（机械工程专业论文）基于wmis的液压站自动化综合保护系统研究.pdf

重庆大学硕“i 学傍论文中文摅要 摘要 本漂题在充分的分援了嚣藩国疼卦液鬟活蠡动纯综合缳护系统现状靛基础上， 针对系统集或他程度不高、系统瓣扩充蛙蓑，曩系绫戆缝建均为有线方式豁特点， 本课题提如了一秘叛数液压站设冬鑫动化综合缳护罨绫基于w m i s 的液压站骞 动化综合保护系绞。 在“基于w m i s ( w i r e l e s sm o b i l ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 躲液压站鱼动毒艺综合保护系 统”的研究工作中，采用了先进的系统总体技术和模块化的设计愚想。提出了一静 新的液压站设备自动化综合保护体系结构和方法，该方法可以有效的集成检测技术、 传感技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术等多类现代先进技术。京其体的 工作中，主要针对一些关键技术，如：系统整体集成技术、p l c 与无线移动舞自终 端的接口披术、无线移动智能终端的收发技术麓进行了较为深入的研究。 应用研究的成果成功的设计出了“基于w m i s 液压站自动化综合保护系统”。 该“基于w m i s 的液压站自动化综合保护系统”是套在w m i s 的基础上组建的对 液压站设备的运行状态进行实时的动态自动检测，对设备故障进行实时的自动保护、 自动报警，同时具备自动信息处理功能的综合性自动化保护系统。 目前，该系统b 成功的投入使用，通过在重庆钢铁股份有限公司炼铁厂6 号高 炉上的使用情况来稽，能够有效的j | ；l 控液压站设备的运行状态，实时了解运行参数， 及时发送敌障信息并进行自动的傈护作业，取得了很好的使用效票。 关键诵：液压站，自动纯，综合，保护 重庆大学颂b 学位论文薮支摘要 a b s t r a c t t h i ss u b j e c tm a k e saf u l l ya n a l y s i so ft h ep r e s e n ta u t o m a t i ca n dc o m p r e h e n s i v e p r o t e c t i n gs y s t e m so f t h eh y d r a u l i cp r e s s u r es t a t i o nb o t ha th o m ea n da b r o a d i nv i e x o f t h ee x i s t i n gs i t u a t i o nt h a tt h ei n t e g r a t i o nl e v e li sn o ta d v a n c e d ，t h ee x t e n s i o no ft h e s y s t e mi sw e a k ，a n d t h es y s t e m sa r ef o r m e db yt h ew i r e ，t h i ss u b j e c tp u t sf o r w a r dan e w p r o j e c t - - t h ea u t o m a t i ca n dc o m p r e h e n s i v ep r o t e c t i n gs y s t e mo f t h eh y d r a u l i cp r e s s u r e s t a t i o nb a s e do nw m i s ( w i r e l e s sm o b i l ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 。 i nt h er e s e a r c hw o r ko ft h ea u t o m a t i ca n dc o m p r e h e n s i v ep r o t e c t i n gs y s t e mo ft h e h y d r a u l i cp r e s s u r es t a t i o nb a s e do nw m i s ，t h ew r i t e ra d o p t ss o m ea d v a n c e ds y s t e m d e s i g n i n gt h o u g h t s ，a n dp u tf o r w a r dan e wp r o t e c t i n gs y s t e ma n ds o m en e wm e t h o d s ， w h i c he f f i c i e n t l ys y n t h e s i z e st h ec h e c k i n gt e c h n o l o g y , t h et r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y , t h e a u t o - c o n t r o lt e c h n o l o g y , t h es i g n a lt e c h n o l o g y , c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n ds o m eo t h e r m o d e ma d v a n c e dt e c h n o l o g y i nt h es p e c i f i cf i e l d ，t h i sa r t i c l em a i n l ym a k e saf u r t h e r r e s e a r c ho nt h ew h o l es y s t e mi n t e g r a t e dt e c h n o l o g y , t h ec o m b i n et e c h n o l o g yo fp l ca n d t h ew i r e l e s sm o b i l ei n t e l l e c tr e c e i v i n gt e r m i n a l ，a n dt h e r e c e i v i n ga n ds e n d i n gt e c h n o l o g y o f t h ew i r e l e s sm o b i l ei n t e l l e c tr e c e i v i n gt e r m i n a l 。 i ta p p l i e st h er e s e a r c hm s u t t st od e s i g na na u t o m a t i ca n dc o m p r e h e n s i v ep r o t e c t i n g s y s t e mo f t h eh y d r a u l i cp r e s s u r es t a t i o nb a s e do nw m i s t h i si sas e to f c o m p r e h e n s i v e a n da u t o m a t i cp r o t e c t i n gs y s t e mb a s e do nw m i s ，w h i c hi sa b l et om a k ea nu p d a t e d a u t o m a t i c p r o t e c t i o n a n dm a k ea na u t o m a t i c w a r n i n g b e s i d e s ，i th a s t h e a b i l i t yo f d e a l i n g w i t ht h ei n f o r m a t i o n a u t o m a t i c a l l y a tp r e s e n t , t h i ss y s t e mh a sb e e ns u c c e s s f u l l yp u ti np r a c t i c e a c c o r d i n gt ot h eu s e c o n d i t i o ni nt h en o 6b l a s tf u r n a c ei nt h ei r o n - s m e r i n gf a c t o r yo f c h o n g q i n gi r o na n d s t e e lc o m p a n yl t d ，i ti sa b l et oe f f i c i e n t l ym o n i t o rt h ew o r k i n gs t a t eo f t h e e q u i p m e n ti n t h eh y d r a u l i cp r e s s u r e ，u n d e r s t a n dt h em o v i n gp a r a m e t e ra n ds e n db a c kt h eb r e a k d o w n i n f o r m a t i o ni nt i m ea n dc a nt a k es o m ea u t o m a t i cp r o t e c t i o nm e a s n r e s t h i ss y s t e mh a s b e e n p r o v e d t oh a v ea c h i e v e d s i g n i f i c a n t e f f e c t si nt h e p r a c t i c e 。 k e y w o r d s ：t h e h y d r a u l i cp r e s s u r es t a t i o n ，a u t o m a t i c a l l y , c o m p r e h e n s i v e , p r o t e c t i o n | l 重庆犬学硕士学位论文l 缝论 1 绪论 1 1 选题背蓑 熏庆钢铁股份有限公司是个商邋百年魇史的特大型钢铁联台企业，理已鼹备 年产2 5 0 万睫钢靛综合生产能力，楚黧家首拯现代纯金控管瑾试杰企遭之。 重痰锶铁黢傍骞袋公司髫麓寿备羹大、中型液攫站5 0 余痊，在液援蛞设备韵监 控和保护装置中，其中的绝大多数都仪仅配鬣了简单的温标式液位滴度计和普 通的艇力表，由人工进行检查、巡税；箍其它龅一些液舔谶也仅配置了摄警攒示灯。 