I vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo della misurazione della temperatura a infrarossi e della misurazione della temperatura wireless nei quadri-INNO

Perché il sistema energetico necessita della misurazione della temperatura

L'apparecchiatura elettrica primaria del sistema di alimentazione è generalmente costituita da interruttori automatici, trasformatori, cavi, sbarre, quadri e altre apparecchiature elettriche; Sono collegati tra loro tramite sbarre, conduce, cavi, ecc. A causa della corrente che scorre attraverso il punto di connessione, inevitabilmente si genera calore, e quasi tutti i guasti elettrici causeranno cambiamenti nella temperatura del punto guasto; Perciò, il monitoraggio della temperatura delle apparecchiature nei sistemi di alimentazione come i quadri è una pratica comune per il rilevamento tempestivo dei guasti. Per molti anni, a causa di limitazioni tecnologiche, il livello di funzionamento sicuro del sistema energetico è stato limitato in una certa misura. Sebbene termometri a infrarossi, dispositivi di imaging a infrarossi, cavi di rilevamento della temperatura, e punto tradizionale sistemi di misurazione della temperatura sono stati utilizzati per risolvere i problemi di cui sopra, non è possibile ottenere il monitoraggio in tempo reale, e possono essere effettuate solo ispezioni periodiche, con conseguenti rischi per la sicurezza derivanti dal mancato rilevamento e segnalazione. Per quadri, al fine di migliorare le sue condizioni operative e proteggere la sicurezza del personale, i quadri convenzionali sono ora interamente in struttura metallica sigillata. Tradizionale metodi di misurazione della temperatura per i quadri non sono più applicabili ai quadri nuovi, soprattutto per quadri mobili centrali. Le parti conduttrici sono tutte coperte da materiali isolanti durante il funzionamento, e i metodi convenzionali di misurazione della temperatura a infrarossi non possono misurare l'apparecchiatura interna. Perciò, è necessario utilizzare metodi di misurazione interni nel quadro per monitorare in tempo reale il funzionamento dei componenti interni nei quadri ad alta corrente, individuare tempestivamente la fonte dei guasti, ed evitare che si verifichino incidenti.

Misurazione della temperatura a contatto e misurazione della temperatura senza contatto

Per quadri, esistono due metodi di misurazione della temperatura comunemente usati in patria e all'estero: misurazione della temperatura a contatto e misurazione della temperatura senza contatto:

Il principio della misurazione della temperatura per contatto: Il metodo di misurazione della temperatura a contatto prevede il contatto diretto del sensore con l'oggetto da misurare, in modo che il sensore e l'oggetto da misurare mantengano la stessa temperatura;

Il principio della misurazione della temperatura senza contatto: Il sensore non entra direttamente in contatto con l'oggetto misurato, ma misura la temperatura delle apparecchiature misurate attraverso il principio della radiazione termica, che è un metodo di misurazione senza contatto.

Misurazione della temperatura a infrarossi:

Il metodo di misurazione della temperatura a infrarossi è un tipico metodo di misurazione senza contatto diretto. La base fondamentale della termometria a infrarossi è la legge sulla radiazione del corpo nero di Stefan Boltzmann, Planck, e altri. I corpi neri sono oggetti ideali che emettono lo stesso spettro elettromagnetico alla stessa temperatura, indipendentemente dalla composizione e dalla forma specifica del corpo nero. La dimensione e la distribuzione della lunghezza d’onda dell’energia della radiazione infrarossa dell’oggetto sono strettamente correlate alla sua temperatura superficiale. Misurando l’energia della radiazione infrarossa propria dell’oggetto, viene determinata la sua temperatura superficiale, che è il principio base su cui si basa la termometria a radiazione infrarossa. Al giorno d'oggi, i termometri a infrarossi sono generalmente composti da sistemi ottici, rilevatori a infrarossi, amplificatori di segnale, elaborazione del segnale, visualizzare le uscite, e altre parti. Il nucleo è il rilevatore a infrarossi, che converte l'energia della radiazione infrarossa incidente in altre forme misurabili di segnali elettrici. Il segnale viene calcolato e corretto dall'amplificatore e dal circuito di elaborazione del segnale secondo l'algoritmo interno dello strumento, e poi convertito nel valore della temperatura dell'oggetto misurato, che viene visualizzato sul sistema ottico.

Il metodo di misurazione della temperatura a infrarossi iniziò intorno alla seconda guerra mondiale, e la tecnologia di misurazione della temperatura a infrarossi è stata applicata per la prima volta in campo militare. La prima generazione di dispositivi di imaging a infrarossi utilizzati in campo militare è stata sviluppata e sviluppata da Texas Land Instruments negli Stati Uniti, noto come sistema di ricerca visiva a infrarossi (FLIR). A metà degli anni '60, l'azienda svedese AGA ha sviluppato il primo sistema di imaging industriale in tempo reale (THV), ma aveva le caratteristiche di un costo elevato, grande volume, peso elevato, e portabilità scomoda. Dopo diverse generazioni di miglioramenti allo strumento, è stata lanciata una termocamera perfettamente funzionante 1988, quale misurazione integrata della temperatura, modifica, analisi, acquisizione di immagini, e stoccaggio. La funzionalità dello strumento, precisione, e l'operabilità sono state notevolmente migliorate. A metà degli anni '90, La FSI Corporation negli Stati Uniti è stata la prima a sviluppare e commercializzare con successo una termocamera a infrarossi (CCD), che è stato trasformato dalla tecnologia militare (FPA) ad uso civile. Le funzioni tecniche erano più avanzate, e la misurazione della temperatura in loco doveva solo mirare al bersaglio per acquisire le immagini, e memorizzare le informazioni di cui sopra sulla scheda PC all'interno della macchina per completare tutte le operazioni. L'impostazione di vari parametri può essere restituita al software interno per la modifica e l'analisi dei dati, e infine, il rapporto di rilevamento può essere ottenuto direttamente. A causa di miglioramenti tecnologici e cambiamenti strutturali, la complessa scansione meccanica è stata sostituita, e lo strumento pesa meno di due chilogrammi. Viene utilizzato come una fotocamera portatile, e può essere facilmente azionato con una mano. Successivamente, La tecnologia di misurazione della temperatura a infrarossi è stata ampiamente applicata nel settore energetico, e vari sensori di temperatura a infrarossi sono stati sviluppati con successo e immessi sul mercato in grandi quantità.

