CN112379664A - 一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，属于电气自动化控制技术领域。在电气***回路中，优化反馈点的组合配置，结合自动识别检测模块，快速给出精确故障点，实现故障原因的快速排查，从而提高检修效率，提高电控***中电动阀的可检修性，实现电控***中电动阀故障自动诊断的可行性。
Description
技术领域
本发明涉及一种故障诊断方法，尤其涉及一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，属于电气自动化控制技术领域。
背景技术
目前，石油开采工作已较好地实现了自动化控制，这就使得各钻井设备及工具在生产应用中得到更广泛、更好的利用。其中，为了确保开采工作能够顺利进行，电气***的自动化也是必不可少的。
在电气***的自动化控制***中，包含控制回路、执行回路和反馈回路，涉及强电和弱电的交互，为提高控制电气***的安全性和可靠性，各回路间需采用中间继电器、交流接触器等器件来进行隔离保护。因此，待电气***中设备执行异常时，存在的障碍可能性较多，需人工逐一进行排查，并确认真实故障点。随着电气***朝着智能化、无人化、规模化等方向发展，完全依靠人工巡检故障点的缺陷也日益突出，涉及问题包括：电气***规模越大，巡检时间也会越长，导致检修效率低；出现即使不影响电气***运行的问题，也需要停机等待人工确认，导致***运行效率低。
其中，电气***中的电动阀主要实现管汇的切断与打开功能，从功能角度讲引入开、关两种控制信号，反馈开到位、关到位两种信号，即可满足***使用需求（如图1-2）。其可实现电动阀的预定功能，但设备可检修性低，不利于快速排查故障点；此外，电动阀涉及的控制信号和反馈信号经过中间继电器、交流接触器、阀门端子、PLC输入输出端子等部分传递，一旦信号出现异常，无法确认真正的故障点在哪一个环节，不利于操作人员快速排除。
因此，为适应电气***发展的新要求，急需一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，才能有效保证电气***智能运行的效率。
于2018年03月27日公开了一种公开号为CN207148659U，名称为“一种泵坑防渗漏自动控制***”的专利文献，其中，具体公开：包括PLC控制器、泵坑液位检测开关、泵坑排污电机、滤布转盘过滤机设备电机、水泵电机、电动阀、中间继电器、手动开关和接触器；所述泵坑液位检测开关的输出端与PLC控制器的数字量输入端连接；所述PLC控制器的开关量输出端与接触器的线圈连接，接触器的主触点串接在泵坑排污电机及滤布转盘过滤机设备电机的供电回路中；所述PLC控制器的开关量输出端与中间继电器的线圈连接，中间继电器的触点串接在电动阀的供电回路中。该控制***设计合理、结构简单紧凑、操作方便、自动化程度高以及控制效率高。在该专利文献中，主要用于泵坑的防渗漏自动控制，而未提及故障自动诊断。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，而提出了一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法。本技术方案在电气***回路中，优化反馈点的组合配置，结合自动识别检测模块，快速给出精确故障点，实现故障原因的快速排查，从而提高检修效率，提高电控***中电动阀的可检修性，实现电控***中电动阀故障自动诊断的可行性。
为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：
本技术方案提出一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断***，设置在电动阀控制***中，所述电动阀控制***包括PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀，PLC控制器输出端与中间继电器触点连接，中间继电器另一触点与交流接触器连接，交流接触器与电动阀端子连接，PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀之间形成用于电动阀的实时控制和反馈监测的电路；
所述故障自动诊断***包括故障识别模块和设置PLC控制器上的操作界面，故障识别模块与操作界面连接，故障识别模块包括电动阀实时开度检测模块、电动阀通电检测模块、PLC控制器开指令检测模块以及PLC控制器关指令检测模块；
在电动阀实时开度检测模块中，电动阀执行器端子中阀位反馈电流(+)*、阀位反馈电流(-)*分别接入PLC控制器模拟量输入模块，通过实时读取反馈电流，电动阀实现阀位的实时监测；
在电动阀通电检测模块中，电动阀连接380VAC电源，PLC控制器控制中间继电器，中间继电器控制交流接触器，以此实现电动阀的通电控制；交流接触器增设反馈触点，将24VDC电源接入常开触点一端，触点另一端连接PLC控制器输入点，当PLC控制器输入点检测到高电平时，表示电动阀通通电，否则，表示电动阀掉电；
在PLC控制器开指令检测模块中，PLC控制器开指令信号经过中间继电器输出至电动阀执行器端子处，将24VDC电源接入中间继电器常开触点一端，另一端连接PLC控制器输入点，当PLC控制器输入点检测到高电平时，表示开指令下发，否则，表示开指令未下发；
