[发明专利]井下中央泵房排水自动监控系统

摘要

一种井下中央泵房排水自动监控系统，包括：PLC控制柜及其远程扩展模块、现场数据总线、触摸屏、模拟量和开关量输入模块、各种监测探头、行程开关、液位仪、执行部分，监控网络采用PROFIBUS DP现场数据总线与工业以太网相结合的形式。包括：(1)吸水井水位监控；(2)水泵启动高压开关柜状态监测；(3)闸阀、水射流抽真空装置的球阀、配水闸门阀位判断；(4)真空泵球阀阀位判断；(5)设备各个测温点温度的测量；(6)压力传感器、负压传感器信号测量；(7)系统故障判断；(8)根据吸水井水位情况自动控制水泵的启停及运行台数；(9)设置了供电避峰时间段，自动选择开泵时间、开泵台数。本发明提高了系统工作可靠性、降低设备事故率，对排水系统采用三级监控结构。

主权项

1、一种井下中央泵房排水自动监控系统，包括：井下中央泵房排水系统和排水自动监控系统，其特征是：井下中央泵房排水系统包括：水泵及电机、水泵启动高压开关柜、水仓、吸水井、水泵抽真空装置、闸阀、止回阀、底阀、配水闸门以及排水管路；闸阀、止回阀安装在排水管路上，底阀安装在水泵吸水管末端，配水闸门安装在水仓与吸水井之间或吸水井与吸水井之间；本发明的闸阀、配水闸门、水泵抽真空装置均具备手动、电动两种操作方式，并在其电动执行机构上安装了行程开关；吸水井安装了超声波液位仪；水泵高压启动开关柜装备具有数据传输接口的电子综合保护单元，实现自动化运行及远处监控；水泵电机定子安装Pt100电阻，水泵轴承、电机轴承均安装温度传感器，在水泵吸水管上安装了超声波流量计和测量水泵真空度的负压传感器；水泵排水管安装了压力传感器；所有传感器及行程开关信号上传至对应的数字量输入模块或模拟量输入模块；系统在水泵的进水段安装有负压表，用于在开泵前监测水泵的真空度；在水泵的出水口安装有压力表，用来监测水泵高压合上而电动闸没有开启时的压力；排水自动监控系统包括：PLC控制柜及其远程扩展模块、现场数据总线、触摸屏、模拟量和开关量输入模块、各种监测探头、行程开关、液位仪、执行部分，通过工业以太网与地面调度室计算机相连；(1)吸水井水位监控：由吸水井安装的超声波液位仪进行测量，所测量的信号是一个连续信号，能够实时反映吸水井水位，超声波液位仪所测的水位信号先进入模拟量输入模块，再上传至PLC控制柜，随时在监控系统的计算机界面上显示；吸水井高水位在设定的值时开泵、停泵；(2)水泵启动高压开关柜状态监测：水泵启动高压开关柜安装有电子综合保护单元，开关柜的各种参数，电压、电流、功率、功率因数、开关柜断路器的位置信号通过RS485通讯方式进入PLC控制柜，PLC控制柜根据上传的信息就可以自行判断高压开关柜是否具备启动条件，运行中当开关柜电流、电压参数出现过电流、过电压、欠电压异常时，系统分别设计报警或延时停车；(3)闸阀、水射流抽真空装置的球阀，配水闸门阀位判断：由在其上面安装的行程开关来判断阀位置是处于关闭还是开启状态，行程开关提供的开关量信号传送到数字量输入模块，在模块内处理后传送到远程扩展模块，再经过现场数据总线传送至PLC控制柜，以供PLC逻辑运算判断；(4)真空泵球阀阀位判断：由在其上面安装的行程开关来判断阀位置是处于关闭还是开启状态，行程开关提供的开关量信号传送到数字量输入模块，在模块内处理后传送到远程扩展模块，再经过现场数据总线传送至PLC控制柜，以供PLC逻辑运算判断；(5)设备各个测温点温度的测量：电机定子绕组预埋了Pt100的电阻，电机轴承、水泵轴承也分别安装了温度探头，所测量的信号先传送到多路温度巡检仪，测算出温度信号后，通过RS485通讯方式，将数据传送到远程扩展模块，再经过现场数据总线传送至PLC控制柜，以供计算机逻辑判断控制；在PLC可编程序控制器中分别设定了电机定子、电机轴承、水泵轴承的上限温度，上限温度值为两级参数，当达到第一级温度时，系统报警并显示，当达到第二级温度时，控制系统自动停止水泵避免设备损坏，以上各点所测量温度，均能在控制系统的计算机界面上实时显示；(6)压力传感器、负压传感器信号测量：开泵前应先将水泵腔体抽真空，在水泵的吸水管负压表上安装了负压传感器，其信号先传送到模拟量输入模块，再经现场数据总线传送到PLC控制柜，其负压值可实时测量，当负压值达到设定值时表示水泵已抽真空，水泵可以启动，否则水泵不能启动；在排水管的压力表上安装了压力传感器，其数据传送方式与路径与负压传感器相同；(7)系统故障判断：PLC控制柜依据在现场采集到的各种信息，判断排水系统中的各种参数数值，将采集到的参数数值与系统报警设定值相比较，如果数据异常，说明有故障，PLC控制柜将驱动报警器报警并显示故障类别，根据程序设定要求停泵；(8)根据吸水井水位情况自动控制水泵的启停及运行台数：在半自动或全自动运行方式下，当吸水井水位至设定值时，PLC控制柜根据逻辑程序首选判断哪几台泵具备启动条件，自行选择其中一台泵按逻辑控制的指令，将其选定的水泵启动；水泵启动后，随时监测、运算系统的各种参数，当水泵开启后，如果吸水井水位下降的速度低于设定值，系统将在第一台水泵开启后半小时之内自动开启另外一台水泵加大排水的能力，如果吸水井水位下降速度的仍达不到设定值，再启动一台水泵，直至吸水井水位下降速度满足设计值要求；当吸水井水位排至设定值时，PLC控制柜控制按程序自动逐台顺序停泵；每台水泵的运行时间，PLC控制柜计算机内均有记录并进行运算；当一台水泵累计工作到设定值后，系统将选择另外一台水泵运行；计算机可以根据逻辑运算结果轮流或交叉启动水泵，单台或多台运行，控制各水泵轮流工作，使每台水泵磨损程度均等，保证各台水泵的运行时间相当；(9)根据吸水井水位，供电峰谷段时间划分情况，在PLC可编程序控制器中设置了避峰时间段，将此时间段输入PLC程序内，PLC根据吸水井水位情况、吸水井水位上升速度情况，自动选择开泵时间、开泵台数，确保水泵运行合理，在排水安全和避峰时间之间，本着避峰时间服从排水安全的原则。