智能無線測溫技術在高壓電氣上的解決方案

馮磊

摘要：高壓變頻器、變壓器是集團公司重點管控的設備，其關鍵部位的溫度數據直接關系到設備運行的安全性及穩定性，通常情況下高壓電氣設備空間封閉狹小，有安全距離的要求，無法直接進行人工點檢，傳統有線的測溫也無法有效解決這一問題。

煉鋼廠一次除塵高壓電機采用利德華福生產的高壓變頻，控制1800KW電機的啟動和調速，高壓變頻移相變壓器是一臺巨大的發熱源，當因變頻器風機停轉或吸風口堵、室內制冷設備制冷效果差、變頻柜內設備損壞等原因，會因功率單元故障造成設備停機。嚴重會造成功率單元損壞、移相變壓器燒壞，造成長時間停產，損失嚴重，目前點檢人員無法實時檢測高壓變頻運行溫度；另外一煉鋼精煉爐變壓器采用長春三鼎變壓器有限公司生產的型號：HBSSPZ-16000/35；額定容量：16000KVA；額定電壓：35000/290V；額定電流：264/31854A。精煉爐變壓器承擔著煉鋼爐內精煉供電任務，負荷大、溫度高，是煉鋼關鍵設備，目前值班室人員也無法實時檢測精煉爐變壓器運行溫度。

因此，考慮到設備運行的可靠性，使用智能無線在線檢測系統對高壓變頻器、變壓器進行溫度實時檢測，解決了無法布線測溫的難題，可以實時檢測設備的運行溫度，實現溫度異常報警，生成裂化曲線，實施預知維修，最大限度地降低故障，減少損失。

關鍵詞：高壓變頻器；無線測溫技術

一、無線測溫技術

1.智能無線在線檢測系統是針對用戶專門開發的一套新型的實時在線監測系統。系統的設計思想是：物聯、安全、準確、及時。首先采用分散式就地安裝的溫度傳感器，檢測變頻器和變壓器的溫度，通過無線方式將這些前端傳感器采集的數據發送到采集儀的顯示器上，根據自定義的溫度上限和下限報警設定進行相應的智能控制。然后無線溫度采集儀通過RS485通訊線或無線與工控機相連，構成設備監控系統。最后用戶通過上位機或移動端（手機）實現實時監控。本系統由智能無線采集儀、無線溫度傳感器、后臺監測系統（包括工控機、溫度軟件和移動端）組成。

（1）智能無線采集儀

智能無線采集儀可以實時將現場無線溫濕度傳感器、無線電流傳感器、無線轉速傳感器數據進行采集并顯示，可以連續監測現場設備的運行溫度、電流、轉速，當檢測數據發生異常時，無線采集儀發出報警指示，也可以將檢測數據通過通訊接口傳到上位計算機作進一步處理，實現設備運行數據的集中監測，對異常點進行分析并報警。

數據顯示：可顯示9-120個檢測點名稱及相對應的實時溫度、電流、轉速。可圖形顯示檢測點的實時數據。報警功能：可設置上、下限報警值。可實現聲、光報警。可查詢歷史報警信息，包括超上限報警的數值、超下超報警的數值。

存儲功能：系統內置2G存儲空間，可存儲10萬條以上的數據。綜合查詢功能：可查詢歷史數據，歷史最低、歷史平均、歷史最高等。可分析每個點、每個設備的數據變化曲線，掌控變化趨勢，并以圖形的方式顯示。漢字輸入功能：系統采用嵌入式技術，內置漢字字庫，可手寫錄入信息。開關量輸出功能：可最多內置四路開關量輸出功能。通訊功能：NB-IOT，射頻、RS485、TCP/IP等功能可選。

（2）無線溫度傳感器

無線溫濕度傳感器是集成溫度傳感、無線通信、低功耗等技術的無線傳感網絡產品，采用粘貼或固定式安裝在被測設備表面，采集現場溫度信息無線發送到溫度采集儀上顯示。

無線溫度傳感器具有測量精度高、靈敏度高；溫度數據無線傳輸，無需布線；防護技術先進，不影響其它設備，也不受環境干擾；金屬外殼設計，形成電磁屏蔽，可在強電磁場下穩定工作；傳感器采用高精度感溫元件，接觸式安裝在測溫點上，溫度效果更精確；體積小；適用各種環境等特點。可廣泛應用于機械設備、高壓開關柜斷路器動觸頭、電纜接頭等處測溫。

