淺談無(wú)線(xiàn)測溫系統在設備點(diǎn)檢中的研究與應用

摘要：針對軋鋼廠(chǎng)設備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了使用無(wú)線(xiàn)測溫法來(lái)解決設備點(diǎn)檢問(wèn)題的方案。通過(guò)對比有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器和無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的技術(shù)參數及優(yōu)點(diǎn)，在高壓開(kāi)關(guān)柜安裝無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、在行車(chē)電機上安裝有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。無(wú)線(xiàn)測溫系統運行近一年，有效提升了點(diǎn)檢效率。但是，在運行中也發(fā)現了一些問(wèn)題，需進(jìn)一步改進(jìn)、完善，實(shí)現全廠(chǎng)無(wú)線(xiàn)測溫系統溫度的集中監控。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫裝置；無(wú)線(xiàn)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(chǎng)有4條生產(chǎn)線(xiàn)，即：棒材生產(chǎn)線(xiàn)、高速線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)、棒線(xiàn)復合型生產(chǎn)線(xiàn)（高棒、高線(xiàn)雙線(xiàn)）和型鋼生產(chǎn)線(xiàn)。其中，棒材生產(chǎn)線(xiàn)有33臺高壓柜、15臺行車(chē)，棒線(xiàn)；高速線(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)有40臺高壓柜、19臺行車(chē)；型鋼生產(chǎn)線(xiàn)有30臺高壓柜、16臺行車(chē)；總計103臺高壓柜、50臺行車(chē)。本文對無(wú)線(xiàn)測溫裝置在開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機和關(guān)鍵電機中的應用進(jìn)行闡述，實(shí)現對真空斷路器觸頭、行車(chē)電機和關(guān)鍵設備電機的溫度控制、實(shí)時(shí)報警等功能，提前發(fā)現隱患并進(jìn)行預防處理，避免關(guān)鍵設備突然損壞造成不可估量的損失。

1設備點(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)行緊固和溫度測量，點(diǎn)檢周期為每季度，而設備的劣化是無(wú)周期、無(wú)規律的，尤其是高壓開(kāi)關(guān)的主觸頭，需要對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，掌握其劣化趨勢，及時(shí)發(fā)現隱患并進(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)對其進(jìn)行全面點(diǎn)檢較為困難。若采用PT100測溫元件對電機進(jìn)行實(shí)時(shí)測溫，因行車(chē)需來(lái)回吊運鋼材、鋼坯，無(wú)法保證線(xiàn)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)電機運行情況分析

針對2021年出現的高壓開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機等設備異常情況進(jìn)行統計，具體如下：

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

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

（3）9月8日，型鋼原料跨1號行車(chē)主鉤電機燒損，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號泵電機燒損，經(jīng)檢查為3號泵油泵電機損壞，造成電機缺油運行燒損。

對上述4起異常情況分析發(fā)現：在高壓開(kāi)關(guān)柜運行中，不能有效觀(guān)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)電機和關(guān)鍵設備電機的日常點(diǎn)檢，具有一定的周期性，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監測，當電機溫度發(fā)生異常，如果不能及時(shí)發(fā)現并處理，在一段時(shí)間內，電機將發(fā)生損壞。

3解決方案

經(jīng)過(guò)查詢(xún)資料，決定選擇使用無(wú)線(xiàn)測溫法來(lái)解決設備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題。

3.1無(wú)線(xiàn)測溫傳感器的選擇

表 1 有源無(wú)線(xiàn)測溫傳感器、無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫傳感器對比

根據表1無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的特性對比，決定在高壓開(kāi)關(guān)柜采用無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，在行車(chē)電機溫度監測系統采用有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，傳輸距離遠，安裝方便。

3.2無(wú)線(xiàn)測溫系統硬件設計及安裝

整個(gè)測溫系統由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、現場(chǎng)監控主機和后臺監控系統三大部分組成。無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊與無(wú)線(xiàn)測溫集中接收器之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳送溫度數據，對其他設備沒(méi)有任何干擾及影響。無(wú)線(xiàn)測溫集中接收器帶有無(wú)線(xiàn)通訊口，所測得溫度數據可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式將溫度數據上傳至后臺管理系統進(jìn)行數據分析處理，再通過(guò)輸出模塊實(shí)現報警功能。

3.2.1高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統

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

當導體中有交流電流流過(guò)時(shí)，感應磁芯感應出感應電流，通過(guò)轉換電路、過(guò)壓保護電路、穩壓電路和CPU溫度采樣電路，再通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻模塊，將溫度值傳送至接收裝置[1-2]。

