任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：針對軋鋼廠設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問題進(jìn)行分析，提出了使用無線測溫法來解決設(shè)備點(diǎn)檢問題的方案。通過對比有源無線溫度傳感器和無源無線溫度傳感器的技術(shù)參數(shù)及優(yōu)點(diǎn)，在高壓開關(guān)柜安裝無源無線溫度傳感器、在行車電機(jī)上安裝有源無線溫度傳感器，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。無線測溫系統(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)了一些問題，需進(jìn)一步改進(jìn)、完善，實(shí)現(xiàn)全廠無線測溫系統(tǒng)溫度的集中監(jiān)控。

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

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臺高壓柜、15臺行車，棒線；高速線材生產(chǎn)線有40臺高壓柜、19臺行車；型鋼生產(chǎn)線有30臺高壓柜、16臺行車；總計(jì)103臺高壓柜、50臺行車。本文對無線測溫裝置在開關(guān)柜、行車電機(jī)和關(guān)鍵電機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，實(shí)現(xiàn)對真空斷路器觸頭、行車電機(jī)和關(guān)鍵設(shè)備電機(jī)的溫度控制、實(shí)時報警等功能，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)檢中遇到的問題

高壓開關(guān)柜檢查主觸頭的方法為停電、將小車搖出后進(jìn)行緊固和溫度測量，點(diǎn)檢周期為每季度，而設(shè)備的劣化是無周期、無規(guī)律的，尤其是高壓開關(guān)的主觸頭，需要對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，掌握其劣化趨勢，及時發(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。因行車使用頻繁，若每日停下來對其進(jìn)行全面點(diǎn)檢較為困難。若采用PT100測溫元件對電機(jī)進(jìn)行實(shí)時測溫，因行車需來回吊運(yùn)鋼材、鋼坯，無法保證線路的安全性，實(shí)施起來更為困難。

2高壓開關(guān)柜、行車電機(jī)運(yùn)行情況分析

針對2021年出現(xiàn)的高壓開關(guān)柜、行車電機(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，對高壓柜動靜觸頭進(jìn)行緊固時發(fā)現(xiàn)，1號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搖出清灰緊固，發(fā)現(xiàn)小車的動觸頭B相有變色現(xiàn)象。

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

對上述4起異常情況分析發(fā)現(xiàn)：在高壓開關(guān)柜運(yùn)行中，不能有效觀察動、靜觸頭接觸是否良好、不能檢查動靜觸頭螺栓是否松動，是造成觸頭溫度異常、觸頭變色的主要原因。行車電機(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，無法做到實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)電機(jī)溫度發(fā)生異常，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，在一段時間內(nèi)，電機(jī)將發(fā)生損壞。

3解決方案

經(jīng)過查詢資料，決定選擇使用無線測溫法來解決設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問題。

3.1無線測溫傳感器的選擇

表 1 有源無線測溫傳感器、無源無線測溫傳感器對比

根據(jù)表1無線溫度傳感器的特性對比，決定在高壓開關(guān)柜采用無源無線溫度傳感器，在行車電機(jī)溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用有源無線溫度傳感器，傳輸距離遠(yuǎn)，安裝方便。

3.2無線測溫系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及安裝

整個測溫系統(tǒng)由無線溫度傳感器、現(xiàn)場監(jiān)控主機(jī)和后臺監(jiān)控系統(tǒng)三大部分組成。無線溫度傳感模塊與無線測溫集中接收器之間通過無線電波傳送溫度數(shù)據(jù)，對其他設(shè)備沒有任何干擾及影響。無線測溫集中接收器帶有無線通訊口，所測得溫度數(shù)據(jù)可以通過無線的方式將溫度數(shù)據(jù)上傳至后臺管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，再通過輸出模塊實(shí)現(xiàn)報警功能。

3.2.1高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)

3.2.1.1無源無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時，感應(yīng)磁芯感應(yīng)出感應(yīng)電流，通過轉(zhuǎn)換電路、過壓保護(hù)電路、穩(wěn)壓電路和CPU溫度采樣電路，再通過無線射頻模塊，將溫度值傳送至接收裝置[1-2]。

無源無線測溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2無源無線測溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)

