تطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي في مناجم الفحم

الزمان: 2 سبتمبر 2023 |المصدر: اكرل

الملخص: مع التطور المستمر للاقتصاد الاجتماعي، فإن نظام الطاقة يتجه نحو اتجاه الجهد العالي والقدرة العالية.تظهر التقنيات والمعدات الجديدة لنظام الطاقة في تيار لا نهاية له، وتستمر قدرة نقل الطاقة في التحسن. ومع ذلك، فإن حمل الطاقة عالي الجهد الذي تحمله المعدات الكهربائية عالية الجهد يجعل أيضًا ارتفاع درجة حرارتها هو السبب الذي يهدد الاستقرار. من شبكة الكهرباء.أصبحت درجة حرارة المعدات معلمة مهمة للتشغيل المستقر لمعدات نقل الطاقة في شبكة الطاقة الحالية. واستنادًا إلى أسباب ارتفاع درجة حرارة المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، تحلل هذه المقالة هيكل وتطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي، ويحلل مزايا وعيوب تطبيقه، ويقدم أمثلة تطبيقية لتوفير مرجع للتشغيل المستقر وتطوير نظام الطاقة في بلدنا.

الكلمة الرئيسية: نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي.المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي.المميزات والعيوب

تحتوي المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي في نظام الطاقة في بلدنا على مجموعة متنوعة من نقاط الاتصال، مثل وصلات المفاتيح المعزولة، وعقد التوصيل، وما إلى ذلك. نظرًا لمشاكل الجودة في عملية التصنيع أو السلامة، ستواجه العديد من الأجهزة مشاكل اتصال سيئة و سيتم إنشاء مقاومة كبيرة أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى مشاكل في ارتفاع درجة الحرارة.

1. أسباب ارتفاع درجة حرارة الأجهزة الكهربائية ذات الجهد العالي

إن تطبيق نظام قياس درجة الحرارة لا ينفصل عن تحليل سبب مشكلة ارتفاع درجة الحرارة. الأول هو مشاكل الجودة والتركيب للمعدات الكهربائية ذات الجهد العالي نفسها، وخاصة عند مفاصل براغي المعدات. سواء كانت نقاط التوصيل متوافقة المعايير، وما إذا كان الضيق يلبي المعايير كلها تؤثر على قوة المقاومة. ستواجه العديد من توصيلات المعدات مشاكل غير متساوية وخشنة أثناء التثبيت.سيؤدي الطحن غير الكافي أيضًا إلى زيادة المقاومة وضعف الاتصال، مما سيؤثر على استخدام المعدات ويجعل مشكلة ارتفاع درجة الحرارة واضحة. ثانيًا، ستتسبب الحماية الإهمالية أثناء نقل المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي في حدوث نتوءات، مما يؤدي إلى تشوه نقاط الاتصال أو الأجزاء الرئيسية، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال. ثالثًا، السطح المعدني للمعدات الكهربائية ذات الجهد العالي نفسه عرضة للتآكل أو تفاعلات الأكسدة، وستؤثر المشكلات الموجودة على سطح الجهاز أيضًا على اتصال الجهاز.بيئة العمل السيئة لبعض المعدات الكهربائية، مثل ارتفاع درجة الحرارة والأمطار والثلوج والرياح القوية، ستؤدي إلى تسريع شيخوخة المعدات نفسها، مما يسبب مشاكل خطيرة في ارتفاع درجة الحرارة.رابعًا، تؤثر العوامل الخارجية على ضعف الاتصال عند توصيل المعدات .العديد من مواقع تشغيل المعدات معقدة نسبيًا، كما أن الروابط المختلفة مثل تركيب المعدات واستخدامها وصيانتها معرضة أيضًا للأخطاء، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال بالعديد من موصلات الكابلات والمفاتيح العازلة، ومشاكل خطيرة في ارتفاع درجة الحرارة. خامسًا، المعدات تحت التشغيل ارتفاع ضغط الحمل لفترة طويلة.تقوم المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي نفسها بنقل وتطبيق الكهرباء ذات الجهد العالي.بمجرد أن يكون التيار كبيرًا جدًا ويتجاوز القدرة الاستيعابية للمعدات، إلى جانب التأثير الحراري للتيار نفسه، سترتفع درجة حرارة المعدات بسرعة.

