智能水泵系统在线运行监视仪技术方案

本实用新型专利技术公开了智能水泵系统在线运行监视仪。水泵进出口管道上安装有压差变送器、流量变送器和手动调节阀；水泵附近安装有组成专家控制器的触摸屏、可编程控制器及无线数据传输模块；在电控柜上安装有电量变送器及无线数据传输模块；水泵实时运行参数通过数据采集通道传送到可编程控制器中，经专家控制器运算在触摸屏上显示出来水泵实时特性曲线、工况点、运行参数和最佳操作指导信息，操作工在此信息的指引下控制手动调节阀，使水泵时时在最高效率点运行。监视仪具有结构简单、安装调试方便、节能效果显著、在线显示水泵工况的特点。水泵效率可提高7%，轴功率减小6kW，节能12.2%。广泛应用于各领域的水泵系统节能设计和节能改造中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冶金、石化、造纸、电厂、机械、矿山、炉窑、建筑、城市给排水、供热站、油田、大型农业灌溉、集中空调等领域的ー种智能水泵系统在线运行监视仪。
技术介绍
水泵是应用面广、量大的通用机械。水泵使用遍及国民经济各个生产、生活部门，如冶金、石化、造纸、电厂、机械、矿山、炉窑、建筑、城市给排水、供热站、油田、大型农业灌溉、轮船……。现在的水泵系统运行效率低下、耗能巨大、水平落后。据权威资料显示，目前我国电机系统用电量约占全国用电量的60%，其中水泵、风机、压缩机和空调制冷机的耗能分别 占全国用电量的20. 9%、10. 4%、9. 4%和6%，“三机ー泵(风机、压缩机、制冷机和水泵)”总耗能占全国用电总量的46. 9%,近乎占国家总耗能的一半，而单只水泵就消耗总电量的20. 9%。过去由于我国高等教育专业模块划分太细，对水泵的性能研究仅限于本专业的内容，对水泵容入系统后性能要发生根本变化的系统科学原理认识不清，水泵性能和管道系统特性及运行控制策略不匹配，加上设计部门设计计算方法落后，选择的水泵容量至少是实际需要的I. 7倍，水泵普遍在大流量、小温差、大马拉小车低效率、且多在系统匹配情况说不清、道不明的摸黑状态下运行。据统计我国泵类系统的运行效率约30%，比国外约低20% ;我国単位⑶P能耗是美国的3倍，是日本的10几倍，水泵低效运行“功”不可没。因此从理论和实践上解决水泵运行高耗能、低效率和落后水平的问题，应当是我国十二五规划单位GDP降耗16%艰巨任务的内容之一。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单，安装、调试方便、节能效果显著，操作エ在监视仪触摸屏上显示的操作指导信息的指引下，可以控制系统水泵时时在最高效率点工作的智能水泵系统在线运行监视仪。为了克服现有技术的不足，本技术的技术方案是这样解决的该监视仪包括触摸屏、可编程控制器构成的专家控制器；压差变送器、流量变送器构成的水泵运行參数测量仪；功率变送器、频率变送器、电量变送器、无线数据传输模块构成的水泵电量遥测仪；手动调节阀和操作エ担当的执行机构；变频器、水泵电机、水泵、管道系统构成被控对象等环节，监视仪是由上述几个环节构成的开环专家控制系统。本技术的特殊之处在于所述在水泵附近安装由触摸屏TS和可编程控制器PLC构成的专家控制器；所述水泵Pl的进出ロ管道上安装有压差变送器Λ P，在出口管道上安装有流量变送器F构成水泵运行參数测量仪；所述在远方水泵变频电控柜上分別连接水泵功率变送器W、频率变送器f、电量变送器TEQ、无线数据传输模块GPRS构成的水泵电量遥测仪；在水泵出ロ管道上安装有手动调节阀HVl和操作エー起担当执行机构；所述变频器VFD、水泵电机M、水泵Pl和管道系统构成被控对象；所述水泵实时电量信号通过遥测仪输送到触摸屏TS和可编程控制器PLC中；所述压差变送器△ P、流量变送器F将水泵实时的扬程、流量信号通过A/D转换器输送到触摸屏TS和可编程控制器PLC中；所述专家控制器由水泵系统知识库、比较环节、数据处理器、信息处理器、推理机、规则集构成；所述专家控制器、执行机构、系统水泵和传感器组四个环节构成了开环专家控制系统。当负荷发生变化或水泵运行台数等干扰因素发生，水泵偏离最高效率点时，传感器组将水泵实时运行参数送到专家控制器中，经专家控制系统和额定最佳值比较、得出偏差及其变化率，再经各个环节运算，在触摸屏TS上显示出水泵实时特性曲线、实时工况点、实时运行参数和实时操作指导信息。操作工在实时操作指导信息指引下，控制手动阀HV1，可以使水泵时时在最高效率点运行，从而达到对水泵运行工况清清楚楚和水泵节能的目的。因为专家控制器的输出的控制信号，不能直接控制手动调节阀HVl，而需要操作工参与控制的过程，所以监视仪实质是开环专家控制系统，其目的是为了节省价格昂贵的大口径电动调节阀。