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淺析互聯(lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置在風力發(fā)電中的應(yīng)用

李文田1 劉立群1 陳德強1 焦戰(zhàn)威2

(1. 大唐河南清潔能源有限公司 鄭州 450000；2. 鄭州海威光電科技有限公司 鄭州 450001)

摘 要：風力發(fā)電企業(yè)在安全生產(chǎn)中，有很多安全盲區(qū)，諸如發(fā)電機內(nèi)部滑環(huán)、碳刷運行溫度情況;電纜溝溫度、開關(guān)柜，箱變溫度等都無法實時監(jiān)測，包括平時運維時也難以檢查設(shè)備工況。大唐河南清潔能源有限公司根據(jù)現(xiàn)場情況，結(jié)合鄭州大學微機電紅外智能裝備研究所，開發(fā)完成一套微型可視化測溫裝置，測溫終端采用非接觸式紅外熱像和可見光模塊實時采集可視化測溫圖片，通過4G或自組網(wǎng)方式傳至后臺服務(wù)器，預設(shè)溫度閾值，可實現(xiàn)聲音和短信報警，方便運維人員及時查看現(xiàn)場狀況，以便及時解決。

關(guān)鍵詞：微型 可視化測溫 互聯(lián)網(wǎng)+

相比于傳統(tǒng)能源企業(yè)，風能是一種清潔、可再生的新能源，其中風力發(fā)電機是風能利用的主要方式之一。自 1981 年丹麥建成第一座風電站以來，風電技術(shù)不斷發(fā)展，使用成本不斷下降，在考慮環(huán)境成本的情況下風電已經(jīng)可以媲美煤電。我國的風電發(fā)展前景較好，自上世紀 90 年代以來，在國家一系列新能源政策的激勵下，今年來，我國新增裝機容量與累積裝機容量均居世界第一。

2015年，我國發(fā)布的《中國制造2025》提出，智能制造是中國制造業(yè)發(fā)展的重要方向。智能化，已經(jīng)成為中國制造業(yè)的發(fā)展方向。在風電行業(yè)，隨著發(fā)電廠自動化、信息化建設(shè)步伐的加快,對發(fā)電機組滑環(huán)碳刷、機艙、開關(guān)柜觸頭、電纜接等溫度的在線監(jiān)測應(yīng)運而生,并在企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。大唐河南新能源有限公司自2015年初，就針對以上重要部位實施溫度檢測進行研究、探討，并形成一套互聯(lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置。

互聯(lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置在風力發(fā)電的應(yīng)用范圍主要有：

1、風力發(fā)電機的碳刷和滑環(huán)：正常的情況下，發(fā)電機運行比較穩(wěn)定，維護工作量也比較小。但滑環(huán)、碳刷是發(fā)電機運行過程中極易出現(xiàn)問題的組成部分，極小的問題都會引發(fā)較大的事故。碳刷是發(fā)電機動靜接觸和交換能量的設(shè)備，碳刷運行的好壞，直接關(guān)系到發(fā)電機的運行安全，還會因為外加通風設(shè)施對裝置運行的現(xiàn)場環(huán)境造成很大的影響。因此，需要一套能夠全天候?qū)μ妓⒌臓顟B(tài)進行監(jiān)測的發(fā)電機溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)，為運維人員提供準確的判斷參考數(shù)據(jù)，確保發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運行;而且能夠避免人工的巡檢的方式，減少人力成本，節(jié)約資源，有效避免人工巡檢過程中的安全風險(如圖1，圖2)。

2、箱變、開關(guān)柜內(nèi)結(jié)構(gòu)：這些部位封閉、電磁環(huán)境復雜、高低壓設(shè)備隔離等一系列因素也要求監(jiān)測裝置朝著非接觸、可視化式方向發(fā)展,監(jiān)控終端軟件朝著智能化、人性化、與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的方向發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置順應(yīng)這種趨勢,從發(fā)電現(xiàn)場的用戶需求和功能分析入手,實現(xiàn)了低功耗非接觸式、可視化式監(jiān)測實時可靠的溫度閾值報警、方便快捷的信息服務(wù)等技術(shù)應(yīng)用要求,最終為管理人員和技術(shù)人員提供了一種良好的決策服務(wù)和技術(shù)支持?；ヂ?lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置主要由可視化溫度檢測模塊、無線數(shù)傳模塊、監(jiān)測主控模塊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊四大部分組成,分別實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、分析處理和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等功能。箱變、開關(guān)柜爆炸照片如圖3、圖4。

3、電纜溝接頭位置及彎曲位置：6·18西安變電站爆炸事故，國電陜西公司西安南郊330KV變電站因設(shè)備故障引起著火。經(jīng)初步核查，過火面積約100平米左右，現(xiàn)場無人員傷亡。周邊部分區(qū)域電力已經(jīng)恢復，據(jù)國家電網(wǎng)公司發(fā)言人王輝說，330千伏變電站發(fā)生的爆炸火災(zāi)是由于電纜溝著火引起的。

