压力容器旋转窜动检测装置及检测方法与流程

本发明涉及一种检测装置及检测方法，适用于压力容器的旋转窜动检测，尤其适用于压力容器环焊缝焊接、筒体堆焊、筒体表面划线、测量等需对容器纵向的窜动进行实时检测、测量的情况，具体的说，涉及一种压力容器旋转窜动检测装置及检测方法。

背景技术：

在压力容器环焊缝焊接、筒体堆焊、筒体表面划线、测量等需容器旋转的情况下，容器在两个滚轮架上匀速旋转，由于容器筒体的圆柱度差（筒体表面凹凸不平、卷制筒体存在锥度、卷制后对接纵焊缝存在余高等），两个滚轮架轴线同心度存在偏差，容器旋转时会发生不定向的左右窜动。此时，主工作部分若不能进行实时调整，就会导致设备工作精度变低，质量变差，甚至完全失去功能。

目前市场对于位移监测的产品已有很多，以激光测距传感器为首，但鉴于激光传感器对温差很敏感，强光、灰尘等恶劣工况下无法工作。超声波测距传感器又对噪声有一定敏感性。以上几种都不能适应特殊工况（焊接的强光，打磨的粉尘及噪音）。而且这几种传感器对被测物体的形状变化敏感。容器旋转时，由于容器本身形状不规则，且筒体纵焊缝存在余高，使得测量中心与容器轴线不重合。再加上，测量表面存在凹凸不平，导致最终测量出的数据起伏不定，不同容器数值波动不同，测量精度误差大，无法实现精确测量。

针对市场产品的以上缺点特设计本窜动检测装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种窜动检测装置及检测方法，具有对环境适应性强、不受被测物体自身形状影响、测量稳定性高、测量准确的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：压力容器旋转窜动检测装置，所述窜动检测装置包括底座部分，底座部分上固定连接有立柱部分，立柱部分上滑动连接有窜动移动部分，窜动移动部分连接有窜动测量部分。

一种优化方案，所述底座部分包括脊轨、脊轮、底座、平轨、平轮；

两个脊轮一前一后与脊轨相互配合，两个平轮一前一后与平轨相互配合。

另一种优化方案，所述窜动测量部分包括编码器、支座、联轴器、齿轮、输入轴；

齿轮与输入轴固定连接，输入轴通过轴承支撑后与编码器通过联轴器相连，编码器与支座固定连接；

窜动测量部分用以将窜动量转化为输入轴转动量，并通过编码器转化成脉冲信号。

再一种优化方案，所述窜动移动部分包括测量盘和滑动单元；

滑动单元包括导轨和滑块，导轨固定连接有移动部件，移动部件的外侧与测量盘连接，测量盘与容器外表面接触。

进一步的优化方案，所述窜动移动部分还包括肘夹、第一滑枕、第二滑枕和气缸；

肘夹与第一滑枕固定连接，气缸的缸体部分与第一滑枕固定连接，第一滑枕与第二滑枕固定连接，第二滑枕与滑动单元的滑块固定连接。

再进一步的优化方案，所述窜动移动部分还包括接近开关和齿条；

齿条与接近开关固定在移动部件上，接近开关用以确定位移。

更进一步的优化方案，所述立柱部分设有配重机构；

配重机构包括配重、直线滑轨、配重导向、滑轮；配重机构用于平衡窜动测量部分的重量。

进一步的优化方案，所述配重导向固定连接有立柱，立柱上设有直线滑轨，滑轮固定在立柱顶部，配重中间加工有通孔与配重导向滑动配合，配重连有钢丝绳并绕过立柱顶部的滑轮。

再进一步的优化方案，所述立柱部分设有配重和直线滑轨，窜动移动部分包括第一滑枕，配重通过钢丝绳与第一滑枕固定连接，第一滑枕与直线滑轨的滑块固定连接；

窜动移动部分包括齿条，窜动测量部分包括齿轮，齿条与齿轮相互啮合。

更进一步的优化方案，所述窜动移动部分采用光栅尺；

光栅尺包括第一光栅尺部件和第二光栅尺部件，第一光栅尺部件包括光栅，第二光栅尺部件包括光源和光接收器，光栅设置在光源与光接收器之间。

本发明还提供一种采用技术方案其中之一所述的压力容器旋转窜动检测装置的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