在PLC控制器关指令检测模块中，PLC控制器关指令信号经过中间继电器输出至电动阀执行器端子处，将24VDC电源接入中间继电器常开触点一端，另一端连接PLC控制器输入点，当PLC控制器输入点检测到高电平时，表示关指令下发，否则，表示关指令未下发。
本技术方案提出一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，具体包括：
A．连通PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀，打开电动阀控制***电源；
B．若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器通电指令（中间继电器和/或PLC输出点）出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续交流接触器故障诊断程序；
C．若交流接触器反馈为低电平，则交流接触器出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀执行器故障诊断程序；
D．若电动阀反馈为无状态，则电动阀执行器出现通电故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出电动阀供电正常的诊断结果，并进入后续PLC控制器开指令故障诊断程序；
E．若PLC控制器开指令反馈为下发，则进入后续中间继电器故障诊断程序；否则，则进入后续PLC控制器关指令故障诊断程序；
F．在步骤E的中间继电器故障诊断程序中，若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器开指令（中间继电器和/或PLC输出点）出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀打开故障诊断程序；
G．若电动阀开到位反馈为低电平，则电动阀打开出现故障，并进入后续电动阀开到位故障诊断程序；否则，得出电动阀打开正常，当前故障自动诊断程序结束；
H．若电动阀实时开度反馈为正常，则当前电动阀开到位正常，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出当前电动阀执行器打开出现故障，当前故障自动诊断程序结束；
I．在步骤E的PLC控制器关指令故障诊断程序中，若PLC控制器关指令反馈为未下发时，则进入电动阀的故障诊断程序中；否则，进入后续中间继电器故障诊断程序；
J．在步骤I的中间继电器故障诊断程序中，若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器关指令（中间继电器和/或PLC输出点）出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀关闭故障诊断程序；
K. 若电动阀关到位反馈为低电平，则电动阀关闭出现故障，并进入后续电动阀关到位故障诊断程序；否则，得出电动阀关闭正常，当前故障自动诊断程序结束；
H．若电动阀实时关度反馈为正常，则当前电动阀关到位正常，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出当前电动阀执行器关闭出现故障，当前故障自动诊断程序结束。
进一步的，所述PLC控制器通电指令障碍包括中间继电器障碍和/或PLC输出点障碍。
进一步的，所述电动阀执行器故障包括电动阀电源障碍和/或通电线路障碍。
进一步的，所述PLC控制器开指令障碍包括中间继电器障碍和/或PLC输出点障碍。
进一步的，所述电动阀打开故障包括电动阀执行器故障。
进一步的，所述电动阀开到位故障包括电动阀开到位反馈点故障和/或通电线路连接故障。
进一步的，所述电动阀关闭故障包括电动阀执行器故障。
进一步的，所述电动阀关到位故障包括电动阀开到位反馈点故障和/或通电线路连接故障。
粒子钻井工艺中，还使用了大量的其他电气***，可依据本技术方案中电动阀的故障自动诊断方法设计，进行电气***全流程的多点状态反馈监测，提高整个电气***的故障识别率和检修率。
采用本技术方案，带来的有益技术效果为：
在本发明中，通过PLC控制器、中间继电器、交流接触器以及电动阀的设置，以及利用中间继电器、交流接触器本身的触点，基于监测状态与异常情况的对应关系，建立状态监测反馈网络，实现状态实时反馈监测；同时，可丰富电动阀到PLC控制器路径上的监测信息，实现各回路的全点监测，为故障点精准识别提供了基础。
本发明利用多点位的反馈信息，结合路径参数融合的策略，将故障与反馈现象进行一一对应，实现了故障点的自动识别与显示，使得其在粒子钻井电控***中得到了成功应用，显著提高了***故障检修效率，缩短了故障排查时间，为类似电控***的可检修性提供了一种可行的技术方案。
附图说明
图1为现有技术中电动阀控制反馈示意图（一），其中，KA1- KA3为中间继电器，KM1为交流接触器；
图2为现有技术中电动阀控制反馈示意图（二），；
图3为本发明中故障自动诊断***的监测反馈组合示意图（一），其中，KA1- KA3为中间继电器，KM1为交流接触器；
图4为本发明中故障自动诊断***的监测反馈组合示意图（二），其中，KA1、KA3为中间继电器，KM1为交流接触器；
图5为本发明中的故障自动诊断方法流程图。
具体实施方式
下面通过对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，具体包括：