（3）后臺監控系統

后臺監控系統為一臺工控計算機，在該計算機上運行專用軟件，用來定時循環讀取通信終端中收集的溫度、電流、轉速數據，并寫入本地硬盤中作長期保存。計算機與溫度采集儀通過RS485或無線通信，實時顯示被測設備數值。監控系統具有數據異常報警、預警、查詢曲線、打印本系統監測的全部歷史數據等功能。

二、技術方案思路

1.安裝方式：先將傳感器測溫面均勻涂抹航空膠粘劑與被測物體粘接，粘接后用扎帶將傳感器與被測物體綁扎在一起，外部再用耐高溫絕緣硅膠帶綁扎，確保安裝牢固可靠。

2.數據采集：通過安裝在控制室的采集儀無線傳輸數據，最終通過安裝在控制室的上位機顯示各點位的報警及趨勢。

三、應用效果

1.安裝無線測溫裝置，與測溫槍的誤差控制在±1℃，以實時監控設備溫度，判斷設備的運行狀態，通過生成溫度裂化曲線，更直觀反映設備的裂化趨勢，如

2.設備維護人員也可以通過上位機查詢歷史記錄，分析設備運行情況.

3.本次安裝29個點，其中高壓變頻器內部安裝10個點，屬于內部空間密閉，精煉爐變壓器出線短網16個點，上下分層也不容易測溫，但通過安裝無線測溫從而實現了智能點檢替代人工點檢，并有效的解決了以往很難實現的封閉空間點檢的技術難點。

4.智能無線測溫系統實現對被測設備異常溫變的報警，已達到預防性維修的目的。在2018年6月22日下午，設備調試完畢后，二次風機房高壓變頻室，室內溫度超溫報警.

根據集團公司的相關規定，高壓變頻器室內溫度不能高于30℃，而當天下午氣溫炎熱，機房空調制冷效果下降，室溫超過標準，在收到傳感器溫度數值后及時發出報警信號，控制室人員立刻通過對講系統聯系電鉗人員入場檢查維修。這一案例充分說明了智能無線測溫系統可以有效的對煉鋼廠設備進行有效及時的保護。在此后的多個時段里，機房室溫發生多次報警，達到替代人工巡檢的目的，有效的保障了設備運行溫度的穩定。

截止目前試運行1個半月的時間，無線測溫系統具有見效快、穩定性好、準確性高等技術亮點，可以有效替代人工點檢，準確的反映出設備的裂化趨勢。

4.7月份，根據我公司的需求，開發了手機APP功能，可以實現遠程查看溫度數據，數據歷史記錄查詢，報警記錄查詢.

（1）以上在手機APP的頁面中可以看到，實時界面中，最高溫與最低溫直接顯示在首頁，可以讓管理人員直觀看到設備運行的最高與最低溫度，并且點擊后可直接進入設備詳情頁面，快速直觀的找到問題設備。

（2）手機APP可以實現24小時隨時巡檢測溫點的功能，在一定程度上緩解了人工巡檢的壓力并補足人工巡檢的漏洞，能夠替代人工進行智能點檢。

四、小結

該系統正常投運后，可以有效替代人工點檢，實時檢測高壓變頻、精煉爐變壓器運行溫度，準確的反映出設備的裂化趨勢，能夠在設備異常時進行報警，及時進行預知維修，極大推動設備的“零事故”管理的提升。避免電氣設備故障的發生，按煉鋼高壓變頻器發生一次設備事故2小時計算，減少產量330t鋼水，減少經濟損失約60萬元。

作者簡介：馮，磊（1980-），男，山東泰安人，2001年畢業于遼寧工程技術大學自動化儀表及應用專業，2015年獲齊魯工業大學控制工程碩士學位，高級工程師，現從事檢測技術及自動化裝置研究。

（作者單位：石橫特鋼集團有限公司）