CN110566445A - 一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能设备技术领域，尤其为循环水冷水泵智能启动集散控制系统，包括人机交互单元、中央控制单元、智能控制及数据处理单元、自动补水底阀、自动盘车装置、电机绝缘测试装置、驱动电机、循环水泵、管压控制器、排气及水位开关。本发明可以实现对循环水冷水泵启动设备的分散式控制以及集中型显示，确保机泵能够在完好无故障的情况下运行，并且实时反馈机泵的各项重要数据指标。

Description

一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，具体为一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统。

背景技术

目前，在石油化工领域，循环水泵在开启之前没有实行远程控制和低压联锁，即启闭每一台水泵前，操作人员必须到现场施行一系列手动操作，包括进行真空抽水等启泵流程、现场盘车工作、电机绝缘测试工作，其操作繁琐且较为耗时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。提供了一种可以实现分散式控制、集中型显示的循环水冷水泵智能启动集散控制系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，包括基础设备以及新增设备，所述新增设备包括人机交互单元、中央控制单元、智能控制及数据处理单元，该中央控制单元分别连接人机交互单元、智能控制及数据处理单元，所述智能控制及数据处理单元通信连接有自动补水底阀、自动盘车装置、电机绝缘测试装置。

优选的，所述基础设备包括与智能控制及数据处理单元通信连接的驱动电机、循环水泵、管压控制器、排气及水位开关。

优选的，所述电机绝缘测试装置包括绝缘电阻测试仪、中间继电器和接触器，所述中间继电器分别与绝缘电阻测试仪、驱动电机的六个端子连接，所述接触器与中间继电器连接，所述绝缘电阻测试仪与智能控制及数据处理单元连接。

优选的，所述中间继电器采用7组，接触器为1组，其中6组中间继电器的辅助触点分别与绝缘电阻测试仪、驱动电机的六个端子连接，接触器的3组辅助触点与其中6组中间继电器的辅助触点连接，剩下的1组中间继电器的辅助触点连接到6组中间继电器的辅助触点与驱动电机的3个输出端子之间线路上，所述中间继电器、接触器的主触点连接到智能控制及数据处理单元。

优选的，所述智能控制及数据处理单元的控制芯片采用SIMATIC S7-1200型号的PLC。

优选的，所述绝缘电阻测试仪采用BY2672数字式绝缘电阻测试仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，具有一套完整的人机操作到智能控制的工业体系，能够在保证机泵系统在正常安全运行的前提下，控制现场设备的工作，减少了工作人员的工作量；实行分散式控制、集中型显示的操作方式，保证整体系统能够以最高的效率控制各个子模块进行正常工作。

本发明设计出一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，在驱动电机、循环水泵、管压控制器、排气及水位开关等设施的基础上建立了一套完善的体系，实现了水泵的一键开启，确保机泵能够在完好无故障的情况下运行。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意框图；

图2为本发明系统的工作流程框图；

图3为本发明系统的绝缘电阻值检测星形连接电气线路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明提供一种技术方案：

一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，包括人机交互单元、中央控制单元、智能控制及数据处理单元、自动补水底阀、自动盘车装置、电机绝缘测试装置、驱动电机、循环水泵、管压控制器、排气及水位开关，其中，驱动电机、循环水泵、管压控制器、排气及水位开关属于石化公司现有的基础设施，本系统在现有基础设施上补充安装了各种新增设施；所述的人机交互单元可以将现场设施的运行状况和故障情况通过上位机界面告知中控室的工作人员，工作人员在得知现场设施发生故障时，再前往现场进行检修和维护，所述的人机交互单元还可以将工作人员给出的施工及停止命令传递给中央控制单元，从而通过智能控制及数据处理单元对现场设施进行实时控制；所述的中央控制单元可以将现场数据通过串口发送给人机交互单元并显示在上位机上，所述的中央控制单元还可以将人机交互单元发送过来的命令进行解释并且对软件中的数据进行处理，最终通过TCP/IP协议发送给智能控制及数据处理单元；所述的智能控制及数据处理单元可以接收到中央控制单元通过TCP/IP协议发出的命令，对现场设备进行集散式逻辑控制与通信传输，在下位机的控制下，现场设备可以有条不紊的运作并反馈出实时信息，实现循环泵的启停、自动补水底阀工作、智能管压调控、自动盘车装置和电机绝缘测试装置工作以及最终开启驱动电机的运转；所述的现场设施包括现场基础设施和现场新增设施，所述的现场设施包括驱动电机、循环水泵、管压控制器以及排气及水位开关，所述的新增设施包括自动补水底阀、自动盘车装置以及电机绝缘测试装置；所述的自动补水底阀使得水泵能够一键开启并且与泵出口阀联动将介质稳妥送出，所述的自动补水底阀将信息反馈给智能控制及数据处理单元，从而控制水泵自动调节给水，满足装置用水需求；所述的自动盘车装置可以实现现场的自动盘车工作，代替人工对机泵的联轴器进行盘车检查；所述的电机绝缘测试装置可以实现对驱动电机绝缘电阻的检测工作，代替人工对驱动电机的绝缘电阻进行测试，通过智能控制及数据处理单元计算不同时间点的绝缘电阻值是否满足现场的需求。

