آینده-پایش دمای بیسیم برقی برای بانکهای بخاری PTFE چیست؟
پیام بگذارید
ده ها بخاری غوطه ور PTFE ممکن است در یک خط آبکاری معمولی یافت شوند و هر کدام به یک کابل ترموکوپل نیاز دارند که به کابینت کنترل بازگردانده شود. با گذشت زمان، ساخت این شبکه ضخیم کابل حسگر گران می شود، تعمیر آن پیچیده می شود و در شرایط شیمیایی متخاصم در معرض خوردگی قرار می گیرد. حسگرهای بیسیم جمعآوری انرژی-بهعنوان یک جایگزین در حال ظهور هستند و هر بخاری را به یک گره نظارتی-خودکار تبدیل میکنند که قادر به انتقال دادههای دما بدون سیمکشی یا نگهداری باتری خاص است.
این ایده در تولید مواد شیمیایی، تکمیل سطوح و تأسیسات پردازش نیمه هادی که در آن آرایه های گرمکن عظیم PTFE به طور مداوم کار می کنند، مورد توجه قرار گرفته است. پیشرفتها در الکترونیک-کم-الکترونیک، ارتباطات بلوتوث، و برداشت انرژی ترموالکتریک، نسل جدیدی از سیستمهای نظارتی توزیعشده را برای فرآیندهای حرارتی صنعتی ممکن میسازد.
تغییر به سمت نظارت حرارتی بی سیم
زیرساخت سیم کشی فیزیکی جزء اصلی سیستم های سنتی پایش دما است. نصب سنسورها در یک مزرعه مخزن بزرگ اغلب مستلزم موارد زیر است:
کابل طولانی اجرا می شود
لوله مقاوم در برابر مواد شیمیایی
جعبه های اتصال
سینی کابل
محافظت در برابر نویز الکتریکی
تعمیر و نگهداری سیم دوره ای
با گسترش امکانات، این سیستم ها به طور فزاینده ای پیچیده و پرهزینه می شوند.
طراحی حسگرهای بی سیم مزایای عملیاتی مختلفی را ارائه می دهد:
نصب سریعتر
هزینه سیم کشی کمتر
بازسازی هایی که ساده تر هستند
انعطاف پذیری بیشتر در مکان سنسور
کاهش نیاز به نگهداری
گسترش آسانتر پوشش نظارت
با حذف نیاز به جایگزینی باتری، ظهور سیستمهای بانک بخاری PTFE نظارت بر دمای بیسیم خود-این مزایا را گسترش میدهد.
چگونه ژنراتورهای ترموالکتریک سنسورها را تامین می کنند
هسته اصلی این فناوری ژنراتور ترموالکتریک است که عموماً به عنوان TEG شناخته می شود.
اثر ترموالکتریک
TEG یک دستگاه حالت جامد است که مستقیماً انرژی الکتریکی را از اختلاف دما تولید می کند. حامل های شارژ از طریق مواد ترموالکتریک جریان می یابند و زمانی که یک طرف دستگاه گرمتر از طرف دیگر است، ولتاژ DC کمی تولید می کنند.
در کاربردهای بخاری PTFE، TEG اغلب بر روی ناحیه سرد بخاری یا ناحیه انتقال ترمینال بسته می شود.
یک طرف TEG در معرض گرمای باقیمانده از بخاری در حال کار است، در حالی که طرف مقابل به دلیل قرار گرفتن در معرض هوای محیط یا جریان هوای مخزن سردتر می ماند. حتی یک اختلاف دما بسیار کوچک می تواند انرژی الکتریکی قابل استفاده ایجاد کند.
یک TEG کوچک می تواند تقریباً 1-5 میلی وات در هر سانتی متر مربع از اختلاف دمای 10-20 درجه تولید کند.
دستگاههای کمانرژی مدرن{0}از انرژی بسیار کمی برای عملکرد استفاده میکنند، حتی اگر این خروجی در مقایسه با سیستمهای قدرت صنعتی کوچک است.
تغذیه سنسور کم انرژی بلوتوث
خروجی الکتریکی از TEG به یک مدار کوچک مدیریت انرژی- هدایت می شود.
