远程测温系统（精选7篇）
远程测温系统 篇1
大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸不小于1 m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。
近年来,随着基础建设的迅速发展,越来越多的高层建筑和市政工程基础施工采用厚筏板大体积混凝土,由于厚筏板截面尺寸较大,由外荷载引起裂缝的可能性较小,但是厚筏板在施工期间,水泥硬化过程释放的水化热所产生的温度和收缩应力是导致厚筏板结构出现裂缝的主要因素。在进行厚筏板设计时,为了控制温度裂缝,必须进行温度场和温度应力的计算,常用的计算方法一般采用数值分析方法。由于厚筏板结构温度裂缝与骨料品种、配合比、外加剂和掺合料、浇筑温度、浇筑顺序、外界气温、保温措施、养护条件等因素直接有关,所以施工过程中存在诸多不确定性,理论计算很难完全模拟实际情况,因此必须对厚筏板大体积混凝土内的温度进行实时监控,以便及时了解厚筏板温度场变化情况,采取合理的温度控制措施,防止裂缝产生。
1 测温技术简介
温度实时监控系统作为信息化施工的重要手段之一,在建筑工程领域的应用越来越广泛,为实现监控系统的自动化、信息化,最大限度地节省通讯线的数量,使系统布线更方便,布线成本更低,布线方案更多样化,我公司早在2000年就采用进口数字温度传感器,并开发了相应的温度测试软件,完成了“一线总线”增强型远程测温系统,实现了自动化测温。最初主要应用于在冻结法施工时冻土结构内的温度监控,近年来经过系统升级和改进,逐渐应用到民用厚筏板大体积混凝土的温度监控中。
2 “一线总线”增强型远程测温系统介绍
2.1 系统构架
本测温系统采用美国进口的数字式温度传感器,采用一线总线增强型远程温控系统进行自动采集,测温系统各个模块连接顺序如下:温度传感器→数据传输线→测温模块→通讯模→测温软件系统。
“一线总线”增强型远程温控系统基本构架如图1所示。
2.2 系统特点
1)该系统可支持128个模块,每个模块可连接8条测试电缆(由于所使用的是数字化传感器,64位ID号唯一),一根电缆可接驳不少于64个传感器。测温速度快,获取12位数据的最长时间也不会超过750 ms。2)通讯端口采取突破保护(TVS)及自恢复保险等多重保护,使用隔离电源系统应用看门狗(watchdog)技术,确保模块的安全及抗干扰特性。器件仅使用一个端口与主设备实现串行通信。3)一线总线增强型远程温控系统,可实现多点温度场监测的自动化测量,自动识别传感器数量、ID自动排序,及时、高效、准确的提供监测数据,同时,由于采用了总线式数字化温度传感器,测试精度和分辨率较传统的电阻、热电耦式等温度传感器高。4)一线总线增强型远程温控系统有两大特点使测温更加方便和快捷:a.可以设定温度上下限,超出预设限度后软件自动报警;b.可以设置定时测试,电脑按设定时间自动操作,最短时间间隔为1 min,最长为24 h,测试数据自动保存为记事本格式,方便利用其他数据处理工具进行数据统计和报表制作。
3 工程应用
3.1 测温仪器
“一线总线”增强型远程测温系统;专用测温线(有屏蔽功能,防干扰);DS18B20数字化温度传感器。
3.2 工程概况和测点布置
某项目塔楼底板厚3.2 mm,裙房底板厚1.1 m,局部电梯井底板厚7.8 m。测点布设方式:平面布设一般选择以底板核心位置为中心,十字交叉布设,这样从内到外典型部分都可以覆盖,平面点距依据底板范围布设,只要能满足有足够的代表性即可;竖向布设一般是从上到下均匀布设,这样便于分析比较同一高度不同位置处的温度随时间的发展趋势,进而计算温差,以便控制温差不超限。
在1.1 m厚裙楼底板中布设12个监测点,同一剖面沿竖直方向布设3个传感器,传感器分别设置在距板顶0.2 m,0.55 m,0.9 m处;在3.2 m厚的混凝土底板体中布设11个监测点,每点从上到下依次设置在0.2 m,0.9 m,1.6 m,2.3 m,3 m深度处。
3.3 测温操作方法
1)按照测温方案,在测温线的预定部位焊接好测温传感器,同时记下传感器的出厂固有ID号,经过胶布和硅胶密封,使之完全防水。随后再制作一个长度合适的下放支撑钢筋,把已焊接好测温传感器的测温线绑扎在作为下放支撑的钢筋上,测温传感器不得与钢筋接触,这样就完成了一个测温点的原件组装工作;2)在浇筑混凝土之前,把已做好的绑扎在钢筋上的测温线放在预设位置,在浇筑过程中要保证钢筋竖直,保证测温点的高度在预定高度,混凝土浇筑完成后,再用一根测温线把所有的测温点串联起来连接到安装有一线总线增强型远程温控系统的电脑上,即可开始进行测温;3)首先利用软件检查各个测点的温度传感器工作是否正常,正常工作的传感器会在软件检查系统上显示,随后根据记录的ID号对每个传感器进行编号,可以利用任何编码进行编号,保存后即可进行测试,测试结果根据预设顺序显示,既有编号又有出厂编码,一目了然。
4 测试成果
4.1 测试频率
大体积混凝土的温度变化过程一般分为三个阶段:升温期、降温期、稳定期,在不同阶段测试频率也随之不同,裙楼监测频率为:第1天～第3天,1次/2 h;第4天～第7天,1次/4 h;第二周为3次/1 d。塔楼监测频率为:第1天～第3天,1次/2 h;第4天～第7天,1次/4 h;第二周为3次/1 d;第三周由于天气原因,继续监测,一直到温度稳定。
4.2 温度变化
裙楼底板混凝土测试最高温度为46 ℃,各个断面温差全部控制在25.0 ℃以内,图2为其中一个断面的温度随时间变化曲线。塔楼底板混凝土测试最高温度为55.6 ℃,个别监测断面温差超过了25.0 ℃,但未超出规范规定的最大值30 ℃。图3为其中一个断面的温度随时间变化曲线。
根据采集数据绘制的曲线可以看出,混凝土浇筑后,水泥水化热一般在72 h左右达到峰值,之后开始出现递降趋势。底板中部散热条件差,温度高,降温慢,顶部散热条件相对较好,温度比中部和底部低,但所有测点总体降温趋势平缓,没有陡降现象,温度的平稳下降约束了混凝土裂缝的开展。
5 结语
用“一线总线”增强型远程测温系统进行自动化测温,在大体积混凝土浇筑早期,可以随时掌握混凝土内部的温度情况,精确度高,能真实地反映大体积混凝土的温度特征和变化情况,真正实现了自动化监测,有很广的应用前景。
参考文献
[1]张传仓,杨利民.大体积混凝土测温技术工程实践应用[J].混凝土,2007(4):101-102.
