捷杰传感NB-IoT温振复合传感器助力皮带机智能运维

  • 2022-08-05
  • John Dowson

  斑鳖俗名癞头鼋,是一种已有2.7亿年历史的古老龟类动物,目前已成为比中华鲟更濒危的动物,属国家一级保护动物本站

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  皮带机流程线运行,主要还是靠巡检完成的,受到人员素质和技术水平、管理漏洞等因素影响,设备预防性检修工作效果不佳,隐患不能及时发现,常常导致非计划停机事故造成重大经济损失。

  皮带机流程线运行中电机、滚筒、减速箱运行状态对皮带机流程线能否正常运转有非常大的影响,皮带输送机常见故障:打滑、撒料、皮带跑偏、异常噪声、输送带的损坏等。随着云计算、大数据和物联网等新兴技术的发展,加以温度、振动传感器的应用,通过建立相应智能监测系统对皮带机流程系统中电机、滚筒、减速箱的机械振动、轴承温度等重要运行信号的采集并进行趋势变化分析,实现设备的各种运行状态全方面的实时监测。

  通过温度及振动数据的采集、分析,提前预知设备故障隐患、判断故障严重程度、确定故障位置和备品备件的及时准备,以减缓、减少、避免、大型事故的发生,降低非计划停机的次数,为合理维护提供决策依据。同时,结合皮带机流程管理中纵向防撕裂保护装置、智能润滑等系统的应用,逐步完善皮带机流程智能化监测,促进皮带机流程管理现场少人化乃至无人化。

  传统电气设备在线监测采用有线连接方式,施工复杂,成本高。本方案利用了无线物联网在设备厂中的优势,在综合考虑网络结构功耗、运行稳定以及组建成本的前提下,采用NB-IOT无线传感器网络来进行构建,设计了在线监测系统的软硬件方案与流程。该设计克服了布线麻烦、维护不方便等困难,提高了系统应用的灵活性。

  本系统架构主要包括传感器、NB-IoT技术、人机界面等。利用智能NB-IoT传感器进行振动和温度数据采集,通过物联网卡与公共基站通信,把设备的温度和振动特性等数据传送到公共网络,然后通过厂内4G网络交换机上传到厂内服务器,最终数据收集汇聚在监测系统平台,进行数据管理和分析。此方案采用了无线传输,无需布线,无需自建私有基站,不仅节约了布线成本,同时也减少了线路的维护费用。

  NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。本传感器方面,主要特点如下:

  (1)功耗低——内置低功耗算法,休眠电流<10uA,据估算利用一节ER26500锂亚电池,可在特征值传输频率每小时1次的情况下连续工作长达2年以上。

  (4)通讯指示灯功能——传感器主动上传数据,同时具有通讯指示灯闪烁指示功能,便于工程人员调试、检测和现场部署。

  (5)15维特征值——可在原来三轴加速度峰值、三轴速度有效值、三轴位移峰峰值的基础上增加了加速度有效值、歪度、歪度指标、方差、裕度因子、波峰因子、峭度、峭度指标、脉冲因子、谱方差、谱均值和谱有效值,总共15维振动特征值(可按照客户需求拓展);丰富了设备振动状态的参数,大大增加了用户评价在测设备的振动状态的手段,为更好的进行设备智能运维提供了依据。

  (6)NB-IOT网络参数可设——内置物联网卡,可直接接入公网,可根据需求设置上传服务器地址和端口号,使用更加灵活便捷。

  (7)NB-IOT 信号强度检测——数据上传自带信号强度检测功能,方便区分厂区信号强弱位置,方便用户根据现场的环境调整部署位置,使数据传输更加可靠通畅。

  (8)采样频率和波形长度可设——可根据需求设定不同采样率和波形长度;丰富了传感器的应用场景,既可以用于检测高达60000转/分钟的设备的振动状态,也可以用于检测600转/分钟的低转速设备的振动状态。