في التشغيل الفعلي للمعدات، ستحدث المشكلات الخمس المذكورة أعلاه عند مفاصل قواطع الدائرة، والموصلات، ومفاصل الكابلات، والبطانات وقضبان الناقلات، وما إلى ذلك. تحتوي هذه المناطق على العديد من الأخطاء وتكون عرضة لمشاكل ارتفاع درجة الحرارة.في الفحص والصيانة اليومية، يجب أن يركز الموظفون على الفحص والصيانة. أثناء فحص المعدات، لا يمكن لقياس درجة حرارة الجهاز فهم حالة الجهاز أثناء الاستخدام فحسب، بل أيضًا اكتشاف الحرارة الزائدة الناتجة عن سوء الاستخدام في الوقت المناسب الاتصال أو الحمل الزائد. في حالة الشحن، بسبب تأثير التيار والحرارة، من الطبيعي أن تكون درجة الحرارة الداخلية أعلى من العالم الخارجي، ولكن تتغير الحرارة بسبب فشل المعدات نفسها أو احتياجات الحمل الزائد لمراقبتها عن كثب.ستؤدي مشكلة ارتفاع درجة الحرارة هذه إلى تفاقم تقادم المعدات، وبالتالي تقليل عمر المعدات، بل وقد تتسبب في احتراق المعدات.لذلك، من الضروري جدًا تطبيق نظام قياس درجة الحرارة على المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي.

في الصين، أكثر طرق قياس درجة الحرارة استخدامًا لمعدات الطاقة ذات الجهد العالي هي طريقة عرض درجة الحرارة باستخدام شريحة الشمع، وطريقة قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء، وطريقة قياس درجة حرارة الألياف الضوئية، ونظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي. يتم تشغيل كل من طريقة عرض درجة الحرارة ومقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء يدويًا. ، ولا يمكن جمع البيانات في الوقت الحقيقي.من خلال قياس الألياف الضوئية، يمكن الحصول على نتائج القياس في الوقت الحقيقي.ومع ذلك، في حالة الجهد العالي والمنخفض، لا يمكنها عزل العوامل البيئية بشكل كامل، ولا يمكنها تلبية متطلبات مواصفات الأجهزة الكهربائية لأجهزة الجهد العالي.علاوة على ذلك، عند التثبيت في الخزانة، توجد أيضًا عوائق كبيرة أمام تركيبها بسبب مشاكل مثل عدم مقاومة الألياف الضوئية لدرجة الحرارة المرتفعة وصعوبة توصيل الأسلاك. وتعتمد تقنية قياس درجة الحرارة اللاسلكية الحالية بشكل أساسي على وضع الإرسال اللاسلكي الحالي للتغلب على مشاكل الاتصال والربط للحلقات الأولية والثانوية، وبالتالي تحسين سلامة استخدام الطاقة ذات الجهد العالي.

2. تحليل هيكل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكية وتطبيق المعدات

يمكن تقسيم تكوين نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي إلى جزء مستشعر درجة الحرارة وجزء عرض وتحليل نتائج مراقبة درجة الحرارة، بالإضافة إلى أجهزة وبرامج النظام. هيكل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي للطاقة ذات الجهد العالي يتم عادةً تثبيت المعدات كما هو موضح في الشكل 1 مع أجهزة استشعار درجة الحرارة عند تقاطع خزانات المفاتيح، ومفاصل الكابلات، والصمامات، وما إلى ذلك. ومن أجل ضمان دقة القياس، يكون المستشعر عادةً في نفس موضع الجهد مثل كائن الاختبار، ومن ثم يتم نقل الإشارة المجمعة وعرضها باستخدام التكنولوجيا اللاسلكية. من أجل ضمان سلامة قياس درجة الحرارة، يتم عزل أجزاء العمل ذات الجهد العالي والجهد المنخفض لمنع التسرب والحوادث الأخرى. عادة، يتم توفير قنوات متعددة على السطح الخارجي معدات العمل للرصد في الوقت الحقيقي ومعالجة البيانات لمواقع متعددة.ثم يتم نقل البيانات التي يستقبلها جهاز الاستقبال إلى الكمبيوتر من خلال المنفذ التسلسلي أو المتوازي، ويتم تحليلها ومعالجتها بواسطة البرنامج المبرمج مسبقًا.