A．连通PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀，打开电动阀控制***电源；
B．若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器通电指令（中间继电器和/或PLC输出点）出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续交流接触器故障诊断程序；
C．若交流接触器反馈为低电平，则交流接触器出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀执行器故障诊断程序；
D．若电动阀反馈为无状态，则电动阀执行器出现通电故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出电动阀供电正常的诊断结果，并进入后续PLC控制器开指令故障诊断程序；
E．若PLC控制器开指令反馈为下发，则进入后续中间继电器故障诊断程序；否则，则进入后续PLC控制器关指令故障诊断程序；
F．在步骤E的中间继电器故障诊断程序中，若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器开指令（中间继电器和/或PLC输出点）出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀打开故障诊断程序；
G．若电动阀开到位反馈为低电平，则电动阀打开出现故障，并进入后续电动阀开到位故障诊断程序；否则，得出电动阀打开正常，当前故障自动诊断程序结束；
H．若电动阀实时开度反馈为正常，则当前电动阀开到位正常，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出当前电动阀执行器打开出现故障，当前故障自动诊断程序结束；
I．在步骤E的PLC控制器关指令故障诊断程序中，若PLC控制器关指令反馈为未下发时，则进入电动阀的故障诊断程序中；否则，进入后续中间继电器故障诊断程序；
J．在步骤I的中间继电器故障诊断程序中，若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器关指令（中间继电器和/或PLC输出点）出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀关闭故障诊断程序；
K. 若电动阀关到位反馈为低电平，则电动阀关闭出现故障，并进入后续电动阀关到位故障诊断程序；否则，得出电动阀关闭正常，当前故障自动诊断程序结束；
H．若电动阀实时关度反馈为正常，则当前电动阀关到位正常，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出当前电动阀执行器关闭出现故障，当前故障自动诊断程序结束。
在电气***中电动阀的故障自动诊断方法中，涉及的故障分类、反馈现象及处置措施如下表1所示。
实施例2
基于实施例1，本实施例提出一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断***，设置在电动阀控制***中，所述电动阀控制***包括PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀，PLC控制器输出端与中间继电器触点连接，中间继电器另一触点与交流接触器连接，交流接触器与电动阀端子连接，PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀之间形成用于电动阀的实时控制和反馈监测的电路；
所述故障自动诊断***包括故障识别模块和设置PLC控制器上的操作界面，故障识别模块与操作界面连接，故障识别模块包括电动阀实时开度检测模块、电动阀通电检测模块、PLC控制器开指令检测模块以及PLC控制器关指令检测模块；
在电动阀实时开度检测模块中，电动阀执行器端子中阀位反馈电流(+)*、阀位反馈电流(-)*分别接入PLC控制器模拟量输入模块，通过实时读取反馈电流，电动阀实现阀位的实时监测；
在电动阀通电检测模块中，电动阀连接380VAC电源，PLC控制器控制中间继电器，中间继电器控制交流接触器，以此实现电动阀的通电控制；交流接触器增设反馈触点，将24VDC电源接入常开触点一端，触点另一端连接PLC控制器输入点，当PLC控制器输入点检测到高电平时，表示电动阀通通电，否则，表示电动阀掉电；
在PLC控制器开指令检测模块中，PLC控制器开指令信号经过中间继电器输出至电动阀执行器端子处，将24VDC电源接入中间继电器常开触点一端，另一端连接PLC控制器输入点，当PLC控制器输入点检测到高电平时，表示开指令下发，否则，表示开指令未下发；
在PLC控制器关指令检测模块中，PLC控制器关指令信号经过中间继电器输出至电动阀执行器端子处，将24VDC电源接入中间继电器常开触点一端，另一端连接PLC控制器输入点，当PLC控制器输入点检测到高电平时，表示关指令下发，否则，表示关指令未下发。
在电气***中电动阀的故障自动诊断***中，涉及的故障反馈信号如下表2所示。
Claims (10)
1.一种用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：
A．连通PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀，打开电动阀控制***电源；
