一种基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统的制作方法

本实用新型属于水电站技术领域，具体涉及一种基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统。

背景技术：

水电站供水控制系统是水电站公用辅助设备的重要组成部分，目的是为了提供水电站运行设备的冷却水，其正常运行是保证电站水冷却系统运行、乃至发电机正常运行发电的前提条件。

现有技术存在以下问题：

(1)目前，基于传统的常规继电器控制、三元件电机控制技术(断路器、接触器、热继电器)、单一逻辑处理的微型PLC的技术的控制系统，易出故障、不易维护以及结构复杂，导致实用性低；

(2)现有技术的系统无法监测故障的发生，危害工作人员的安全，当故障发生时，需要大量人力进行排查维修；

(3)现有系统需要实时监控巡逻水电站的运行状况，人力资源投入大，不满足当前水电站的的少人值班、无人值守发展的需要，同时不能和全厂监控系统实现大容量数据交换、人机对话单一，不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种节约成本投入、实用性高、实时性好以及及时性好的基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统，用于解决现有技术存在的易出故障、不易维护以及结构复杂导致的实用性低、无法监测故障的发生、需要大量人力进行排查维修以及不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统，包括：

监控中心、技术供水智能控制装置、显示器、故障诊断模块、水泵电机组、滤水器组、电动球阀组、示流信号计、总管电磁流量计以及水温变送器；

故障诊断模块包括振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组；振动传感器组和红外线传感器组对应设置在水泵电机组处，且其信号输出端与技术供水智能控制装置的信号输入端通信连接；电流传感器组对应与每个水泵电机组的出线端串联设置，电压传感器组对应与每个水泵电机组并联设置，电流传感器组和电压传感器组的信号输出端与技术供水智能控制装置的信号输入端通信连接；

显示器、示流信号计、总管电磁流量计以及水温变送器均与技术供水智能控制装置的信号输入端通信连接，水泵电机组、滤水器组以及电动球阀组均与技术供水智能控制装置的信号输出端通信连接，监控中心与技术供水智能控制装置通信连接。

进一步地，监控中心包括监控终端和服务器，监控终端分别与服务器和技术供水智能控制装置通信连接。

进一步地，技术供水智能控制装置内设置有可编程逻辑控制器，分别与可编程逻辑控制器连接的控制电源电路组、水泵电机主电路组、滤水器电路组、电动球阀电路组、PLC模拟量输入电路、PLC开关量输入电路、PLC开关量输出电路以及硬接点开关量上送电路及显示电路；硬接点开关量上送电路及显示电路与监控终端通信连接；可编程逻辑控制器的信号输入端分别与振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组的信号输出端通信连接。

进一步地，水泵电机主电路组包括至少两个相同结构的电机主电路，每个电机主电路包括电压传感器组中的电压传感器、电流传感器组中的电流传感器、第一空气断路器、第二空气断路器、软启动器、水泵电机以及软启动器控制电源电路；

第一空气断路器的上端与380V交流电源连接，其下端分别与所有电机主电路中的软启动器连接，第二空气断路器设置在软启动器控制电源电路上；软启动器与水泵电机连接；

软启动器控制电源电路的控制电源为220V交流电源，并通过空气开关与第一空气断路器下端相连接。

进一步地，控制电源电路组包括至少两个相同结构的控制电源电路，每个电源控制电路包括交流/直流空气开关、两个开关电源、两个电源监视继电器、两个桥堆；交流空气开关的输入端与交流电源连接，其输出端与开关电源的输入端连接；直流空气开关的输入端与直流电源连接，其输出端与开关电源的输入端连接；每个开关电源的输出端依次设置有并联的电源监视继电器、串联的桥堆以及串联的直流/交流空气开关，直流/交流空气开关的输出端与电路支路连接。

进一步地，PLC模拟量输入电路包括供水总管压力传感器输入接点、供水总管红外线传感器输入接点、冷却水流量计输入接点、振动传感器输入接点、红外线传感器输入接点、电流传感器输入接点以及电压传感器输入接点；

PLC开关量输入电路包括水泵电机自动切换开关自动接点、软启动器的运行和故障扩展信号输入接点、水泵电机主电路进线空气断路器输入接点、控制电源监视继电器输入接点、示流信号计输入接点、总管电磁流量计输入接点以及水温变送器输入接点。

PLC开关量输出电路包括水泵电机控制继电器输出接点、综合故障继电器输出接点、供水总管压力异常警继电器输出接点、供水总管温度异常警继电器输出接点以及备用继电器输出接点。

