專利名稱：帶有內部供電電源的監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種監測系統，該系統用以運行和檢查安裝在工廠中各種管路系統上的閥門，諸如減壓閥、安全閥、自動控制閥、定向控制檢查閥，以及諸如汽水分離器、空氣分離器等各種分離器，和/或安裝在工廠中的各種設備。本發明特別涉及一種帶有內部供電電源的監測系統，它在安裝和獲得穩定的監測輸出結果方面運作成本低。
工廠中的設備，如各種轉動機械，驅動機械，以及控制各種流體流量的閥門，被大量地安裝在工廠的生產現場。這些設備和閥門按其重要程度需經常或周期性地對其操作條件進行檢查和監測，以便以最低的能量消耗獲得最大的產量并保持其最佳質量。
作為現有技術中的監測系統，通常利用被監測物的傳感物理量，諸如溫度、壓力以及振動等進行監測。將每種傳感數值與預定的參考值進行比較，并觀察每個傳感值隨時間的變化情況，從而對被監測物的狀態進行決定或判斷，以便得出這樣的結論即被監測物是正常運行，還是有可能即將發生故障。
現有的監測系統中，人們往往使用電線或金屬線連接商業化的電能源裝置。如用光電池即太陽能電地或熱能發生元件裝置作為驅動傳感器單元和計算顯示單元的能源。
應用現有驅動能源的商業化能源的監測系統時常出現這樣的問題，一是傳輸電線過長且復雜，這就增加了系統成本；二是光電池在夜間或室內不能得到足夠的電動勢，或者隨著光接收板表面變臟，電動勢也會減低；另外，熱能發生裝置不能獲得穩定的電動勢。
本發明的目的是提供一種改進的監測系統，它不僅安裝成本低，而且在預定周期內可獲得穩定的輸出結果，該系統能為各種設備和閥門可靠地確證其操作條件。
本發明的監測系統包括一個能傳輸一個或多個物理量的傳感器單元；所說物理量可以是被監測物的溫度，壓力和振動；一個計算顯示單元，它能基于傳感器單元的傳感數值對被監測物是正常運行狀態還是行將出故障作出決定或判斷；一個驅動電源，它至少被安裝在傳感器單元、計算顯示單元及以有線或無線形式將傳感器單元與計算顯示單元相互耦合起來的耦合單元三者中之一上。這樣，電源原先被接到電線需最長又最復雜的地方，現在省去了電線，電源裝在最需穩定的驅動電源處，這就降低了安裝成本，并且得到預定的穩定監測結果。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明
圖1為帶有內裝電源的本發明監測系統第一實施例方框圖；圖2為帶有內裝電源的本發明監測系統第二實施例方框圖；圖3為帶有內裝電源的本發明面向汽水分離器的監測系統實施例方框圖；圖4為圖3面向汽水分離器監測系統實施例中傳感器剖面圖；圖5為圖4傳感器改進后的剖面圖；圖1所示監測系統，其中傳感器單元2直接連接在被監測的閥，分離器(阱)1，或類似機件上，監測信息由遠程便攜式數據記錄器3所收集，數據的詳細分析、計算操作和顯示或存儲等由計算機4完成。
傳感器單元2與閥1的安裝方法可以是緊固連接，如通過螺桿等連接，也可以通過接頭進行可拆分連接。當傳感器單元2不能直接連接在被監測物體上時，傳感器單元2可通過一個與被監測物體有相應物理量的轉換部件，而置于監測物體附近。當然，傳感器單元2也可以置于被監測物體1內，如閥，分離器等。
如圖1所示傳感器單元2，包括一個可探測物理量的傳感器5和6，所述物理量可以是壓力、溫度、振動等；一個用于計算傳感器5和6探測的物理量值并與參考值進行比較的中央處理機(CPU)7；一個可顯示CPU 7的計算結果的顯示器8；一個把CPU7的計算結果發送到便攜式數據記錄器3的通訊模塊9；一個鋰離子電池10作為驅動整個傳感器單元2的能源或電源。
基于傳感器5和6所測的值，傳感器單元2能顯示CPU 7的計算結果，并確定被監測物1在其位置上的運行狀態。進而傳感器單元2可通過通訊模塊9將此計算結果發送到遠程便攜式數據記錄器3。當不需傳感器單元2顯示運行狀態時，傳感器單元2也可只與數據記錄器3保持通訊。盡管附圖中未示出，當傳感器5和6探測數值的上限或下限超過預定值時，需要一個限制器與傳感器單元2連接，發送信號。同樣，傳感器單元2中需設置RAM、ROM之類的存儲單元以便存儲ID數字作為被監測閥或分離器1的識別碼。
本實施例示出了在傳感器單元2和便攜式數據記錄器3之間進行雙向無線數據傳送的實例。該無線通訊包括使用紅外線一類的光通訊、超聲通訊以及其他通用無線電波通訊方法。
