行業(yè)概述

截至2020年底，全國全口徑發(fā)電裝機(jī)容量22億千瓦，火電12.5億千瓦、水電3.7億千瓦、核電4989萬千瓦、并網(wǎng)風(fēng)電2.8億千瓦、并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機(jī)2.5億千瓦。全國發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)3758小時(shí)，同比降低70小時(shí)，火電設(shè)備利用小時(shí)4216小時(shí)，同比降低92小時(shí)，其中煤電4340小時(shí)，同比降低89小時(shí)。

在現(xiàn)代的火力發(fā)電中，由于生產(chǎn)過程和設(shè)備運(yùn)行的特殊性和復(fù)雜性，設(shè)備部件長期處于超負(fù)荷疲勞運(yùn)行狀態(tài)，極大的加劇了設(shè)備的維修和更換的頻率，長此以往，在不能保證安全高效生產(chǎn)的同時(shí)，又增加了企業(yè)的設(shè)備維護(hù)和運(yùn)營成本。所以對關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測具有很大的意義。在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)程故障診斷等功能在電力領(lǐng)域已經(jīng)開始部署并取得顯著成效。

一般火電廠常見需要監(jiān)測的設(shè)備為各類風(fēng)機(jī)、水泵和油泵

客戶需求

以某國內(nèi)電力行業(yè)上市公司火電廠為例，客戶積極融入數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新格局，做堅(jiān)定的數(shù)字化轉(zhuǎn)型踐行者，致力于電廠的智能化運(yùn)維。客戶希望用最少的布線施工和極高性價(jià)比的方案，將燃機(jī)、汽機(jī)和鍋爐區(qū)域的各類油泵、水泵、風(fēng)機(jī)等進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，進(jìn)行越限報(bào)警提示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，采取預(yù)防措施。

監(jiān)測區(qū)域和設(shè)備清單如下表：

                    燃機(jī)廠房                                                                  汽輪機(jī)廠房

解決方案

捷杰傳感針對客戶的需求量身打造了一套軟硬件解決方案，包含VB21 ZigBee版無線智能振動傳感器、VB23P有線供電ZigBee版無線振動傳感器、GTS20分體式ZigBee版無線溫度傳感器、GCS20分體式ZigBee版無線電流傳感器、NGWZ工業(yè)級戶外基站和工業(yè)捷聯(lián)云平臺。


                                   Geniitek-ZigBee系列傳感器應(yīng)用系統(tǒng)拓?fù)鋱D

振動傳感器采用高精度MEMS三軸加速度傳感器，精確采集電廠需要運(yùn)維設(shè)備的振動信息，配合采集溫度和電流等信息數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線協(xié)議和數(shù)采終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上云或到中央服務(wù)器。工業(yè)捷聯(lián)云平臺內(nèi)置狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)軟件，能夠在線實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，分析診斷設(shè)備故障，對電廠各個(gè)設(shè)備的安全運(yùn)行和科學(xué)維修提供決策支持。

Geniitek-ZigBee系列傳感器和應(yīng)用系統(tǒng)基于無線ZigBee協(xié)議，可自組網(wǎng)形成點(diǎn)對點(diǎn)或星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采集的數(shù)據(jù)以無線方式傳輸至中心服務(wù)器，根據(jù)現(xiàn)場通訊條件，單個(gè)節(jié)點(diǎn)戶外可視通訊距離300m（空曠無遮擋環(huán)境）；VB23P有線供電ZigBee版無線振動傳感器作為路由中繼，通過路由跳點(diǎn)方式戶外可視通訊距離可以超過2000m，有效解決了困擾后裝傳感器而帶來的復(fù)雜的現(xiàn)場施工和布線問題。

                                            傳感器無線組網(wǎng)方案

該系統(tǒng)的溫度和電流傳感器采用低功耗算法，實(shí)現(xiàn)傳感器電池供電長期工作，方便監(jiān)測；采用高能量鋰亞電池供電，可在采樣間隔1小時(shí)的情況下連續(xù)工作長達(dá)2年以上。外殼采用高強(qiáng)度合金和工程塑料，電池更換方便，適應(yīng)高溫強(qiáng)振的惡劣工業(yè)現(xiàn)場。

Geniitek-VB21、VB23P無線振動傳感器具有強(qiáng)大的邊緣計(jì)算能力，內(nèi)置智能FFT頻譜分析算法；是一種新型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的壓電類模擬輸出量傳感器。本系統(tǒng)防水、防塵，安裝維護(hù)方便，無線數(shù)字信號傳輸方式消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，整個(gè)測量系統(tǒng)具有極高的測量精度和抗干擾能力?？梢越M成龐大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，最多可支持200個(gè)測點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行測試。

