CN217781934U - 一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水电工程金属结构监测技术领域，提供了一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，包括内置有网络交换机和若干工控机的机柜，与所述工控机一一对应并与其信号输入端连接的数据采集站，以及与所述数据采集站一一对应并与其信号输入端连接的信息采集模块；所述信息采集模块包括振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块。本实用新型采用区别于现有技术的在线监测技术方案，设置振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块，与工控机和数据采集站相结合，通过数据采集、传输和处理，实现启闭机主要零部件运行状态的实时在线监测，确保安全发电和水资源的合理利用。

Description

一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***

技术领域

本实用新型属于水电工程金属结构监测技术领域，具体的说，是涉及一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***。

背景技术

固定卷扬启式闭机是中型水电厂和大型水电厂广泛应用的一种闸门启闭机结构，其采用钢丝绳作为牵引构件，同时装备有多支滑轮组可以产生相当大的牵引力。固定卷扬式启闭机主要由起升机构和机架组成，其中，起升机构使需要启吊的重物获得对应的升降运动，主要包括电动机、减速器、卷筒、钢丝绳、滑轮组超载限制器、限位开关、行程指示器等，起升机构的安全运行是确保安全发电和水资源的合理利用的关键因数之一，因此，需要对固定卷扬启式闭机的起升机构进行实时监测，然而，现有技术的监测对象单一，例如CN202021532832.5的中国实用新型专利，提供了一种卷扬式启闭机齿轮综合磨损状况实时监测装置，用于实时监测到齿轮磨损情况，而对电动机、减速器、卷筒等部件并没有监测到位，导致无法较全面的评估固定卷扬启式闭机的工作状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，以解决现有技术所存在的监测对象单一、导致无法较全面的评估固定卷扬启式闭机的工作状态的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，包括内置有网络交换机和若干工控机的机柜，与所述工控机一一对应并与其信号输入端连接的数据采集站，以及与所述数据采集站一一对应并与其信号输入端连接的信息采集模块；所述信息采集模块包括振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块；所述振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块的信号输出端与所述数据采集站的信号输入端连接。

进一步的，所述振动监测模块包括设置在启闭机电机、卷筒和减速箱关键部位的轴承和齿轮处的振动检测传感器。

进一步的，所述卷筒位移监测模块包括用于监测卷筒轴向窜动的位移传感器。

进一步的，所述转速监测模块包括设置在启闭机电机处的转速传感器。

进一步的，所述钢丝绳监测模块包括对称设置在卷筒两侧的钢丝绳传感器。

进一步的，所述振动检测传感器采用压电式单向加速度传感器。

进一步的，所述转速传感器采用接近开关。

进一步的，所述位移传感器采用电涡流位移传感器。

进一步的，所述钢丝绳传感器与钢丝绳的间隙为2～6mm。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型采用区别于现有技术的在线监测技术方案，设置振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块，与工控机和数据采集站相结合，通过数据采集、传输和处理，实现启闭机主要零部件运行状态的实时在线监测，确保安全发电和水资源的合理利用。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型中信息采集模块的原理框图。

图3为本实用新型所采用的传感器测点布局图。

具体实施方式

为了使得本领域技术人员对本实用新型有更清晰的认知和了解，以下结合实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。应当知晓的，下述所描述的具体实施例只是用于解释本实用新型，方便理解，本实用新型所提供的技术方案并不局限于下述实施例所提供的技术方案，实施例所提供的技术方案也不应当限制本实用新型的保护范围。

实施例

如图1～3所示，本实施例提供了一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，该实时在线监测***主要包括三个部分：

一、位于现场的机柜，机柜中集成设置有网络交换机和若干工控机，其中，网络交换机用于实现远程数据交互，工控机用于接收和处理数据，一个机柜中有一台网络交换机和若干台工控机，工控机参数如下：4核CPU，主频2.0GHz以上，4GB以上DDR3内存，1TB以上存储硬盘；支持双口千兆以太网接口，Windows中文操作***；网络交换机采用25口的网络交换机，同时配置不少于2口的光纤转换器，作为远程光纤传输的预留接口。

二、数据采集站，用于接收传感器数据，数据采集站与工控机的数量一一对应，数据采集站内置采集板卡、交换机、电源模块等，通讯接口(100M以太网)，仪器电源：AC220V/50Hz，仪器功率：约250W，防护等级：IP54，以传感器测点布局图为例，数据采集站应包含16个振动信号通道、2路转速、2路位移量通道、4路钢丝绳监测通道，采样频率128kHz，且支持每通道自定义不同的采样频率；各信号通道能独立采样，支持所有振动通道与转速通道同步采样，支持24H数据不间断采集，同时能与转速、工况、指标等参数结合，实现数据选择性；存储功能；支持音频监测功能，能有实现波形数据到音频数据的还原。