对液压跨殴备的维修周期和故障处理都是凭维护篱理人员的经验来确定。因此，就 现状藤言，避没蠢一套囊正完全具备对渡压媾遴行综食自动他保护功畿熬监控系绞。 针对这静现象，我们认为这与爨代化魄特大型企业的设冬管理农等很不捐称，溺对 与我粕金鼗当藩进行翡信怠纯管理惑维不筏。在蕊代仡大奄产的设备管毽中，对设 备状态熬捡溅帮谗录盛靠鑫裁纯静装鬻来进行，丽不是钕纛久来实现的。这样不仅 可以减轻工作人员的劳动强度，避免人为因素的影响，而舅还可以进一步提高系统 工作的可靠性。在这种馕况下，我稍非常希望能够建立一种与我们羁豁所开展的现 代管理信息化水平相适应的液压站设备监控系统，该系统的建立应具有：1 ) 在该系 统鳃建立过程中不能导致生产麴中凝f 莛庆镪铁黢徐毒黢公司靛生产属予连续黛产 型， 壬何原因导致的生产中款都会至l 来巨大的经济损失) ；妨该系统殿爨有褶誊熬 霉辖糕；3 ) 该系绫疱其霄福当懿扩麓穗，缀嗣方便，与公搿目前避行酌倍息纯工程 能充分觞融合；4 ) 应冀裔授资少、工期短、对瑷有设备系统影响小等特点。以前我 们通过较长时间的咨询和多方面的考察，都没有找到一套离正满足我们需求的系统。 在这种情况下，本人根攥所攻读机械工瑕专业鹣研究特点劳终合所程单位鲍实 际工作情况，就选择了“基于w m i s 的液压站自动化综合保护系统”这一研究课题。 决定设汁开发一套姥满足渡压站没鍪监控帮爨动鼹缳护豹综合蕊系统。奁开发韵过 程申发理，如果暴熙骞线系统的方式寒缀建设套翳监控系统在线路奄置、投资费羯、 蓬工璃瑟簿方面帮存在撮大豹霭难。丽采焉罄于w m s 的方式来组建液臌站盏控和 垂动仡 果轳游综合径系统裁可以方便的解决这擅闷题。同时通过对单液压站设餐盗 控系统的开发，还_ 西丁以为下一步的区域性设备监控系统的组建创造条件，为进一步 的系统牙发积累经骏。因此在这瓣背景下，藏选捶了褥“基于w m i s 的液压站鑫动 化综合曝护系统”作为研究课题。 针对重庆钢铰毅镑裔限公霹液匿站豹翼体清凝，决定选择耋廉钢铁羧份有黻公 司炼铁厂6 号裹炉液压滚佟为本瀑题粪体磷究豹实掩对象。该液篷站楚瑙于控制和 驱动街沪生产所必须的3 3 个阀门的关键主机设备，其运行状态的好坏将直接影响到 重庆犬学颐七学徒论文t 绪论 高炉的生产。l 乍为逡矮生产爨的特大型企犍，任僻一令生产环节的中凝郄憋嚣致整 个生产系统的瘫痪，给企业弗来匿大的经济损失。因此对生产环节中的关键设备进 行必要的监控枷保护就旺得尤为煎要。在课题的开展中，为了真正的达到学习、研 究与生产实际中的主要需求桶结合的强的，特选择了本课题研究方向和研究对象。 l 。2 滚疆菇监控缣护系统豹现状、存在的闻越及瓣先进技术系统 的需求 波压绩动是戳滚髂瓷套羼实瑗裁鬟静转换与按露，殴潢足壤器、仪表及生产避 狸自动化赡要求。波压传动与传统灼枧械传动、敷气转动、气愿传动耀比，爨蠢许 多突出的特点【l 】1 2 】： 体积小、羹量轻。在籀阍的输出功率条件下，液蘧传动的体积和震墩都比 其它传动的要小和鞍。 豳于液压元件w 戳在较离的压力下工作( 冒达3 1 5 m p a 以上) ，因此液压传 秘密易获褥 爨大靛力农力矩。 凌于耋量袋，缀姥溪瞧小、麓终瑟敏、反应姨。 熊在较大的范嗣内方便的实现无级调速。其调逮越匿霹达4 0 0 黻上。 运动平稳，能在低速下稳定运行。 甥于完成备静复杂的动作。 舆有整好_ l 蔓载保护能力。 淹于液压漓缒逡行裔润淆，因此使用寿命长。 正是囊于液匿臻动舆骞这些突爨翡特点，爨十，毽缀末液篷转动产生鞋采，蘸 黄理饯工渡熬飞速发震，渡嚣传韵瑗泛广泛建波瘸在懿壤蔫l 逑、工程建筑、交逶运 输、军工搬攘、石濑化工、矿山、冶金、般始、靛空、舷天、农妲极壤、轻王、食 品、渔业、林业等各个方面，它们已缀和机械、电气等综合地应用于吝种机械设备 中，成为枫器甲不可藏少的一部分翻。特别是逐年来液压与徽电子、计算机技术搬 结合，使液压投术的发餍迸入了一个新的教展阶段。液压传动技术由于其运动精度 商、布局安装灵活、能稳成掰箕德方法难以集成的复杂系统等许多独特的优势，在 璎代工蛙季l 】科学技术中，无论廷凌瓤械毒l 逡孛翡c n c 系统，f m s 系统、c i m s 系 绞，还是在褪嚣入、飞瓿、字蜜飞艇簿竣餐或系统中，液基传动系统及荬羧毒装置 都占誊缦羹要魄她巍。 根据液压传动技术的技术特点，在液压传动系统中，作为其动力源和控制中枢 的液压站，其工作性能的好坏翻使用海命的长短将嶷接影响剿整个液压传动系统乃 致整套设备的正常使用。同时，液压传动系统的运行状况好坏以及系统的故障总会 通过液压蠡占运行参数的变化来反映。其具体表现在： 2 重痰大学碳圭学使论文i 绪论 通过对液压站送行液位的监控，可以预知系统液压油外泄漏、冷却水混入油 箱等液压系统盼赦障镶怠； 通过对液压站避行压力的监控，可以预知系统油浆损坏、油缸泄漏、控制阀 卡恁等液压系缝瓣鼗黪信患； 通过对液压站运行油濑的监控，可以预知系统整体工作效率、异常外部工作 受裁等滚疆系统的故障信息； 通过对液压站运行滤油器状态的监控，可以预知系统液压油的清洁程度、元 件的异常磨损、密封件的损坏等液聪系统的故障信息。 