一种大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统的制作方法

本发明实施例涉及安全阀技术领域，尤其涉及一种大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统。

背景技术：

安全阀是开启闭合的部件，受外力作用下处于常闭状态。当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质达到卸压目的，从而保证系统不因压力过高而发生事故。安全阀主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制内部压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

大型压力容器的安全阀(又称呼吸阀)至关重要，如果安全阀不能正常启闭，将造成压力容器爆炸或泄漏。安全阀平时为密闭状态，从外界不易判断其阀芯是否动作，以及动作的幅度。如果采用位移传感器测量阀芯相对位移，可计算出阀芯启闭动作及位移。但常规的位移传感器在此类应用环境中使用存在一定局限性，例如拉线位移传感器易受油污污染、超声波测距方式易受压力容器泻压时气流干扰、电涡流传感器需根据阀体内机械部件具体计算且单价较高、磁致位移传感器可适应油污环境，但存在一定测距盲区，且单价较高。因此，工程上需要一种能计算大致位移，且易安装、低成本、抗油污、耐腐蚀的在线监测系统。

现有技术(申请号cn201410391984.0)公开了一种安全阀精密位移传感器，该位移传感器包括开关感应棒、位置检测电路和整形电路，开关感应棒安装在阀芯后侧，并与位置检测电路电连接，位置检测电路与整形电路电连接，并且该整形电路为双路信号输出。由于该技术方案结构复杂，成本高，并且在阀体内有限空间中不宜实施。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统。

本发明实施例提供一种大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统，包括：

阀芯；

阀杆，与所述阀芯垂直连接；

永磁体，以垂直于阀轴的方向与安装在所述阀杆上；

霍尔开关，安装于阀壁内侧，其安装的位置与所述阀芯的行程量对应，所述永磁体的北极与所述霍尔开关的敏感面对应；

计算机，安装于所述阀壁内侧，通过线路与所述霍尔开关连接；

所述阀杆上升或下降的过程中，当所述永磁体的位置与所述霍尔开关的位置对应时，所述霍尔开关感应到磁场强度变强，产生高电平信号，当所述永磁体离开所述霍尔开关的位置时，磁场强度变弱，所述霍尔开关产生低电平信号，所述霍尔开关将高、低电平信号输入到所述计算机中；

所述计算机检测到高电平信号时，根据所述霍尔开关安装的位置获得所述阀芯的行程量，即所述阀芯的位移量。

进一步，所述计算机将阀芯的位移量，通过有线方式发送至阀体外。

进一步，所述有线方式为在所述阀壁上形成通孔，采用导线经由所述通孔将所述计算机与外部连通，所述计算机通过导线将信息传输至外部，并且外部通过所述导线向计算机供电。

进一步，所述导线为多股复合导线。

进一步，所述阀壁包括左侧阀壁和右侧阀壁，在所述左侧阀壁和右侧阀壁上，对称安装有所述霍尔开关。

进一步，所述左侧阀壁或右侧阀壁上安装有多个霍尔开关，所述多个霍尔开关之间的距离可根据所述阀芯的行程量、所述霍尔开关的敏感度和所述永磁体的强度进行调整。

进一步，所述永磁体与所述霍尔开关之间存在间隙，所述间隙大小可根据所述永磁体的尺寸、磁极强度和所述霍尔开关的敏感度进行调整。

进一步，在所述左侧阀壁和右侧阀壁上分别安装有所述计算机。

进一步，所述计算机可采用低功耗嵌入式计算机。

进一步，所述永磁体为磁钢。

本发明实施例提供的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统，利用阀杆上下运动时其上安装的永磁体相对阀壁安装的霍尔开关产生侧向位移，进而在霍尔开关上产生开关信号，计算机接收输入的信号，获得不同时间阀芯的位置信息，并据此判断出阀体是否启闭。由于该监测系统通过信号进行判断，属于非接触式测量，因而具有较高的工程实践性和实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统的结构图；

图2为本发明第二实施例的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统的结构图。

1-阀芯、2-阀杆、3-阀壁、4-永磁体、5、5-1、5-2、5-3、5-4为霍尔开关、6-计算机

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明第一实施例提供的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统。

如图1所示，该监测系统包括阀芯1、阀杆2、阀壁3、永磁体4、霍尔开关5、计算机6。阀杆2位于阀芯1的上部，与阀芯1垂直连接。永磁体4以垂直于阀轴的方向安装在阀杆2上，霍尔开关5安装在阀壁3内侧，其安装的位置与阀芯1的行程量对应，本发明实施例中，例如将霍尔开关5安装在阀芯50％行程处。永磁体4的北极与霍尔开关5的敏感面垂直对应。计算机6安装在阀壁3内侧，通过线路与霍尔开关5连接，接收霍尔开关5发送的信息。从图1可以看出，永磁体4与霍尔开关5之间存在间隙，该间隙的大小可根据永磁体4的尺寸、磁极强度和霍尔开关5的敏感度进行调整。

