直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，包括可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、采集测量系统、人机界面、供电系统，能够实现直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置中机电设备的控制、信号采集、数据在线监控、故障判断与上传；并能够协调各机电设备按既定逻辑高稳定、高性能、高可靠性自动运行，实时对流量、压力、温度、电导率等信号进行采集并上传给上位机进行数据归档，对超出设定范围的参数进行报警，提示试验人员及时处理故障。
【专利说明】直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及直流输电换流阀冷却系统，特别涉及冷却塔阻垢试验装置控制系统。【背景技术】
[0002]直流输电换流阀冷却系统一般分为内冷水循环系统和外冷循环系统。内冷水在完成与发热元件的热量交换后，再进入外冷循环系统，与外冷介质进行热量交换，冷却后再由循环泵加压进入主水管道。根据所使用环境条件不同，直流阀冷系统所使用的室外热交换设备也有所区别，针对中国国内目前的情况，南方环境温度高，但水源充足，主要采用冷却塔为外冷循环系统热交换设备。
[0003]现有直流阀冷系统由于未对喷淋水进行深度处理，仅简单地采用定期加药、连续弃水、补水等辅助措施缓解水垢生成，无法有效地降低喷淋水中钙、镁等离子，喷淋水中钙、镁等重碳酸盐急剧浓缩结晶后形成水垢，并附着于冷却塔换热盘管外表面，严重阻碍冷却塔换热盘管的有效换热，导致直流阀冷系统换热容量下降，冷却水进阀温度上升，冷却塔换热冗余量降低，甚至可能导致散热能力不足。而定期对喷淋水加药容易对环境造成污染，且操作工作量大，加药频率难以掌握，不利于环保。
[0004]为了解决上述问题开发了一种直流阀冷系统冷却塔阻垢方法，包括对冷却塔补充水和集水盘中喷淋水进行电磁除垢。还开发了一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置，原理图如图1所示，它包括依次通过管道连接成内循环回路的内循环泵、冷却塔及水箱，所述水箱安装有电加热器，模拟冷却塔的实际运行工况。闭式冷却塔采用两组独立的换热盘管及两组喷淋回路，两组独立的换热盘管并联接入内循环回路，两组独立的换热盘管内介质均为内循环回路冷却介质，确保换热盘管内的介质温度、水质一致；两组喷淋回路中的一组包括依次通过管道连接的原水泵、机械过滤器、水力清装置、砂滤、碳滤、软化装置、精密过滤器、增压泵、纳滤装置，还包括冷却塔集水盘中的高能离子棒，两组喷淋回路中有一组采用现场冷却塔喷淋水进行喷淋，另外一组采用经过电磁除垢的软化水进行喷淋。
[0005]这种直流阀冷系统冷却塔阻垢方法，能够有效解决冷却塔结垢的问题，不需要采用加药的方式，避免了加药阻垢带来的一系列问题，方法简单，效果显著，适合在使用冷却塔的换流站推广。
[0006]直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置，通过内循环回路模拟阀冷系统内循环回路，闭式冷却器采用两组独立的换热盘管，两组换热盘管分别采用不同水质的喷淋水进行喷淋，换热盘管内介质使用相同的冷却介质，确保换热盘管内的介质温度、水质一致，使两组盘管运行工况形成对比试验，一方面能够验证阻垢方法的有效性，另一方面能够通过定期取样检测喷淋水温度、电导率、PH值、浊度、硬度等水质指标，对喷淋水水质进行检测和对比分析，根据检测结果调节喷淋水水质，研究各因素对结垢速率的影响。
[0007]控制系统为直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置的核心，担负着机电设备控制、信号采集、数据在线监控、故障判断与上传的重任。控制系统协调各机电设备按既定逻辑高稳定、高性能、高可靠性自动运行，实时对流量、压力、温度、电导率等信号进行采集并上传给上位机进行数据归档，对超出设定范围的参数进行报警，提示试验人员及时处理故障。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，能够采集阻垢装置的流量、压力、温度、电导率等仪表实时值，能够对仪表实时值超过设定值时发出报警并上传给上位机；同时根据各种阻垢对比试验的工况要求，对试验装置各机电设备运行进行自动控制，达到试验的预期效果。