[2]李运闯,毕一航,孙玉维.筏板大体积混凝土测温技术[J].建筑技术,2006(1):37.
[3]黄涛.箱梁梁体混凝土测温养护研究[J].陕西建筑,2008(14):114-115.
[4]赵惠敏,韩菁菁,党卫东.浅析大体积混凝土基础温度分布与控制[J].山西建筑,2008,34(2):161-162.
远程测温系统 篇2
电力设备安全可靠性是超大规模输配电和电网安全运行的重要保障,随着经济的快速增长,国家电网的供电负荷日益增加,同时也给电网电气设备带来了一系列的安全问题。电网设备中的触头和接头是电网安全的重要隐患,如高压开关设备因高压断路器动、静触头接触不良,加上长期大电流、触头老化等因素易导致接触电阻增大,造成触头温升过高,最终发生高压柜烧毁事故。电缆接头随着运行时间的延长会出现压接头松动、绝缘老化以及局部放电、高压泄漏等问题,从而引起发热和温升,这将使其运行状况进一步恶化,促使温度进一步提升, 这一恶性循环的结果就是引发短路放炮,甚至火灾。因此,电力设备安全运行实时监控的实施迫在眉睫。相比常见的示温蜡片法、红外测温仪、光纤测温系统等,电力无线测温系统实时性强、性价比高、安全可靠,利用该方式测量高压环境温度已成为一种必然趋势。
1系统实现方式
无线测温终端采用自取电的方式进行供电,采用全数字方式工作,该终端附着在高压电器上,等电位监测设备运行状态。 无线测温终端把温度信号通过频段为433 MHz的无线方式传送给采集器,采集器可以接收多个测温终端的数据,同时把接收到的数据发送给内置的Zigbee模块,然后进行组网传输,每个采集器就是一个Zigbee节点设备,相邻的节点通过集中器组成一个Zigbee网络,实现与各个节点设备的数据通信以及收集汇总,最终通过GPRS上传给监控中心。为保证Zigbee网络的可靠稳定和实时性,可以在输电线路中组成若干个网络。监控中心可以实时监控每个发热点温度的变化,工作人员足不出户就能掌握整个高压系统的发热状况,进而作出正确的决策。
2系统组成
无线测温系统旨在解决常规测温手段实时性差、受安装环境限制大、无法实现对封闭设备测温的难题,满足户外输配电线路及无人值守变电站对主要设备温度实时监控的需求。在实际设计中主要需解决以下问题:对主要设备关键部位温度的实时采集,温度信号的传输方式及监控中心后台软件的设计。 系统相应的设备包括:
(1)无线测温终端。无线测温终端采用电流互感取电的方式供电,包括温度传感器和测温主机。温度传感器附着在发热点上,并和测温主机通过导线相连接。温度采样后,测温主机把温度数据通过频段为433MHz的无线方式传送给采集器。
(2)采集器。采集器可以同时接收多个测温终端的数据, 进行汇总处理,然后把接收到的数据发送给内置的Zigbee模块,进行组网传输,每个采集器就是一个Zigbee网络的节点设备,相邻的节点可以组成一个Zigbee网络,实现与各个节点设备的数据通信,有效解决了频段为433 MHz的无线方式传输数据距离有限的问题,扩大了温度监控的有效范围。
(3)集中器。由集中器组建成Zigbee网络,对网络中各个节点设备的数据进行汇总,然后通过GPRS把数据上传给监控中心。若输电线路距离很远,可以由若干个集中器把相邻的节点设备各自组 成一个Zigbee网络,提高系统 温度采样 的实时性。
(4)监控中心后台软件。通过配套软件的开发应用,无线测温系统监控端可对采集的数据进行分组编辑定义,实现不同的预警功能;还可以应用软件建立历史温度数据库,为电力系统设备的状态检修提供决策信息,提高决策的正确性。
3关键技术的实现
无线测温终端的供电方式为感应取电,即将高压输电线路周围感应的电磁能量转化为电能。该终端的取电性能超强,无工作盲点。只要有3A以上一次电流就可以让测温主机正常工作。取电感应线圈采用特殊的软磁合金材料,产热很小,在5 000A的大电流下对检测点没有任何影响,不同于传统硅钢片,取电能量很高,产热很严重,会升高检测点的温度。对于感应取电方式的监测模块往往存在模块本身在大电流情况下产热严重的问题,喉箍式双模测温终端通过对材料和结构的改进,完全避免了该现象。通过以上措施,保证无线测温终端稳定可靠,抗干扰性强。
无线测温终端通过433MHz的无线信号把温度信息传给采集器,采集器可以同时接收多个无线测温终端的温度信息, 但由于是无线信号,无法把温度信息直接传输给监控中心,若每个采集器都加装一个GPRS模块,成本势必会比较高,同时也增加了系统的复杂程度。因此,为简化系统,同时保证数据可靠实时传输,采用了Zigbee的物联网技术。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术,主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,具有结构简单、使用方便、工作可靠、价格低的特点。它是一个由可多到65 000个无线数 传模块组 成的无线 数传网络 平台,每个Zigbee网络数传模块之间都可以相互通信。正是由于这些特点,在采集器中内置了Zigbee模块,使之成为一个Zigbee节点设备,集中器把相邻的采集器组成网络,进行温度数据传输及汇总,最终通过GPRS上传给监控中心。这样一来,可以大大减少GPRS模块的装配数量,有效地降低了成本。在长距离的输配电线路中,为保证数据传输的实时性、可靠性,可以组建若干个Zigbee网络。这样就保证了在户外环境恶劣的条件下,无线测温终端的温度数据也得到有效便捷的传输,大大增加了系统的灵活性、可靠性。