优选地，上述技术方案中，自动补水底阀采用一种能够配合水泵智能调节开启或关闭状态的智能底阀。

优选地，上述技术方案中，自动盘车装置设计的便于拆装机械能故障维修、由伺服电机和电磁离合器进行传动控制从而提高其稳定性。

优选地，上述技术方案中，电机绝缘测试装置中绝缘电阻测试仪的采用BY2672数字式绝缘电阻测试仪，保证其输出功率、带载能力以及抗干扰能力。

优选地，上述技术方案中，智能控制及数据处理单元的控制芯片采用SIMATIC S7-1200型号的PLC。

下面进一步说明：

当中控室的工作人员在人机交互单元的上位机上按下按键，发出启动信号时，中央控制单元将会接收到启动信号，通过TCP/IP协议将启动信号发送给智能控制及数据处理单元。智能控制及数据处理单元会根据内部的逻辑运算执行后续指令并根据实际情况将现场情况实时反馈给中央控制单元。首先智能控制及数据处理单元会控制自动补水底阀和电机绝缘测试装置开始工作。

自动补水底阀上安装的水位传感器会检测当前水位上升的速率是否异常，如若发生异常则立即停止整个系统将故障报警信息发送给下位机，然后将故障数据通过智能控制及数据处理单元发送给中央控制单元，从而告知使用人机交互单元的中控室的工作人员，需要前往现场进行检修；如若没有发生异常则将自动补水至指定水位，完成自动补水的工作，发送自动补水工作完成信号。

电机绝缘测试装置会通过控制电路内部的相关继电器来改变电路连接方式，从而测量出驱动电机上绕组和绕组、绕组和机壳之间的不同时间点的绝缘电阻值，根据PLC的内部算法计算出绝缘电阻的相关参数组，与标准参数组对比看是否满足要求，如若发生异常则立即停止整个系统将故障报警信息发送给下位机，然后将故障数据通过智能控制及数据处理单元发送给中央控制单元，从而告知使用人机交互单元的中控室的工作人员，需要前往现场进行检修；如若没有发生异常则完成电机绝缘测试工作，发送电机绝缘测试完成信号。

具体绝缘电阻值检测见图3，为发明中间继电器与接触器采用星形连接电气线路(当然也可采用三角形连接，本实施例以星形连接为例)，包括导线、中间继电器KA1～7、接触器KM1、电机绝缘测试仪(即图中的仪表)、驱动电机及电机上的六个端子。开始进行电机绝缘测试的时候，先要断开KM1及其他所有开关，然后分别进行绕组间以及绕组和机壳间的绝缘电阻值测试。

其中，如若需要进行绕组之间的绝缘电阻测试(以测试绕组U和绕组W之间的绝缘电阻为例)，需要吸合KA3、KA4，断开其他中间继电器，测得15秒和60秒处U、W之间的绝缘电阻值R_UW15和R_UW60，然后吸合KA1、KA3、KA7，断开其他中间继电器，进行放电操作。

其中，如若需要进行绕组与机壳之间的绝缘电阻测试(以测试绕组U和机壳之间的绝缘电阻为例)，需要吸合KA5、KA7，断开其他中间继电器，测得15秒和60秒处U对地的绝缘电阻值R_UE15、R_UE60，然后吸合KA3、KA7，断开其他中间继电器，进行放电操作。

其中，如若完成了三对绕组之间的绝缘电阻测试以及三个绕组与机壳之间的绝缘电阻测试，PLC会对六组数据进行判断，先判断R_UW60、R_UV60、R_WV60、R_UE60、R_VE60、R_WE60是否均大于10MΩ，然后再判断R_UW60、R_UV60、R_WV60、R_UE60、R_VE60、R_WE60分别与R_UW15、R_UV15、R_WV15、R_UE15、R_VE15、R_WE15之间的比值是否大于1.3，如若均满足条件，则发送测试安全信号给智能控制及数据处理单元，如若存在至少一个条件不满足，则发送故障报警信号给智能控制及数据处理单元。

