CN108151981B - 发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其技术特点是：包括单片机控制模块、滑动模块、伸缩模块、竖直角度变换模块、水平角度变换模块、检测模块和人机交互模块；滑动模块的上端固定在屋顶上，该滑块模块的下端连接伸缩模块，伸缩模块包括第一伸缩装置和第二伸缩装置，第一伸缩装置、竖直角度变换模块、第二伸缩装置、水平角度变换模块和检测模块依次连接在一起；单片机控制模块分别与滑动模块、伸缩模块、角度变换模块、检测模块相连接并控制上述模块移动并进行漏气检测。本发明设计合理，能够及时、省力、有效地完成对中低压空气压缩机漏气的检测，判断更加准确，极大地减少了环境干扰和人为因素带来的影响。

Description

发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统

技术领域

本发明属于空气压缩机检测技术领域，尤其是一种发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统。

背景技术

空气压缩机简称为空压机，是利用电能或者机械能把空气进行压缩从而得到一定压力空气的技术。在电力系统中，空气压缩机的应用非常广泛，任何形式的发电站中都离不开空气压缩机的使用。根据发电类型的不同，其用气量不同，则压缩空气的品质也不同。火力发电站的压缩空气主要用于仪表用压缩空气系统、工厂杂用压缩空气系统、水处理空气压缩系统和除灰用空气压缩系统。水电站的压缩空气主要用于仪表用压缩空气系统、厂房内杂用空气压缩系统和设备动力用空气压缩系统。核电站的空气压缩系统较火电站相比，缺少了除灰系统应用。

在电力系统中，压缩空气泄露是发电厂最大的浪费之一。压缩空气泄漏导致工厂需要使用更多的电力。同时，压缩空气的泄露会导致系统压力降低，造成执行机构动作迟缓或者拒动，使气动设备的功能效率降低，缩短设备的使用寿命，增加维护费用以及非计划停机周期，最终造成工厂生产效率的降低以及生产成本的增加。

目前，空气压缩机漏气检测主要是针对空气压缩机管道阀门处的检测。现有的发电厂检测空气压缩机漏气有的采用人工拿着仪器检测空气压缩机阀门和管道的方式，有的采用在阀门处直接耳听，观测火苗摆动等目测的简单方式。前一种方式浪费人力，而且在一些环境中，由于人的身高等限制使得部分装置检测不全面而造成遗漏。后一种方式受到环境因素影响较大，在声音相对嘈杂，有风的情况下很容易受到干扰导致检测不准确。上述两种方式在采用人力上一般采用定时检查而不能做到随时检查，将会导致不能及时发现问题而造成不必要的损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，解决现有中低压空气压缩机漏气检验中对人力要求较高、检测不准确不全面、不能及时发现问题以及受环境因素影响过大等问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，包括单片机控制模块、滑动模块、伸缩模块、竖直角度变换模块、水平角度变换模块、检测模块和人机交互模块；所述滑动模块的上端固定在屋顶上，该滑动模块的下端连接伸缩模块，所述伸缩模块包括第一伸缩装置和第二伸缩装置，所述第一伸缩装置、竖直角度变换模块、第二伸缩装置、水平角度变换模块和检测模块依次连接在一起；所述单片机控制模块分别与滑动模块、伸缩模块、竖直角度变换模块、水平角度变换模块、检测模块相连接并控制上述模块移动并进行漏气检测，所述单片机控制模块与人机交互模块实现操作与显示功能。

进一步，所述滑动模块包括第一电机、屋顶固定架、滑块、滑轮、光电传感器、发光器和连接杆；所述屋顶固定架为矩形框架结构，该屋顶固定架的上端固定在屋顶上，该屋顶固定架内侧下壁设有两条导轨凹槽，所述滑轮安装在滑块两端并嵌装在导轨凹槽内，所述第一电机和滑块相连接驱动滑块运行，所述连接杆固定在滑块的下端用于连接伸缩模块；所述光电传感器安装在滑块的上表面，所述发光器安装在光电传感器上方的屋顶固定架内壁上，光电传感器的输出端连接单片机控制模块。

