摘要:棉花加工企業(yè)每年新棉收購加工時間集中。提高加工生產(chǎn)安全運轉(zhuǎn),縮短加工周期極為重要。將無線測溫系統(tǒng)應用到棉花加工廠中,運用數(shù)字化技術、計算機技術對關鍵設備進行在線監(jiān)測預警,實時進行自動檢測,對設備不良運行狀況進行提前預警,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)運營成本,提高企業(yè)經(jīng)濟效益。本文對無線測溫技術在棉花加工廠的實際應用進行了淺述。
關鍵詞:無線測溫;棉花加工廠;數(shù)據(jù)采集;在線監(jiān)測預警
一、前言
棉花加工企業(yè)具有“季節(jié)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(zhuǎn)率,縮短棉花加工周期極為重要,只有如此,棉花加工廠才能既保證棉花的加工質(zhì)量,又減少運營成本,進而提高企業(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(jiān)測和報警極為重要。維護人員只有全面及時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,同時管理人員也便于管理。設備運行異常會導致自身溫度發(fā)生變化,只要實時監(jiān)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(zhuǎn)效率。
在無線測溫發(fā)展起來之前,針對設備測溫使用的都是諸如目測法、試溫蠟片法、紅外線點溫儀和紅外線熱成像等相對傳統(tǒng)的方法對溫度進行檢測記錄。這些傳統(tǒng)的測溫方法有著諸多弊端:測量周期相對較長、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,所以無線測溫應運而生。
二、無線測溫系統(tǒng)組成、原理、特點及架構(gòu)
無線測溫系統(tǒng)是集微電子技術、無線通信技術、低功耗技術、抗干擾技術、先進傳感技術、數(shù)字識別技術及自動化控制技術為一體的高新技術產(chǎn)品,由無線測溫傳感器、無線匯聚終端、通訊系統(tǒng)、溫度監(jiān)控儀、計算機溫度預警系統(tǒng)組成。將無線測溫傳感器安裝在被監(jiān)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后通過無線通訊方式發(fā)送給無線接收模塊(無線匯聚終端),無線匯聚終端將各個無線傳感器的溫度數(shù)據(jù)通過RS232/RS485或無線方式傳送給控制中心計算機溫度預警系統(tǒng)。計算機利用軟件對所有采集的監(jiān)測點運行溫度數(shù)據(jù)進行管理,對實時數(shù)據(jù)進行記錄、顯示、監(jiān)測、分析,并根據(jù)實際需求長期保存數(shù)據(jù),形成歷史數(shù)據(jù)庫以便對比分析。監(jiān)測到溫度異常或升溫到所設限制溫度立即報警。無線測溫系統(tǒng)具有實時在線、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易安裝、響應速度快、組網(wǎng)方便、可擴展性強等特點,可實現(xiàn)現(xiàn)場、遠程同時在線監(jiān)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掌握設備運行狀況,方便管理人員進行管理,為企業(yè)節(jié)省大量的人力、物力。其架構(gòu)如圖1。
圖1
三、在棉花加工廠的應用
無線測溫系統(tǒng)相比紅外測溫容易具有不受環(huán)境及周圍電磁場干擾,傳感器可直接安裝在被測設備上,不受被測設備結(jié)構(gòu)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,但光纖外觀表面受到污染,會導致光纖表面放電,應用受到制約,而無線測溫系統(tǒng)采用的是電磁波傳輸信號,不但解決了電氣絕緣的問題,溫度測量準確,而且沒有污染。無線測溫技術成本較低,也利于大面積推廣。棉花加工廠環(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、低成本的無線測溫系統(tǒng),可實現(xiàn)對高低壓開關柜、電力電纜、電機、加工設備動力軸等關鍵點的溫度進行實時監(jiān)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(zhuǎn)效率。
(一)加工廠開關柜無線測溫應用
開關柜具有通斷電力線路、運行電量數(shù)據(jù)監(jiān)測、線路故障保護的重要作用,是輸配電系統(tǒng)中的重要設備。棉花加工廠的高、低壓開關柜大都為封閉式結(jié)構(gòu),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。加上加工廠集中加工,長時期內(nèi)處于高電壓、大電流和大負荷的條件下運行。這將導致開關的觸點、母線連接頭及電纜終端頭等部位老化,甚至造成接觸電阻過大,引起發(fā)熱。這些發(fā)熱部位溫度如不能實時監(jiān)測并處理,久之會因過熱發(fā)生火災和大面積停電事故。要杜絕這些事故發(fā)生,監(jiān)測關鍵部位的溫度,解決過熱問題是關鍵。但開關柜是在相對密閉的空間環(huán)境下工作,加之內(nèi)部空間狹小且有絕緣保護等原因,人工巡查測溫無法進行,因此實時溫度在線監(jiān)測非常必要。
選用合適的無線傳感器,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關柜的動觸頭、靜觸頭、電纜接頭等上。無線接收模塊安裝在高、低壓配電室內(nèi)合適位置,現(xiàn)場溫度監(jiān)控儀安裝在開關柜的儀表面板上,將接收到無線數(shù)據(jù)匯聚后通過RS485總線或無線傳輸?shù)诫娏χ骺厥冶O(jiān)控后臺。
圖2
(二)加工廠電力電纜無線測溫應用
棉花加工廠偶發(fā)的電纜線路故障不可避免。電纜線路一但發(fā)生故障,后果都比較嚴重,停電甚至起火引發(fā)火災。由于加工廠供電系統(tǒng)絕大部分采取地下電纜供電,巡檢、維修也極不方便。為防止電纜線路發(fā)生惡性故障,有必要加強對電纜線路的監(jiān)控。
