کاربرد سیستم اندازه گیری دمای بی سیم در تجهیزات برق فشار قوی معدن زغال سنگ

تلفن: +86 18702111813 ایمیل: shelly@acrel.cn

شرکت آکرل،. Ltd.

چکیده:با توسعه مستمر اقتصاد اجتماعی، سیستم برق به سمت ولتاژ بالا و ظرفیت بالا حرکت می کند. فن‌آوری‌ها و تجهیزات جدید سیستم قدرت در یک جریان بی‌پایان پدیدار می‌شوند و ظرفیت انتقال نیرو همچنان رو به بهبود است. با این حال، بار برق ولتاژ بالا که توسط تجهیزات الکتریکی فشار قوی حمل می‌شود، باعث افزایش دمای خود نیز می‌شود که پایداری شبکه برق را تهدید می‌کند. دمای تجهیزات به پارامتر مهمی برای عملکرد پایدار تجهیزات انتقال نیرو در شبکه برق فعلی تبدیل شده است. بر اساس دلایل افزایش دمای تجهیزات الکتریکی فشار قوی، این مقاله ساختار و کاربرد سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم را تحلیل می‌کند، مزایا و معایب کاربرد آن را تجزیه و تحلیل می‌کند و مثال‌های کاربردی برای ارائه مرجع برای بهره‌برداری و توسعه پایدار سیستم برق کشورمان ارائه می‌کند.

کلمه کلیدی:سیستم اندازه گیری دمای بی سیم؛ تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا؛ مزایا و معایب

تجهیزات برق فشار قوی در سیستم برق کشورمان دارای نقاط اتصال متنوعی از جمله اتصالات سوئیچ ایزوله، گره های شینه و غیره می باشد که به دلیل مشکلات کیفی در فرآیند ساخت یا ایمنی، بسیاری از دستگاه ها مشکلات تماس ضعیفی خواهند داشت و در حین استفاده مقاومت زیادی ایجاد می شود و در نتیجه مشکلات افزایش دما ایجاد می شود.

1. دلایل افزایش دمای تجهیزات الکتریکی فشار قوی

کاربرد سیستم اندازه گیری دما از تجزیه و تحلیل علت مشکل افزایش دما جدا نیست. اولین مورد، مشکلات کیفیت و نصب خود تجهیزات الکتریکی فشار قوی، به ویژه در اتصالات پیچ و مهره تجهیزات است. اینکه آیا نقاط اتصال با استانداردها مطابقت دارد یا خیر، و اینکه آیا سفتی مطابق با استانداردها است، همگی بر استحکام مقاومت تأثیر می گذارد. بسیاری از اتصالات تجهیزات در حین نصب مشکلات ناهموار خواهند داشت. سنگ زنی ناکافی همچنین منجر به افزایش مقاومت و تماس ضعیف می شود که بر استفاده از تجهیزات تأثیر می گذارد و مشکل افزایش دما را آشکار می کند. ثانیاً محافظت بی دقت در هنگام حمل و نقل تجهیزات الکتریکی فشار قوی باعث ایجاد برجستگی می شود و در نتیجه باعث تغییر شکل نقاط اتصال یا قطعات کلیدی می شود و در نتیجه منجر به تماس ضعیف می شود. تجهیزات نیز بر تماس تجهیزات تأثیر می گذارد. محیط کار نامناسب برخی از تجهیزات الکتریکی، مانند دمای بالا، باران، برف و باد شدید، پیر شدن خود تجهیزات را تسریع می‌کند و باعث مشکلات جدی افزایش دما می‌شود. چهارم، عوامل خارجی بر تماس ضعیف در اتصال تجهیزات تأثیر می‌گذارد. بسیاری از سایت‌های عملیاتی تجهیزات نسبتاً پیچیده هستند و پیوندهای مختلف مانند نصب، استفاده و نگهداری تجهیزات نیز مستعد اشتباه هستند که در نتیجه تماس ضعیف بسیاری از کانکتورهای کابل و سوئیچ‌های ایزوله و مشکلات جدی افزایش دما ایجاد می‌شود. پنجم، تجهیزات برای مدت طولانی تحت فشار بار بالا هستند. تجهیزات الکتریکی فشار قوی خود انتقال و استفاده از برق فشار قوی را انجام می دهند. هنگامی که جریان بیش از حد بزرگ است و از ظرفیت حمل تجهیزات فراتر می رود، همراه با اثر حرارتی خود جریان، دمای تجهیزات به سرعت افزایش می یابد.