进一步，所述第一伸缩装置和第二伸缩装置均采用电动推杆并分别连接有推杆电机，所述推杆电机与单片机控制模块相连接；所述第一伸缩装置用于控制检测模块竖直方向的上升和下降，所述第二伸缩装置用于控制检测模块水平方向的往复运动。

进一步，所述的竖直角度变换模块包括集成外壳及其内部的第二电机、轮轴、长绳、转轴支柱、支柱底座、筋、滚珠轴承、旋转杆；长绳缠绕在轮轴上，轮轴上的齿轮和第二电机轴上的齿轮相咬合；两个支柱底座固定在集成外壳中，两个转轴支柱竖直的放在两个支柱底座上并且通过筋来固定；两个滚珠轴承镶嵌在转轴支柱之中，旋转杆的左右两端安装在两个滚珠轴承之中；轮轴上绳子的一端系在旋转杆最上部的圆环上。

进一步，所述的水平角度变换模块包括集成外壳及其内部的第三电机、支撑臂、圆弧形导轨、滑动块、连接杆；第三电机和圆弧形导轨固定在集成外壳中，滑动块安装在导轨上，支撑臂的一端和电机轴相连接，支撑臂的另一端和滑动块相连接；连接杆的一端和滑动块的底端连接，另一端连接到检测模块。

进一步，所述的检测模块包括超声波传感器、颜色传感器和集成外壳，颜色传感器和超声波传感器自上至下的固定在集成外壳中，并在管道上设有标识不同管道类型的红色色标、黄色色标和蓝色色标。

进一步，所述的单片机控制模块由单片机、电源模块、继电器组成，单片机通过大功率驱动器驱动继电器并连接滑动模块、伸缩模块、角度变换模块、检测模块；所述电源模块与单片机、滑动模块、伸缩模块、角度变换模块、检测模块相连为其供电，所述人机交互模块由液晶显示屏以及操作按钮构成，液晶显示屏以及操作按钮与单片机相连接。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用机械式的自动检测装置并采用超声波传感器采集数据的设计，解决了现在对于中低压空气压缩机漏气检验中对人力要求较高、检测不准确不全面、不能及时发现故障以及受环境因素影响过大等问题，能够及时、省力、有效地完成对中低压空气压缩机漏气的检测。

2、本发明采用将整个检测检测固定在屋顶，由于屋顶的宽敞性，使得导轨可以根据室内空气压缩机管道的布置来进行布置；同时，由于管道安装在屋顶，可以不占用室内的地面面积，也避免了对室内其他设备以及工作人员的干扰。

3、本发明在轨道上安装发光器，并由滑块上的光传感器感知，可以更加准确地在特定的地点停下进行检测；在横向和竖向管道的阀门处，横向和竖向管道的转向连接处以及单个横向管道的管道口附近安装颜色色标，当检测模块上的颜色传感器检测到颜色色标后，装置会根据色标的不同颜色进行不同的停止、前进以及转向操作，检测时能够更加的智能准确。

4、本发明既能够通过第一伸缩装置对竖直方向的管道上的阀门进行漏气检测，通过竖直角度变换模块和第二伸缩装置，又能够将检测模块做90度方向变换进而可以进行水平方向管道阀门漏气的检测，其检测更加全面。

5、本发明的检测模块能够在水平角度变换模块的作用下在以管道阀门为中心进行约180度的水平方向的圆弧移动，不仅能够检测阀门的正面，而且可以对阀门四周的漏气情况进行检测，能够对阀门是否漏气判断更加精确，对漏气的方向的判断更加准确。

6、本发明使用超声波传感器进行数据检测：超声波传感器能够对漏气孔漏气产生的高频超声进行准确的捕捉，与以往的采用耳听和目测相比，判断更加准确，极大地减少了环境干扰和人为因素带来的影响。

