一种自适应吸附式往复压缩机气阀温度传感器

摘要

本发明涉及往复压缩机气阀温度信号采集传感器，是一种自适应吸附结构的温度传感器。该传感器包括一个端面式铂热电阻温度探头，该探头主要包括三部分：前段温度采集端面、中间弹簧、后端信号输出结构；磁座包括以下几个部分：磁座护套，滑块，接线柱，磁铁以及磁座外壳。从上至下依次为磁座护套，接线柱，磁铁；磁座底部中心开有用于放置滑块的孔，磁座内置4块磁铁，分布于磁座内与磁座下端面，滑块中间打孔攻丝，端面式铂热电阻温度探头通过螺纹固定在滑块内，温度探头下端面在弹簧作用下伸出磁座。本发明不仅可解决现有往复压缩机气阀温度传感器适应性不足、吸附能力有限、采集误差大等缺点，还能满足现场不同环境使用要求。

权利要求

1.一种自适应吸附式往复压缩机气阀温度传感器，其特征在于：

该传感器包括一个端面式铂热电阻温度探头，该探头主要包括三部分：前段温度采集端面、中间弹簧、后端信号输出结构；前段温度采集端面内安装有铂热电阻，后端信号输出结构接线方式为分体式或一体式，分体式：传感器出线直接接在磁座的接线柱上，再由接线柱转接；一体式：后端出线直接接往现场防爆箱；

该传感器还包括磁座；磁座包括以下几个部分：磁座护套，滑块，接线柱，磁铁以及磁座外壳；从上至下依次为磁座护套，接线柱，磁铁；磁座底部中心开有用于放置滑块的孔，磁座内置4块磁铁，分布于磁座内与磁座下端面，滑块中间打孔攻丝，端面式铂热电阻温度探头通过螺纹固定在滑块内，端面式铂热电阻温度探头下端面在弹簧作用下伸出磁座。

说明书

一种自适应吸附式往复压缩机气阀温度传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及往复压缩机气阀温度信号传感器，是一种采用了自适应吸附结构的温度传感器。

背景技术

[0002] 往复压缩机气阀包括吸气阀与排气阀，两者温度差异较大，正常工作状态下，吸气阀阀盖温度稳定在40℃左右，排气阀阀盖温度稳定在100℃左右；发生故障后，例如泄漏故障、阀片断裂故障，气阀阀盖温度会显著改变。根据美国石油协会API618标准规定：“除非另有规定和认同，最高预期排气温度应不超过150℃（300℉）。此限制适用于所有规定的运行和负荷条件。卖方应将预期和绝热排气温升都提供给采购方。对于富氢（分子量小于或等于12），预计排气温度不应超过135℃（275℉）。”因此，监测往复压缩机气阀阀盖温度是监测压缩机气阀故障的一种有效方式。

[0003] 对往复压缩机气阀温度进行监测的方式主要包括两种，一种监测气阀内部气体温度，另一种监测阀盖表面温度，采用的测温元件为热电阻或热电偶，又以铂热电阻居多。常规铂热电阻温度探头均需要与被测物形成较大的接触面，常见的结构形式包括轴向结构与端面结构。轴向结构适用于埋入结构，例如与被测物螺纹连接；而端面结构则与被测物表面接触，接触面有限，测温效果相对较差，但适用于无法开孔埋入的结构。

[0004] 由于大多数往复压缩机工作压力较高，压缩介质包括氢气、天然气、瓦斯气、丙烯气等易燃易爆危险气体，气阀阀盖属于承高压结构，一般不允许开孔。因此，现有的往复压缩机在线监测系统对气阀温度均采用监测阀盖表面温度。但由于现有传感器将铂热电阻埋入磁座内，依靠磁座底面与阀盖接触，导致热传导效率差，测量误差大，现场使用效果不佳。

发明内容

[0005] 本发明为了方便有效地解决现有往复压缩机气阀温度在线监测传感器可靠性低、测量误差大、安装更换不便等缺陷，考虑了往复压缩机气阀阀盖不能打孔破坏结构的要求，设计了可自适应吸附于不同表面结构的气阀阀盖、进行温度采集的结构。该型传感器包括端面式温度探头与高性能磁座，磁座底端采用伸缩式吸附装置，自动根据阀盖表面结构调整吸附位置与角度；磁座中间安装有端面式温度探头，采用弹簧式的压紧结构，将安装有铂热电阻的探头前端与阀盖表面紧密贴合；传感器可采用分体式与一体式接线方式，供现场根据使用要求进行选择，提高传感器的互换性和便携性。本发明不仅可解决现有往复压缩机气阀温度传感器适应性不足、吸附能力有限、采集误差大等缺点，还能满足现场不同环境使用要求，提高往复压缩机气阀温度的监测能力。此外，该型传感器还可用于其他机械设备的温度监测，为机械设备在线监测与故障诊断带来方便。

[0006] 为实现上述目的，本发明内容如下：

[0007] 一种自适应吸附式往复压缩机气阀温度传感器，设计了可自适应吸附于不同表面结构的气阀阀盖、进行温度采集的结构，其特征在于

[0008] 该传感器包括一个端面式铂热电阻温度探头，该探头主要包括三部分：前段温度采集端面、中间弹簧、后端信号输出结构；前段温度采集端面内安装有铂热电阻，后端信号输出结构接线方式为分体式或一体式，分体式：传感器出线直接接在磁座的接线柱上，再由接线柱转接；一体式：后端出线直接接往现场防爆箱；