[0009]为解决上述问题，本发明采用的技术方案是:一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，包括可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、采集测量系统、人机界面、供电系统；
[0010]所述可编程控制器PLC用于将各数字量输入模块的信号进行采集解析并按既定的程序逻辑进行数据处理，然后送至各数字量输出模块对各机电设备进行控制；
[0011]所述数字量输入模块，与可编程控制器PLC相连，用于采集各机电设备的故障、运行状态信号及采样测量系统输出的信号；
[0012]所述数字量输出模块，与可编程控制器PLC相连，用于对各机电设备的启/停控制，
[0013]所述模拟量输入模块，用于在线采集物理量，并将各测量值转化成可编程控制器PLC可识别的数字信号；
[0014]所述模拟量输出模块，用于将可编程控制器PLC的逻辑运算结果转换成标准的4-20mA的电流信号，驱动变频器；
[0015]所述采集测量系统，与模拟量输入模块相连，所述采集测量系统包括流量、电导率、压力、温度及液位测量仪表，对流量、电导率、压力、温度及液位进行实时测量。
[0016]所述人机界面，与可编程控制器PLC、数字量输入模块及数字量输出模块相连，用于显示采集测量系统实时参数及机电设备系统各机电设备的故障与运行状态，并能够接收操作人员操作指令控制各机电设备的运行，所述人机界面上设运行画面、参数设定、当前故障、历史记录等页面；
[0017]所述供电系统用于为系统提供直流控制电源和交流动力电源。
[0018]为了更好的实现本发明，所述可编程控制器PLC采用SIEMENS S7-300。
[0019]为了更好的实现本发明，所述各机电设备配电均设短路保护及过载保护，故障状态信息上传。
[0020]为了更好的实现本发明，所述直流控制电源进线端设置有EMI滤波元件，抑制电源输入中的杂波。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下优点及有益效果:
[0022]本发明直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，能够实现直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置中机电设备的控制、信号采集、数据在线监控、故障判断与上传；并能够协调各机电设备按既定逻辑高稳定、高性能、高可靠性自动运行，实时对流量、压力、温度、电导率等信号进行采集并上传给上位机进行数据归档，对超出设定范围的参数进行报警，提示试验人员及时处理故障。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置原理图；
[0024]图2是直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统组态原理框图；
[0025]图3是直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置机电设备配电图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例及附图对本发明的实施方式作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0027]实施例1
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0029]如图1所示，一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，包括可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、采集测量系统、人机界面、供电系统；
[0030]所述可编程控制器PLC用于将各数字量输入模块的信号进行采集解析并按既定的程序逻辑进行数据处理，然后送至各数字量输出模块对各机电设备进行控制；
[0031]所述数字量输入模块，与可编程控制器PLC相连，用于采集各机电设备的故障、运行状态信号及采样测量系统输出的信号；
[0032]所述数字量输出模块，与可编程控制器PLC相连，用于对各机电设备的启/停控制；
[0033]所述模拟量输入模块，用于在线采集物理量，并将各测量值转化成可编程控制器PLC可识别的数字信号；
[0034]所述模拟量输出模块，用于将可编程控制器PLC的逻辑运算结果转换成标准的4-20mA的电流信号，驱动变频器；
