怎樣看待電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)
電機(jī),在工業(yè)生產(chǎn)中起著非常重要的作用。然而,大家有沒有注意到,盡管產(chǎn)業(yè)升級(jí)所帶來的技術(shù)進(jìn)步正在將電機(jī)的性能和品質(zhì)不斷推向新的高度,可是我們使用電機(jī)的方式,卻幾乎在它問世的這一百多年間沒有什么太大的變化:連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),直到“壽終正寢”。
同時(shí),在提升電機(jī)使用壽命、確保其長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行方面,除了繁瑣復(fù)雜的人工檢修和排查,我們?cè)陔姍C(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)方面所采取的措施也仍然是非常有限的。
這其實(shí)會(huì)帶來一個(gè)很嚴(yán)重的問題,就是極高的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)成本。因?yàn)槲覀冎溃鳛樵O(shè)備機(jī)械動(dòng)力源的電機(jī),其安裝使用和維修更換的過程往往是極為耗時(shí)、費(fèi)力的,一旦出現(xiàn)任何故障或損壞造成設(shè)備停產(chǎn),總是會(huì)給企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失,包括:設(shè)備停機(jī)導(dǎo)致產(chǎn)能效率下降,以及因電機(jī)損壞而發(fā)生設(shè)備二次損傷...等等。
因此,根據(jù)設(shè)備與電機(jī)的當(dāng)前和歷史工作狀態(tài),提前對(duì)可能出現(xiàn)的故障狀況作出相應(yīng)的預(yù)判,并有計(jì)劃的對(duì)設(shè)備和電機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),就顯得十分必要了。
不過,這種對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控,并不僅僅是我們通常意義上所說的過電流報(bào)警和過溫保護(hù)。因?yàn)闊o論是電機(jī)過流還是過溫,其背后的故障原因往往是十分復(fù)雜的,很難基于這些報(bào)警信息快速采取有效的糾正措施。
尤其是對(duì)于很多因機(jī)械傳動(dòng)異常(如振動(dòng)或磨損)而造成的電機(jī)損壞,往往需要經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后才可能會(huì)引發(fā)故障,此時(shí)電機(jī)發(fā)出的過溫/過流報(bào)警,通常是沒有太大意義的,因?yàn)槠浔倔w(軸、軸承、繞組、編碼器...)很可能已經(jīng)受到一定程度的損傷了;并且,如果不查明故障根源,就對(duì)其實(shí)施復(fù)位操作或產(chǎn)品更換,設(shè)備再次停產(chǎn)幾乎是不可避免的。
要確保電機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,我們真正需要的是,對(duì)包括:電流、溫度、扭矩、振動(dòng)...等各類電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息和歷史數(shù)據(jù),進(jìn)行交叉比對(duì)和趨勢(shì)分析,基于對(duì)電機(jī)運(yùn)行健康狀況的評(píng)估,為設(shè)備的運(yùn)維保養(yǎng)制定相應(yīng)的計(jì)劃和流程,并采取行動(dòng)。
換句話說,從電機(jī)反饋給設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)該是一系列實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),而不僅僅是一兩個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)信息或報(bào)警。
對(duì)電機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),比較常見的做法,是通過加裝專用的傳感器,測(cè)量電機(jī)本體的溫度和振動(dòng)等級(jí)。
并借助專門的儀器設(shè)備對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和分析;或者將傳感器直接接入專業(yè)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),用以分析和評(píng)估電機(jī)運(yùn)行的健康狀況和歷史趨勢(shì)。
這其實(shí)已經(jīng)是一種極為成熟的電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)解決方案了,不少專業(yè)的廠家都能夠提供完整的產(chǎn)品體系,功能也十分齊全。不過,對(duì)于大部分企業(yè)用戶來說,它的應(yīng)用成本就顯得太高了。加之技術(shù)方案往往較為復(fù)雜,通常只有在一些對(duì)風(fēng)險(xiǎn)把控極為嚴(yán)格的重要場(chǎng)合才會(huì)使用(如:發(fā)電機(jī)組、風(fēng)機(jī)、泵站...等)。
為了降低電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用門檻,提升系統(tǒng)的易用性,針對(duì)通用型低壓電機(jī),一些自動(dòng)化廠商開始提出所謂“智能電機(jī)”的概念和產(chǎn)品。
首先,對(duì)于內(nèi)部已經(jīng)集成了位置編碼器的伺服電機(jī)來說,其實(shí)是可以利用連接在機(jī)械傳動(dòng)軸上的伺服反饋,實(shí)施電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的。
例如,市面上一些采用數(shù)模混合反饋(如:HIPERFACE Stegmann、EnDat 2.1... )的伺服電機(jī),就能夠在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)輸出高精度位置/速度信息的同時(shí),通過其數(shù)字通訊端口向設(shè)備控制系統(tǒng)反饋一些電機(jī)靜態(tài)/動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù),包括:電機(jī)換相轉(zhuǎn)子位置、編碼器內(nèi)部溫度、產(chǎn)品電子銘牌標(biāo)簽、電機(jī)硬件參數(shù)...等等。
而這些年和在編碼器技術(shù)上的應(yīng)用,已經(jīng)開始讓電機(jī)反饋逐漸突破了通訊速率和數(shù)據(jù)帶寬的限制。比如我們之前提到的 HIPERFACE DSL 伺服反饋協(xié)議,其數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到 9.375MBd,傳輸周期最短僅為 12.1 μs。這讓編碼器在反饋位置、速度...等運(yùn)控信息的同時(shí),還能夠承載更多有關(guān)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息。