4系统特点
(1)测温终端采用分体设计。温度传感器与测温主机采用分体设计,温度传感器与测温主机之间通过带屏蔽、抗高温老化线连接,传感器位于高温区,而测温主机远离高温区。另外, 测温主机与所连接母排或导线间有一定的缝隙,有效地阻隔了热传导,保障测温主机工作在正常温度,提高了设备运行的可靠性。
(2)组网灵活,范围广。通过Zigbee技术,把相邻的各个节点设备组成小网络;通过GPRS移动通信网将各个小网络的节点数据上传到监控中心,可以组成大范围的远方温度监测网络。
(3)可靠性高。系统处于高电压环境中,具备高度的可靠性和安全性,保障了监控人员及监测系统、电力设备的安全。
(4)结构合理。由于电力系统中设备运行环境复杂,合理的结构设计保障了设备安装适用不同的环境。选用器件集成度高,功耗低,可靠性高。多层屏蔽技术抗干扰能力强,软件辅助纠错保证了数据采集准确、传输可靠。
5结语
无线远程测温系统可以实时监测输配电线路各个发热点的温度情况,有效地减少了设备巡视次数,降低了运营成本。 另外,通过长时间的运行数据收集整理,输配电线路各主要设备均建立了自己的温度数据库,为实现设备状态检修提供了决策信息,有利于共同营造安全生产的良好氛围,实现安全生产的目标。
摘要：研究设计基于感应取电方式的电力无线测温系统,测温终端检测到设备温度后,通过采集器汇总处理并利用Zigbee组网传输数据,监控中心通过后台软件可以监视整个高压输配电线路的温度情况,进而作出正确的决策。
变电站测温系统推广应用 篇3
变电站、发电厂等重要电气设备在长期运行过程中, 设备因运行年限长和施工安装工艺影响, 会出现因老化或负载电流大而出现温度异常升高, 若这类异常情况不及时发现并处理, 容易发展扩大, 导致突发断电甚至火灾事故的发生。根据电力安全监督部门提供的数据分析, 全国电力单位每年因高压开关、母线温度过高引发的重大事故达上千起, 给电力生产经营造成负面影响和重大经济损失。为杜绝此类事故的发生, 及时发现设备过热并消除是预防和解决设备过热问题的关键, 下面就变电站测温系统推广应用进行探讨。
1 目前电力系统测温系统的现状及优缺点
目前电力系统常用的手段有两种, 一种是通过在设备上安装无线测温终端传感器;另一种是通过红外测温仪测温。
1) 无线测温系统:无线测温系统由无线测温终端、无线汇聚终端、无线测温后台软件组成。无线测温终端传感器附着在电气设备易发热部位, 等电位测量设备温度。无线测温终端把温度信号通过无线的方式按照运行需要设定的时间频率传送给无线汇聚终端, 再由无线汇聚终端经光纤/GPRS/CDMA等通讯信道上传至监测中心, 无线汇聚终端可以接收多个测温终端的数据。可以实现温度数据上传至调度自动化系统, 实现电气量和温度的集成在线监测, 提供超温报警, 为状态检修提供依据。
1.1
无线测温系统的结构
1.2 无线测温系统的优点
1.2.1 测温终端采用分体设计, 耐高温, 可靠性强
温度传感器与测温主机采用分体设计, 温度传感器与测温主机之间通过一根20cm~50cm的带屏蔽抗高温老化线连接, 传感器位于高温区, 而测温主机距高温区还有一定距离。
1.2.2 组网灵活、施工方便、安装简单
在安装过程中, 可采用多种安装紧固件及附件, 适合各种环境安装, 牢固可靠, 便于拆装。
1.2.3 测温终端结构合理、抗干扰能力强, 能够适应高压环境
测温设备选材绝缘性能高、耐高温、阻燃、抗老化, 不影响电场分布, 不影响绝缘性能。
1.2.4 自动分析、判断设备运行状态
系统能够实现自动检测同一组设备不同相别之间温度差, 自动检测同一测点在一个时段内的异常温升, 具有月曲线、年曲线功能, 系统自动根据历史数据分析发现设备的异常温升、以及劣化过程。
1.2.5 低功耗
采用自充电和高容量锂电, 测温终端可满足连续工作的要求。当测量温度值在安全范围内时适当增大数据刷新周期, 而温度达到预设告警值时数据刷新周期变短, 提高数据传送密度, 从而保证温度监测的高效性和可靠性。
1.2.6 可以测量封闭设备内部温度
高压开关柜、组合电器等密封设备, 测温终端可以实时测量并通过无线方式传送至后台管理机, 为监控人员提供运行依据。
1.3 无线测温系统的缺点
1.3.1 测温终端个别损坏更换需停电
若运行中个别测温终端损坏, 需要将安装测温终端的设备解备才可以更换, 维护不便, 可能会影响供电可靠性和造成供电损失。
1.3.2 测温终端以点盖面
测温终端所测量的温度只是安装时人们主观认为容易发热的设备部位 (如:开关柜内各连接点以及各类高低压设备存在接触电阻的连接点、各类线夹、刀闸触头、穿墙套管、电缆接头、电容器表面、母线连接点及主变三侧套管等) , 它所测量的只是设备的一个点, 监测不到面, 容易漏测发热部位, 监测面不全面。
红外测温系统原理:
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量, 视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法计算和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
