安科瑞无线测温系统在棉花加工厂的应用

易允恒

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：棉花加工企业每年新棉收购加工时间集中。提高加工生产安全运转，缩短加工周期极为重要。将无线测温系统应用到棉花加工厂中，运用数字化技术、计算机技术对关键设备进行在线监测预警，实时进行自动检测，对设备不良运行状况进行提前预警，可降低设备巡查和维修量，提高生产安全运行率，缩短加工周期，降低企业运营成本，提高企业经济效益。本文对无线测温技术在棉花加工厂的实际应用进行了浅述。

关键词：无线测温；棉花加工厂；数据采集；在线监测预警

一、前言

棉花加工企业具有“季节收购、集中加工”的特性，每年新棉的收购和加工集中在9月至12月份。提高生产安全运转率，缩短棉花加工周期极为重要，只有如此，棉花加工厂才能既保证棉花的加工质量，又减少运营成本，进而提高企业的经济效益。影响生产安全运行因素很多，其中电力电气及加工设备的安全运行是重要方面，因此对电力电气及加工设备的运行监测和报警极为重要。维护人员只有全面及时地掌握设备的运行状况，才能做出正确的决策，保证设备的安全运行，杜绝危险的发生，同时管理人员也便于管理。设备运行异常会导致自身温度发生变化，只要实时监测设备的温度情况，就可掌握设备运行状况，有效保证设备的安全，提高生产安全运转效率。

在无线测温发展起来之前，针对设备测温使用的都是诸如目测法、试温蜡片法、红外线点温仪和红外线热成像等相对传统的方法对温度进行检测记录。这些传统的测温方法有着诸多弊端：测量周期相对较长、效率低、施工复杂、不便管理等。而且在一些条件不允许的地方，对设备温度测量变得难上加难，所以无线测温应运而生。

二、无线测温系统组成、原理、特点及架构

无线测温系统是集微电子技术、无线通信技术、低功耗技术、抗干扰技术、传感技术、数字识别技术及自动化控制技术为一体的高新技术产品，由无线测温传感器、无线汇聚终端、通讯系统、温度监控仪、计算机温度预警系统组成。将无线测温传感器安装在被监测设备上测量设备温度，传感器的微处理器将被测设备温度转换成数字信号，然后通过无线通讯方式发送给无线接收模块（无线汇聚终端），无线汇聚终端将各个无线传感器的温度数据通过RS232/RS485或无线方式传送给控制中心计算机温度预警系统。计算机利用软件对所有采集的监测点运行温度数据进行管理，对实时数据进行记录、显示、监测、分析，并根据实际需求长期保存数据，形成历史数据库以便对比分析。监测到温度异常或升温到所设限制温度立即报警。无线测温系统具有实时在线、可靠性高、结构简单、体积小、易安装、响应速度快、组网方便、可扩展性强等特点，可实现现场、远程同时在线监测处于各种恶劣环境条件下的设备温度变化情况并做出预警，维护人员可以全面及时掌握设备运行状况，方便管理人员进行管理，为企业节省大量的人力、物力。其架构如图1。

 

图1

三、在棉花加工厂的应用

无线测温系统相比红外测温容易具有不受环境及周围电磁场干扰，传感器可直接安装在被测设备上，不受被测设备结构限制等优势。光纤测温是将光纤温度传感器直接安装在被测设备上，具有优异的绝缘性能，但光纤外观表面受到污染，会导致光纤表面放电，应用受到制约，而无线测温系统采用的是电磁波传输信号，不但解决了电气绝缘的问题，温度测量准确，而且没有污染。无线测温技术成本较低，也利于大面积推广。棉花加工厂环境条件相对复杂恶劣，综合比较之下，采用智能、安全、可靠、灵活、低成本的无线测温系统，可实现对高低压开关柜、电力电缆、电机、加工设备动力轴等关键点的温度进行实时监控，掌握设备运行状况，保证设备的安全，提高生产安全运转效率。