3.2.1.2無源無線溫度傳感器安裝步驟

（1）預(yù)計(jì)安裝部位長度，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(cè)的合金片，然后把尾部反折過來，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無源無線測溫接收主機(jī)

觸摸式無線測溫主機(jī)可以對無線溫度傳感器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時顯示被測觸頭溫度、報警提示和輸出等，通過輸出模塊，連接報警指示燈。

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

3.2.2行車電機(jī)等無線測溫系統(tǒng)

3.2.2.1有源無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物體上，通過采樣濾波電路、放大電路和無線發(fā)射電路，將溫度值傳送至接收裝置。實(shí)時監(jiān)測被測部位的當(dāng)前溫度、實(shí)時監(jiān)測傳感器自身的供電電壓值，并將所測的數(shù)據(jù)全部通過無線上傳到無線測溫主機(jī)。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表3所示。

3.2.2.2有源無線溫度傳感器的安裝

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

3.2.2.3有源無線測溫接收主機(jī)

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

表3有源無線溫度傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)

4無線測溫系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用及改進(jìn)

現(xiàn)場安裝無線測溫系統(tǒng)，對高壓開關(guān)柜的主觸頭和行車電機(jī)等的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，經(jīng)過一段時間的使用，及時發(fā)現(xiàn)了一些超溫報警和隱患，采取措施進(jìn)行處理，避免了電機(jī)燒損、高壓開關(guān)柜發(fā)生重大事故障，有效提升了點(diǎn)檢效率。

4.1無線測溫系統(tǒng)預(yù)防管理效果

在使用無線測溫系統(tǒng)過程中，發(fā)現(xiàn)了一些超溫報警的情況。

（1）棒材水泵房精軋濁環(huán)泵電機(jī)發(fā)生超溫報警，到現(xiàn)場查看，對電機(jī)機(jī)身溫度進(jìn)行測量，溫度為75℃，當(dāng)即投入備用電機(jī)。對超溫報警電機(jī)進(jìn)行檢測，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)行過程中超溫報警，現(xiàn)場檢查發(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℃，隨即向上級供電部門申請倒閘操作，檢查發(fā)現(xiàn)靜觸頭變色，有螺栓松動的情況。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℃，避免了高壓開關(guān)發(fā)生重大事故。

4.2無線測溫系統(tǒng)的改進(jìn)

無線測溫系統(tǒng)運(yùn)行近一年，對運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。

（1）行車在吊運(yùn)鋼坯、鋼材過程中，由于行駛距離遠(yuǎn)近不同，無線溫度傳感器的信號不太穩(wěn)定。通過將傳感器內(nèi)部天線焊接加長，增加了信號的傳輸距離，保證了信號穩(wěn)定傳輸。

（2）棒材母聯(lián)柜觸頭溫度報警值為55℃，由于無源無線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。更換為一種微型無源無線溫度傳感器，安裝在高壓開關(guān)柜主觸頭上，可以更加準(zhǔn)確地測量觸頭溫度。

4.3目前生產(chǎn)應(yīng)用中的不足之處

（1）軋鋼廠有103臺高壓柜，其中，有22臺為整流變高壓柜。整流變壓器負(fù)責(zé)給直流電機(jī)供電，只有軋制過程中才有電流通過，而無源無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，在直流電機(jī)無軋件軋制時，無源無線測溫傳感器無法感應(yīng)到主觸頭溫度，需要使用有源無線溫度傳感器，工作方式為感應(yīng)溫度式。這樣，無論主觸頭是否有電流流過，都可以實(shí)時將觸頭溫度并顯示在測溫主機(jī)上。

（2）高壓開關(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(tǒng)，不能在監(jiān)控畫面上顯示信號。

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

5 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

5.1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)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時、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)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，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)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

5.2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。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.4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：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

1. 運(yùn)行報表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時間的溫度數(shù)據(jù)。

1. 實(shí)時告警：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。

1. 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。

參考文獻(xiàn)

[1]彭云.10kV高壓開關(guān)柜在線測溫技術(shù)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2010.

[2]趙炳成.高壓開關(guān)柜在線測溫系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.

[3]馬翔，杜堅(jiān)，魏杰，程明敏，李玉斌，劉利鵬，無線測溫系統(tǒng)在設(shè)備點(diǎn)檢中的應(yīng)用

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

作者簡介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。