霍尔开关是磁电转换器件，能够检测磁场强弱及其变化，将输入的磁信号转换为电平信号后输出。本发明实施例中，霍尔开关5采用集成电路器件，能直接输出高/低电平信号，高电平信号通常用逻辑“1”表示，低电平信号用逻辑“0”表示，通过线路连接到计算机6的不同i/o引脚时，计算机6可根据输入的电平信号判断是否触发了霍尔开关5。如图1所示，霍尔开关5的缺省输出是低电平信号，即逻辑“0”，在阀芯1上升的过程中，当永磁体4上升到与霍尔开关5对应的位置时，霍尔开关5检测到强磁场，霍尔开关5被触发，输出高电平信号，即逻辑“1”，并将“1”信号通过线路发送到计算机6中。当阀芯1继续上升，永磁体4离开霍尔开关5所在的位置，霍尔开关5检测到磁场强度变弱，输出低电平信号，即“0”信号，并发送到计算机6中。计算机6结合“0/1”信号的变化时序，当接收到“1”信号时，得知霍尔开关5被触发，由于霍尔开关5位于阀芯行程量的50％位置处，由此可以获得阀芯的位移量为行程的50％。

阀芯1下降的判断过程与上同理，首先霍尔开关输出“0”信号，当永磁体4下降到与霍尔开关5对应的位置时，霍尔开关5被触发，输出“1”信号。当阀芯继续下降，由于磁场强度变弱，霍尔开关输出“0”信号。当计算机6接收到“1”信号时，得知霍尔开关5被触发，由此可以获得阀芯的位移量为行程的50％。

本发明实施例提供的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统，利用阀杆上下运动时其上安装的永磁体相对阀壁安装的霍尔开关产生侧向位移，进而在霍尔开关上产生开关信号，计算机接收输入的信号，获得不同时间阀芯的位置信息，并据此判断出阀体是否启闭。由于该监测系统通过信号进行判断，属于非接触式测量，因而具有较高的工程实践性和实用价值。

图2示出了本发明第二实施例提供的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统。与第一实施例相比，在阀壁3内侧安装了多个霍尔开关5-1、5-2、5-3、5-4，能获得阀芯1不同的位移量。

如图2所示，在阀杆2的两侧对称安装了永磁体4，在左右阀壁3上对称安装了霍尔开关5-1、5-2、5-3、5-4，进一步提高抗干扰能力，霍尔开关5-1、5-1或霍尔开关5-2、5-4之间的距离可根据阀芯1的行程量、霍尔开关的敏感度和永磁体4的强度进行调整。同时，在左右阀壁3上也对称安装了计算机6，有助于提供冗余备份，提高可靠性。霍尔开关5-1、5-2安装在阀芯50％行程处，霍尔开关5-3、5-4安装在阀芯65％行程处。霍尔开关5-1、5-2、5-3、5-4的缺省输出是逻辑“0”信号。

阀芯1上升过程中，当永磁体4上升到与霍尔开关5-1、5-2对应的位置时，霍尔开关5-1、5-2检测到强磁场，霍尔开关5-1、5-2被触发，输出高电平信号，即逻辑“1”，并将“1”信号通过线路发送到计算机6中。如果阀芯1继续上升，永磁体4离开霍尔开关5-1、5-2所在的位置，霍尔开关5-1、5-2检测到磁场强度变弱，输出低电平信号，即“0”信号，并发送到计算机6中。当永磁体4上升到与霍尔开关5-3、5-4对应的位置时，霍尔开关5-3、5-4检测到强磁场，霍尔开关5-3、5-4被触发，输出高电平信号，即逻辑“1”，并将“1”信号发送到计算机6中。当计算机6连续接收到两个“1”信号时，判断霍尔开关5-3、5-4被触发，由于霍尔开关5-3、5-4位于阀芯行程量的65％位置处，因此可以获得阀芯的位移量为行程的65％。

如果计算机6接收到霍尔开关5-1、5-2产生的“1”信号，但在一段时间内未接收到霍尔开关5-3、5-4产生的“1”信号，则表明阀芯1上升达到了霍尔开关5-1、5-2处，因此可以获得阀芯的位移量为行程的50％。

阀芯1下降时，当经过霍尔开关5-3、5-4时，霍尔开关5-3、5-4产生“1”信号，继续下降经过霍尔开关5-1、5-2时，霍尔开关5-1、5-2产生“1”信号。当计算机6连续接收到两个“1”信号时，判断阀芯1从霍尔开关5-3、5-4处下降，因此阀芯的位移量为行程的65％。如果阀芯从霍尔开关5-1、5-2处开始下降，则计算机6接收的信号为“1-0”信号，因此可以获得阀芯的位移量为行程的50％。

本发明实施例提供的大型压力容器的安全阀阀芯位移监测系统，利用阀杆上下运动时其上安装的永磁体相对阀壁安装的霍尔开关产生侧向位移，进而在霍尔开关上产生开关信号，计算机接收输入的信号，获得不同时间阀芯的位置信息，并据此判断出阀体是否启闭。由于该监测系统通过信号进行判断，属于非接触式测量，因而具有较高的工程实践性和实用价值。并且，本发明实施例中在左右阀壁上对称安装了霍尔开关，进一步提高抗干扰能力。安装了两个计算机有助于提供冗余备份，提高可靠性。

本发明实施例中，可通过有线方式将阀芯1的位移信息，以及据此得出的安全阀启闭动作发送至阀体外。有线方式是：对阀壁3进行钻孔，采用多股复合导线将计算机6与外部连通，计算机6通过导线将阀芯1的位移信息和安全阀的启闭动作信息发送至外部。同时，外部通过所述多股复合导线向计算机6供电，解决了信息传输和供电的问题。

本发明实施例中，可以采用磁钢替换永磁体。磁钢的硬度强，在高温下可以正常工作，并且抗腐蚀性好，用在大型容器的安全阀内更加可靠。另外，计算机6可以采用低功耗嵌入式计算机，更易于安装在阀壁内侧。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。