一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統的制作方法
【專利摘要】一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統，屬于故障診斷技術領域，采用的方法包括數據的采集、傳輸、分析、存儲、顯示、警報幾個方面。首先通過高性能的振動傳感器對波紋補償器工作時候的振動信號進行采集，然后對采集到的信號進行過濾轉換等處理并通過無線網絡發送到計算機，最后將發送過來的時域上的信號轉換成頻域上的數據并存儲，而且實時顯示在操作桌面上，并通過與正常工作時的數據進行對比，在數據異常時發出警報。而且可以通過互聯網將波紋補償器的工作狀態發送到企業主機，或者個人智能設備，實現了物與物，人與物的互聯。從而防止因波紋補償器的失效而產生的生產事故，提升安全生產系數。
【專利說明】
一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種物聯網監測系統，特別是涉及一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統。【背景技術】
[0002]波紋補償器:也稱伸縮節、膨脹節，它安裝在管道上吸收因溫度、壓力變化而引起的位移，以保障管道安全運行。波紋補償器屬于一種補償元件。利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形，以吸收管線、導管、容器等由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化，或補償管線、 導管、容器等的軸向、橫向和角向位移。也可用于降噪減振。而隨著我國工業化進程的迅速發展，波紋補償器的的運用也隨之越來越多，自80年代初在國內市場應用以來，至今已有三十多年歷史，它在石油、化工、供熱、電力、水泥、冶金等工業領域得到廣泛的應用。波紋管是一種外表面呈波紋狀的薄壁管件，一般由不銹鋼加工制成，具有較高的軸向彈性。波紋補償器所承受的外力復雜:既有軸向力又有徑向力，應力較高，并且它的工作溫度高，工作介質常常具有較強的腐蝕性，因而容易發生失效，而且近年來，受全球環境惡化影響，極端天氣情況頻發，外部的自然環境也會對波紋補償器的工作產生很大影響。然而，在日常的生產生活中通常通過人力定期檢查，這種定期檢查很難及時發現波紋補償器的失效。一旦失效沒有及時發現，會造成工作介質泄漏，導致局部關系不能工作，如果輸送的是易燃易爆氣體或者液體，更可能誘發大火甚至爆炸，造成巨大經濟損失，甚至對工作人員和管道周邊群眾產生生命威脅。因此，對于應用了波紋補償器的管道系統來說，應用一種能及時發現，甚至提前發現補償器失效的故障監測系統能極大的提高安全系數，避免經濟損失。
【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統，該系統在不影響正常生產過程的情況下，實現遠程診斷和檢測波紋補償器的故障狀態，同時對波紋補償器的異常狀態進行存儲，并且及時發出警報，從而提升安全系數，避免因補償器失效所引起的損失及事故。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統，所述系統包括振動傳感器、信號處理箱、 電源模塊，通過信號處理箱將傳感器收集的信號轉換，并通過無線網絡傳輸到計算機，由計算機進行存儲、分析、顯示和警報;振動傳感器采用帶有磁力底座的振動傳感器，通過磁力吸附于波紋補償器波紋管處;信號處理箱包括由濾波板，A/D轉換器，單片機，信號發射模塊組成，用以將傳感器部分收集到的模擬信號轉換成數字信號并發送到無線網絡;計算機內部軟件實現功能包括數據的采集，快速傅立葉處理，存儲，界面顯示，數據分析，警報處理； 波紋補償器的現場振動信號由傳感器收集并導入到信號處理箱，由信號處理箱濾除干擾信號，再將傳感器部分收集到的模擬信號轉換成數字信號并通過無線網絡傳送到計算機進行存儲，通過計算機進行快速傅立葉變換成頻域內的數據，進行分析并及時發出警報。
[0005]本發明的優點與效果是:本發明利用振動傳感器以及無線通信網絡對波紋補償器進行24小時的全天候故障監測，并將數據發送到計算機進行分析，通過互聯網傳輸，使工作人員可以隨時隨地的對波紋補償器的工作狀態有一個直觀的了解，能夠及時甚至提前發現波紋補償器的失效，提升生產的安全系數。【附圖說明】
[0006]圖1為本發明的傳感器位置裝配圖；圖2為本發明的數據傳輸結構示意圖。【具體實施方式】
[0007]下面結合實施例對本發明進行詳細說明。