این نیروها انرژی را جمع آوری کرد:
یک میکروکنترلر کم مصرف-
یک عنصر حسگر دما
یک فرستنده برای بلوتوث کم انرژی (BLE)
اجزای ذخیره انرژی محلی
گرمای تلف شده خود بخاری به حسگری که مراقب آن است سوخت می دهد.
مصرف انرژی بسیار کم فناوری BLE آن را به ویژه مناسب می کند. انفجارهای کوتاه انتقال داده های بی سیم تنها به میلی وات نیرو نیاز دارد و به دستگاه اجازه می دهد تا به طور مداوم از انرژی گرمایی جمع آوری شده کار کند.
در موقعیت های کارخانه صنعتی، بسته به موانع، سازه های فلزی و شرایط تداخل الکترومغناطیسی، برد انتقال BLE ممکن است به حدود 100 متر برسد.
داده های حسگر به صورت بی سیم به یک دروازه مرکزی متصل به سیستم نظارت کارخانه یا شبکه صنعتی تحویل داده می شود.
حذف باتری و سیم کشی
توانایی این فناوری برای حذف سیم حسگر و تعویض منظم باتری یکی از جذاب ترین مزایای آن است.
سنسورهای صنعتی بیسیم معمولی اغلب به باتریهای لیتیومی وابسته هستند که نیاز به تعمیر و نگهداری دورهای دارند. مدیریت باتری نشان دهنده یک بار عملیاتی عمده در تاسیسات بزرگ با صدها حسگر است.
حسگرهای گرمایش PTFE{0}}برداشت کننده انرژی این مشکل را کاملاً دور میزنند.
مزایا عبارتند از:
کاهش پرسنل تعمیر و نگهداری
هزینه چرخه عمر کمتر
حذف دفع باتری
قابلیت اطمینان در مناطق خورنده بهبود یافته است
نصب آسان برای سیستم های مقاوم سازی
برای کارخانههای فرآوری شیمیایی، محدود کردن نفوذ، کابلها و اتصالات در معرض دید نیز مقاومت درازمدت در برابر خوردگی را افزایش میدهد.
ساخت شبکه مش بی سیم مزرعه تانک
سیستمهای حسگر مدرن بهطور فزایندهای از طرحهای ارتباطی شبکه مش-استفاده میکنند.
هر گره حسگر در این پیکربندی علاوه بر دروازه مرکزی، با گره های مجاور هم ارتباط دارد. در نتیجه، داده ها ممکن است قبل از رسیدن به سیستم کنترل از طریق چندین حسگر عبور کنند.
این معماری بهبود می بخشد:
افزونگی سیگنال ها
پوشش در سراسر امکانات عظیم
قابلیت اطمینان در اطراف موانع
مقیاس پذیری برای گسترش مزارع مخازن
به جای اینکه به عنوان مجموعه ای از حسگرهای مجزا عمل کند، یک بانک بخاری PTFE نظارت بر دمای بی سیم قابل اندازه-خودکار ممکن است روزی به عنوان یک شبکه هوشمند حرارتی توزیع شده عمل کند.
جریان های داده پیوسته می توانند از موارد زیر پشتیبانی کنند:
تعمیر و نگهداری پیش بینی
شناسایی خرابی بخاری
تجزیه و تحلیل یکنواختی حرارتی
بهینه سازی انرژی
ترند زنگ هشدار
نظارت بر شرایط از راه دور
مشکل اختلاف دمای حداقل
علیرغم وعده فناوری، مشکلات مهندسی قابل توجهی باقی مانده است.
وابستگی گرادیان حرارتی
یک TEG نیاز به اختلاف دمای مداوم بین سطوح گرم و سرد خود دارد. در طول کارکرد منظم بخاری، این اختلاف اغلب در دسترس است.
با این حال، هنگامی که مخزن سرد یا بیکار است، گرادیان حرارتی ممکن است به طور کامل ناپدید شود.
بدون اختلاف دمای کافی، تولید برق متوقف می شود.
راهکارهایی برای ذخیره انرژی
بسیاری از سیستمها از وسایل ذخیرهسازی انرژی کوچکی مانند موارد زیر برای پر کردن این شکافها استفاده میکنند:
ابرخازن ها
باتری های فیلم نازک قابل شارژ-
خازن های حالت جامد-
این اجزا انرژی اضافی را در طول چرخههای گرمایش فعال ذخیره میکنند و در شرایط{0}در دمای پایین یا انفجارهای متناوب ارتباط، نیرو را تحویل میدهند.