其中，如若智能控制及数据处理单元收到电机绝缘测试装置发送的测试安全信号，则会对驱动电机发送开启指令，并向中央控制单元发送电机开启信号，如若智能控制及数据处理单元收到电机绝缘测试装置发送的故障报警信号，则不会对驱动电机发送开启指令，并向中央控制单元发送故障报警信号。

当自动补水工作完成信号和电机绝缘测试完成信号都发送给智能控制及数据处理单元之后，自动盘车装置才开始工作。首先伺服电机转动、离合器闭合，盘车装置工作开始，编码器检测出当前的传动转速是否异常，如若发生异常则立即停止整个系统将故障报警信息发送给下位机，然后将故障数据通过智能控制及数据处理单元发送给中央控制单元，从而告知使用人机交互单元的中控室的工作人员，需要前往现场进行检修；如若没有异常则将机泵系统的轴盘动指定圈数再停止盘车工作，最后发送自动盘车工作完成信号。

发送完自动盘车工作完成信号之后，中控室会显示现场的基础设施会进入正式工作状态，自动补水底阀会再保证压力和扬程达到设定值的情况下打开水泵的出口阀门，最终确保水泵进入正常工作。

其中，智能控制及数据处理单元只有收到自动补水工作完成信号和电机绝缘测试完成信号两个信号的时候，才会开始下一步的自动盘车工作。只要有一个信号没有收到，就会等待另外一个信号的到达。

其中，自动补水底阀完成了自动补水工作和打开水泵出口阀门工作两个作用，判断了水位是否达到指定高度以及判断了压力、扬程是否达到设定值。

其中，自动补水工作、绝缘电阻测试工作、自动盘车工作这三个工作只要有一个出现异常，则会发送相应的故障报警信号给智能控制及数据处理单元，然后将信号通过中央控制单元将故障详细情况告知使用人机交互单元的工作人员，方便工作人员携带相应工具前往现场进行专业性检修。

其中，人机交互单元具体可以将整体系统包括各子模块的当前运行进度、各子模块的运行状况及故障情况等信息通过上位机实时显示在中控室中供工作人员检查，工作人员可以通过上位机控制整体系统中的各个子模块在流程段中的任意时间节点停止或继续工作，方便工作人员进行进一步详细的故障检修与排查。

本发明提供了一种可以实现远程集散控制和低压联锁的循环水冷水泵智能启动集散控制系统，具有一套完整的人机操作到智能控制的工业体系，能够在保证机泵系统在正常安全运行的前提下，控制现场设备的工作，减少了工作人员的工作量；实行分散式控制、集中型显示的操作方式，保证整体系统能够以最高的效率控制各个子模块进行正常工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，包括基础设备以及新增设备，其特征在于：所述新增设备包括人机交互单元、中央控制单元、智能控制及数据处理单元，该中央控制单元分别连接人机交互单元、智能控制及数据处理单元，所述智能控制及数据处理单元通信连接有自动补水底阀、自动盘车装置、电机绝缘测试装置。

2.根据权利要求1所述的一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，其特征在于：所述基础设备包括与智能控制及数据处理单元通信连接的驱动电机、循环水泵、管压控制器、排气及水位开关。

3.根据权利要求2所述的一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，其特征在于：所述电机绝缘测试装置包括绝缘电阻测试仪、中间继电器和接触器，所述中间继电器分别与绝缘电阻测试仪、驱动电机的六个端子连接，所述接触器与中间继电器连接，所述绝缘电阻测试仪与智能控制及数据处理单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，其特征在于：所述中间继电器采用7组，接触器为1组，其中6组中间继电器的辅助触点分别与绝缘电阻测试仪、驱动电机的六个端子连接，接触器的3组辅助触点与其中6组中间继电器的辅助触点连接，剩下的1组中间继电器的辅助触点连接到6组中间继电器的辅助触点与驱动电机的3个输出端子之间线路上，所述中间继电器、接触器的主触点连接到智能控制及数据处理单元。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，其特征在于：所述智能控制及数据处理单元的控制芯片采用SIMATIC S7-1200型号的PLC。

6.根据权利要求3或4所述的一种循环水冷水泵智能启动集散控制系统，其特征在于：所述绝缘电阻测试仪采用BY2672数字式绝缘电阻测试仪。