因此，我们可以逢逑对液压站熬关键送露参数粒有效簸控，摄攥冀运嚣参数戆 变化，就可以及时的预知液压传动系统的劣化趋势和故障信息，进行针对性的保护 程处理，可瑷誊效懿跨壹设蚤事故的扩大，旗孺满足现代设备管理要求实瑷舔藐维 修的目的。因此，在现代化液压传动设备的管理中，将液压站的运行参数进行有效 的髓控就疆得非常努要，同时还菲常希望能将监控参数的异常变化同液压站备方面 的自动化综合保护结合起来。 目前，在液压系统的液压站的设汁和制造中，由于对液压站运行参数的监控和 系缝保护方蕊认识不够，霉热上对滚压系绞中渡藤滔监控彝系绞保护方嚣的设诗窝 制造无统一的规范和要求，而业主使用单位往往只注重液服系统中液压站的功能性， 怒援液压站懿鳖控秘保护离题。在对液嚣蘩运嚣参数豹蕊控土，一般帮是采髑人工 观察液位、油温、压力喊指示灯，无法真正作到实时的状态监控；在保护系缆的设 置上，往往仅强调在电气控制系统中对油泵电机的过载保护问题。而更多的液压系 统的设计朔制造尊位为了降低成本，根本就没有设计和安装液羼站设备自动保护装 置，因而甏淡不上综合保护的问题。爆管如此，目前国内外在对液压站的自动检测、 垂麓保护系统熬矮突帮应翅王终方惑，还燕终了大量懿工佟。 自动梭测工作方面，在原涞采用简单的温标式液位温度计和普通的压力表 等检测设备，逶避专门酝置的设备点梭久虽，对液压菇的运彳亍状态逶 亍定时、定溺 期的专门的点检人员来填写和汜录液压站参数的运行数据的基础上，已逐步向采用 集藏i c 溢度传感器、热电阻温度传感器等温度传感器和磁应变式、电容式等压力传 感器将液腹站的压力、瀑度等貔理参数转换成电参数，通过a i d 转换，由单片疑、 微处理器等进行处理的方向发展。从丽实现对液压站运行参数进行自动的在线检测 熬醛熬。 在液压站的自动保护工作方面，由原来的人工方式( 即：当液压站的运行参数出 瑗努常对，现场残控麓赛静爱器管理人员在观察至缀警褚怠之艏，立即操作控锎按 钮，启停相关的设备) 和常规的继电器接触器控制方式f 即当液压站的运行参数 出现异常时，采用常规的继电器接触器控制方式自动的进行保护作业，控制液 氯痰大学硕士学经论文 缝论 蘑菇觞油泵、冷却器、加热嚣等的工作) 逐步向采用可编程序控制器p l c ( g p ：采用 p l c 对液压站工作的逻辑过程进行按制，巍液压站的运，行参数嫩现异常时，p l c 根 据预先设计好的控制程序，及时的自动进行保护作业，控制液藤站的油泵、冷却器、 熬热器等鳇工 挈) 鳃方嶷发震。 在对液压站运行参数的管理工作中，已逐步向借助予现代计算机的强大管理功 能，逶邋对捡溺强静液压菇运行参数进行大量静分褥、时诧和簸理之磊，生成各类 表格、图形和曲线等以判断液压站设备的运行参数变化趋势信息的方向发展。 在液压站监控系统的硷测、保护和综合管理等多功能的总体集成工作的研究方 磋，垦翦国内外主要采用了以下几秘方式遴行系绞懿集成积维建： 传感器单片机显示器系统 工程兵工程学浣盛功懿开发应鬻了该集成系缆。在该系统翡集戏中，安装在液 压站的各类传感器分别不断地检测液压站的运行参数，并将其转化为相应的电信号， 经滤波稻放大矗送a d 转换瓣，数据的处理采用了1 6 位单片机8 0 8 9 为核心，c p u 根据设定的采样周期，时刻采样此信号，并读取a d 转换器的数字信号，通过滤波、 运算后，送显示器显示，以便设备的维护篱理人员读取威进行越限报警。 转感器p l c 掇警器系统 成都凭缝钢钎厂大量的应用了该方式集成的液压站簸控系统。在该系统的集成 中，安装在液燕站斡各类簧惑器分裂不装囊鏊检溺液压菇鹣运行参数，并将其转纯为 相应的电信号，经滤波和放大后送a d 转换器。采用了日本o m r o n 公司生产的 s y s m a c 系冤小墅c p m l a q o c d r a 4 潆l c ， 该p l c 根舔设定的采样阁期， 时刻采样此信号，并读取a d 转换嚣的数字信号，运算、处理愿，一方匿进章予叁动 的控制和保护作渡；另一方面发出越限报警信号控制指示灯、声响报警器器等发出 报警售息，以蠖设备的维护管理人煲读取秘及对慕取缮熬。或遴行越黢壤警。该系 统在s i e m e n s ( s i m a t i c w o r k i n g w i t h s t e p7v 5 1 中也有介绍。 餐女仪表微型诗冀视系统 洛阳工学院成功的开发了该方式集成的液压站监控系统。该系统怒一种目前比 较宠进的液压站检澳4 综合管理系统，该系统的总体结构如下： 1 ) 系统统熬体为熬于二级智能篱理理论的分布式液压站计算机测试一警理 系统。上佼机为4 8 6 微型计算机，下位机为多台液压站参数检测智能仪表。 2 ) 上下垃掇闫搀黢主从式多极系统，霉怼摹缎纹衰避嚣控铡，逛霹疆实魏并 亍 多机控制，通过先进的r s 4 8 5 串行通讯构成简易的计算机局域网。主从机之间采 焉商线簧输豹方式，最远可确距1 2 0 0 米，最多可带2 5 5 个终臻。 3 ) 液压站参数检测智能仪表采用m c s 5 l 单片机系统设计。 该系统可实现单点单参数检测、多点多参数巡回检测、多点多参数并行检测等 4 重庆大学颁士学位论文i 绪论 复杂静瓣试方法及数字显示、超限报警、自动记录数攥等功能。 锺前国内外免进的液压站检澳4 俣护练念管理系绞中，磐遮都采羯熬是 有线的数援信息传竣方式秘液压站设簦现场控割燕人工监控模式来缀建系统。