大型離心泵的網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)控方法探討

梅碎彬 應(yīng)富強

摘要:在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展已有幾十年的歷史,在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,但大型離心水泵的在線監(jiān)測尚未見到。文章提出要依據(jù)泵組本身的機械特征,合理地選擇離心水泵測點、傳感器型號、硬件、軟件,來對泵組的振動、擺度、壓力脈動等物理量進(jìn)行在線監(jiān)測,從而建立功能較為完備的在線監(jiān)測分析系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:大型離心泵;網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)控;測力傳感器;離心泵;能量化

中圖分類號:TM734文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0010-02

一、大型離心泵的網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)控對設(shè)備的技術(shù)要求

1.整套設(shè)備必須為全密閉結(jié)構(gòu),水通道材質(zhì)采用304食品級不銹鋼,保證水與空氣的完全隔離,避免對水產(chǎn)生任何污染。

2.所有給水設(shè)備,都采用微機變頻控制,運用模糊控制技術(shù),使整套設(shè)備始終處于高效區(qū)運行,達(dá)到充分節(jié)能的效果。

3.為保證設(shè)備的可靠運行,所有設(shè)備都應(yīng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)測功能,供水系統(tǒng)必須有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能,要求必須能分別監(jiān)控并顯示到供水系統(tǒng)中的各個關(guān)鍵點的工作壓力、設(shè)定壓力、流量,自來水的進(jìn)水壓力,各臺水泵的工作電流、頻率、電壓等參數(shù),并具有預(yù)警及報警處理功能。對設(shè)備24小時進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測。

二、網(wǎng)絡(luò)化控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及使用方法

網(wǎng)絡(luò)化控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由三級組成,其組成及使用具體闡述如下:

(一)單機就地控制

水泵、真空泵、抽氣電磁閥、出水電動閥門由現(xiàn)場電氣控制柜或按鈕實現(xiàn)(應(yīng)急、維修時用)。

(二)過程控制和數(shù)據(jù)采集與傳輸,在值班室由集中控制臺實現(xiàn)

1.控制環(huán)節(jié):真空泵、抽氣電磁閥、水泵、出水電動閥門等。在集中控制臺上設(shè)有手動→聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān),既可按鈕單獨控制各設(shè)備的運行(變頻水泵的調(diào)速),又能在聯(lián)動方式時用PLC和傳感器通過觸摸屏工控機按照開、停泵工作流程圖自動完成工作。

2.檢測信號:出水流量、出水壓力、河水位、原水濁度、溶解氧、PH值、抽氣真空度、工作電壓、用電量、水泵運行電流、電動機溫度以及各設(shè)備的狀態(tài)指示燈。并用觸摸屏工控機顯示和存儲有關(guān)數(shù)據(jù)。

(三)監(jiān)控管理,在中央控制室的操作臺實現(xiàn)

在凈水廠二泵房設(shè)有中央控制室(距二水源泵站約15公里),裝配有組態(tài)軟件、監(jiān)控軟件、安全軟件等的上位機系統(tǒng),用寬帶ADSL、無線數(shù)傳電臺通信能達(dá)到:實現(xiàn)第二級的控制環(huán)節(jié);顯示第二級的檢測信號,渾水管道上數(shù)據(jù)采集終端RTU的數(shù)據(jù),設(shè)定參數(shù),故障報警;完成班、日、月、年報表、圖表、曲線圖,即數(shù)據(jù)處理和存儲;(4)多媒體視頻監(jiān)控:多畫面動態(tài)20幀以上,錄像保存一個月以上,有錄音功能。

1.單級雙吸離心泵組:選用國內(nèi)大廠大品牌產(chǎn)品,使用SKF或NSK軸承和德國博格曼BURGMANN機械密封或填料密封,能保證8000小時運行無泄漏。如連成、凱泉、東方等品牌;其配套電動機也要選用西門子或清江、人民等大品牌產(chǎn)品,并通過國家節(jié)能認(rèn)證。

2.變頻調(diào)速柜、軟起動柜:其中變頻器、軟起動器、繼電器等選用西門子、ABB、施耐德等國際品牌,斷路器、接觸器、按鈕、信號燈、端子、儀表等選用西門子SIEMENS、瑞士ABB、施耐德SCHNEIDER等國際品牌或人民、正泰、國內(nèi)大廠大品牌產(chǎn)品,電力電纜、控制電纜是國內(nèi)大廠大品牌產(chǎn)品。

3.傳感器等計量產(chǎn)品要通過國家或省級計量認(rèn)可,精度達(dá)0.2%,壓力傳感器選用日本橫河EJA、美國羅斯蒙特ROSEMOUNT、德國WIKA等國際品牌,電流變換器、電壓變換器、溫度傳感器、超聲波流量計、液位計可選用國內(nèi)大廠大品牌產(chǎn)品。