B．若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器通电指令出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续交流接触器故障诊断程序；
C．若交流接触器反馈为低电平，则交流接触器出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀执行器故障诊断程序；
D．若电动阀反馈为无状态，则电动阀执行器出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出电动阀供电正常的诊断结果，并进入后续PLC控制器开指令故障诊断程序；
E．若PLC控制器开指令反馈为下发，则进入后续中间继电器故障诊断程序；否则，则进入后续PLC控制器关指令故障诊断程序；
F．在步骤E的中间继电器故障诊断程序中，若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器开指令出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀打开故障诊断程序；
G．若电动阀开到位反馈为低电平，则电动阀打开出现故障，并进入后续电动阀开到位故障诊断程序；否则，得出电动阀打开正常，当前故障自动诊断程序结束；
H．若电动阀实时开度反馈为正常，则当前电动阀开到位正常，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出当前电动阀执行器打开出现故障，当前故障自动诊断程序结束；
I．在步骤E的PLC控制器关指令故障诊断程序中，若PLC控制器关指令反馈为未下发时，则进入电动阀的故障诊断程序中；否则，进入后续中间继电器故障诊断程序；
J．在步骤I的中间继电器故障诊断程序中，若中间继电器反馈为低电平，则PLC控制器关指令出现故障，当前故障自动诊断程序结束；否则，进入后续电动阀关闭故障诊断程序；
K. 若电动阀关到位反馈为低电平，则电动阀关闭出现故障，并进入后续电动阀关到位故障诊断程序；否则，得出电动阀关闭正常，当前故障自动诊断程序结束；
H．若电动阀实时关度反馈为正常，则当前电动阀关到位正常，当前故障自动诊断程序结束；否则，得出当前电动阀执行器关闭出现故障，当前故障自动诊断程序结束。
2.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述PLC控制器通电指令障碍包括中间继电器障碍和/或PLC输出点障碍。
3.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述电动阀执行器故障包括电动阀电源障碍和/或通电线路障碍。
4.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述PLC控制器开指令障碍包括中间继电器障碍和/或PLC输出点障碍。
5.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述电动阀打开故障包括电动阀执行器故障。
6.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述电动阀开到位故障包括电动阀开到位反馈点故障和/或通电线路连接故障。
7.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述电动阀关闭故障包括电动阀执行器故障。
8.根据权利要求1所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述电动阀关到位故障包括电动阀开到位反馈点故障和/或通电线路连接故障。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述故障自动诊断方法涉及的***包括，设置在电动阀控制***中，所述电动阀控制***包括PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀，PLC控制器输出端与中间继电器触点连接，中间继电器另一触点与交流接触器连接，交流接触器与电动阀端子连接，PLC控制器、中间继电器、交流接触器和电动阀之间形成用于电动阀的实时控制和反馈监测的电路；
所述故障自动诊断***包括故障识别模块和设置PLC控制器上的操作界面，故障识别模块与操作界面连接，故障识别模块包括电动阀实时开度检测模块、电动阀通电检测模块、PLC控制器开指令检测模块以及PLC控制器关指令检测模块。
10.根据权利要求9所述的用于电气***中电动阀的故障自动诊断方法，其特征在于：所述电动阀实时开度检测模块：电动阀执行器端子中阀位反馈电流(+)*、阀位反馈电流(-)*分别与PLC控制器模拟量输入模块连接；
所述电动阀通电检测模块：电动阀连接380VAC电源，交流接触器触点一端与24VDC电源连接，触点另一端与PLC控制器输入点连接；
所述PLC控制器开指令检测模块：PLC控制器开指令信号经过中间继电器输出至电动阀执行器端子处；中间继电器常开触点一端与24VDC电源连接，另一端与PLC控制器输入点连接；
所述PLC控制器关指令检测模块：PLC控制器关指令信号经过中间继电器输出至电动阀执行器端子处；中间继电器常开触点一端与24VDC电源连接，另一端与PLC控制器输入点连接。
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