智能點(diǎn)檢傳感器在電機(jī)上的應(yīng)用

王小潔

（江蘇省鹽城技師學(xué)院 江蘇 鹽城 224000）

0 引言

近年來各企業(yè)在日常運(yùn)營管理的過程當(dāng)中，逐漸朝著產(chǎn)業(yè)一體化的方向發(fā)展，如果某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障問題，那么產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題就會(huì)受到直接影響，輕則需要停止生產(chǎn)環(huán)節(jié)，重則有可能帶來經(jīng)濟(jì)損失和人員的傷亡問題。智能點(diǎn)檢傳感器是在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，出現(xiàn)的一種新型故障診斷系統(tǒng)，它可以對(duì)電機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生的故障問題進(jìn)行及時(shí)分析反饋，并通知工作人員解決[1]。對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行而言，在早期進(jìn)行設(shè)備的診斷工作是進(jìn)行必要的早期發(fā)現(xiàn)，早期解決，才可以整體降低危險(xiǎn)發(fā)生的程度。

1 智能點(diǎn)檢傳感器的應(yīng)用分析

系統(tǒng)運(yùn)行期間往往會(huì)存在各種各樣的信息，運(yùn)行的常規(guī)數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)故障信息等等，而傳感器的存在就是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行期間產(chǎn)生的一系列信息進(jìn)行收集，它不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能產(chǎn)生直接的影響，所以人們對(duì)傳感器故障診斷研究的內(nèi)容相對(duì)較少。但是如果傳感器的運(yùn)行效果未能達(dá)到相關(guān)的指標(biāo)，或者傳感器在運(yùn)行期間很容易受外界因素的干擾，那么整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效果會(huì)大打折扣。早在 2016年ABB就已經(jīng)在漢諾威展上推出高科技傳感器，該傳感器是電機(jī)智能傳感器。它的出現(xiàn)受到了全球工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，因?yàn)檫@種新型的傳感器顛覆了傳統(tǒng)的理念，同時(shí)創(chuàng)新理念也得到了廣泛的認(rèn)可。2017年6月，ABB用于中國杭州ABB電力以及自動(dòng)化客戶群體當(dāng)中，經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐研究之后，逐漸推向中國市場。

2 智能傳感器的構(gòu)成

2.1 傳感器部分

傳感器是指用物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)等特點(diǎn)，按照一定的規(guī)律、轉(zhuǎn)化成符合需要輸出量，能夠感受到特定物理量的器件，主要包含傳感器及其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能的部分。常見的傳感器包括電磁傳感器、應(yīng)變感應(yīng)器、壓電晶體感應(yīng)器和最常見的MEMS感應(yīng)器。MEMS感應(yīng)器主要用于低端應(yīng)用，可以替代傳統(tǒng)的感應(yīng)器，同時(shí)在高端的應(yīng)用中，MEMS傳感器也有著一定的用處，但與低端應(yīng)用相比，有一定的不同。

2.2 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）通常是指綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、集成電路技術(shù)和電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)，能夠執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)。這是一種為特定任務(wù)而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系，能夠完成智能傳感器中數(shù)據(jù)采集、控制、數(shù)據(jù)處理、分析、預(yù)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信和自學(xué)習(xí)等多種功能，也就是常說的智能傳感器的大腦。

2.3 通信部分

通信部分主要是利用智能傳感器進(jìn)行外部監(jiān)測，獲取有效的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠康倪^程。主要包括有線通信和無線通信兩種形式。無線通信中的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著成本低、功效、低功能、多種類齊全的特點(diǎn)，在當(dāng)今社會(huì)廣泛應(yīng)用。

2.4 供電系統(tǒng)

智能傳感器工作的動(dòng)力來源于供電系統(tǒng)，只有少數(shù)無線傳感器不具備這種功能。無線智能傳感器一般為電池提供電量保證，傳感器能夠在不換電池的情況下長期工作，并且要求能夠工作2～10年，電池的體積往往占到無線智能傳感器的一半以上，所以當(dāng)今應(yīng)用中最應(yīng)當(dāng)做的就是降低待機(jī)功耗，提高電源轉(zhuǎn)化效率。

3 應(yīng)用特點(diǎn)

將這種類型的分析算法融入監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器中可以提高對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析效率，同時(shí)也可以進(jìn)行濾波清洗的預(yù)處理工作。與其他類型的傳統(tǒng)傳感器相比，智能點(diǎn)檢傳感器可以更好地對(duì)故障的內(nèi)容進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)警報(bào)警效果。高性能的4G無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一旦發(fā)生故障之后，系統(tǒng)就會(huì)將設(shè)備狀態(tài)的信息實(shí)時(shí)上傳到云端平臺(tái)[2]。相關(guān)負(fù)責(zé)管理人員就可以在云端平臺(tái)獲取到數(shù)據(jù)并展示和進(jìn)行故障診斷。在預(yù)測性維修理念的背景下，各個(gè)設(shè)備可以24小時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷壽命預(yù)測以及維修決策的支持，除此之外，維修活動(dòng)的開展也需要以預(yù)測性維修數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。這種維修管理方式可以有效避免維修不足的現(xiàn)象，同時(shí)也可以避免過度維修現(xiàn)象的出現(xiàn)，屬于一種新興的維修方式。

