CN105003430A

CN105003430A - 一种潜水电泵智能综合保护系统

Info

Publication number: CN105003430A
Application number: CN201510436235.XA
Authority: CN
Inventors: 邵月云; 陈斌; 洪广伟; 刘玉凤; 徐宝时; 朱君亚; 王仁忠
Original assignee: LANSHEN GROUP Co Ltd; Fudan University
Current assignee: LANSHEN GROUP Co Ltd; Fudan University
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2015-10-28

Abstract

本发明公开了一种潜水电泵智能综合保护系统，包括主机1、模拟传感器模块2、数字控制输入模块3。主机1与模拟传感器模块2、数字控制输入模块3通过信号线连接。本发明可以通过采集潜水电泵电机绕组温度、轴承温度、电机腔湿度、油室进水、线盒进水和电机进水等参数，过预警、报警的设置，在事故前进行提示，有效的减少当机事件和事故，降低了维护成本。进行预警、报警，并发出故障信号；并具备除湿加热的功能，可以有效防止电机内部水汽凝结，延长了电机的使用寿命。本发明具备通讯接口，通过数据端口可以和上位机进行通讯，可以进行数据查看、报警事件追忆与分析、远程升级、参数优化设置等功能，系统适用范围广泛。

Description

一种潜水电泵智能综合保护系统

技术领域

本发明涉及一种潜水电泵用智能保护装置，可以对电泵的各项运行参数进行检测，进行故障诊断、安全监测与智能控制。

背景技术

潜水电泵是水处理与工程的核心设备，一般长期在水下运行，工况复杂，长期运行中会面临着诸多挑战。比如，漏水漏电、维修不便等，急需能够实现在线安全监测的保护系统，在系统损坏之前，能够有效的、发出预警信息，直至报警和停机，而不是无监测、无保护的运行直至发生事故停机。我们构建了基于模拟电路测量的纯模拟监测保护系统NS-4，取得了很好的效果。然而，在长期使用中，也暴露出一些问题：系统缺乏有效预警机制、难以根据现场调整参数、无法进行报警事件追忆和无法升级等。而且，NS-4型保护器，为老式分列元件搭配，技术落后，当传感器信号输入发生故障或误动作时，无法显示保持故障记录，故障时间、历史记录等，当误动作信号自动恢复时，NS-4保护器监测也会恢复正常，无法直观看出是什么信号发生误动作。

发明内容

为了克服上述潜水电泵监测保护器的不足，在前期积累的基础上，本发明提供一种综合多参量保护系统，具备故障预警、防凝露自动除湿加热功能。

本发明的技术方案是：

一种具备故障预警、防凝露自动除湿加热功能的潜水电泵智能综合保护系统，包括主机1以及与所述主机1通过信号线连接的用于采集所述潜水电泵运行参数的模拟传感器模块2，所述主机1包括中央处理器5，分别与所述中央处理器5连接的预警/报警监测模块4、通讯模块7和存储器模块25；所述中央处理器5通过通讯模块7与用于远程监控的上位机连接；所述预警/报警监测模块4接收所述模拟传感器模块2采集的潜水电泵运行参数，并与设定的报警阈值相比；当运行参数中有达到设定阈值时，输出报警信号,并将故障信息数据存储到存储器模块25；所述中央处理器5读取所述存储器模块25内存储的数据；所述上位机通过通讯模块7与所述中央处理器5进行通讯，并调取所述存储器模块25内存储的数据。

所述模拟传感模块2包括轴承温度传感器11、绕组温度传感器12、电机腔进水传感器13、油室进水传感器14、电机湿度传感器15和线盒进水传感器16，各个所述传感器均设置在潜水电泵内部，通过数据线和主机1内的中中央处理器5连接。

所述上位机通过调取所述存储器模块25内存储的数据实现数据查看、报警事件追忆与分析、并可以远程设置预警/报警监测模块4内阈值参数。

还包括除湿模块26，所述除湿模块26连接有用于输出加热驱动信号的加热除湿继电器输出模块9；所述加热除湿继电器输出模块9与所述预警/报警监测模块4连接；当所述预警/报警监测模块4检测到湿度达到启动条件，并且此时停泵信号17处于开启状态，加热除湿继电器输出9输出加热驱动信号驱动所述除湿模块26对泵体内部除湿加热。

