水轮机上盖密封(科普：公用LCU屏智能数据采集系统的组成和原理)

Posted 2023-05-30

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水轮机上盖密封(科普：公用LCU屏智能数据采集系统的组成和原理)

随着现在网络和数字传输技术的快速发展，数据采集已在网络和分布式领域中得到广泛应用，数据采集领域也发生了重大变化。
第一，在分布式控制中，智能数据采集系统在国内外已有很大的发展。第二，兼容总线的数据采集插件越来越多，兼容PC的数据采集系统也越来越多。国内、国外相继出现了各种数据采集机，使数据采集进入了一个崭新的时代。

公用LCU屏主要用于对站内油、气、水系统进行监控；保证机组及辅助设备、全厂公用系统安全运行，保证正确可靠监视油、气、水及其他重要公用设备等正常运行。目前，LCU屏应用越发广泛，不管是泵站还是闸门，为了对整个系统更好的控制，首先就要对诸如电压、电流、温度、压力、声音等物理现象进行测量采集，然后处理。在其它很多行业里面，数据采集技术被广泛应用。

如各种传感器、数采仪、智能摄像仪、监视摄像头、麦克风等全部数据采集工具。采集的数据是已经转换成电信号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等。可以是模拟的也可以是数字的。在采集的过程中，通常采用不同的采样方式，即对同一点的数据重复采集（称为采样周期）。

收集到的数据大都是瞬时值，但在一定时期内也有一个特征值。数据采集的基础是精确数据测量。测量数据的方法有接触法和非接触法，检测元素多。无论什么方法和要素，都要保证数据的正确性，不影响被测对象的状态和测量环境。

是一种广泛的数据采集方法，它是一种相对于另一种连续物理量。在计算机辅助绘图、制图和设计中，将图形或图像数字化的过程也可称为数据采集，在此过程中采集几何(或物理，如灰度)数据。

LCU控制柜的数据采集和处理功能。

装置LCU可实现对机组主、辅设备的运行状态、运行参数和测量值的实时采集和处理，并存储在实时数据库中，作为实时监视、报警、控制、制表和计算的依据。LCU屏需要采集的数据通常有模拟量、开关量、温度量、电度等。如果还有要采集某些特殊的数据，也只需要通过PLC编程，另外增加采集工具，获取数据即可。

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a）模拟量
模拟量分为电模拟量、非电模拟量和温度测量。
模拟量采用交流采样采集，定期采集CT、PT的电流、电压信号，计算出电流、电压、功率、频率等相关数值。非电量模拟量和部分电量模拟量通过4-20mA模拟量采集实现。模拟信号的处理包括断路检测、数字滤波、误差补偿、数据有效性和合理性判断、标度转换、梯度计算、超限判断和超限报警等。Ws系列隔离器用于非电模拟输入，保证良好的输入效果。模拟量在设计和格式化后存储在实时数据库中。

b）开关量
开关量分为事件顺序记录(SOE)开关量和普通开关量。开关量信号的处理包括光电隔离、软硬件滤波、参考时间补偿、数据有效性判断、启动相关处理功能(如启动事件顺序记录、事故报警、自动推出和自动停机等。)，最后将其格式化存储在实时数据库中。
所以开关量是指事故、断路器、重要电器和液压保护的动作信号。监控系统采用快速扫描的方法检测这些动作信号，并以毫秒级的时间分辨率记录下来。
一般开关量是指各种故障信号、报警信号、隔离开关位置、设备状态等。SOE开关量除外。监控系统定期扫描总开关值。

c）综合量
综合容量包括综合开关量和综合模拟量，是通过上述四个逻辑操作所获得的数量，如机组状态、母线状态、断路器、保护动作次数等。

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机组LCU控制柜，顾名思义就是用于机组自动化系统中的PLC（可编程逻辑控制器），它具有功能强大、体积小巧、使用方便等特点。本文主要从它的组成及工作原理两方面进行介绍：

组成及工作原理：

1.组成：

机组LCU主要由CPU（微处理器）、输入/输出模块、电源模块和通讯网络四大部分构成。

（1）CPU：

微处理器是机组的“大脑”，负责接收来自现场的指令，并将这些信息通过内部的程序处理后发出指令给其它部件执行。

（2）输入/输出：

模块该部分由输入/输出口以及对应的继电器等元件组成。

（3）电源模块。

（4）通信网络。

2.工作原理：

（1）当机组接到操作人员的命令时，首先将现场的命令信号转换成相应的电平信号送入CPU进行处理；然后根据需要将处理后的数据发送至相关的输入或输出单元进行处理；当处理的完成后再将这些信息反馈回现场以供操作人员参考。

（2）对于一些比较复杂的程序，为了保证其正确性，通常会在程序中设置一定的冗余度来防止程序的出错或者误动作等意外情况的发生。

（3）在整个运行过程中如果出现故障的话则可以通过跳闸的方式来停止运行从而保护设备的安全。

（4）如果发生停电事故的时候也可以利用跳闸的方式来进行快速恢复供电工作。

3.注意事项：

1）在日常工作中一定要严格按照规程要求进行操作以确保机组的安全稳定运行；

2）对于一些特殊的工作环境如高温高压等情况要按照实际情况来制定合理的应急措施以保证设备的正常运行；

3）在检修的过程中也要注意做好安全防范措施以免发生人身伤害事故的发生。

油系统控制：主要用于机组发电机上导轴承、下导轴承、水轮机导轴承的润滑和调速器油压装置操作用油控制。

技术供排水系统控制：技术供水系统主要用于发电机空气冷却器、轴承冷却器、厂内生活等用水控制。排水系统主要包括水轮机主轴密封、蝶阀漏水、空压机室排水、厂房水下部分水工结构渗漏水、生活排水等排水。

气系统控制：中压气系统主要用于调速器油压装置补气；低压气系统主要用于机组的正常制动用气、水轮机检修密封、吹扫和风动工具用气。

（1）控制操作安全性的要求

LCU在收到控制命令后，即对该项操作相关的闭锁条件进行检查，只有在符合要求时才能允许操作；

当LCU在线自诊断到有关模件故障时，将自动禁止相应的控制功能；

LCU在接受来自电厂级控制命令时，将通过返送校核等步骤保证控制命令传送的正确性；

操作过程中液晶屏上显示操作监视画面，当控制过程受阻时，将给出受阻原因；

LCU设有当地/远方控制方式切换按钮，当地和远方控制互锁；

采取必要的逻辑判断以减少误启动事故停机的可能性。

（2）数据通信

LCU的通信包括以下内容：

a)作为监控系统网络中的节点可与电厂级进行通信，亦向上位机发送数据采集和事件信息，接受其下行的控制命令并将执行结果回送主控级；

b)作为现地控制单元实现和各种智能采集装置等设备的通信，支持流行的modbus、profibus等协议，满足并适应现场装置的特殊要求。

（3）自诊断

LCU能在线和离线进行硬件和软件的诊断，硬件诊断到板级，在线诊断到故障后将报警，并自动进行冗余切换，闭锁相关控制等一系列处理。

（4）组态和软件开发

LCU能在线和离线进行软件开发，编辑和组态。