Ágrip: Með sífelldri þróun samfélagshagkerfisins færist raforkukerfið í átt að háspennu og mikilli afkastagetu. Ný tækni og búnaður raforkukerfisins koma fram í endalausum straumi og flutningsgeta raforku heldur áfram að batna. Hins vegar veldur háspennuálag sem háspennurafbúnaður ber einnig hækkun á eigin hitastigi sem ógnar stöðugleika raforkukerfisins. Hitastig búnaðar hefur orðið mikilvægur þáttur fyrir stöðugan rekstur raforkuflutningsbúnaðar í núverandi raforkukerfi. Byggt á orsökum hitastigshækkunar háspennurafbúnaðar greinir þessi grein uppbyggingu og notkun þráðlausra hitamælingakerfa, greinir kosti og galla notkunar þess og veitir dæmi um notkun til að veita viðmiðun fyrir stöðugan rekstur og þróun raforkukerfis landsins.
Lykilorð: Þráðlaust hitamælikerfi; háspennurafbúnaður; kostir og gallar
Háspennurafbúnaður í raforkukerfi landsins hefur fjölbreytt tengipunkta, svo sem einangraða rofa, straumleiðara o.s.frv. Vegna gæðavandamála í framleiðslu- eða öryggisferlinu munu mörg tæki eiga við léleg snertivandamál að stríða og mikil viðnám myndast við notkun, sem leiðir til vandamála með hitastigshækkun.
1. Ástæður fyrir hækkun hitastigs á háspennurafbúnaði
Notkun hitamælingakerfisins er óaðskiljanleg frá greiningu á orsökum hitahækkunarvandamála. Í fyrsta lagi eru vandamál varðandi gæði og uppsetningu háspennurafbúnaðar sjálfs, sérstaklega við samskeyti bolta búnaðarins. Hvort tengipunktar uppfylla staðla og hvort þéttleiki uppfyllir staðla hefur allt áhrif á styrk viðnámsins. Margar tengingar búnaðar munu lenda í ójöfnum og hrjúfum vandamálum við uppsetningu. Ófullnægjandi slípun mun einnig leiða til aukinnar viðnáms og lélegrar snertingar, sem mun hafa áhrif á notkun búnaðarins og gera vandamálið með hitahækkun augljóst. Í öðru lagi mun kæruleysi við flutning háspennurafbúnaðar valda höggum, sem leiðir til aflögunar tengipunkta eða lykilhluta, sem leiðir til lélegrar snertingar. Í þriðja lagi er málmyfirborð háspennurafbúnaðar sjálfs viðkvæmt fyrir tæringu eða oxunarviðbrögðum, og vandamál á yfirborði búnaðarins munu einnig hafa áhrif á snertingu búnaðarins. Lélegt vinnuumhverfi sumra rafbúnaðar, svo sem hár hiti, rigning, snjór og sterkur vindur, mun flýta fyrir öldrun búnaðarins sjálfs og valda alvarlegum vandamálum með hitahækkun. Í fjórða lagi hafa ytri þættir áhrif á lélega snertingu við tengingu búnaðarins. Margar rekstrarstöðvar búnaðar eru tiltölulega flóknar og ýmsar hlekki eins og uppsetning, notkun og viðhald búnaðar eru einnig viðkvæmar fyrir mistökum, sem leiðir til lélegrar snertingar margra kapaltenginga og einangrunarrofa og alvarlegra vandamála með hitastigshækkun. Í fimmta lagi er búnaðurinn undir miklu álagi í langan tíma. Háspennurafbúnaðurinn sjálfur ber flutning og beitingu háspennurafmagns. Þegar straumurinn er of mikill og fer yfir burðargetu búnaðarins, ásamt varmaáhrifum straumsins sjálfs, mun hitastig búnaðarins hækka hratt.