所述中央处理器5为单片机。

所述潜水电泵运行参数包括所述潜水电泵电机绕组温度、轴承温度、电机腔湿度、油室进水、线盒进水和电机进水的参数。

所述通讯模块7为RS232或RS485或USB或以太网口。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过采集潜水电泵电机绕组温度、轴承温度、电机腔湿度、油室进水、线盒进水和电机进水等参数，通过设定报警阈值和条件，进行预警、报警，并发出故障信号；当湿度超过设定值后，在停泵触发的情况下，发出加热除湿信号，驱动潜水电泵内部的加热器进行加热，避免水汽凝结，一旦泵运行，加热除湿信号立即关闭，内部加热器停止运行，可有效提高电机绝缘性能，防止电机内部爬电现象，有效延长电机使用寿命。

本发明能够实时监测潜水电泵的工作状态参数，通过预警、报警的设置，在事故前进行提示，有效的减少当机事件和事故，降低了维护成本，延长了电机的使用寿命。

本发明具备通讯接口，通过数据端口可以和上位机进行通讯，可以进行数据查看、报警事件追忆与分析、远程升级、参数优化设置等功能。

附图说明

图1是本发明的原理图。

其中：1-主机；2-模拟传感模块；3-数字控制输入模块；4-预警/报警监测模块；5-中央处理器；6按键复位模块；7-通讯模块；9-加热除湿继电器输出；10-信息指示界面；11-轴承温度传感器；12-绕组温度传感器；13-电机腔进水传感器；14-油室进水传感器；15-电机湿度传感器；16-线盒进水传感器；17停泵信号输入；18-控制系统故障输入；19-轴承温度监测单元；20绕组温度监测单元；21-电机腔进水监测单元；22-油室进水监测单元；23-电机湿度监测单元；24-线盒进水监测单元；25-存储器模块；26-除湿模块。

图2是本发明对应的硬件面板界面。

具体实施方式

结合附图进一步说明。

如图1所示，本发明一种具备故障预警、防凝露自动除湿加热功能的潜水电泵综合保护系统，包括主机1、模拟传感器模块2、数字控制输入模块3和除湿模块26。主机1分别与模拟传感器模块2、数字控制输入模块3和除湿模块26通过信号线连接。主机1包括中央处理器5、预警/报警监测模块4、故障继电器输出模块8、除湿加热继电器输出模块9、存储模块25、按键复位模块6、通讯模块7和信息指示模块10；主机1通过通讯模块7连接上位机。本发明为单片机模块化设计，通过编程，自动存储，实现自动记录水泵的运行时间、故障时间、历史记录查询等参数，通过RS485通信，配套自行研发的远程上位机Pump View软件可实现远程参数监测及控制。

模拟传感器模块2包括轴承温度传感器11、绕组温度传感器12、电机腔进水传感器13、油室进水传感器14、电机湿度传感器15和线盒进水传感器16，传感器均设置在潜水电泵内部，通过数据线和主机1的中中央处理器5连接。模拟传感器模块2用于采集潜水电泵运行时各个部分的运行参数，具体的包括：轴承温度、绕组温度、电机腔进水量、油室进水量、电机湿度、线盒进水量。中央处理器5接收模拟传感器模块2所采集的潜水电泵运行参数数据，并将其传输给预警/报警监测模块4。

预警/报警监测模块4包括轴承温度监测单元19、绕组温度监测单元20、电机腔进水监测单元21、油室进水监测单元22、电机湿度监测单元23和线盒进水监测单元24。预警/报警监测模块4与中央处理器5连接，接收中央处理器5传输过来的模拟传感器模块2所采集的潜水电泵运行参数数据，并将其与预警/报警监测模块4内设置的各个参数报警阈值进行比较。并将所得的故障信息数据存入存储器模块25，将报警信号发送给信息指示截面10。报警阈值可以利用通信接口进行远程设置。具体各个参数的报警阈值如下：（1）进水量的设置：在出厂调试检验时可以根据要求设置，无要求时设定90%；进水量可以选择：10%，30%，60%，90%，并自定义报警级别。（2）温度输入传感器类型： PTC热敏电阻或者热敏开关；具体为轴承温度设定，正常值小于1.5KΩ，A、B、C三相绕组温度设定, 正常值小于3KΩ。（3）进水设置：电机腔内、接线盒腔内、油室电极间水导电阻小于30KΩ。

故障继电器输出模块8与故障预警/报警监测模块4连接，给PLC或上位机等提供无源干接点信号报警及系统发生故障时迅速切断控制柜，停止水泵工作。当出现报警时，继电器动作，并保持该动作状态，直至用户确认并通过按键复位模块6按复位按键后解除报警状态，进入监测模式。按键复位模块6与中央处理器5连接，用于在保护系统故障报警后，通过此按键可以通过中央处理器5复位保护器为正常状态。

