韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801 

摘要：棉花加工企業(yè)每年新棉收購加工時(shí)間集中。提高加工生產(chǎn)安全運轉，縮短加工周期極為重要。將無(wú)線(xiàn)測溫系統應用到棉花加工廠(chǎng)中，運用數字化技術(shù)、計算機技術(shù)對關(guān)鍵設備進(jìn)行在線(xiàn)監測預警，實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)檢測，對設備不良運行狀況進(jìn)行提前預警，可降低設備巡查和維修量，提高生產(chǎn)安全運行率，縮短加工周期，降低企業(yè)運營(yíng)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。本文對無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在棉花加工廠(chǎng)的實(shí)際應用進(jìn)行了淺述。

       關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫；棉花加工廠(chǎng)；數據采集；在線(xiàn)監測預警

       一、前言

       棉花加工企業(yè)具有“季節收購、集中加工"的特性，每年新棉的收購和加工集中在9月至12月份。提高生產(chǎn)安全運轉率，縮短棉花加工周期極為重要，只有如此，棉花加工廠(chǎng)才能既保證棉花的加工質(zhì)量，又減少運營(yíng)成本，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。影響生產(chǎn)安全運行因素很多，其中電力電氣及加工設備的安全運行是重要方面，因此對電力電氣及加工設備的運行監測和報警極為重要。維護人員只有全面及時(shí)地掌握設備的運行狀況，才能做出正確的決策，保證設備的安全運行，杜絕危險的發(fā)生，同時(shí)管理人員也便于管理。設備運行異常會(huì )導致自身溫度發(fā)生變化，只要實(shí)時(shí)監測設備的溫度情況，就可掌握設備運行狀況，有效保證設備的安全，提高生產(chǎn)安全運轉效率。

       在無(wú)線(xiàn)測溫發(fā)展起來(lái)之前，針對設備測溫使用的都是諸如目測法、試溫蠟片法、紅外線(xiàn)點(diǎn)溫儀和紅外線(xiàn)熱成像等相對傳統的方法對溫度進(jìn)行檢測記錄。這些傳統的測溫方法有著(zhù)諸多弊端：測量周期相對較長(cháng)、效率低、施工復雜、不便管理等。而且在一些條件不允許的地方，對設備溫度測量變得難上加難，所以無(wú)線(xiàn)測溫應運而生。

    二、無(wú)線(xiàn)測溫系統組成、原理、特點(diǎn)及架構

       無(wú)線(xiàn)測溫系統是集微電子技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、低功耗技術(shù)、抗干擾技術(shù)、先進(jìn)傳感技術(shù)、數字識別技術(shù)及自動(dòng)化控制技術(shù)為一體的產(chǎn)品，由無(wú)線(xiàn)測溫傳感器、無(wú)線(xiàn)匯聚終端、通訊系統、溫度監控儀、計算機溫度預警系統組成。將無(wú)線(xiàn)測溫傳感器安裝在被監測設備上測量設備溫度，傳感器的微處理器將被測設備溫度轉換成數字信號，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊方式發(fā)送給無(wú)線(xiàn)接收模塊（無(wú)線(xiàn)匯聚終端），無(wú)線(xiàn)匯聚終端將各個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器的溫度數據通過(guò)RS232/RS485或無(wú)線(xiàn)方式傳送給控制中心計算機溫度預警系統。計算機利用軟件對所有采集的監測點(diǎn)運行溫度數據進(jìn)行管理，對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行記錄、顯示、監測、分析，并根據實(shí)際需求長(cháng)期保存數據，形成歷史數據庫以便對比分析。監測到溫度異?；蛏郎氐剿O限制溫度立即報警。無(wú)線(xiàn)測溫系統具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)、可靠性高、結構簡(jiǎn)單、體積小、易安裝、響應速度快、組網(wǎng)方便、可擴展性強等特點(diǎn)，可實(shí)現現場(chǎng)、遠程同時(shí)在線(xiàn)監測處于各種惡劣環(huán)境條件下的設備溫度變化情況并做出預警，維護人員可以全面及時(shí)掌握設備運行狀況，方便管理人員進(jìn)行管理，為企業(yè)節省大量的人力、物力。其架構如圖1。