無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數如表2所示。

表2無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數

3.2.1.2無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器安裝步驟

（1）預計安裝部位長(cháng)度，把取電合金片對折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。模塊緊貼被測部位。

3.2.1.3無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫接收主機

觸摸式無(wú)線(xiàn)測溫主機可以對無(wú)線(xiàn)溫度傳感器工作狀態(tài)進(jìn)行監測，實(shí)時(shí)顯示被測觸頭溫度、報警提示和輸出等，通過(guò)輸出模塊，連接報警指示燈。

安裝后，可實(shí)時(shí)顯示被測物體的溫度和傳感器工作電壓，并根據報警設定值輸出報警。

3.2.2行車(chē)電機等無(wú)線(xiàn)測溫系統

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

有源溫度傳感器安裝到被測物體上，通過(guò)采樣濾波電路、放大電路和無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路，將溫度值傳送至接收裝置。實(shí)時(shí)監測被測部位的當前溫度、實(shí)時(shí)監測傳感器自身的供電電壓值，并將所測的數據全部通過(guò)無(wú)線(xiàn)上傳到無(wú)線(xiàn)測溫主機。相關(guān)技術(shù)參數如表3所示。

3.2.2.2有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的安裝

將有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的表帶去掉，將本體安裝在所測電機的機身上。

3.2.2.3有源無(wú)線(xiàn)測溫接收主機

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

表3有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器相關(guān)技術(shù)參數

4無(wú)線(xiàn)測溫系統的現場(chǎng)應用及改進(jìn)

現場(chǎng)安裝無(wú)線(xiàn)測溫系統，對高壓開(kāi)關(guān)柜的主觸頭和行車(chē)電機等的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，及時(shí)發(fā)現了一些超溫報警和隱患，采取措施進(jìn)行處理，避免了電機燒損、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(xiàn)測溫系統預防管理效果

在使用無(wú)線(xiàn)測溫系統過(guò)程中，發(fā)現了一些超溫報警的情況。

（1）棒材水泵房精軋濁環(huán)泵電機發(fā)生超溫報警，到現場(chǎng)查看，對電機機身溫度進(jìn)行測量，溫度為75℃，當即投入備用電機。對超溫報警電機進(jìn)行檢測，發(fā)現電機絕緣阻值降低，避免了電機被燒損。

（2）棒線(xiàn)空氣排煙機電機在運行過(guò)程中超溫報警，現場(chǎng)檢查發(fā)現，電機散熱風(fēng)機損壞，導致電機溫度逐步升高。更換使用備機，確保了生產(chǎn)穩順運行。

（3）棒材高壓配電柜發(fā)現母聯(lián)柜上觸頭B相溫度高達54℃，隨即向上級供電部門(mén)申請倒閘操作，檢查發(fā)現靜觸頭變色，有螺栓松動(dòng)的情況。對其進(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(xiàn)測溫系統的改進(jìn)

無(wú)線(xiàn)測溫系統運行近一年，對運行中發(fā)現的問(wèn)題進(jìn)行了相應改進(jìn)。

（1）行車(chē)在吊運鋼坯、鋼材過(guò)程中，由于行駛距離遠近不同，無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的信號不太穩定。通過(guò)將傳感器內部天線(xiàn)焊接加長(cháng)，增加了信號的傳輸距離，保證了信號穩定傳輸。

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

4.3目前生產(chǎn)應用中的不足之處

（1）軋鋼廠(chǎng)有103臺高壓柜，其中，有22臺為整流變高壓柜。整流變壓器負責給直流電機供電，只有軋制過(guò)程中才有電流通過(guò)，而無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的供電方式為感應電流式，通訊頻率為10～60s。也就是說(shuō)，在直流電機無(wú)軋件軋制時(shí)，無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫傳感器無(wú)法感應到主觸頭溫度，需要使用有源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，工作方式為感應溫度式。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溫主機上。

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

（3）行車(chē)等電機的溫度監控已經(jīng)按計劃接入就近操作臺的測溫主機內，只有操作臺才能看到報警和溫度。下一步，計劃將所有操作臺的測溫主機通過(guò)光纖將信號傳遞回電工值班室監控電腦上，實(shí)現全廠(chǎng)無(wú)線(xiàn)測溫系統溫度的集中監控。

5 安科瑞溫度在線(xiàn)監測系統解決方案

5.1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)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，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)RS485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，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。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。

5.2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。

5.3系統結構

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

5.4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。

1. 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。

5.5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。

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