電纜是變電站電能傳送和信息傳輸?shù)闹匾d體，變電站的電纜主要在電纜溝里鋪設(shè)，電纜溝中電纜運行中的監(jiān)控由值班人員日常巡查來實現(xiàn)，監(jiān)控手段單一，且無法直接觀察，對電纜發(fā)生火災(zāi)和其他安全隱患較難及時發(fā)現(xiàn)。再有電纜一旦發(fā)生火災(zāi)，則火勢兇猛，蔓延迅速，在燃燒時會發(fā)生大量的有害氣體，造成撲救困難。電纜燒壞后，修復時間長，損失嚴重，因此重視防范電纜火災(zāi)事故就顯得十分重要。下圖5為6·18西安變電站爆炸現(xiàn)場。

綜上所述，在風力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)中，有很多狹小、隱形部位，也需要對其安全足夠的重視。

互聯(lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置是由微型可視化測溫探頭(可見光、紅外熱像)、信號采集器、無線傳輸裝置、云端服務(wù)器及客戶端等幾部分組成。系統(tǒng)設(shè)計安全可靠、實用價值強、可操作性好。自2015年至今，運行狀況良好，協(xié)助發(fā)現(xiàn)問題多處。互聯(lián)網(wǎng)+微型可視化測溫裝置有效地利用了紅外熱像和可見光融合技術(shù)，將圖像和熱圖溫度疊加，實現(xiàn)了可視化測溫。在辦公室即可實時查看現(xiàn)場可見光圖片以及紅外熱圖數(shù)據(jù)，可以設(shè)置溫度閾值，當所監(jiān)控區(qū)域溫度異常后，可以通過聲音以及短信的方式進行報警。以督促運維人員及時處理問題。把那些平時檢測不到或不易檢測到的高電位、狹小空間溫度場實時傳回運維中心。對于正常的溫度，可見光照片和紅外熱圖定時傳輸，對于遠低于正常值的量延時傳輸(為節(jié)約電能)，對于不正常的變化量加速傳輸，實現(xiàn)了信息量的智能化傳遞。監(jiān)測系統(tǒng)的工作，有效防止了設(shè)備內(nèi)部接觸不良、局部污穢或絕緣老化等引起的局部溫升過高現(xiàn)象的發(fā)展，扼制了局部溫升過快造成的事故發(fā)生，大大提高了在線監(jiān)測的自動化水平，有效降低了設(shè)備的故障率，提高了勞動生產(chǎn)率，為企業(yè)多發(fā)電、多供電提供了安全的保障。

關(guān)于海威光電：

鄭州海威光電科技有限公司位于中原經(jīng)濟區(qū)鄭州市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，是一家從事高科技紅外熱像儀以及相關(guān)光學、系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。注冊資金1100萬，截止目前，海威光電擁有10項專利以及4項軟件著作權(quán)，1件軟件產(chǎn)品登記。海威光電于2016年順利通過ISO9001質(zhì)量管理體系認證并被評為3A級信用企業(yè)。 海威光電核心管理人員和開發(fā)人員均有5年以上從事紅外熱像領(lǐng)域工作經(jīng)驗。

2015年，海威光電聯(lián)合鄭州大學產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院共同設(shè)立鄭州大學微機電紅外智能裝備研究所，投資80萬元，立項開發(fā)微視紅外熱像監(jiān)控系統(tǒng)，該項目獲批2016年河南省科技廳產(chǎn)學研項目。公司主要產(chǎn)品涉及電力、消防、石化、冶金、煤礦、建筑、市政、電子、安防、物業(yè)、監(jiān)控等多個領(lǐng)域，鄭州海威光電科技有限公司公司本著“尊重知識、尊重人才，群英盡顯其能!”的戰(zhàn)略，凝聚了掌握光、機、電、圖像處理一體化的紅外熱像全系統(tǒng)等各專業(yè)的優(yōu)秀人才，組建了一支密切關(guān)注市場需要，有專業(yè)服務(wù)技能的銷售團隊。公司將生產(chǎn)與銷售并重，資本與產(chǎn)業(yè)并舉，著力使公司在紅外熱像儀的技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)工藝、品質(zhì)控制以及關(guān)鍵元器件供應(yīng)等方面的實力得到顯著增強，銳意成為全球紅外熱成像等光學領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位的品牌供應(yīng)商。

海威光電現(xiàn)有人員16人，其中研發(fā)人員8人，專業(yè)從事紅外熱成像方面的開發(fā)研究。已先后與國網(wǎng)河南電力公司，大唐河南清潔能源有限公司等多家單位合作開發(fā)多種紅外測溫方面產(chǎn)品，具有豐富的紅外測溫開發(fā)經(jīng)驗。

2015年10月，海威光電開發(fā)的微視紅外熱像監(jiān)控系統(tǒng)原型已在大唐河南清潔新能源有限公司風力發(fā)電機上安裝試用，至今已成功運行一年有余，運行情況良好，并在2016年4月9號，2016年12月21號及時告警，避免事故發(fā)生。