  (9)振动频率检测——传感器可以直接输出在测设备振动频率参数,通过振动频率可以直接换算出旋转类设备的转速。一个传感器多种用途,为用户节省成本。

  (10)倾角测量功能——内置6轴融合倾角算法,传感器能够测量自身的安装角度,不仅适用于静止状态,设备在振动状态同样精准。用户可以根据传感器的安装角度结合振动数据,综合分析在测设备的振动状态。

  (11)独特外观结构——小体积、低质量、多种安装方式、内置板载天线克,可采用磁吸、螺栓、胶粘等多种安装方式,无论安装空间还是安装灵活性上,都极大方便现场安装部署,节约部署成本,内置天线,避免设备长期振动而导致天线)可靠性高——采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息,如果传输过程中出现问题可以进行重发。

  (13)安全性高—— 提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能, 采用了加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

  (14)本安防爆——传感器按照本安防爆的要求修改完善硬件设计,取得本安防爆证书,可以应用于油田、化工、煤炭等具有防爆要求的场所。

  总体来讲,传感器内置智能FFT频谱分析算法,既能采集加速度原始数据,又能计算出频率等频域参数;采用低功耗算法,实现电池供电长期工作;采用高能量锂亚电池供电;外壳采用高强度合金和工程塑料,适应高温强振的恶劣工业现场。本产品作为物联网传感器节点,本产品主要应用于大面积组网,实现长期在线、应用场景

  设备厂内智能化故障诊断系统包括设备报警系统,数据管理等模块,其中主要对设备检测数据进行基于振动和温度的度、多角度数据分析和故障诊断,包括报警管理、振动和温度趋势、基于波形数据的时频分析、频域分析等。服务器端接收并解析数据,实现对皮带机设备各个参数进行监测,并显示设备的运行状态,如有异常发生,系统会自动报警,同时具有微信公众号推送功能。该软件分为设备管理、数据分析、报警管理、数据报表

  2.数据分析功能:设备运行趋势图、频率-包络趋势、波形图、频谱图、倒谱、包络解调,多时域波形,多时域频谱,通道温度,多参量分析等分析方法,并能够利用分析工具进行故障分析与诊断,需提供电池电量监测。

  4.完善的自检功能:能对硬件系统的网络通信状态、串口通信状态、传感网络状态及内部硬件信息等进行检查,支持电池电压和电流趋势浏览,若存在异常,则给出提示信息。

  5.完善的报警功能:可查看总体设备运行情况,包括设备的报警状况、传感器的报警状况,以及每个设备的情况,可查看设备的运行状态详情。进入设备详情页,可查看采集数据量、报警量、最近三天的报警情况统计,以及传感器当前状态等。报警管理功能记录了报警位置,当某台设备出现故障需要检修时,负责人可以快速确认位置,第一时间到达现场,利用警报和运行状态的变化趋势,尽早诊断分析出具体故障部位和故障原因,继而提出维修方案。

  6.传感器历史趋势查看:可查看最新的特征值数据以及历史记录折线图,支持下载数据。可查询传感器历史振动和温度的数据信息并支持下载数据。

  7.传感器“波形记录”:可查看已采集的波形,选择要查看的波形,即可加载相应的折线图,振动分析功能可以把数据以时域波形、加速度均方根趋势、频域波形方式记录。

  8.状态监测周评估报告:平台可根据检测数据,提供状态监测周评估报告,报告中需包含设备健康状态、设备报警记录和专家指导建议。

  苏州捷杰传感技术有限公司是一家工业互联网领域的高新技术企业,自主设计研发、生产和销售软硬件一体的智能传感器,提供数据采集+筛选+传输+数据处理+上云成套产品和解决方案。拥有多传感器融合算法、低功耗设计、端计算、无线通讯、组网、数据分析等关键技术,主要产品为工业设备状态监测和故障诊断用智能传感器、手持式无线智能点检仪、数传网关、户外基站、工业捷联APP等产品和解决方案。

  通过ISO9000认证,产品通过CE认证、第三方认证、国家防爆认证等,已服务国内外客户数百家,与国内外数家知名企业建立长期战略合作。

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