CN113268834B - 一种管路环境安全健康管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管路环境安全健康管理系统，管路环境安全健康管理系统由应用层、管理层、分布层和采集层组成。本发明中，应用层通过对采集的数据进行分析管理，计算出故障点，同时可以根据数据对故障进行可视化诊断以及预警，管理层通过物联网平台实现云端的用户管理、数据分析、状态预警以及远程服务，分布层采用人工采集、有线通讯以及无线物联的方式与管理人员进行实时连通，提高信息传输速度，采集层为多种传感器，对油泵的压力、油温、轴温、振动尽心实时监测，相较于常规的管路系统，本系统具有智能化、高效化的处理手段，有助于提高管路的安全可靠性。

Description

一种管路环境安全健康管理系统

技术领域

本发明涉及管路管理技术领域，尤其涉及一种管路环境安全健康管理系统。

背景技术

燃油是本世纪开销巨大的燃料资源，燃油的安全储存显得至关重要，燃油管路管理的核心设备是油泵，现有的油泵上缺乏实时监控系统，在发生故障时不能快速定位故障点，同时现有油泵在长时间工作后轴承产生的热量难以快速消散，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种管路环境安全健康管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种管路环境安全健康管理系统，包括应用层、管理层、分布层和采集层，所述应用层用于获取管理层的数据并且展示给管理者，所述管理层由用户权限管理、数据分析管理、状态预警管理以及远程服务管理组成，所述分布层为传输通道用于将采集层的数据传输给管理层，所述采集层由多个传感器组成，多个传感器分别用于监测油泵的压力、电流、轴温和振动数据；

所述油泵包括底座、驱动电机、油泵壳体，所述油泵壳体的内部设有叶轮，所述驱动电机的输出端和叶轮之间设有转轴，所述转轴的外侧套设有筒体，所述筒体的内部具有套设在转轴外侧的环形的活塞，所述筒体的轴向两端均设有密封轴承，所述筒体的内部填充有冷却液，并且外部固定连接有支撑板，所述支撑板上设有散热部，所述散热部包括与筒体连通的第一管体和第二管体以及用于带动活塞沿转轴的轴向方向往复移动的导向组件和驱动组件，所述底座上设有伸缩件，所述伸缩件的伸缩端固定连接有储液罐，所述油泵壳体与储液罐之间连通有软管，所述活塞上具有多个通孔，且通孔上转动连接有活动片。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一管体和第二管体均为螺旋状结构，所述油泵壳体的出液端上依次连通有三通阀门和连接管道，所述第一管体位于连接管道的内部，所述底座上固定连接有罩体，所述驱动电机的输出端贯穿罩体，并且输出端的外侧套设有风扇，所述第二管体位于罩体的内侧，所述罩体由圆形的滤网和环形的围挡组成，所述第一管体的两端分别连通于筒体的轴向两端，所述第二管体的一端与筒体连通，另一端与第一管体连通。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述导向组件包括导向杆、驱动杆和第二磁吸件，所述导向杆上滑动连接有导向块，所述导向块的内部具有第一磁吸件和凹槽，所述凹槽内部设有第一弹簧和卡块，所述卡块为具有磁性的金属材质，且受到第二磁吸件的磁吸力，所述活塞上具有磁块，且磁块受到第一磁吸件的磁吸力，所述导向块与支撑板之间设有第二弹簧，所述驱动杆的外侧具有螺旋状的导向槽，所述卡块嵌设在导向槽的内部。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述驱动组件由两个啮合的驱动齿轮组成，所述两个驱动齿轮分别与转轴和驱动杆固定连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述活动片可转动的角度为0-90°。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述支撑板设有两个，所述导向杆、驱动杆和第二磁吸件均位于两个所述支撑板之间，所述驱动杆与支撑板转动连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，管路环境安全管理系统由应用层、管理层、分布层和采集层组成，应用层通过对采集的数据进行分析管理，计算出故障点，同时可以根据数据对故障进行可视化诊断以及预警，管理层通过物联网平台实现云端的用户管理、数据分析、状态预警以及远程服务，分布层采用人工采集、有线通讯以及无线物联的方式与管理人员进行实时连通，提高信息传输速度，采集层为多种传感器，对油泵的压力、油温、轴温、振动尽心实时监测，相较于常规的管路系统，本系统对场景内设备轴承温度、电机温度、电压、电流、振动值、管路进出口压力、流量、危险气体泄露浓度进行数据采集，通过比对企业核心损害数据库，进行分析算法，其可视化类似生命值，较直观体现管路设备零部件的损害成因分析，并提供实时预警，达到管路安全、环境保障、设备的健康管理目的。

2、本发明中，油泵壳体中设置有包裹在转轴外侧的筒体，筒体中设置有活塞，筒体外侧设置有散热部，散热部设置有第一管体、第二管体、吹扫组件以、导向组件以及驱动组件，相较于常规的油泵，本设计的油泵通过散热部使筒体中的活塞推动冷却油流动，对转轴进行散热，从而提高油泵运行的稳定性。

