是否可以通過對工業設備(包含電機,壓縮機,水泵的設備)的電源入口電流電壓進行監測來判斷設備狀態?
在工廠能效管理方面,如果能判斷設備的工作狀態就能更容易對單個設備進行精確的控制,以降低能耗。但是很多設備都無法遠程獲取運行狀態,沒這種功能或介面。是否可以通過監測單個設備電源入口電流電壓等參數的變化來判斷設備是待機、空載運行、帶負載運行什麼狀態。本人並非此專業人員,如問題比較愚蠢請多見諒!
好問題!
可以肯定的說,這種可能性是存在的。事實上,現代工業中就是按這個思路來實施過程式控制制的。
不過,這需要一些預備知識。我來科普一下吧:
預備知識之一:電動機的轉速、轉矩和機械特性
當電動機正在工作時,它的轉速近乎為常數。若負載的阻轉矩突然加大,電機為了保持輸出轉矩不變,必然會加大電流;如果負載的阻轉矩突然極大地降低,則電機電流將下降。
描述電動機轉速與轉矩之間的關係曲線叫做電動機的機械特性,如下:
此曲線叫做電動機的機械特性曲線。它的橫坐標是電機轉矩T,縱坐標是電機轉速n。
當電機起動時,它的工作點位於橫坐標的Ts點,此點的轉速等於零,但轉矩是Ts;現在電機的轉速不斷上升,轉矩也不斷增加,電機的機械特性來到最右側的K點。此點的轉矩Tk叫做最大轉矩;此後隨著電機轉速上升,它的轉矩開始回落,電機的工作點來到N點。此點就是電動機的額定工作點,它的轉速是nN,轉矩是Tmn。
電機的額定工作點很有意思:當負載轉矩也即阻轉矩加大時,電機轉速下降,但電機繞組切割磁力線的數量增多,於是電機電流加大,電機轉速上升返回到額定工作點;反之,若阻轉矩減少,電機轉速上升,則因為電機繞組切割磁力線數量減少,電機電流下降,電機轉速下降返回到額定工作點。也就是說,電機在額定工作點具有自動穩定轉速的功能。
那麼電動機的轉矩與哪些因素有關?
在我的書《老帕講低壓電器技術》第3.7節「低壓多功能電力儀錶和測控模塊」中有一個公式(P181),我們來仔細看看:
電機的的額定轉矩與電機定子繞組的極對數P成正比,與載入在電機上的電壓的平方成正比,與電源頻率f成反比。
我們再由轉矩T與轉速n的關係,可以得知此三個參數必然與電機的調速關係密切。
調整電機定子繞組的極對數P來調速,叫做變極調速。例如雙速電機調速;
調整電機所載入的電壓U來調速,叫做變電壓調速。變電壓調速一般用於電機的起動過程,例如軟起動器、星三角起動、自耦變壓器起動等等;
調整電源頻率f來調速,叫做變頻調速。變頻調速是當前最優的方法,它用到的設備就是變頻器。不過,變頻器調速時也需要調整電壓,並且讓頻率與電壓之比保持一定的關係。
預備知識之二:電機的運行參數及其採集方式
我們看到,不管是哪種方式,電機的電流都是一項重要的測量指標。根據電流變化,我們就能判斷出電機的工作狀態以及負載的阻轉矩狀況。
電網中的電壓也是需要測量的參數之一。事實上,如果電機配備了調速裝置,則因為電壓升高或降低
都會影響到電機轉速,所以調速裝置內部要有電壓的反饋控制系統,使得輸出轉矩不隨電壓變化而變化。
同理,電源的頻率會影響到電機的轉速,因此電源頻率也需要測控。
有時,還把電機定子繞組中埋設的熱敏電阻作為被測對象,以此判斷電機是否會發生過載。
電機的智能化測控裝置包括電動機綜保裝置MCU和變頻器兩種。
我們以電動機綜保裝置為例,看看它是如何採集信息的:
在這裡,我們看到了電流採集、電壓採集、溫度採集、頻率採集和外控電路。採集迴路能夠採集各種參數,而外控電路部分則用於控制電動機的起停和保護操作。
此圖摘自《老帕講低壓電器技術》P289的5.3.3節「利用MCC電動機綜保裝置實現電動機控制的原理」。
預備知識之三:數據交換技術
數據採集到了,如何實施數據交換呢?