4 研究與探索

4.1 早期發(fā)布產(chǎn)品的功能性和兼容性

各類類型的產(chǎn)品在早期進(jìn)入外形尺寸有兩種不同的類型，一種是140 mm～499 mm，另一種是160 mm～450 mm。它適用于兩種不同類型的電機(jī)，分別是直接啟動(dòng)聯(lián)網(wǎng)的電機(jī)以及連續(xù)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)柱體上熱進(jìn)行的異步電機(jī)。它檢測的內(nèi)容比較多，包括表面的溫度、軸承的狀態(tài)、整體的振動(dòng)等。傳感器和互聯(lián)網(wǎng)之間存在自動(dòng)化通信的渠道，可以很好地提高數(shù)據(jù)收集的效率。

4.2 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)企業(yè)來說，智能點(diǎn)檢傳感器不僅實(shí)現(xiàn)了智能化升級(jí)，還建立了核心設(shè)備的在線監(jiān)測與維護(hù)管理系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的核心價(jià)值。同時(shí)也降低了能源的浪費(fèi)，企業(yè)的運(yùn)營效率得到明顯提升，建立基于大數(shù)據(jù)智能化的設(shè)備在線監(jiān)測，亦可幫助企業(yè)及時(shí)掌握核心設(shè)備狀態(tài)，做好設(shè)備的計(jì)劃檢修工作，利于提升企業(yè)的競爭力。

4.3 熱點(diǎn)及工作流程

傳感器安裝在電機(jī)的散熱筋外殼上，通過手機(jī)App或無線網(wǎng)搜集傳感器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在ABB平臺(tái)云端安全服務(wù)器進(jìn)行快速分析，結(jié)果可立即顯示在手機(jī)App里及電腦網(wǎng)頁上。

4.4 實(shí)際應(yīng)用效果

珠海發(fā)電廠是中外合作的大型火力發(fā)電廠，位于珠海市金灣區(qū)南水鎮(zhèn)臨港工業(yè)區(qū)，作為粵電集團(tuán)旗下興建的大型發(fā)電公司，廠區(qū)占地面積達(dá)到了115萬m2。珠海電廠也是國家九五計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，2000年4月3日第一組機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，第二臺(tái)機(jī)組則于2001年2月5日投入商業(yè)運(yùn)行。

現(xiàn)場旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備在百臺(tái)以上，尤其以電機(jī)為主，設(shè)備容易發(fā)生故障，產(chǎn)生巨大的損耗，綜合成本較高，對(duì)人員的巡檢難度要求也較高。珠海發(fā)電廠必須依靠先進(jìn)的管理理念和優(yōu)秀的技術(shù)力量，為智能化管理及系統(tǒng)設(shè)備、智能化監(jiān)測管理提供基礎(chǔ)幫助。ABB在2017年12月安裝了一臺(tái)ABB電機(jī)智能監(jiān)測裝置，給珠海電廠提供了一定的支持，通過實(shí)際的運(yùn)行和數(shù)據(jù)對(duì)比，取得了珠海電廠的認(rèn)可。

珠海電廠脫硫段14臺(tái)電機(jī)智能監(jiān)測裝置給電機(jī)運(yùn)行和數(shù)據(jù)的健康提供定期的監(jiān)測數(shù)值，精準(zhǔn)確定，就像給電機(jī)帶了一塊智能腕表，隨時(shí)提供監(jiān)測一樣。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)智能化的傳輸，便捷了傳輸?shù)皆贫朔?wù)器的過程，經(jīng)過專業(yè)化的數(shù)據(jù)分析，將結(jié)果推送到智能手機(jī)終端或者專享平臺(tái)進(jìn)行綜合分析對(duì)比。這種智能監(jiān)測裝置反饋出來的信息與專用檢測設(shè)備儀器檢測出來的數(shù)據(jù)幾乎相同，差異不大。信息反饋的數(shù)據(jù)與計(jì)劃性的停機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維修時(shí)出現(xiàn)的問題與智能監(jiān)測裝置是一樣的。

在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)問題提醒及時(shí)計(jì)劃新的停機(jī)處理：10月9—15日，脫硫段2-1*/2-3*氧化風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承摩擦振動(dòng)較大、電機(jī)不對(duì)中；現(xiàn)場檢修人員及時(shí)計(jì)劃停電和檢測裝置給出警告信號(hào)，對(duì)于檢測、維修維護(hù)、潤滑調(diào)整和加油狀態(tài)都有著一定的幫助，便于恢復(fù)正常。

5 發(fā)展趨勢(shì)

目前如何提高設(shè)備的可利用率，控制設(shè)備故障的發(fā)生概率是各生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)工作中必須解決的問題。智能點(diǎn)檢傳感器屬于智能化監(jiān)控技術(shù)的一種類型，它需要以先進(jìn)無線傳輸技術(shù)作為基礎(chǔ)，屬于在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的一種類型，可以對(duì)多個(gè)機(jī)組和多種類型的設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)測，與此同時(shí)，它還可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行期間有可能發(fā)生故障的位置進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，同時(shí)及時(shí)播報(bào)與故障相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到預(yù)警和報(bào)警的效果[3]。在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，監(jiān)測技術(shù)將會(huì)朝著智能化的方向發(fā)展，這也是未來監(jiān)測技術(shù)的重點(diǎn)研究內(nèi)容。

綜上所述，智能點(diǎn)檢傳感器在電機(jī)上的具體應(yīng)用，可以整體提高電氣系統(tǒng)故障的發(fā)生概率，同時(shí)也可以提高電氣系統(tǒng)管理的智能化。智能化監(jiān)測技術(shù)涉及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，隨著這些技術(shù)的發(fā)展，智能化監(jiān)測技術(shù)的未來會(huì)更加光明，除了要關(guān)注新技術(shù)外，還應(yīng)夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，以此提高獲取傳感器數(shù)據(jù)的可靠性。