大扭矩阀门扭矩监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种大扭矩阀门扭矩监测系统，在电机和大扭矩蜗轮蜗杆副之间增设了小扭矩蜗轮蜗杆副和扭矩放大机构，通过减速增扭矩的方法，驱动大扭矩的阀门，将阀门的扭矩通过这套装置，增速减扭矩反映到小蜗轮蜗杆副的蜗杆轴向窜动上，并通过检测该蜗杆的轴向位移量，再通过线性变换就可以计算出阀门的实际扭矩，这样的检测方法不仅准确，而且降低大扭矩检测的成本。另外通过无线通讯方式与ＰＣ机或者笔记本电脑进行数据交换，实现远程实时控制阀门动作，实时监测阀门的动态扭矩、行程以及相关报警信息。本系统对阀门运行过程中的扭矩进行实时定量分析和完整的检测分析，为提升阀门的扭矩设计水平，产品质量水平以及使用寿命提供完善的数据依据。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于阀门扭矩监测领域，尤其是涉及一种大扭矩阀门扭矩监测系统。
技术介绍
阀门的扭矩是指要使阀门开启或关闭动作所必须施加的作用力或扭矩。阀门动作 过程中，由于管道内阀门两端介质压差的不同形成的对阀门的压力作用力，以及阀杆与填 料、阀板与阀座和其他摩擦力，因此要动作阀门需要施加一定的动作扭矩。阀门在动作过程 中，所需的开启或关闭扭矩是动态变化的。为了监测阀门的动态扭矩变化，考核阀门的综合性能，同时可以在运行中对阀门 进行保护，需要对阀门的动态扭矩进行实时的、准确的监测，并根据采集的扭矩数据和行程 数据，对阀门在全行程的扭矩状况进行定量分析。这些数据将可以为设计和制造阀门提供 有力的依据，同时可以实时监控阀门在实际运行中的扭矩变化，为阀门的预维护提供数据。原有的检测方法是在大输出轴和被测阀门安装动态扭矩传感器，直接测量阀门动 作过程中的扭矩，这种测量方法对于小扭矩阀门较为简单和实用，但是由于受动态扭矩传 感器本身加工工艺和测量方法的限制，超过5万N. m的阀门的扭矩就无法通过此方法测量。 因此这种测量方法有一定的局限性，使用范围有限。另外，现有的在线监测系统，大多为有 线的监测方式，也无法实现阀门扭矩远程的实时动态监测。
技术实现思路
本技术的目的之一是提供一种能够对大扭矩阀门扭矩进行实时监测的系统， 另一个目的是实现远程的实时动态监测，能在测试过程中得到阀门全行程扭矩连续变化的 曲线函数，而且能够通过无线数据采集装置采集一段时间内的扭矩和行程变化数据。为实现上述目的，本技术的技术方案是—种大扭矩阀门扭矩监测系统，包括数据采集监控装置，行程数据采集装置、扭矩 数据采集装置和电机驱动模块，其特征在于在电机和大扭矩蜗轮蜗杆副之间依次增设了小扭矩蜗轮蜗杆副和扭矩放大机 构；其中小扭矩蜗轮蜗杆副的蜗杆轴和小输出轴上分别设置扭矩数据采集装置和行 程数据采集装置，分别通过这两个装置将扭矩和行程信号输入给数据采集监控装置；所述数据采集监控装置通过电机驱动模块实现对电机的实时控制。进一步，所述扭矩放大机构包括小直齿轮组和由该小直齿轮组带动的大直齿轮 组，其中小直齿轮组连接小扭矩蜗轮蜗杆副的小输出轴，大直齿轮组带动所述大扭矩蜗轮 蜗杆副。进一步，所述扭矩数据采集装置包括设置在小扭矩蜗轮蜗杆副的蜗杆轴上的扭矩 传感器和与之相连接的扭矩数据采集模块，所述扭矩传感器的信号通过扭矩数据采集模块 发送给数据采集监控装置。进一步，所述行程数据采集装置包括设置在小扭矩蜗轮蜗杆副的小输出轴上的行 程传感器和与之相连接的行程数据采集模块，所述行程传感器的信号通过行程数据采集模 块发送给数据采集监控装置。进一步，所述扭矩传感器是位移监测传感器。进一步，所述行程传感器是绝对值编码器。进一步，所述数据采集控制装置是一套无线数据采集监控装置，通过无线通讯方 式与PC机或者笔记本电脑进行数据交换。本技术具有的优点和有益效果是由于采用上述技术方案，在电机和大扭矩 蜗轮蜗杆副之间增设了小扭矩蜗轮蜗杆副和扭矩放大机构，将大扭矩的角行程阀门的扭矩 值的变化线性传递到小扭矩蜗轮蜗杆副的蜗杆上，将该蜗杆的直线位移转化为电信号，输 入给数据采集控制装置，通过线性转换，即可得到阀门运行的实际扭矩值。这样的方法实现 了对大扭矩角行程阀门的扭矩的精确检测，填补了目前没有该装置的空白。同时，利用无线数据采集控制装置，对采集的扭矩和行程数据进行实时分析，可对 阀门在全行程过程中的扭矩变化进行全面定量了解。由于采用无线方式，不仅可以在检测 过程中对阀门扭矩进行分析，为阀门的制造和设计提供数据；还可以为阀门使用现场提供 远程在线实时的扭矩数据记录和分析，提供阀门运行中的预防性维护功能。