張心志

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(yùn)轉(zhuǎn)，縮短加工周期極為重要。將無線測溫系統(tǒng)應(yīng)用到棉花加工廠中，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測預(yù)警，實(shí)時(shí)進(jìn)行自動檢測，對設(shè)備不良運(yùn)行狀況進(jìn)行提前預(yù)警，可降低設(shè)備巡查和維修量，提高生產(chǎn)安全運(yùn)行率，縮短加工周期，降低企業(yè)運(yùn)營成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文對無線測溫技術(shù)在棉花加工廠的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了淺述。

       關(guān)鍵詞：無線測溫；棉花加工廠；數(shù)據(jù)采集；在線監(jiān)測預(yù)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(yùn)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(yùn)營成本，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。影響生產(chǎn)安全運(yùn)行因素很多，其中電力電氣及加工設(shè)備的安全運(yùn)行是重要方面，因此對電力電氣及加工設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測和報(bào)警極為重要。維護(hù)人員只有全面及時(shí)地掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，才能做出正確的決策，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，杜絕危險(xiǎn)的發(fā)生，同時(shí)管理人員也便于管理。設(shè)備運(yùn)行異常會導(dǎo)致自身溫度發(fā)生變化，只要實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的溫度情況，就可掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，有效保證設(shè)備的安全，提高生產(chǎn)安全運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

       在無線測溫發(fā)展起來之前，針對設(shè)備測溫使用的都是諸如目測法、試溫蠟片法、紅外線點(diǎn)溫儀和紅外線熱成像等相對傳統(tǒng)的方法對溫度進(jìn)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(fù)雜、不便管理等。而且在一些條件不允許的地方，對設(shè)備溫度測量變得難上加難，所以無線測溫應(yīng)運(yùn)而生。

    二、無線測溫系統(tǒng)組成、原理、特點(diǎn)及架構(gòu)

       無線測溫系統(tǒng)是集微電子技術(shù)、無線通信技術(shù)、低功耗技術(shù)、抗干擾技術(shù)、先進(jìn)傳感技術(shù)、數(shù)字識別技術(shù)及自動化控制技術(shù)為一體的高新技術(shù)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(jì)算機(jī)溫度預(yù)警系統(tǒng)組成。將無線測溫傳感器安裝在被監(jiān)測設(shè)備上測量設(shè)備溫度，傳感器的微處理器將被測設(shè)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(jì)算機(jī)溫度預(yù)警系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)利用軟件對所有采集的監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、顯示、監(jiān)測、分析，并根據(jù)實(shí)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(shè)限制溫度立即報(bào)警。無線測溫系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)在線、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易安裝、響應(yīng)速度快、組網(wǎng)方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場、遠(yuǎn)程同時(shí)在線監(jiān)測處于各種惡劣環(huán)境條件下的設(shè)備溫度變化情況并做出預(yù)警，維護(hù)人員可以全面及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，方便管理人員進(jìn)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(yīng)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(shè)備上，不受被測設(shè)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(shè)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(dǎo)致光纖表面放電，應(yīng)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(zhǔn)確，而且沒有污染。無線測溫技術(shù)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(fù)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(shí)現(xiàn)對高低壓開關(guān)柜、電力電纜、電機(jī)、加工設(shè)備動力軸等關(guān)鍵點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，保證設(shè)備的安全，提高生產(chǎn)安全運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

  （一）加工廠開關(guān)柜無線測溫應(yīng)用

       開關(guān)柜具有通斷電力線路、運(yùn)行電量數(shù)據(jù)監(jiān)測、線路故障保護(hù)的重要作用，是輸配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。棉花加工廠的高、低壓開關(guān)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(shí)期內(nèi)處于高電壓、大電流和大負(fù)荷的條件下運(yùn)行。這將導(dǎo)致開關(guān)的觸點(diǎn)、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(shí)時(shí)監(jiān)測并處理，久之會因過熱發(fā)生火災(zāi)和大面積停電事故。要杜絕這些事故發(fā)生，監(jiān)測關(guān)鍵部位的溫度，解決過熱問題是關(guān)鍵。但開關(guān)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(hù)等原因，人工巡查測溫?zé)o法進(jìn)行，因此實(shí)時(shí)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(dǎo)熱硅膠和金屬強(qiáng)力膠，將其直接粘附并固定在開關(guān)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(guān)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(yīng)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(yán)重，停電甚至起火引發(fā)火災(zāi)。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(qiáng)對電纜線路的監(jiān)控。

電纜在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，線芯溫度正常。一旦超負(fù)荷運(yùn)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(yùn)行溫度是判斷其運(yùn)行正常與否的一個重要參數(shù)。選擇實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜運(yùn)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(dǎo)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(diǎn)，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(jī)無線測溫應(yīng)用

       電機(jī)是棉花加工廠重要的機(jī)電設(shè)備之一，加工過程的各個環(huán)節(jié)都有電機(jī)的身影，可以說電機(jī)運(yùn)行是否正常直接影響設(shè)備的加工效率與企業(yè)的加工成本。電機(jī)在長期高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下會產(chǎn)生大量熱量，溫度過高會導(dǎo)致絕緣體老化，縮短使用壽命，甚至?xí)p壞絕緣或軸承、繞組由于過熱發(fā)生燒毀電機(jī)的事故。電機(jī)溫升突然變大，說明或電機(jī)發(fā)生故障，或風(fēng)道阻塞，或負(fù)荷過大。因此，監(jiān)測溫度對于保證電機(jī)正常運(yùn)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(jī)定子槽內(nèi)、繞組端部、電機(jī)軸承、電機(jī)出線盒電纜接頭等關(guān)鍵敏感部位，實(shí)時(shí)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(shè)備動力軸溫度無線測溫應(yīng)用

        棉花加工整個環(huán)節(jié)加工機(jī)械眾多，軸承是機(jī)械的主要部件，機(jī)械軸承故障是機(jī)械故障的突出點(diǎn)。機(jī)械軸承發(fā)生故障就會造成停機(jī)，影響正常生產(chǎn)運(yùn)行，造成材料浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。軸承運(yùn)行異常，軸承溫度就會發(fā)生變化，實(shí)時(shí)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(yùn)機(jī)械設(shè)備故障，診斷問題并及時(shí)處理，從而避免設(shè)備事故發(fā)生。

        選用合適的無線溫度傳感器，安裝在設(shè)備軸承的前、中、后處，實(shí)時(shí)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(diǎn)在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過大而發(fā)熱成為隱患，提高設(shè)備保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)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(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)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(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

       4.2應(yīng)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(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)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(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)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(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

       2）溫度曲線：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

         3）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)特定時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

      4）實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)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(shí)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、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(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)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(yīng)用具有良好的效果，將數(shù)字化技術(shù)做為輔助手段，運(yùn)用計(jì)算機(jī)對關(guān)鍵設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中溫度的變化情況進(jìn)行監(jiān)控，了解影響溫度變化的原因，對促進(jìn)各項(xiàng)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(jì)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(yīng)用。

     參考文獻(xiàn)

[1]徐 捷.淺談無線測溫系統(tǒng)在棉花加工廠的應(yīng)用.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版．

     作者簡介：

張心志，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。