Vantaggi della misurazione della temperatura a infrarossi: facile da usare e di dimensioni compatte. Attualmente, I termometri a infrarossi devono solo impostare i parametri e allinearsi con l'oggetto misurato per misurare immediatamente la temperatura superficiale dell'oggetto. Hanno anche la funzione di scattare foto e trovare automaticamente il punto di misurazione della temperatura più alta. Sono molto convenienti per l'uso in loco e sono stati ampiamente utilizzati, diventando il principale mezzo tecnico per la misurazione della temperatura in molte apparecchiature del settore energetico.

Svantaggi della misurazione della temperatura a infrarossi: Può misurare solo apparecchiature esposte all'aria. Sebbene alcune università abbiano sviluppato anche sistemi di misurazione della temperatura a infrarossi per quadri ad alta tensione, il metodo di misurazione della temperatura con sonda a infrarossi per quadri ad alta tensione è facilmente influenzato dall'ostruzione del percorso della radiazione infrarossa da parte dei componenti interni del quadro, e non può misurare con precisione la temperatura di contatto. Sebbene alcune correzioni possano essere apportate, ci sono molti fattori che influenzano la radiazione infrarossa e variano nel tempo, rendendo difficile calibrarli uno per uno. Perciò, questo metodo ha scarsa universalità e non può essere promosso per l'uso. Questo metodo è applicabile solo alle prime strutture di quadri e non può essere utilizzato per misurare quadri ad alta tensione con rivestimento isolante.

Il principio di funzionamento della misurazione della temperatura wireless

Il metodo di misurazione della temperatura wireless rappresenta un miglioramento rispetto al metodo di misurazione della temperatura a contatto, mirato principalmente a risolvere il problema dell'isolamento ad alta e bassa tensione tra apparecchiature di misurazione della temperatura e sistema di alimentazione. Generalmente, Il sistema di misurazione della temperatura wireless è composto da tre parti: nodo di misurazione della temperatura distribuita, ricevitore dati, e sistema di elaborazione dati backend. I nodi di misurazione distribuita della temperatura vengono installati direttamente nelle parti che devono essere misurate, che appartiene al metodo di misurazione della temperatura a contatto. Il ricevitore dati è posto ad una certa distanza dal corpo del quadro. La comunicazione wireless viene utilizzata tra i nodi di misurazione della temperatura distribuiti e il ricevitore dati per la trasmissione dei dati, ottenendo così l'isolamento ad alta tensione e la raccolta dei dati di misurazione della temperatura, risolvere il problema della temperatura operativa dei contatti all'interno del quadro ad alta tensione che non viene facilmente monitorata dalla misurazione della temperatura a infrarossi.

Svantaggi di misurazione della temperatura senza fili
Sebbene la misurazione della temperatura wireless risolva efficacemente i problemi di sicurezza dei dispositivi di misurazione della temperatura, ci sono anche alcuni problemi nelle applicazioni pratiche. Tra loro, la stabilità del dispositivo di misurazione della temperatura posizionato nella posizione del contatto dell'interruttore è il problema più importante. Nelle applicazioni pratiche, l'alimentatore di questo modulo è spesso un alimentatore a corrente induttiva che ricava energia dalla linea elettrica (se viene utilizzata l'alimentazione a batteria, non solo deve essere sostituito regolarmente, ma la batteria è anche soggetta a falsi allarmi in ambienti ad alta temperatura e negli stati di alimentazione della batteria, influenzando notevolmente la precisione del monitoraggio). L'entità dell'energia ottenuta da questo alimentatore varia notevolmente con il carico della linea elettrica, quindi il modulo spesso presenta un'alimentazione insufficiente. In risposta a questo problema, alcuni hanno proposto di utilizzare batterie, ridurre il consumo energetico dei dispositivi di misurazione della temperatura, ecc. Metodo, Questo metodo presenta problemi come la necessità di sostituire regolarmente la batteria dopo che si è consumata, inoltre, ciò può comportare una bassa potenza di trasmissione wireless e interferenze elettromagnetiche provenienti dall'ambiente circostante, con conseguenti errori nella trasmissione dei dati di misurazione della temperatura. Il dispositivo di sostituzione della batteria richiede che l'interruttore ad alta tensione interrompa l'alimentazione, che non possono soddisfare i requisiti di funzionamento continuo del quadro ad alta tensione.

Misurazione passiva della temperatura wireless

Alcune aziende utilizzano dispositivi a onde acustiche superficiali per realizzare sensori di temperatura, che forniscono feedback sui cambiamenti di temperatura attraverso le antenne. Non è necessario alimentare i componenti del sensore per risolvere i problemi correlati causati dalle batterie attive per la misurazione della temperatura wireless. Tuttavia, questo tipo di dispositivo è immaturo, utilizza materiali cristallini con scarsa stabilità termica, è costoso, e non migliora la qualità del segnale dei metodi di trasmissione wireless.