2.1 红外测温系统的优点
2.1.1 轻巧、便于捷带
红外测温仪开机即可测量, 可以实时的锁定一定测试面的温度, 并自动显示最高温度的位置及温度。另外由于红外测温仪便于携带。
2.1.2 测量误差小
2.1.3 安全
安全是使用红外测温仪最重要的优点。不同于测温终端, 红外测温仪能够远距离测温, 保证设备、人员的安全, 可以测量到带电设备和高空设备及空间狭小的区域。
2.2 红外测温系统的缺点
2.2.1 造价高
目前红外测温仪已实现国产化, 但市场上价位依然比无线测温系统要高得多, 对厂站来说采用红外测温系统需要决策者进行性价比对比, 以决定红外测温系统是否适用。
2.2.2 不适合恶劣环境使用
红外测温仪属电子类产品, 目前适用对使用环境要求比较高, 红外测温仪目前基本不具备防水功能, 不适合在高温、雷雨天气使用。
2.2.3 设备内部温度测量难度大
红外测温仪监测到得是可视位置, 测试开关柜内设备、变压器顶部、组合电器内部等, 正常测量时不易直接观察到的部位测量较困难。
2.2.4
红外测温仪有本身的测量范围
2.2.5 受外界环境影响
由于红外测温测量时有一定距离, 所以测量设备温度受环境温度、空气中粉尘、湿度等因素的影响。
电力系统测温系统应用建议:
目前电力系统测温系统已经逐步推广开来, 结合常用的测温方式的优缺点, 笔者认为负荷平稳或负荷不大的厂站可采用红外测温仪定时测温。负荷较大或负荷波动较大的厂站可采用无线测温系统, 根据设备重要程度及性质决定测温终端的数量。特别重要的厂站可采用无线测温系统和红外测温仪结合的方式来监测设备运行情况。
3 结论
随着测温系统技术不断成熟, 新技术不断完善目前测温系统的缺点, 造价也进一步降低, 相信测温系统必将在今后的电力系统中广泛应用, 为电力系统安全运行和开展状态检修提供技术依据。
参考文献
[1]电力工程电气设备手册.
[2]变电运行 (110kV及以下) .
远程测温系统 篇4
在火力发电厂,温度测量的准确性不但关系到企业的经济利益,更关系到人的生命安全。例如,锅炉过热器的温度接近于过热器钢管的极限耐热温度,如果温度控制不好,会烧坏过热器;在机组启、停过程中,如果温度变化太快,汽缸和汽包会由于热应力过大而损坏;又如,蒸汽温度、给水温度、锅炉排烟温度等过高或过低都会使生产效率降低,导致多消耗燃料。
龙口矿业集团热电公司6#炉为140t/h循环流化床锅炉,锅炉型号为JG140-9.8/540-M,设计为单锅筒横置式,自然循环水管锅炉,采用带差速床的低倍率循环流化床燃烧技术,其主副床温度、炉膛温度等均设计950~980℃,其测温系统使用的一次原件热电偶均工作在高温、高磨损、强震动的环境下,锅炉原设计使用的是铂铑10-铂(分度号S)型热电偶。经过一年运行,暴露出以下几个问题:
(1)铂铑10-铂(分度号S)型热电偶价格昂贵。它在热电厂属于高值高损耗设备,单支价格10000元左右,年损耗热电偶在30-40支,6#炉每年仅维护热电偶一项最少需要30-40万元。
(2)材质本身决定热电势率小,一般在7~12Uv/℃,热电特性较差。
(3)测温范围过高,造成不必要的浪费。6#炉沸床正常燃烧温度在950~980℃左右,而铂铑10-铂(分度号S)型热电偶的的测温上限长期使用为1300℃,短期使用可达1600℃。
(4)抗震能力弱,极易损坏,给安全运行增添了隐患,增加了热工维修人员的维护工作量。
2 改造方案确定
我国从1988年1月1日起,热电偶全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:
(1)测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
(2)测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
(3)构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
热电偶在热电厂属于高值高损耗设备,它的损坏不但直接影响着锅炉安全运行,而且增加了维修人员工作量,特别是材料费用是一个不小的损耗。根据我公司6#锅炉运行时的燃烧情况进行认真的对比研究和技术分析,决定改变原设计测温系统,使用抗震耐磨型镍铬-镍硅(分度号K)型热电偶的测温系统替代铂铑10-铂(分度号S)热电偶测温系统,与S分度热电偶相比其具有以下几项优点:
(1)价格便宜。镍铬-镍硅(分度号K)型热电偶单支价格1300元,按照年损耗热电偶在30支-40支进行计算,每年维护热电偶一项最多需要5万元左右,仅热电偶一项与S分度热电偶相比每年可节省材料最少22万元。
(2)热电势率高,热电特性好。
(3)测温范围合适。镍铬-镍硅(分度号K)型其测温上限长期使用可达1200℃,短期使用可达1300℃,满足6#炉运行最高温度1000℃的需要,完全可以替代S分度。
(4)抗震能力强,不易损坏,可以延长使用更换周期,降低运行成本消耗,减少热工人员的维护工作量。
3 工作原理
热电偶温度表是目前应用最广泛的一种温度表,是一种温度电测仪表,它通常由热电偶、热电偶冷端补偿装置(或元件)和显示仪表三部分组成,三者之间用导线连接起来。