圖1

    三、在棉花加工廠(chǎng)的應用

       無(wú)線(xiàn)測溫系統相比紅外測溫容易具有不受環(huán)境及周?chē)姶艌?chǎng)干擾，傳感器可直接安裝在被測設備上，不受被測設備結構限制等優(yōu)勢。光纖測溫是將光纖溫度傳感器直接安裝在被測設備上，具有優(yōu)異的絕緣性能，但光纖外觀(guān)表面受到污染，會(huì )導致光纖表面放電，應用受到制約，而無(wú)線(xiàn)測溫系統采用的是電磁波傳輸信號，不但解決了電氣絕緣的問(wèn)題，溫度測量準確，而且沒(méi)有污染。無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)成本較低，也利于大面積推廣。棉花加工廠(chǎng)環(huán)境條件相對復雜惡劣，綜合比較之下，采用智能、安全、可靠、靈活、低成本的無(wú)線(xiàn)測溫系統，可實(shí)現對高低壓開(kāi)關(guān)柜、電力電纜、電機、加工設備動(dòng)力軸等關(guān)鍵點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，掌握設備運行狀況，保證設備的安全，提高生產(chǎn)安全運轉效率。

  （一）加工廠(chǎng)開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫應用

       開(kāi)關(guān)柜具有通斷電力線(xiàn)路、運行電量數據監測、線(xiàn)路故障保護的重要作用，是輸配電系統中的重要設備。棉花加工廠(chǎng)的高、低壓開(kāi)關(guān)柜大都為封閉式結構，加之棉花加工是粗獷式加工，灰塵相對較大，散熱效果差，熱積累大。加上加工廠(chǎng)集中加工，長(cháng)時(shí)期內處于高電壓、大電流和大負荷的條件下運行。這將導致開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)、母線(xiàn)連接頭及電纜終端頭等部位老化，甚至造成接觸電阻過(guò)大，引起發(fā)熱。這些發(fā)熱部位溫度如不能實(shí)時(shí)監測并處理，久之會(huì )因過(guò)熱發(fā)生火災和大面積停電事故。要杜絕這些事故發(fā)生，監測關(guān)鍵部位的溫度，解決過(guò)熱問(wèn)題是關(guān)鍵。但開(kāi)關(guān)柜是在相對密閉的空間環(huán)境下工作，加之內部空間狹小且有絕緣保護等原因，人工巡查測溫無(wú)法進(jìn)行，因此實(shí)時(shí)溫度在線(xiàn)監測非常必要。

       選用合適的無(wú)線(xiàn)傳感器，表面涂抹少許導熱硅膠和金屬強力膠，將其直接粘附并固定在開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)觸頭、靜觸頭、電纜接頭等上。無(wú)線(xiàn)接收模塊安裝在高、低壓配電室內合適位置，現場(chǎng)溫度監控儀安裝在開(kāi)關(guān)柜的儀表面板上，將接收到無(wú)線(xiàn)數據匯聚后通過(guò)RS485總線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳輸到電力主控室監控后臺。

圖2

   （二）加工廠(chǎng)電力電纜無(wú)線(xiàn)測溫應用

       棉花加工廠(chǎng)偶發(fā)的電纜線(xiàn)路故障不可避免。電纜線(xiàn)路一但發(fā)生故障，后果都比較嚴重，停電甚至起火引發(fā)火災。由于加工廠(chǎng)供電系統絕大部分采取地下電纜供電，巡檢、維修也極不方便。為防止電纜線(xiàn)路發(fā)生惡性故障，有必要加強對電纜線(xiàn)路的監控。

電纜在額定負荷下運行時(shí)，線(xiàn)芯溫度正常。一旦超負荷運行，線(xiàn)芯溫度將會(huì )急劇上升，絕緣加速老化，甚至造成熱擊穿。電力電纜的運行溫度是判斷其運行正常與否的一個(gè)重要參數。選擇實(shí)時(shí)監測電纜運行溫度是一個(gè)比較直觀(guān)的方法。