3、本发明中，第一管体呈螺旋状位于连接管道的内部，第一管体中的冷却液吸收转轴的热量，而热量可以向连接管道中的油传递，从而使油的温度升高，促进油流动。

4、本发明中，底座上设置有储液罐，储液罐外侧设置有伸缩件，伸缩件用于升降储液罐，储液罐中存放燃油，在油泵启动时通过三通阀将储存的燃油放入油泵壳体中，通过燃油对叶轮的冲击，即促进叶轮旋转，同时无需人工启动，实现油泵的自启动和自吸。

附图说明

图1为本发明中系统架构示意图；

图2为本发明中油泵壳体内部结构示意图；

图3为本发明中油泵整体结构示意图；

图4为本发明中散热部整体结构示意图；

图5为本发明中导向块剖视结构示意图；

图6为本发明中活塞端面结构示意图；

图7为本发明中罩体内部结构示意图；

图8为系统算法流程示意图。

图例说明：

1、底座；2、驱动电机；3、油泵壳体；4、叶轮；5、转轴；6、筒体；7、密封轴承；8、活塞；9、支撑板；10、导向杆；11、驱动杆；12、导向块；13、第一磁吸件；14、第一弹簧；15、卡块；16、导向槽；17、三通阀门；18、连接管道；19、第一管体；20、第二管体；21、罩体；22、风扇；23、活动片；24、伸缩件；25、储液罐；26、软管；27、驱动齿轮；28、第二磁吸件；29、第二弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1-8，一种管路环境安全健康管理系统，包括应用层、管理层、分布层和采集层，应用层用于获取管理层的数据并且展示给管理者，管理层由用户权限管理、数据分析管理、状态预警管理以及远程服务管理组成，分布层为传输通道用于将采集层的数据传输给管理层，采集层由多个传感器组成，多个传感器分别用于监测油泵的压力、电流、轴温和振动数据；

油泵包括底座1、驱动电机2、油泵壳体3，油泵壳体3的内部设有叶轮4，驱动电机2的输出端和叶轮4之间设有转轴5，转轴5的外侧套设有筒体6，筒体6的内部具有套设在转轴5外侧的环形的活塞8，筒体6的轴向两端均设有密封轴承7，筒体6的内部填充有冷却液，并且外部固定连接有支撑板9，支撑板9上设有散热部，散热部包括与筒体6连通的第一管体19和第二管体20以及用于带动活塞8沿转轴5的轴向方向往复移动的导向组件和驱动组件，底座1上设有伸缩件24，伸缩件24的伸缩端固定连接有储液罐25，油泵壳体3与储液罐25之间连通有软管26，活塞8上具有多个通孔，且通孔上转动连接有活动片23。

本系统通过对场景内设备的温度、电压、电流、振动、管路压力、流量、储罐液位、危险气体泄露浓度进行监控，并将数据传送到数据服务器进行处理存储，由企业提供的核心损害分析算法，进行管路设备零部件的损害成因分析，同时提供实时预警，并利用VR技术，对航空煤油库区及设备进行场景模拟再现，从而达到管路安全、环境保障、设备的健康管理目的。

第一管体19和第二管体20均为螺旋状结构，油泵壳体3的出液端上依次连通有三通阀门17和连接管道18，第一管体19位于连接管道18的内部，底座1上固定连接有罩体21，驱动电机2的输出端贯穿罩体21，并且输出端的外侧套设有风扇22，第二管体20位于罩体21的内侧，罩体21由圆形的滤网和环形的围挡组成，第一管体19的两端分别连通于筒体6的轴向两端，第二管体20的一端与筒体6连通，另一端与第一管体19连通。

管体为螺旋状增加接触面积，有助于提高热量的交换的效率。风扇22随着转轴5旋转，通过风冷的方式冷却第二管体20中的冷却液。

导向组件包括导向杆10、驱动杆11和第二磁吸件28，导向杆10上滑动连接有导向块12，导向块12的内部具有第一磁吸件13和凹槽，凹槽内部设有第一弹簧14和卡块15，卡块15为具有磁性的金属材质，且受到第二磁吸件28的磁吸力，活塞8上具有磁块，且磁块受到第一磁吸件13的磁吸力，导向块12与支撑板9之间设有第二弹簧29，驱动杆11的外侧具有螺旋状的导向槽16，卡块15嵌设在导向槽16的内部。

导向组件通过卡块15与导向槽16的连接，带动导向块12从筒体6的一端移动至另一端，再通过第二弹簧29复位，通过带动活塞8往复运动，挤压冷却液流动，促进转轴5的散热。