در عملیات واقعی تجهیزات، پنج مشکل فوق در اتصالات کلیدهای مدار، جداکننده ها، اتصالات کابل، بوشینگ ها و باس بارها و غیره رخ می دهد. این نواحی دارای خطاهای زیادی هستند و مستعد مشکلات افزایش دما هستند. در بازرسی و نگهداری روزانه، کارکنان باید بر روی بازرسی و نگهداری تمرکز کنند. در حین بازرسی تجهیزات، اندازه گیری دمای دستگاه نه تنها می تواند وضعیت دستگاه را در حین استفاده درک کند، بلکه گرمای بیش از حد تولید شده در اثر تماس ضعیف یا بار زیاد را نیز به موقع تشخیص می دهد. بار بیش از حد نیاز به نظارت دقیق دارد. این مشکل افزایش دما باعث تشدید قدیمی شدن تجهیزات و در نتیجه کاهش عمر تجهیزات می شود و حتی ممکن است باعث سوختن تجهیزات شود. بنابراین، اعمال یک سیستم اندازه گیری دما در تجهیزات الکتریکی فشار قوی بسیار ضروری است.

در چین، پرکاربردترین روش‌های اندازه‌گیری دما برای تجهیزات برق ولتاژ بالا، روش تراشه مومی نمایشگر دما، روش اندازه‌گیری دمای مادون قرمز، روش اندازه‌گیری دمای فیبر نوری و سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم است. هم روش نمایش دما و هم دماسنج مادون قرمز به صورت دستی کار می‌کنند و داده‌ها را نمی‌توان در زمان واقعی جمع‌آوری کرد. از طریق اندازه گیری فیبر نوری، نتایج اندازه گیری بلادرنگ را می توان به دست آورد. با این حال، در مورد ولتاژ بالا و پایین، نمی تواند عوامل محیطی را به طور کامل ایزوله کند و نمی تواند الزامات مشخصات ابزار دقیق الکتریکی برای ابزارهای ولتاژ بالا را برآورده کند. علاوه بر این، هنگام نصب در کابینت، به دلیل مشکلاتی مانند عدم مقاومت فیبر نوری در برابر دمای بالا و دشوار بودن سیم کشی، موانع بزرگی برای نصب آن وجود دارد. فناوری اندازه گیری دمای بی سیم موجود عمدتاً به حالت انتقال بی سیم فعلی برای غلبه بر مشکلات اتصال و اتصال حلقه های اولیه و ثانویه متکی است و در نتیجه ایمنی استفاده از توان با ولتاژ بالا را بهبود می بخشد.

2. تجزیه و تحلیل ساختار سیستم اندازه گیری دمای بی سیم و کاربرد تجهیزات

ترکیب سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم را می‌توان به بخش سنسور دما و قسمت نمایش و تجزیه و تحلیل نتایج پایش دما، و همچنین سخت‌افزار و نرم‌افزار سیستم تقسیم کرد. ساختار سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم برای تجهیزات برق فشار قوی همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، معمولاً با سنسورهای دما در محل اتصال کابینت سوئیچ، اتصالات کابل، فیوزها به ترتیب دقت سنسور و غیره نصب می‌شود. موقعیت ولتاژ به عنوان جسم آزمایشی، و سپس سیگنال جمع آوری شده با استفاده از فناوری بی سیم ارسال و نمایش داده می شود. به منظور اطمینان از ایمنی اندازه گیری دما، قسمت های کاری ولتاژ بالا و ولتاژ پایین برای جلوگیری از نشت و سایر حوادث عایق بندی می شوند. سپس داده های دریافت شده توسط گیرنده از طریق پورت سریال یا موازی به کامپیوتر منتقل می شود و توسط برنامه از پیش برنامه ریزی شده آنالیز و پردازش می شود.