将容器固定在滚轮架上后，根据容器轴线的高低，容器的长短对窜动检测装置进行位置调整；

拉动窜动移动部分上下移动；

有封头时，当调整好测量盘的圆心与容器轴线基本重合时，按压肘夹，使其压到立柱上，从而限制窜动移动部分和窜动测量部分上下运动；

若无封头时，需调整至测量盘的圆心与容器筒体的竖直方向直径最下端的边缘基本重合，按压肘夹，使其压到立柱上，从而限制窜动移动部分和窜动测量部分上下运动；

调整测量盘前后运动，至窜动移动部分的齿条工作部分处于中间位置；

推底座部分带动窜动检测装置整体向前运动，直至测量盘与容器封头或筒体边缘接触；

对气缸进行供气，使其伸出从而带动移动部件相对第一滑枕相对运动，直至测量盘与容器封头或筒体边缘充分压紧；

容器发生窜动时测量盘因气缸的预紧力而与容器同步移动，带动移动部件上的齿条前后移动，齿条与齿轮啮合，齿轮发生转动，通过输入轴、联轴器将转动量传递到编码器中；

编码器将脉冲信号传递到设备控制部分，完成实时测量窜动量。

或采用如下检测方法：

将容器固定在滚轮架上后，根据容器轴线的高低，容器的长短对窜动检测装置进行位置调整；

拉动窜动移动部分上下移动；

有封头时，当调整好测量盘的圆心与容器轴线基本重合时，按压肘夹，使其压到立柱上，从而限制窜动移动部分和窜动测量部分上下运动；

若无封头时，需调整至测量盘的圆心与容器筒体的竖直方向直径最下端的边缘基本重合，按压肘夹，使其压到立柱上，从而限制窜动移动部分和窜动测量部分上下运动；

调整测量盘前后运动，至窜动移动部分的齿条工作部分处于中间位置；

推底座部分带动窜动检测装置整体向前运动，直至测量盘与容器封头或筒体边缘接触；

对气缸进行供气，使其伸出从而带动移动部件相对第一滑枕相对运动，直至测量盘与容器封头或筒体边缘充分压紧；

开始测量，容器发生窜动时测量盘因气缸的预紧力而与容器同步移动，带动移动部件上的第一光栅尺部件前后移动，第一光栅尺部件与第二光栅尺部件发生相对移动，光栅尺将脉冲信号传递到设备控制部分，完成实时测量窜动量。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

1、底座部分车轮采用一脊一平形式，脊轨导向，平轨支撑，避免因加工、安装等误差使得车轮与轨道平行度超差，而使得推动窜动检测装置困难。

2、测量盘有一定面积，对于测量中心与容器轴线不重合，容器旋转时轴线不定向移动，接触表面为凹凸不平的毛坯面，封头本身形状不规则等不良因素，容器旋转时测量盘始终与接触处的最高点接触，不会对测量结果产生过大影响，能在精度要求范围内满足使用。

3、通过机械传动测量窜动量，能很好地克服车间内环境的温度变化、噪音、粉尘等不良因素，测量稳定性高。采用机械式的窜动检测装置，能够克服克服车间内环境的强光的不良因素，测量的温度性更高。

4、测量窜动移动装置及窜动检测装置能够将容器径向的窜动量转化为输入轴转动量，并通过编码器转化成脉冲信号。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明实施例中窜动检测装置的结构示意图；

附图2是本发明实施例中窜动检测装置的另一结构示意图；

附图3是本发明实施例中底座部分的结构示意图；

附图4是本发明实施例中立柱部分的结构示意图；

附图5是本发明实施例中立柱部分顶部的局部放大图；

附图6是图2上部的局部放大视图；

附图7是本发明实施例中窜动测量部分的结构示意图；

附图8是本发明实施例1中窜动移动部分的结构示意图；

附图9是本发明实施例1中窜动移动部分的另一结构示意图；

附图10是附图9的左视图；

附图11是本发明实施例2中窜动移动部分的结构示意图；

附图12是本发明实施例2中窜动移动部分的另一结构示意图。

图中，

A-底座部分，A1-脊轨，A2-脊轮，A3-底座，A4-平轨，A5-平轮，B-立柱部分，B1-立柱，C-窜动测量部分，C1-编码器，C2-支座，C3-联轴器，C4-齿轮，C5-输入轴，C6-轴承，C7-轴承座，D-窜动移动部分，D1-肘夹，D2-测量盘，D3-滑动单元，D4-接近开关，D5-移动部件，D6-气缸，D7-齿条，D8-第二滑枕、D9-第一滑枕，D11-第一光栅尺部件，D12-第二光栅尺部件，E-配重机构，E1-配重，E2-直线滑轨，E3-配重导向，E4-滑轮。

具体实施方式

实施例1，如图1-图10所示，压力容器旋转窜动检测装置，窜动检测装置由底座部分A、立柱部分B、窜动测量部分C、窜动移动部分D四部分组成。

立柱部分B固定连接在底座部分A上，立柱部分B上滑动连接有窜动移动部分D，窜动移动部分D连接有窜动测量部分C。

底座部分A：脊轨A1、脊轮A2、底座A3、平轨A4、平轮A5。

两个脊轮A2与两个平轮A5分别位于底座A3正方形的四个角处，并通过轴承连接。两个脊轮A2一前一后与脊轨A1相互配合，两个平轮A5一前一后与平轨A4相互配合。

立柱部分B可以设有配重机构E，配重机构E包括配重E1、直线滑轨E2、配重导向E3、滑轮E4。配重机构E用于平衡窜动测量部分C的重量。

立柱B1上设有直线滑轨E2，配重导向E3与立柱B1固定连接，滑轮E4固定在立柱B1顶部，配重E1中间加工有通孔与配重导向E3滑动配合。配重E1连有钢丝绳并绕过立柱B1顶部的滑轮E4。