電纜在額定負荷下運行時,線芯溫度正常。一旦超負荷運行,線芯溫度將會急劇上升,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重要參數(shù)。選擇實時監(jiān)測電纜運行溫度是一個比較直觀的方法。
選用合適的無線傳感器,將之安裝在電纜中間接頭的導體連接管上,完成電纜線芯溫度數(shù)據(jù)的采集,無線接收模塊安裝在電纜智能接地箱內(nèi)或電纜溝合適的固定點,采集到溫度數(shù)據(jù)匯聚后通過無線或有線方式傳送到電力控制室,溫度監(jiān)控儀安裝在電力控制室控制柜面板上。
圖3
(三)加工廠電機無線測溫應用
電機是棉花加工廠重要的機電設備之一,加工過程的各個環(huán)節(jié)都有電機的身影,可以說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。電機在長期高速運轉(zhuǎn)的情況下會產(chǎn)生大量熱量,溫度過高會導致絕緣體老化,縮短使用壽命,甚至會損壞絕緣或軸承、繞組由于過熱發(fā)生燒毀電機的事故。電機溫升突然變大,說明或電機發(fā)生故障,或風道阻塞,或負荷過大。因此,監(jiān)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線溫度傳感器,安裝在電機定子槽內(nèi)、繞組端部、電機軸承、電機出線盒電纜接頭等關鍵敏感部位,實時采集溫度。無線接收模塊安裝在車間主控室,采集到溫度數(shù)據(jù)匯聚后通過RS485工業(yè)總線傳送給車間主控室的控制中心。溫度監(jiān)控儀表安裝在車間主控室操作臺面板上。
(四)加工設備動力軸溫度無線測溫應用
棉花加工整個環(huán)節(jié)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。機械軸承發(fā)生故障就會造成停機,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,軸承溫度就會發(fā)生變化,實時監(jiān)測軸承的金屬溫度,判別軸承溫度異常,可提前發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)運機械設備故障,診斷問題并及時處理,從而避免設備事故發(fā)生。
選用合適的無線溫度傳感器,安裝在設備軸承的前、中、后處,實時采集軸承溫度。無線接收模塊安裝在車間主控室,溫度監(jiān)控儀安裝在車間主控室控制臺面板上,采集到溫度數(shù)據(jù)匯聚后通過RS485工業(yè)總線傳送給車間主控室的控制中心。
圖5
4安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹
4.1概述
電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)測,防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸 電阻過大而發(fā)熱成為隱患,提高設備保障,及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài),降低設備事故率。
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通訊,系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,可靠性和開放性都得到了提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能,可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況,實現(xiàn)快速報警響應,預防嚴重故障發(fā)生。
4.2應用場所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.4系統(tǒng)功能
測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:
1)溫度顯示:顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值,也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。
2)溫度曲線:查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
3)運行報表:查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。
4)實時告警:系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警,告警方式有彈窗、語音告警等,還可以短信/APP推送告警消息,及時提醒值班人員。
5)歷史事件查詢:能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析等。
4.5系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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)關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成,實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。
5結(jié)束語
無線測溫系統(tǒng)在棉花加工廠的應用具有良好的效果,將數(shù)字化技術做為輔助手段,運用計算機對關鍵設備在實際運行中溫度的變化情況進行監(jiān)控,了解影響溫度變化的原因,對促進各項生產(chǎn)工作的有效開展具有重要作用,無線測溫系統(tǒng)比傳統(tǒng)測溫系統(tǒng)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)把該技術進行推廣應用。
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