[0008]本發明由振動傳感器，信號處理箱，電源模塊以及計算機構成與實現。其中信號處理箱里面包括了濾波板，A/D轉換器，單片機，信號發射模塊，并由電源模塊供電。通過對波紋補償器振動信號的采集，為了去除外界對采集振動信號的干擾，要首先將采集的信號通過濾波板的過濾，將信號轉換處理輸入單片機，并通過無線通信網絡傳輸到計算機，最后通過互聯網傳輸到遠端主機，進行遠程實時監測及故障報警。
[0009]現場的振動信號通過傳感器傳入到信號處理箱內，再經過濾波板濾除干擾信號， 并通過A/D轉換器將收集到的模擬信號轉換成數字信號，最后通過帶有信號發射模塊的單片機，以無線通信網絡發送到計算機中進行監控與分析。
[0010]本發明的各個組成部分功能如下:(1)傳感器部分:采用高性能的磁電式振動速度傳感器構成，可以通過磁力吸附于波紋管，避免對波紋管結構造成破壞，并負責將波紋補償器波紋管的振動信號收集并導入信號處理箱。
[0011](2)信號處理箱部分:由濾波板，A/D轉換器，單片機，信號發射模塊組成，將傳感器部分收集到的模擬信號轉換成數字信號并發送到無線網絡，所述單片機部分包括分析單元以及存儲單元。
[0012](3)電源模塊:向傳感器部分及信號處理箱部分供電。
[0013](4)無線通信網絡:將數字信號傳輸到計算機。
[0014](5)計算機:接收上傳的數據，進行存儲、顯示，并通過與正常工作時的頻域進行對比分析，并在接收到異常數據時及時發出警報，通過互聯網及時將情況發送到遠端主機，所述計算機連接有警報裝置。
[0015]本發明的具體功能實現不但需要上述硬件的支持，同時還需要對計算機軟件的構建，用以實現在對波紋補償器故障的及時預警。軟件部分包括數據的數據存儲與分析，實時顯示所采集的數據，警報處理三個主要功能。
[0016]由于收集到的振動信號為時域上的數據，需要轉換成頻域上的數據才能直觀的觀測分析。所以，所述數據的存儲與分析，首先能夠要將發送過來的振動信號通過快速傅立葉變換(FFT)轉換成頻域上的數據進行存儲，并與正常工作時所采集的頻域數據進行對比分析，來判斷波紋補償器是否在正常工作。
[0017]所述實時顯示界面，能夠將采集到的振幅信號實時顯示在頻域中，以及時觀測波紋補償器的狀態。
[0018]所述警報處理，能夠在發現波紋補償器的振動數據異常時及時發出警報，并對異常數據進行顯示及存儲，以提醒工人并及時發現問題所在。
[0019]計算機軟件在包含上述主要功能的同時，還要盡量保持操作界面直觀簡單，使工作人員不需要專業的培訓就能直接操作。[〇〇2〇]通過結合圖1和圖2,對本發明的實施進行具體說明。如圖所示:1為法蘭，2為接管， 3為導流筒，4為波紋管，5為磁電式振動速度傳感器。本發明采用磁電式垂直振動速度傳感器5采集波紋補償器的振動信號，將磁電式振動速度傳感器5通過磁力吸附固定在波紋補償器的波紋管4處。
[0021]在波紋補償器的接管2處焊接支架，以放置信號處理箱和電源模塊，將傳感器連接到信號處理箱內，并將電源模塊與傳感器和信號處理箱相連，以達到供電目的。
[0022]由磁電式垂直振動速度傳感器5收集到的信號通過濾波板濾除干擾信號，然后進入到A/D轉換器內，變成數字信號，傳入帶有信號發射模塊的單片機發送到無線通信網絡， 在遠端由計算機進行收集與處理，具體流程如圖2所示。
[0023]計算機再將硬件轉換過來的數字信號收集到軟件模塊里;并對收集到的時域信號進行快速傅立葉變換，轉換成頻域上的數據，由顯示界面將波紋補償器的振動頻率和幅值狀況實時顯示;再通過與正常工作時的頻域數據相對比，對最近的工作數據進行分析;最后對數據分析的結果進行處理，發現異常數據及時發出警報并單獨存儲保留，并通過互聯網發送至遠端主機，或者個人智能設備，提醒工作人員對波紋補償器及時檢修。
【主權項】
1.一種基于物聯網的波紋補償器故障監測系統，其特征在于，所述系統包括振動傳感 器(5)、信號處理箱、電源模塊，通過信號處理箱將傳感器收集的信號轉換，并通過無線網絡 傳輸到計算機，由計算機進行存儲、分析、顯示和警報;振動傳感器(5)采用帶有磁力底座的 振動傳感器，通過磁力吸附于波紋補償器波紋管(4)處;信號處理箱包括由濾波板，A/D轉換 器，單片機，信號發射模塊組成，用以將傳感器部分收集到的模擬信號轉換成數字信號并發 送到無線網絡;計算機內部軟件實現功能包括數據的采集，快速傅立葉處理，存儲，界面顯 示，數據分析，警報處理;波紋補償器的現場振動信號由傳感器收集并導入到信號處理箱， 由信號處理箱濾除干擾信號，再將傳感器部分收集到的模擬信號轉換成數字信號并通過無 線網絡傳送到計算機進行存儲，通過計算機進行快速傅立葉變換成頻域內的數據，進行分 析并及時發出警報。
【文檔編號】F17D5/06GK105987287SQ201610519869
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】倪洪啟, 孫鳳鳴, 喬金夢
【申請人】沈陽化工大學