加热除湿继电器输出模块9与预警/报警监测模块4连接，用于实现本发明的防凝露自动除湿加热功能。中中央处理器5根据所述模拟传感模块2中的电机湿度传感器15检测泵体内绝缘程度，当湿度达到70%时，即预警/报警监测模块4检测到湿度达到了启动条件，并且此时停泵信号17处于开启状态，加热除湿继电器输出模块9动作，产生加热驱动信号驱动除湿模块26工作。除湿模块26为设置在电机内部的加热器，与加热除湿继电器输出模块9连接，接收加热除湿继电器输出模块9输出的加热驱动信号并启动工作，用于加热除湿。

信息指示模块10与预警/报警监测模块4连接，接收预警/报警监测模块4的报警信号，并显示当前的预警/报警状态，如图2所示，正常状态下，油室进水、内腔进水、线盒进水、绕组过热和轴承超温指示灯为绿色，在预警状态下，指示灯红灯闪烁，当报警时，指示灯为红色。除湿时，系统除湿指示灯闪烁。

存储器模块25与中央处理器5连接，接收预警/报警监测模块4得出的故障信息数据，并存储起来。中央处理器5读取存储器模块25中故障信息数据。

通讯模块7为RS232或RS485或USB或以太网口，与中央处理器5连接，上位机通过通讯模块7与中央处理器5通讯，并调取存储器模块25中所存储的故障信息数据，利用远程上位机内的PumpView软件实现数据查看、报警事件追忆与分析、并控制中央处理器远程升级或者预警/报警监测模块4内报警阈值的设置。

数字控制输入模块3通过数据线与中央处理器5连接，包括停泵信号输入17和外部控制系统故障18。用于输入外界控制信号，包括起故障、变频故障、热继电器故障等信号。

应当指出，本说明书实施例所述的内容，仅仅是对发明构思的实现形式的列举，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种潜水电泵智能综合保护系统，包括主机（1）以及与所述主机（1）通过信号线连接的用于采集所述潜水电泵运行参数的模拟传感器模块（2），其特征在于：所述主机（1）包括中央处理器（5），分别与所述中央处理器（5）连接的预警/报警监测模块（4）、通讯模块（7）和存储器模块（25）；所述中央处理器（5）通过通讯模块（7）与用于远程监控的上位机连接；所述预警/报警监测模块（4）接收所述模拟传感器模块（2）采集的潜水电泵运行参数，并与设定阈值相比；当运行参数中有达到设定阈值时，输出报警信号,并将故障信息数据存储到存储器模块（25）；所述中央处理器（5）读取所述存储器模块（25）内存储的数据；所述上位机通过通讯模块（7）与所述中央处理器（5）进行通讯，并调取所述存储器模块（25）内存储的数据。

2.根据权利要求1所述的潜水电泵智能综合保护系统，其特征在于：所述模拟传感模块（2）包括轴承温度传感器（11）、绕组温度传感器（12）、电机腔进水传感器（13）、油室进水传感器（14）、电机湿度传感器（15）和线盒进水传感器（16），各个所述传感器均设置在潜水电泵内部，通过数据线和主机（1）内的中中央处理器（5）连接。

3.根据权利要求1所述的潜水电泵智能综合保护系统，其特征在于：所述上位机通过调取所述存储器模块（25）内存储的数据实现数据查看、报警事件追忆与分析、并可以远程设置预警/报警监测模块（4）内阈值参数。

4.根据权利要求1所述的潜水电泵智能综合保护系统，其特征在于：还包括除湿模块（26），所述除湿模块（26）连接有用于输出加热驱动信号的加热除湿继电器输出模块（9）；所述加热除湿继电器输出模块（9）与所述预警/报警监测模块（4）连接；当所述预警/报警监测模块（4）检测到湿度达到启动条件，并且此时停泵信号17处于开启状态，加热除湿继电器输出9输出加热驱动信号驱动所述除湿模块（26）对泵体内部除湿加热。

5.根据权利要求1所述的潜水电泵智能综合保护系统，其特征在于：所述中央处理器（5）为单片机。

6.根据权利要求1所述的潜水电泵智能综合保护系统，其特征在于：所述潜水电泵运行参数包括所述潜水电泵电机绕组温度、轴承温度、电机腔湿度、油室进水、线盒进水和电机进水的参数。

7.根据权利要求1所述的潜水电泵智能综合保护系统，其特征在于：所述通讯模块（7）为RS232或RS485或USB或以太网口。