الشكل 1: رسم تخطيطي لهيكل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي لمعدات الطاقة ذات الجهد العالي

2.1 مستشعر درجة الحرارة

وظيفة مستشعر درجة الحرارة هي تحويل إشارة درجة الحرارة إلى إشارة كهربائية.عادةً، يتم استخدام مقياس مزدوج حراري Pt100، ويمكن أن تصل دقة قياسه إلى 0.1 درجة مئوية.يمكن أيضًا استخدام مستشعر تيار مصغر بدون تدفق، والذي له أيضًا قيمة تطبيق عالية. من الناحية الفنية، يختار المستشعر المغناطيسي Permalloy منخفض الفقد كنواة حديدية، ويستخدم تقنية الضغط السلبي الخاصة ووسائل الحماية لتحقيق التعويض التلقائي للتيار المصغر. قلب الحديد، بحيث يكون قلب الحديد في حالة عمل مثالية من التدفق المغناطيسي الصفري. بالإضافة إلى جهاز قياس درجة الحرارة، يشتمل مستشعر درجة الحرارة اللاسلكي أيضًا على مصدر طاقة ودائرة قياس ودائرة تحكم منطقية ودائرة اتصالات لاسلكية بتردد محدد. من أجل التكيف مع ظروف العمل الأعلى، يتم تعبئته بشكل عام في أنابيب قابلة للتقلص بالحرارة وارتفاع الضغط، ولها خصائص معينة مقاومة للماء والغبار لضمان الاستخدام على المدى الطويل. منذ العمل عادة ما تكون مساحة معدات قياس درجة الحرارة اللاسلكية صغيرة، ويجب تقليل حجمها قدر الإمكان لتلبية ظروف العمل أثناء الاستخدام. عند استخدام مستشعر درجة الحرارة، يمكن استخدام سلك لصق مقاوم للحرارة أو تقنية لصق لدمج المواد الحساسة للحرارة عنصر مع سطح الكائن، ولكن يجب الحرص على إبقاء نقاط الاتصال قريبة لتقليل أخطاء القياس. يجب أن يكون لمستشعر درجة الحرارة اللاسلكي نطاق عمل خطي واسع.عادة، يتم اختيار عنصر استشعار درجة الحرارة من -55 إلى 130 درجة مئوية، ويتم اختيار مستشعر درجة الحرارة وفقًا لمتطلبات دقة القياس وخطأ القياس في ظل ظروف العمل المختلفة.

2.2 كاشف درجة الحرارة اللاسلكي

يحتوي نظام كاشف درجة الحرارة اللاسلكي على قنوات استقبال متعددة، يمكنها معالجة وعرض نقاط قياس مختلفة متعددة في الوقت الفعلي. هناك وظائف الحكم ومعالجة الأخطاء في كاشف درجة الحرارة اللاسلكي.يتم تعيين منطقة الأمان مسبقًا من قبل الموظفين، ويتم مقارنة المعلومات المجمعة مع الحد المحدد بواسطة كاشف درجة الحرارة اللاسلكي.إذا تجاوزت درجة الحرارة العتبة، فسوف تدخل وحدة معالجة الأخطاء وتخرج نص التحذير، وتخرج مجموعة من المستويات العالية والمنخفضة لبدء إشارة الإنذار والصوت. بالإضافة إلى وظائف الكشف والإنذار الأساسية، فإن درجة الحرارة اللاسلكية الكاشف لديه أيضًا القدرة على نقل المعلومات.يمكن توصيله بجهاز كمبيوتر من خلال خط بيانات أو شريحة اتصال بمنفذ تسلسلي/متوازي، ويمكن للموظفين مراقبة العديد من المفاتيح وأجزاء الاتصال في الوقت الفعلي، والتحكم في حالة التشغيل الخاصة بهم، وذلك لاكتشاف مشاكل السلامة الحالية في الوقت المناسب.

2.3 نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي

بالمقارنة مع مرافق الأجهزة المذكورة أعلاه مثل أجهزة الاستشعار وأجهزة الكشف، فإن نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي يميل أكثر إلى نظام البرمجيات في نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي. نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي هو دمج درجة الحرارة اللاسلكية الشاملة تشغيل أجهزة القياس ومعالجة البيانات وجمع الإشارات وغيرها من المهام.يتواصل مع الموظفين من خلال واجهة العميل ويقوم بتحميل التعليمات وإصدارها. ومن أجل تقليل كثافة اليد العاملة للمشغلين، طور العمال الفنيون نظامًا لمراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي يلبي الوصف أعلاه، وذلك لتحليل درجة الحرارة ومعالجتها نتائج القياس لجزء الأجهزة. يحتوي نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي على وظائف عرض درجة الحرارة، وتخزين البيانات، وتحليل البيانات التاريخية ومقارنتها، والتحذير من الأخطاء، وتحليل الأخطاء، وتحليل حالة تشغيل المعدات، وما إلى ذلك، ويمكن أن يتكامل ويكمل وظائف جزء الأجهزة. في تصميم نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي، يمكن استخدام بعض طرق التصميم المعياري لأعمال معالجة البيانات الزائدة عن الحاجة، وتتحلل كل وحدة نمطية وفقًا للوظيفة، ويتم تخزين البيانات و معالجتها حسب الفئة.يمكن لطريقة التصميم المعيارية هذه أن تجعل نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي يتمتع بإمكانية تطبيق وأمان أعلى.يمكن لنظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي أن يساعد العاملين الفنيين على جمع واستخراج ومقارنة وتحليل كمية كبيرة من البيانات، ويمكنه الإبلاغ عن العديد من الظروف غير الطبيعية في الوقت الفعلي وفقًا لدرجات حرارة مختلفة للمعدات المختلفة لضمان التشغيل الطبيعي للأجهزة المختلفة. في الوقت نفسه، يتمتع نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي أيضًا بأداء رياضي جيد وأداء تصوري، والذي يمكنه عرض بيانات فترة معينة كمخطط ووضع علامة على البيانات لتسهيل الصيانة اللاحقة.

