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无线工况监控

   日期:2007-09-10     作者:管理员    
  振动分析的发展促成了现代工况监测系统,它能显著改善工厂生产。添加了工业无线技术可以降低成本、提高稳定性。在工厂中用光纤搭建一个系统需要六个月时间,而无线以太网监测系统只需要三周时间即可安装完成。
  电机、驱动和其他关键机电设备的机械故障是引发停产的最主要原因。幸运的是,振动监控和数据分析的最新成果促成了工况检测系统。它可以在故障发生前精确地监测到问题,从而可以尽量避免代价高昂的设备停工,并且可以使产出最大化。这些系统安装在受监测的设备上,通常会通过网路与一台中央电脑连接,用于数据分析和报警。由于机械设备所处的位置可能会在网络设备无法覆盖的区域,一些运动平台也不太可能使用硬件连接,这时可以选择无线网络,它安装成本低、安装进度快,在某些情况下,甚至还具有更高的稳定性。
  成本,回报
  对许多工厂而言,一个简单的投资回报率(ROI)的计算结果可以轻易地证明购买工况检测系统是多么正确。从名义成本的角度来说,重要的设备可以依据工况监测进行更新,以减少操作故障。然而,当缺乏基础网络或者基础网络没有用处的时候,还要有额外的花费,包括光缆的安装,布线管路的施工,建筑物间沟渠的挖掘,远程电话线路的
租赁,运动设备上悬杆和滑环的安装。这些额外的费用使投资回报率让管理者不能接受。

发电厂冷却风扇的监控系统是很容易安装的相比需要六个月时间铺设的光纤无线以太网的安装成本很低安装时间也只有三周
发电厂冷却风扇的监控系统是很容易安装的。相比需要六个月时间铺设的光纤,无线以太
网的安装成本很低,安装时间也只有三周。

  若被监测位于网络设施无法覆盖到的偏远位置上,则必须搭建电缆。工厂电缆的铺设成本很大程度上取决于工厂类型和工厂构造。研究表明,化工厂电缆铺设的平均花费是每尺$40(每米$120),而核电站电缆铺设的成本则高达每尺$2000(每米$6000)。铺设电缆的实际成本与下列因素相关:设备相对于现有的网络设施的位置,所需电缆类型(如光纤),是否需要铺设管路,劳务成本率及是否需要挖掘沟渠。
  若设备位于几公里或更远的地方,则必须租借电话线路进行通讯。租借电话线路的成本通常包括了初装费和由网速决定的月租费。由于振动监控是持续的,通常会有大量的数据,所以电话业务必须能够有足够高的传输速度。一些电话线路连接很远的设备,诸如泵站,同样容易因为糟糕的线路质量和可靠性出现通讯故障,对此应该引起重视。对于偏远的位置,工程人员有时可以选择无线蜂窝电话服务,但受限于能否获得这样的服务以及速度限制。而且,蜂窝电话数据的提交成本可能十分高昂。
  若设备是在移动的平台上,诸如起重机,调度车或运送系统,这些情况下将监控系统连接到工厂网络,对于工程技术人员来说,无疑是项挑战。它的难度取决于平台运动的速度和距离,传统的通讯线路布线方法,比如悬吊可能是可以的。不过,因为悬吊易磨损,所以需要考虑稳定性。对于纺织工作平台而言,可以通过滑环与以太网相连,但这项工程成本高昂,并且需要定期维护。一些设备运转得非常快,唯一可行的通讯方式是无线射频通讯。
  鉴于上述种种基于的网络状态监测系统所面临的挑战,无线通讯系统的安装成本更为低廉(更短的投资回报时间),无需电话线路和之前不实用的远程监控设备。但是无线通讯技术及设备在工业安装中的性能和可靠性差异性很大。一个成功的无线通讯网络,需要对当前无线通讯的使用情况,射频线路和工厂环境问题等进行分析。
  工况监控整合系统
  大多数工况监控系统,可以使用以太网就行网络连接。如果需要对数据传送率(带宽)和数据延时这两方面着重考虑的话,以太网则是最适合作为无线通讯的接口。
  当多个远程机器需要监测时,这些因素应当予以特别关注。重要的是要设计出一种射频网络,可以有效地覆盖所有远程目标,同时保证足够的数据传输速率。若远程设备数量众多,则最好分别安装射频系统以确保每个设备的运转情况最佳。
  设备位置及建筑结构决定了天线的安装位置,也是考虑多重射频系统的另一个理由。
  许多工业系统在射频信号传播中同样支持包重复循环,以帮助射频信号传播,同时也构成自愈网络。
  最后,无线设备如何针对工业施工进行设计安装是十分重要的。关键检查部分如下:射频输出功率(通常越高越好),工作温度,内部诊断,危险认证(若需要),最重要的可能就是技术支持人员关于工业网络知识掌握的程度。
  安全应用实例
  跳频技术为数据的成功传输提供了绝佳的机会。因为发送方会重复通过不同的频道发送数据包,直到确认收到。跳频技术的缺点就是其速度比直接顺序传播慢,并且有更长的数据延时。同样,跳频调制解调器其本身是专利,这就意味着,每个厂商都利用自己的技术,供应商X的产品可能无法与供应商Y的产品通讯。这对于工业系统而言这有两种好处:安全保密和与无线IT系统的隔离。
  有些无线工况监控系统应用是非常成功有效的。这些应用包括水处理厂的水泵控制,石油/天然气钻井成套设备中的驱动设备,自动化工厂装配流水线中的驱动设备及高温金属冶炼厂中的

高空起重机。
  发电厂冷却风扇的监控是一个非常有趣的应用实例。燃煤发电厂要监控其散热风扇,这些监控设备装配在冷却塔底层,而这水塔底层是经常有高温蒸汽的危险地区。当一个风扇发生故障时,冷却塔必须要关闭技术人员才可以维修,这会减少发电厂的电力发送功率,有时这样事故会发生在用电高峰期。但是如果安装了工况监测系统,工厂就可以将风扇维护时间安排在非用电高峰期。
  状态监测系统的安装时相对便利的,除非这些塔没有以太网设备。铺设光纤的成本估计超过十万美元,并且至少需要6个月进行施工安装。发电厂研究无线以太网应用,发现它的成本只是光纤的一小部分而且3周内即可安装完成。安装进展十分顺利,该系统已经可靠运行了5年以上。
  翻译:辛磊夫

文章编号:070807
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