热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,即t≠t0时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。由于热电偶两个接点处的温度不同而产生的电动势称为热电势,这种现象称为热电效应,或称赛贝克效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。测温系统通常由热电偶、热电偶冷端补偿装置(或元件)和显示仪表三部分组成,三者之间用导线连接起来。当热电偶的两端温度不同时,在热电偶回路中将产生热电势,如果冷端温度恒定,则热电势只与热端温度有关,因此测出热电势,即可测得热端温度。
热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律和中间温度定律为制造和使用热电偶奠定了理论基础。
4 方案实施
利用临时停炉检修时间将主床温度1、主床温度2两点测温系统进行改造,敷设K分度补偿导线,更换WRNK-330NM L=900mm∮20K分度热电偶,修改DCS组态参数,将整个测温系统由S分度测量系统改造为K分度热电偶测量系统。改造完成后,和原设计主床温度3、主床温度4的S分度热电偶测温系统进行实验比较,通过记录主床燃烧参数分析比对,K分度测温系统完全适合6#炉的燃烧需要,可以替代S型测温系统。
试验成功后,将试验数据和改造情况上报公司,经公司批准利用6#炉大修期间,对锅炉沸床、烟温等处23支S分度热电偶采取重新敷设K分度补偿导线,更换K分度热电偶,修改DCS监控电脑后台的相关参数等方法,把所有S分度测温系统全部改为K分度热电偶,并逐一系统核对,保证运行参数的准确性。
运行至今,K分度热电偶测温系统运行情况良好,数据准确可靠,延长了更换周期,完全满足6#炉安全、经济运行的需要。
5 结论
6#炉年损耗热电偶在30-40支左右,改造后每年可以为热电公司节省材料费用20~30万余元。通过此项技术的应用,将公司节支降耗,降低运行成本的工作落到实处,为公司增加了经济效益。
摘要：针对在热电公司6#循环流化床锅炉运行中碰到的温度测量系统高损耗问题,对其设计选型提出合理的建议,通过对测温系统一次原件材质和DCS系统的改造,既保障测温系统准确性和锅炉运行的安全性不变,又达到节支降耗,降低运行成本的目的。
无线测温系统的研究与组网 篇5
在电力系统中,高压开关柜作为一个极为重要的电气设备,在电力系统中起着非常重要的作用,因此,在对安全性要求极高的电力系统中需要严格监控高压开关柜的工作状态,其中对高压开关柜内触头的温度监控就是一项极为重要的工作,触头作为母线与断路器的交接点,本身接触电阻比较大,在大电压,大电流的情况下容易老化而发热,对柜内的部件造成损伤,缩短开关柜的使用寿命,严重的情况会造成器件击穿,造成火灾等严重事故。本文结合电力系统的实际需求,提出一种适用于电力系统的物联网无线测温集中采集的方案。
2系统原理
电力系统中物联网无线测温系统原理框图［1］如图1所示。
( 1) 测温节点
测温节点包括温度传感器,处理单元,通信单元,电源部分。处理单元采集温度传感器的温度,然后通过通讯单元将温度数据发送出去,由于测温节点必须具备体积小,功耗低,易于安装,使用多种环境的特点,所以电源部分使用电池供电。
( 2) 终端采集器
一台终端采集器负责采集多路测温节点,可以是3路,6路或9路,测温节点的发送频点必须与相应的终端采集器的接收频点保持一致,不同的终端采集器使用不同的频点来区别,以免发生频率碰撞。
( 3) 中间件
该系统的中间件实现485总线转以太网的功能,对于小型的测温网络,比如只有几套终端采集器,那么中间件可以使用简单的单路485转以太网接口转化器+ 工业路由器实现; 如果是大型的测温网络,上位机监控软件需要比较多的终端采集器,那么中间件可以使用通讯管理机。
( 4) 上位机监控
上位机通过以太网与中间件连接,使用MODB- US - RTU协议与终端采集器进行数据交换,在上位机上运行监控软件实现所有温度节点的实时温度显示,同时实现温度上限下限的设置,报警,事件记录, 终端采集器的配置,温度数据月统计及相关报表显示等等。
3测温节点模块设计
测温节点模块原理框图［1］如图2所示,处理单元采用NEC单片机,因为NEC单片机具有优良的低功耗特性; 通信单元采用2. 4G频段的NRF24L01,该芯片支持点对点,点对多点的数据通讯,在同一个频段下运行1个接收对6个发送,同时在通讯协议中人为添加节点的ID,可以扩展更多的多点通讯; 电源部分采用3. 6V工业级电池供电,电能为1200m A/h。
单片机通过自带的AD对温度传感器进行AD采集,然后经过计算转换成温度值后,将温度送入射频芯片NRF24L01发送出去,为了满足超低功耗的需求,单片机每隔1分钟进行一次温度采集和发送, 其他时间处于休眠状态,在温度采集和发送的过程中,单片机先采集温度,然后唤醒射频芯片,将温度值送入NRF24L01后发送,之后单片机向NRF24L01发送休眠命令,使得射频芯片进入休眠状态,之后单片机自身进入休眠状态,2分钟后由内部定时器唤醒单片机进行下一次的温度采集和发送。
4终端采集器和中间件设计
