一种超低温往复压缩机的在线监测系统及其示功方法技术方案

本发明专利技术公开一种超低温往复压缩机的在线监测系统，包括压缩机气缸、转接机构、示功阀、动态压力传感器、高阻抗输出线缆和监控中心；所述压缩机气缸的缸壁上设有示功孔，示功孔用于导通压缩机气缸内部的气体；转接机构用于示功阀的安装和拆卸；所述示功阀的一端通过转接机构与压缩机气缸固定连接，另一端与动态压力传感器相连接；所述动态压力传感器对压缩机气缸进行压力检测并输出压力数据；所述监控中心在线监测压力数据并绘制相应的示功图。本发明专利技术应用于LNG接收站低温BOG压缩机的气缸缸内动态压力信号采集，使分析人员可以对活塞环、气阀、填料等易损件的运行状态进行评估，同时也可以计算活塞杆的动态负载和反向角。

【技术实现步骤摘要】
一种超低温往复压缩机的在线监测系统及其示功方法
本专利技术涉及压缩机监测
，尤其涉及一种超低温往复压缩机的在线监测系统及其示功方法。
技术介绍
往复式压缩机属于过程流体机械，是将机械能转化为气体内能(静压能)来满足工艺及过程需要的设备.根据调研数据显示，在中国，往复式压缩机是使用最为广泛，数量最为庞大的压缩机种类。同时，往复式压缩机工作负荷高、运行时间长，是油气田、化工等企业中能耗较高的设备之一。往复式压缩机能否长期稳定、可靠、高效、更经济地工作，很大程度上取决于压缩机气阀是否具有良好的工作性能。因此，在衡量该类设备的工作状态时，不仅要关注其机械结构及运动部件的可靠性，也同时需要关注其工作性能及产能。由于其特殊的运动和结构方式，以及独有的工作循环和间歇性的吸排气特点，传统的振动监测技术在此类设备上的应用具有很大的局限性。随着往复式压缩机性能监测技术的进步日益普及，越来越多的往复式压缩机已逐渐在压缩机整体设计过程中将机组与状态监测系统的匹配考虑到了结构设计中。超低温往复压缩机的气缸长期工作在低于1K的温度的超低温以下工作温度下，气缸整体被厚厚的冰层覆盖，为保证测量信号的实时性，传感器需尽可能靠近气缸安装。这需要动态压力传感器及示功阀，能耐受低于1K的温度的超低温且在低温工况下能长期稳定运行。低温BOG压缩机作为LNG接收站的重要关键设备，它的稳定运行对整个LNG接收站至关重要，直接关系到国家的能源供给。BOG压缩机的非计划停车，会导致大量的BOG气体直排火炬，造成重大经济损失和能源浪费。针对上述情况，对BOG压缩机的在线性能监测就尤为必要。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术存在的问题，提供一种超低温往复压缩机的在线监测系统及其示功方法，应用于LNG接收站低温BOG压缩机的气缸缸内动态压力信号采集，使分析人员可以对活塞环、气阀、填料等易损件的运行状态进行评估，同时也可以计算活塞杆的动态负载和反向角。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案：一种超低温往复压缩机的在线监测系统，包括压缩机气缸、转接机构、示功阀、动态压力传感器、高阻抗输出线缆和监控中心；所述压缩机气缸的缸壁上设有示功孔，示功孔用于导通压缩机气缸内部的气体；所述转接机构安装在示功孔上，转接机构用于示功阀的安装和拆卸；所述示功阀的一端通过转接机构与压缩机气缸固定连接，另一端与动态压力传感器相连接；用于测量压缩机气缸内部压缩压力和爆发压力；所述动态压力传感器用于对压缩机气缸在往复周期内的吸排气过程进行压力检测并输出压力数据；所述高阻抗输出线缆的两端分别连接动态压力传感器和监控中心，用于传导压力数据；所述监控中心用于在线监测压力数据并绘制相应的示功图。为了进一步完善，所述示功孔为多级沉孔结构，从内到外的结构依次为前端通孔、第一台阶面、配合密封孔、第二台阶面和螺孔，所述前端通孔、配合密封孔和螺孔的孔径依次增大，所述转接机构包括接头和软质金属垫圈，所述接头为阶梯轴结构，从内到外依次为配合轴段、外螺纹轴段和扳手卡位段，所述外螺纹轴段与螺孔螺纹连接，所述配合轴段与配合密封孔滑动配合，所述配合轴段与第一台阶面之间通过设置软质金属垫圈实现压紧式密封，所述配合密封孔的长度小于软质金属垫圈厚度与配合轴段长度之和；所述接头上开设有示功通路，示功通路的内端与前端通孔相连通，示功通路的外端设有螺纹锥孔。