三、信息采集模块，主要由若干传感器构成，用于设置在相应测点，实现对应的监测数据采集，然后将采集数据传输至数据采集站，一个信息采集模块对应一台固定式卷扬启闭机，一般地，一个水电厂布置有若干固定卷扬式启闭机，对应的，信息采集模块也应当设置若干个；本实施例中，信息采集模块包括振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块，且振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块的信号输出端与所述数据采集站的信号输入端连接，每个监测模块的具体构成如下：

3.1.振动监测模块包括设置在启闭机电机、卷筒和减速箱关键部位的轴承和齿轮处的振动检测传感器，如图3中R1、R2、R3、R4、R9、R10、R11即为振动检测传感器的测点；振动监测模块主要针对驱动单元的监测，每个驱动单元布置7个振动检测传感器，若为双驱动，则采用14个振动检测传感器，通过振动监测模块对上述部位进行振动监测，用于判断固定卷扬式启闭机主起升机构各零部件早期故障。其中，振动检测传感器优选压电式单向加速度传感器，其性能指标如下：灵敏度(±10％)；500mV/g；频响范围(±3dB)：0.5Hz～10kHz；动态范围：±10g峰值；温度范围：-50℃～120℃；壳体材料：不锈钢；电气接头：2pin MIL-C-5015；防护等级：IP67。

3.2.卷筒位移监测模块包括用于监测卷筒轴向窜动的位移传感器，如图3中R6即为位移传感器的测点；通过位移传感器对卷筒的轴向位移进行实时监测，判断轴向窜动的严重程度，提前发现设备存在的隐患，每个卷筒配置一个位移传感器；优选的，位移传感器采用电涡流位移传感器，利用位移传感器监测轴向窜动的严重情况，其性能指标如下：线性量程：13mm；输出范围：1～10V；非线性度：<1％；距离分辨率：＜5um；环境温度：-40℃～80℃；防护等级：IP67。

3.3.转速监测模块包括设置在启闭机电机处的转速传感器，如图3中的R5即为转速传感器的测点；通过转速传感器监测启闭机转速的实时变化，对电机转速进行实时监测，每个电机配置1个转速传感器，其与振动监测相结合，可实现启闭机状态的分析；优选的，转速传感器采用接近开关，在不影响启闭机正常运行的情况下对启闭机转速进行准确测量，其性能指标如下：检测频率：＞300Hz；检测距离：＞6mm；重复误差：＜5％；温度范围：-40℃～+70℃；防护等级：IP67。

3.4.钢丝绳监测模块包括对称设置在卷筒两侧的钢丝绳传感器，如图3中的R7和R8即为钢丝绳传感器的测点；通过钢丝绳传感器及早发现断丝等缺陷，消除严重事故的发生，每个卷筒配置2个；优选的，钢丝绳传感器采用非接触式，适应钢丝绳直径范围：Φ48mm；传感器与钢丝绳相对速度：0.0—6.0m/s，最佳：0.3—1.5m/s；传感器导套与钢丝绳间隙最佳：2～6mm，允许间隙：0～15mm断丝缺陷(LF)；可靠性：单处集中断丝定性检测准确率99.99％，金属截面积定量变化率(LMA)：灵敏度重复性允许误差±0.055％；防护等级：PI54。

以了上所述即为本实用新型的优选实施方案。应当说明的是，本领域技术人员，在不脱离本实用新型的设计原理及技术方案的前提下，还可以作出若干的改进，而这些改进也应当视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，包括内置有网络交换机和若干工控机的机柜，与所述工控机一一对应并与其信号输入端连接的数据采集站，以及与所述数据采集站一一对应并与其信号输入端连接的信息采集模块；所述信息采集模块包括振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块；所述振动监测模块、卷筒位移监测模块、转速监测模块和钢丝绳监测模块的信号输出端与所述数据采集站的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述振动监测模块包括设置在启闭机电机、卷筒和减速箱关键部位的轴承和齿轮处的振动检测传感器。

3.根据权利要求2所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述卷筒位移监测模块包括用于监测卷筒轴向窜动的位移传感器。

4.根据权利要求3所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述转速监测模块包括设置在启闭机电机处的转速传感器。

5.根据权利要求4所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述钢丝绳监测模块包括对称设置在卷筒两侧的钢丝绳传感器。

6.根据权利要求5所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述振动检测传感器采用压电式单向加速度传感器。

7.根据权利要求6所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述转速传感器采用接近开关。

8.根据权利要求7所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述位移传感器采用电涡流位移传感器。

9.根据权利要求8所述的水利水电工程用固定卷扬式启闭机实时在线监测***，其特征在于，所述钢丝绳传感器与钢丝绳的间隙为2～6mm。

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