与现有技术相比，本技术是根据“系统节能”理论整合水泵系统节能理论、计算机控制技术、计算机图形技术、计算机网络技术、计算机无线组网技术提出的，具有结构简单、安装调试方便、节能效果显著特点，水泵在线实时运行信息形象清晰地在触摸屏上显·示出来，在监视仪提供的水泵实时操作信息指引下，操作工可以控制水泵时时在最高效率点工作，克服了传统水泵摸黑运行和不节能的缺点。在提供的算例里，水泵的效率提高7%以上，轴功率减小6kW以上，节能电能12. 2%。综上所述智能水泵系统在线运行监视仪有以下显著特点I).水泵实时运行参数采集图形显示水泵实时的进出口压差(扬程)、流量、有效能输出、电机输入功率、频率、水泵效率显示在触摸屏上；用户可清清楚楚知道水泵、变频器、管道组成的系统运行情况、需花的代价等等信息，明明白白地消费，消除了传统水泵摸黑瞎用、心中无数、低效、费能的应用局面。2).水泵容量匹配诊断加上冷机进出口温度或冷却塔进出口温度和环境温度的采集，可进行系统最大负荷需求的计算和水泵容量匹配诊断；3).给出水泵系统趋于最高效率点运行的操作指导。彻底改变了传统水泵、系统匹配情况摸黑的局面，能使水泵系统最大限度地节能；4).在线水泵特性测量在首次安装好运行监视仪后，可以通过扫描的方法获取在线水泵实际特性，以使用户对水泵实际特性心中有数，免除一些水泵厂商的宣传误导。5).和全相似变频或变速水泵控制技术相结合，可以使水泵系统达到“配置合理，运行协调”的境界，水泵系统能够花最小的代价实现实时跟踪负荷变化的控制，可以达到人们梦寐以求的水泵耗能系统有头脑、有智商、有灵性地用能状态，大大简化了水泵节能运行管理的工作。6).智能水泵系统在线运行监视仪，可以作为国家质监局的水泵质量检查测量仪，抽查生产厂家的或在线的水泵产品性能；7).水泵叶轮故障诊断、报警水泵因气蚀叶轮表面产生麻点使水泵效率下降，可以通过检测水泵最高效率的下降程度，估算水泵的气蚀程度或水泵叶片表面沾结污垢的程度。8).智能水泵系统在线运行监视仪是开放的，可以融入任何类型控制系统装置备有各种制式通讯模块可选，使装置能够容入DCS、BAS、PLC任何一种类型的楼控系统或工厂控制系统中。本本技术可以广泛用于钢厂、化工厂、大型中央空调水泵系统的节能设计和节能改造中。附图说明图I为本技术的结构示意方框图；图2为图I的专家控制系统原理结构示意框图；图3为图I算例中的水泵性能曲线图。 具体实施方式附图为本技术的实施例。以下结合附图对
技术实现思路
作进一步说明参照图I、图2所示，一种智能水泵系统在线运行监视仪，该监视仪包括触摸屏、可编程控制器和控制软件构成的专家控制器；压差变送器、流量变送器构成水泵运行参数测量仪；功率变送器、频率变送器、电压电流等电量变送器、无线数据传输模块构成水泵电量遥测仪；手动调节阀和操作工担当执行机构；变频器、水泵电机、水泵和管道系统构成的被控对象。所述触摸屏TS、可编程控制器PLC(I)和控制软件构成专家控制器；所述水泵Pl10的进出口管道上安装压差变送器AP 11、在出口管道上安装流量变送器F 2构成水泵运行参数测量仪；所述在远方水泵变频电控柜上分别安装水泵功率变送器W 6、频率变送器f8、电量变送器TEQ 5、无线数据传输模块GPRS 4构成水泵电量遥测仪；在水泵出口管道上安装有手动调节阀HVl 3和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种智能水泵系统在线运行监视仪，该监视仪由触摸屏和可编程控制器构成专家控制器；压差变送器、流量变送器构成水泵运行参数测量仪；电量变送器、功率变送器、频率变送器、无线数据传输模块构成水泵电量遥测仪；手动调节阀和操作工担当执行机构；变频器、水泵电机、水泵、管道系统构成被控对象；由系统水泵知识库、比较环节、数据处理器、信息处理器、推理机、规则集组成专家控制器；由专家控制器、执行机构、系统水泵、传感器组四环节组成开环专家控制系统等部件组成； 其特征在于所述在水泵附近安装由触摸屏TS和可编程控制器PLC (I)构成的专家控制器(21);所述水泵Pl (10)的进出口管道上安装有压差变送器AP(Il)，在出口管道上安装流量变送器F (2)构成水泵运行参数测量仪；所述在远方水泵变频电控柜上分别安装水泵功率变送器W ￠)、电压、频率变送...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琦，王军，
申请(专利权)人：深圳市宏事达实业发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：