شکل 1 نمودار شماتیک ساختار سیستم اندازه گیری دمای بی سیم برای تجهیزات برق ولتاژ بالا

2.1 سنسور دما

وظیفه سنسور دما تبدیل سیگنال دما به سیگنال الکتریکی است. معمولاً از ترموکوپل متر Pt100 استفاده می شود که دقت اندازه گیری آن به 0.1 درجه سانتی گراد می رسد. همچنین می توان از سنسور جریان مینیاتوری شار صفر استفاده کرد که ارزش کاربردی بالایی نیز دارد. از نظر فنی، سنسور مغناطیسی Permalloy کم تلفات را به عنوان هسته آهنی انتخاب می کند و از فناوری فشار منفی ویژه و ابزار حفاظتی برای جبران خودکار هسته آهنی استفاده می کند، به طوری که هسته آهنی در شرایط کار ایده آل از سنسور دمای مغناطیسی صفر و همچنین شار مغناطیسی صفر است. منبع تغذیه، مدار اندازه گیری، مدار کنترل منطقی و مدار ارتباط رادیویی در فرکانس خاص. به منظور انطباق با شرایط کاری بالاتر، معمولاً در لوله های حرارتی قابل جمع شدن با دمای بالا و فشار بالا بسته بندی می شود و دارای خواص ضد آب و ضد گرد و غبار خاصی برای اطمینان از استفاده طولانی مدت است. حسگر، سیم چسب مقاوم در برابر حرارت یا فناوری چسب را می توان برای ترکیب عنصر حساس به حرارت با سطح جسم استفاده کرد، اما باید مراقب بود که نقاط تماس نزدیک نگه داشته شوند تا خطاهای اندازه گیری کاهش یابد. سنسور دمای بی سیم باید محدوده کاری خطی گسترده ای داشته باشد. معمولاً یک عنصر سنجش دما از -55 تا 130 درجه سانتیگراد انتخاب می شود و سنسور دما با توجه به الزامات دقت اندازه گیری و خطای اندازه گیری در شرایط کاری مختلف انتخاب می شود.

2.2 آشکارساز دمای بی سیم

سیستم آشکارساز دمای بی سیم دارای چندین کانال دریافت کننده است که می تواند چندین نقطه اندازه گیری مختلف را در زمان واقعی پردازش و نمایش دهد. در آشکارساز دمای بی سیم عملکردهای قضاوت و رسیدگی به خطا وجود دارد. یک منطقه ایمنی از قبل توسط کارکنان تنظیم می شود و اطلاعات جمع آوری شده با آستانه تنظیم شده توسط آشکارساز دمای بی سیم مقایسه می شود. اگر دما از آستانه فراتر رفت، وارد ماژول پردازش خطا می شود و متن هشدار را خروجی می دهد و مجموعه ای از سطوح بالا و پایین را برای شروع سیگنال و صدای زنگ خروجی می دهد. آشکارساز دمای بی سیم علاوه بر عملکردهای اولیه تشخیص و هشدار، توانایی انتقال اطلاعات را نیز دارد. می توان آن را از طریق یک خط داده یا یک تراشه ارتباطی پورت سریال/موازی به رایانه متصل کرد و کارمندان می توانند چندین سوئیچ و قطعات تماس را در زمان واقعی نظارت کنند و وضعیت عملکرد آنها را کنترل کنند تا مشکلات ایمنی موجود را به موقع کشف کنند.

