捷杰首發(fā)｜自診斷、免維護(hù)、免布線振動監(jiān)測系統(tǒng)在洗煤廠成功應(yīng)用

01 項目概況

北方某洗煤廠皮帶機(jī)流水線運維，原來主要靠人工巡檢完成，受人員技術(shù)水平、環(huán)境等因素影響，設(shè)備預(yù)防性檢修工作效果不佳，隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，時常導(dǎo)致非計劃停機(jī)事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

皮帶機(jī)運行中電機(jī)、滾筒、減速箱運行狀態(tài)對皮帶機(jī)流程線能否正常運轉(zhuǎn)有非常大的影響，皮帶輸送機(jī)常見故障有：打滑、撒料、皮帶跑偏、異常噪聲、輸送帶損壞等。隨著云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，越來越多的洗煤廠加裝了智能運維系統(tǒng)，對皮帶機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測，對避免非計劃停機(jī)，降低直接經(jīng)濟(jì)損失有著十分重大的意義。

02 捷杰方案

捷杰傳感作為生產(chǎn)溫振智能傳感器的原廠，受邀參與項目設(shè)計和實施，經(jīng)過深入調(diào)研，制定了軟硬件一體的智能監(jiān)測方案，方案優(yōu)勢：

1、 硬件多功能

溫差取電+太陽能取電：讓傳感器實現(xiàn)真正的免維護(hù)和自供電。

捷杰首創(chuàng)的自供電LoRa溫振復(fù)合傳感器，是一款具備溫差和太陽能雙系統(tǒng)自供電、遠(yuǎn)距離傳輸、溫振一體、具有邊緣計算功能和數(shù)字化輸出的智能無線溫振復(fù)合傳感器，具備3軸向加速度、速度、位移、傾角和溫度監(jiān)測功能。

當(dāng)設(shè)備表面溫度-環(huán)境溫度≥10℃時，便可啟動溫差供電，產(chǎn)生的電能也可以存儲備用。

獨創(chuàng)的傾角功能：及時感知設(shè)備的細(xì)微變化和傳感器被移動狀況。

2、 軟件更智能

故障自診斷

自帶故障模型庫，通過AI智能算法，實現(xiàn)故障自診斷。數(shù)據(jù)庫本地部署，無需人工遠(yuǎn)程介入，既保障了數(shù)據(jù)安全，又能減少人工分析的疏漏。

自動報表

定期推送日報、周報或月報，減少運維人員做報表的時間，實現(xiàn)自動報表。

設(shè)備健康度評估

多維度評估設(shè)備，對設(shè)備的全生命周期管理有重要指導(dǎo)意義。

通過溫度及振動數(shù)據(jù)的采集、分析，提前預(yù)知設(shè)備故障隱患、判斷故障嚴(yán)重程度、確定故障位置和備品備件的及時準(zhǔn)備，以減緩、減少、避免大型事故的發(fā)生，降低非計劃停機(jī)的次數(shù)，為合理維護(hù)提供決策依據(jù)。同時，結(jié)合皮帶機(jī)流程管理中縱向防撕裂保護(hù)裝置、智能潤滑等系統(tǒng)的應(yīng)用，逐步完善皮帶機(jī)流程智能化監(jiān)測，促進(jìn)皮帶機(jī)流程管理現(xiàn)場少人化乃至無人化。

傳統(tǒng)電氣設(shè)備在線監(jiān)測采用有線連接方式，施工復(fù)雜，成本高。本方案利用了無線物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備廠中的優(yōu)勢，在綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功耗、運行穩(wěn)定以及組建成本的前提下，采用LORA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行構(gòu)建，設(shè)計了在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件方案與流程。該設(shè)計能夠克服布線麻煩、維護(hù)不方便等困難，有效提高系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性。

1.方案框架

通過傳感器采集設(shè)備的振動和溫度數(shù)據(jù)，以無線方式將數(shù)據(jù)傳輸至LoRa無線基站，基站通過4G通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器。此架構(gòu)既能實現(xiàn)本地化部署，又可實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測。

2、設(shè)備硬件選擇

（1）智能LORA無線溫振復(fù)合傳感器

LoRa是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一個新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。本傳感器主要有特點如下：

