往复式压缩机填料泄漏在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种填料泄漏在线监测装置，属于安全检测技术领域。

背景技术：

在天然气的储存和运输中，作为输送动力的压缩机是核心设备，采用安全、高效的压缩机是首要的任务，对提高运输效率和降低成本起着重要作用。设计选型时，较多采用的是离心式压缩机和往复式压缩机，离心式压缩机较多应用于压缩比较低的场合，对于压缩比较大的场合，则以往复式压缩机的应用居多。往复式压缩机的特点是高压比、低能耗、高效率、适用范围广，缺点是排气不连续、转速不宜过高、气体携带油污、结构较大、易损件多、维修工作量大。

一台完整的往复式压缩机包括运动机构、工作机构、机身、润滑系统、冷却系统、气路系统和控制安全系统。运动机构包括曲轴、轴承、连杆、十字头、联轴器组成，它是一种曲柄连杆结构，它把曲轴的旋转运动转换为十字头的往复直线运动。机身是压缩机的外壳，用来支撑和安装整个运动机构和工作机构。工作机构由气缸、活塞、活塞杆、气阀、填料等组成。气缸呈圆筒形，两端装有吸气阀与排气阀，活塞在气缸中间做往复运动与气阀相应的开、闭动作相互配合，使得缸内气体依次实现膨胀、吸气、压缩、排气四个过程，不断循环，将低压气体升压而源源排出。

往复式压缩机的活塞杆与气缸之间设置有填料来密封气缸与活塞杆之间的间隙，阻止气缸中的高压气体沿着活塞杆向外泄漏。填料总成包括填料函和填料环，填料函由填料端盖和多个填料盒组成，每个填料盒内有多个填料环，填料环层层减压，末端压力非常小。填料在运转时要产生大量的摩擦热，大型压缩机的填料函都设有冷却水槽用来冷却密封填料，保证密封填料的正常使用。

填料函不严可造成漏气，气体一旦进入冷却水系统危害是很大的，它会造成“气堵”使填料函不能正常供水，密封填料就会急剧升温，严重的会烧毁填料环。不过现在新的往复式压缩机填料盒之间多采用硬密封(即金属密封)，能较好的防止填料函泄漏。

填料泄漏因填料损坏引起，填料损坏多由填料环弹簧断裂和填料环变形、鼓包、断裂等造成，填料环和弹簧断裂可形成碎屑，碎屑进入填料函与填料的接触面会造成填料函划伤，碎屑也可造成活塞杆的磨损。填料泄漏也可引起压缩机压比失调、排气量降低等，导致压缩机无法正常运行，对生产工作造成巨大损失。填料泄漏存在趋势性，如果泄漏初期能够及时监测发现，则可以有效避免因此导致的设备损坏甚至火灾爆炸事故。

目前对压缩机填料的在线监测主要是通过测量填料函温度的变化，但通过对多年压缩机填料磨损故障的统计发现，在填料出现磨损泄漏时，填料函的温度均未发生显著改变，没有起到有效的监测保护作用，同时从压缩机排气压力、排气量等方面也无法有效判断初始故障何时发生，现有的填料监测手段对压缩机填料故障的监测作用不明显，难以在泄漏初期及时解决问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述不足而提供一种往复式压缩机填料泄漏在线监测装置，可以实现对泄漏量的实时定量监测，能够及早发现往复式压缩机填料泄漏突然增大问题，保障设备运行的安全性。

本实用新型采取的技术方案为：

往复式压缩机填料泄漏在线监测装置，包括填料泄漏放空口、填料泄漏放空管线、填料放空排污罐，在填料泄漏放空管线上设有一个热式气体质量流量计，热式气体质量流量计与压缩机控制柜相连，压缩机控制柜连接站控SCADA系统。

所述的热式气体质量流量计为分体式的，包括带流量计传感器的专用管段和流量计表头，带流量计传感器的专用管段一端与填料泄漏放空管线连通，另一端与去放空排污罐管线连通，流量计传感器与流量计表头间通过电缆连接。带流量计传感器的专用管段的两端也可分别加设一段连接管方便连接。

所述的带流量计传感器的专用管段中间位置通过焊接方式安装了流量计传感器，流量计传感器与固定长度的电缆连接。

所述的流量计表头固定在外部支架上，流量计表头可以显示。

所述的压缩机控制柜的PLC和站控SCADA系统中均对填料泄漏流量信号点位进行组态，热式气体质量流量计将流量信号传递到压缩机控制柜的PLC，压缩机控制柜的PLC再将流量信号传递到站控SCADA系统。在这里，压缩机控制柜PLC其实起了一个信号中转的作用。

所述的站控SCADA系统中设有报警模块，当出现填料损坏泄漏，流量值超过其设定的标准流量值时，会发出报警信号。

所述的填料泄漏放空口位于填料函端盖上，采用螺纹连接与填料泄漏放空管线相连。

本实用新型采用热式气体质量流量计，热式气体质量流量计采用热扩散原理，热扩散技术是一种性能优良、可靠性高的技术。热式气体质量流量计有两个温度传感器被置于介质中时，其中一个传感器被加热到环境温度以上的温度，另一个温度传感器用于感应介质温度。介质流速增加，介质带走的热量增多，两个温度传感器的温度差将随介质的流速变化而变化，根据温度差与介质流速的比例关系，可得出流体的流量。热式气体质量流量计具有计量准确精度高、灵敏度高、测量范围宽、可测量超小流量等优点，适合填料泄漏压力小、流量小的应用场合。

