01 項(xiàng)目概況
北方某洗煤廠皮帶機(jī)流水線運(yùn)維,原來(lái)主要靠人工巡檢完成,受人員技術(shù)水平、環(huán)境等因素影響,設(shè)備預(yù)防性檢修工作效果不佳,隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),時(shí)常導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
皮帶機(jī)運(yùn)行中電機(jī)、滾筒、減速箱運(yùn)行狀態(tài)對(duì)皮帶機(jī)流程線能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)有非常大的影響,皮帶輸送機(jī)常見(jiàn)故障有:打滑、撒料、皮帶跑偏、異常噪聲、輸送帶損壞等。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的洗煤廠加裝了智能運(yùn)維系統(tǒng),對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),對(duì)避免非計(jì)劃停機(jī),降低直接經(jīng)濟(jì)損失有著十分重大的意義。
02 捷杰方案
捷杰傳感作為生產(chǎn)溫振智能傳感器的原廠,受邀參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施,經(jīng)過(guò)深入調(diào)研,制定了軟硬件一體的智能監(jiān)測(cè)方案,方案優(yōu)勢(shì):
1、 硬件多功能
溫差取電+太陽(yáng)能取電:讓傳感器實(shí)現(xiàn)真正的免維護(hù)和自供電。
捷杰首創(chuàng)的自供電LoRa溫振復(fù)合傳感器,是一款具備溫差和太陽(yáng)能雙系統(tǒng)自供電、遠(yuǎn)距離傳輸、溫振一體、具有邊緣計(jì)算功能和數(shù)字化輸出的智能無(wú)線溫振復(fù)合傳感器,具備3軸向加速度、速度、位移、傾角和溫度監(jiān)測(cè)功能。
當(dāng)設(shè)備表面溫度-環(huán)境溫度≥10℃時(shí),便可啟動(dòng)溫差供電,產(chǎn)生的電能也可以存儲(chǔ)備用。
獨(dú)創(chuàng)的傾角功能:及時(shí)感知設(shè)備的細(xì)微變化和傳感器被移動(dòng)狀況。
2、 軟件更智能
故障自診斷
自帶故障模型庫(kù),通過(guò)AI智能算法,實(shí)現(xiàn)故障自診斷。數(shù)據(jù)庫(kù)本地部署,無(wú)需人工遠(yuǎn)程介入,既保障了數(shù)據(jù)安全,又能減少人工分析的疏漏。
自動(dòng)報(bào)表
定期推送日?qǐng)?bào)、周報(bào)或月報(bào),減少運(yùn)維人員做報(bào)表的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)表。
設(shè)備健康度評(píng)估
多維度評(píng)估設(shè)備,對(duì)設(shè)備的全生命周期管理有重要指導(dǎo)意義。
通過(guò)溫度及振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、分析,提前預(yù)知設(shè)備故障隱患、判斷故障嚴(yán)重程度、確定故障位置和備品備件的及時(shí)準(zhǔn)備,以減緩、減少、避免大型事故的發(fā)生,降低非計(jì)劃停機(jī)的次數(shù),為合理維護(hù)提供決策依據(jù)。同時(shí),結(jié)合皮帶機(jī)流程管理中縱向防撕裂保護(hù)裝置、智能潤(rùn)滑等系統(tǒng)的應(yīng)用,逐步完善皮帶機(jī)流程智能化監(jiān)測(cè),促進(jìn)皮帶機(jī)流程管理現(xiàn)場(chǎng)少人化乃至無(wú)人化。
傳統(tǒng)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)采用有線連接方式,施工復(fù)雜,成本高。本方案利用了無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備廠中的優(yōu)勢(shì),在綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功耗、運(yùn)行穩(wěn)定以及組建成本的前提下,采用LORA無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行構(gòu)建,設(shè)計(jì)了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟硬件方案與流程。該設(shè)計(jì)能夠克服布線麻煩、維護(hù)不方便等困難,有效提高系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性。
1.方案框架
通過(guò)傳感器采集設(shè)備的振動(dòng)和溫度數(shù)據(jù),以無(wú)線方式將數(shù)據(jù)傳輸至LoRa無(wú)線基站,基站通過(guò)4G通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器。此架構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)本地化部署,又可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
2、設(shè)備硬件選擇
(1)智能LORA無(wú)線溫振復(fù)合傳感器
LoRa是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù),支持低功耗設(shè)備數(shù)據(jù)連接,也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。本傳感器主要有特點(diǎn)如下:
① 功耗低——內(nèi)置低功耗算法,休眠電流<10uA,用溫差取電的EVT40供電,可完美實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