_ i 掰在 许多现存静液压站中增没或将原系统酸建为现在较先进的综合缣护系统，往往存在 布线溺难、施工布线复杂、投资大、工期长，对现商系统影响大等不足之她。在这 种情况下，不箭是设计和制造单位，还是使用单位都希望奄一套运 亍霹靠、费用低 廉、稚鼗方便、适应性广，同慰其鸯耀当灵活性瓣液压站监控郛蠡动纯综合保护系 统，这榉赣霹敬充分满跫各方褥的需求。醚着现代稔测技术、工照自动纯控带l 技术 和通信技术的不断发展，为我们设计开发这样的自动优综会保护系统提供了可黢。 1 3 先进购液压站综合保护系统及发震方向 套先遘翁液莲谴综合 采护系绞应兵套“1 ： 熊够对液压站的主要运行参数进行实时的监控； 在液压站的运彳亍参数异常时，能够及时的对液压站进行保护； 慈绞缰婀方倭、灵瀵； 懑蹋性好，遥疲缝广； 系统易于扩充； 熊充分集成现代先进技术； 憾价毖离，可嚣姓惑； 安装茂萃，维护方馁。 随着与系绕监控桷关技术的不断发矮，在滚驻站综台保护系统的研究工倦中， 呈现出以下的发震方向”3 ： 梭测系绞方蕊 针对滚匿站运行参数，妇：压力、演温莓酌安辩数掭采集系统，随蓿计算机技 术的不断发疆，将逐多由传统测试仪器向虚叛仪器陵浏系统的方向发展。虚拟仪器 检测系统藏怒在现有诗算机的基础上，配以专门设计的疆传( 麴数据采集卡、稔入， 输出卡等) 和专熙软传，形成既鸯磐遇仪器的基本功能，又有般铰器掰没宥的特殊 功能鲍离搂低价凝型检测系缝。搡作人爨通过友好的鬻形孀户弊鬻以及鹜形他的编 程谣言来控麓纹嚣的送行，躲完蔽对疆力、油瀛等的实时数据采集。 保护系统方匝 在对液压站设餐的保护系绞方嚣，隧着大量蛉多凌裁、鬻集成可编程序控亲l 器 豹不羝爨埂，已逐步出传统麴继奄器一接触器保护系统商可编程序控瀚黎系统转 变，雨髓在不久的将来，可编程序控制器保护系统将会得到避一步的普及。 在监控信息的传输方面 重庆大学硕+ 学位论文绪论 目前，在监控信息的传输和系统组网中，都采用的是有线的方式。随着现代移 动通信技术的发展，其可靠性和安全性已完全可以满足工业应用的需求，就为监控 信息传输方式的多元化提供了可能。而且，由于采用移动通信网络来传输设备的监 控信息具有施工周期断、投资费用低等有线方式所无法比拟的优势，将会得到越来 越多的应用。 在监控信息的管理方面 随着计算机拄术的不断发展和应用的普及，在对液压站设备监控信息的管理工 作方面，肯定将会由目前许多单位所采用的用点检人员进行人为管理的方式向采用 计算机进行综合管理的方向发展。借助于计算机强大的运算功能和管理功能，将收 集到的监控信息自动生成设备管理所需要的各类图表、曲线等管理信息，以满足设 备预防维修的需要。 随着现代工业应用技术的不断发展，在液压站的自动化综合保护系统中，将对 计算机技术、测试技术、智能仪表及通讯技术进行有机的结合，实现液压站运行参 数的自动测量、自动保护。向着智能、可靠、精确、多能、快捷的方向不断发展【6 l 2 4 1 。 基于w m i s ( w i r e l e s sm o b i l ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 的液压站自动化综合保护系统 就是一种目前先进的液压站综合自动化保护系统。该系统综合应用了g s m 网可交 互式的数据无线传输技术和网络技术，通过与液压技术、现代传感技术、p l c 技术 等进行有机的整合，形成了对受控液压站现场参数的实时采集、实时监控、实时保 护，以及实时的数据传输和控制。用先进的各类检测系统对液压站的运行参数( 如温 度、液位、压力等) 进行实时的数据采集；用可编程序控制器( p l c ) 作液压站的实时 自动保护装置；用先进的无线移动信息系统( w m i s ) 来实现对液压站的远程数据传输 及数据管理，并且可以非常方便的组建监控网络【4 ”。 在下面进行的研究工作中，将通过对被监控液压站的运行参数分析，组建一套 无线的自动化综合保护系统。在具体的研究工作中，将综合应用现代检测技术、传 感技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术等多类现代先进技术，主要针对一 些关键技术，如：系统整体集成技术、p l c 与无线移动智能终端的接口技术、无线 移动智能终端的收发技术等进行了深入的研究。进而组建一套完整的“基于w m i s 的液压站自动化综合保护系统”。 重庆大学硕士学位论文2 鏊- tw m i s 的波压站自动化综食保护系统构成姻璇计 2 基于w m i s 的液压照自动他综合保护系统构成的设计 2 1 基于w m i s 的液矮蛄自动化综合保护系统的构成 2 1 t 基予w m i s 的液征站自动化综合保妒系统的总体构成 油潞 珏力液位滤油器 _ i 一_ 凿2 1 系统结构嘲 f i g 2 1 t h es y s t e ms t r u c t u r e f i g u r e 在系统的总体掬成中，袋鼹了嶷遴憨系统憨髂技术嬲模块纯懿设计方法。铁全 局熊度翻系绞尽标蹬发，罔系统的瓣患和方法，将系统分解成若干相互有联系的功 能肇元，在功能分析煞鏊i 啬上，找爨能完成各个功能的技术方案，通过模块的集成 缀合，对其进行分析、帮价帮优化的综合设计f 7 j 。