Í raunverulegri notkun búnaðarins munu ofangreind fimm vandamál koma upp í samskeytum rofa, aftenginga, kapaltenginga, hylkja og straumtengja o.s.frv. Þessi svæði eru með marga galla og eru viðkvæm fyrir hitahækkun. Við daglegt eftirlit og viðhald ætti starfsfólk að einbeita sér að eftirliti og viðhaldi. Við skoðun búnaðarins getur hitamæling tækisins ekki aðeins greint stöðu tækisins við notkun, heldur einnig greint tímanlega ofhita sem myndast vegna lélegrar snertingar eða of mikils álags. Í hlaðnu ástandi, vegna áhrifa straums og hita, er eðlilegt að innra hitastig sé hærra en hitastigið í umheiminum, en hitabreytingar vegna bilunar í búnaðinum sjálfum eða of mikils álags þarf að fylgjast náið með. Þetta hitahækkunarvandamál mun auka öldrun búnaðarins, þar með stytta líftíma búnaðarins og getur jafnvel valdið því að búnaðurinn brennur út. Þess vegna er mjög nauðsynlegt að nota hitamælingarkerfi fyrir háspennurafbúnað.
Í Kína eru algengustu aðferðirnar við hitamælingar á háspennubúnaði hitaskjár með vaxflísum, innrauða hitamælingaraðferð, ljósleiðarahitamælingaraðferð og þráðlaust hitamælingarkerfi. Bæði hitaskjárinn og innrauða hitamælirinn eru handvirkt stjórnaðir og ekki er hægt að safna gögnum í rauntíma. Með ljósleiðaramælingum er hægt að fá rauntíma mælingarniðurstöður. Hins vegar, bæði í há- og lágspennu, er ekki hægt að einangra umhverfisþætti að fullu og uppfyllir ekki kröfur rafmagnstækja um háspennutæki. Þar að auki, þegar tækið er sett upp í skáp, eru miklar hindranir við uppsetningu vegna vandamála eins og ljósleiðarans sem er ekki hitaþolinn og raflögnin er erfið. Núverandi þráðlaus hitamælingartækni byggir aðallega á núverandi þráðlausum sendingarháttum til að vinna bug á tengingar- og festingarvandamálum aðal- og aukalykkjunnar og bætir þannig öryggi háspennuafls.
2. Greining á uppbyggingu og notkun þráðlausra hitamælingakerfa fyrir hita
Samsetning þráðlausra hitamælingakerfisins má skipta í hitaskynjarahluta og hluta sem sýnir og greinir niðurstöður hitavöktunar, sem og vélbúnað og hugbúnað kerfisins. Uppbygging þráðlausra hitamælingakerfisins fyrir háspennubúnað, eins og sýnt er á mynd 1, er venjulega sett upp með hitaskynjurum á samskeytum rofaskápa, kapaltenginga, öryggisbúnaða o.s.frv. Til að tryggja nákvæmni mælingarinnar er skynjarinn venjulega á sömu spennustöðu og prófunarhluturinn og síðan er safnað merki sent og birt með þráðlausri tækni. Til að tryggja öryggi hitamælinga eru háspennu- og lágspennuhlutar einangraðir til að koma í veg fyrir leka og önnur slys. Venjulega eru margar rásir á ytra byrði vinnubúnaðarins fyrir rauntímaeftirlit og gagnavinnslu á mörgum stöðum. Síðan eru gögnin sem móttakarinn tekur við send til tölvunnar í gegnum rað- eða samsíða tengi og greind og unnin af forforrituðu forriti.