在《老帕講低壓電器技術》的第6章「低壓電器的數據交換原理和方法」中,專門說明了如何利用現場匯流排技術把數據傳送到後台監控系統中。
最簡單最基礎的方式就是利用RS485介面,用MODBUS-RTU協議將數據發送出去。
那麼對於上述電動機綜保裝置,它能發送何種信息給後台?我們來看我的另外一本書《低壓成套開關設備的原理及其控制技術》第7.3.3節「讀寫電動機綜合保護裝置通信數據的方法,其中有通信協議摘錄:
我們看到,該有的信息全有了。例如電壓、電流、電機繞組溫度、電機當前的工作狀態等等。協議中還有各種告警信息,包括過載、輕載和空載,以及斷相和欠壓,還有自動重合閘操作。
有了這些預備知識,我們就可以來探討題主的問題了。
題主的問題是:
在工廠能效管理方面,如果能判斷設備的工作狀態就能更容易對單個設備進行精確的控制,以降低能耗。但是很多設備都無法遠程獲取運行狀態,沒這種功能或介面。是否可以通過監測單個設備電源入口電流電壓等參數的變化來判斷設備是待機、空載運行、帶負載運行什麼狀態。
顯見,這些功能當然可以實現。條件是:必須對電機配套電動機綜合保護裝置,或者變頻器。
那麼對於普通的電動機迴路,或者饋電迴路,是否也能採集信息呢?答案也很簡單,配套電力儀錶即可。
一般地,在工廠企業中被監視的電動機有許多台。我們可以把這些電機的綜合保護裝置或者變頻器構建成信息交換網,並且將信息引入到通信管理主機PLC中,再通過PLC與後台的信息交換,就可以實現多點測控。
在我的書《老帕講低壓電器技術》的第6.1.3節」RS485/MODBUS-RTU通信規約和通信協議的應用舉例「中,有這樣一幅圖,如下:
在這裡,我們看到了被監控的對象不但包括電動機,還有許多低壓400V的進線和饋電迴路、中壓10KV的斷路器和繼電保護裝置、電力變壓器等等,還有其它的配電室,共同構成了全企業的電力監控系統。
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這個科普到這裡就結束了。若題主有問題,可寫在評論區內,我酌情用修改帖子的方式來回答。
監測很好實現,多功能電參儀錶就行,三相電流,正反向有功無功,電能,功率因數都能監測。我常用的是EDA9033F。但是節能降耗靠這個可靠不住,得多方面入手。這個只是提供一個科學數據
GE本特利已有成熟產品,請參考本特利內華達電動機狀態監測_圖文_百度文庫
現在很多設備都是聯網監測狀態及控制了,只是產品更新換代需要周期,我這有資源
熱像儀監控啊
可以的,類似的有非侵入式負荷監測,沒事可以去知網搜搜
當然可以,具體精確到什麼程度,還要看工廠布線,設備類型等情況,簡單檢測運行狀態so easy,做過項目監測啟停,給手機發簡訊,也有多參數,三相電參採集,實時監測,網頁形式,客戶端形式都有,這種工控領域太多了
已經有這樣成熟的產品了,電機動態監測儀。可以同時監測電機電源,電機本身,負載的電氣機械故障。電源部分可以測定電源的電流電壓的實時數據,可以知道電壓電流的不平衡,諧波畸變等。電機可以測得電機效率,斷條故障。負載方面可以替代振動監測得到實時的頻譜。這樣電氣工程師也能得到機械工程師通過振動監測完成的工作。憑心而論,這樣的方法由於有些繁瑣,實際應用的並不多,不過測斷條還是比較有效的。
嘿嘿,基本上都要監測電流電壓功率頻率。。。
還能對計算機系統進行竊聽、破解密鑰等
可以上報輸入電壓電流
這樣只能監測功耗,所謂的「狀態」是個很複雜的東西,看你怎麼理解了
用電質量本來就是衡量機電設備運行狀態的最直觀參數。
目前市面上已經有 成熟產品了這叫smart motor,多由大的電機生產商設計控制器和相應電機,控制器大概是盒子那麼大小,可遠程監控電機等的運行狀況,包括轉速、電流等主要參數
可以,製藥機械中,濕法制粒機就是這麼做的。
首先,你的認識是有錯誤的,並不是很多設備都無法遠程獲取運行狀態,沒這種功能或介面。
現在的設備基本都有這種介面和功能,變頻設備的AO口會輸出0~20mA或者4~20mA的信號,來與設備本身的電流值實現一個對應關係,實現電流或者轉速的監測。
而且實現工業監測的感測器種類是非常多的,壓力信號監測用壓力變送器(正壓、負壓,使用時根據設計壓力量程選擇相對應的變送器),溫度監測用熱電阻,溫度太高的話使用熱電偶,流量監測用流量計,液位監測用超聲波液位計,等等。現代的工業監測手段是非常多的。
而這些監測到的所有信號最終要進入到DCS(Distributed Control System)即分散式控制系統的機櫃當中,機櫃是和電腦實現通訊的,數據經過機櫃當中的DPU(類似電腦的cpu)經過運算反饋到電腦畫面上。DCS系統的功能是十分強大的,當然也是可以實現反向控制。
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