本课题所研究的系统毫要出以下 单元模块构成： 波压袭统零元 重庆大学硕士学位论文2 基丁w m l s 的液压站自动化综合保护系统构成的设计 锻摇滚压站肉洪潺、压力、渡霞、滤漕嚣翁物矮形态。 检测系统单元 包括油温、压力、液位、滤油器工作状态的检测方法和装置。 控制与信患处理单元 酝括可编程净羧翻嚣装置戆稔入输出需求及僳护要袋等。 信息的传输与管理单元 包括现场无线终端设备、g s m s m s 网络、手机、监控计算机等。 2 ，l 。2 基于w m i s 的液压蛙自动亿综会保护系统戆墨佟原理 猩该液压站自动他综合傈护系统的工作中，首先是采用先进的数字式检测系统 对液臌站的运行参数：温度、液佼、压力、滤油器状况等，进行实时的数据采集。 然后将采集到的实时的数据上转缭可编程序控弗器( p l c ) ，可犏程序控嚣器( p l c ) 接 收虱上传豹信息螽，立鄄按照颈态设定豹褒穿避行雩# 韭，辩僚液莲菇遥行宾酎翡鲁 动化保护，同时将蜜时数据和报警信息传递给无线现场监控终端。无线现场监控终 端将采集到的数据，进行存储、解析、运算后，以s m s 的方式实时上传到g s m 网 络上，经过应蠲黢务器、数据疼上戆程窍楚遴蕊，这对穆为簸控孛心豹手辍、管理 计算机通过g s m 就可直接浏览、鸯询温度、聪力、液位、滤油器工作状态等参数， 并随时接收到报警僚息。 谯藻于w m i s 的液压站监控嘲络管理系绞巾，根据发簇救需要可以搬浆一区域 豹掰肖液歪菇整羟倍感集中在一个簸控中心( 患捡站) ，进行统一豹管理等调度。在 组网中采用分布式集散控制方式，类似金字塔结构，采取多级监控中心自下而上逐 级汇接而成，每个级别的监控中心连接成一对多的监控系统网络。系统结构可分为 三郝分：集孛监控中，卜传竣溺终瑾场整控肇元。嚣在这耪壤猛下，该篷控系统 上的集中监控中心融不再是传统懑义上的那种嘲定不变、二十四小时有入值守的监 控室，它可以是手机、无线浏览器，也可以是有线浏览器，焱询、了解监控中心的 液压站运 亍参数倍感不秀受时阈、缝点的限制，这样才能粪涎作到对设餐的实对监 控、安时傈护。同辩，集中蓝控中心与现场签狡攀元之精酌佟输方式可敬多季中多样， 可以袋用超级互动嫩信、s m s 等多种传输方式，确保传输的可靠性和稳定性。 2 1 3 基于w m i s 的液压站翻动化综合保护系统的磺件构成 基予w m i s 戆滚压蘩垂淤弦综合缳护黎凌疆舞蕙髂攥瑟 在系统硬件的构成中包括了用于实时数攒采集的压力、温度、液位、滤油器堵 塞传感器；用于自动化保护和控制的可编程序控制器；用于信息传输的现场无线终 端：以及由于信息豹存健、查逡翘餐理的计冀，瓿设备等。 s 蓬痰大学磺士学髓论文2 纂于w m i s 的液压站璺动健综台烬护系统椽成钓设计 图2 2 系统嫒 牛蕊体框圈 f i g z 2 o v e r a l lf i g u r eo f t h e s y s t e mh a r d w a r e 蘩予w m i s 的液压站蠡韵饨综合僳护系统硬馋特煮 1 ) 楚集数攥采燕、巯瑗、保护、存谴、通讯、管理于身鹃多动能检溅、保 哿 重庆大学硕士学位埝文2 基予w m i s 艘液鹾站爨动 乏综食保护系缝构成的设计 滴 溢 数 据 信 感 聚 集 护、搬警系统设备。 2 ) 支持g s m s m s 传输方式。 3 ) 梅残系统粒硬l 睾，可遴过增鸯彗部箨寒扩充系统豹容量，适疫今后援模鹣扩 震的发展。 4 ) 具有蠢姥一天鉴测数擐鲍功能。 2 。1 4 基于w m i s 的滚压站自动化综合保护系绞的软l 牛梅成 基于w m i s 的液压站囊动化综合绦护系统软搏功能 基于w m i s 的液压站自动化综合保护系统软件设计 现场数 据采集 毯 力 数 据 倍 患 采 集 液 位 数 据 信 惠 采 集 濑 粱 盛 侉 控 制 现场系 统傺护 热 热 器 启 搏 控 制 冷 翻 器 窟 停 控 制 现场数 摄传输 图2 3 系绕软传功能树辫 f i g + 2 3t h es y s t e ms o f t w a r ef u n c t i o nt r e e 油 温 状 态 信 惠 管 理 状态信 惑管理 压 力 状 态 信 怠 管 理 液 位 状 态 信 息 管 疆 系统软件包括各功能模块蚓的接口通信，可编摆序控枣i 器黔控割程痔，无线鉴 0 滤油嚣堵塞状态信惠管瑾赢稔辩信惑无线传输接收 现场信息无线传输发送 滤油器堵塞数据信塞采嶷 重庆人学硕士学位论文2 基予w m i s 的渡攫站窭动讫综合保护系统构成的浚计 接终端静牧发控制，管理计算梳静没嚣等。 基于w 摊s 的液爨站爨动仡综合 聚护系统软 牛特燕 1 ) 良好憨罴户要嚣。 2 1 丰富懿管理珐缝。 3 ) 系统袋托安全稳定躲g s m 网终，可靠性嵩。 4 ) 系绫毒充分鲍可扩展蛙。 2 。l 。5 基于w m i s 的液压站自动化综合保护系统的接霸爨则 系统接口包攒： 现场检测设备与可壤程序控制器( p l c ) 的物理接口及连接方式 物理接口：数字憾号输入按k i ( d i ) 、模拟傣号输入接d ( a i ) 。 连接方式：点与点对接 现场无线终端与p l c 设备单元的物理接口及逡接方式 物理接口：数字信号输入接口( d i ) 、模拟信号输入接口( a j ) 。 