① 功耗低——內(nèi)置低功耗算法，休眠電流＜10uA，用溫差取電的EVT40供電，可完美實現(xiàn)實時監(jiān)測。

②時延短——通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，時延可達(dá)us級別。

③網(wǎng)絡(luò)容量大——海量入網(wǎng)，覆蓋超強(qiáng)，滿足地廣人稀和地下應(yīng)用。

④通訊指示燈功能——傳感器主動上傳數(shù)據(jù)，同時具有通訊指示燈閃爍指示功能，便于工程人員調(diào)試、檢測和現(xiàn)場部署。

⑤15維特征值——可在原來三軸加速度峰值、三軸速度有效值、三軸位移峰峰值的基礎(chǔ)上增加了加速度有效值、歪度、歪度指標(biāo)、方差、裕度因子、波峰因子、峭度、峭度指標(biāo)、脈沖因子、譜方差、譜均值和譜有效值，總共15維振動特征值（可按照客戶需求拓展）；豐富了設(shè)備振動狀態(tài)的參數(shù)，大大增加了用戶評價在測設(shè)備的振動狀態(tài)的手段，為更好的進(jìn)行設(shè)備智能運維提供了依據(jù)。

⑥LORA網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可設(shè)——內(nèi)置LORA模塊，可根據(jù)需求設(shè)置上傳服務(wù)器地址和端口號，使用更加靈活便捷。

⑦電池電壓自檢測——通過電壓自檢測，及時告警儲電池電量狀態(tài)。

⑧采樣頻率和波形長度可設(shè)——可根據(jù)需求設(shè)定不同采樣率和波形長度；豐富了傳感器的應(yīng)用場景，既可以用于檢測高達(dá)60000轉(zhuǎn)/分鐘的設(shè)備的振動狀態(tài)，也可以用于檢測600轉(zhuǎn)/分鐘的低轉(zhuǎn)速設(shè)備的振動狀態(tài)。

⑨振動頻率檢測——傳感器可以直接輸出在測設(shè)備振動頻率參數(shù)，通過振動頻率可以直接換算出旋轉(zhuǎn)類設(shè)備的轉(zhuǎn)速。一個傳感器多種用途，為用戶節(jié)省成本。

⑩傾角測量功能——內(nèi)置6軸融合傾角算法，傳感器能夠測量自身的安裝角度，不僅適用于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)備在振動狀態(tài)同樣精準(zhǔn)。用戶可以根據(jù)傳感器的安裝角度結(jié)合振動數(shù)據(jù)，綜合分析在測設(shè)備的振動狀態(tài)。

?獨特外觀結(jié)構(gòu)——可采用磁吸、螺栓、膠粘等多種安裝方式，無論安裝空間還是安裝靈活性上，都極大方便現(xiàn)場安裝部署，節(jié)約部署成本，內(nèi)置天線，避免設(shè)備長期振動而導(dǎo)致天線脫落的風(fēng)險。

?可靠性高——采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式， 每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。

?安全性高—— 提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能, 采用了加密算法,各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

?本安防爆——傳感器按照本安防爆的要求修改完善硬件設(shè)計，取得本安防爆證書，可以應(yīng)用于油田、化工、煤炭等具有防爆要求的場所。

總體來講，傳感器內(nèi)置智能FFT頻譜分析算法，既能采集加速度原始數(shù)據(jù)，又能計算出頻率等頻域參數(shù)；采用低功耗算法，實現(xiàn)電池供電長期工作；采用溫差取電裝置供電；外殼采用高強(qiáng)度合金和工程塑料，適應(yīng)高溫強(qiáng)振的惡劣工業(yè)現(xiàn)場。本產(chǎn)品作為物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點，本產(chǎn)品主要應(yīng)用于大面積組網(wǎng)，實現(xiàn)長期在線監(jiān)測。

03 監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計

由捷杰軟件團(tuán)隊自主開發(fā)的捷聯(lián)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測平臺，是集設(shè)備數(shù)據(jù)實時采集、狀態(tài)實時監(jiān)測、在線健康監(jiān)測、故障在線自診斷為一體的多功能、智能化的工業(yè)設(shè)備監(jiān)測平臺，設(shè)備管理者可以遠(yuǎn)程掌握設(shè)備生命周期中的變化，自動診斷設(shè)備狀態(tài)，事前預(yù)防代替事后維修，智能決策代替主觀經(jīng)驗。