（一）加工厂开关柜无线测温应用

开关柜具有通断电力线路、运行电量数据监测、线路故障保护的重要作用，是输配电系统中的重要设备。棉花加工厂的高、低压开关柜大都为封闭式结构，加之棉花加工是粗犷式加工，灰尘相对较大，散热效果差，热积累大。加上加工厂集中加工，长时期内处于高电压、大电流和大负荷的条件下运行。这将导致开关的触点、母线连接头及电缆终端头等部位老化，甚至造成接触电阻过大，引起发热。这些发热部位温度如不能实时监测并处理，久之会因过热发生火灾和大面积停电事故。要杜绝这些事故发生，监测关键部位的温度，解决过热问题是关键。但开关柜是在相对密闭的空间环境下工作，加之内部空间狭小且有绝缘保护等原因，人工巡查测温无法进行，因此实时温度在线监测非常必要。

选用合适的无线传感器，表面涂抹少许导热硅胶和金属强力胶，将其直接粘附并固定在开关柜的动触头、静触头、电缆接头等上。无线接收模块安装在高、低压配电室内合适位置，现场温度监控仪安装在开关柜的仪表面板上，将接收到无线数据汇聚后通过RS485总线或无线传输到电力主控室监控后台。

 

图2

（二）加工厂电力电缆无线测温应用

棉花加工厂偶发的电缆线路故障不可避免。电缆线路一但发生故障，后果都比较严重，停电甚至起火引发火灾。由于加工厂供电系统绝大部分采取地下电缆供电，巡检、维修也极不方便。为防止电缆线路发生恶性故障，有必要加强对电缆线路的监控。

电缆在额定负荷下运行时，线芯温度正常。一旦超负荷运行，线芯温度将会急剧上升，绝缘加速老化，甚至造成热击穿。电力电缆的运行温度是判断其运行正常与否的一个重要参数。选择实时监测电缆运行温度是一个比较直观的方法。

选用合适的无线传感器，将之安装在电缆中间接头的导体连接管上，完成电缆线芯温度数据的采集，无线接收模块安装在电缆智能接地箱内或电缆沟合适的固定点，采集到温度数据汇聚后通过无线或有线方式传送到电力控制室，温度监控仪安装在电力控制室控制柜面板上。

 

图3

（三）加工厂电机无线测温应用

电机是棉花加工厂重要的机电设备之一，加工过程的各个环节都有电机的身影，可以说电机运行是否正常直接影响设备的加工效率与企业的加工成本。电机在长期高速运转的情况下会产生大量热量，温度过高会导致绝缘体老化，缩短使用寿命，甚至会损坏绝缘或轴承、绕组由于过热发生烧毁电机的事故。电机温升突然变大，说明或电机发生故障，或风道阻塞，或负荷过大。因此，监测温度对于保证电机正常运行、分析故障原因尤为重要。

 

图4

选用接触式无线温度传感器，安装在电机定子槽内、绕组端部、电机轴承、电机出线盒电缆接头等关键敏感部位，实时采集温度。无线接收模块安装在车间主控室，采集到温度数据汇聚后通过RS485工业总线传送给车间主控室的控制中心。温度监控仪表安装在车间主控室操作台面板上。

（四）加工设备动力轴温度无线测温应用

棉花加工整个环节加工机械众多，轴承是机械的主要部件，机械轴承故障是机械故障的突出点。机械轴承发生故障就会造成停机，影响正常生产运行，造成材料浪费和经济损失。轴承运行异常，轴承温度就会发生变化，实时监测轴承的金属温度，判别轴承温度异常，可提前发现转运机械设备故障，诊断问题并及时处理，从而避免设备事故发生。

选用合适的无线温度传感器，安装在设备轴承的前、中、后处，实时采集轴承温度。无线接收模块安装在车间主控室，温度监控仪安装在车间主控室控制台面板上，采集到温度数据汇聚后通过RS485工业总线传送给车间主控室的控制中心。