连接方式：点与点对按 集中监控中心与现场监控单元间的物理接口及连接方式 物理接口：现场数据传输采用无线传输方式，与区域般控中心没有物理连接。 连接方式：s m s 传输方式。 2 2 基于w m i s 的液压站自动化综合保护系统集成中的主要研究工作 在该“基于w m i s 的液压站自动纯综合保护系统”课题i 骑研究中，采用了模块 式的设计方法，将该系统分为酾个相对独立又相互紧密联系的单元来进行研究，并 进行了整体的系统集成。 本课题主要逶行馥下凡方黼的工僚： 液压系统鼙元 该萃元包括： 1 ) 滚基站运行状况分析； 2 ) 要 | 鑫控瓣运行参数游分橱、筛选； 3 ) 运 参数具体保护、报警指标黪确定。 检测系统荤元 该单元包撼： 1 ) 分移i 运行参数的检测性能翥求； 2 ) 确定运行参数黪检测的方法； 3 ) 确定检测信号的传辕方式( 即检测单元与控制与信息处璎蕈元静接口。 控制与信息处理单元 蘧庆大学硕士学位论文2 基丁w m i s 的液压站自动化综合保护系统构成的设计 该蘩元包括： 1 1 分析信息的输入输出需求； 2 、选择适用的控制与信息处瑷系统设备 3 1 编制系统软件； 4 1 楚理谊愚熬逑、出接口。 信息的传输与管理单元 该单元包括： 1 ) 分撰售惠戆竣入、簧递黉慕； 2 ) 无线移动信惫系统( w m i s ) 分析； 3 ) 系统接口； 4 ) 镑理雾面的设置。 2 3 本章小结 介绍了“基于w m i s 的液压站自动化综合僳护系统”总体网络结构，及所综合 集成豹液压系统擎元、捡测系统零元、控利与绩息处理擎元、售惠熬传竣与管理单 元等功能单元的概况。并对各功能单元的作用、功能、内容和特点等进行了说明。 对系统硬件和软件构成进行了简要的介绍，对该系统的工作原理和监控系统的 组网方式进行了说明，对系统的接口原则进行7 明确。 鼗磊，对奉谍撩研究工露串静主要研究内容和工作步獠避行了赘确。 蓬痰犬学礤士学位途文3 基予w m i s 的液联站鑫动纯缘合保护系统设计 3 基等w m i s 的液舔站自动化综合保护系统设计 在零系统购谤究王雩# 中，要道i 窭对被监控波压站敬滚位、蕊力、涟潺、滤渡器 堵塞状态等运行参数的实时捡测、可镶稳序控制嚣购茸棼璁爨护、参数信爨款无线 馋输及终端诗葵瓿和手辍静管疆，为被盗控液毯滔建立一套集裔动硷溺、自动保护、 蠡漤无线傣惑传输、鸯韵综合数嚣管瑾等多功能为一体的自动能综合绦护系统。 在“熬于w m i s 的液压站自动化综合保护系统”的设计中，应用了现代设计法 中静模块优设计方法。它的棱心思想足在功能分辑的基础上，将系统根据功黢分解 为糟干模块，通过各功能模块的有效集成组合生成一套具有全新功能的系绕。在本 设暑十中，我 l 将该“基于w m i s 翡液蹑懿窭动键综合像护系统”分戏了液嚣系统擎 元、检测系统单元、控制与接感处理零元、镕崽盼媾输与豁理单元等4 个单元模块， 并邋行了慧体酌系统巢缄。下丽将对各都分静研究各种分澍进行介绍。 3 液压系统单元介绍 3 1 。l 液压系统分枣嚣： 液压系统 圈3 1 液臌系统醒 f i g 3 1f i g u r eo f t h eh y d r a u l i cp r e s s u r es y s t e m 重痰文学颈士学位论文 3羹f - w m l s 静棱逛靖鲁葫纯综合绦护系统设计 液压站的主要镌能参数： l 、系统最糍工 乍艇力为l l m p a ； 2 1 系统额定工作雁力为9 m p m 3 渡泵浚爨6 3 1 m i r a 4 ) 系统传动介质为n 4 6 抗磨液压油； 5 ) 系统清滔凄要求：l l 缀 加热器功率4 k w ： 7 ) 冷却器冷却水流量8 0 1 m i r a 8 ) 工作割为2 4 小融连续王馋铡。 液压系统分析： 该系统懿动力瀑为铤台瞧压懿变量拄褰泵6 3 p c y l 4 - - 1 b ，王谗方式为一瘸一 备。在压力的控制上采用了电磁溢流阀对系统进行过压保护。在对工作运行速度的 控潮上采髑了丽浦路节流调速方式。与稻关税械承运动中，采用了3 3 露液压散分别 驱动3 3 个机械阀门，液压缸的驱动遴度均为0 2 m s 。为了控卷4 系统的油混，采用了 电加热器来控制低油温，用循环水冷却器来控制商油温。 3 。l 。2 液压站实时监控参数的选择 液压站的实时监控参数 壤据滚莲簧动系绕麓技术特煮，锌瑟该液压蝰琚控截与驱动设备豹蜜际情琵， 选择对以下几个关键参数作实时的监测和保护控制： l ，滚僚 2 ) 压力 3 ) 温度 4 ) 滤漓器堵塞 通过对这四个参数慎的监控就可以较为全面的掌握该液压站的实时运行状态和 滚藤系统静藏障镕惑。 液压站监控参数指标的确定 在液聪始篮羧参数：液位、压力、油温、滤滴器堵塞状态的疑体控镶4 指标值的 确定中，根据液压技术的特点，充分结合本靛控滚臁站的娱体愤况，避褥了懿下戆 研究工作： 1 ) 渡傻监控撂拣懿确定 液压站油箱液位的高低对整个液压系统的使用有很大的影响，特别是长期 静 鬟潼位运行将产生j 常大豹危害，其主要表现在： a 顶空太多会造成无油处大面积锈蚀，缩短油箱的使用寿命，同时，由予锈 蚀产生的氧化脱落斑、剥落层溉入液压油中，将加蒯系统的污染，加剧液压元件的 重痰大学颀士学位论文 3蒸于w m i s 静液压辩裔动 七综合保护系统设计 蘑损。 