一种高温法兰偏转角测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种高温法兰泄露监测装置，具体涉及一种高温法兰偏转角测试装置。

背景技术：

法兰连接是石油化工设备中常用的连接方式，因其具有易于拆卸安装的优点，广泛应用于石化、核电、冶金、制药等行业的压力容器及管道中。随着经济发展与能源供应的矛盾日益突出，炼油及化工技术迅速发展，各种炼化装置中普遍存在高温高压工况。在高温操作条件下，法兰可能发生偏转、翘曲、蠕变等变化；高温法兰泄漏是石油化工等企业发生重大事故的主要原因之一，而法兰的泄漏与法兰盘的偏转角(即刚度)有着直接的联系。

为避免高温法兰泄漏事故的发生，有必要设计一种高温法兰偏转角测试装置，可随时对高温法兰的偏转角进行测量，并配置高危高温法兰的紧密性健康监测系统，及时预警，从而有效的控制高温法兰的泄漏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于位移放大机构的高温法兰偏转角测试装置，其可应用于各种工况下的高温法兰，能准确测试法兰盘的偏转角，给出刚度评价，并实时监测法兰的紧密性，保证生产、施工的顺利进行。

为达上述目的，本实用新型提供一种高温法兰偏转角测试装置，其应用于通过螺栓连接的上法兰和下法兰，所述上法兰和下法兰均具有供螺栓贯穿的突缘；

其中，所述高温法兰偏转角测试装置包括：内侧上引伸杆、内侧下引伸杆、外侧上引伸杆、外侧下引伸杆、第一位移放大机构、第二位移放大机构、第一光学传感器、第二光学传感器、测距仪以及远程控制中心；

所述内侧上引伸杆的一端焊接于所述上法兰的突缘内侧，并且向上延伸；所述内侧下引伸杆的一端焊接于所述下法兰的突缘内侧，并且向下延伸；所述外侧上引伸杆的一端焊接于所述上法兰的突缘外侧，并且向上延伸；所述外侧下引伸杆的一端焊接于所述下法兰的突缘外侧，并且向下延伸；

所述内侧上引伸杆的另一端和内侧下引伸杆的另一端均通过第一位移放大机构与测距仪连接，并且所述第一光学传感器设置在所述第一位移放大机构上；所述外侧上引伸杆的另一端和外侧下引伸杆的另一端均通过第二位移放大机构与测距仪连接，并且所述第二光学传感器设置在所述第二位移放大机构上；

所述测距仪与所述远程控制中心通信连接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述第一位移放大机构和第二位移放大机构均为相同的连杆机构。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述第一位移放大机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆以及第五连杆，其中第一连杆、第二连杆、第三连杆以及第四连杆依次铰接，并且第五连杆的一端铰接于第二连杆、第三连杆的铰接处，第一连杆与第四连杆长度相同，第二连杆与第三连杆长度相同；所述内侧上引伸杆的另一端与第一连杆的端部焊接，所述内侧下引伸杆的另一端与第四连杆焊接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述第一位移放大机构的第五连杆上安装有所述第一光学传感器，并且所述第五连杆的另一端与所述测距仪连接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述第二位移放大机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆以及第五连杆，其中第一连杆、第二连杆、第三连杆以及第四连杆依次铰接，并且第五连杆的一端铰接于第二连杆、第三连杆的铰接处，第一连杆与第四连杆长度相同，第二连杆与第三连杆长度相同；所述外侧上引伸杆的另一端与第一连杆的端部焊接，所述外侧下引伸杆的另一端与第四连杆焊接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述第二位移放大机构的第五连杆上安装有所述第二光学传感器，并且所述第五连杆的另一端与所述测距仪连接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述远程控制中心包括：信号接收装置、计算机、显示器以及控制键，所述信号接收装置与计算机连接，计算机与带有控制键的显示器连接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述测距仪与带有信号发射装置的信号塔通信连接，所述信号发射装置以无线电的形式将数据传递到信号接收装置。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，所述测距仪与信号塔通信连接，所述信号塔通过物联网与信号接收装置连接。

所述的高温法兰偏转角测试装置，其中，还包括报警装置，其与带有控制键的显示器连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型适用于任何工况下的法兰，可有效减少石油、化工类企业的法兰泄漏事故的发生，将危害及经济损失降低到最小程度，其能够保证偏转角测量准确，对科研和工程皆具有较强的指导意义。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1为根据本实用新型的一种高温法兰偏转角测试装置的结构示意图；

图2为对称五杆式位移放大机构的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，其为根据本实用新型的一种高温法兰偏转角测试装置的结构示意图。其中，本实用新型高温法兰偏转角测试装置所测试的对象为常见的上法兰3和下法兰13，上法兰3和下法兰13均具有供螺栓1贯穿的突缘，螺栓1使上法兰3和下法兰13连接在一起。将突缘靠近法兰中心的一侧定义为突缘内侧，突缘远离法兰中心的一侧定义为突缘外侧。此外，上法兰3和下法兰13之间设置有垫片2，进行密封。

所述高温法兰偏转角测试装置主要包括：内侧上引伸杆4、内侧下引伸杆12、外侧上引伸杆6、外侧下引伸杆11、第一位移放大机构6、第二位移放大机构10、第一光学传感器7、第二光学传感器9、测距仪8以及远程控制中心22。