7、本发明不仅可以自动检测，也可以实现手动检测。可以通过控制面板上的按钮将屋顶固定架上的滑块移动到导轨的任何位置，进而对指定位置进行专门的检测。

附图说明

图1是本发明与中低压空气压缩机管道阀门的安装示意图；

图2是本发明整体检测装置竖直方向检测时的示意图；

图3是本发明整体检测装置水平方向检测时的示意图；

图4是本发明滑动模块和导轨之间光电传感器的安装示意图；

图5是本发明竖直角度变换模块竖直方向时的整体示意图；

图6是本发明竖直角度变换模块水平方向时的整体示意图；

图7是本发明竖直角度变换模块中滚珠轴承的安装细节图；

图8是本发明竖直角度变换模块中轮轴的安装细节图；

图9是本发明水平角度变换模块整体示意图；

图10是本发明竖直角度变换模块滑块和轨道的连接细节图；

图11是本发明控制面板示意图；

图12是本发明系统连接示意图；

图中，1：滑动模块、2：伸缩模块、3：竖直角度变换模块、4：水平角度变换模块、5：检测模块、6：颜色色标、7：控制面板、1-1：钢钉孔、1-2：屋顶固定架、1-3：发光器、1-4：光电传感器、1-5：滑轮、1-6：轨道凹槽、1-7：滑块连接杆、1-8：滑块、2-1：第一伸缩装置、2-2：第二伸缩装置、3-1：圆环、3-2：旋转杆、3-3：转轴支柱、3-4：滚珠轴承、3-5：筋、3-6：支柱底座、3-7：长绳、3-8：第二电机、3-9：齿轮、3-10：轮轴、4-1：滑动块、4-2：支撑臂、4-3：圆弧形导轨、4-4：第三电机、4-5：滑轮、4-6：连接杆、5-1：集成外壳、5-2：颜色传感器、5-3超声波传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，如图1、图2和图3所示，包括滑动模块1、伸缩模块2、竖直角度变换模块3、水平角度变换模块4、检测模块5、颜色色标6以及单片机控制模块和人机交互模块。所述的滑动模块1的上端固定在屋顶，滑动模块1的下端连接伸缩模块2，伸缩模块包括第一伸缩装置2-1和第二伸缩装置2-2，第一伸缩装置2-1、竖直角度变换模块3、第二伸缩装置2-2、水平角度变换模块4和检测模块5依次连接在一起，在横向和竖向管道的阀门处、横向和竖向管道的转向连接处以及单个横向管道的管道口附近安装颜色色标6。所述单片机控制模块分别连接滑动模块、伸缩模块、角度变换模块、检测模块和人机交互模块相连接用于控制机械运动进行漏气检测并在人机交互模块对是否存在故障进行显示。

如图4所示，所述的滑动模块1包括第一电机、钢钉孔1-1、屋顶固定架1-2、发光器1-3、光电传感器1-4、滑轮1-5、轨道凹槽1-6、滑块1-8。所述屋顶固定架1-2为矩形框架结构，根据室内中低压空气压缩机管道的安装分布，对应地将屋顶固定架1-2由钢钉通过钢钉孔1-1固定在屋顶，保证滑块1-8可以运行到任何一个想要检测管道的上方。在屋顶固定架内侧的下端内壁上设有滑轮运动的轨道凹槽1-6，将滑块1-8两侧的滑轮1-5安装在轨道凹槽1-6上来进行滑块的运动，滑块1-8下端设有滑块连接杆1-7用于连接伸缩模块2。第一电机连接滑块轮子的轴，驱动滑块在导轨上运行。在滑块上表面安装有光电传感器1-4，在每个要检测管道的对应上方的屋顶固定架内部上表面，光电传感器1-4的垂直方向安装有发光器1-3。当滑块运动到此处时，滑块上的光电传感器1-4能够感受到发光器1-3发出的光，光电传感器1-4将信号传给单片机，单片机控制第一电机使小车在此位置停下，然后装置进对此位置下方管道进行检测。