窜动测量部分C：编码器C1、支座C2、联轴器C3、齿轮C4、输入轴C5、轴承C6、轴承座C7。

齿轮C4与输入轴C5固定连接，输入轴C5通过轴承支撑后与编码器C1通过联轴器C3相连。编码器C1与支座C2固定连接，支座与滑枕1固定连接。齿轮C4与齿条D7啮合。窜动测量部分C用以将窜动量转化为输入轴C5转动量，并通过编码器C1转化成脉冲信号。若输入轴C5较长，可以在输入轴C5上设置轴承C6、轴承座C7，轴承座C7固定在滑枕1上。

窜动移动部分D：肘夹D1、测量盘D2、滑动单元D3、接近开关D4、移动部件D5、气缸D6、齿条D7、第二滑枕D8、第一滑枕D9。

肘夹D1与第一滑枕D9固定连接，气缸D6的缸体部分与第一滑枕D9固定连接，第一滑枕D9与第二滑枕D8固定连接，第二滑枕D8与滑动单元D3的滑块固定连接，滑块与滑轨滑动连接。第二滑枕D8优选为两个，分别放置在两根滑轨上。

滑动单元D3的导轨、滑块，导轨与移动部件D5固定连接，移动部件D5与气缸D6的活塞杆固定连接，移动部件D5与测量盘D2固定连接。通过气缸D6的作用，使测量盘顶紧在容器外表面上，也可以通过弹簧替代气缸，实现将测量盘顶在容器外表面上。

齿条D7与接近开关D4固定在移动部件D5上。接近开关D4用以确定移动部件D5的位移，当移动部件D5位置达到相对于滑枕一侧的位置极限时，限位开关提供检测信号，停止窜动检测，防止齿条齿轮脱离。移动部件D5一侧端部与测量盘D2连接，测量盘D2与容器外表面接触。

底座部分A与立柱部分B固定连接，立柱部分B的配重E1通过钢丝绳绕过滑轮E4与窜动移动部分D的第一滑枕D9固定连接，第一滑枕D9与立柱部分B直线滑轨E2的滑块固定连接。窜动移动部分D的齿条D7与窜动测量部分C的齿轮C4相互啮合。第一滑枕D9优选为两个，分别放置在两根滑轨上。

采用上述检测装置进行压力容器旋转窜动检测，其检测方法包括以下步骤：

1.位置调整。

容器固定在滚轮架上后，根据容器轴线的高低，容器的长短对窜动检测装置进行位置调整。

拉动窜动移动部分上下移动，配重通过钢丝绳绕滑轮与窜动移动部分相连从而平衡掉窜动移动部分和窜动测量部分的重量；

有封头时，当调整好测量盘的圆心与容器轴线基本重合时，按压肘夹，使其压到立柱上，从而限制窜动移动部分和窜动测量部分上下运动。

若无封头时，需调整至测量盘的圆心与容器筒体的竖直方向直径最下端的边缘基本重合，按压肘夹，使其压到立柱上，从而限制窜动移动部分和窜动测量部分上下运动。

调整测量盘前后运动，至窜动移动部分的齿条工作部分处于中间位置。

推底座部分带动窜动检测装置整体向前运动，直至测量盘与容器封头或筒体边缘接触。

将底座固定在滑轨上，其固定方式可以通过在底座上增设的固定装置实现，也可以通过垫块等将滚轮限制在导轨上简单固定。

2.准备测量。

对气缸进行供气，使其伸出从而带动移动部件相对第一滑枕相对运动，直至测量盘与容器封头或筒体边缘充分压紧。

3.开始测量。

容器发生窜动时测量盘因气缸的预紧力而与容器同步移动，带动移动部件上的齿条前后移动，齿条与齿轮啮合，齿轮发生转动，通过输入轴、联轴器将转动量传递到编码器中。

编码器将脉冲信号传递到设备控制部分，完成实时测量窜动量。

实施例2，与实施例1中的相同之处本实施例中不再赘述，本实施例中仅对与实施例1中的不同之处进行描述。

如图11-图12所示，窜动测量部分采用光栅尺，与窜动移动部分连接。光栅尺包括第一光栅尺部件D11和第二光栅尺部件D12，第一光栅尺部件D11包括光栅，第二光栅尺部件D12包括光源和光接收器，光栅设置在光源与光接收器之间。当两个光栅尺部件发生相对移动后，光源发射出来的光会被光栅遮挡或透过，光接收器根据光照射的间断来检测距离。

采用上述检测装置进行压力容器旋转窜动检测，其检测方法包括以下步骤：

1、位置调整，同具体实施实例1。

2、准备测量，同具体实施实例1。

3、开始测量，容器发生窜动时测量盘因气缸的预紧力而与容器同步移动，带动移动部件上的第一光栅尺部件前后移动，第一光栅尺部件与第二光栅尺部件发生相对移动，光栅尺将脉冲信号传递到设备控制部分，完成实时测量窜动量。

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，以上所述为本发明最佳实施方式的举例，并不能以此限定本发明实施之范围，本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。