进一步地，硬接点开关量上送电路包括控制电源故障接点、技术供水智能控制装置故障接点、水泵电机的自动切换开关自动接点、水泵电机控制继电器常开接点综合故障继电器输出接点、供水总管压力异常警继电器输出接点、供水总管温度异常警继电器输出接点以及备用继电器输出接点。

进一步地，技术供水智能控制装置的输出端设置有智能温度控制单元和智能湿度控制单元；智能温度控制单元包括与技术供水智能控制装置通信连接的第一控制器，分别与第一控制器通信连接的红外线传感器和降温装置，智能湿度控制单元包括与技术供水智能控制装置通信连接的第二控制器，分别与第一控制器通信连接的湿度传感器和加热装置。

进一步地，第一控制器和第二控制器的型号均为型号AT89S51的单片机；

可编程逻辑控制器的型号为BMEP581020；

振动传感器的型号为SE930，红外线传感器的型号为OS137，电流传感器的型号为MIK-DJI-C，电压传感器的型号为CHVS-EV。

进一步地，降温装置为电风扇，加热装置为加热器。

本方案的有益效果为：

(1)本实用新型提供了基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统，采用高性能PLC控制，且简化了系统内部结构，元件模块化，增加了备用设备，不仅保证了事故处理及时，而且减少了故障的发生，方便了维护，提高了实用性；

(2)新型水电站技术供水智能控制系统的水泵电机安装振动传感器监视设备的振动情况，安装温度传感器监视电机的温度变化，安装电流、电压传感器监视电机的运行状态变化，从而根据这是监视量的变化曲线和趋势预判设备的故障，提前进行检修维护，延长设备的寿命；根据传感器的编号可以快速定位故障发生点，提高了故障维修的及时性；

(3)同时可以根据采集的数据，对水泵电机的使用寿命进行分析，提高了系统的安全性；

(4)本实用新型提供的监控中心，实现了在线实时监控，减少了人力成本投入，该系统结构简单、功能完善、大画面多内容显示以及全方面人机对话的优点，监控中心实时显示系统的运行状况，服务器存储数据并提供历史运行数据的查询。

附图说明

图1为基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统结构框图；

图2为水泵电机主电路原理图；

图3为控制电源电路的原理图；

图4为智能温/湿度控制单元结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，一种基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统，包括：

监控中心、技术供水智能控制装置、型号为LTM210M2-L02的显示器、故障诊断模块、水泵电机组、滤水器组、电动球阀组、示流信号计、总管电磁流量计以及水温变送器；

故障诊断模块包括振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组；振动传感器组和红外线传感器组对应设置在水泵电机组处，且其信号输出端与技术供水智能控制装置的信号输入端通信连接；电流传感器组对应与每个水泵电机组的出线端串联设置，电压传感器组对应与每个水泵电机组并联设置，电流传感器组和电压传感器组的信号输出端与技术供水智能控制装置的信号输入端通信连接；

振动传感器组用于采集水泵电机的振动位移，红外线传感器组用于采集水泵电机的温度，电流传感器组和电压传感器组用于采集水泵电机主回路的电流值和电压值，显示在显示器上，进行故障的诊断；当水泵电机振动位移、温度、电流以及电压超过阈值，则水泵电机发生故障，监控中心发出警报，并且根据对应传感器的编号进行故障的维修；

显示器、示流信号计、总管电磁流量计以及水温变送器均与技术供水智能控制装置的信号输入端通信连接，水泵电机组、滤水器组以及电动球阀组均与技术供水智能控制装置的信号输出端通信连接，监控中心与技术供水智能控制装置通信连接。

本实施例中，监控中心包括监控终端和服务器，监控终端分别与服务器和技术供水智能控制装置通信连接。

本实施例中，技术供水智能控制装置内设置有可编程逻辑控制器，分别与可编程逻辑控制器连接的控制电源电路组、水泵电机主电路组、滤水器电路组、电动球阀电路组、PLC模拟量输入电路、PLC开关量输入电路、PLC开关量输出电路以及硬接点开关量上送电路及显示电路；硬接点开关量上送电路及显示电路与监控终端通信连接；可编程逻辑控制器的信号输入端分别与振动传感器组、红外线传感器组、电流传感器组以及电压传感器组的信号输出端通信连接。

本实施例中，水泵电机主电路组包括至少两个相同结构的电机主电路，每个电机主电路包括电压传感器组中的电压传感器、电流传感器组中的电流传感器、第一空气断路器、第二空气断路器、软启动器、水泵电机以及软启动器控制电源电路；