3. مزايا وعيوب نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي المطبق على المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي

3.1 المزايا التقنية لنظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي المطبق في المعدات الكهربائية

مع تقدم العلم والتكنولوجيا، خضع نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي للعديد من الترقيات والتحديثات، وأصبح أدائه أقوى وأقوى، وأصبحت مراقبة درجة الحرارة أكثر وأكثر دقة. يتطلب بناء الطاقة الحالي نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي أن تكون أكثر وأكثر دقة في الوقت الحقيقي، خاصة بالنسبة للمعدات الكهربائية ذات الجهد العالي.يتم أيضًا ضبط نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي باستمرار باستخدام المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي. وفيما يتعلق باستقبال الإشارة، يقوم نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي بتمديد تردد إشارة أعلى بناءً على خصائص المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، والتي تتمتع باستقرار جيد ولا يمكن إزعاجها بسهولة بسبب العوامل الخارجية. يتم استخدام تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية في نقل الإشارات، وهي بسيطة نسبيًا، واستهلاك منخفض للطاقة وتكلفة، ويمكن تحليلها ومعالجتها وفقًا للبيانات المستلمة، ويمكن معرفة حالة عمل الجهاز مراقبتها في الوقت الحقيقي دون أن تتأثر بالقيود المشروطة للطقس. يمكن مراقبة درجة حرارة الجهاز في الوقت الحقيقي لتجنب الكشف المفقود.في الوقت نفسه، يمكن ضبط إنذار درجة الحرارة الزائدة للجهاز وفقًا لاحتياجات المستخدم، ويمكن تذكير المشغل بموقع المعدات المحدد من خلال الصوت والإشارة.

3.2 عدم كفاية تطبيق نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي في المعدات الكهربائية

إن قياس درجة حرارة المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي باستخدام نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي يقلل من كثافة عمل التفتيش لمشغلي المحطات الفرعية ويحسن أداء سلامة المعدات في نفس الوقت. ومع ذلك، هناك أيضًا بعض أوجه القصور في نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي في الاستخدام الفعلي.بادئ ذي بدء، يعد نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي تقنية نشطة تتطلب بطارية مدمجة لإمداد الطاقة.عندما تنفد البطارية، سيتم إيقاف تشغيل نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي تلقائيًا، ولن يتمكن الموظفون من رؤية درجة حرارة الجهاز، ولا يمكنهم استعادة الاتصال إلا عن طريق فصل الخط لاستبدال البطارية، ونتيجة لذلك، عدد التبديل يتم زيادة العمليات وانقطاع التيار الكهربائي غير المخطط له في المحطة الفرعية بشكل كبير. ومن أجل حل هذه المشكلة، يمكننا تحسين التكنولوجيا، واستبدال البطارية المدمجة بمصدر طاقة سلبي، واستخدام الموجة الكهرومغناطيسية الناتجة عن تيار النقطة الثابتة كمصدر طاقة الطاقة، بحيث تم تحسين موثوقية النظام بأكمله. ثانيًا، غالبًا ما تفشل بعض مؤشرات التحكم في درجة الحرارة لجهاز إمداد الطاقة في التطبيقات العملية.تم الحكم مبدئيًا على أن بطارية مستشعر قياس درجة الحرارة اللاسلكي غير كافية.بعد انقطاع التيار الكهربائي واستبدال مستشعر قياس درجة الحرارة اللاسلكي، لا تزال هذه الظاهرة موجودة. في هذه الحالة، من الضروري اكتشاف الموقع، وتصحيح تثبيت الطرف المتلقي، وتقصير المسافة بين نقطة قياس درجة الحرارة ودرجة الحرارة اللاسلكية نظام القياس، وتجنب هذا الموقف. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن لمستشعر درجة الحرارة اللاسلكي بتقنيته النشطة استبدال البطارية.إذا اكتشف أن البطارية ليست كافية، فيجب استبدال المستشعر اللاسلكي.لن يؤدي هذا إلى زيادة تكلفة صيانة الجهاز فحسب، بل سيؤدي أيضًا إلى استهلاك موارد الجهاز.