2.3 سیستم نظارت بر دما در زمان واقعی

در مقایسه با امکانات سخت افزاری فوق الذکر مانند سنسورها و آشکارسازها، سیستم پایش دمای بی‌درنگ بیشتر به سیستم نرم‌افزاری در سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم تمایل دارد. از طریق رابط مشتری با کارکنان ارتباط برقرار می کند و دستورالعمل ها را آپلود و صادر می کند. به منظور کاهش شدت کار اپراتورها، کارگران فنی یک سیستم پایش دمای بلادرنگ را ایجاد کرده اند که با توضیحات بالا مطابقت دارد، به طوری که نتایج اندازه گیری دما بخش سخت افزاری را تجزیه و تحلیل و پردازش می کند. توابع بخش سخت افزاری را ادغام و تکمیل می کند. در طراحی سیستم پایش دما در زمان واقعی، می توان از برخی روش های طراحی مدولار برای کار پردازش داده های اضافی استفاده کرد و هر واحد ماژول بر اساس عملکرد تجزیه می شود و داده ها بر اساس دسته بندی ذخیره و پردازش می شوند. این روش طراحی مدولار می‌تواند باعث شود که سیستم پایش دما در زمان واقعی از کاربرد و ایمنی بالاتری برخوردار باشد. سیستم پایش دمای بی‌درنگ می‌تواند به کارگران فنی برای جمع‌آوری، استخراج، مقایسه و تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده‌ها کمک کند و می‌تواند شرایط غیرعادی مختلف را در زمان واقعی با توجه به دماهای مختلف تجهیزات مختلف گزارش دهد تا از عملکرد عادی دستگاه‌های مختلف اطمینان حاصل کند. در عین حال، سیستم پایش دمای بی‌درنگ عملکرد ریاضی و عملکرد تجسمی خوبی دارد که می‌تواند داده‌های یک دوره معین را به عنوان نمودار و علامت‌گذاری بعد نمایش دهد.

3. مزایا و معایب سیستم اندازه گیری دمای بی سیم اعمال شده در تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا

3.1 مزایای فنی سیستم اندازه گیری دمای بی سیم به کار رفته در تجهیزات الکتریکی

با پیشرفت علم و فناوری، سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم دستخوش به‌روزرسانی‌ها و به‌روزرسانی‌های متعددی شده است، عملکرد آن قوی‌تر و قوی‌تر شده است، و نظارت بر دما دقیق‌تر و دقیق‌تر شده است. ساخت و ساز فعلی قدرت مستلزم آن است که سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم، به‌ویژه برای تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا، بیشتر و دقیق‌تر باشد. سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم نیز با استفاده از تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا به طور مداوم تنظیم می‌شود. از نظر دریافت سیگنال، سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم فرکانس سیگنال بالاتری را بر اساس ویژگی‌های تجهیزات الکتریکی فشار قوی گسترش می‌دهد که پایداری خوبی دارد و به راحتی توسط عوامل خارجی مختل نمی‌شود. فناوری ارتباط بی‌سیم در انتقال سیگنال استفاده می‌شود که می‌تواند نسبتاً ساده، پردازش داده‌ها و مصرف انرژی را تحلیل کند. وضعیت کار دستگاه را می توان در زمان واقعی بدون اینکه تحت تأثیر محدودیت های مشروط آب و هوا قرار گیرد نظارت کرد. دمای دستگاه را می توان در زمان واقعی برای جلوگیری از تشخیص از دست رفته کنترل کرد. در عین حال می توان هشدار دمای بیش از حد دستگاه را با توجه به نیاز کاربر تنظیم کرد و از طریق صدا و سیگنال مکان تجهیزات خاص را به اپراتور یادآوری کرد.

3.2 کاربرد ناکافی سیستم اندازه گیری دمای بی سیم در تجهیزات الکتریکی

اندازه‌گیری دمای تجهیزات الکتریکی فشار قوی با استفاده از سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم، شدت کار بازرسی اپراتورهای پست را کاهش می‌دهد و همزمان عملکرد ایمنی تجهیزات را بهبود می‌بخشد. با این حال، کاستی‌های خاصی نیز در سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم در استفاده واقعی وجود دارد. اول از همه، سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم یک فناوری فعال است که برای تامین برق نیاز به باتری داخلی دارد. هنگامی که باتری تمام شود، سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم به طور خودکار خاموش می‌شود و کارکنان نمی‌توانند دمای دستگاه را ببینند و فقط می‌توانند با قطع خط برای تعویض باتری، اتصال را بازیابی کنند، در نتیجه تعداد عملیات سوئیچینگ و قطع‌های برق برنامه‌ریزی نشده در پست به شدت افزایش می‌یابد. برای حل این مشکل، می‌توانیم فناوری را با باتری غیرفعال تولید و با استفاده از برق غیرفعال تولید کنیم. جریان نقطه ثابت به عنوان قدرت، به طوری که قابلیت اطمینان کل سیستم بهبود یافته است. ثانیا، برخی از شاخص های کنترل دمای دستگاه منبع تغذیه اغلب در کاربردهای عملی شکست می خورند. ابتدا قضاوت می شود که باتری سنسور اندازه گیری دمای بی سیم کافی نیست. پس از قطع برق و تعویض سنسور اندازه‌گیری دمای بی‌سیم، این پدیده همچنان وجود دارد. در این حالت، تشخیص محل، رفع اشکال نصب انتهای گیرنده، کوتاه کردن فاصله بین نقطه اندازه‌گیری دما و سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم و اجتناب از این وضعیت ضروری است. علاوه بر این، سنسور دمای بی‌سیم با فناوری فعال خود نمی‌تواند باتری را جایگزین کند. اگر تشخیص داد که باتری کافی نیست، سنسور بی سیم باید تعویض شود. این نه تنها هزینه تعمیر و نگهداری ابزار را افزایش می دهد، بلکه باعث مصرف منابع تجهیزات نیز می شود.