 

图5

4安科瑞温度在线监测系统介绍

4.1概述

电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触 电阻过大而发热成为隐患，提高设备保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS 485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，可靠性和开放性都得到了提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

4.2应用场所

适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

4.3系统结构

 

温度在线监测系统结构图

 

4.4系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

1）温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/APP远程查看数据。

 

2）温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

 

 

3）运行报表：查询及打印各测温点时间的温度数据。

 

4）实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

 

5）历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

 

 

 

 

4.5系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

名称 外形 型号 参数说明

系统组态软件  Acrel-2000/T 硬件：内存 4G，硬盘 500G，以太网口。 

显示器：21 寸，分辨率 1280*1024。 

操作系统：Windows 7 64 位简体中文旗舰版。 

数据库系统：Microsoft SQL Server 2008 R2。 

通讯协议：IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等标准通信规约

智能通信管理机 Anet-2E4SM 通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。

无线测温集中采集设备 Acrel-2000T/A 壁挂式安装

标配一路485接口、一路以太网口

自带蜂鸣器告警

柜体尺寸480*420*200 （单位mm）

Acrel-2000T/B 硬件：内存4G，硬盘128G，以太网口

显示器：12寸，分辨率800*600

操作系统：Windows7

数据库系统：Microsoft SQL Server 2008 R2

可选Web平台/APP服务器

柜体尺寸为480*420*200（单位mm)

显示终端 ATP007

ATP010 DC24V供电；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口；

可接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450-C。

ARTM-Pn 面框96*96*17mm，深度65mm；开孔92*92mm；

AC85-265V或DC100-300V供电；

一路上行RS485接口，Modbus协议；

可接收60个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。

ASD320

ASD300 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；开孔220*165mm；

AC85-265V或DC100-300V供电；

一路上行RS485接口，Modbus协议；

可接收12个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。

智能温度巡检仪 ARTM-8 开孔88*88mm 嵌入式按照；

AC85-265V或DC100-300V供电；

一路上行RS485接口，Modbus协议；

可接入8路PT100传感器，适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温；

ARTM-24 35MM导轨安装；

AC85-265V或DC100-300V供电；

一路上行RS485接口，Modbus协议；

24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出，用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温；

无线收发器 ATC450-C 可接收60个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。

ATC600 ATC600有两种规格；ATC600-C可接收240个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600-Z做中继透传。

 

 

 

 

电池型无线测温传感器

ATE100M 电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃；

精度±1℃；470MHz，空旷距离150米；

32.4*32.4*16mm(长*宽*高)。

ATE200 电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃；

精度±1℃；470MHz，空旷距离150米；

35*35*17mm，  L=330mm(长*宽*高，三色表带)。

ATE200P 电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃；

精度±1℃；470MHz，空旷距离150米,防护等级IP68；35*35*17mm，  L=330mm(长*宽*高，三色表带) 。

CT取电型无线测温传感器 ATE400 CT感应取电，启动电流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空旷距离150米；

合金片固定、取电；三色外壳；25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。

有线温度传感器 PT100 用于低压接点测温时，具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系；

用于变压器、电机绕组测温时，建议变压器或电机内部预埋好Pt100

NTC 用于低压接点测温时，具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系；

用于变压器、电机绕组测温时，建议变压器或电机内部预埋好

 

 

5结束语

无线测温系统在棉花加工厂的应用具有良好的效果，将数字化技术做为辅助手段，运用计算机对关键设备在实际运行中温度的变化情况进行监控，了解影响温度变化的原因，对促进各项生产工作的有效开展具有重要作用，无线测温系统比传统测温系统在可靠性和经济性有明显的优势，可以在棉花加工企业把该技术进行推广应用。

参考文献

[1]徐 捷.浅谈无线测温系统在棉花加工厂的应用.