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专利号: 2025116446877
申请人: 南通鸿氟科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,包括采集模块、物理分析模块、融合模块和预警模块:所述采集模块用于采集耐高压塑料蝶阀的结构信息和泄露状态;

所述物理分析模块用于通过物理力学分析对耐高压塑料蝶阀进行泄露测试;

所述融合模块用于将静态健康基准、动态健康基准、应变健康基准线、安静基准线和健康扭矩基准进行偏差计算,并通过线性方程组和双余弦有限积分变换得到各个泄露状态下的具体表现特征;

所述预警模块用于在用户界面上实时显示阀门的各项监测数据。

2.如权利要求1所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,所述采集模块包括:通过应变传感器组、振动传感器、扭矩传感器、压力传感器和阀位传感器实时采集耐高压塑料蝶阀的结构信息和泄露状态,连接所有传感器,同步采集传感器信号;

所述结构信息包括阀体、蝶板、阀座和阀杆;

所述泄露状态包括结构变形、流体动力状态变化和操作力学状态变化,结构变形包括应力集中,流体动力状态变化包括湍流和声振,操作力学状态变化包括扭矩变化。

3.如权利要求2所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于:建立静态健康基准,建立过程包括:

将蝶阀完全关闭,并对阀门上游施加正常的工作压力,采集当前的应变基准和声学基准,所述应变基准包括此时各应变片的读数,所述声学基准包括此时声学传感器的信号幅值;

建立动态健康基准,建立过程包括:

在带压状态下,完整地操作阀门进行若干次全开到全关的循环,同步记录整个关阀过程中扭矩‑阀位曲线,从所述扭矩‑阀位曲线中提取出关阀行程最后5°内的峰值扭矩,所述峰值扭矩表示健康密封圈被正常压缩时所需的最大力矩;

将所述静态健康基准和动态健康基准存储进蝶阀判断标准数据库中。

4.如权利要求3所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,所述分析模块包括应变监测单元、高频振动监测单元和关阀扭矩监测单元:所述应变监测单元包括:

监测耐高压塑料蝶阀的蝶板背面中心、阀体与管道法兰连接处外侧和阀杆两侧的阀体上的测点的应变值,监测过程包括:在新阀门或已知完好的阀门上,测量在正常工作压力下耐高压塑料蝶阀的蝶板背面中心、阀体与管道法兰连接处外侧和阀杆两侧的阀体上的测点的应变值,将所述应变值作为应变健康基准线;

实时监测耐高压塑料蝶阀的应变值,当应变值在压力不变的情况下以定速增大持续时间超过预设时间阈值,或以超过预设速度阈值的速度数据增长,或应变值超过预设的安全阈值,表示耐高压塑料蝶阀为结构变形的泄露状态。

5.如权利要求4所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,所述高频振动监测单元包括:监测在阀门下游的阀体和管道上的测点的声发射传感数据,监测过程包括:在阀门确认关闭严密时,测量背景噪声振动的幅值,将所述幅值作为安静基准线,持续监测耐高压塑料蝶阀的振动信号,当监测到在预设频段范围内的信号幅值高于安静基准线超过预设的时间阈值,表示耐高压塑料蝶阀流体处于动力状态变化的泄露状态中;

信号的强度与泄漏的严重程度正相关。

6.如权利要求5所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,所述关阀扭矩监测单元包括:监测驱动阀杆的执行器上的测点的驱动电流,驱动电流与扭矩成正比,

记录在标准工况下,新阀门或已知完好的阀门从开启到完全关闭的整个过程的扭矩‑转角曲线,将所述扭矩‑转角曲线作为健康扭矩基准,在每次关阀操作中,记录新的扭矩‑转角曲线;

若关阀过程中的峰值扭矩相比于对应关阀读数的健康扭矩基准降低或增高数值超过预设的峰值扭矩阈值比例,表示耐高压塑料蝶阀处于操作力学状态变化的泄露状态中。

7.如权利要求6所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,所述融合模块包括:将所述静态健康基准、动态健康基准、应变健康基准线、安静基准线和健康扭矩基准进行Min‑Max标准化处理,得到基准标准值,进行实时传感器信号采集与标准化处理,并计算传感器信号的采集结果的标准化值与基准标准值的偏差,将所有基准标准值构成一个偏差向量,将所述偏差向量作为所述线性方程组的等式右边数值,对所述线性方程组进行求解,得到阀门状态组合解,将所述阀门状态组合解在各个泄露状态下进行双余弦有限积分变换,所述结构变形的泄露状态的上下限包括应变值的最低值和最高值与监测时间,所述流体动力状态变化的泄露状态的上下限包括振动信号的幅值最低值和最高值与监测时间,所述操作力学状态变化的泄露状态的上下限包括扭矩‑转角曲线的最低峰值和最高峰值与监测时间。

8.如权利要求7所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于:所述线性方程组的未知数对应静态健康基准、动态健康基准、应变健康基准线、安静基准线和健康扭矩基准对应的各个泄露状态的异常传感器信号数据量的特征值。

9.如权利要求8所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于:通过高斯消元法求解所述线性方程组,得到各泄露状态下的阀门状态组合解,阀门状态组合解表示了当前阀门状态相对于健康基准的偏离程度,根据双余弦有限积分逆变换公式对所述阀门状态组合解逆变换回物理空间,得到各泄漏状态在物理空间中的具体表现特征,具体表现特征包括各泄露状态下的传感器信号数据。

10.如权利要求9所述的耐高压塑料蝶阀实时泄漏监测系统,其特征在于,在用户界面上实时显示阀门的各项监测数据,根据泄漏判断结果触发报警,生成泄漏诊断报告,泄漏诊断报告包括泄漏类型、发生时间、严重程度和数据趋势图,存储所有原始数据、基准数据、标准化数据、偏差数据和报警结果。