無線測溫系統在棉花加工廠的應用及產品選型

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801 

摘要：棉花加工企業每年新棉收購加工時間集中。提高加工生產安全運轉，縮短加工周期極為重要。將無線測溫系統應用到棉花加工廠中，運用數字化技術、計算機技術對關鍵設備進行在線監測預警，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，提高生產安全運行率，縮短加工周期，降低企業運營成本，提高企業經濟效益。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；數據采集；在線監測預警

       一、前言

       棉花加工企業具有“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，棉花加工廠才能既保證棉花的加工質量，又減少運營成本，進而提高企業的經濟效益。影響生產安全運行因素很多，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生變化，只要實時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，提高生產安全運轉效率。

       在無線測溫發展起來之前，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的方法對溫度進行檢測記錄。這些傳統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、無線測溫系統組成、原理、特點及架構

       無線測溫系統是集微電子技術、無線通信技術、低功耗技術、抗干擾技術、先進傳感技術、數字識別技術及自動化控制技術為一體的高新技術產品，由無線測溫傳感器、無線匯聚終端、通訊系統、溫度監控儀、計算機溫度預警系統組成。將無線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，然后通過無線通訊方式發送給無線接收模塊（無線匯聚終端），無線匯聚終端將各個無線傳感器的溫度數據通過RS232/RS485或無線方式傳送給控制中心計算機溫度預警系統。計算機利用軟件對所有采集的監測點運行溫度數據進行管理，對實時數據進行記錄、顯示、監測、分析，并根據實際需求長期保存數據，形成歷史數據庫以便對比分析。監測到溫度異常或升溫到所設限制溫度立即報警。無線測溫系統具有實時在線、可靠性高、結構簡單、體積小、易安裝、響應速度快、組網方便、可擴展性強等特點，可實現現場、遠程同時在線監測處于各種惡劣環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，為企業節省大量的人力、物力。其架構如圖1。

圖1

    三、在棉花加工廠的應用

       無線測溫系統相比紅外測溫容易具有不受環境及周圍電磁場干擾，傳感器可直接安裝在被測設備上，不受被測設備結構限制等優勢。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，可實現對高低壓開關柜、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控，掌握設備運行狀況，保證設備的安全，提高生產安全運轉效率。

  （一）加工廠開關柜無線測溫應用

       開關柜具有通斷電力線路、運行電量數據監測、線路故障保護的重要作用，是輸配電系統中的重要設備。棉花加工廠的高、低壓開關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。加上加工廠集中加工，長時期內處于高電壓、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，引起發熱。這些發熱部位溫度如不能實時監測并處理，久之會因過熱發生火災和大面積停電事故。要杜絕這些事故發生，監測關鍵部位的溫度，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，人工巡查測溫無法進行，因此實時溫度在線監測非常必要。

       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、低壓配電室內合適位置，現場溫度監控儀安裝在開關柜的儀表面板上，將接收到無線數據匯聚后通過RS485總線或無線傳輸到電力主控室監控后臺。

圖2

   （二）加工廠電力電纜無線測溫應用

       棉花加工廠偶發的電纜線路故障不可避免。電纜線路一但發生故障，后果都比較嚴重，停電甚至起火引發火災。由于加工廠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。為防止電纜線路發生惡性故障，有必要加強對電纜線路的監控。

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。選擇實時監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據的采集，無線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，采集到溫度數據匯聚后通過無線或有線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，加工過程的各個環節都有電機的身影，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的加工成本。電機在長期高速運轉的情況下會產生大量熱量，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、繞組由于過熱發生燒毀電機的事故。電機溫升突然變大，說明或電機發生故障，或風道阻塞，或負荷過大。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線溫度傳感器，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，采集到溫度數據匯聚后通過RS485工業總線傳送給車間主控室的控制中心。溫度監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。機械軸承發生故障就會造成停機，影響正常生產運行，造成材料浪費和經濟損失。軸承運行異常，軸承溫度就會發生變化，實時監測軸承的金屬溫度，判別軸承溫度異常，可提前發現轉運機械設備故障，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，溫度監控儀安裝在車間主控室控制臺面板上，采集到溫度數據匯聚后通過RS485工業總線傳送給車間主控室的控制中心。

圖5

       4安科瑞溫度在線監測系統介紹

       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 電阻過大而發熱成為隱患，提高設備保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

       Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，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、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

       4.2應用場所

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

       4.3系統結構

溫度在線監測系統結構圖

         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關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

        1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

       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某一時間的溫度數據。

      4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

   4.5系統硬件配置

溫度在線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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

      5結束語

       無線測溫系統在棉花加工廠的應用具有良好的效果，將數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控，了解影響溫度變化的原因，對促進各項生產工作的有效開展具有重要作用，無線測溫系統比傳統測溫系統在可靠性和經濟性有明顯的優勢，可以在棉花加工企業把該技術進行推廣應用。

     參考文獻

[1]徐 捷.淺談無線測溫系統在棉花加工廠的應用.

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版．

     作者簡介：

任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事溫度在線監測系統的研發與應用。