選用合適的無(wú)線(xiàn)傳感器，將之安裝在電纜中間接頭的導體連接管上，完成電纜線(xiàn)芯溫度數據的采集，無(wú)線(xiàn)接收模塊安裝在電纜智能接地箱內或電纜溝合適的固定點(diǎn)，采集到溫度數據匯聚后通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)方式傳送到電力控制室，溫度監控儀安裝在電力控制室控制柜面板上。

圖3

  （三）加工廠(chǎng)電機無(wú)線(xiàn)測溫應用

       電機是棉花加工廠(chǎng)重要的機電設備之一，加工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節都有電機的身影，可以說(shuō)電機運行是否正常直接影響設備的加工效率與企業(yè)的加工成本。電機在長(cháng)期高速運轉的情況下會(huì )產(chǎn)生大量熱量，溫度過(guò)高會(huì )導致絕緣體老化，縮短使用壽命，甚至會(huì )損壞絕緣或軸承、繞組由于過(guò)熱發(fā)生燒毀電機的事故。電機溫升突然變大，說(shuō)明或電機發(fā)生故障，或風(fēng)道阻塞，或負荷過(guò)大。因此，監測溫度對于保證電機正常運行、分析故障原因尤為重要。

圖4

     選用高精度接觸式無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，安裝在電機定子槽內、繞組端部、電機軸承、電機出線(xiàn)盒電纜接頭等關(guān)鍵敏感部位，實(shí)時(shí)采集溫度。無(wú)線(xiàn)接收模塊安裝在車(chē)間主控室，采集到溫度數據匯聚后通過(guò)RS485工業(yè)總線(xiàn)傳送給車(chē)間主控室的控制中心。溫度監控儀表安裝在車(chē)間主控室操作臺面板上。

  （四）加工設備動(dòng)力軸溫度無(wú)線(xiàn)測溫應用

        棉花加工整個(gè)環(huán)節加工機械眾多，軸承是機械的主要部件，機械軸承故障是機械故障的突出點(diǎn)。機械軸承發(fā)生故障就會(huì )造成停機，影響正常生產(chǎn)運行，造成材料浪費和經(jīng)濟損失。軸承運行異常，軸承溫度就會(huì )發(fā)生變化，實(shí)時(shí)監測軸承的金屬溫度，判別軸承溫度異常，可提前發(fā)現轉運機械設備故障，診斷問(wèn)題并及時(shí)處理，從而避免設備事故發(fā)生。

        選用合適的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，安裝在設備軸承的前、中、后處，實(shí)時(shí)采集軸承溫度。無(wú)線(xiàn)接收模塊安裝在車(chē)間主控室，溫度監控儀安裝在車(chē)間主控室控制臺面板上，采集到溫度數據匯聚后通過(guò)RS485工業(yè)總線(xiàn)傳送給車(chē)間主控室的控制中心。

圖5

       4安科瑞溫度在線(xiàn)監測系統介紹

       4.1概述

       電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過(guò)大而發(fā)熱成為隱患，提高設備保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

       Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS 485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，可靠性和開(kāi)放性都得到了提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

       4.2應用場(chǎng)所

       適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、數據中心、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。

       4.3系統結構

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

         4.4系統功能

        測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

        1）溫度顯示：顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

       2）溫度曲線(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

         3）運行報表：查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

      4）實(shí)時(shí)告警：系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

         5）歷史事件查詢(xún)：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。

   4.5系統硬件配置

溫度在線(xiàn)監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

      5結束語(yǔ)

       無(wú)線(xiàn)測溫系統在棉花加工廠(chǎng)的應用具有良好的效果，將數字化技術(shù)做為輔助手段，運用計算機對關(guān)鍵設備在實(shí)際運行中溫度的變化情況進(jìn)行監控，了解影響溫度變化的原因，對促進(jìn)各項生產(chǎn)工作的有效開(kāi)展具有重要作用，無(wú)線(xiàn)測溫系統比傳統測溫系統在可靠性和經(jīng)濟性有明顯的優(yōu)勢，可以在棉花加工企業(yè)把該技術(shù)進(jìn)行推廣應用。

     參考文獻

[1]徐 捷.淺談無(wú)線(xiàn)測溫系統在棉花加工廠(chǎng)的應用.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版．

     作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事溫度在線(xiàn)監測系統的研發(fā)與應用。