终端采集器原理框图［2］如图3所示,单片机处理NRF24L01射频芯片接收温度节点发送过来的温度,将温度显示到液晶屏幕上,同时将温度数据存储到EEPROM芯片内,单片机的串口经过485转换模块转换成485总线的数据,经过中间件与上位机进行基于MODBUS协议的数据通讯。终端采集器直接由220V交流电经过220V转双5V电源模块提供2个5V电源,分别提供给单片机系统和485转换模块,同时终端采集器包括键盘,液晶显示,万年历配置与显示,EEPROM数据存储等功能的实现。
中间件的作用是将所有终端采集器的485总线连接到以太网内,实现上位机监控软件与终端采集器的无缝联接,中间件的原理框图如图4所示,在实际应用中,485以太网转换器和工业以太网交换机都是属于价格合理的成熟产品,可以直接使用现成的产品,这里重点描述的是网络的搭建方法。
5上位机监控软件
上位机监控软件［3］等效于整个无线测温监控系统的温度集中采集器,安装在电力的监控室内,监控人员在上位机上通过监控软件完成对所有温度节点的实时温度监控,同时实现温度过高报警,温度实时图表显示,报警历史事件查询,下位机故障检测等功能。上位机实时监控界面如图5所示。
6实物组网图
如图6所示,使用串口服务器作为中间件,由6套下位机无线温度采集终端组成的高压开关柜无线测温小心组网系统实物图。
7结语
在智能变电站的应用中,运用无线组网测温系统,可以可靠稳定的对变电站发热频发的设备进行温度监控,减少巡视人员的巡视次数,提高智能电网的安全性能,同时设备投资小,维护简单,对变电站的设备安全运行没有任何影响,随着国家智能电网的发展,该系统应用前景广阔。
摘要：该文叙述了一种以2.4G射频技术实现单个温度节点的温度数据传输。以485总线实现单个终端的温度数据传输,以以太网技术实现所有终端与上位机进行数据传输的高压开关无线柜测温系统,该系统是一套完整的温度采集与监控系统,其中包括无线温度采集节点,无线温度接收终端,中间件,温度集中采集器或上位机监控软件。
材料导热系统多点测温技术的实现 篇6
随着社会和科技的进步和发展, 新材料及合成新材料不断涌现, 如何评价新材料的性能已成为重要的研究课题, 导热仪是通过测量导热系数来测定材料导热性能的仪器, 目前导热系数的获得主要是通过理论分析和试验得到, 因理论分析特别复杂且具有不确定性, 所以现今绝大多数材料通过实验得到。
本系统是在护热平板法的基础上进行了改进, 研制了一种新型双平板式导热性能检测系统, 检测对象主要为以建筑材料为代表的低导热系数的隔热材料。
1 温度检测传输显示模块总体设计方案
本材料导热性能检测系统是一种双平板隔热材料导热系数系统, 由支架、隔热材料试件夹装部件和温度检测传输显示模块组成, 其中温度检测传输控制模块由计量加热器温度传感器模块、防护温度传感器模块、冷板加热器温度传感器模块、智能处理器模块、可调功率模块和交流继电器模块, 两块热板对应于计量加热器安装位置的外侧端面共设置22路温度传感器, 两块热板对应于防护加热器安装位置的外侧共设置16路防护加热器温度传感器, 两块冷板与热板相对的内侧端面共设置6路冷板加热器温度传感器, 每个计量加热器温度传感器模块、防护加热器温度传感器模块和冷板加热器温度传感器模块的输出端连接智能处理器模块的输入模块, 计量加热器的电流数值和电压数值连接智能处理器模块的输入接口, 智能处理器模块的输出接口连接功率可调模块, 其输出端还分别连接两块冷板加热器、计量加热器和防护加热器, 智能处理器模块的输出接快由三个交流继电器组成, 该三个交流继电器的线圈均通过电压转换模块连接智能处理器模块的输出接口连接, 该三个交流继电器的常开触点分别连接隔热箱上面板气管上的电磁阀、隔热箱左面板板气管上的电磁阀和隔热箱右面板板气管上的电磁阀。智能处理器模块的输出接口经D/A转换器和一级放大电路控制变频器, 进而控制制冷压缩机, 最终实现冷板的变频制冷。
上位机为带有串口的计算机, 温度传感器使用的芯片为DS18B20, 智能处模块为Atmega64。
系统用ATmega64-16AC单片机[1]作智能部件, 包括多点温度检测电路、电磁阀及压缩机控制电路、加热控制电路、功率检测与调理电路、串口通信电路、电源管理模块等。
2 多点温度检测电路
为实现多点温度测量, 本系统采用6个M74HC4051[2], 可以实现48路温度的采集控制, 本系统采用了其中44路来实现对计量区22路温度采集, 防护区16路温度采集, 冷区6路温度采集。温度传感器采用数字温度芯片DS18B20[3]。M74HC4051是8通道模拟多路选择器/多路分配器, 工作电压为6V, 带有3个数字选择端, 1个低有效使能端, 8个独立输入/输出端, 在上限VCC和下限VEE之间摆动, 1个公共输入/输出端。其中, VEE将被连接到GND上 (一般是接地) 。DS18B20内部结构主要由:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器组成, DS18B20具有精度高、体积小、供电电压宽、单总线、组网容易等优点。
在具体电路中, 单片机ATmega64-16AC的7脚、8脚、9脚、29脚、33脚和34脚分别控制6个M74HC4051的低效使能端, 来控制某个M74HC4051选通, 30脚、31脚和32脚作为M74HC4051的输入端, 来控制某个温度传感器信号选通, 6个M74HC4051的输出端通过下拉电阻连接到单片机ATmega64-16AC的18脚, 将温度信号传送至单片机。