因为现场管线布置，热式气体质量流量计需要靠近压缩机气缸安装，但是压缩机气缸振动较大且温度较高，流量计表头又必须要求远离压缩机气缸，因此热式气体质量流量计采用分体式，流量计表头与流量计传感器由固定长度的电缆连接，流量计传感器装配到了专用管段上，将带流量计传感器的专用管段使用连接管线安装在填料泄漏放空管线上，流量计表头安装在外部支架上，流量计的电缆现场采用钢管穿线铺设，将电源线与远程信号通讯线共用一根6芯电缆连接到压缩机现场控制柜。从而避免了不利因素影响更实际地更好地实现检测。

监测数据可以通过流量计表头就地显示，信号接入压缩机控制柜和站控SCADA系统后实现远程监控。在应用本实用新型装置时，在站控SCADA系统中设定标准流量值，一旦出现填料损坏泄漏，流量值超过设定值时，发出报警信号，人工确认后对压缩机进行停机，然后维修处理排除故障。因为流量信号引入了站控SCADA系统，可以实现对流量监测历史数据的储存与统计，通过趋势分析，可以实时评估压缩机填料的可靠性与真实寿命。

本实用新型合理利用分体式热式质量流量计的特性，对压缩机填料泄漏进行定量检测，准确精度高、灵敏性好，可实现及早发现往复式压缩机填料损坏问题，避免了填料损坏造成的巨大损失，最大限度消除了填料损坏造成的影响，提高了压缩机的工作效率和工作性能，减少了停机时间，延长了压缩机的使用寿命，具有很强的实用性。同时，本实用新型接入了站控SCADA系统，实现智能化监控，减少了人力成本，通过对监测数据进行趋势分析，可实时评估压缩机填料的可靠性与真实寿命，降低了压缩机的维修费用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1.热式气体质量流量计，2.带流量计传感器的专用管段，3.流量计表头，4.连接电缆，5.第一连接管，6.第二连接管，7.填料泄漏放空管线，8.填料泄漏放空口，9.填料函端盖，10.填料环，11.活塞杆，12.电缆，13.压缩机控制柜，14.站控SCADA系统，15.去放空排污罐管线，16.填料放空排污罐，17.填料函。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明。

实施例1

如图1所示，往复式压缩机的活塞杆与气缸之间设置有填料总成来密封气缸与活塞杆之间的间隙，阻止气缸中的高压气体沿着活塞杆11向外泄漏。填料总成包括填料函17和填料环10，填料函由填料函端盖9和多个填料盒组成，每个填料盒内有多个填料环，泄漏气体经过填料环层层减压后，末端压力非常小。填料函端盖上设置有填料泄漏放空口。

本实用新型的往复式压缩机填料泄漏在线监测装置，包括填料泄漏放空口8、填料泄漏放空管线7、填料放空排污罐16，在填料泄漏放空管线7上设有一个热式气体质量流量计1，热式气体质量流量计1与压缩机控制柜13通过电缆12相连，压缩机控制柜13连接站控SCADA系统14。热式气体质量流量计1为分体式的，包括带流量计传感器的专用管段2和流量计表头3，带流量计传感器的专用管段2一端通过第一连接管5与填料泄漏放空管线7连通，另一端通过第二连接管6与去放空排污罐管线15连通，流量计传感器与流量计表头3间通过连接电缆4连接。流量计表头3固定在外部支架上。流量计到压缩机控制柜的电缆12是一根六芯电缆，包含两芯电源线与两芯远程信号通讯线，采用钢管穿线铺设。带流量计传感器的专用管段中间位置通过焊接方式安装了流量计传感器，流量计传感器与固定长度的电缆连接。压缩机控制柜的PLC和站控SCADA系统中均有填料泄漏流量信号点位与热式气体质量流量计通讯。站控SCADA系统中设有报警模块，当出现填料损坏泄漏，流量值超过其设定的标准流量值时，会发出报警信号。

工作时，填料泄漏气体通过填料泄漏放空口8进入填料泄漏放空管线7，依次通过带流量计传感器的专用管段2，最终通过填料放空排污罐16进行放空，流量计传感器得到气体的流量信号并传递给流量计表头3，流量计表头就地显示流量数值并将流量信号传递给压缩机控制柜13，压缩机控制柜13再将流量信号传递给站控SCADA系统14。当发生填料损坏泄漏时，流量计表头显示的数据将发生变化，现场人员可以观测到，同时站控SCADA系统14也会进行显示并进行报警，人工确认后对压缩机进行停机，然后维修处理排除故障。流量信号引入了站控SCADA系统，可以实现对流量监测历史数据的储存与统计，通过趋势分析，可以实时评估压缩机填料的可靠性与真实寿命。

以上是结合具体实施例对本实用新型的详细介绍，本实用新型的保护范围不限于此。