所述内侧上引伸杆4的一端焊接于所述上法兰3的突缘内侧，并且向上延伸；所述内侧下引伸杆12的一端焊接于所述下法兰13的突缘内侧，并且向下延伸；所述外侧上引伸杆4的一端焊接于所述上法兰3的突缘外侧，并且向上延伸；所述外侧下引伸杆12的一端焊接于所述下法兰13的突缘外侧，并且向下延伸。其中，所述引伸杆可选用硬度高、强度大、耐高温的材料，可直接与高温法兰接触，同时可以有效地散失热量，保证测量板的测量不受高温的影响；引伸杆选用重量轻而坚硬的材料，避免因重力影响而产生初始变形，保证结果测量准确。

优选地，所述第一位移放大机构6和第二放大机构10均为对称五杆式位移放大机构，即连杆机构。第一位移放大机构6与第二位移放大机构10的结构类似，以第一位移放大机构6为例，其包括第一连杆61、第二连杆62、第三连杆63、第四连杆64以及第五连杆65，其中第一连杆61、第二连杆62、第三连杆63以及第四连杆64依次铰接，并且第五连杆65的一端铰接于第二连杆62、第三连杆63的铰接处。此外，第一连杆61与第四连杆64长度相同，第二连杆62与第三连杆63长度相同。第二位移放大机构10的结构不予赘述。

所述内侧上引伸杆4的另一端与第一位移放大机构6的第一连杆61的端部焊接；所述内侧下引伸杆12的另一端与第一位移放大机构6的第四连杆64焊接；所述外侧上引伸杆6与第二位移放大机构10的第一连杆(图中未标示)的端部焊接，所述外侧下引伸杆11的另一端与第二位移放大机构10的第四连杆(图中未标示)的端部焊接。

所述第一位移放大机构6的第五连杆65上安装有第一光学传感器7，并且该第五连杆65的另一端与测距仪8连接。所述第二位移放大机构10的第五连杆上安装有第二光学传感器9，并且该第五连杆的另一端也与测距仪8连接。这样一来，由第一光学传感器7和第二光学传感器9所感测到的信号会传递到测距仪8中，再由测距仪8计算法兰的偏转角。

所述测距仪8与带有信号发射装置15的信号塔14通信连接，所述信号塔14可将测距仪8测得的数据传递到远程控制中心22。具体地，所述远程控制中心包括：信号接收装置17、计算机18、报警装置19、显示器20以及控制键21。其中，所述信号接收装置17与计算机18连接，计算机与带有控制键21的显示器20连接，并且所述控制键21还与所述报警装置19连接。

所述信号发射装置15可以无线电的形式将数据传递到信号接收装置17。备选地，所述信号塔14可通过物联网16与信号接收装置17连接，从而向信号接收装置17传递数据。然后，由信号接收装置17传递到计算机18进行数据分析，并在显示器20上对法兰的状态进行显示，根据ASME VIII-1对法兰安全转角的要求，松套法兰的安全转角为0.2°，整体法兰的安全转角为0.3°，如果上法兰3、下法兰13的偏转角超过了相关标准的安全极限，计算机18将发出报警信息，报警信息将立即触发报警装置19的报警灯闪烁，并引发报警器19发出报警声音信号。远程控制中心22在泄漏没有发生的情况下可以提醒相关部门进行再次的螺栓1预紧，在泄漏的情况下可立即通过控制键21关闭泄漏部位前后的控制开关，并通知相关设备维护部门进行抢修，及时疏散厂区工作人员。所述远程控制中心可同时监测整个工厂内的多个高温法兰连接，也可以监测某个片区、全市甚至全国的多个高危高温法兰连接。

本实用新型的工作原理是：

首先将内侧上引伸杆4、内侧下引伸杆12、外侧上引伸杆6、外侧下引伸杆11焊接在上下法兰盘3、13的突缘内、外侧，保证内侧上引伸杆4、内侧下引伸杆12、外侧上引伸杆6、外侧下引伸杆11沿竖直方向设置，同时测距仪8和计算机控制系统18开机预热。

开始进行测量后，如果上、下法兰3、13发生偏转，那么焊接在其上的内侧上引伸杆4、内侧下引伸杆12、外侧上引伸杆6、外侧下引伸杆11也势必会产生位移，经过第一位移放大机构6和第二位移放大机构10将各引申杆(4、12、6、11)的位移进行放大，而后第五连杆上的第一光学传感器7和第二光学传感器9对感应到的数据再次进行信号放大，最终得到较为准确的结果，该结果由测距仪8汇总计算，由简单的数学运算即可得到法兰内外侧的轴向变形，进而可得到法兰的偏转角。所得到的数据经线路传送到将信号塔14，信号塔14以无线电的形式(借助于信号发射装置15)或以有线的形式(借助于物联网16)传递到信号接收装置17，由信号接收装置17传递到远程控制中心22的计算机18进行数据分析，并在显示器20上对法兰的状态进行显示，如果上、下法兰3、13的偏转角超过了相关标准的安全极限，计算机18将发出报警信息，报警信息将立即触发报警装置19的报警灯闪烁，并引发报警器19发出报警声音信号，远程控制中心22在泄漏没有发生的情况下可以提醒相关部门进行再次的螺栓1预紧，在泄漏的情况下可立即通过法兰状态控制键21关闭泄漏部位前后的控制开关，并通知相关设备维护部门进行抢修，及时疏散厂区工作人员。

综上所述，本实用新型适用于任何工况下的法兰，可有效减少石油、化工类企业的法兰泄漏事故的发生，将危害及经济损失降低到最小程度，其能够保证偏转角测量准确，对科研和工程皆具有较强的指导意义。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。