淺談無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)在設(shè)備點(diǎn)檢中的研究與應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：針對(duì)軋鋼廠設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了使用無(wú)線測(cè)溫法來(lái)解決設(shè)備點(diǎn)檢問(wèn)題的方案。通過(guò)對(duì)比有源無(wú)線溫度傳感器和無(wú)源無(wú)線溫度傳感器的技術(shù)參數(shù)及優(yōu)點(diǎn)，在高壓開(kāi)關(guān)柜安裝無(wú)源無(wú)線溫度傳感器、在行車(chē)電機(jī)上安裝有源無(wú)線溫度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)運(yùn)行近一年，有效提升了點(diǎn)檢效率。但是，在運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，需進(jìn)一步改進(jìn)、完善，實(shí)現(xiàn)全廠無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)溫度的集中監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：無(wú)線測(cè)溫裝置；無(wú)線溫度傳感器；點(diǎn)檢困難部位；高壓真空斷路器；行車(chē)

0引言

軋鋼廠有4條生產(chǎn)線，即：棒材生產(chǎn)線、高速線材生產(chǎn)線、棒線復(fù)合型生產(chǎn)線（高棒、高線雙線）和型鋼生產(chǎn)線。其中，棒材生產(chǎn)線有33臺(tái)高壓柜、15臺(tái)行車(chē)，棒線；高速線材生產(chǎn)線有40臺(tái)高壓柜、19臺(tái)行車(chē)；型鋼生產(chǎn)線有30臺(tái)高壓柜、16臺(tái)行車(chē)；總計(jì)103臺(tái)高壓柜、50臺(tái)行車(chē)。本文對(duì)無(wú)線測(cè)溫裝置在開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機(jī)和關(guān)鍵電機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空斷路器觸頭、行車(chē)電機(jī)和關(guān)鍵設(shè)備電機(jī)的溫度控制、實(shí)時(shí)報(bào)警等功能，提前發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行預(yù)防處理，避免關(guān)鍵設(shè)備突然損壞造成不可估量的損失。

1設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題

高壓開(kāi)關(guān)柜檢查主觸頭的方法為停電、將小車(chē)搖出后進(jìn)行緊固和溫度測(cè)量，點(diǎn)檢周期為每季度，而設(shè)備的劣化是無(wú)周期、無(wú)規(guī)律的，尤其是高壓開(kāi)關(guān)的主觸頭，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握其劣化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行處理，否則一旦發(fā)生異常，后果難以想象。因行車(chē)使用頻繁，若每日停下來(lái)對(duì)其進(jìn)行全面點(diǎn)檢較為困難。若采用PT100測(cè)溫元件對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)溫，因行車(chē)需來(lái)回吊運(yùn)鋼材、鋼坯，無(wú)法保證線路的安全性，實(shí)施起來(lái)更為困難。

2高壓開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機(jī)運(yùn)行情況分析

針對(duì)2021年出現(xiàn)的高壓開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機(jī)等設(shè)備異常情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體如下：

（1）5月19日，棒材春防期間，對(duì)高壓柜動(dòng)靜觸頭進(jìn)行緊固時(shí)發(fā)現(xiàn)，1號(hào)加熱爐高壓配電柜靜觸頭有變色的現(xiàn)象。

（2）7月1日，棒線春防期間，將高壓柜中軋整流柜小車(chē)搖出清灰緊固，發(fā)現(xiàn)小車(chē)的動(dòng)觸頭B相有變色現(xiàn)象。

（3）9月8日，型鋼原料跨1號(hào)行車(chē)主鉤電機(jī)燒損，經(jīng)檢查為定子繞組缺相造成。

（4）9月24日，型鋼中壓水站3號(hào)泵電機(jī)燒損，經(jīng)檢查為3號(hào)泵油泵電機(jī)損壞，造成電機(jī)缺油運(yùn)行燒損。

對(duì)上述4起異常情況分析發(fā)現(xiàn)：在高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行中，不能有效觀察動(dòng)、靜觸頭接觸是否良好、不能檢查動(dòng)靜觸頭螺栓是否松動(dòng)，是造成觸頭溫度異常、觸頭變色的主要原因。行車(chē)電機(jī)和關(guān)鍵設(shè)備電機(jī)的日常點(diǎn)檢，具有一定的周期性，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)電機(jī)溫度發(fā)生異常，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，在一段時(shí)間內(nèi)，電機(jī)將發(fā)生損壞。