به لطف این تکنیک بافر، شبکه حسگر بی سیم می تواند حتی در صورت خاموش شدن مختصر گرمایش به کار خود ادامه دهد.
الگوهای هزینه و پذیرش صنعتی
در حال حاضر، دستگاههای نظارت بیسیم{0}}برداشتکننده انرژی در کاربردهای اساسی گرانتر از ترموکوپلهای کابلی استاندارد هستند.
با این حال، اقتصاد در تنظیماتی که عبارتند از:
مزارع بزرگ تانک
مسافت های طولانی برای مسیریابی کابل
محیط های خورنده
محدودیت دسترسی به تعمیر و نگهداری منظم
هزینه های زیاد مرتبط با خرابی
از آنجایی که صرفه جویی در تعمیر و نگهداری و دید عملیاتی، سرمایه گذاری اولیه را ارزشمند می کند، مخازن پردازش شیمیایی حیاتی جزو اولین مواردی هستند که مورد استفاده قرار می گیرند.
با توسعه فناوری نیمه هادی و کاهش هزینه-الکترونیکی کم توان، استفاده صنعتی گسترده تری پیش بینی می شود.
ماژولهای حسگر بیسیم مینیاتوری نیز به طور فزایندهای فشرده، بادوام و از نظر شیمیایی مقاوم میشوند و برای شرایط سخت صنعتی مناسب میشوند.
آینده شبکه های گرمایش هوشمند
سیستم های بخاری PTFE آینده ممکن است به اجزای زیرساخت حرارتی کاملا متصل به جای دستگاه های گرمایش غیرفعال تبدیل شوند.
قابلیت های بالقوه آینده عبارتند از:
نقشه برداری حرارتی مبتنی بر{0}}زمان واقعی ابری{1}}
هوش مصنوعی{0}}به تجزیه و تحلیل شکست پیشبینیکننده کمک کرد
برنامه ریزی خودکار تعمیر و نگهداری
آرایه های بخاری که خود-تشخیص می دهند
قابلیت اتصال به سیستم های دوقلو دیجیتال
بهینه سازی فرآیندهای مستقل
افزایش دسترسی به داده های حسگر توزیع شده می تواند نحوه نگهداری و مدیریت سیستم های حرارتی در تاسیسات صنعتی را به طور اساسی تغییر دهد.
به جای دورهای بازرسی دستی، اپراتورها ممکن است کل بانک های بخاری را از راه دور با داشبوردهای حرارتی به روز شده به طور مداوم نظارت کنند.
در نتیجه
حسگرهای دمایی بیسیم خود بهمنظور تغییر نظارت بر گرمکن PTFE با تبدیل گرمکنهای جداگانه به گرههای داده جمعآوری انرژی{{0} هوشمند قرار گرفتهاند. این فناوریها ارتباط بیسیم انعطافپذیری را در میان مزارع بزرگ مخازن صنعتی فراهم میکنند و نیاز به سیمکشی سنسور اختصاصی و جایگزینی منظم باتری را با استفاده از ژنراتورهای ترموالکتریک کوچک برای بازیابی گرمای تلف شده از منطقه سرد بخاری برطرف میکنند.
تعمیر و نگهداری پیشبینیشده، سنجش توزیعشده، و دیجیتالیسازی صنعتی، همه پیشرفتهایی هستند که در توسعه سیستمهای بانک بخاری PTFE نظارت بر دمای بیسیم{0}خود منعکس میشوند. با وجود مشکلات مربوط به گرادیان دما و ذخیرهسازی انرژی، پذیرش هنوز با پیشرفتهای{2}}در الکترونیک کم مصرف و ارتباطات بیسیم تسریع مییابد.
در پایان، نتیجه ممکن است تعمیر و نگهداری بخاری PTFE را از یک پیاده روی دستی-به یک نمای کلی عملیاتی خودکار و غنی از داده{1}} که صرفاً توسط گرمای تولید شده توسط این فرآیند هدایت میشود، تغییر دهد. در مدیریت انرژی صنعتی، سبزترین الکترون معمولاً الکترونی است که هرگز تولید نمیشود و هوشمندترین کابل آنی است که اجرا نمیشود.