b + 浊箱驰液压溅太少，致馊浊滚獯嚣转动熬攘率增高，健系绕涵渡激度增离， 特别是环境温度较高的爱攀。 e ，不巯充分铡掰浦箱的有效容襁进行散热，俊自囊冷却效果交差，冷却嚣的 负担加黧。 d 。渡梗太低，会逑成油裂吸入囊空度增塞或吸空，产生嗓蠹，致馒浦浆静使 用寿枯大为缩短。 e 油箱静液獾浦太少，豳酒漶帮啜油渣之黼没有足够的缓冲、沉淀对澜，致 使沉淀物被回油冲起后又被吸入油裂，并遴至整个系统，造成潺阆卡阻故障+ 造成 系统不畅。 蕊液题蛄液链翡离低楚与油箱豹容量寮搦耀关的。在现行鹩标准靖溘箱镌容量 没有绝对的标准，大多凭经验数据。油箱的容鬣应保持所商的液压缸、配管、设备 能充满液压油，同时保证液压油的杂质、空气及水分在油箱肖足够的分离时间日】。 因此，确定液压站的波位应充分考虑工作愿力的褒低，泵的输出流鬓，液艇浊的嵇 类，工露辩阕，霾路设计方法，竣謦场掰熬环境及邀疫条 牛，滚压漓翡澄壤，驱动 设备的稀类，液压缸的大小及速魔，蓄能器，冷却器，加热嚣，配餐直径及长度， 油箱的材质、繁厚、涂漆等多方顾的因素。 在本液压站浓禧的渡谯设计中，考感剿蓑绞工终特点，势缝合掇关炎瓣，对渡 经瓣蠢羝避嚣了搬下瓣考惑： a h m i x 为该液征站油泵每分钟输出童的2 - 5 倍以上弼。该熟风炉液压站油泵 型号为6 3 p c y l 4 一l b ，每分钟输出量为6 3 l ，根据该液压站的具体情况，确定波健 的下限离发为5 0 0m n 。当呈e 零工侮中熬滚健达到下限酵，说明系绞费寇存在数簿， 这黠应及封报警提醒稔鸯、 漓。麴果液位继续下簿达赣| 下下限嚣于，说鞠系统存在 异常静矫瀵漏，不仅会造成液疆油资源的浪费，还会污染环境、导致火灾隐患，系 统运行中一旦出现这种情况，赣成立即停浊泵、报警。 b h m a x 为澳袋禽糜魏7 0 8 0 1 0 1 。该渡压湛灌辍豹裹凄是1 2 5 0 r a m ，鞭撂该 渡压站救是体壤援，确定液位离度为1 0 0 0n l , r f l 。娄正常工体中静液筏达到上戳时， 说锅系统肯定存在其它物俸进入了滴箱，如果任其继续工律，污染物将会跟随液压 油的流动而污染整个滚疆系统和设餐，从焉繁来灾溅性豹藤慕。 趿此，在系统运行中一旦如瑷这秘愤掇，裁应立鄹停油泵、摄警。 2 ) 压力监控搬栎憋确定 系统压力镳酌选铎，是由执行杭褐液溢瓿骈需的最大负载所决定的，同时 爱考虑到整个系统的安全性问题。由于本系统的工俘j 匿力没计为9 m p a ( 设计计算 赂) ，根据相关规定，确定系统数压力上熙德为1 1 m p a 。当系绞压力达到援力上限徨 重庆火学硕士学位 龟文3 蔟予w m i s 静液蕊站鑫动纯练合镲护系统设讦 时，漉明压力系绞夔攘铡单元嚣寇喜故障，蓑不采敬措施将会对系统帮设备韵物理 绣构造成损坏。这时在囊动缣护溢流阀进行医力囊动僚护的同时应及薅的提供摄警 信息。 系统的下f 琵德为9 m p a ，该参数朗主要佟嫣及工穆爨理是，当系统襄动开始工 作时，妇襞在1 分锌豁时潮段璺，系统的工作援力不能这剽设定的9 m p a 时，就证 明系统中存在大量的液压油泄溅或元爨 牛赦障，这孵滚压站应婷油泵_ 并发出摄警信 息。 3 ) 油温监控攒标的确定 溃溢对液压漓静使孺经靛帮使用寿命影晌辍大瞄鲻。n 4 6 # 抗滤液艇酒为矿镪 浊，其主要指标之一就是黻度，该指撼对渡愿油的滤动性影响缀大。液压酒的糕度 主要与压力和瀣度有关，尤其避温度对其影响很大。随着温度的升商，滚匿酒的牯 度将大幅发下降，婚随罄濑度的下降，糙度则大幅度丹毫。另外，鸯液隧漓静温度 过高成长时问偏高时，会使液压油加速变质焉，形成胶状沉淀，母致波愿油的使用 寿愈蹲低。据楗关炎糕分缨，姿i 畦l 湿超过5 5 度黠，每升离l o 发，液毯漓的寿命将 缩短一倍，因此要爆量杜绝液压油的高油温。同时液压油的低油滠也会产生诸如油 泵吸空、隧损杰蟊大等系缓瀚邃，所以对液嚣溜懿低漓温遣瘟该充分的耋撬。该液压 菇采用的液压泊燕n 4 6 抗磨液压油，其最佳工作油激是2 0 5 0 废，最低温度应不低 于l s 瘦，最商滏度应不离予5 5 凄。校撼该液压油的使用特点，我们就将1 5 度选为 低漓温的报繁油滏，同时弦为自动油湿控镥4 装鬟愈加热爨的启动滠度。耀5 5 度选为海油溢静掇警漓澄，同时作为裔动油溢控铜装置冷却器的启动温度。各 温度段髓其体配鼗为： 加热器宿精瀣度；1 5 度 热热嚣停止湿度：3 s 发 冷却器寤韵瀣发：5 5 度 冷却器终止滠度：3 5 度 温度上陵告警：5 5 度 温度上上限丧警：6 0 度 温度下限告警：1 5 度 湿度下下限袋警：1 0 度 4 ) 滤澜器堵塞监控指标的确定 在液压传动系统的工作中，蠹予外部工作环凌扮影嫡糯系统内部液援元评的蘑 损，使液压油不可避免的含有器釉杂质当这些杂质混入液压沩以爱，睫蓉渡压油缝 循环 乍题，将到处起破坏作爆，严重妨碍液蘧系统旮簟正常工律。根据生产实醚统计， 液压系统故障中有7 5 d a 上是由予液压浊中混入杂质造成的f 1 3 1 。斟此，维妒液愿漆 j 6 重庆大学硕士学位沧文3 基于w m t s 熬液雁辩自动仡综合保护系统设计 的清港，防止油液煦污染，对波压系统是十分囊要蛇。焉清除液疆油中杂质的疑有 效方法，主要是利稻滤颡器来