②時(shí)延短——通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短,時(shí)延可達(dá)us級(jí)別。
③網(wǎng)絡(luò)容量大——海量入網(wǎng),覆蓋超強(qiáng),滿足地廣人稀和地下應(yīng)用。
④通訊指示燈功能——傳感器主動(dòng)上傳數(shù)據(jù),同時(shí)具有通訊指示燈閃爍指示功能,便于工程人員調(diào)試、檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)部署。
⑤15維特征值——可在原來(lái)三軸加速度峰值、三軸速度有效值、三軸位移峰峰值的基礎(chǔ)上增加了加速度有效值、歪度、歪度指標(biāo)、方差、裕度因子、波峰因子、峭度、峭度指標(biāo)、脈沖因子、譜方差、譜均值和譜有效值,總共15維振動(dòng)特征值(可按照客戶需求拓展);豐富了設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)的參數(shù),大大增加了用戶評(píng)價(jià)在測(cè)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)的手段,為更好的進(jìn)行設(shè)備智能運(yùn)維提供了依據(jù)。
⑥LORA網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可設(shè)——內(nèi)置LORA模塊,可根據(jù)需求設(shè)置上傳服務(wù)器地址和端口號(hào),使用更加靈活便捷。
⑦電池電壓自檢測(cè)——通過(guò)電壓自檢測(cè),及時(shí)告警儲(chǔ)電池電量狀態(tài)。
⑧采樣頻率和波形長(zhǎng)度可設(shè)——可根據(jù)需求設(shè)定不同采樣率和波形長(zhǎng)度;豐富了傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景,既可以用于檢測(cè)高達(dá)60000轉(zhuǎn)/分鐘的設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài),也可以用于檢測(cè)600轉(zhuǎn)/分鐘的低轉(zhuǎn)速設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)。
⑨振動(dòng)頻率檢測(cè)——傳感器可以直接輸出在測(cè)設(shè)備振動(dòng)頻率參數(shù),通過(guò)振動(dòng)頻率可以直接換算出旋轉(zhuǎn)類設(shè)備的轉(zhuǎn)速。一個(gè)傳感器多種用途,為用戶節(jié)省成本。
⑩傾角測(cè)量功能——內(nèi)置6軸融合傾角算法,傳感器能夠測(cè)量自身的安裝角度,不僅適用于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)備在振動(dòng)狀態(tài)同樣精準(zhǔn)。用戶可以根據(jù)傳感器的安裝角度結(jié)合振動(dòng)數(shù)據(jù),綜合分析在測(cè)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)。
?獨(dú)特外觀結(jié)構(gòu)——可采用磁吸、螺栓、膠粘等多種安裝方式,無(wú)論安裝空間還是安裝靈活性上,都極大方便現(xiàn)場(chǎng)安裝部署,節(jié)約部署成本,內(nèi)置天線,避免設(shè)備長(zhǎng)期振動(dòng)而導(dǎo)致天線脫落的風(fēng)險(xiǎn)。
?可靠性高——采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式, 每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息,如果傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可以進(jìn)行重發(fā)。
?安全性高—— 提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能, 采用了加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。
?本安防爆——傳感器按照本安防爆的要求修改完善硬件設(shè)計(jì),取得本安防爆證書(shū),可以應(yīng)用于油田、化工、煤炭等具有防爆要求的場(chǎng)所。
總體來(lái)講,傳感器內(nèi)置智能FFT頻譜分析算法,既能采集加速度原始數(shù)據(jù),又能計(jì)算出頻率等頻域參數(shù);采用低功耗算法,實(shí)現(xiàn)電池供電長(zhǎng)期工作;采用溫差取電裝置供電;外殼采用高強(qiáng)度合金和工程塑料,適應(yīng)高溫強(qiáng)振的惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。本產(chǎn)品作為物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn),本產(chǎn)品主要應(yīng)用于大面積組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)。
03 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
由捷杰軟件團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)的捷聯(lián)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái),是集設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、在線健康監(jiān)測(cè)、故障在線自診斷為一體的多功能、智能化的工業(yè)設(shè)備監(jiān)測(cè)平臺(tái),設(shè)備管理者可以遠(yuǎn)程掌握設(shè)備生命周期中的變化,自動(dòng)診斷設(shè)備狀態(tài),事前預(yù)防代替事后維修,智能決策代替主觀經(jīng)驗(yàn)。
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