便攜式數據記錄器3包括與傳感器單元2通訊用的模塊11；CPU 12；存儲器13；顯示器14；與計算機4通訊用的模塊15以及作為驅動這些單元的能源的鋰離子電池16。便攜式數據記錄器3能夠將從多個分散的被監測閥門或分離器1得到的監測數據收集并加以顯示。或者，便攜式數據記錄器3將數據送至計算機4進行詳細分析和計算等。當不需便攜式數據記錄器3顯示運行狀態時，可只與計算機4進行通訊，并由計算機4顯示運行狀態。
表示被監測閥門，分離器1狀態量的物理量，如溫度、振動、導電性等由傳感器5和6探測并通過模塊9，和與各個閥或汽水分離器識別碼相應的ID數字碼一起傳送給便攜式數據記錄器3，ID數字碼原先是存入存儲單元的。記錄器3就收集了表示被監測物運行狀態的監測數據，被監測物體例如可以是大量的閥門等，隨后，將這些數據送入計算機4，在此進行詳細的分析與計算。因此，在被監測物上進行的監控應自始至終進行，或按被監測物的重要程度相應的頻率來進行監測。本實施例的傳感器單元2中的通訊模塊9和便攜式數據記錄器3中的通訊模塊11構成耦合部件。
為降低傳感器單元2的能量消耗，并增加內部電池的使用壽命，傳感器單元2中的一個模擬電路系統保持在鈍化狀態，而通訊模塊9保持在接收等待狀態。進而，所述設置在傳感器單元中的模擬電路系統只在接收從便攜式數據記錄器3來的指令時才保持通訊狀態。在此條件下，由傳感器5和6探測的數據值能夠顯示或傳送。
另一種降低傳感器單元2能量消耗的方法是利用CPU 7中未標出的定時器，且只該定時器正常運轉。只有當該定時器超出設定的時間時，傳感器單元2才執行傳感任務。傳感的結果存儲于存儲器中，或在傳感進行當中輸送給數據記錄器3，由此可以降低能量消耗。
所謂“原電池”，如堿性電池、汞電池或鋰離子電池都可作為能源使用。特別是鋰離子類電池如亞硫酰氯鋰離子電池，如果使用這種電池，由傳感器單元、計算顯示單元及耦合單元所消耗的電能每天約為250mW。電池能夠在7年內連續使用無須更換。
在較少室外污染場合或穩定產生預定熱量場合下，也可將電池與太陽能電池及熱能發生元件一起作為電源使用。
第二個實施例如圖2所示該監測系統包括與圖1所示實施例相似的傳感器單元2；還有一個通訊用的轉發器20；一個接收來自轉發器20信號的數據計錄器21以及一個計算機4。
通訊模塊22和電源23裝在轉發器20中，一個鋰離子電池的原電池或與太陽能電池或熱能發生裝置組合的電地可作為電源23來使用。
數據記錄器21包括通訊模塊25、CPU 26、與計算機4通訊的模塊27和一個普通商業電源28。本實施例中傳感器單元2中的通訊模塊9，轉發器20的通訊模塊22以及數據記錄器21中的通訊模塊25構成耦合組件。
由傳感器單元2探測的被監測物1物理量通過轉發器20發送到數據記錄器21并由其接收，然后通過通用電線連接或紅外界面傳輸給計算機4。這些信息的傳送不限于單向而是雙向傳送。本實施例中，轉發器20的位置設置在一預定點上，這就可以使系統將數據記錄器21固定在一預定的位置處。
本實施例中，供電電源作為傳感器單元2和便攜式數據記錄器3的內部電源使用，它也可僅供傳感器單元2或僅供便攜式數據記錄器3使用。便攜式數據記錄器3在工作時通常可由人工方式運作和檢查，并攜帶使用。因為它在攜帶前可充電，其內部電源可用充電電池來代替。
以汽水分離器1作為被監測物的監測系統如圖3和圖4所示參看圖3，汽水分離器1裝在與其進口側連接的蒸汽管30和與其出口側連接的排氣管31之間，兩側之間各有法蘭32和33連接。汽水分離器1只允許由蒸汽管30導入的蒸汽，經蒸汽冷凝成為汽液混合流的排放液向下流動，并向排水管31流動。這里只允許冷凝水向下流動而原先不允許蒸汽流向下流動。這些流體向下流動形成的振動數值以及汽水分離器外表面的溫度數值是互不相同的。監測系統使用傳感器17完成這些溫度與振動數值的傳感，從而監控汽水分離器1是否正常運行。
本實施例中，傳感器17與發送器18彼此分開放置。只有傳感器17直接與作為監測物的汽水分離器1連接。而發送器18安裝在與其進口側連接的蒸汽管30上，中間有隔熱器34如玻璃纖維。本實施例中傳感器17與發送器18構成了如圖1所示的傳感器單元2。兩者通過電纜35實行電連接。參見圖4的剖面圖，傳感器17用螺母36與汽水分離器1連接并固定，螺母夾38連同放置在螺母與螺母夾之間的墊片37一起套在螺母36上并通過螺桿與傳感器體39連接，借此，傳感器17被固定安裝在汽水分離器1的螺母36上。墊片37和螺母夾38構成一個安裝固定部件24。