3解決方案

經(jīng)過(guò)查詢資料，決定選擇使用無(wú)線測(cè)溫法來(lái)解決設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題。

3.1無(wú)線測(cè)溫傳感器的選擇

表 1 有源無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器對(duì)比

根據(jù)表1無(wú)線溫度傳感器的特性對(duì)比，決定在高壓開(kāi)關(guān)柜采用無(wú)源無(wú)線溫度傳感器，在行車(chē)電機(jī)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有源無(wú)線溫度傳感器，傳輸距離遠(yuǎn)，安裝方便。

3.2無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及安裝

整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)由無(wú)線溫度傳感器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)三大部分組成。無(wú)線溫度傳感模塊與無(wú)線測(cè)溫集中接收器之間通過(guò)無(wú)線電波傳送溫度數(shù)據(jù)，對(duì)其他設(shè)備沒(méi)有任何干擾及影響。無(wú)線測(cè)溫集中接收器帶有無(wú)線通訊口，所測(cè)得溫度數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線的方式將溫度數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，再通過(guò)輸出模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

3.2.1高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

3.2.1.1無(wú)源無(wú)線溫度傳感器工作原理及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

當(dāng)導(dǎo)體中有交流電流流過(guò)時(shí)，感應(yīng)磁芯感應(yīng)出感應(yīng)電流，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路、過(guò)壓保護(hù)電路、穩(wěn)壓電路和CPU溫度采樣電路，再通過(guò)無(wú)線射頻模塊，將溫度值傳送至接收裝置[1-2]。

無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)

3.2.1.2無(wú)源無(wú)線溫度傳感器安裝步驟

（1）預(yù)計(jì)安裝部位長(zhǎng)度，把取電合金片對(duì)折1~2次。

（2）把折好的取電片插入傳感器。

（3）將模塊纏繞在真空斷路器主觸頭上，并拉緊折疊兩側(cè)的合金片，然后把尾部反折過(guò)來(lái)，壓緊。

（4）用硅膠表帶包住取電片，并綁緊。模塊緊貼被測(cè)部位。

3.2.1.3無(wú)源無(wú)線測(cè)溫接收主機(jī)

觸摸式無(wú)線測(cè)溫主機(jī)可以對(duì)無(wú)線溫度傳感器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示被測(cè)觸頭溫度、報(bào)警提示和輸出等，通過(guò)輸出模塊，連接報(bào)警指示燈。

安裝后，可實(shí)時(shí)顯示被測(cè)物體的溫度和傳感器工作電壓，并根據(jù)報(bào)警設(shè)定值輸出報(bào)警。

3.2.2行車(chē)電機(jī)等無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

3.2.2.1有源無(wú)線溫度傳感器工作原理及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

有源溫度傳感器安裝到被測(cè)物體上，通過(guò)采樣濾波電路、放大電路和無(wú)線發(fā)射電路，將溫度值傳送至接收裝置。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)部位的當(dāng)前溫度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器自身的供電電壓值，并將所測(cè)的數(shù)據(jù)全部通過(guò)無(wú)線上傳到無(wú)線測(cè)溫主機(jī)。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表3所示。

3.2.2.2有源無(wú)線溫度傳感器的安裝

將有源無(wú)線溫度傳感器的表帶去掉，將本體安裝在所測(cè)電機(jī)的機(jī)身上。

3.2.2.3有源無(wú)線測(cè)溫接收主機(jī)

將接收主機(jī)安裝在就近操作臺(tái)，通過(guò)輸出模塊外接報(bào)警指示燈，一旦有超溫報(bào)警時(shí)，報(bào)警指示燈閃爍報(bào)警，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。

表3有源無(wú)線溫度傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)

4無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及改進(jìn)

現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的主觸頭和行車(chē)電機(jī)等的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些超溫報(bào)警和隱患，采取措施進(jìn)行處理，避免了電機(jī)燒損、高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)生重大事故障，有效提升了點(diǎn)檢效率。

