CN211206660U - 一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，包括诊断控制器以及分别与所述诊断控制器相连的供电单元、人机界面单元、无线传输模块和采集设备；所述诊断控制器通过所述无线传输模块外接有移动端；所述采集设备包括：水温传感器、干湿球温度传感器、流量传感器、脉冲计数模块及永磁体、远传水表、三相远传式智能电表及互感器，具有对开式冷却塔各项工作数据的实时监控、显示、及故障诊断，便于工作人员掌握工作状态及维护的优点。

Description

一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置

技术领域

本实用新型属于中央空调技术领域，具体涉及一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置。

背景技术

中央空调水系统中，开式冷却塔被广泛的应用与各种建筑，开式冷却塔的运行效率直接关系着中央空调系统的运行效率及能耗，由于各项目的空调操作管理人员的专业性局限，经过长时间运行后的开式冷却塔若维护不得当或疏于维护则会使得开式冷却塔的运行效率严重降低，甚至在设备出现故障或有故障迹象时未及时处理会导致不可挽回的损失；且，开式冷却塔由于其工作特性，全部安装在室外，不便于空调操作管理人员的实时巡查和检修，所以必须要解决开式冷却塔的在线诊断，监控开式冷却塔的实时运行状况、运行效率，并可实现远程监控的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，以解决现有的中央空调水系统中，开式冷却塔在运行过程由于安装在室外，不便于空调操作管理人员的实时巡查和检修，缺乏有效的监管，存在一定的工作隐患的问题。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，包括诊断控制器以及分别与所述诊断控制器相连的供电单元、人机界面单元、无线传输模块和采集设备；所述诊断控制器通过所述无线传输模块外接有移动端；所述采集设备包括：水温传感器，其安装在所述开式冷却塔的进水管和出水管上，用于采集所述进水管和所述出水管的水温，并将水温信号传递至所述诊断控制器；干湿球温度传感器，其安装在开放冷却塔的进风面，用于采集所述进风面的进风湿度及温度，并将干湿球温度信号传递至所述诊断控制器；流量传感器，其安装在所述冷却塔的进水管，用于采集所述开式冷却塔的循环水量，并将流量信号传递至所述诊断控制器；脉冲计数模块及永磁体，其安装在所述冷却塔的电机以及散热风扇上，用于采集所述电机和所述散热风扇的转速，并将转速信号传输至诊断控制器；远传水表，其安装在所述冷却塔的补水管及排污管上，用于采集开式冷却塔的补水量及排污水量，并将补水量信号及排污水量信号传递至诊断控制器；三相远传式智能电表及互感器，其安装在所述冷却塔的控制柜内断路器的下端，用于检测所述开式冷却塔的实时功率、各相瞬时电流以及累计功耗电量，并将实时功率信号、电流信号、电量信号分别传输至诊断控制器。

进一步的，所述采集设备与所述诊断控制器之间通过485通讯协议进行连接通讯；所述无线传输模块与所述诊断控制器之间通过Modbus通讯协议进行连接通讯。

进一步的，所述诊断控制器为PLC控制器或MCU控制器。

进一步的，所述诊断控制器用于将所述干湿球温度信号、所述补水量信号、所述排污水量信号、所述水温信号、所述流量信号、所述转速信号、所述功率信号、所述电流信号和所述电量信号通过所述人机界面单元进行显示。

进一步的，所述诊断控制器用于将所述干湿球温度信号、所述补水量信号、所述排污水量信号、所述水温信号、所述流量信号、所述转速信号、所述功率信号、所述电流信号和所述电量信号与预设的标准值进行实时对比，并将对比结果实时发送至所述人机界面单元和所述移动端。

进一步的，所述移动端包括手机、笔记本电脑和台式电脑。

进一步的，所述无线传输模块包括WIFI模组、NB-IOT模组或4G模组。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种对开式冷却塔运行状况进行在线综合诊断的装置，通过采集设备采集与中小型机械通风开式冷却塔运行效率及状况的各项相关参数，经过诊断控制器诊断该开式冷却塔的实际运行效率，并将各项相关参数及诊断结果显示在人机界面上，用户也可远程网页访问或移动端APP访问查看该设备的运行状况；提高空调操作管理人员检修效率，将设备的运行情况及时掌握，并提供故障产生原因及故障参数的具体数据，供空调操作管理人员参考，使得设备运维更简单、更智能。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是水温传感器安装示意图；

图3是干湿球温度传感器安装示意图；

图4是流量传感器安装示意图；

图5是脉冲计数模块及永磁件安装示意图；

图中标记为：1.水温传感器，2.进水管/出水管，3.冷却塔进风面，4.干湿球温度传感器，5.传感器固定杆，6.开式冷却塔，7.开式冷却塔基础，8.流量传感器，9.冷却塔风机电机，10.脉冲计数模块，11.永磁件，12.冷却塔风机电机轴承。

