排水系统在线监测应用与分析

排水系统在线监测应用与分析
摘要：排水系统在线监测系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计
算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，系统监控对象主要是排水水泵设备等。

本文简述述了排水系统在线监测系统在水
电厂的应用，分析探讨它的实用性、可靠性以及带来的经济效益。

关键词：排水系统;监测;网络技术;自动化;智能化;
1 引言
排水系统在线监测系统主要应用在对电厂排水系统水泵运行工况进行监测，
是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型
传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理
监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，系统监控对象主要是排水水泵
设备等（如：排水水泵振动、电流、管道压力、管道流量等）。

可监控提供干接点、串口、网口等通讯接口的各种设备，还可以通过软件实现在线监控每个排水
水泵振动频谱图、水泵运行电流、管道压力、流量等实时在线运行状态图。

该系统可在Windows XP、Windows 7、Windows 2003server、Windows
2008server、Windows10等32、64位操作系统上运行，通过WEB浏览器进行访问。

可以使用网络上任何一台计算机登录该软件，对设备进行监控管理。

2 排水系统在线监测系统的应用
目前很多水电厂排水系统均未设置在线监测系统，无法对水泵运行时的流量、振动、压力等参数进行监测，每年对排水系统进行预防性检修，检修周期短，生
产成本高。

排水系统水泵的运行情况还停留在现地巡检加监控设备巡检的阶段，
监控设备监控巡检存在局限性，只能看到设备表面，不能真实反应水泵设备真实
性能和运行工况。

电厂排水系统主要包括检修排水系统、厂房渗漏排水系统、大坝交通洞渗漏
排水系统等。

例如大坝交通洞渗漏排水系统一般设备安装距离主厂房和电厂中控
室较远，发生故障或异常情况，运行维护人员不能迅速第一时间赶赴现场，给处
理故障缺陷带来一定的难度，而排水系统在线监测系统就能对设备进行实时监测，对排水水泵的振动、电流、管道压力、管道流量等进行实时监测，发现异常及时
报警提示，对报警进行记录，并可生成报表方便查询。

运行人员也可对水泵运行
工况进行分析，通过数据分析可对水泵的一些异常提前发现，将故障消除在萌芽
状态。

如故障消除需要检修才能处理，如机械故障、轴承磨损振动大等，则可以
根据电厂检修计划，提前谋划、提前制定水泵检修计划，达到事半功倍的效果，
既可以提高缺陷处理效率，又可以节约检修成本。

3 排水系统在线监测系统的构成
排水系统在线监测系统的安装主要分：安装排水在线监测服务器及附属配件、安装现地数据采集箱及线槽、敷设光缆和电缆、熔接光缆、安装前端探头（包括
振动、压力、流量、电流传感器）、整体调试等。

3.1 机柜安装
在电厂中间层或发电机层安装一个标准盘柜作为排水系统服务器机柜。

框架
和柜体表面为橘纹涂层，前后门采用安全手柄门锁，前门采用钢化安全玻璃门，
后门采用双开门。

下部进线，机柜外形尺寸为2260×800×800mm（高×宽×深），并设置通风百叶窗。

盘柜电源取自电厂中间层副安装厂房二次负荷交流逆变电源
柜备用空开。

需使用桥机把机柜吊到相应位置，并有效接地。

3.2 不锈钢电缆槽安装
在现有桥架不能到达的地方安装不锈钢电缆槽，不锈钢电缆槽规格100*30mm。

3.3 光缆及电缆敷设
从新加的排水系统服务器机柜敷设光缆至大坝交通洞数据采集箱；从新加的
排水系统服务器机柜敷设电缆至中间层副安装厂房二次负荷交流逆变电源柜备用
空开；从新加的排水系统服务器机柜敷设电缆和网线至检修排水系统数据采集箱；
从新加的排水系统服务器机柜敷设电缆和网线至厂房渗漏排水系统数据采集箱；
从新加的排水系统服务器机柜敷设网线至发电机层#2机组内网扩展交换机，使系
统接入内网；从新加的大坝交通洞数据采集箱敷设电缆至大坝交通洞集水井显控箱；用光钎熔接机给光缆熔接；从数据采集箱拉电缆至各种传感器处，一个传感
器一根四芯线。

