大坝安全自动化监测系统故障诊断

故障诊断

2009年10月黄建忠

⏹系统的组成⏹工作原理⏹故障分类⏹故障判断

1.系统组成

监测系统框架图

⏹自动化监测系统由传感器、通讯系统、数据采集单元、计算机和管理系统（软件）组成。

⏹传感器：电容感应式、振弦式、差动电阻、电感式、压阻式、CCD(光电)式等。

⏹通讯系统：光纤通讯和RS485总线（屏蔽电缆）⏹管理系统（软件）：采用南瑞开发DSIMS3.02.工作原理

2.1 振弦式测缝计构造示意图

1.电缆

2.弦式敏感件

3.线圈

4.钢弦

5.拉簧

6.保护管

7.滑杆

8.销子2.2 工作原理：

当结构物伸缩缝或裂缝的开合度（变形）发生变化时，会使测缝计左、右安装座产生相对位移，该位移传递给振弦，使振弦受到应力变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激拨振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到引起被测结构物相对位移的变化量。同时由应变计中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。

2.3 电容感应式工作原理Y

X

4

1

图1-2、RZ型座标仪原理示意图

23RZ 型垂线坐标仪

仪器采用差动电容感应原理非接触的比率测量方式。如图1-2所示在垂线上固定了一个中间极板，在测点上仪器内分别有一组上下游向的极板1、2和左右岸向的极板3、4，每组极板与中间极组成差动电容感应部件，当线体与测点之间发生相对变位时则两组极板与中间板间的电容比值会相应变化,分别测量二组电容比变化即可测出测点相对于垂线体的水平位移变化量（Δx、Δy）。

3. 故障分类

⏹按设备划分：传感器故障、测控单元故障、通讯故障系统和电源故障。

⏹按故障现象：测值不稳、测值异常或错误、数据采集模块呼叫不通故障。

3.1 故障原因

⏹(1) 传感器故障：断线或焊接不牢固，仪器电缆绝

缘降低、仪器电缆断线或接触不良；振弦式仪器钢

丝断线或线圈故障等。

⏹(2) 数据采集单元故障：通道故障、测量电路故障、

通讯系统或CPU故障等。

⏹(3) 电源故障：保险丝烧断、电源线接触不良、电

源模块故障或充电电池故障。

3.2 故障现象

⏹呼叫不通：指某数据采集模块或所有数据采集模块无法取得通讯。

⏹测值异常：监测数据与上次或近期数据发生很大的变化，或不符合正常规律。

⏹测值错误：采集数据出现“88888”或“60、

70、90”的数据信息。

3.3设备基本情况及参数

~220V、-6.5V、-7.5V。

⏹振弦式仪器电缆芯线：

黑红—频率，绿白—温度。

⏹振弦式仪器（黑红）电缆电阻在150-200Ω⏹振弦式仪器（绿白）电缆电阻在3-4KΩ4 故障判断

数据采集信息分析法：通过数据采集信息窗、报警值信息和自诊断信息。适用于传感器故障和某模块故障。

排除法：分类或分段排查。适用于系统呼叫不通故障。

综合法：根据数据采集信息窗、报警值信息、自诊断信息与现场测试相结合。

适用于传感器故障和某模块故障。

4.1 从数据采集信息分析

数据采集窗口

报警信息定义

⏹E--仪器故障（超过给定的仪器测量范围）

⏹G--大于最大值

⏹L--小于最小

⏹I--与上次正常测值比（变幅）大于给定值

⏹代号后的1，2，3分别代表第一测值，第二测值，第

三测值。

报警窗口标志信息例1：2009年8月24日，数据采集情况。

⏹从采集数据及报警信息分析：

1、出现多个测点故障；

2、故障点均集中在NDA78（数据采集模块）上；

3、T53_4测点测值51.（电阻值）换算温度值26.5℃

但测值成果与前两天变化3℃多，判断为错误值。

⏹分析判断结果：NDA78（数据采集模块）故障。

⏹得出结论：同一数据采集模块出现多支仪器测值故障，基本上可以判断数据采集模块故障。

例2：故障现象：2009年7月14日，整个大坝自动化监测系统呼叫不成功。

⏹造成该故障原因有：

监测系统电源故障、通讯转转换器

RS485/232故障、某数据采集单元故障、光端机故障、计算机COM口故障。

⏹检查分析：

采用排除法寻找故障点。

排查原则：先易后难，先近后远，分段排除。

⏹先在机房查计算机COM口，监测系统电源，通讯转换器RS485/232，机房光端机，均为正常。

⏹分断查，分别断开大坝廊道通讯总线、船闸通讯总线和左岸总线后，故障锁定在船闸通讯总线上。

⏹最后将船闸通讯总线在进行分段检测，最终查出故障是NDA76测量模块故障。

例3：故障现象：某垂线仪故障，自检信息如下：

现场检查情况

⏹1、仪器端子接线牢靠无松动现象。

⏹2、通道工作正常。

⏹3、中间极引线断线。

提示：现场测试DAU测控单元直流电压时应断开交流220V电源。

注意事项

（1）取定时测值时，系统首先取回NDA的

所有测次数据，然后将电测量换算成相对位移，并显示数据，最后各测点数据分别入库，此过程需要花费一定的时间，在该过程完成之前请不要作选测或退出采集系统。（仪器布置图上的提示消失后可认为过程结束）

（2）若在运行中出错，请重新启动计算机，再进入系统。

总结：根据不同故障现象，采用灵活的方法，按照先易后难，先近后远的原则，多进行设备测试工作，有利于故障的排查和检验积累。