具体实施方式

如图1所示，一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，包括诊断控制器以及分别与诊断控制器相连的供电单元、人机界面单元、无线传输模块和采集设备；诊断控制器为PLC控制器或MCU控制器；采集设备与诊断控制器之间通过485通讯协议进行连接通讯；无线传输模块与诊断控制器之间通过Modbus通讯协议进行连接通讯；诊断控制器通过无线传输模块外接有移动端；诊断控制器用于将干湿球温度信号、补水和排污水量信号、水温信号、流量信号、转速信号、功率信号、电流信号和电量信号通过人机界面单元进行显示；诊断控制器用于将干湿球温度信号、补水和排污水量信号、水温信号、流量信号、转速信号、功率信号、电流信号和电量信号与预设的标准值进行实时对比，并将对比结果实时发送至人机界面单元和移动端；移动端包括手机、笔记本电脑和台式电脑；无线传输模块包括WIFI模组、NB-IOT模组或4G模组。

采集设备包括：

如图2所示，水温传感器1，其安装在开式冷却塔的进水管2和出水管2上，用于采集进水管2和出水管2的水温，并将水温信号传递至诊断控制器；在开式冷却塔进水管2和出水管2上分别安装水温传感器1(安装方向：冷却水进水管2和出水管2中心线上下夹角≤±45°)，量程范围：-30℃～130℃，并自水温传感器1安装位置分别敷设 1根RVVP2x1.0信号线至诊断控制器；安装工序：清理安装位置管道外壁→标记安装位置并用记号笔/石笔画出安装孔位置→在标记位置用设备割一安装孔→安装孔周围修整→焊接水温传感器1安装底座→安装水温传感器1套管→在水温传感器1安装套管内底部放置导热硅脂→安装水温传感器1探针→敷设信号线至诊断控制器→水温传感器1侧接线。

如图3所示，干湿球温度传感器4，其安装在开放冷却塔进风面3，用于采集进风面的进风湿度及温度，并将干湿球温度信号传递至诊断控制器；在冷却塔进风方向附近 (距进风面距离约1m～1.5m)安装干湿球温度传感器4，干湿球温度传感器4量程：-50℃～50℃，工作电压：DC4～36V，输出端口选择RS485接线方式；并敷设线缆至诊断控制器安装位置。安装工序：测量、放线、定位→安装传感器固定杆5→安装干湿球温度传感器4→敷设1根RVV2x1.0电源线及1根RVSP2x1.0通讯线至诊断控制器→干湿球温度传感器4侧接线。

如图4所示，流量传感器8，其安装在冷却塔的进水管2，用于采集开式冷却塔的循环水量，并将流量信号传递至诊断控制器；在冷却塔进水管安装流量传感器8(以外夹式超声波流量传感器为例)，确保直管段距离符合安装距离要求，流量传感器8安装位置前后直管段要求为前10D，后5D(D为管道公称直径)，且需确保流量传感器8安装直管段内无阀门、三通等产生旋涡的器件，并敷设2根外夹式超声波流量传感器8探头信号线(流量传感器8厂家配套提供)至诊断控制器安装位置。安装工序：在综合诊断一体化装置安装位置附近就近安装外夹式超声波流量传感器积分仪→敷设外夹式超声波流量传感器积分仪电源线至综合诊断一体化装置安装处→敷设积分仪通讯线至综合诊断一体化装置安装位置→流量传感器积分仪上电(临时电)、输入管道参数、安装方式(选V型安装)、流速等参数计算探头安装间距→测量、放线、定位→标记流量传感器8上、下游探头安装位置→清理流量传感器8探头安装位置→安装流量传感器8上、下游探头→安装流量传感器8探头抱箍→敷设2根外夹式超声波流量传感器8探头信号线至外夹式超声波流量传感器积分仪安装位置→流量传感器8探头与积分仪侧接线。