傳感器體39由不銹鋼制成，為中空圓柱體。傳感器體39上端帶有多個輻射散熱片47，通過蓋48和電纜35與圖3中的發送器18連接。帶有連接于傳感器體39上端部的壓電元件41的振動傳感棒40安置在傳感器體39內，而且被夾持部件42包圍。熱電偶43裝在傳感器體39下端。振動傳感棒40制成錐形以便其直徑從底至頂增大。當振動傳感棒40下端和與螺母36相配的螺桿44的上端相接觸時，汽水分離器1中產生的振動通過螺桿44被傳送到壓電元件41上。夾持部件42由耐熱樹脂材料制成，它能阻止汽水分離器1中產生的熱量傳導到壓電元件41上。另一方面，壓電元件41由含有高耐熱的鈮酸鉛或鈮酸鋰制成。螺旋彈簧45置于夾持部件42中，以便向下推壓夾持部件42。導線46裝在壓電元件41上部并穿過電纜35以便與圖3中所示的發送器18相連接。
熱電偶43通過導線49也與發送器18相連接，用以測量汽水分離器1的外表面的高溫。
圖3與圖4所示汽水分離器1的監測系統，利用壓電元件41探測汽水分離器在運行中產生的振動，并且用熱電偶43探測汽水分離器的每一個外表面溫度，通過電纜35將這些信息送至發送器18。再由發送器18將探測信息傳送到圖1中的便攜式數據記錄器，如上所述，借此判斷汽水分離器1是否運行正常。
圖5所示為一傳感器19，將圖4中傳感器17的固定部件24改進為29。固定部件29由內螺紋52和螺桿51成形在傳感器體50的下端，其中螺桿51與螺母36相配合，傳感器體50以螺紋套在螺桿51的上部。傳感器體50被固定連接在汽水分離器1上。
按照如上所述之本發明能夠提供這樣的監測系統，其供電電源至少裝在傳感器單元，計算顯示單元及耦合部件之一上，這樣，電源就可放置于需要最長、最復雜導線的位置，從而省去導線，使電源放在最需穩定電源的地方，以便能夠減少安裝成本并得到預定的穩定監測結果。
本發明不限于上述的各實施例，那些對于本發明領域普通技術人員顯而易見的改進和變動也都在其保護范圍內。
權利要求
1.一種監測系統，包括傳感器單元，傳感被監測物的溫度、壓力、振動、聲音、導電性、濃度或pH值一類物理量；計算顯示單元，它基于所述傳感器單元所傳感的每一數值，對被監測物做出正常運行或行將出故障的判斷決定；驅動電源，它至少安裝在所述傳感器單元，所述計算顯示單元及以有線或無線方式將該傳感器單元和該計算顯示單元相互耦合起來的耦合單元三者中之一上。
2.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于還包括有線或無線的通訊模塊，它能接收來自所述傳感器單元和所述計算顯示單元的信號，并將該信號發送至所述傳感器單元和所述計算顯示單元。
3.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于所述傳感器單元直接連接到相應的被監測物。
4.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于所述傳感器單元安裝于被監測物附近。
5.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于所述被監測物可以是閥門等，其內部有流體通過，所述的傳感器單元直接安裝在被監測物上或安裝在相應被監測物的附近。
6.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于所述傳感器單元中設置限制器，用于當該傳感器單元探測的數值的上、下限超出預先設定值時，發出信號。
7.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于所述傳感器單元以螺桿、螺母之類的緊固件連接到被監測物上。
8.按照權利要求1所述的監測系統，其特征在于所述傳感器與傳感器單元的通訊模塊被分別放置，并且該傳感器直接連接于被監測物上，而所述通訊模塊安裝在被監測物附近。
全文摘要
本發明旨在提供一種內部帶供電電源的監測系統,它的安裝成本低,并且在預定的期限內具有穩定的監測結果。監測系統包括內有傳感器的傳感器單元、內部供電電源和帶內部電源及通訊模塊的便攜式數據記錄器。被監測物的振動、溫度以及壓力等物理量可以被傳感器所探測、并傳送給便攜式數據記錄器、借此顯示被監測物的運行狀態。
文檔編號G01M99/00GK1251899SQ9912173
公開日2000年5月3日 申請日期1999年10月10日 優先權日1998年10月15日
發明者永瀨守 申請人:Tlv股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