所述的伸缩模块2由第一伸缩装置2-1和第二伸缩装置2-2组成，第一伸缩装置2-1和第二伸缩装置2-2均使用电动推杆。上面的第一伸缩装置2-1上端与滑块连接杆1-7相连接，下端连接竖直角度变换模块3，用于装置竖直方向的上升和下降。下面的第二伸缩装置2-2上端通过竖直角度变换模块3的连接杆连接，下端连接水平角度变换模块4，用于检测模块5水平方向的往复运动。两个电动推杆均连接有推杆电机，推杆电机通过单片机连接的继电器控制。

如图5和图8所示，所述的竖直角度变换模块3包括圆环3-1、旋转杆3-2、转轴支柱3-3、滚珠轴承3-4、筋3-5、支柱底座3-6、长绳3-7、第二电机3-8、齿轮3-9、轮轴3-10和集成外壳。两个支柱底座3-6固定在集成外壳中，两个转轴支柱3-3竖直的放在两个支柱底座3-6上并且由筋3-5来固定。两个滚珠轴承3-4镶嵌在转轴支柱3-3之中，旋转杆3-2的左右两端安装在两个滚珠轴承3-4之中，采用滚珠轴承3-4能够减小旋转杆3-2旋转时轴承的摩擦力。滚珠轴承3-4和旋转杆3-2的安装细节如图7所示。在旋转杆3-2的顶部安装有金属圆环3-1。轮轴3-10安装在集成外壳中，在轮轴3-10上缠绕有长绳3-7，长绳3-7的一端连接到金属圆环3-1上。轮轴3-10上的齿轮和第二电极轴上的齿轮3-9相咬合，如图8所示。通过电机轴的旋转带动轮轴的旋转来拉动轴上的长绳3-7，进而长绳3-7可以通过金属圆环3-1拉动旋转杆做90度的旋转运动。

如图9所示，所述的水平角度变换模块4包括滑动块4-1、支撑臂4-2、圆弧形导轨4-3、第三电机4-4、滑轮4-5、连接杆4-6和集成外壳。圆弧形导轨4-3安装在集成外壳中，滑动块4-1通过滑轮4-5安装在圆弧形导轨4-3上，滑轮4-5和圆弧形导轨4-3的连接细节图如图10所示。支撑臂4-2的一端通过螺丝固定在滑动块4-1上，另一端和第三电机4-4的轴安装到一起。电机通过单片机进行控制。滑动块4-1下部通过连接杆连接到检测模块。工作时，电机轴转动带动支撑臂转动，与支撑臂连接的滑动块4-1通过滑轮在导轨上运行，连接杆上的检测模块则可以做水平方向的圆弧运动。

所述的检测模块包括集成外壳5-1、颜色传感器5-2、超声波传感器5-3。颜色传感器5-2和超声波传感器5-3上下排布安装在集成外壳5-1中。管道上的颜色色标6包括红色、黄色和蓝色三种颜色。管道有单独的竖直管道，单独的横向管道以及横向管道和竖直管道连接到一起的管道。在单独的竖直管道和单独的横向管道阀门附近安装红色色标，在单独的横向管道以及横向竖向连接管道的转弯处安装黄色色标，在横竖向连接管道里面的竖向管道阀门处安装蓝色色标。工作时，当颜色传感器5-2检测到红色色标时，伸缩装置停止并进行漏气检测，检测完毕后两个伸缩装置均恢复原状；当颜色传感器5-2检测到黄色色标时，竖直角度变换模块3进行角度变换，第二伸缩装置2-2呈水平状态；当颜色传感器5-2检测到蓝色色标时，第一伸缩装置2-1停止动作进行附近阀门处的漏气检测，检测完毕后第一伸缩装置2-1继续伸长准备检测连接的水平管道。

