與之相連接的扭矩數據採集模塊，所述扭矩傳感器的信號通過扭矩數據採集模塊 發送給數據採集監控裝置。[0013]進一步，所述行程數據採集裝置包括設置在小扭矩蝸輪蝸杆副的小輸出軸上的行 程傳感器和與之相連接的行程數據採集模塊，所述行程傳感器的信號通過行程數據採集模 塊發送給數據採集監控裝置。進一步，所述扭矩傳感器是位移監測傳感器。進一步，所述行程傳感器是絕對值編碼器。進一步，所述數據採集控制裝置是一套無線數據採集監控裝置，通過無線通訊方 式與PC機或者筆記本電腦進行數據交換。本實用新型具有的優點和有益效果是由於採用上述技術方案，在電機和大扭矩 蝸輪蝸杆副之間增設了小扭矩蝸輪蝸杆副和扭矩放大機構，將大扭矩的角行程閥門的扭矩 值的變化線性傳遞到小扭矩蝸輪蝸杆副的蝸杆上，將該蝸杆的直線位移轉化為電信號，輸 入給數據採集控制裝置，通過線性轉換，即可得到閥門運行的實際扭矩值。這樣的方法實現 了對大扭矩角行程閥門的扭矩的精確檢測，填補了目前沒有該裝置的空白。同時，利用無線數據採集控制裝置，對採集的扭矩和行程數據進行實時分析，可對 閥門在全行程過程中的扭矩變化進行全面定量了解。由於採用無線方式，不僅可以在檢測 過程中對閥門扭矩進行分析，為閥門的製造和設計提供數據；還可以為閥門使用現場提供 遠程在線實時的扭矩數據記錄和分析，提供閥門運行中的預防性維護功能。本實用新型具有數位化無線扭矩監測控制功能，運行安全穩定可靠，控制水平先 進，功能完善，操作簡便，可靠性強，抗幹擾性高，為大扭矩角行程閥門的執行機構正確選配 提供了數據依據，對影響閥門扭矩的相關因素進行分析研究，可為閥門運行扭矩的設計提 供參考，為提高閥門產品質量和設計水平提供了解決思路。

圖1是本實用新型的整體結構示意圖圖2是本實用新型的數據採集監控部分結構示意圖圖中101、被測閥門，102、大輸出軸，103、大扭矩蝸輪蝸杆副，104、電機；201、大直齒輪組，202、小直齒輪組，203、小輸出軸，204、小扭矩蝸輪蝸杆副；301、絕對值編碼器，302、位移監測傳感器，303、數據採集監控裝置，304、PC機或筆 記本電腦，305、行程數據採集模塊，306、扭矩數據採集模塊，307、電機驅動模塊
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。如圖1和圖2所示，數據採集監控裝置303通過電機驅動模塊307驅動電機104， 電機104帶動一套小扭矩蝸輪蝸杆副204，驅動小輸出軸203，小輸出軸203連接一套小直 齒輪組202，小直齒輪組202帶動一套大直齒輪組201，大直齒輪組201帶動大扭矩蝸輪蝸 杆副103，最終通過大輸出軸102帶動被測閥門101轉動；通過上述在電機104和大扭矩蝸 輪蝸杆副103之間依次增設小扭矩蝸輪蝸杆副204和扭矩放大機構，即通過增速減扭矩將 被測閥門的大扭矩變化反映到小蝸輪蝸杆副204的軸向竄動上，並通過檢測小蝸輪蝸杆副 204的蝸杆的竄動位移量，再通過線性變換就可以計算出閥門的實際扭矩。[0028]具體來說，就是由行程數據採集裝置的行程數據採集模塊305將連接在小輸出軸 203上的作為行程數據採集裝置的行程傳感器的絕對值編碼器301採集閥門行程絕對位置 信號，即獲取行程信號，並解析後通過SSI接口傳輸給數據採集監控裝置303。由扭矩數據採集裝置的扭矩數據採集模塊306將裝於小扭矩蝸輪蝸杆副204的蝸 杆軸上的作為扭矩傳感器的位移監測傳感器302反饋的信號採集進來，即獲取扭矩信號， 通過線性計算得出閥門扭矩值，並傳輸給數據採集監控裝置303。