成为“发电高手”需要哪些传感器助力——【传感器秘籍第一弹】

2023-07-17 295

手机有电量焦虑,城市亦有用电紧张。电力供给是工业中的民生产业,尤其随着用电高峰季的到来,没有稳定的电力保障就没有现代化的城市生活。


现代化的电力系统可分为发电、输电和配电等多个细分环节,在各个阶段中,传感器都有着不同作用的参与,来助力守护整个系统的无bug作业。从“源网荷储”概念来讲,其中发电端可被看作为电力的来源,也就是其中的“源”。一般来说,发电可从源头类型上被分为火电、水电、核电、风电、太阳能等多种类型。而传感器的底层逻辑是数据抓取,它的非常核心和关键的功能之一就是状态监测。短短四个字,在发电端却有着非常举足轻重的作用。


设备的状态监测 –助力可靠、稳定、高效的发电


例如火电传感器的装机就主要集中于机组控制、供暖系统和锅炉监测等方面。对大型设备的诊断与监测对于判断整个系统的健康程度有很大的帮助。通过连续监测旋转机械本体和轴系的机械工作参数 ,如转速、振动、胀差、热膨胀、轴向位移等,即可了解到详细的设备运转状况。水电由于同样采用了大型设备作为发电系统的主设施,因此也以设备智能运维的监测应用为主。持续的设备监测一方面保证能源生产的安全性与连续性,另一方面可以有效帮助企业节约投资成本,提高能源的生产与使用效率,减少昂贵的停机时间。


TE在设备状态监测方面的主要产品有8911模块压电原理的单轴无线振动传感器。针对目前市场客户网联化,高集成,高灵敏的需求,在设计上,TE加强了带宽范围,使其最高可达15kHz;并基于LoRaWAN无线协议,内置温度传感器。可靠的封装可以让其适应工业严苛环境,长期使用亦可保持精准与稳定。在发电设备的预测性维护方面可以发挥重要作用。同时TE还提供820M1单轴和830M1三轴振动传感器芯片,客户可以基于这些芯片开发自有的振动监测模块。

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环境的状态监测 –助力提高发电效能,降低不确定性


风电和太阳能是近年来发展较迅速的行业,目前政策层面对可再生能源的发展无疑是重大利好,可在技术层面由于可再生能源“靠天吃饭”的特性,导致了发电能效上的不稳定,传感器的使用可以最大限度保证风光能效的发挥。

作为能效解决方案,风电的气象监测是目前市场的策略之一。温湿度传感器常用于测量风电设备周围环境的气象数据。气压传感器则用来测量大气压力,为风电场内气象监测提供重要的气象数据。气压的变化直接影响空气密度,从而影响风速。实时监测气压可以判断机组出力的变化,以便系统采取合适的措施来实现最大程度地发电。


TE的MS5611传感器是一款拥有SPI和I²C总线接口的新一代高分辨率气压传感器,精度可达+/-1.5 mbar。该传感器模块包括一个高线性度的压力传感器和一个超低功耗的24位Σ模数转换器,工作温度范围-40 °C – 85 °C,即便长期使用,测量精度依然稳定,具有高可靠性。

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在光伏领域,传感器的主要方案集中于太阳光线追踪、温度和辐射测量等方向上。由于光伏板的作业环境与风电类似,均为野外作业,因此光伏客户的痛点也包括高可靠、高准确性等方面,这样才能确保光伏系统长期高效能运行。TE为太阳能光伏电站开发的高精度线性位移编码器ED36,可以辅助追日系统高精度运行,水平倾角和旋转角度的精度可以控制在2毫弧度以内。并且该产品通过TE在设计上的严苛测试,经久耐用省心省力,维护方便。以智能传感器加持设备智能化除了对环境的监测来降低靠天吃饭的不确定性,对于风光发电来说,运维,也是一个特别突出的问题。以风电为例,风场的地理位置相对较为偏远,这就对后期的运营维护提出了很大的挑战。随着传感器和物联网技术的发展,智能化传感器技术不断应用于风力发电设备的监护,着力于叶片、发电机、主轴、齿轮箱以及塔筒等重要部件,提高运营维护效率并降低维护成本。例如,发电机和齿轮箱作为风力发电中的核心部件,在长

期的运行过程中齿轮箱内部的轮齿一般会存在磨损,甚至发生断齿等问题。


TE 8711/8071/8811/4033系列(防雷) 抗雷击传感器拥有±5g,±10g,±20g和±80g动态范围,频响带宽>10kHz ,外壳隔离,内部屏蔽, 密封焊接, 工作温度范围宽(-55°C至+125°C), 可有效拾取风电设备关键部件的振动数据,非常适合风力发电设备的状态监测应用。塔筒的健康状态监测也是比较常见的传感器应用。由于风电机组地处野外,特别是对于存在地质隐患的区域,如泥石流、矿山开采、地震等自然灾害的场地,更需要实时监测。通过加装振动传感器和倾角传感器对塔筒的振动、倾角等信号实时采集、监测和分析,并结合偏航、风速、功率等风机运行工况,跟踪塔筒刚度变化和基础沉降等数据,可以及时发现塔筒刚度劣化、锚杆断裂、基础沉降等问题。同时,通过监测塔筒法兰间隙,螺栓松动等参数预测塔筒的健康状态,提供有效的数据,指导塔筒检修和维护,避免引发严重后果。

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TE的4020是一款双轴加速度传感器,其采用5-30Vdc 激励电压 ,密封外壳设计,直流信号低通滤波输出 ,电容式硅MEMS传感器,拥有自诊断功能,非常适合用于风电塔筒的状态监测。


总的来说,从“源头”入手,通过加载各种高性能的传感器,可以助力九游会J9的现代化电力系统成为真正的“发电高手”,为稳定、可靠的发电保驾护航。


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