4. نمونه های کاربردی سیستم اندازه گیری دمای بی سیم

در مقایسه با فناوری سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم خارجی، توسعه فناوری اندازه‌گیری دمای داخلی نسبتاً عقب است، اما با توجه به توجه مستمر صنعت داخلی در سال‌های اخیر، سرمایه‌گذاری، نیروی انسانی و منابع مادی در این زمینه بهبود یافته است. در صنعت برق، تجهیزات جانبی زیادی وجود دارد، به ویژه تجهیزات مانیتورینگ برای عملکرد برق. یعنی وقتی خط تا یک بار مشخص یا دمای بالا کار می کند، دستگاه به طور خودکار منبع تغذیه را قطع می کند تا از بروز حوادث جلوگیری شود. که باعث افزایش مقاومت خود دستگاه و افزایش حرارت در حین کار می شود.بنابراین برای مدت طولانی می توان به راحتی باعث بروز حوادث ایمنی و به خطر افتادن سلامتی جانی و مالی افراد شد. در پاسخ به این وضعیت، برخی از شرکت‌های داخلی از فناوری اندازه‌گیری دمای بی‌سیم برای تولید برق استفاده کرده‌اند. با محبوبیت این فناوری، اکنون نه تنها در صنعت برق، بلکه در سایر صنایع با مشکلات افزایش دما نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

5. سناریوهای کاربردی

دستگاه اندازه گیری دمای آنلاین کنتاکت الکتریکی برای مانیتورینگ دمای اتصالات کابل در کابینت های کلید فشار قوی و پایین، کنتاکت های قطع کننده مدار، سوئیچ های چاقو، سر میانی کابل های فشار قوی، ترانسفورماتورهای نوع خشک، تجهیزات ولتاژ پایین و جریان بالا مناسب است. این می تواند از خطرات ایمنی بالقوه ناشی از مقاومت بیش از حد تماس و گرمایش ناشی از اکسیداسیون، شلی، گرد و غبار و سایر عوامل در حین کار جلوگیری کند، در نتیجه ایمنی تجهیزات را بهبود می بخشد، وضعیت عملکرد تجهیزات را به موقع، مداوم و دقیق منعکس می کند و میزان تصادفات تجهیزات را کاهش می دهد.

6. پیکربندی سخت افزار سیستم

7. نتیجه گیری

با توجه به توسعه مداوم سنسورها، ارتباطات داده های بی سیم، داده کاوی و سایر فناوری ها، سیستم نظارت بر زمان واقعی دمای الکتریکی ولتاژ بالا علمی تر خواهد شد. با به کارگیری و رواج سیستم اندازه‌گیری دمای بی‌سیم، صنعت برق کشورمان نیز پایدارتر و ایمن‌تر شده و پیشرفت فناوری آن به توسعه کشورمان کمک کرده است.

مراجع:

[1] کتابچه راهنمای طراحی و کاربرد ریزشبکه Acrel Enterprise. نسخه 2022.05

سیستم پایش آنلاین دما عمدتاً از یک سنسور دما و یک واحد اکتساب/نمایش دما در لایه تجهیزات، یک دروازه محاسبات لبه در لایه ارتباطی و یک میزبان سیستم اندازه‌گیری دما در لایه کنترل ایستگاه برای تحقق نظارت بر دمای آنلاین قسمت‌های الکتریکی کلیدی سیستم تبدیل و توزیع نیرو تشکیل شده است.