3.4 在线监测后台服务器及软件安装
在该机柜中设置电源模块，给检修排水及厂房渗漏排水现地采集箱供电，安
装排水系统在线监测服务器及显示屏。

在该机柜中设置工业路由器，将检修排水、厂房渗漏排水、大坝渗漏排水现地采集箱所采集的振动、压力、流量、电流参数
上传至后台服务器。

在服务器中安装在线监测系统软件（sever2012）对数据进
行分析，安装电厂指定杀毒软件。

3.5 网络安全隔离装置安装
按照国家网络安全等级保护的有关要求，坚持“安全分区、网络专用、横向
隔离、纵向认证”的原则，保障电力监控系统的安全，在排水系统在线监测服务
器与厂内网服务器之间加装正向型网络安全隔离装置，隔离装置采用标准机架式，安装于排水系统在线监测机柜内，通过网络安全隔离装置将该服务器与发电机层
#2机组内网扩展交换机连接，使系统接入内网。

3.6 在线监测Web服务器安装
为实现排水系统监测系统数据接入内网，首先需将排水监测后台服务器经隔
离装置后将数据接入电厂内网（III区）在线监测Web服务器，内网地址分配为：10.65.XX.XX，继而进行采集接口软件安装以实现向内网提取相应数据，安装电
厂指定杀毒软件。

3.7 现地数据采集箱安装
在检修排水系统、厂房渗漏排水系统、大坝交通洞渗漏排水泵附近分别设置
数据采集箱，将振动、流量、压力、电流传感器信号接入各排水系统数据采集箱。

检修排水系统、厂房渗漏排水系统数据采集箱电源取自在线监测服务器机柜中的
电源模块，大坝交通洞渗漏排水系统数据采集箱电源取自大坝交通洞集水井显控箱。

数据采集单元包括数据采集器、数据分析处理器以及通讯模块。

在接线过程中，线缆未走桥架的部分应设置不锈钢电缆槽。

通讯模块通过以太网通讯模式上
送至后台服务器，因大坝交通洞渗漏排水系统距离较远，需要敷设光纤，利用光
电转换器进行数据传输。

3.8 传感器安装
在排水系统检修期间，在各排水系统电机机架上安装水平振动传感器和垂直
振动传感器（吸盘式），在管路上加装流量计（钻孔焊接仪表阀）。

在原有的压
力表阀加装三通，安装压力变送器，并在排水泵电机电源线上安装霍尔传感器对
电机的三相电流进行采集。

4 结论
综上所述，设置在线监测系统，可以对水泵运行时的流量、振动、压力等参
数进行监测，达到对排水系统的状态检修，无需每年对排水系统进行预防性检修，可以缩短检修周期，降低生产成本。

排水系统在线监测系统软件加装后，大大减轻了运行人员巡检工作量，节约
了时间。

原来运行人员需要每天对设备巡检2次，上午一次下午一次，每次巡检
时间是2个小时，每天总共需要2个人4个小时，大大浪费人力资源。

排水系统
在线监测系统软件加装后，无到现场巡检，只需在办票室内网登录监测软件，即
可实时在线监测水泵运行情况，巡检时间由4小时减少到30分钟。

每次水泵出现故障，可通过该监测软件分析快速判断出故障原因，为处理故
障节约了时间，为分析缺陷提供了有力的保障。

处理故障需2个人，1个工作班
成员，1个工作负责人，每次处理故障时间大概4个小时，通过软件分析故障可
减少至2个小时。

每年开展水泵预防性检修，耗时耗力，且大大增加了维修成本。

增加该软件后，只需根据水泵运行情况开展水泵状态检修，由以前每年检修变成三年一次检
修，或者监测水泵出现异常迹象再进行计划检修，每年检修排水系统需50万左右，三年一次检修大概节约100万元左右，大大节约了生产成本。

排水系统在线监测系统可以推广到整个水电行业，对厂房排水系统加装在线监测系统软件。

具有投资小、可靠性高、实现容易等特点。

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