Mynd 1 Skýringarmynd af uppbyggingu þráðlauss hitamælingarkerfis fyrir háspennubúnað
2.1 Hitaskynjari
Hlutverk hitaskynjarans er að breyta hitamerkinu í rafmerki. Venjulega er notaður PT100 hitamælir og mælingarnákvæmni hans getur náð 0,1 gráðu á Celsíus. Einnig er hægt að nota núllflæðis smástraumskynjara, sem hefur einnig mikið notkunargildi. Tæknilega séð velur segulskynjarinn lágtap Permalloy sem járnkjarna og notar sérstaka neikvæða þrýstingstækni og verndarbúnað til að ná sjálfvirkri bætur fyrir járnkjarna, þannig að járnkjarninn sé í kjörstöðu við núll segulflæði. Auk hitamælitækisins inniheldur þráðlausi hitaskynjarinn einnig aflgjafa, mælirás, rökstýringarrás og útvarpssamskiptarás á ákveðinni tíðni. Til að aðlagast hærri vinnuskilyrðum er hann almennt pakkaður í háhita-, háþrýstingshitakrimpandi rör og hefur ákveðna vatnsheldni og rykþétta eiginleika til að tryggja langtíma notkun. Þar sem vinnusvæði þráðlausra hitamælitækja er venjulega lítið ætti að minnka stærð hans eins mikið og mögulegt er til að mæta vinnuskilyrðum við notkun. Þegar hitaskynjari er notaður er hægt að nota hitaþolinn límvír eða límtækni til að sameina hitanæma frumefnið við yfirborð hlutarins, en gæta skal þess að halda snertipunktunum nálægt til að draga úr mælivillum. Þráðlausi hitaskynjarinn ætti að hafa breitt Línulegt vinnusvið. Venjulega er hitaskynjari valinn á bilinu -55~130 gráður á Celsíus og hitaskynjarinn er valinn í samræmi við kröfur um mælingarnákvæmni og mælingarvillu við mismunandi vinnuskilyrði.
2.2 Þráðlaus hitastigsmælir
Þráðlausa hitaskynjarinn hefur margar móttökurásir sem geta unnið úr og birt marga mismunandi mælipunkta í rauntíma. Þráðlausi hitaskynjarinn hefur aðgerðir til að greina og meðhöndla bilanir. Starfsfólk stillir öryggissvæði fyrirfram og upplýsingarnar sem safnast eru saman við stillt þröskuld. Ef hitastigið fer yfir þröskuldinn fer það inn í bilanavinnslueininguna og sendir frá sér viðvörunartexta og sendir frá sér há og lág gildi til að hefja viðvörunarmerki og hljóð. Auk grunnskynjunar- og viðvörunaraðgerða getur þráðlausi hitaskynjarinn einnig sent upplýsingar. Hægt er að tengja hann við tölvu í gegnum gagnalínu eða rað-/samsíða tengissamskiptaflís og starfsmenn geta fylgst með mörgum rofum og tengihlutum í rauntíma og stjórnað rekstrarstöðu þeirra til að uppgötva öryggisvandamál í tæka tíð.
2.3 Rauntíma hitastigsvöktunarkerfi
Í samanburði við ofangreinda vélbúnaðaraðstöðu eins og skynjara og skynjara, er rauntímahitaeftirlitskerfið frekar notað af hugbúnaði í þráðlausum hitamælingakerfum. Rauntímahitaeftirlitskerfið er samþætting á heildarrekstri þráðlausrar hitamælingarvélbúnaðar, gagnavinnslu, merkjasöfnun og öðrum aðgerðum. Það hefur samskipti við starfsfólk í gegnum viðskiptavinaviðmótið og hleður upp og gefur út leiðbeiningar. Til að draga úr vinnuafli rekstraraðila hafa tæknimenn þróað rauntímahitaeftirlitskerfi sem uppfyllir ofangreindar lýsingar, til að greina og vinna úr niðurstöðum hitamælinga vélbúnaðarhlutans. Rauntímahitaeftirlitskerfið hefur virkni á borð við hitastigssýn, gagnageymslu, greiningu og samanburð á sögulegum gögnum, bilanaviðvörun, bilanagreiningu, greiningu á rekstrarstöðu búnaðar o.s.frv., og það getur samþætt og bætt við virkni vélbúnaðarhlutans. Við hönnun rauntímahitaeftirlitskerfisins er hægt að nota nokkrar mátaðferðir til að vinna úr óþarfa gagnavinnslu, og hver eining er sundurliðuð eftir virkni, og gögnin eru geymd og unnin eftir flokkum. Þessi mátaðferð getur gert rauntímahitaeftirlitskerfið meira notagildi og öryggi. Rauntímahitaeftirlitskerfið getur aðstoðað tæknimenn við að safna, vinna úr, bera saman og greina mikið magn gagna og getur greint frá ýmsum óeðlilegum aðstæðum í rauntíma í samræmi við mismunandi hitastig mismunandi búnaðar til að tryggja eðlilega virkni ýmissa tækja. Á sama tíma hefur rauntímahitaeftirlitskerfið einnig góða stærðfræðilega virkni og sjónræna frammistöðu, sem getur birt gögn ákveðins tímabils sem töflu og merkt gögnin til að auðvelda síðari viðhald.
