數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化傳感器在工程中的應(yīng)用

數(shù)字化傳感器應(yīng)用日益廣泛，以其傳統(tǒng)方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)漸漸成為技術(shù)的趨勢(shì)和主流。下面，我們結(jié)合實(shí)際應(yīng)

用中的要求，淺談一下數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器的特點(diǎn)，供大家選型時(shí)參考。

一、應(yīng)用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器實(shí)現(xiàn)電纜溝在線監(jiān)測(cè)

1． 為什么要在線監(jiān)測(cè)電纜溝

電纜在日常生產(chǎn)、生活中隨處可見(jiàn)，在電場(chǎng)、工{TodayHot}廠、實(shí)驗(yàn)室通常將大量的電纜集中在電纜溝中，以方便布線、維護(hù)、美觀。隨著人們對(duì)電的依賴的增長(zhǎng)，電纜溝里的電纜越來(lái)越多，其火災(zāi)事故的發(fā)生幾率也相應(yīng)增加。以電場(chǎng)為例，隨著機(jī)組容量的增大，自動(dòng)化水平相應(yīng)提高，電纜用量越來(lái)越多。一臺(tái)200MW機(jī)組，各類電纜長(zhǎng)達(dá)200～300Km。某電廠一期工程2臺(tái)500Mw超臨界參數(shù)機(jī)組，電纜用量達(dá)3000Km?；鹆Πl(fā)電廠一旦發(fā)生電纜火災(zāi)，將造成嚴(yán)重?fù)p失。{HotTag}目前在建和運(yùn)行中的火力發(fā)電廠，大多仍采用易燃電纜，因此，電纜防火問(wèn)題尤為突出。國(guó)內(nèi)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近20年來(lái)，我國(guó)火電廠發(fā)生電纜火災(zāi)140多次，共市1986～1992年7年間竟達(dá)75次。有24個(gè)電廠發(fā)生過(guò)兩次及以上電纜火災(zāi)事故，個(gè)別電廠達(dá)4～6次。70%以上的電纜火災(zāi)所造成的損失非常嚴(yán)重，其中2／5的火災(zāi)事故造成特大損失。1975～1985年間，因電纜著火延燃造成的重大事故發(fā)生60起，造成真接和間接損失達(dá)50多億元。山西神頭發(fā)電廠因電纜溝火災(zāi)燒損設(shè)備及搶修費(fèi)用超過(guò)千萬(wàn)元。1999年牡丹江第二發(fā)電廠因電纜溝火災(zāi)，導(dǎo)致全廠停電事故，直接、間接損失達(dá)近千萬(wàn)元。除了電場(chǎng)之外，在個(gè)大廠礦、科研機(jī)構(gòu)的機(jī)房、車間的電纜溝中同樣存在隱患。

2000年北京高能物理所的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)監(jiān)視機(jī)房就因電纜溝起火被迫停機(jī)，嚴(yán)重影響了科研工作的進(jìn)行。美國(guó)在1965～1975年統(tǒng)計(jì)的3285次電氣火災(zāi)事故中，電線電纜火災(zāi)事故就占30.5%，直接損失約4000萬(wàn)美元。日本曾對(duì)電力、鋼鐵、石油化學(xué)、造紙等工廠企業(yè)調(diào)查，有78%的單位發(fā)生過(guò)電纜著火，其中危害程度較大的事故占40％。通過(guò)對(duì)電場(chǎng)事故的分析，引起電線溝內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的直接原因是電纜中間頭長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致老化、氧化，接觸電阻日益增大，造成的電纜頭過(guò)熱燒穿絕緣、最后導(dǎo)致電纜溝內(nèi)火災(zāi)的發(fā)生。

例一： 遼寧發(fā)電廠發(fā)生過(guò)電纜頭過(guò)熱引起火災(zāi)，當(dāng)消防人員撲滅火災(zāi)后剛要離開現(xiàn)場(chǎng)時(shí)電纜頭絕緣擊穿，大火復(fù)燃，當(dāng)場(chǎng)燒傷數(shù)人，造成群傷事故。

例二：富拉爾基電廠，試驗(yàn)人員查找電纜故障時(shí)，上午采用了電容擊穿法進(jìn)行查找，中午休息后，電纜溝內(nèi)發(fā)生了火災(zāi)，造成重大事故、如配置電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完全可以避免事故。

例三：渾江電廠＃2循環(huán)水電纜中間頭過(guò)熱，燒損該溝內(nèi)所有電纜造成被迫停機(jī)事故，據(jù)了解，上午有人在距故障電纜中間頭80多米遠(yuǎn)的豎井上已嗅到了絕緣燒焦的味道，下午七點(diǎn)鐘引發(fā)了火災(zāi)。

例四：牡丹江第二發(fā)電廠1998年6月28日，因一臺(tái)機(jī)的循環(huán)水電纜中間頭過(guò)熱引燃該電纜溝里的全部電纜，造成全廠七臺(tái)機(jī)(裝機(jī)客量103萬(wàn)千瓦)被迫停機(jī)，全廠停電的惡性事故。