第一空气断路器的上端与380V交流电源连接，其下端分别与所有电机主电路中的软启动器连接，第二空气断路器设置在软启动器控制电源电路上；软启动器与水泵电机连接；

软启动器控制电源电路的控制电源为220V交流电源，并通过空气开关与第一空气断路器下端相连接；

如图2所示，三相四线制的AC380电源经动力接线端子XD:1/XD:2/XD:3接入盘柜，并联防雷器FV后再连接空气断路器1QFM的进线端；空气断路器1QFM的出线端连接软启动器ATS的主电路进线端子1L1/3L2/5L3，空气断路器1QFM的出线端的1L2与空气开关11QFC并联，软启动器ATS主电路出线经端子2T1/4T2/6T3连接到盘柜动力出线端子XD:4/XD:5/XD:6，盘柜动力出线端子XD:4/XD:5/XD:6连接到水泵电机M1。软启动器的控制电源为AC220V，经空气开关11QFC引入CL1；控制电源的N1线直接接入CL2。软启动器ATS的启停控制接线方式为：RUN和STOP端子并联后接入自动状态下PLC输出控制继电器KC01的常开接点和手动状态下连接到软启动器ATS的+24V上。软启动器ATS的状态输出通过R2A/R2C和R1A/R1C端子接出，R2C/R1C并联接入控制电源211，R2A和R1A分别接到KA11和KA12的线圈引脚13上，KA11和KA12的线圈引脚14并联接入控制电源的N1。KA10的线圈两端连接控制电源211和控制电源N1，作为控制监视电源。

本实施例中，如图3所示，控制电源电路组包括至少两个相同结构的控制电源电路，每个电源控制电路包括交流/直流空气开关、两个开关电源、两个电源监视继电器、两个桥堆；交流空气开关QF04的输入端与交流电源连接，其输出端与开关电源US3的输入端连接；直流空气开关QF03的输入端与直流电源DC220V+和DC220V-连接，其输出端与开关电源的输入端连接；每个开关电源US3(US4)的输出端依次设置有并联的电源监视继电器3KVS(4KVS)、串联的桥堆VD3和桥堆VD4，以及串联的直流/交流空气开关，直流/交流空气开关的输出端与电路支路连接。

本实施例中，PLC模拟量输入电路的电源为模拟量工作电源305，PLC模拟量输入电路包括供水总管压力传感器输入接点、供水总管红外线传感器输入接点、冷却水流量计输入接点、振动传感器输入接点、红外线传感器输入接点、电流传感器输入接点以及电压传感器输入接点；

PLC开关量输入电源306为所有DI点引入电源，PLC开关量输入电路包括水泵电机自动切换开关自动接点、软启动器的运行和故障扩展信号输入接点、水泵电机主电路进线空气断路器输入接点、控制电源监视继电器输入接点、示流信号计输入接点、总管电磁流量计输入接点以及水温变送器输入接点。

PLC开关量输出电路的电源为PLC开关量输出电源307，PLC开关量输出电路包括水泵电机控制继电器输出接点、综合故障继电器输出接点、供水总管压力异常警继电器输出接点、供水总管温度异常警继电器输出接点以及备用继电器输出接点。

本实施例中，硬接点开关量上送电路包括控制电源故障接点、技术供水智能控制装置故障接点、水泵电机的自动切换开关自动接点、水泵电机控制继电器常开接点综合故障继电器输出接点、供水总管压力异常警继电器输出接点、供水总管温度异常警继电器输出接点以及备用继电器输出接点。

本实施例中，如图4所示，技术供水智能控制装置的输出端设置有智能温度控制单元和智能湿度控制单元；智能温度控制单元包括与技术供水智能控制装置通信连接的第一控制器，分别与第一控制器通信连接的红外线传感器和降温装置，智能湿度控制单元包括与技术供水智能控制装置通信连接的第二控制器，分别与第一控制器通信连接的湿度传感器和加热装置。

本实施例中，第一控制器和第二控制器的型号均为型号AT89S51的单片机；温度传感器的型号为CWDZ31；湿度传感器的型号为HTG3500；加热器的型号为HYR4；

可编程逻辑控制器的型号为BMEP581020；

振动传感器的型号为SE930，红外线传感器的型号为OS137，电流传感器的型号为MIK-DJI-C，电压传感器的型号为CHVS-EV。

本实用新型提供的一种节约成本投入、实用性高、实时性好以及及时性好的基于故障诊断的新型水电站技术供水智能控制系统，解决了现有技术存在的易出故障、不易维护以及结构复杂导致的实用性低、无法监测故障的发生、需要大量人力进行排查维修以及不能实时显示系统的运行状况和查询历史运行数据的问题。

以上所述仅为本实用新型的实施例，实施例用于理解实用新型的结构、功能和效果，并不用于限制本实用新型的保护范围。本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。