基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于無線傳感器技術領域，具體涉及一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網絡技術在機械設備狀態監測和故障診斷領域的應用，在一定程度上解決了采用有線技術進行設備狀態監測存在的問題，它不僅是有線技術的有效補充，而且對擴充設備監測范圍，提高監測水平，降低監測成本有著重要作用。無線傳感網絡技術的運用開辟了網絡技術與狀態監測、故障診斷綜合應用的新領域。因此，依托無線傳感器網絡技術，進一步探索和革新換熱器狀態監測和故障診斷的方法和手段具有重要的意義。
[0003]換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業生產中，常常用作把液態流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。換熱器既可是一種單元設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設備的組成部分，如氨合成塔內的換熱器。換熱器是化工生產中重要的單元設備，根據統計，熱交換器的噸位約占整個工藝設備的20%有的甚至高達30%，其重要性可想而知。
[0004]實時無線傳感網絡技術，可以提前診斷換熱器的故障種類與發生故障的位置，在傳統換熱器維護中難以在故障發生前發現設備存在生產安全隱患，一般都是設備已經不能正常生產工作的時候才能夠給維修人員發現相應的故障，屆時，已給企業造成了很大的財產損失，甚至發生生產安全事故，造成人員的傷亡。采用實時無線傳感網絡技術進行換熱器監測與故障診斷，能夠在設備將要或者已經發生小故障的時候被監測人員發現，屆時進行及時的維修，在工業生產中進行換熱器輕微故障維修往往不用停車，進而不會影響企業的正常生產。同時，可以預測設備的工作狀態，若有重大故障發生，可以及時提醒設備操作員注意自我保護，甚至還有機會保護設備以免遭受更大的破壞。因此，使用無線傳感網絡對換熱器進行實時在線監測和故障診斷具有重大的意義。
[0005]機械振動信號中包含了豐富的機器狀態信息，大部分機械是以金屬為結構，剛性較強，若機械本身的結構發生改變，如發生金屬斷裂，固定端松動等，機械振動會發出不同的振動信號，據河南石油報第9卷第三期1995年7月《設備振動監測的實踐與應用》可知，石化管道設備的振動特性可對應唯一的特殊故障，故通過對振動信號的分析和處理，能夠確定故障產生的原因。通過信號分離處理，可以準確找出機械發生的故障類型和位置，并進一步分析，可以做出此次故障對是否影響機械運轉、有多大的影響、故障產生的原因是什么、是否要停機維修等關鍵判斷，可以提高機械維修效率，降低維修成本。
[0006]然而石化廠區的設備管理非常嚴格，操作專業性高，直接對生產中的換熱器管道進行實驗的話，稍有不慎，容易引發重大事故，直接危害生命安全，故在換熱器故障診斷試驗階段，不宜直接對石化廠區的換熱器進行振動實驗。故無線振動傳感網絡對換熱器進行實時在線監測和故障診斷實驗系統有廣泛的應用價值。
[0007]文獻[I]，基于人工免疫系統的機組故障診斷技術研究，張清華，華南理工大學，2004，博士論文，指出無量綱指標故障診斷算法。
【實用新型內容】
[0008]為解決現有技術的不足，本實用新型公開一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，改變以往單純靠工程師個人工作經驗判斷故障問題的狀況，該系統將故障進行量化，通過實時監測有效預防機械故障問題。
[0009]本實用新型采用如下技術方案:一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，其特征在于:包括無線振動信號監測系統、循環水換熱器、冷水池、熱水池、用于連接熱水池與循環水換熱器的管Al和A2、用于連接冷水池與循環水換熱器的管BI和B2 ;管A1、A2、B1、B2上分別設有流量計、無線溫度傳感器和管道壓力測試儀；所述管BI上設置冷水栗，所述管Al上設置熱水栗；所述無線振動信號監測系統包括若干位于循環水換熱器上的無線振動傳感器、與無線振動傳感器連接的網關以及與網關相連的計算機。
[0010]前述的一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，其特征在于，所述流量計為超聲波流量計，分別位于管Al、A2、B1、B2的外表面上。
[0011]前述的一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，其特征在于，所述無線溫度傳感器分別位于管Al、A2、B1、B2外表面上，且通過所述網關與計算機相連。
[0012]前述的一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，其特征在于，所述管道壓力測試儀分別位于管Al、A2、B1、B2外表面上，以及循環水換熱器兩端管箱中。
[0013]前述的一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，其特征在于，所述無線振動傳感器利用底部強力磁座均勻分布在循環水換熱器表面上。
[0014]前述的一種基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統，其特征在于，所述網關通過USB3.0與計算機相連接。
[0015]本實用新型的有益效果:通過無線振動傳感器、無線溫度傳感器、流量計、壓力測試儀來測量循環水換熱器在換熱管堵塞數目不同的狀態下振動信號、溫度、流量、壓力信息，計算機通過收集和分析這些信號，提取循環水換熱器的故障特征值，建立故障特征數據庫，判斷循環水換熱器的故障情況。本實用新型，結構簡單，對換熱器進行實時在線監測和故障診斷具有研究價值，相比傳統人工檢測維護，可以大大縮短維護的時間，降低企業維護成本，改變了以往單純靠工程師個人經驗判斷故障問題的狀況，可以有效預防重大生產事故的發生。
【附圖說明】
[0016]圖1基于無線傳感器的循環水換熱器故障診斷實驗系統結構示意圖；
[0017]圖2循環水換熱器A-A截面無線振動傳感器分布示意圖；
[0018]附圖中標記的含義為:1_流量計；2_無線溫度傳感器；3_管道壓力測試儀；4-冷水栗；5_熱水栗；6_冷水池；7_熱水池；9_無線振動傳感器；10_循環水換熱器；11_換熱管。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說