數據採集監控裝置303可通過無線通訊方式與PC機或筆記本電腦304進行數據 交換，兩者之間無須接線，距離可以根據實際需要調整。PC或筆記本電腦304將採集的數據 通過內置的軟體進行分析，並以曲線和圖表等形式顯示。以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的 較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。凡依本實用新型申請範圍所作 的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本實用新型的專利涵蓋範圍之內。
權利要求1.一種大扭矩閥門扭矩監測系統，包括數據採集監控裝置，行程數據採集裝置、扭矩數 據採集裝置和電機驅動模塊，其特徵在於在電機和大扭矩蝸輪蝸杆副之間依次增設了小扭矩蝸輪蝸杆副和扭矩放大機構；其中小扭矩蝸輪蝸杆副的蝸杆軸和小輸出軸上分別設置扭矩數據採集裝置和行程數 據採集裝置，分別通過這兩個裝置將扭矩和行程信號輸入給數據採集監控裝置；所述數據採集監控裝置通過電機驅動模塊實現對電機的實時控制。
2.根據權利要求1所述的大扭矩閥門扭矩監測系統，其特徵在於所述扭矩放大機構 包括小直齒輪組和由該小直齒輪組帶動的大直齒輪組，其中小直齒輪組連接小扭矩蝸輪蝸 杆副的小輸出軸，大直齒輪組帶動所述大扭矩蝸輪蝸杆副。
3.根據權利要求1所述的大扭矩閥門扭矩監測系統，其特徵在於所述扭矩數據採集 裝置包括設置在小扭矩蝸輪蝸杆副的蝸杆軸上的扭矩傳感器和與之相連接的扭矩數據採 集模塊，所述扭矩傳感器的信號通過扭矩數據採集模塊發送給數據採集監控裝置。
4.根據權利要求3所述的大扭矩閥門扭矩監測系統，其特徵在於所述扭矩傳感器是 位移監測傳感器。
5.根據權利要求1所述的大扭矩閥門扭矩監測系統，其特徵在於所述行程數據採集 裝置包括設置在小扭矩蝸輪蝸杆副的小輸出軸上的行程傳感器和與之相連接的行程數據 採集模塊，所述行程傳感器的信號通過行程數據採集模塊發送給數據採集監控裝置。
6.根據權利要求5所述的大扭矩閥門扭矩監測系統，其特徵在於所述行程傳感器是 絕對值編碼器。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的大扭矩閥門扭矩監測系統，其特徵在於所述 數據採集控制裝置是一套無線數據採集監控裝置，通過無線通訊方式與PC機或者筆記本 電腦進行數據交換。
專利摘要本實用新型提供一種大扭矩閥門扭矩監測系統，在電機和大扭矩蝸輪蝸杆副之間增設了小扭矩蝸輪蝸杆副和扭矩放大機構，通過減速增扭矩的方法，驅動大扭矩的閥門，將閥門的扭矩通過這套裝置，增速減扭矩反映到小蝸輪蝸杆副的蝸杆軸向竄動上，並通過檢測該蝸杆的軸向位移量，再通過線性變換就可以計算出閥門的實際扭矩，這樣的檢測方法不僅準確，而且降低大扭矩檢測的成本。另外通過無線通訊方式與PC機或者筆記本電腦進行數據交換，實現遠程實時控制閥門動作，實時監測閥門的動態扭矩、行程以及相關報警信息。本系統對閥門運行過程中的扭矩進行實時定量分析和完整的檢測分析，為提升閥門的扭矩設計水平，產品質量水平以及使用壽命提供完善的數據依據。
文檔編號G01L3/00GK201885840SQ20102066137
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者張麗芳, 曹式錄, 楊菊臣, 王婷婷, 鄭明明 申請人:天津埃柯特閥門控制設備有限公司