一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统，包括分体式位移传感器以及数据采集仪或边缘计算网关，分体式位移传感器由限位块和传感器本体组成，传感器本体包括壳体、PCB组件、导杆、滑动基体以及高精密磁铁，滑动基体的外端设置有磁体，滑动基体的内端为滑块，导杆的两端均套设有限位弹簧，限位块和传感器本体分别直接固定或者通过安装垫块固定于两个相互连接的法兰上，分体式位移传感器上的限位块和传感器本体位于两个连接法兰的侧壁上远离连接处的部位，导杆、滑动基体和限位弹簧的整体长度与上述两个远离连接处的部位之间的距离相匹配。该监测系统具有监测精度高、应用范围广、成本低的优点。成本低的优点。成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统


[0001]本技术涉及一种法兰连接螺栓松动在线监测系统，尤其涉及一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统。

技术介绍

[0002]法兰连接是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接，法兰连接结构在目前工业领域中极其常见，发挥着十分重要的作用。法兰连接结构中的螺栓在交变载荷作用下，承受拉、压循环作用。在拉、压交变载荷作用下，螺纹发生塑性变形而导致松弛，将导致螺栓预紧力减小。预紧力过小会造成连接的不可靠，工作时产生振动松弛、泄露、结构滑移等现象，从而影响机器正常工作；如果螺栓紧固的预紧力过大，导致螺栓在载荷作用下极易断裂，从而削弱了连接节点的承载力，严重时可能诱发结构失稳。因此为了防止螺栓预紧力的减少或消失，用力矩扳手检查螺栓的预紧力是定期维护的一项重要内容。运维地处偏远地带时，螺栓预紧力的定期检查运维策略一般为半年进行一次。这项工作既费时又费力，加之工作人员个人主观和客观方面的多因素影响，并不能保证每次及时发现和消除螺栓松动问题，所以有必要对螺栓松动进行在线监测。
[0003]目前可以通过在法兰上安装传感器，并通过传感器来监测法兰的状态，从而监测螺栓是否发生松动，该技术方案具有原理简单直观、现场安装方便、技术可靠性高等优点。例如中国专利CN211504073U公开了一种法兰连接螺栓松动监测系统，该系统通过采用分体式位移传感器监测法兰间隙来监测螺栓松动。但是该监测系统还存在以下不足：(1)只有当法兰连接螺栓严重松动或螺栓连接处受到极端载荷的情况下，两个被连接的法兰之间才可能出现间隙，此时位移传感器才能监测到明显位移；若出现螺栓松动，但两个被连接法兰之间无间隙的情况时，位移传感器无法监测到明显位移，从而无法监测到螺栓的松动，监测精度低。(2)当位移传感器可安装位置受限或位移传感器壳体、限位块可安装位置间距较远或较近时，则无法采用该监测系统，使用范围受限。(3)当两个连接法兰的侧壁不在同一平面，且高程相差较大时，无法采用该监测系统。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的上述不足，本技术提供了一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统，该监测系统具有监测精度高、应用范围广、成本低的优点。
[0005]实现本技术上述目的所采用的技术方案为：
[0006]一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统，包括分体式位移传感器以及数据采集仪或边缘计算网关，其中分体式位移传感器与数据采集仪或边缘计算网关相连接并传输所测得的位移信号，所述分体式位移传感器由相互分离的限位块和传感器本体组成，所述传感器本体包括壳体、位于壳体内的PCB组件和导杆、套在导杆上并能够沿导杆滑动的滑动基体以及固定于滑动基体上并随滑动基体同步移动的高精密磁铁，滑动基体的外端设置有磁体并通过磁力吸附固定于限位块上，滑动基体的内端为套设在导杆上的滑块，
所述导杆的两端均套设有限位弹簧，限位弹簧位于滑块的左右两侧，所述PCB组件中包括高精度电磁感应芯片和单片机，高精密磁铁与高精度电磁感应芯片的表面贴合接触，高精度电磁感应芯片与单片机相连接将捕获的磁场变化信号传输至单片机，所述限位块和传感器本体分别直接固定或者通过安装垫块固定于两个相互连接的法兰上，以使限位块和传感器本体的安装平面位于同一平面上，所述分体式位移传感器上的限位块和传感器本体位于两个连接法兰的侧壁上远离连接处的部位，所述导杆、滑动基体和限位弹簧的整体长度与上述两个远离连接处的部位之间的距离相匹配。
[0007]当上述法兰侧壁上远离连接处的部位上有限位开关或感应探头时，所述限位块的结构呈台阶状并通过安装垫块固定于法兰上，以避免与限位开关或感应探头发生干涉。
[0008]所述分体式位移传感器设置有四个以上，且均匀地分布在法兰连接处的内圆周上或外圆周上。
[0009]所述分体式位移传感器通过CAN通讯、485通讯或以太网与数据采集仪或边缘计算网关相连接。
[0010]所述PCB组件中还设置有用于采集环境温度数据的温度传感芯片，温度传感芯片与单片机连接并将环境温度数据传输至单片机，单片机对环境温度数据进行处理后发送至数据采集仪或边缘计算网关。
[0011]所述PCB组件中还设置有用于采集环境振动讯号并转化为电平信号的振动传感芯片，振动传感芯片与单片机连接并将电平信号传输至单片机，单片机对电平信号进行数据处理为振动数据信号后发送至数据采集仪或边缘计算网关。