如图5所示，脉冲计数模块及永磁体，其安装在冷却塔风机电机9以及散热风扇上，用于采集电机和散热风扇的转速，并将转速信号传输至诊断控制器；永磁件11安装：在冷却塔风机电机轴承12上对称安装2至3个永磁件11(数量不宜过多，防止永磁件 11数量过多，安装过于密集时霍尔元件识别错误，确保脉冲数量的质量，防止误判)，永磁件11的表磁强度不得低于2000GS，防止强度过低时霍尔元件灵敏度不足导致漏脉冲。安装工序：清理塔风机电机轴承12表面→在选定位置涂抹永磁件11的固定胶(AB 胶或其他凝固速度快、牢固的胶)→永磁件11表面涂抹固定胶→安装永磁件11。在冷却塔风扇轴承12或皮带盘上对称安装2至2至3个永磁件11(数量不宜过多，防止永磁件11数量过多，安装过于密集时霍尔元件识别错误，确保脉冲数量的质量，防止误判)，永磁件11的表磁强度不得低于2000GS，防止强度过低时霍尔元件灵敏度不足导致漏脉冲。安装工序：清理冷却塔风扇轴承12或皮带盘表面→在选定位置涂抹永磁件11 的固定胶(AB胶或其他凝固速度快、牢固的胶)→永磁件11表面涂抹固定胶→安装永磁件11。脉冲技术模块的安装：在冷却塔风机电机轴承12安装永磁件11上方安装脉冲计数模块DA，其中脉冲计数模块10中的霍尔元件(灵敏度30GS～200GS)要对准永磁件 11正上方，永磁件11表面距离霍尔元件垂直距离宜小于1cm，确保霍尔元件能正确感知永磁件11的磁场，防止距离过大导致磁场强度降低时计量错误。安装工序：安装脉冲计数模块10固定支架→安装脉冲计数模块10→分别敷设1根RVV2x1.0电源线及1 根RVVP2x1.0脉冲信号线至诊断控制器→脉冲计数模块10侧接线，在冷却塔散热风扇轴承12安装脉冲计数模块DB方式同上。

远传水表，其安装在开式冷却塔补水管和排污水管上，用于检测该开式冷却塔的补水水量和排污水量，并将补水量信号和排污水量信号传输至诊断控制器；安装完成后敷设电源线缆和通讯线缆至诊断控制器处。安装工序：选定远传水表安装位置→测量安装距离→管道切割→安装活接→安装远传式水表→分别敷设1根RVV2x1.0电源线及1根RVSP2x1.0通讯线至诊断控制器→水表侧接线→诊断控制器侧接线。

三相远传式智能电表及互感器，其安装在冷却塔的控制柜内断路器的下端，用于检测开式冷却塔的实时功率、各相瞬时电流以及累计功耗电量，并将实时功率信号、电流信号、电量信号分别传输至诊断控制器；在冷却塔控制柜内断路器下方安装电流互感器，互感器变比依据塔风机额定功率而定；三相远传式智能电表安装在冷却塔控制柜内，安装完成后敷设通讯线缆至诊断控制器处。安装工序：冷却塔控制柜断电→拆下断路器下端头冷却塔电源线→安装电流互感器(注意电源线穿过电流互感器的方向顺序，S1进， S2出)→安装三相远传式智能电表→接互感器信号线→接智能电表电源线及三相电源线→敷设1根RVSP2x1.0通讯线至诊断控制器。

诊断控制器的工作机制可以根据需要自行编译，其一种诊断机制可以如下文所述：

开式冷却塔在线综合诊断一体化装置可直接采集开式冷却塔及周边相关运行参数用于开式冷却塔的在线综合诊断，如开式冷却塔进水、出水温度、开式冷却塔进风干湿球温度、开式冷却塔补水水量、开式冷却塔排污水水量、开式冷却塔电机实时功率和三相瞬时电流以及累计耗电量、开式冷却塔电机转速、开式冷却塔散热风扇转速(针对皮带传动)、开式冷却塔的运行状态(运行、停止、故障)。

开式冷却塔冷却能力诊断：开式冷却塔在线综合诊断一体化装置根据采集的开式冷却塔的出水温度以及开式冷却塔进风面进风湿球温度，采用计算逼近度值与所设定的能效等级对应的阈值(标准工况1，1级能效逼近度阈值为3℃，2级能效逼近度阈值为4℃， 3级能效逼近度阈值为5℃)对比，并结合该冷却塔能效等级进行综合判断，判断冷却塔的冷却降温能力是否正常。

开式冷却塔电机及散热风扇转速诊断：开式冷却塔在线综合诊断一体化装置根据安装在开式冷却塔电机和散热风扇上的脉冲计数模块及永磁体，分别采集脉冲数量，诊断控制器根据安装在冷却塔电机和散热风扇上的永磁体数量，计算冷却塔电机和散热风扇在采样周期内的实时转速，再于开式冷却塔电机和散热风扇的额定转速进行比对，判断冷却塔电机转动是否顺畅、散热风扇转速是否正常、传动皮带是否需要更换。

开式冷却塔三相运行电流诊断：开式冷却塔在线综合诊断一体化装置根据安装在冷却塔控制柜下端的电流互感器及安装在柜内的三相远传式智能电表监测冷却塔实际运行中的三相电压、三相电流、瞬时功率、瞬时能耗、累积能耗等数据，诊断控制器计算该冷却塔电机的额定电流值，并与三相远传式智能电表监测到的三相电流值进行比对，结合“开式冷却塔电机及散热风扇转速诊断”中测得的冷却塔电机转速及散热风扇转速综合判断该冷却塔运行是否正常，是否存在电压是否有突变、电源是否缺相、电机运行是否卡涩、散热风扇运行是否卡涩。