3. Kostir og gallar þráðlausra hitamælingakerfa sem notuð eru í háspennurafbúnaði
3.1 Tæknilegir kostir þráðlausra hitamælingakerfa sem notuð eru í rafbúnaði
Með framþróun vísinda og tækni hefur þráðlaus hitamælingarkerfi gengið í gegnum fjölmargar uppfærslur og uppfærslur, afköst þess hafa batnað og hitavöktunin hefur orðið nákvæmari og nákvæmari. Núverandi uppbygging orkugjafa krefst þess að þráðlaus hitamælingarkerfi séu sífellt nákvæmari í rauntíma, sérstaklega fyrir háspennurafbúnað. Þráðlaus hitamælingarkerfi eru einnig stöðugt aðlöguð með notkun háspennurafbúnaðar. Hvað varðar merkjamóttöku, þá nær þráðlausa hitamælingarkerfið hærri merkjatíðni byggt á eiginleikum háspennurafbúnaðar, sem hefur góða stöðugleika og er ekki auðveldlega truflað af utanaðkomandi þáttum. Þráðlaus samskiptatækni er notuð í merkjasendingu, sem er tiltölulega einföld, orkunotkun og kostnaður lítill, og hægt er að greina og vinna úr henni samkvæmt mótteknum gögnum, og hægt er að fylgjast með vinnustöðu tækisins í rauntíma án þess að veðurskilyrði hafi áhrif á það. Hægt er að fylgjast með hitastigi tækisins í rauntíma til að forðast að missa af uppgötvun. Á sama tíma er hægt að stilla ofhitaviðvörun tækisins eftir þörfum notandans og hægt er að minna rekstraraðila á staðsetningu búnaðarins með hljóði og merki.
3.2 Ófullnægjandi notkun þráðlausra hitamælingakerfa í rafbúnaði
Hitamælingar á háspennurafbúnaði með þráðlausu hitamælingarkerfi draga úr skoðunarvinnu rekstraraðila spennistöðvarinnar og bæta öryggi búnaðarins á sama tíma. Hins vegar eru einnig ákveðnir gallar í þráðlausu hitamælingarkerfi í raunverulegri notkun. Í fyrsta lagi er þráðlausa hitamælingarkerfið virk tækni sem krefst innbyggðrar rafhlöðu til aflgjafar. Þegar rafhlaðan er tæmd slokknar þráðlausa hitamælingarkerfið sjálfkrafa og starfsfólk getur ekki séð hitastig tækisins og getur aðeins endurheimt tenginguna með því að aftengja línuna til að skipta um rafhlöðu. Þar af leiðandi eykst fjöldi rofa og ófyrirséðra rafmagnsleysi í spennistöðinni til muna. Til að leysa þetta vandamál getum við bætt tæknina, skipt út innbyggðu rafhlöðunni fyrir óvirkan aflgjafa og notað rafsegulbylgjuna sem myndast af föstum punktstraumi sem aflgjafa, þannig að áreiðanleiki alls kerfisins hefur batnað. Í öðru lagi bila sumir hitastýringarvísar aflgjafans oft í reynd. Það er bráðabirgða niðurstaðan sú að rafhlaða þráðlausa hitamælingarskynjarans sé ófullnægjandi. Eftir að rafmagnsleysi hefur orðið og þráðlausi hitamæliskynjarinn hefur verið skipt út, er þetta fyrirbæri enn til staðar. Í þessu tilviki er nauðsynlegt að greina staðsetninguna, greina villur í uppsetningu móttökuenda, stytta fjarlægðina milli hitamælipunktsins og þráðlausa hitamælikerfisins og forðast þessa stöðu. Að auki getur þráðlausi hitamælirinn með eigin virku tækni ekki skipt út rafhlöðunni. Ef hann greinir að rafhlaðan sé ekki næg þarf að skipta um þráðlausa skynjarann. Þetta mun ekki aðeins auka viðhaldskostnað tækisins, heldur einnig valda auðlindanotkun búnaðarins.
