具有嵌入式传感器的往复式压缩机阀门系统的制作方法

本文所公开的主题涉及用于往复式压缩机的具有嵌入式传感器的阀门系统。

背景技术：

1、往复式压缩机是当今石油和天然气产业中最广泛使用的压缩机技术之一，因为它可以压缩多种气体并且具有广泛的应用范围。通常，流入和流出往复式压缩机的气缸的入口和出口流量由吸入阀和排出阀调节：吸入阀允许流量流入气缸但不允许反向流出，并且排出阀允许流量流出气缸但不允许反向流入。因此，吸入阀和排出阀对于往复式压缩机的正确操作起着关键作用。如今，往复式压缩机主要配备有自动阀，这些自动阀由阀门两端的压力差而致动。

2、然而，往复式压缩机仍然需要由于阀门故障或阀门维护而导致的频繁的操作停机，从而造成损失严重的停机时间。因此，为了最小化往复式压缩机停机时间，阀门设计中的适当注意和阀门操作的正确监测(除了气缸操作的监测之外)将是期望的。

3、从美国专利us7318350已知一种系统和方法，其通过检测阀门的声发射来监测阀门操作，并将其与在预定操作期间检测到的阀门的基线声发射进行比较，以便根据实际声发射和基线声发射中的差异来识别阀门异常。

4、从美国专利us6485265中已知一种阀门构型，其在固定构件上具有指示器端口并且允许传感器安装在该阀门上或该阀门内。该传感器是有线传感器，其传送气缸内部的气体的状况，以便监测气缸状况和性能，但没有关于阀门本身的状况的信息。

技术实现思路

1、根据一个方面，本文所公开的主题涉及一种用作往复式压缩机中的吸入阀和/或排出阀的阀门系统。该创新性阀门系统包括阀体和至少一个传感器，该至少一个传感器安装在该阀体上并且被配置为检测与该阀体的操作相关联的参数以便评估该阀门的健康状况，并且例如还确定阀门和/或压缩机的维护定时并且/或者预测阀门和/或压缩机的剩余寿命；该至少一个传感器与插入该阀体的孔中并且将这些孔密封的固定构件相关联。该创新性阀门系统还包括无线通信单元，该无线通信单元被配置为将该传感器检测到的信息传输到远离该阀门系统所安装之处的位置。有利地，该创新性阀门系统还包括优选地位于该阀体中或该阀体上或该阀体处的至少一个能量收集系统，该能量收集系统可以是例如热电的(＝teg)或压电的(＝peg)。

2、根据另一方面，本文所公开的主题涉及一种往复式压缩机，该往复式压缩机被布置成处理气体并且包括至少一个创新性阀门系统。例如，该创新性阀门系统在被布置成处理含尘气体的往复式压缩机中或者在未被物理监测的往复式压缩机站(例如配备有全局远程诊断)中可以是特别有利的，该含尘气体可能包含可能影响压缩机阀门的正确运行的固体和/或液体颗粒。对于这两种应用，可靠地评估阀门的健康状况可能是有用的。该创新性阀门系统的另一个特别有利的应用可以是在往复式压缩机系统中，该往复式压缩机系统由于例如仅存在一个往复式压缩机而具有“低可用性”，使得在该仅有的往复式压缩机发生故障的情况下，没有其他往复式压缩机可用以完全或部分取代其服务。对于这种应用，通过预测任何阀门的故障来避免其故障或者正确地安排其维护以便避免系统操作的长时间中断可能是有用的。

技术特征：

1.一种用于往复式压缩机的阀门系统(100)，所述阀门系统被配置为压缩工艺气体，其中所述阀门系统(100)包括被配置为控制所述工艺气体的流量的阀门装置，其中所述阀门装置包括：

2.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述固定构件(30)包括具有盲孔(33)的杆状部分(31)，所述盲孔(33)被配置为容纳至少一个传感器(44,45,46)。

3.根据权利要求2所述的阀门系统(100)，其中所述盲孔(33)被配置为容纳至少两个传感器(44,45,46)。

4.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述固定构件(30)包括被配置为容纳至少一个传感器(47)的螺母(32)或头部。

5.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中：

6.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述至少一个传感器(41,42,43)被配置为检测所述阀门装置处的所述工艺气体的物理性质，所述物理性质是所述工艺气体的温度或所述工艺气体的压力。

7.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述至少一个传感器(41,42,43)被配置为检测所述阀门装置两端的所述工艺气体的物理性质差异，所述物理性质差异是所述工艺气体的温度差或所述工艺气体的压力差。

8.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述阀门系统包括至少两个传感器(41,42,43)，所述传感器(41,42,43)被配置为检测不同的物理性质或不同的物理性质差异。

9.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述至少一个传感器(41,42,43)被配置为检测所述阀体中的应变，特别是所述阀体的固定构件(30)中的应变。

10.根据权利要求9所述的阀门系统(100)，其中所述阀门系统还包括至少两个传感器(41,42,43)，所述传感器(41,42,43)被配置为检测不同的物理性质差异。

11.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，其中所述至少一个传感器(41,42,43)被配置为检测所述阀门装置中的振动，特别是所述阀体(10,20,30)或所述可移动构件(50)的振动。

12.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，所述阀门系统还包括被配置为向所述至少一个传感器(41,42,43)和/或所述通信单元(60)供应电能的热电能量收集系统(71)，其中所述热电能量收集系统(71)优选地位于所述阀体(10,20,30)中或所述阀体上或所述阀体处。

13.根据权利要求12所述的阀门系统(100)，其中所述热电能量收集系统(71)被配置为基于所述阀门装置两端的温度差产生电能。

14.根据权利要求13所述的阀门系统，其中所述热电能量收集系统(71)包括被配置为检测温度差的传感器。

15.根据权利要求1所述的阀门系统(100)，所述阀门系统还包括被配置为向所述至少一个传感器(41,42,43)和/或所述通信单元(60)供应电能的压电能量收集系统(72)，其中所述压电能量收集系统(72)优选地位于所述阀体(10,20,30)中或所述阀体上或所述阀体处。

16.根据权利要求14所述的阀门系统(100)，其中所述压电能量收集系统(72)被配置为基于所述阀门装置两端的压力差产生电能。

17.根据权利要求16所述的阀门系统，其中所述压电能量收集系统(72)包括被配置为检测压力差的传感器。

18.一种往复式压缩机(1000)，所述往复式压缩机包括至少一个根据权利要求1至17中任一项所述的阀门系统(100)。

技术总结用作往复式压缩机(1000)中的吸入阀和/或排出阀的阀门系统(100)包括：阀体(10,20)；至少一个传感器(41,42,43)，该至少一个传感器安装在该阀体(10,20)上并且被配置为检测与阀门装置的操作相关联的参数；和无线通信单元(60)，该无线通信单元电联接到该至少一个传感器(41,42,43)并且被配置为传输由该至少一个传感器(41,42,43)检测到的信息；该至少一个传感器(41,42,43)与插入该阀体(10,20)的孔(11,21)中并且将这些孔(11,21)密封的固定构件(30)相关联。该创新性阀门系统还可包括优选地位于该阀体中或该阀体上或该阀体处的至少一个能量收集系统，该能量收集系统可以是例如热电的(＝TEG)或压电的(＝PEG)。技术研发人员：F·卡佩利,F·普奇内利,G·戈里,R·马莱西受保护的技术使用者：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25