4. أمثلة تطبيقية لنظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي

بالمقارنة مع تكنولوجيا نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكية الأجنبية، فإن تطوير تكنولوجيا قياس درجة الحرارة المحلية متخلف نسبيا، ولكن بسبب الاهتمام المستمر للصناعة المحلية في السنوات الأخيرة، تم تحسين الاستثمار والقوى العاملة والموارد المادية في هذا المجال.في صناعة الطاقة، هناك العديد من أجهزة المعدات المساعدة، وخاصة معدات المراقبة لتشغيل الطاقة. أي أنه عندما يعمل الخط إلى حمل معين أو درجة حرارة عالية، سيتوقف الجهاز تلقائيًا عن إمداد الطاقة لتجنب الحوادث. هذه المنتجات العملية الجديدة هي تستخدم في الغالب في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي، وتكون واجهاتها مثبتة مسبقًا ولا يمكن استبدالها. وعلى الرغم من أنها ستقلل من توليد المقاومة إلى حد ما، إلا أنه من السهل أن تسبب الفشل بسبب العمل طويل الأمد، مما سيزيد مقاومة الجهاز نفسه وزيادة الحرارة أثناء التشغيل. لذلك، لفترة طويلة، من السهل التسبب في حوادث تتعلق بالسلامة، مما يعرض صحة الأشخاص الشخصية والممتلكات للخطر.استجابة لهذا الوضع، قامت بعض الشركات المحلية بتطبيق تكنولوجيا قياس درجة الحرارة اللاسلكية لإنتاج الطاقة. ومع شعبية هذه التكنولوجيا، يتم استخدامها الآن على نطاق واسع ليس فقط في صناعة الطاقة، ولكن أيضًا في الصناعات الأخرى التي تعاني من مشاكل ارتفاع درجة الحرارة.

5. سيناريوهات التطبيق

جهاز قياس درجة حرارة الاتصال الكهربائي عبر الإنترنت مناسب لمراقبة درجة حرارة وصلات الكابلات في خزانات المفاتيح ذات الجهد العالي والمنخفض، واتصالات قواطع الدائرة، ومفاتيح السكين، والرؤوس المتوسطة للكابلات ذات الجهد العالي، والمحولات من النوع الجاف، والمعدات ذات الجهد المنخفض والتيار العالي .يمكنه منع مخاطر السلامة المحتملة الناجمة عن مقاومة التلامس المفرطة والتسخين بسبب الأكسدة والرخاوة والغبار وعوامل أخرى أثناء التشغيل، وبالتالي تحسين سلامة المعدات، مما يعكس حالة تشغيل المعدات في الوقت المناسب وبشكل مستمر ودقيق، وتقليل معدلات حوادث المعدات.

6. تكوين أجهزة النظام

7. الخاتمة

نظرًا للتطور المستمر لأجهزة الاستشعار واتصالات البيانات اللاسلكية واستخراج البيانات وغيرها من التقنيات، سيصبح نظام المراقبة في الوقت الحقيقي لدرجة الحرارة الكهربائية عالية الجهد أكثر علمية.مع تطبيق وتعميم نظام قياس درجة الحرارة اللاسلكي، أصبحت صناعة الطاقة في بلدنا أيضًا أكثر استقرارًا وأمانًا، وقد ساهم تقدمها التكنولوجي في تنمية بلدنا.

 

مراجع:

[1] دليل تصميم وتطبيق Acrel Enterprise Microgrid.الإصدار 2022.05

يتكون نظام مراقبة درجة الحرارة عبر الإنترنت بشكل أساسي من مستشعر درجة الحرارة ووحدة الحصول على/عرض درجة الحرارة في طبقة المعدات، وبوابة حوسبة الحافة في طبقة الاتصال، ومضيف نظام قياس درجة الحرارة في طبقة التحكم بالمحطة لتحقيق مراقبة درجة الحرارة عبر الإنترنت الأجزاء الكهربائية الرئيسية لنظام تحويل وتوزيع الطاقة.