进一步完善，所述示功阀包括阀体、侧管体、阀盖、阀芯和手轮，所述阀体左端设有锥管，锥管与螺纹锥孔螺纹连接，所述阀体右端设有传感器接口，传感器接口与动态压力传感器连接，所述手轮在阀芯顶端安装连接，所述阀体内设有相互平行的前段通道和后段通道，前段通道和后段通道之间设有倾斜的连接通道，连接通道中部设有凹穴，所述凹穴上方设有阀芯通孔，阀芯通孔上端设有第一内螺纹管，所述侧管体上部为第二内螺纹管，所述侧管体下部为第一外螺纹管，所述第一外螺纹管与第二内螺纹管之间设有第一六角螺母，所述第一外螺纹管与第一内螺纹管螺纹连接，所述阀盖上部为第二六角螺母，所述阀盖下部为第二外螺纹管，第二外螺纹管与第二内螺纹管螺纹连接，且第二外螺纹管上设有防松螺母，所述阀盖上螺纹连接有所述阀芯，阀芯下端穿过阀芯通孔并设有与凹穴配合的锥头，所述手轮包括手轮盘与手轮轴，所述手轮盘在手轮轴上安装连接，所述手轮轴下端与所述阀芯顶端焊接连接。进一步完善，所述前段通道上设有防爆发机构，防爆发机构包括设置在前段通道上侧内壁的闸孔、闸孔内可以上下滑动的闸块和用于闸块复位弹簧，闸孔与阀芯通孔之间设有活动槽，活动槽内设有可以上下活动的联动杆，联动杆的一端与闸块侧部固定连接，另一端与阀芯侧部设置的环槽配合滑动连接。进一步完善，所述示功阀整体采用奥氏体不锈钢。进一步完善，所述动态压力传感器包括壳体和焊接在壳体内的石英谐振压力传感器，石英谐振压力传感器内具有带温度补偿的差分电桥型传感器监控放大电路；所述壳体的一端为连接高阻抗输出线缆的电气插口，另一端为引压管脚。进一步完善，所述壳体侧壁中部设有外六角卡位，外六角卡位与电气插口之间具有套接部，外六角卡位与传感器接头之间设有外螺纹部，所述电气插口外部设有隔爆端盖，隔爆端盖内孔与套接部过盈套接配合，所述引压管脚外部设有隔爆接头，隔爆接头一端连接示功阀，隔爆接头另一端螺纹连接外螺纹部。一种示功方法，包括以下步骤：将所述示功阀和动态压力传感器的组合件安装在所述压缩机气缸上，示功阀通过连接结构与压缩机气缸的缸壁间接连接，然后开机运行；所述监控中心通过高阻抗输出线缆向动态压力传感器发送测量指令；所述动态压力传感器测量压缩机气缸内部压缩压力和爆发压力并输出压力数据，压力数据通过高阻抗输出线缆传输到监控中心；监控中心收到上传的压力数据后绘制示功图。本专利技术有益的效果是：1、本专利技术的示功孔尺寸较短，孔径较大，能有效消除前端通孔中的管腔效应。同时，在与压缩缸密封处，采用软质金属垫片进行机械面压紧式密封，能有效防止工艺气体的泄漏。2、本专利技术设有转接机构，转接机构为外接低温示功阀提供安装螺纹，而不是将示功阀直接安装在缸壁上。此设计的优点在于，能够避免在示功阀安装或拆卸时对缸壁螺纹的损坏，进而导致螺纹失效。在示功阀需要拆卸时，该机构可直接匹配丝堵，形成可靠密封。3、本专利技术的低温用示功阀采用整体奥氏体304不锈钢设计，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性。阀体、侧管体、阀盖、阀芯等部件之间采用螺纹配合或金属面配合，实现机械硬密封，密封性能好，密封性能好，低温环境下不卡死，有效避免了有机密封填料在低温环境下的脆化及性变。阀门采用针阀设计，在打开和关闭时，可做到无任何泄漏，耐压强度高达15000psi。4、本专利技术的示功阀设有防爆发机构，通过在阀芯前部设置可升降的闸块，可以有限抵气缸的爆发压力，在阀芯打开时，抗高压高速气流的冲刷，有效减小了阀芯下端锥头的密封锥面磨损，大大地提高了阀芯的结构强度和使用寿命。