驱动组件由两个啮合的驱动齿轮27组成，两个驱动齿轮27分别与转轴5和驱动杆11固定连接。

活动片23可转动的角度为0-90°。活动片23在活塞8复位时受到冷却液的挤压而转动，使冷却液流过活塞8。

支撑板9设有两个，导向杆10、驱动杆11和第二磁吸件28均位于两个支撑板9之间，驱动杆11与支撑板9转动连接。

图8为算法流程，其中：

(1)运行状态判断公式:

上式中，λ_k表示第k个运行状态参数，α_k表示正常运行时该类参数的下限，β_k表示正常运行时改类参数的上限，上下限根据设备的不同型号而不同。上式表示所有的运行参数都在正常区间内设备才判断为正常运行。

(2)设备健康预测公式:

H＝min_i(L_i-∫k_idt)

上式中H表示设备预测健康寿命，L_i表示第i个易损件的设计寿命，k_i表示当前运行状态下第i个易损件的磨损系数。

(3)故障类型分析公式:

上式中，p_m为第m类故障发生的概率(不同类故障可能同时发生)，γ_mn为第m类故障与第n个运行数据异常之间的关联系数。

工作原理：油泵在使用时，驱动电机2带动转轴5旋转，转轴5旋转后通过齿轮组件的传动使驱动杆11旋转，此时第一磁吸件13和第二磁吸件28均通电，第二磁吸件28吸引卡块15嵌入导向槽16中，随着驱动杆11的旋转，导向块12沿着导向杆10移动，进一步通过第一磁吸件13对活塞8的吸引，使活塞8随着导向块12同步移动，活动片23此时关闭，活塞8将筒体6中的冷却液推入第一管体19和第二管体20中，当活塞8移动至筒体6一端时，第二磁吸件28断电，卡块15受第一弹簧14的拉力复位，与导向槽16脱离，同时导向块12受第二弹簧29的拉力复位，吸引活塞8移动至筒体6的另一端，在复位的过程中活动片23转动，使冷却液穿过活塞8，然后活塞8往复上述的运动，从而实现冷却液的流动，一部分冷却液将转轴5产生的热量加热连接管道18中的油，提高油的流动性，另一部分冷却液通过旋转的风扇22散热冷却。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种管路环境安全健康管理系统，其特征在于，包括应用层、管理层、分布层和采集层，所述应用层用于获取管理层的数据并且展示给管理者，所述管理层由用户权限管理、数据分析管理、状态预警管理以及远程服务管理组成，所述分布层为传输通道用于将采集层的数据传输给管理层，所述采集层由多个传感器组成，多个传感器分别用于监测油泵的压力、电流、轴温和振动数据；

所述油泵包括底座、驱动电机、油泵壳体，所述油泵壳体的内部设有叶轮，所述驱动电机的输出端和叶轮之间设有转轴，所述转轴的外侧套设有筒体，所述筒体的内部具有套设在转轴外侧的环形的活塞，所述筒体的轴向两端均设有密封轴承，所述筒体的内部填充有冷却液，并且外部固定连接有支撑板，所述支撑板上设有散热部，所述散热部包括与筒体连通的第一管体和第二管体以及用于带动活塞沿转轴的轴向方向往复移动的导向组件和驱动组件，所述底座上设有伸缩件，所述伸缩件的伸缩端固定连接有储液罐，所述油泵壳体与储液罐之间连通有软管，所述活塞上具有多个通孔，且通孔上转动连接有活动片，所述第一管体和第二管体均为螺旋状结构，所述油泵壳体的出液端上依次连通有三通阀门和连接管道，所述第一管体位于连接管道的内部，所述底座上固定连接有罩体，所述驱动电机的输出端贯穿罩体，并且输出端的外侧套设有风扇，所述第二管体位于罩体的内侧，所述罩体由圆形的滤网和环形的围挡组成，所述第一管体的两端分别连通于筒体的轴向两端，所述第二管体的一端与筒体连通，另一端与第一管体连通。

2.根据权利要求1所述的一种管路环境安全健康管理系统，其特征在于，所述导向组件包括导向杆、驱动杆和第二磁吸件，所述导向杆上滑动连接有导向块，所述导向块的内部具有第一磁吸件和凹槽，所述凹槽内部设有第一弹簧和卡块，所述卡块为具有磁性的金属材质，且受到第二磁吸件的磁吸力，所述活塞上具有磁块，且磁块受到第一磁吸件的磁吸力，所述导向块与支撑板之间设有第二弹簧，所述驱动杆的外侧具有螺旋状的导向槽，所述卡块嵌设在导向槽的内部。

3.根据权利要求2所述的一种管路环境安全健康管理系统，其特征在于，所述驱动组件由两个啮合的驱动齿轮组成，两个驱动齿轮分别与转轴和驱动杆固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种管路环境安全健康管理系统，其特征在于，所述活动片可转动的角度为0-90°。

5.根据权利要求2所述的一种管路环境安全健康管理系统，其特征在于，所述支撑板设有两个，所述导向杆、驱动杆和第二磁吸件均位于两个所述支撑板之间，所述驱动杆与支撑板转动连接。

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