开式冷却塔风机耗电比诊断：开式冷却塔在线综合诊断一体化装置可根据三相远传式智能电表测得的瞬时功率，结合流量传感器测得的冷却塔实时循环量计算冷却塔实时风机耗电比(单位：kW.h/m³)，将计算出的耗电比值与能效标准(标准工况1，1级≤ 0.028,2级≤0.030,3级≤0.032,4级≤0.034,5级≤0.035)进行比对，得出该冷却塔在测试周期内的风机耗电比值是否与冷却塔铭牌标定吻合，若出现异常，则结合“开式冷却塔电机及散热风扇转速诊断”、“开式冷却塔三相运行电流诊断”综合判定数值异常原因。

开式冷却塔飘水量及飘水率诊断：开式冷却塔在线综合诊断一体化装置根据安装在冷却塔补水管及排污水管上的远传水表测量到的补水量及排污水量，结合计算出的开式冷却塔在诊断周期内的蒸发水量，计算出在检测周期内冷却塔的飘水量，再于诊断周期内冷却塔的进水量(循环水量的累积值)计算该开式冷却塔的飘水率，并与标准限定值飘水率(1级能效，≤0.004％；2级能效，≤0.005％；3级能效，≤0.006％；4级能效，≤0.008％；5级能效，≤0.010％)比对，将诊断结果在人机界面显示，若出现异常则推送飘水率异常的可能原因(如冷却水泵扬程过大，导致冷却塔布水管压头过高，布水时溅起的水花过大，被冷却塔风扇旋转散热时带走的水珠较多；冷却塔出风口设置的收水器工作异常等。)及对应解决办法至人机界面。

远程监控：开式冷却塔在线综合诊断一体化装置不仅支持本地查看、操作，亦支持远程访问，在线综合诊断一体化装置内安装了4G工业物联网路由器，可与远程监控平台进行数据交互，用户可远程网页访问或移动端APP访问，用户可以根据授权账号及密码登录远程监控系统，进行诊断系统的参数设置、参数查看、设备运行状态查看、设备远程启停等，操作管理人员无需每次都到开式冷却塔在线综合诊断一体化装置人机界面上查看。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (7)

1.一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，包括诊断控制器以及分别与所述诊断控制器相连的供电单元、人机界面单元、无线传输模块和采集设备；所述诊断控制器通过所述无线传输模块外接有移动端；所述采集设备包括：

水温传感器，其安装在所述开式冷却塔的进水管和出水管上，用于采集所述进水管和所述出水管的水温，并将水温信号传递至所述诊断控制器；

干湿球温度传感器，其安装在开放冷却塔的进风面，用于采集所述进风面的进风湿度及温度，并将干湿球温度信号传递至所述诊断控制器；

流量传感器，其安装在所述冷却塔的进水管，用于采集所述开式冷却塔的循环水量，并将流量信号传递至所述诊断控制器；

脉冲计数模块及永磁体，其安装在所述冷却塔的电机以及散热风扇上，用于采集所述电机和所述散热风扇的转速，并将转速信号传输至诊断控制器；

远传水表，其安装在所述冷却塔的补水管及排污管上，用于采集开式冷却塔的补水量及排污水量，并将补水量信号及排污水量信号传递至诊断控制器；

三相远传式智能电表及互感器，其安装在所述冷却塔的控制柜内断路器的下端，用于检测所述开式冷却塔的实时功率、各相瞬时电流以及累计功耗电量，并将实时功率信号、电流信号、电量信号分别传输至诊断控制器。

2.根据权利要求1所述的一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，所述采集设备与所述诊断控制器之间通过485通讯协议进行连接通讯；所述无线传输模块与所述诊断控制器之间通过Modbus通讯协议进行连接通讯。

3.根据权利要求1所述的一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，所述诊断控制器为PLC控制器或MCU控制器。

4.根据权利要求1所述的一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，所述诊断控制器用于将所述干湿球温度信号、所述补水量信号、所述排污水量信号、所述水温信号、所述流量信号、所述转速信号、所述功率信号、所述电流信号和所述电量信号通过所述人机界面单元进行显示。

5.根据权利要求1所述的一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，所述诊断控制器用于将所述干湿球温度信号、所述补水量信号、所述排污水量信号、所述水温信号、所述流量信号、所述转速信号、所述功率信号、所述电流信号和所述电量信号与预设的标准值进行实时对比，并将对比结果实时发送至所述人机界面单元和所述移动端。

6.根据权利要求1所述的一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，所述移动端包括手机、笔记本电脑和台式电脑。

7.根据权利要求1所述的一种开式冷却塔在线综合诊断一体化装置，其特征在于，所述无线传输模块包括WIFI模组、NB-IOT模组或4G模组。

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