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一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器的制作方法

专利查询2022-5-26  71

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1.本实用新型涉及温度传感器设备技术领域,尤其涉及一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器。


背景技术:

2.几乎所有的化工工艺过程都需要温度测量。其目的是保证系统安全,保证产品质量,提高工艺效率。工艺技术中的传统温度测量是通过将带导热保护套管的温度传感器直接插入流体(通常位于容器或管道中)进行。流体由液体、胶状体或气态的物质组成,通常也有这些物质的混合物,也可以包含固体颗粒。流体在化学上具有腐蚀性和磨蚀性,它可能处于静止状态,也可能高速流动。
3.传统的与流体接触的温度测量有很多的困难。为了可靠和安全,必须克服这些困难,这导致高昂的成本。在规划和设计管道时开测温孔,通过测温孔将温度传感器插入流体,产生了成本。开孔需要法兰和结构加固,这些结构必须满足一些最严格的安全要求。导热保护套管设计用于保护温度传感器免受化学和机械应力的影响。磨蚀性灰尘或沙子在高速下穿过管道情况,是一项高难度的挑战。由于磨料介质和化学腐蚀性介质都可能导致导热保护套管的严重损伤,因此必须定期检查和更换这些导热保护套管。特殊的导热保护套管材料会导致高昂的额外费用。如必须检查导热保护套管或更换导热保护套管时,必须要工艺设备退出运行,通常还需要完全清空内部物质。此外,如果在管道中使用导热保护套管可能会增加清洁成本。
4.除了增加的成本,安全方面也非常重要。放在流动介质中的导热保护套管,由于涡流的作用,可能发生振动,在极端情况下,甚至破损。这不仅对工艺设备,而且对外界环境都会带来严重后果。1995年,在日本的蒙州核电站,由于涡流形成而导热保护套管断裂,大量泄漏钠,导致系统发生化学反应,钢部件熔化后产生过多热量,事故严重。asmeptc19.3tw2010及以后的规范和标准,以及2016年对导热保护套管稳定性的规范和标准随着时间的推移变得更加严格,因此维护和更换成本也有所增加。如果流体温度可以在管道之外以非介入性和可靠的方式测量,就可以消除上述安全风险和成本因素。


技术实现要素:

5.为了克服现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器,解决了化工工业中的中温或高温流体管道内部温度不方便监测,传感器安装难度大,工艺复杂,传感器容器损坏,无法监测管道内部流体温度,结构复杂,需要外部供电,通讯采用有线方式等问题。
6.本实用新型提供一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器,包括智能螺栓、管道导热基座、底部测温探头、壳体测温探头,所述智能螺栓安装在所述管道导热基座上,所述管道导热基座固定在需要测温的管道外壁面上,所述底部测温探头安装在所述管道导热基座的底部,所述底部测温探头的连接线从所述管道导热基座内部的线孔中穿过,与所
述智能螺栓内部的测温电路连接,所述壳体测温探头安装在所述智能螺栓的散热器壳体表面,所述壳体测温探头的连接线从所述散热器内部的线孔中穿过,与所述智能螺栓内部的测温电路连接。
7.进一步地,还包括金属绑带,所述管道导热基座通过所述金属绑带固定在需要测温的管道外壁面上。
8.进一步地,还包括无线通信模块,所述无线通信模块与所述智能螺栓内部的控制器连接。
9.进一步地,还包括温差能量收集器,所述温差能量收集器与所述智能螺栓内部的控制器连接。
10.进一步地,所述智能螺栓还包括存储器,所述存储器与所述智能螺栓内部的控制器连接。
11.进一步地,所述无线通信模块包括2.4glora模块、zigbee模块、wirelesshart模块。
12.进一步地,所述管道导热基座由环氧涂层铝或不锈钢制成。
13.相比现有技术,本实用新型的有益效果在于:
14.本实用新型提供的一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器,可实现化工工业管道内流体的高精度测温应用。在实际工况条件下,非介入式温度测量精度和响应时间几乎达到了传统介入式温度传感器的性能。这也表明非介入式温度测量在很多应用场景中都有出色的适用性。传感器安装在管道表面,在很多情况下可精确确定流体温度,并可重复使用,满足各种特定的应用。
15.非介入式自取电无线测温传感器可实现高精度、高可靠的温度测量,无需考虑环境条件,也不干涉工艺过程,显著提高系统安全性。传感器快速、简便的管道表面安装方式,取消了测温孔,免除了开孔工艺所需的成本,大幅降低设备成本。此外,系统的灵活性也有所提高,传感器随时可以变更安装位置,甚至临时安装进行测温工作。
16.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本技术的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
18.图1为本实用新型的一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器示意图;
19.图2为本实用新型的一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器剖视图。
20.附图中:1、智能螺栓;2、管道导热基座;3、金属绑带;4、管道;5、壳体测温探头;6、底部测温探头。
具体实施方式
21.下面,结合附图以及具体实施方式,对本实用新型做进一步描述,需要说明的是,
在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
22.一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器,如图1-图2所示,包括智能螺栓1、管道导热基座2、底部测温探头6、壳体测温探头5,取消原智能螺栓1内部的测温元件,智能螺栓1安装在管道导热基座2上,管道导热基座2固定在需要测温的管道4外壁面上,底部测温探头6安装在管道导热基座2的底部,与管道4外壁面紧密接触,底部测温探头6的连接线从管道导热基座2内部的线孔中穿过,与智能螺栓1内部的测温电路连接,壳体测温探头5安装在智能螺栓1的散热器壳体表面,与外界空气接触,壳体测温探头5的连接线从散热器内部的线孔中穿过,与智能螺栓1内部的测温电路连接。底部测温探头6用于测量管道4外表面的温度,壳体测温探头5用于测量传感器所处环境温度。传感器具有两个温度探头,除了测量点的管道4表面温度外,还测量附近的环境温度,为非介入式温度测量开发的模型算法在测量过程中考虑到了环境条件,从而显著提高了测量的精度。
23.如图1所示,还包括金属绑带3,管道导热基座2通过金属绑带3固定在需要测温的管道4外壁面上。
24.在一实施例中,还包括无线通信模块,无线通信模块与智能螺栓1内部的控制器连接。采用行业上常用的无线通讯方式和标准的无线通信协议,优选的,采用2.4glora模块、zigbee模块、wirelesshart模块等,适于工程的后续扩展。传感器通过无线通讯协议集成到现有的后台系统中。
25.在一实施例中,还包括温差能量收集器,温差能量收集器与智能螺栓1内部的控制器连接。通过温差能量收集器从被测设备和环境温度之间的温差中回收所需的电能,供给传感器工作所需的电能,从而实现完全自主运行。安装传感器时,无需中断生产过程。通过大量的工程数据,优化了传感器的结构和材料选型,用于匹配不同的流体状态。智能螺栓1还包括存储器,存储器与智能螺栓1内部的控制器连接,存储器存储有管道流体非介入测温算法,通过控制器运算,实时计算管道4内流体温度。
26.管道导热基座2为传感器的支撑结构件。智能螺栓1中的温差发电片具有一定的温度工作范围,一般需要工作温度小于85℃。当被测管道4温度过高时,通过管道导热基座2的散热作用,将管道4的高温降低到智能螺栓1可以工作的中温。管道导热基座2将管道4表面的温度传导到智能螺栓1,并且热传导系数相对稳定。管道导热基座2由环氧涂层铝或不锈钢制成,传感器测温范围在-40至400℃。
27.非介入式温差自取电无线测温传感器,仅通过热传导的优化设计即可提供非常高的测量精度,但考虑到环境条件,基于模型算法可以更好的提高准确性。内置于传感器内部的控制器固件中,配置有模型算法,可实时计算和输出流体温度。
28.本实用新型提供的一种管道流体非介入式自取电无线测温传感器,大大延长测温传感器的使用寿命,提高管道内流体的测温精度,从而解决一系列与传感器精度问题相关的被测设备系统性问题,实现了各种测温传感器的自检测和自校准,减少了人工维护和检测校准工作,使传感器的长期在线运行成为可能,延长了测温传感器的复议期限。高度的用户友好性,在简单的表面安装之后,设备还易于操作,可以立即投入使用,并且传感器可以灵活地在不同的测量点使用。
29.以上,仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限
制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本实用新型的等效实施例;同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

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