[0035]所述采集测量系统，与模拟量输入模块相连，所述采集测量系统包括流量、电导率、压力、温度及液位测量仪表，对流量、电导率、压力、温度及液位进行实时测量；
[0036]所述人机界面，与可编程控制器PLC、数字量输入模块及数字量输出模块相连，用于显示采集测量系统实时参数及机电设备系统各机电设备的故障与运行状态，并能够接收操作人员操作指令控制各机电设备的运行，所述人机界面上设运行画面、参数设定、当前故障、历史记录等页面；
[0037]所述供电系统用于为系统提供直流控制电源和交流动力电源。
[0038]为了更好的实现本发明，所述可编程控制器PLC采用SIEMENS S7-300。
[0039]为了更好的实现本发明，所述各机电设备配电均设短路保护及过载保护，故障状态信息上传。
[0040]为了更好的实现本发明，所述直流控制电源进线端设置有EMI滤波元件，抑制电源输入中的杂波。
[0041]如图2所示，主循环泵、喷淋泵、冷却塔风机、原水泵、增压泵、加药泵、补水泵及加热器，所有机电设备均由一路交流电源供电。冷却塔风机、喷淋泵通过变频器控制，
[0042]主循环泵采用一用一备配置，可编程控制器PLC控制其自动启/停，具有故障检测报警与切换功能。[0043]喷淋泵采用变频控制，可在人机界面上设定变频器输出频率来调节喷淋水流量。
[0044]冷却塔风机变频控制，可编程控制器PLC根据内循环回路介质温度PID调节风机转速，确保内循环介质温度恒定，冷却塔风机与喷淋泵互锁，喷淋泵未启动时冷却塔风机不能启动。
[0045]原水泵为水处理回路提供原水与压力，可编程控制器PLC根据冷却塔积水盘液位控制其自动启/停。
[0046]增压泵为水处理回路纳滤装置提供渗透压，增压泵的启/停与原水泵的启/停连锁。
[0047]加药泵为水处理回路提供杀菌药剂，控制器根据原水泵的启/停控制其自动启/停。
[0048]补水泵为直流阀冷系统阻垢装置提供工业原水，控制器根据工业原水罐的液位控制其自动启/停。
[0049]加热器为直流阀冷系统阻垢装置提供热源，对内循环回路冷却介质进行加热，可在人机界面上根据试验工况选择其投入/退出。
[0050]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，其特征在于:包括可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、采集测量系统、人机界面、供电系统； 所述可编程控制器PLC用于将各数字量输入模块的信号进行采集解析并按既定的程序逻辑进行数据处理，然后送至各数字量输出模块对各机电设备进行控制； 所述数字量输入模块，与可编程控制器PLC相连，用于采集各机电设备的故障、运行状态信号及采样测量系统输出的信号； 所述数字量输出模块，与可编程控制器PLC相连，用于对各机电设备的启/停控制； 所述模拟量输入模块，用于在线采集物理量，并将各测量值转化成可编程控制器PLC可识别的数字信号； 所述模拟量输出模块，用于将可编程控制器PLC的逻辑运算结果转换成标准的4-20mA的电流信号，驱动变频器； 所述采集测量系统，与模拟量输入模块相连，所述采集测量系统包括流量、电导率、压力、温度及液位测量仪表，对流量、电导率、压力、温度及液位进行实时测量； 所述人机界面，与可编程控制器PLC、数字量输入模块及数字量输出模块相连，用于显示采集测量系统实时参数及机电设备系统各机电设备的故障与运行状态，并能够接收操作人员操作指令控制各机电设备的运行，所述人机界面上设运行画面、参数设定、当前故障、历史记录等页面； 所述供电系统用于为系统提供直流控制电源和交流动力电源。
2.根据权利要求1所述一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，其特征在于:所述可编程控制器PLC采用SIEMENS S7-300。
3.根据权利要求1所述一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，其特征在于:所述各机电设备配电均设短路保护及过载保护，故障状态信息上传。
4.根据权利要求1所述一种直流阀冷系统冷却塔阻垢试验装置控制系统，其特征在于:所述直流控制电源进线端设置有EMI滤波元件，抑制电源输入中的杂波。
【文档编号】G05B19/418GK103760837SQ201310539699
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】崔鹏飞, 卢志敏, 冷明全, 贺勇健 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心, 广州高澜节能技术股份有限公司