所述的人机交互模块如图11所示。人机交互模块包括一个控制面板7，在控制面板7中上方有液晶显示屏，当漏气检测系统检测完毕后会将检测结果通过单片机传递到控制面板，最后在显示屏上显示。显示屏下方的四个按钮分别代表手动操作按钮，自动开始按钮，停止按钮以及结束按钮。在四个按钮下方是手动控制，当点亮手动操作按钮之后，可以通过下方的按钮控制屋顶滑块的运行以及定点检测。

所述的单片机控制模块如图12所示。其中单片机通过大功率继电器控制滑动模块1、伸缩模块2、竖直角度变换模块3、水平角度变换模块4和检测模块5的运行。单片机的输出端连接人机交互模块控制控制面板7上的操作。电源模块为单片机、滑动模块1、伸缩模块2、竖直角度变换模块3、水平角度变换模块4、检测模块5和人机交互模块供电。

本发明要对中低压空气压缩机进行漏气检测时，其检测的具体过程如下：

按下控制面板上的自动检测按钮，电源模块随即为各个模块供电。单片机控制第一电机转动，滑动模块开始在屋顶的轨道上运行。当滑块上的光电传感器感受到导轨上光源发出的光后，传感器将信号反馈给单片机，单片机控制滑块停止。滑块停止后，单片机控制第一伸缩装置逐渐伸长，在伸长过程中，检测模块上的颜色传感器将检测到管道阀门附近的颜色色标。根据色标颜色的不同，检测模块会进行不同的动作：

(1)当检测单独的竖直管道时，颜色传感器检测到阀门附近的红色色标，传感器将信号反馈到单片机，单片机控制第一伸缩装置停止伸长。此时单片机控制检测模块中的超声波检测器对阀门处的漏气情况进行检测。同时，单片机控制水平角度变换装置使得超声波传感器围绕阀门处做约180度的圆弧运动对阀门四周进行检测。检测完毕后，检测结果通过单片机将在人机交互模块中显示出来。之后，检测模块停止工作，角度变换装置以及伸缩装置回到最初状态，屋顶上的滑块重新启动继续沿着轨道向前运动；

(2)当检测单独的横向管道时，颜色传感器先检测到管道上的黄色色标，传感器将信号反馈给单片机，单片机控制第一伸缩装置停止伸长，控制竖直角度变换模块将第二伸缩装置旋转90度和水平管道平行，之后单片机控制第二伸缩装置伸长，当检测到阀门附近的红色色标时，第二伸缩装置停止伸长，水平角度变换模块和检测模块运行进行漏气检测。当检测完毕后，人机交互模块显示结果，伸缩装置、角度变换装置和检测装置恢复到初始状态；

(3)当检测横向和竖向连接的管道时，颜色传感器会最先检测到竖直管道阀门处的蓝色色标，第一伸长装置停止，水平角度变换装置和检测装置运行，开始进行阀门处漏气检测。检测完毕后，人机交互模块显示结果，水平角度变换装置和检测装置恢复到最初状态，第一伸缩装置继续伸长，当颜色传感器检测到横向竖向管道连接处的黄色传感器时，第一伸缩装置停止，竖直角度变换装置运行将第二伸缩装置旋转90度，之后第二伸缩装置逐渐伸长，当检测装置检测到水平管道阀门附近的红色传感器后，第二伸缩装置停止，检测装置和水平角度变换装置运行进行对阀门处漏气的检验。检验完毕后，显示装置显示结果，第一伸缩装置、第二伸缩装置、水平角度变换装置、竖直角度变换装置、检测装置全部恢复到最初状态，屋顶固定架上的滑块继续向前运行。