4.1無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)預(yù)防管理效果

在使用無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些超溫報(bào)警的情況。

（1）棒材水泵房精軋濁環(huán)泵電機(jī)發(fā)生超溫報(bào)警，到現(xiàn)場(chǎng)查看，對(duì)電機(jī)機(jī)身溫度進(jìn)行測(cè)量，溫度為75℃，當(dāng)即投入備用電機(jī)。對(duì)超溫報(bào)警電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)絕緣阻值降低，避免了電機(jī)被燒損。

（2）棒線空氣排煙機(jī)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中超溫報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)散熱風(fēng)機(jī)損壞，導(dǎo)致電機(jī)溫度逐步升高。更換使用備機(jī)，確保了生產(chǎn)穩(wěn)順運(yùn)行。

（3）棒材高壓配電柜發(fā)現(xiàn)母聯(lián)柜上觸頭B相溫度高達(dá)54℃，隨即向上級(jí)供電部門(mén)申請(qǐng)倒閘操作，檢查發(fā)現(xiàn)靜觸頭變色，有螺栓松動(dòng)的情況。對(duì)其進(jìn)行緊固和打磨后，重新安裝。第二天查看溫度情況，下降為38℃，避免了高壓開(kāi)關(guān)發(fā)生重大事故。

4.2無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的改進(jìn)

無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)運(yùn)行近一年，對(duì)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。

（1）行車(chē)在吊運(yùn)鋼坯、鋼材過(guò)程中，由于行駛距離遠(yuǎn)近不同，無(wú)線溫度傳感器的信號(hào)不太穩(wěn)定。通過(guò)將傳感器內(nèi)部天線焊接加長(zhǎng)，增加了信號(hào)的傳輸距離，保證了信號(hào)穩(wěn)定傳輸。

（2）棒材母聯(lián)柜觸頭溫度報(bào)警值為55℃，由于無(wú)源無(wú)線溫度傳感器安裝在主觸頭套管上，測(cè)量溫度值較實(shí)際溫度偏差較大。更換為一種微型無(wú)源無(wú)線溫度傳感器，安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜主觸頭上，可以更加準(zhǔn)確地測(cè)量觸頭溫度。

4.3目前生產(chǎn)應(yīng)用中的不足之處

（1）軋鋼廠有103臺(tái)高壓柜，其中，有22臺(tái)為整流變高壓柜。整流變壓器負(fù)責(zé)給直流電機(jī)供電，只有軋制過(guò)程中才有電流通過(guò)，而無(wú)源無(wú)線溫度傳感器的供電方式為感應(yīng)電流式，通訊頻率為10～60s。也就是說(shuō)，在直流電機(jī)無(wú)軋件軋制時(shí)，無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器無(wú)法感應(yīng)到主觸頭溫度，需要使用有源無(wú)線溫度傳感器，工作方式為感應(yīng)溫度式。這樣，無(wú)論主觸頭是否有電流流過(guò)，都可以實(shí)時(shí)將觸頭溫度并顯示在測(cè)溫主機(jī)上。

（2）高壓開(kāi)關(guān)柜的輸出模塊已經(jīng)接入聲光報(bào)警燈，一旦超溫，將發(fā)出聲光報(bào)警。但是，未接入PLC控制系統(tǒng)，不能在監(jiān)控畫(huà)面上顯示信號(hào)。

（3）行車(chē)等電機(jī)的溫度監(jiān)控已經(jīng)按計(jì)劃接入就近操作臺(tái)的測(cè)溫主機(jī)內(nèi)，只有操作臺(tái)才能看到報(bào)警和溫度。下一步，計(jì)劃將所有操作臺(tái)的測(cè)溫主機(jī)通過(guò)光纖將信號(hào)傳遞回電工值班室監(jiān)控電腦上，實(shí)現(xiàn)全廠無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)溫度的集中監(jiān)控。

5 安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案

5.1概述

電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)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(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)，防止在運(yùn)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)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，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(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、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(cè)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。

5.2應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)、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(cè)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.4系統(tǒng)功能

測(cè)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(kāi)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(gè)測(cè)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)。

1. 溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

1. 運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

1. 實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(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。

1. 歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)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。

5.5系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)。

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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022年05版

作者簡(jiǎn)介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。