三、網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)控方法

1.為了滿足系統(tǒng)的可移植性、安全性、可擴展性和大規(guī)模數(shù)據(jù)交換和網(wǎng)絡(luò)訪問的要求,將Web服務(wù)器和OPC服務(wù)器分別建立在不同的主機節(jié)點上,并將OPC服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)利用程序自動轉(zhuǎn)儲到專用的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示:

2.多個大型離心泵泵站的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,將多個大型離心泵站構(gòu)成一個虛擬局域網(wǎng)。通過此設(shè)置方法,中心站的管理人員可以非常方便地控制各注水泵站的啟停,查詢和設(shè)置各種參數(shù)。

3.網(wǎng)絡(luò)通信軟件的使用方法。本系統(tǒng)采用PC Anywhere 9.2簡體中文版來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。因為它具有強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能,可以減少自主開發(fā)網(wǎng)絡(luò)通信軟件的難度。PC Anywhere是一款宣為人知的遠(yuǎn)程控制軟件,利用PC Anywhere,計算機管理人員可以輕松地實現(xiàn)在本地計算機上控制遠(yuǎn)程計算機,使得兩地的計算機可以協(xié)同工作。在實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的同時,PC Anywhere還引進(jìn)了良好的安全策略與密碼驗證機制,使得遠(yuǎn)程被控主機的安全性能得到強有力的保障。運行平臺:Windows 98/NT/2000/XP。PC Anywhere 9.2簡體中文版具有控制臺接管、文件傳輸、遠(yuǎn)程屏幕瀏覽、鍵盤交談、Internet連接、故障診斷等功能。

為保證設(shè)備的可靠運行,所有設(shè)備都應(yīng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控,監(jiān)測功能,供水系統(tǒng)必須有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能,要求必須能分別監(jiān)控并顯示到供水系統(tǒng)中的各個關(guān)鍵點的工作壓力、設(shè)定壓力、流量,自來水的進(jìn)水壓力,各臺水泵的工作電流、頻率、電壓等參數(shù),并具有預(yù)警及報警處理功能。對設(shè)備24小時進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測?？刂葡到y(tǒng)要求采用工控微機及無負(fù)壓變頻控制技術(shù),遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù),以便聯(lián)合遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)總監(jiān)系統(tǒng),最終實現(xiàn)設(shè)備的全自動無人值守控制。

4.離心泵振動信號故障時,利用網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)控診斷的方法如下:(1)將離心泵振動信號時間序列數(shù)據(jù)經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Emirical Mode Decomosition,簡稱EMD);(2)經(jīng)過Hilbert-Huang變換獲得各模態(tài)(Intrinsic Mode Functions,簡稱IMF)的能量,并以“能量比”為元素,構(gòu)造離心泵振動信號的特征向量,根據(jù)Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠逼近任意非線性函數(shù)的特點和具有反映系統(tǒng)動態(tài)特性的能力,利用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實現(xiàn)離心泵故障的診斷;(3)從泵啟動開始,系統(tǒng)連續(xù)檢測各機泵的流量、軸功率(電流),同時不斷檢測各泵出口壓力和系統(tǒng)壓力之差。實驗研究結(jié)果表明該方法對離心泵振動信號故障具有很高的診斷率。

四、結(jié)語

大型離心泵在運行中的一大問題是由于逐漸增大或瞬時增大的軸向力所引起的機器的損壞,這類現(xiàn)象已引起了廣泛重視。本文以大型離心泵的網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)控方法為研究點入手,對于分布開放式控制系統(tǒng)中以單片機系統(tǒng)作為前置控制器進(jìn)行了設(shè)計和研制,闡述了控制器利用多機通信技術(shù),完成前置機和主機的數(shù)據(jù)交換,并對控制器抗干擾問題進(jìn)行了分析研究,顯著地提高了測力傳感器的靈敏度,并通過實驗得到了驗證。采用這種方式,可減輕工程維護(hù)人員的工作量,直接監(jiān)控工藝裝備的工作性能和產(chǎn)品的開采量。

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作者簡介:梅碎彬(1979-),男,溫州文成人,溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教,浙江工業(yè)大學(xué)在讀碩士,研究方向:機械電子工程;應(yīng)富強(1957-),男,浙江工業(yè)大學(xué)教授,研究方向:機電系統(tǒng)與現(xiàn)代裝備、現(xiàn)代設(shè)計理論與方法、機電產(chǎn)品快速設(shè)計與制造。