水泵论文关于基于DSP的水泵能耗智能在线监测装置论文范文参考资料

水泵论文关于基于DSP的水泵能耗智能在线监测装置论文范文参考资料 陈晓萍1,3 李清华1 2 （1.陕西科技大学，陕西西安710021； 2.西安西翰电力科技有限公司，陕西西安710065； 3.西北工业学校，陕西兴平713100） 摘要：本文研究分析了矿井排水泵能耗智能在线监测系统的基本要求，结合用户需求提出了基于DSP 硬件平台的水泵能耗智能在线监测装置设计方案，并设计出以TMS320F2812 嵌入式微处理器为核心的排水泵能耗在线监测装置。通过实时在线监测排水泵的效率，实现水泵的计划检修向状态检修转变，节约能源消耗并能及时发现和排除水泵故障。使水泵能安全可靠、高效低耗地运行，从而提高设备的运行效率，并带来良好的经济效益。 关键词：排水泵；能耗；在线监测；DSP ：U464.138+.1 ：A ：1673-1069（xx）02-159-2 作者简介：陈晓萍(1982-)，女,讲师,工作于西北工业学校，陕西科技大学在职研究生在读，专业为控制理论与控制工程。李清华（1977-），男，高级工程师，研究方向为电气设备在线监测及工业自动化控制领域。 0 引言 煤矿排水泵是保障正常采煤和人身生命安全的重要设备，但它也是主要的耗能设备。由于种种原因，矿井排水泵效率不高，若水泵长期处于低效率状态运行，不仅浪费大量电能，给煤矿造成经济损失，还可能因为某些原因未能及时发现并解决而造成排水故障，引发灾难性事故。因此，我们就需要能实时监测设备状态和故障预警，这样可以避免突发性故障和控制渐发故障的发生，降低设备维修成本，增加设备可利用时间，从而提高设备的运行效率，并带来良好的经济效益。 本论文研究设计的“基于DSP 的水泵能耗智能在线监测装置”，主要实现对水泵的流量、进出水口压力、电动机的电压、电流等物理量进行实时测量计算，就地显示及预警，并且将数据传送至后台监控系统，使得运行人员不到现场也能实时掌握水泵的运行状态。水泵能耗智能在线监测装置还将设置报警、实时曲线、历史曲线等功能并配有智能专家分析系统。当监测量异常时将报警，提醒检修人员进行检修。专家系统根据检测量的历史数据、历史故障和当前的实时检测数据综合对比分析，可以提前预知故障并预警。 1 系统工作原理和总体设计 本装置通过现场安装的流量传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器，采集出水口流量、进水口压力、出水口压力、三相电压、三相电流，通过水泵能耗监测计算原理，节能监测评价指标，信号监测算法及逻辑判据实时计算和分析出电机功率因数、水泵运行效率、电动机运行效率、吨百米耗电量，对水泵能耗进行在线监测，实时监视，当不满足设定值时报警并提醒检修人员检修，以保证水泵高效率运行。 1.1 计算原理 式中，籽为液体的密度，单位为千克每立方米（kg/m3），水的密度由GBT16666-xx 泵类液体输送系统节能监测标准中附录D 表D.2 中查取；g 为重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s2），取9.807；Q 为泵的流量，单位为立方米每小时（m3/h），需要现场流量传感器采集；H 为泵扬程，单位为米（m）；N2 为泵轴功率，单位为千瓦（kW）。 式中，e 为液体吨百米耗电量，单位为千瓦时每吨百米kWh/thm；浊为矿井主泵排水系统总效率。 矿井主泵排水系统总效率：浊=浊b伊浊d伊浊g伊浊c式中，浊b 为水泵运行效率；浊d 为电动机运行效率；浊g 为输送效率；浊c 为传动效率。 1.2 信号的监测算法及逻辑判据 1.2.1 信号的监测算法 对这几个由传感器采集到的采集量的处理主要是滤波和消除系统误差。首先将压力、流量传感器的输出信号均转换成0耀5V 电压信号，然后进行RC 低通滤波（消除现场高频干扰）之后进行AD 采样，将模拟信号转换成DSP 能处理的数字信号。其次，为了消除检测系统误差（如温度漂移等），在软件上对AD 采样数据进行修正，保证采样数据的准确性，然后对数据进行20 次平均值滤波。电流、电压信号为交流信号，对这两个信号的处理除了上述的过程，还需要消除直流分量，采取的算法是对采样电流电压进行20 次周波采样，然后取平均值，得到的值就是直流分量，得到直流分量后每次采样数据都减去这个值就是实际的电流电压值。 1.2.2 逻辑判据 当泵运行效率浊b：约整定值报警； 当电动机运行效率浊d：约整定值报警； 当吨百米耗电量/kWh/thme：跃整定值报警。 矿井主排水泵能耗智能在线监测系统可整定各值上限和下限，当系统监测计算后各值超出正常值范围，系统进行报警提醒检修人员检修，保证水泵高效率运行。 1.3 系统总体设计 水泵能耗智能在线监测装置由压力传感器、流量传感器、电流传感器、电压传感器、DSP 处理器、LCD 显示、上位机等。系统总体设计框图如图1 所示。 2 系统硬件设计 系统硬件部分的设计主要包括DSP 系统的设计、通信模块的设计、人机接口模块的设计、采集处理电路和电源模块的设计。 DSP 系统包括复位电路、时钟电路、SRAM 接口、开关量输入和逻辑控制电路，这里的DSP 控制器选用的是选用TI公司的TMS320F2812 芯片，它是高性能的