[0009] 磁座包括以下几个部分：磁座护套，滑块，接线柱，磁铁以及磁座外壳。从上至下依次为磁座护套，接线柱，磁铁；磁座底部中心开有用于放置滑块的孔，磁座内置4块磁铁，分布于磁座内与磁座下端面，滑块中间打孔攻丝，安装端面式铂热电阻温度探头通过螺纹固定在滑块内，端面式铂热电阻温度探头下端面在弹簧作用下伸出磁座。

[0010] 具体的技术方案：

[0011] 1）该传感器包括一个端面式铂热电阻温度探头，一个钕铁硼强力磁座，以及传感器后端信号线路；传感器用于测量往复压缩机吸、排气阀阀盖表面温度，可吸附于各型平面、弧面结构的阀盖表面；

[0012] 2）温度探头采用弹簧压紧结构，将安装有铂热电阻的探头前端与阀盖表面紧密贴合；

[0013] 端面式铂热电阻温度探头，与磁座通过螺纹固定，其下端面在弹簧作用下伸出磁座5mm，弹簧刚度经实验确定，选择刚度为2000N/m，压缩5mm产生的最大作用力为10N；

[0014] 当磁座吸附于阀盖上时，温度探头前端面与阀盖表面接触，在磁力、压紧力的综合作用下，温度探头前端面会产生缩入磁座内的运动趋势，此时，分别与磁座与探头形成约束的弹簧受到挤压，产生了指向阀盖表面的反作用力；

[0015] 3）磁座底端采用伸缩式吸附结构，自适应阀盖表面结构，自动调整吸附位置；

[0016] 磁座内置4块钕铁硼强力磁铁，分布于磁座内与磁座下端面，该型磁座中间是一个活动式滑块，滑块中间打孔攻丝，安装端面式铂热电阻温度探头；

[0017] 安装在磁座下端面的2块磁铁伸出磁座，配合磁座中间的活动式滑块，可自适应弧面阀盖。

[0018] 本发明设计的自适应吸附结构的温度传感器，其优点是：

[0019] 1）采用端面式温度探头，使铂热电阻与阀盖表面最大程度接触，提高热传导效率，减少测量误差。

[0020] 2）采用具有自适应吸附能力的伸缩式吸附与弹簧压紧结构，最大程度适应了气阀阀盖的不同表面结构，使温度探头能自动调整与气阀表面的接触，保持良好的紧密的接触状态，减少测量误差。

附图说明

[0021] 图1是本发明端面式铂热电阻温度探头结构简图；

[0022] 图2是本发明高性能磁座结构简图；

[0023] 图3是本实施例新型传感器与原有传感器在高温老化箱中实测温度曲线对比图；

[0024] 图4是本实施例新型传感器与原有传感器在压缩机阀盖上实测温度曲线对比图；

具体实施方式

[0025] 下面具体结合附图与实例对本发明作进一步的说明。

[0026] 端面式铂热电阻温度探头结构如图1所示，1代表安装铂热电阻的端面，2代表弹簧，3代表探头壳体，4代表出线结构。该探头主要包括三部分：前段温度采集端面、中间弹簧、后端信号输出结构。前段温度采集端面内安装有铂热电阻，直接与被测物接触，弹簧主要起压紧作用，后端接线方式可分为分体式或一体式，分体式：传感器出线直接接在磁座的接线柱上，再由接线柱转接；一体式：后端出线直接接往现场防爆箱。

[0027] 本发明设计的高性能磁座结构如图2所示，5代表磁座换套，6代表伸缩式滑块，7代表接线柱，8、9均代表磁铁。磁座包括以下几个部分：磁座护套，活动式滑块，接线柱，高性能磁铁，磁座外壳。磁座护套与磁座外壳均选用铝合金材质，减轻磁座重量；高性能磁铁选用钕铁硼强力磁铁，安装在磁座内部；需要重点说明的是活动式滑块，端面式铂热电阻温度探头通过螺纹固定在滑块上，滑块可在磁座内部一定空间内上下移动，与磁座下端的2块磁铁配合，可根据阀盖表面结构自动调整吸附位置与角度，适用于平面结构、弧面结构以及有棱角的结构。

[0028] 由于温度探头前端伸出磁座，在吸附到往复压缩机阀盖上时，探头前端受到挤压，推动滑块在磁座内向上运动，弹簧亦受到挤压，产生的反向力推动探头前端面与阀盖表面紧密接触，保证温度测量的准确性。弹簧刚度为2000N/m，最大压缩量为5mm，产生的最大作用力为10N。

[0029] 该型传感器设计加工好后，进行了温度实际采集测试，温度采集在高温老化箱中进行，与传统的气阀温度传感器进行了对比，结果如图3所示。可发现，新型传感器对温度的响应较快，较早达到了高温老化箱的设定标准值，可保证故障状态下温度变化的快速捕捉。

[0030] 我们对实际温度的采集也进行了对比，如图4所示，图中小菱形曲线代表老款温度传感器的实际采集温度曲线，大正方形曲线代表新款温度传感器的实际采集温度曲线。从图中可发现，新款温度传感器无论温度响应速率还是实际采集到的温度绝对值都明显优于老款温度传感器，体现了本发明的优势。