例五：上海供電局2001年因電纜中間頭過(guò)熱引起電纜隧道火災(zāi)，大面積電纜被燒損，導(dǎo)致市區(qū)大面積停電事故。

綜上所述，電纜溝內(nèi)火災(zāi)的發(fā)生主要原因是由于動(dòng)力電纜中間頭發(fā)熱。根據(jù)多次事故分析發(fā)現(xiàn)從電纜頭過(guò)熱到事故的發(fā)生，其發(fā)展速度比較緩慢、時(shí)間較長(zhǎng)通過(guò)電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完全可以防止、杜絕此類事故的發(fā)生。吉林熱電廠多年前就總結(jié)出這一經(jīng)驗(yàn)，利用人工每天進(jìn)行電纜中間頭溫度的巡測(cè)，根據(jù)溫度的改變而分析其運(yùn)行狀況，耗費(fèi)大量的人力，但避免了多次事故的發(fā)生，因此說(shuō)電纜溝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)發(fā)電廠安全運(yùn)行有看非常重要的意義。雖然大部分發(fā)電廠不惜大量資金早已進(jìn)行電纜溝的防火封堵及普通消防報(bào)警裝置，但是電線溝火災(zāi)仍有發(fā)生，這些措施只能起到電線著火后減輕事故范圍的作用．沒(méi)有從根本上限制減少火災(zāi)的發(fā)生。進(jìn)行電纜溝在線監(jiān)測(cè)才是從根本上限制電纜溝內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的有效可行的方法。

2． 傳統(tǒng)模擬溫度傳感器為何不適合電纜溝測(cè)溫

傳統(tǒng)的溫度測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常為：

每一個(gè)傳感器的溫度值都要經(jīng)過(guò)上述環(huán)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)。所以會(huì)有如下不足：
　　a) 需要成百上千條信號(hào)線(一個(gè)電纜溝通常要測(cè)200～300個(gè)測(cè)溫點(diǎn))
　　b) 模擬電壓信號(hào)在傳輸過(guò)程中易損耗，影響系統(tǒng)精度，且傳輸距離較近。
　　c) 系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，難于維護(hù)。且系統(tǒng)精度易受環(huán)境影響不易保證。
　　d) 價(jià)格昂貴。200~300點(diǎn)需要10~20萬(wàn)

3． 新技術(shù)的應(yīng)用使系統(tǒng)更方便

隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器成為了技術(shù)的趨勢(shì)、市場(chǎng)的主流。美國(guó)DALLAS公司的DS18B20數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器采用獨(dú)特的思路，成功的解決了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與成本之間的矛盾。使建立使用方便、經(jīng)濟(jì)可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為可能。

LTM-8000數(shù)字化溫濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用美國(guó)DALLAS公司先進(jìn)的芯片科技，結(jié)合中國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)情況，應(yīng)用智能化現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)中僅有數(shù)字信號(hào)傳輸，而且傳感器、采集模塊均可聯(lián)網(wǎng)，使系統(tǒng)更可靠性、布線更方便。結(jié)構(gòu)如下：

以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

a) 線纜少，傳感器可通過(guò)總線串在一起，幾十個(gè)傳感器只用一根3芯線。大大減少了現(xiàn)場(chǎng)線纜，方便現(xiàn)場(chǎng)布線。

b) 由于傳感器輸出的就是數(shù)字信號(hào)，傳輸過(guò)程中沒(méi)有精度的損失，系統(tǒng)精度可以保證。

c) 系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，由傳感器出來(lái)直接進(jìn)入采集器，系統(tǒng)可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)少、便于維護(hù)。

d) 采用先進(jìn)的芯片科技、獨(dú)特概念，以及規(guī)?；a(chǎn)，大大降低了系統(tǒng)成本，提高了可靠性。長(zhǎng)英科技的LTM-8000數(shù)字化溫濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已在電力系統(tǒng)、石油、鋼鐵等許多領(lǐng)域取得成功的應(yīng)用。如：
　　電纜溝溫度在線監(jiān)測(cè)及火災(zāi)預(yù)警
　　高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)
　　電機(jī)及其接線盒溫度在線監(jiān)測(cè)
　　泵及風(fēng)機(jī)的軸承溫度在線監(jiān)測(cè)
　　倉(cāng)儲(chǔ)（糧倉(cāng)、冷庫(kù)、油罐）監(jiān)測(cè)
　　空調(diào)與樓宇自控

4． 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)配置分為如下部分:

1. ）上位機(jī):
　　功能： 數(shù)據(jù)處理及用戶界面
　　硬件要求: 奔騰133/32M DRAM /4.3G以上的兼容機(jī)或工控機(jī)。
　　軟件 : 可選用組態(tài)軟件或定制程序

2） 離RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器LTM-8520E,帶有過(guò)壓、過(guò)流、突波、隔離、雷擊保護(hù)

3） 場(chǎng)采集模塊LTM-8003E
　　功能：實(shí)現(xiàn)兩級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)絡(luò)。一級(jí)對(duì)上位機(jī)RS-485網(wǎng)，LTM-8003模塊作為子站；另一級(jí)“一線總線”， LTM-8003模塊作為采集中心，測(cè)量線纜上的數(shù)字化傳感器作為子站。
　　硬件功能：帶有過(guò)壓、過(guò)流、突波、隔離、雷擊保護(hù)

4）溫度傳感器DS18B20