本技术具有数字化无线扭矩监测控制功能，运行安全稳定可靠，控制水平先 进，功能完善，操作简便，可靠性强，抗干扰性高，为大扭矩角行程阀门的执行机构正确选配 提供了数据依据，对影响阀门扭矩的相关因素进行分析研究，可为阀门运行扭矩的设计提 供参考，为提高阀门产品质量和设计水平提供了解决思路。附图说明图1是本技术的整体结构示意图图2是本技术的数据采集监控部分结构示意图图中101、被测阀门，102、大输出轴，103、大扭矩蜗轮蜗杆副，104、电机；201、大直齿轮组，202、小直齿轮组，203、小输出轴，204、小扭矩蜗轮蜗杆副；301、绝对值编码器，302、位移监测传感器，303、数据采集监控装置，304、PC机或笔 记本电脑，305、行程数据采集模块，306、扭矩数据采集模块，307、电机驱动模块具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细的描述。如图1和图2所示，数据采集监控装置303通过电机驱动模块307驱动电机104， 电机104带动一套小扭矩蜗轮蜗杆副204，驱动小输出轴203，小输出轴203连接一套小直 齿轮组202，小直齿轮组202带动一套大直齿轮组201，大直齿轮组201带动大扭矩蜗轮蜗 杆副103，最终通过大输出轴102带动被测阀门101转动；通过上述在电机104和大扭矩蜗 轮蜗杆副103之间依次增设小扭矩蜗轮蜗杆副204和扭矩放大机构，即通过增速减扭矩将 被测阀门的大扭矩变化反映到小蜗轮蜗杆副204的轴向窜动上，并通过检测小蜗轮蜗杆副 204的蜗杆的窜动位移量，再通过线性变换就可以计算出阀门的实际扭矩。具体来说，就是由行程数据采集装置的行程数据采集模块305将连接在小输出轴 203上的作为行程数据采集装置的行程传感器的绝对值编码器301采集阀门行程绝对位置 信号，即获取行程信号，并解析后通过SSI接口传输给数据采集监控装置303。由扭矩数据采集装置的扭矩数据采集模块306将装于小扭矩蜗轮蜗杆副204的蜗 杆轴上的作为扭矩传感器的位移监测传感器302反馈的信号采集进来，即获取扭矩信号， 通过线性计算得出阀门扭矩值，并传输给数据采集监控装置303。数据采集监控装置303可通过无线通讯方式与PC机或笔记本电脑304进行数据 交换，两者之间无须接线，距离可以根据实际需要调整。PC或笔记本电脑304将采集的数据 通过内置的软件进行分析，并以曲线和图表等形式显示。以上对本技术的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本技术的 较佳实施例，不能被认为用于限定本技术的实施范围。凡依本技术申请范围所作 的均等变化与改进等，均应仍归属于本技术的专利涵盖范围之内。权利要求1.一种大扭矩阀门扭矩监测系统，包括数据采集监控装置，行程数据采集装置、扭矩数 据采集装置和电机驱动模块，其特征在于在电机和大扭矩蜗轮蜗杆副之间依次增设了小扭矩蜗轮蜗杆副和扭矩放大机构；其中小扭矩蜗轮蜗杆副的蜗杆轴和小输出轴上分别设置扭矩数据采集装置和行程数 据采集装置，分别通过这两个装置将扭矩和行程信号输入给数据采集监控装置；所述数据采集监控装置通过电机驱动模块实现对电机的实时控制。2.根据权利要求1所述的大扭矩阀门扭矩监测系统，其特征在于所述扭矩放大机构 包括小直齿轮组和由该小直齿轮组带动的大直齿轮组，其中小直齿轮组连接小扭矩蜗轮蜗 杆副的小输出轴，大直齿轮组带动所述大扭矩蜗轮蜗杆副。3.根据权利要求1所述的大扭矩阀门扭矩监测系统，其特征在于所述扭矩数据采集 装置包括设本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大扭矩阀门扭矩监测系统，包括数据采集监控装置，行程数据采集装置、扭矩数据采集装置和电机驱动模块，其特征在于：在电机和大扭矩蜗轮蜗杆副之间依次增设了小扭矩蜗轮蜗杆副和扭矩放大机构；其中小扭矩蜗轮蜗杆副的蜗杆轴和小输出轴上分别设置扭矩数据采集装置和行程数据采集装置，分别通过这两个装置将扭矩和行程信号输入给数据采集监控装置；所述数据采集监控装置通过电机驱动模块实现对电机的实时控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹式录，王婷婷，杨菊臣，张丽芳，郑明明，
申请(专利权)人：天津埃柯特阀门控制设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]