碟簧在线监测系统及方法与流程

专利2022-05-09  7


本发明涉及紧固件松动监测领域,尤其涉及一种碟簧在线监测系统及方法。



背景技术:

现有技术中,往往采用轴力矩监测或螺杆张力来判别螺栓松动情况。现有技术的缺点在于不可以对预紧碟簧变形(含工况变形和蠕变)进行跟踪检测。目前电厂多数采用双耳止动垫片,更换困难,耗时久。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对以上缺陷,提供一种改进的碟簧在线监测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种碟簧在线监测系统,包括碟簧、支承面、柱状紧固件和形变监测组件,所述支承面用于承载所述碟簧及所述紧固件,所述支承面上开有一连接孔,所述紧固件穿设于所述连接孔中;所述碟簧套设于所述紧固件外围,所述碟簧抵靠于所述支承面上且所述碟簧与所述支承面之间形成一内部空间;其中,所述形变监测组件包括:

形变采集模块,用于采集所述碟簧的形变数据;

信号传输模块,与所述形变采集模块通讯连接,所述信号传输模块用于传输所述形变数据;

密封判断模块,与所述信号传输模块通讯连接并接收所述形变数据,所述密封判断模块用于根据所述形变数据选择性地输出密封预警信号;

寿命判断模块,与所述信号传输模块通讯连接并接收所述形变数据,所述寿命判断模块用于根据所述形变数据选择性地输出寿命预警信号。

优选地,所述形变数据包括位移变化量数据δh,所述密封判断模块用于根据所述位移变化量数据δh是否超过一密封阈值hm,并选择性地输出所述密封预警信号。

优选地,所述密封阈值hm=k2·x,其中,x为设备密封垫密封泄漏变形量临界值,k2为设备密封垫密封泄漏变形量计算系数。

优选地,所述寿命判断模块包括:

第一阈值判断模块,用于判断所述内锥高度数据h是否达到第一阈值hs1,并选择性地输出工况判断指令或第二阈值判断指令;

工况判断模块,用于根据所述工况判断指令判断当前工况是否包括超常工况,并选择性地发出寿命预警信号或第二阈值判断指令;

第二阈值判断模块,用于根据所述第二阈值判断指令判断所述内锥高度数据h是否达到第二阈值hs2,并选择性地发出所述寿命预警信号;其中,hs2≤hs1。

优选地,所述第一阈值hs1=k1·h1,其中,k1为所述碟簧的预警计算系数,h1为所述碟簧在紧固件最大预紧力下的内锥高度;所述第二阈值hs2=k1·hm,其中,hm为所述碟簧在最大补偿能力下的内锥高度。

优选地,所述形变采集模块和所述信号传输模块均设置在所述内部空间。

优选地,所述形变采集模块设置在所述碟簧内壁面,所述信号传输模块设置在所述支承面上内。

还提供一种碟簧在线监测方法,利用碟簧在线监测系统执行如下步骤:

s1.采集形变数据,所述形变数据包括位移变化量数据δh和内锥高度数据h;

s2.判断所述位移变化量数据δh是否超过一密封阈值hm,若是,则输出密封预警信号;若否,则返回步骤s1;

s3.判断所述内锥高度数据h是否达到第一阈值hs1,若是,则执行步骤s4;若否,则执行步骤s5;

s4.判断当前工况是否包括超常工况,若是,则执行步骤s5;若否,则发出寿命预警信号;

s5.判断所述内锥高度数据h是否达到第二阈值hs2,若是,则发出寿命预警信号;其中,hs2≤hs1。

优选地,所述密封阈值hm=k2·x,其中,x为设备密封垫密封泄漏变形量临界值,k2为设备密封垫密封泄漏变形量计算系数。

优选地,所述第一阈值hs1=k1·h1,其中,k1为所述碟簧的预警计算系数,h1为所述碟簧在紧固件最大预紧力下的内锥高度;所述第二阈值hs2=k1·hm,其中,hm为所述碟簧在最大补偿能力下的内锥高度。

实施本发明的有益效果是:本发明的碟簧在线监测系统及方法中,通过密封判断模块和寿命判断模块分别根据形变数据来判断密封力和碟簧寿命情况,并在密封力不足时发出密封预警信号,在碟簧变形量超出设计要求时输出寿命预警信号,以供工作人员人为干预,可更好保证设备密封性能及安全功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1是本发明一些实施例中碟簧在线监测系统的结构示意图;

图2是本发明一些实施例中形变监测组件的原理图;

图3是图2中寿命判断模块的原理图;

图4是本发明一些实施例中碟簧在线监测方法的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1示出了本发明一些实施例中的碟簧在线监测系统,用于对碟簧1进行在线监测和预警,具体为对碟簧1的变形量进行精确监测,通过技术转换,来发出设备密封力不足预警和碟簧1变形量即将超出设计要求的预警,后台控制室收到预警信号后进行人为干预,可更好保证设备密封性能及安全功能,同时,可提供不同工况长期监控数据,可进行设备可靠性优化分析。

结合图1和2所示,本发明实施例中碟簧在线监测系统包括碟簧1、支承面2、柱状紧固件4和形变监测组件10。支承面2用于承载碟簧1及紧固件4,支承面2上开有一连接孔,紧固件4穿设于连接孔中;碟簧1套设于紧固件4外围,碟簧1抵靠于支承面2上且碟簧1与支承面2之间形成一内部空间。

其中,形变监测组件10包括:形变采集模块5、信号传输模块3、密封判断模块6、寿命判断模块7。

形变采集模块5用于采集碟簧1的形变数据。优选地,形变数据包括位移变化量数据δh和内锥高度数据h。

信号传输模块3与形变采集模块5通讯连接,信号传输模块3用于传输形变数据。

在一些实施例中,形变采集模块5和信号传输模块3均设置在内部空间,二者通过无线方式通讯连接,例如红外、蓝牙、wifi等方式。优选地,形变采集模块5设置在碟簧1内壁面,信号传输模块3设置在支承面2上内。