5、本专利技术采用专用于低温环境应用且动态性好、性能不受低温影响的动态压力传感器设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温往复压缩机的在线监测系统，其特征在于：包括压缩机气缸(1)、转接机构(2)、示功阀(3)、动态压力传感器(4)、高阻抗输出线缆(5)和监控中心(6)；/n所述压缩机气缸(1)的缸壁上设有示功孔(11)，示功孔(11)用于导通压缩机气缸(1)内部的气体；/n所述转接机构(2)安装在示功孔(11)上，转接机构(2)用于示功阀(3)的安装和拆卸；/n所述示功阀(3)的一端通过转接机构(2)与压缩机气缸(1)固定连接，另一端与动态压力传感器(4)相连接；用于测量压缩机气缸(1)内部压缩压力和爆发压力；/n所述动态压力传感器(4)用于对压缩机气缸(1)在往复周期内的吸排气过程进行压力检测并输出压力数据；/n所述高阻抗输出线缆(5)的两端分别连接动态压力传感器(4)和监控中心(6)，用于传导压力数据；/n所述监控中心(6)用于在线监测压力数据并绘制相应的示功图。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低温往复压缩机的在线监测系统，其特征在于：包括压缩机气缸(1)、转接机构(2)、示功阀(3)、动态压力传感器(4)、高阻抗输出线缆(5)和监控中心(6)；
所述压缩机气缸(1)的缸壁上设有示功孔(11)，示功孔(11)用于导通压缩机气缸(1)内部的气体；
所述转接机构(2)安装在示功孔(11)上，转接机构(2)用于示功阀(3)的安装和拆卸；
所述示功阀(3)的一端通过转接机构(2)与压缩机气缸(1)固定连接，另一端与动态压力传感器(4)相连接；用于测量压缩机气缸(1)内部压缩压力和爆发压力；
所述动态压力传感器(4)用于对压缩机气缸(1)在往复周期内的吸排气过程进行压力检测并输出压力数据；
所述高阻抗输出线缆(5)的两端分别连接动态压力传感器(4)和监控中心(6)，用于传导压力数据；
所述监控中心(6)用于在线监测压力数据并绘制相应的示功图。


2.根据权利要求1所述的一种超低温往复压缩机的在线监测系统，其特征在于：所述示功孔(11)为多级沉孔结构，从内到外的结构依次为前端通孔(111)、第一台阶面(112)、配合密封孔(113)、第二台阶面(114)和螺孔(115)，所述前端通孔(111)、配合密封孔(113)和螺孔(115)的孔径依次增大，所述转接机构(2)包括接头(21)和软质金属垫圈(22)，所述接头(21)为阶梯轴结构，从内到外依次为配合轴段(211)、外螺纹轴段(212)和扳手卡位段(213)，所述外螺纹轴段(212)与螺孔(115)螺纹连接，所述配合轴段(211)与配合密封孔(113)滑动配合，所述配合轴段(211)与第一台阶面(112)之间通过设置软质金属垫圈(22)实现压紧式密封，所述配合密封孔(113)的长度小于软质金属垫圈(22)厚度与配合轴段(211)长度之和；所述接头(21)上开设有示功通路(214)，示功通路(214)的内端与前端通孔(111)相连通，示功通路(214)的外端设有螺纹锥孔(215)。


3.根据权利要求2所述的一种超低温往复压缩机的在线监测系统，其特征在于：所述示功阀(3)包括阀体(31)、侧管体(32)、阀盖(33)、阀芯(34)和手轮(35)，所述阀体(31)左端设有锥管(311)，锥管(311)与螺纹锥孔(215)螺纹连接，所述阀体(31)右端设有传感器接口(312)，传感器接口(312)与动态压力传感器(4)连接，所述手轮(35)在阀芯(34)顶端安装连接，所述阀体(31)内设有相互平行的前段通道(313)和后段通道(314)，前段通道(313)和后段通道(314)之间设有倾斜的连接通道(315)，连接通道(315)中部设有凹穴(316)，所述凹穴(316)上方设有阀芯通孔(317)，阀芯通孔(317)上端设有第一内螺纹管(318)，所述侧管体(32)上部为第二内螺纹管(321)，所述侧管体(32)下部为第一外螺纹管(322)，所述第一外螺纹管(322)与第二内螺纹管(321)之间设有第一六角螺母(323)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利兵，冯学强，
申请(专利权)人：浙江强盛压缩机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33