3 温度值确定方法
在下位机的采集程序[4]中, 温度值是这样确定的, 首先进行误采判断, 判断采集的温度是否是正常值, 即温度传感器在正常状态的测温值, 把不正确的 (一般表现为读取的十六进制数为00或者FF) 踢出。然后将剩下的取平均, 以保证所采集的温度是保护区的平均温度。温度采集数据见图3所示。
4 结论
本系统采用的多点温度检测系统由44个数字温度芯片DS18B20和6个M74HC4051及外围电路组成, 单片机ATmega64-16AC只需一个I/O就可以驱动44个DS18B20, 轻松的组建了传感器网络。DS18B20全数字化信号输出, 只需一线总线接口便送入ATmega64-16AC, 较传统的测温方法外围电路非常简单, 且该芯片具有物理化学性很稳定、通信协议简单、成本低、配置灵活、传输距离远和抗干扰性强等优点。
参考文献
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[2]He Liming.The design of applying systems for single-chip computer[M].Bei Jing, Bei Hang University Press, 1990:53-55.
[3]何希才.传感器及其应用电路[M].北京:电子工业出版社, 2001:111-123.
远程测温系统 篇7
关键词：无线粮仓测温系统,zigbee,CC2430,DS18B20
中国人多地少、农业资源存量不足, 人均粮食资源占有量远远低于世界平均水平, 粮食是关系到国家安全的重要战略物质。因此粮食的安全问题非常重要。本文就介绍了一种无线粮仓测温系统, 监控粮仓的温度, 保障粮食安全。
1 系统架构
现在国内的粮情监控系统一般采用CAN总线或RS485总线、总线进行数据传输。综观国内粮仓测温系统, 粮仓内都少不了粮温信号处理器, 都必须市电供电, 测温电缆都必须若干根连在一起再连到仓内粮温信号处理器, 粮堆上面都少不了众多信号电缆、供电电缆, 不仅增加成本, 而且安装、维护都比较困难。
本系统为了使设备简单、成本低廉和维护方便, 采用了最近国际上流行的Zigbee无线技术。它省去了过多的电缆, 便于安装, 价格低廉。下图1为本系统的结构框图。在粮库中存在数个粮仓, 在每个粮仓中, 可以在不同位置放置数个温度采集节点, 每个节点由一个发送模块、一个温度采集模块和数个DS18B20 (一般一个温度采集模块最多接8个DS18B20) 组成。由于粮仓一般是封闭性较好, 不利于信号的传递, 我们在每个粮仓制高点布置一个发送模块作为路由器使用, 接受该粮仓内的信号并向协调器发送。由于一些大型粮库可能占地上百亩, 包含数十个粮仓, 对于这么大的空间, 发送模块的传输距离有限, 因此每个路由器还作为中继站使用, 路由器之间可以传输数据, 传输到可以直接与协调器通信的距离, 再向控制室的协调器 (接受模块) 发送数据信号, 协调器再将信号发送给控制室的PC机, 进行监控。
2 ZigBee技术简介
Zigbee技术的特点包括以下几个方面:省电:两节五号电池即可实现长达6个月到2 年的使用时间;可靠:采用了碰撞避免机制, 同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙, 避免了发送数据时的竞争和冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能, 信息在整个zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输, 从而保证了信息传输的可靠性;时延短:针对时延敏感的应用作了优化, 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短;网络容量大:可支持多达65535个节点;安全:zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能, 加密算法采用通用的AES-128;高保密性:64位出厂编号和支持AES-128加密。
3 无线粮仓测温系统的模块设计
本文设计的无线粮仓测温系统不必在粮仓中布置大量的信号电缆和供电电缆, 只用在模块中安装几枚干电池就可以工作6个月到2年时间。不仅减少了布线的麻烦, 而且减少了成本, 还可以避免由于布线过多引起的火灾等安全隐患。
该无线粮仓测温系统的模块分为温度信号采集节点模块、路由器模块和协调器模块等三种。
3.1
温度信号采集节点模块的硬件设计温度信号采集模块由数个DS18B20温度采集芯片、8位拨码开关、电源部分、天线部分和CC2430芯片等组成。下面为一个温度信号采集节点模块的组成框图 (见图2) 。