近期新面市的一些高性能電機(jī)產(chǎn)品,如上圖所示的 Premo 集成高精度減速機(jī)伺服電機(jī)上,就已經(jīng)搭載了基于 HIPERFACE DSL 數(shù)字式電機(jī)反饋的集成狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。
由于電機(jī)的運(yùn)控反饋和狀態(tài)信息是在同一條數(shù)據(jù)回路上進(jìn)行傳輸?shù)模虼耍脩粲袡C(jī)會(huì)將電機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息,與電流、轉(zhuǎn)速、加速度等運(yùn)控?cái)?shù)據(jù)、傳感器反饋的各種電機(jī)狀態(tài)信息,放在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫和時(shí)間軸上進(jìn)行同步比對(duì)和交叉分析的,例如:傳動(dòng)軸在特定位置(角度)的振動(dòng)幅度...等等。這將有助于提升電機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確性和設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
基于這種高速數(shù)字式反饋技術(shù),用戶還可以通過在電機(jī)(傳動(dòng)軸)編碼器上擴(kuò)展傳感器端口模塊(如上圖中的 SensorHub),在不增加任何外部硬件接線的情況下,將包括繞組溫度、振動(dòng)加速度和頻率、軸承受力、扭矩反饋...等在內(nèi)的各類傳感信號(hào),接入設(shè)備的傳動(dòng)和控制系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)更全面的電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
而對(duì)于那些采用開環(huán)控制的普通低壓電機(jī)來說,則可以通過在本體上加裝一塊內(nèi)置無線數(shù)據(jù)通訊模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器,來檢測(cè)其溫度、振動(dòng)...等運(yùn)行狀況。
然后將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙、Wi-Fi ... 等數(shù)字通訊方式,傳送到移動(dòng)智能終端(手機(jī)、Pad...等)和廠家的云端服務(wù)平臺(tái)(如:Ability、MindSphere),進(jìn)行系統(tǒng)分析。
這不僅讓用戶可以在移動(dòng)智能終端上實(shí)時(shí)查看電機(jī)的健康狀態(tài),還能夠通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),適時(shí)的向設(shè)備操作、運(yùn)維人員和團(tuán)隊(duì)推送電機(jī)故障預(yù)警或報(bào)警信息,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)類產(chǎn)品的預(yù)防性維護(hù)。
借助無線通訊技術(shù),將現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)置于云端,其優(yōu)勢(shì)是顯而易見的,不僅安裝方便,使用非常靈活,適用于大部分普通低壓電機(jī),無論其已經(jīng)或是即將投入使用;而且,目測(cè)其總體使用成本也會(huì)比以往的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)低很多。
寫在最后:
盡管我們已經(jīng)感覺到了狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在通用低壓和伺服電機(jī)產(chǎn)品上的應(yīng)用趨勢(shì),也看到了一些有價(jià)值的產(chǎn)品和解決方案(例如:HIPERFACE DSL 伺服反饋、WITTENSTEIN 的 Premo 電機(jī)、ABB 的 Ability Smart Sensor...),但若真正要被廣大制造企業(yè)用戶接受和認(rèn)可,基于特定的應(yīng)用場(chǎng)景、用于電機(jī)數(shù)據(jù)展示/分析的軟件系統(tǒng)和操作界面,一定是不可或缺的。當(dāng)然,產(chǎn)品和系統(tǒng)的成本和易用性也是至關(guān)重要的。
從這個(gè)角度來看,未來在自動(dòng)化產(chǎn)品和狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品廠商之間的跨界合作,應(yīng)該是非常值得期待的。
責(zé)任編輯:售電衡衡
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)落地:鼓勵(lì)“光儲(chǔ)充放”,有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計(jì) -
中國(guó)自主研制的“人造太陽”重力支撐設(shè)備正式啟運(yùn)
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng)
-
新基建助推 數(shù)據(jù)中心建設(shè)將迎爆發(fā)期
2020-06-16數(shù)據(jù)中心,能源互聯(lián)網(wǎng),電力新基建 -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)下看電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)變現(xiàn)之路
2019-11-12泛在電力物聯(lián)網(wǎng) -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)典型實(shí)踐案例
2019-10-15泛在電力物聯(lián)網(wǎng)案例
-
新基建之充電樁“火”了 想進(jìn)這個(gè)行業(yè)要“心里有底”
2020-06-16充電樁,充電基礎(chǔ)設(shè)施,電力新基建 -
燃料電池汽車駛?cè)雽こ0傩占疫€要多久?
-
備戰(zhàn)全面電動(dòng)化 多部委及央企“定調(diào)”充電樁配套節(jié)奏
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)落地:鼓勵(lì)“光儲(chǔ)充放”,有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計(jì) -
中國(guó)自主研制的“人造太陽”重力支撐設(shè)備正式啟運(yùn)
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
能源革命和電改政策紅利將長(zhǎng)期助力儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展
-
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng) -
5G新基建助力智能電網(wǎng)發(fā)展
2020-06-125G,智能電網(wǎng),配電網(wǎng) -
從智能電網(wǎng)到智能城市
-
山西省首座電力與通信共享電力鐵塔試點(diǎn)成功
-
中國(guó)電建公司公共資源交易服務(wù)平臺(tái)摘得電力創(chuàng)新大獎(jiǎng)
-
電力系統(tǒng)對(duì)UPS的技術(shù)要求