当所有的管道阀门全部检测完毕后，单片机控制轨道上的滑块回到最初的位置。电源模块停止向其他模块供电。整套运行结束。

当要手动对某管道上的阀门进行漏气检测时候，点击控制面板上的手动操作按钮，之后可以用控制面板下方的控制按钮手动控制屋顶轨道上滑块的移动，当移动到指定位置时，按下检测按钮，检测装置会自动的对此处的管道阀门进行检测，检测完毕后，滑块以下的装置恢复到最初状态，之后可以手动控制滑块运行到下一个位置或者点击结束按钮，整套装置恢复到最初位置，检测结束。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：包括单片机控制模块、滑动模块、伸缩模块、竖直角度变换模块、水平角度变换模块、检测模块和人机交互模块；所述滑动模块的上端固定在屋顶上，该滑动模块的下端连接伸缩模块，所述伸缩模块包括第一伸缩装置和第二伸缩装置，所述第一伸缩装置、竖直角度变换模块、第二伸缩装置、水平角度变换模块和检测模块依次连接在一起；所述单片机控制模块分别与滑动模块、伸缩模块、竖直角度变换模块、水平角度变换模块、检测模块相连接并控制上述模块移动并进行漏气检测，所述单片机控制模块与人机交互模块实现操作与显示功能。

2.根据权利要求1所述的发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：所述滑动模块包括第一电机、屋顶固定架、滑块、滑轮、光电传感器、发光器和连接杆；所述屋顶固定架为矩形框架结构，该屋顶固定架的上端固定在屋顶上，该屋顶固定架内侧下壁设有两条导轨凹槽，所述滑轮安装在滑块两端并嵌装在导轨凹槽内，所述第一电机和滑块相连接驱动滑块运行，所述连接杆固定在滑块的下端用于连接伸缩模块；所述光电传感器安装在滑块的上表面，所述发光器安装在光电传感器上方的屋顶固定架内壁上，光电传感器的输出端连接单片机控制模块。

3.根据权利要求1所述的发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：所述第一伸缩装置和第二伸缩装置均采用电动推杆并分别连接有推杆电机，所述推杆电机与单片机控制模块相连接；所述第一伸缩装置用于控制检测模块竖直方向的上升和下降，所述第二伸缩装置用于控制检测模块水平方向的往复运动。

4.根据权利要求1所述的发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：所述的竖直角度变换模块包括集成外壳及其内部的第二电机、轮轴、长绳、转轴支柱、支柱底座、筋、滚珠轴承、旋转杆；长绳缠绕在轮轴上，轮轴上的齿轮和第二电机轴上的齿轮相咬合；两个支柱底座固定在集成外壳中，两个转轴支柱竖直的放在两个支柱底座上并且通过筋来固定；两个滚珠轴承镶嵌在转轴支柱之中，旋转杆的左右两端安装在两个滚珠轴承之中；轮轴上绳子的一端系在旋转杆最上部的圆环上。

5.根据权利要求1所述的发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：所述的水平角度变换模块包括集成外壳及其内部的第三电机、支撑臂、圆弧形导轨、滑动块、连接杆；第三电机和圆弧形导轨固定在集成外壳中，滑动块安装在导轨上，支撑臂的一端和电机轴相连接，支撑臂的另一端和滑动块相连接；连接杆的一端和滑动块的底端连接，另一端连接到检测模块。

6.根据权利要求1所述的发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：所述的检测模块包括超声波传感器、颜色传感器和集成外壳，颜色传感器和超声波传感器自上至下的固定在集成外壳中，并在管道上设有标识不同管道类型的红色色标、黄色色标和蓝色色标。

7.根据权利要求1所述的发电厂用中低压空气压缩机漏气检测系统，其特征在于：所述的单片机控制模块由单片机、电源模块、继电器组成，单片机通过大功率驱动器驱动继电器并连接滑动模块、伸缩模块、角度变换模块、检测模块；所述电源模块与单片机、滑动模块、伸缩模块、角度变换模块、检测模块相连为其供电，所述人机交互模块由液晶显示屏以及操作按钮构成，液晶显示屏以及操作按钮与单片机相连接。