DS18B20测温采用了测温电缆的方式。测温电缆是测温传感器DS18B20用3根线串联起来, 这3根线中的一根是电源 (VCC) , 一根是地 (GND) , 第三根是信号线, 这就是"ONE WARE"总线。测温传感器DS18B20焊到这三根线上, 加一根钢丝, 一起塑封, 形成一根电缆, 这就构成测温电缆。加钢丝目的是为了增加电缆的抗拉强度。这样的测温电缆抗熏蒸、抗拉、寿命长。按照需要将测温电缆放置在粮仓的不同位置, 监控粮仓的温度。在这里我们需要注意一个问题, 在每个测温电缆上, 是否可以挂任意多个DS18B20呢?通过试验, 我们发现但单总线上所挂DS18B20超过8个时, 就需要解决微处理器的总线驱动问题。因此我们每根测温电缆上只能接8个以下的DS18B20。这里我们在每个测温电缆上串接4个DS18B20。每个温度采集节点上接8根测温电缆。每个电缆长6m, 每个DS18B20间隔1.5m。每个测温电缆间间隔0.5m。这样每个温度采集节点就可以监控4m*6m的面积。例如一般的桶仓直径一般8米, 高20米。若在仓顶、仓底各留1m的高度, 这样3*4个温度采集节点就可以监控这个桶仓的温度。
由于在一个粮仓中需要很多的测温节点, 且这些节点可能会随时布置到不同的位置, 怎样识别这些几点是一个问题?若用软件, 很麻烦, 需要改变程序, 要专门人员才行。在这里我们在每个节点上安装了一个8位拨码开关。它可以对256个节点进行编码识别。可以满足一般的粮仓需求。
CC2430芯片是有挪威Chipcon公司生产的一款符合IEEE802.15.4协议的2.4GHZ的射频芯片。它使用1个8位MCU (8051) 、具有32/64128KB可编程闪存和8KB的RAM, 还包含模数转换器 (ADC) 、几个定时器 (Timer) 、AES128协同处理器、看门狗定时器 (WatchDog Timer) 、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路 (Power On Reset) 、掉电检测电路 (Brown Out Detection) 以及21个可编程I/O引脚。该芯片具有以下特点: (1) 高性能和低功耗的8051微控制器核。 (2) 集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机。 (3) 优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。 (4) 在休眠模式下仅0.9u A的电流损耗, 外部的中断或RTC能唤醒系统;在待机模式下低于0.6uA的电流损耗, 外部的中断能唤醒系统。 (5) 较宽的电压范伟 (2.0--3.6V) 。 (6) zigbee/802.15.4全兼容的硬件层、物理层等。
CC2430芯片的这些特点使得该模块具有体积小、内嵌网络通讯协议, 符合ZigBee网络层的标准, 为IEEE.802.15.4标准兼容产品, 可实现高效率发射、高灵敏度接收、节电, 无线数据速率高达250kbit/s的特点。
3.2 路由器模块和协调器模块
路由器模块是在温度信号采集节点模块的基础上省去了8位拨码开关和DS18B20。而协调器模块是在温度信号采集节点模块的基础上省去了8位拨码开关和DS18B20, 添加了串口部分, 便于将信号传输给PC机。
4 程序流程
4.1 温度信号采集节点模块的程序流程
如图3所示, 为温度信号采集节点模块的软件设计流程图。首先节点、路由器、协调器通过zigbee 2006通讯协议组成了一个网状网络。来自协调器的命令激活各个温度采集节点, 依次询问温度;各个温度采集节点将温度信号发送给对应的路由器, 完成后进入睡眠状态;信号在路由器之间传递, 最终由距离协调器最近的路由器将数据发送给协调器, 将收集到的温度信号通过串口发送给控制方的PC机, 达到控制效果。
在这里, 温度采集节点模块被从睡眠状态激活以后, 初始化系统参数, 复位DS18B20, 读取温度数据。之后立即开始发送节点地址, 等待路由器响应, 而后发送数据长度, 确认长度后路由器可以预留合适得到空间存储数据而后接受数据, 接受效验码, 到此, 本发送任务结束, 进入睡眠状态, 节省电源。而路由器接受下一发送模块的数据, 并将刚接受到的数据发送给协调器。
4.2协调器的程序流程
协调器的软件设计流程图如图4所示。协调器负责接受所有路由器发送来的温度信号, 控制各路由器, 从而达到间接控制各个节点的工作状态, 避免碰撞, 对采集到的数据进行处理, 发送给PC机显示。因此协调器是该系统中最重要、最核心的部分。但也由于其重要, 工作量大, 需要长时间开机工作, 因此耗电量较大。
协调器在工作时候首先要初始化参数, 对串口初始化, 然后根据需求依次接受各个节点的温度信号, 通过串口发送给PC机, PC机通过显示器显示十进制数据, 达到远程无线监控的效果。
5 结束语
本文介绍的是基于AT89C51单片机和Zigbee技术的无线粮仓测温系统。由于其具有低成本、低功耗、较远的覆盖范围, 将成为粮仓测温领域的一个新亮点。该系统虽然是为了粮仓测温设计的, 但是在工业、农业、医学等需要对温度进行监控的领域有广泛的应用空间。
本文的创新点在于通过zigbee技术使粮仓测温系统具有了无线, 省电的特点, 减少了布线的麻烦。同时由于在监控室就可以实现远程监控, 省去了不少人力物力
参考文献
[1]瞿雷, 刘盛德, 胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京航空航天大学出版社.2007, 9
[2]金纯, 罗祖秋, 罗凤等.ZigBee技术基础及案例分析[M].国防工业出版社.2008, 1