客戶使用簡便，算法在傳感器端完成，數(shù)字化輸出、性價(jià)比高，主要用于電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的智能化改造和升級市場?？蓮V泛用于對電機(jī)、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、油泵、水泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行振動安全和溫升安全的在線監(jiān)測。

以下圖給水泵為例，在電機(jī)的驅(qū)動端和非驅(qū)動端各安裝1個(gè)3軸向無線振動溫度復(fù)合傳感器對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測。

                                 

主要硬件配置

Geniitek-VB21、VB23P ZigBee版無線振動傳感器

 
技術(shù)參數(shù)圖

Geniitek-NGWZ工業(yè)級戶外基站

                        網(wǎng)關(guān)圖

工業(yè)捷聯(lián)云平臺
具備大屏展示功能，對設(shè)備和傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、分類展示。

狀態(tài)和報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)，展示設(shè)備及設(shè)備上的傳感器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息。

傳感器詳情，展示傳感器振動數(shù)、溫度、電池電壓等信息的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史波形。

振動傳感器采集到的振動加速度原始波形，為設(shè)備故障診斷分析和科學(xué)維修提供原始數(shù)據(jù)保證。

客戶價(jià)值

捷杰傳感的系列智能傳感器和應(yīng)用系統(tǒng)解決了電廠智能化運(yùn)維的以下問題：

①實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)視——實(shí)現(xiàn)了對電廠各種水泵、油泵、風(fēng)機(jī)、電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供數(shù)據(jù)保存和回放功能，設(shè)備管理人員可以通過數(shù)據(jù)回放追溯某一時(shí)段的設(shè)備實(shí)際狀態(tài)。

②趨勢分析——通過對以往采集的歷史數(shù)據(jù)的調(diào)用查詢和分析，為故障判斷提供數(shù)據(jù)支撐，可以對今后的裝置技術(shù)改造提供正確、科學(xué)、合理的依據(jù)。

③監(jiān)測點(diǎn)分類處理——針對不同設(shè)備以及不同部位，進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)采集密度。

④設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測——綜合展示設(shè)備整體運(yùn)轉(zhuǎn)情況，包含運(yùn)行設(shè)備數(shù)量、停機(jī)設(shè)備數(shù)量、故障設(shè)備數(shù)量、在修設(shè)備數(shù)量、待修設(shè)備數(shù)量。

⑤事件與報(bào)警——對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，進(jìn)行越限報(bào)警提示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，采取預(yù)防措施。

⑥設(shè)備資產(chǎn)管理——提供故障檢修、計(jì)劃維修等維修保養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備全生命周期管理。

⑦多層級用戶管理——對用戶進(jìn)行分層級管理，每個(gè)層級設(shè)置相應(yīng)管理員，管理員可實(shí)現(xiàn)本層級相應(yīng)管理模塊的調(diào)整及下一層級的管理員設(shè)定功能。

⑧移動應(yīng)用——在Android移動設(shè)備上進(jìn)行操作、顯示。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)審批、業(yè)務(wù)消息推送、常用功能操作、重要數(shù)據(jù)查詢等功能。

競爭優(yōu)勢

產(chǎn)品種類豐富，適用場景多樣。我們對各種使用場景下傳感器的選擇和使用有深刻的認(rèn)識，可以幫客戶選擇最適合自己產(chǎn)品，針對不同客戶需求配套多種無線和有線傳感器搭配的監(jiān)測方案。已經(jīng)陸續(xù)推出12款工業(yè)級溫振復(fù)合傳感器和配套的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，以適應(yīng)客戶復(fù)雜多樣的使用場景和使用方法。無線傳輸方案有BLE5.0、ZigBee、WiFi、LoRa、RS485+LoRa、NB-IoT、LoRaWAN，有線傳輸方案RS485和4-20mA等，高可靠性設(shè)計(jì)，均可用于室內(nèi)外高溫高濕等復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。

協(xié)議開放，升級簡便。我們設(shè)計(jì)的傳感器為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而生，具有更高適用性，傳感器的嵌入式程序和算法可進(jìn)行無線升級。

部署方便，費(fèi)用低。無線監(jiān)測方案，無須重新布線（電源和網(wǎng)線）,相對于傳統(tǒng)的有線振動傳監(jiān)測系統(tǒng)無線的部署成本減少90%以上，大大降低了施工審批的難度；廢棄了傳統(tǒng)振動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，硬件成本大幅度降低。

規(guī)模化生產(chǎn)，批量出貨。傳感器采用模塊化設(shè)計(jì)，擁有自己的傳感器封裝、生產(chǎn)、組裝測試廠，可以規(guī)模化大生產(chǎn)。