4. Dæmi um notkun þráðlausra hitamælingakerfa
Þróun innlendrar hitamælingartækni er tiltölulega langt á eftir í samanburði við erlenda þráðlausa hitamælingartækni, en vegna stöðugrar athygli innlendra iðnaðarins á undanförnum árum hefur fjárfesting, mannafli og efnisleg úrræði á þessu sviði aukist. Í orkuiðnaðinum eru margir aukabúnaður, sérstaklega eftirlitsbúnaður fyrir raforkuframleiðslu. Það er að segja, þegar línan nær ákveðnu álagi eða háum hita, mun tækið sjálfkrafa stöðva aflgjafann til að forðast slys. Þessar hagnýtu nýju vörur eru aðallega notaðar í háspennurafbúnaði og tengi þeirra eru fyrirfram uppsett og ekki er hægt að skipta þeim út. Þó að það muni draga úr viðnámsmyndun að vissu marki, er auðvelt að valda bilun vegna langtímanotkunar, sem mun auka viðnám tækisins sjálfs og auka hitann við notkun. Þannig að í langan tíma er auðvelt að valda öryggisslysum, sem stofnar heilsu fólks og eigna í hættu. Til að bregðast við þessari stöðu hafa sum innlend fyrirtæki beitt þráðlausri hitamælingartækni til orkuframleiðslu. Með vinsældum þessarar tækni er hún nú mikið notuð, ekki aðeins í orkuiðnaðinum, heldur einnig í öðrum atvinnugreinum með vandamál með hitastigshækkun.
5. Umsóknarsviðsmyndir
Rafmagnstengingarhitamælirinn er hentugur til að fylgjast með hita í kapalsamskeytum í há- og lágspennurofaskápum, rofatengjum, hnífarofum, millihausum háspennukaprala, þurrspennubreytum, lágspennu- og hástraumsbúnaði. Hann getur komið í veg fyrir hugsanlegar öryggishættu af völdum of mikillar snertiviðnáms og upphitunar vegna oxunar, lausleika, ryks og annarra þátta við notkun, og þannig bætt öryggi búnaðar, endurspeglað rekstrarstöðu búnaðar tímanlega, stöðugt og nákvæmlega og dregið úr slysatíðni búnaðar.
Mynd 7 Rafmælingar á jafnstraumskerfi og rafhlöðu
6. Uppsetning kerfisbúnaðar
Netvöktunarkerfið fyrir hitastig samanstendur aðallega af hitaskynjara og hitamælingar-/sýniseiningu á búnaðarlaginu, jaðartölvugátt á samskiptalaginu og hitamælingarkerfishýsi á stöðvarstjórnlaginu til að framkvæma netvöktun á hita á lykilrafhlutum orkuumbreytingar- og dreifikerfisins.
7. Niðurstaða
Vegna sífelldrar þróunar skynjara, þráðlausra gagnasamskipta, gagnanáms og annarrar tækni mun rauntíma eftirlitskerfi með háspennurafmagnshita verða vísindalegri. Með notkun og vinsældum þráðlausra hitamælingakerfa er orkuiðnaður landsins okkar einnig stöðugri og öruggari og tækniframfarir hafa stuðlað að þróun landsins.
Heimildir:
[1] Handbók um hönnun og notkun Acrel Enterprise örnets. Útgáfa 2022.05
Birtingartími: 2. maí 2025
