密封判断模块6与信号传输模块3通讯连接并接收形变数据,密封判断模块6用于根据形变数据选择性地输出密封预警信号。具体地,密封判断模块6用于判断位移变化量数据δh是否超过一密封阈值hm,并选择性地输出密封预警信号。在一些实施例中,密封判断模块6判断位移变化量数据δh是否超过密封阈值hm,若是,则输出密封预警信号;若否,则不输出。优选地,密封阈值hm=k2·x,其中,x为设备密封垫密封泄漏变形量临界值,k2为设备密封垫密封泄漏变形量计算系数。优选地,x为设备密封垫密封泄漏变形量(考虑蠕变)的临界值。

寿命判断模块7与信号传输模块3通讯连接并接收形变数据,寿命判断模块7用于根据形变数据选择性地输出寿命预警信号。具体地,结合图1-3所示,寿命判断模块7包括第一阈值判断模块71、工况判断模块72和第二阈值判断模块73:

第一阈值判断模块71用于判断内锥高度数据h是否达到第一阈值hs1,并选择性地输出工况判断指令或第二阈值判断指令。在一些实施例中,判断内锥高度数据h是否达到第一阈值hs1,若是,则输出工况判断指令;若否,则输出第二阈值判断指令。优选地,第一阈值hs1=k1·h1,其中,k1为碟簧1的预警计算系数,h1为碟簧1在紧固件4最大预紧力下的内锥高度。

工况判断模块72用于根据工况判断指令判断当前工况是否包括超常工况,并选择性地发出寿命预警信号或第二阈值判断指令。在一些实施例中,工况判断模块72判断当前工况是否包括超常工况,若是,则发出第二阈值判断指令;若否,则发出寿命预警信号。

第二阈值判断模块73用于根据第二阈值判断指令判断内锥高度数据h是否达到第二阈值hs2,并选择性地发出寿命预警信号;其中,hs2≤hs1。在一些实施例中,第二阈值判断模块73判断内锥高度数据h是否达到第二阈值hs2,若是,则发出寿命预警信号;若否,则不发出。优选地,第二阈值hs2=k1·hm,其中,hm为碟簧1在最大补偿能力下的内锥高度,k1为碟簧1的预警计算系数。

图4示出了本发明一些实施例中的碟簧在线监测方法,结合图1-4所示,本发明一些实施例中的碟簧在线监测方法用于通过前述实施例中碟簧在线监测系统对碟簧1进行在线监测和预警,具体为对碟簧1的变形量进行精确监测,通过技术转换,来发出设备密封力不足预警和碟簧1变形量即将超出设计要求的预警,后台控制室收到预警信号后进行人为干预,可更好保证设备密封性能及安全功能,同时,可提供不同工况长期监控数据,可进行设备可靠性优化分析。

结合图1-4所示,本发明一些实施例中的碟簧在线监测方法利用碟簧在线监测系统执行如下步骤:

s1.采集形变数据,形变数据包括位移变化量数据δh和内锥高度数据h。

s2.判断位移变化量数据δh是否超过一密封阈值hm,若是,则输出密封预警信号;若否,则返回步骤s1。优选地,密封阈值hm=k2·x,其中,x为设备密封垫密封泄漏变形量临界值,k2为设备密封垫密封泄漏变形量计算系数。优选地,x为设备密封垫密封泄漏变形量(考虑蠕变)的临界值。

s3.判断内锥高度数据h是否达到第一阈值hs1,若是,则执行步骤s4;若否,则执行步骤s5。优选地,第一阈值hs1=k1·h1,其中,k1为碟簧1的预警计算系数,h1为碟簧1在紧固件4最大预紧力下的内锥高度。

s4.判断当前工况是否包括超常工况,若是,则执行步骤s5;若否,则发出寿命预警信号。

s5.判断内锥高度数据h是否达到第二阈值hs2,若是,则发出寿命预警信号;其中,hs2≤hs1。优选地,第二阈值hs2=k1·hm,其中,k1为碟簧1的预警计算系数,hm为碟簧1在最大补偿能力下的内锥高度。

在一些具体实施例中,结合图1-4所示,本发明一些实施例中的碟簧在线监测方法通过信号传输模块3和形变采集模块5组成实现碟簧1的形变数据实时监测,当碟簧1的位移变化量数据δh(伸长或压缩)达到密封阈值hm=k2·x,发出密封力即将出现不足预警的密封预警信号至控制室;当碟簧1的内锥高度数据h达到第一阈值hs1=k1·h1时,发出碟簧1更换黄色预警即工况判断指令至控制室,需人员核实工况是否有超正常工况,若没有超正常工况,则发出寿命预警信号,需及时更换新碟簧;若暂时超出正常工况可进行观察;当碟簧1内锥高度数据h达到第二阈值hs2=k1·hm,则发出碟簧1更换红色预警即寿命预警信号至控制室,则需及时更换新碟簧。

本发明实施例中的碟簧在线监测方法及系统具有如下好处及收益:

创新之处:1.首次采用位移监测法对预紧碟簧寿命和密封性进行监测;2.可同时监测预紧碟簧寿命和密封力。

优势:碟簧和设备密封在线监测和预警。

质量收益:提高设备密封可靠性。

时间收益:新型预紧碟簧安装快捷。

安全收益:保证设备密封回路完整性,提高运行系统的安全水平。

成本收益:大大降低设备泄漏缺陷,降低密封垫备件更换成本及设备检修成本。提升设备在线安全性能,实现精细化检修,对电厂生产率做出贡献。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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