[0012]所述壳体的顶面设置有开口，开口处设置有盖板，所述壳体及盖板均为不锈钢材质。
[0013]所述PCB组件中还设置有防电磁干扰电路。
[0014]所述磁体为强磁性永磁体。
[0015]与现有技术相比，本技术提供的技术方案有以下优点：1、本技术中分体式位移传感器的传感器本体与限位块位于两个连接法兰的侧壁上远离连接处的部位，这样当螺栓松动或断裂后，法兰被压缩量将缩小，法兰外侧面将会沿螺栓拉伸方向出现轴向相对位移，分体式位移传感器监测到法兰轴向相对位移的变化，并将监测到的信号输出到上位机，从而实现法兰连接螺栓的监测，对螺栓松动或断裂的监测更敏感，监测精度高。2、本技术中位移传感器采用特有的分体式结构设计、传感器本体与限位块间距可调整，从而满足不同尺寸法兰的监测，应用范围广。3、本技术中通过设置安装垫片，可修正两法兰安装面不平整或者不在同一平面上的问题，从而准确地持续测量法兰轴向相对位移。4、本技术中通过将限位块设置成台阶状，当法兰上限位块的安装位置处有限位开关或感应探头时，限位块可以绕过限位开关或感应探头并通过安装垫片安装在法兰上，避免与限位开关或感应探头发生干涉。
附图说明
[0016]图1为本技术中基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统的安装示意图；
[0017]图2为本技术中分体式位移传感器的结构示意图；
[0018]图3为本技术中分体式位移传感器的安装状态俯视图；
[0019]图4为本技术中将分体式位移传感器直接固定在法兰侧壁上时的侧视图；
[0020]图5为本技术中将分体式位移传感器通过安装垫块固定在法兰侧壁上时的侧视图；
[0021]图6为本技术中限位块的结构图；
[0022]图7为当法兰侧壁上远离连接处的部位上有限位开关或感应探头时，位移传感器安装的侧视图；
[0023]图8为本技术中基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统的整体示意图；
[0024]图中：1
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壳体，2
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限位块，3
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PCB组件，4
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导杆，5
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滑动基体，6
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高精密磁铁，7
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磁体，8
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限位弹簧，9
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盖板，10
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分体式位移传感器，11
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上法兰，12
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统，包括分体式位移传感器以及数据采集仪或边缘计算网关，其中分体式位移传感器与数据采集仪或边缘计算网关相连接并传输所测得的位移信号，所述分体式位移传感器由相互分离的限位块和传感器本体组成，所述传感器本体包括壳体、位于壳体内的PCB组件和导杆、套在导杆上并能够沿导杆滑动的滑动基体以及固定于滑动基体上并随滑动基体同步移动的高精密磁铁，滑动基体的外端设置有磁体并通过磁力吸附固定于限位块上，滑动基体的内端为套设在导杆上的滑块，所述导杆的两端均套设有限位弹簧，限位弹簧位于滑块的左右两侧，所述PCB组件中包括高精度电磁感应芯片和单片机，高精密磁铁与高精度电磁感应芯片的表面贴合接触，高精度电磁感应芯片与单片机相连接将捕获的磁场变化信号传输至单片机，其特征在于：所述限位块和传感器本体分别直接固定或者通过安装垫块固定于两个相互连接的法兰上，以使限位块和传感器本体的安装平面位于同一平面上，所述分体式位移传感器上的限位块和传感器本体位于两个连接法兰的侧壁上远离连接处的部位，所述导杆、滑动基体和限位弹簧的整体长度与上述两个远离连接处的部位之间的距离相匹配。2.根据权利要求1所述的基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统，其特征在于：当上述法兰侧壁上远离连接处的部位上有限位开关或感应探头时，所述限位块的结构呈台阶状并通过安装垫块固定于法兰上，以避免与限位开关或感应探头发生干涉。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程庆阳，王东利，蔡云龙，邵云，
申请(专利权)人：陕西中科启航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：