威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置的制作方法

本实用新型涉及智能监测技术领域，尤其涉及一种威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置。

背景技术：

近年来多次发生煤气柜活塞坠落事件，主要原因是低位时活塞与T挡板碰撞或高位时T挡板与柜壁碰撞引起胶皮损坏，导致煤气泄漏引起的。引起碰撞的原因主要有：一是活塞或T挡板水平位移过大，二活塞发生倾斜角度过大，三是活塞发生旋转角度过大。

目前的活塞位置监测系统，只能测量活塞高度一个参数，不能对其他直接影响活塞安全的数据进行测量，导致操作工人在收气排气的过程中无法得知活塞的间隙、倾角、旋转角度等，当发生碰撞前，不能提前预知，无法采取必要挽救措施，在活塞运动过程中又不能进人进行实际观测，即使活塞静止时，可以进人观测，但是增加了人力劳动强度，也降低了效率，安全风险较高。30万立方的威金斯干式煤气柜有40多米高，直径约60米，进人检查一次，可想而知需要多大的工作量。因为活塞运动时，对仪表性能要求较高，目前还没有找到较为完善的智能监测方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置，可以减少人员劳动量，降低维护成本，降低安全风险，有效避免发生活塞坠毁等安全事故。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置，包括：2N+1台防爆激光测距仪、角度测量装置、PLC控制系统以及上位机；所述2N+1台防爆激光测距仪以及角度测量装置均分别与PLC控制系统相连，所述PLC控制系统与上位机相连；其中：

1台防爆激光测距仪设置在威金斯煤气柜的顶部；另外2N台防爆激光测距仪平均分为两组，第一组安装在活塞上方，呈圆周方向均布；第二组的每台防爆激光测距仪均对应的安装在第一组每台防爆激光测距仪的正上方；角度测量装置，安装在活塞上表面。

所述角度测量装置包括：

高精度双轴倾角传感器与单轴陀螺仪；或者，三轴陀螺仪。

该装置还包括：与上位机相连的声光报警器。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，采用了2N+1台防爆激光测距仪、PLC控制系统、PC上位机、角度测量装置以及声光报警器等先进可靠的电气产品，可以同时完成威金斯干式煤气柜活塞的高度、间隙、倾斜角度、旋转角度的检测和报警功能；可以让煤气柜操作人员及时准确地了解煤气柜活塞位置状态，为煤气柜的安全生产运行提供了可靠的保证，避免人员频繁爬高进柜检查，减少人员劳动量，降低维护成本，降低安全风险，有效避免发生活塞坠毁等安全事故。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的威金斯煤气柜中活塞与T挡板各个状态的位置示意图；

图2为本实用新型实施例提供的威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的防爆激光测距仪安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例中威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置主要实现活塞高度、活塞间隙(包括活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙)、活塞倾斜角度、活塞旋转角度的测量。

如图1a～图1f所示，为威金斯煤气柜中活塞与T挡板各个状态的位置示意图；其中，图1a为活塞在最低位未充气时的位置示意图，图1b为活塞在最低位已充气时的位置示意图，图1c为活塞向上运动时的位置示意图，图1d为活塞运行到最高位时的位置示意图，图1e为T挡板运行时的位置示意图，图1f为T挡板运行到最高位时的位置示意图。

图2为本实用新型实施例提供的威金斯煤气柜活塞状态智能监测装置的结构示意图。如图2所示，其主要包括：2N+1台防爆激光测距仪、角度测量装置、PLC控制系统以及上位机；所述2N+1台防爆激光测距仪以及角度测量装置均分别与PLC控制系统相连，所述PLC控制系统与上位机相连；其中：1台防爆激光测距仪设置在威金斯煤气柜的顶部；另外2N台防爆激光测距仪平均分为两组，第一组安装在活塞上方，呈圆周方向均布；第二组的每台防爆激光测距仪均对应的安装在第一组每台防爆激光测距仪的正上方；角度测量装置，安装在活塞上表面。

进一步的，所述角度测量装置包括：高精度双轴倾角传感器与单轴陀螺仪；或者，三轴陀螺仪。

此外，该装置还包括：与上位机相连的声光报警器。

以上为本装置的主要组成结构，需要说明的是，上述各个器件均可以通过常规硬件来实现；下面针对各个器件的功能做详细说明。

设置在威金斯煤气柜顶部的1台防爆激光测距仪，用于测量活塞高度。

另外2N台防爆激光测距仪平均分为两组后，第一组，用于实时测量活塞外边缘N个方向分别到T挡板的间隙；第二组，用于实时测量活塞外边缘到柜壁的距离；第一组测量到的数值减去第二组测量到的数值即为T挡板到柜壁的间隙。

如图3所示，为第一组防爆激光测距仪的安装位置示意图。第一组防爆激光测距仪的安装位置未示出，其也安装在活塞上，但是安装位置高出第一组一定高度。

通过这两组防爆激光测距仪配合可以准确测量到活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙；其中低位时，由第一组防爆激光测距仪准确测量活塞到T挡板的间隙，高位时由第二组防爆激光测距仪准确测量T挡板到柜壁的间隙。

此外，上述N的具体数值可根据实际需求来设定，数量越多测量效果也越好；一般来说，N不小于4。

角度测量装置，用于测量活塞倾角与旋转角度。

本实用新型实施例中，角度测量装置可以根据实际情况来选定。例如：选择高精度双轴倾角传感器与单轴陀螺仪，其中的高精度双轴倾角传感器用于测量活塞倾角，单轴陀螺仪用于测量活塞旋转角度；或者，选择三轴陀螺仪，来测量活塞倾角与旋转角度。

PLC控制系统，用于接收2N+1台防爆激光测距仪与角度测量装置测量到的数据并发送给上位机。

PLC控制系统内部主要由西门子PLC控制器、模拟量输入扩展模块、开关电源、防雷模块等组成。实现激光测距仪、角度测量装置信号的采集和处理，并通过标准MODBUS协议与上位机。

上位机，用于实时显示测量到的活塞高度、活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙，以及活塞倾角与旋转角度。

其还具备以曲线显示各个参数的功能，以及用户权限管理、打印历史数据、参数设置、查看历史曲线、超限报警、报警记录、解除报警等功能。

其中的超限报警功能需配合声光报警器实现；具体为：当活塞高度、活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙，以及活塞倾角与旋转角度中任一参数超出阈值时，发出报警信号，声光报警器接收到报警信号后发出声光报警。

本实用新型实施例的上述方案中，采用了2N+1台防爆激光测距仪、PLC控制系统、PC上位机、角度测量装置以及声光报警器等先进可靠的电气产品，可以同时完成威金斯干式煤气柜活塞的高度、间隙、倾斜角度、旋转角度的检测和报警功能；可以让煤气柜操作人员及时准确地了解煤气柜活塞位置状态，为煤气柜的安全生产运行提供了可靠的保证，避免人员频繁爬高进柜检查，减少人员劳动量，降低维护成本，降低安全风险，有效避免发生活塞坠毁等安全事故。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。