導(dǎo)讀:2022年7月18日,總部位于法國格勒諾布爾的全球能源公司GE的可再生能源部門GEHydro對外宣稱,該公司開始將RFID無線傳感器用于跟蹤發(fā)電機內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件周圍的狀況,以獲得應(yīng)變管理和溫度數(shù)據(jù)的項目試點。
2022年7月18日,總部位于法國格勒諾布爾的全球能源公司GE的可再生能源部門GEHydro對外宣稱,該公司開始將RFID無線傳感器用于跟蹤發(fā)電機內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件周圍的狀況,以獲得應(yīng)變管理和溫度數(shù)據(jù)的項目試點。其原理就是利用RFID技術(shù)的能量傳輸條件,將標簽附在圍繞旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)的桿(也稱為凸極)上,從而消除對電線或電池的需求。
據(jù)悉,該系統(tǒng)的硬件部分使用的是帶有Asygn傳感器芯片的HID Global定制RFID標簽和帶有SensThys天線的ImpinjRFID 讀寫器,軟件部分則使用GE Hydro自己的軟件管理系統(tǒng)。新系統(tǒng)可捕獲每個轉(zhuǎn)子中數(shù)十個磁極的傳感器數(shù)據(jù),使其能夠檢測到任何潛在的故障或發(fā)電設(shè)備的維修需求。
目前,該系統(tǒng)正在GE Hydro的加拿大和法國兩個站點進行測試(該公司拒絕具體命名這些站點)。據(jù)相關(guān)人士透露,該系統(tǒng)定制的RFID標簽和搭配完整的解決方案可以使再生能源公用事業(yè)公司能夠根據(jù)與每個轉(zhuǎn)子何時處于最佳工作狀態(tài)或何時負載可能過高相關(guān)的數(shù)據(jù)來優(yōu)化發(fā)電。
HID Global 的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理 Christian Mirus 表示,該解決方案由HID專門為Asygnt特別設(shè)計,因為標簽需附著在以800轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)的連接器電極上。因此,需要研發(fā)一款不僅可以捕獲傳感器數(shù)據(jù),而且還可以在高速旋轉(zhuǎn)的條件下穩(wěn)定傳輸該信息的傳感器標簽,再加上該標簽必須在含有金屬和水的環(huán)境中進行運行,因此,難度非常大。
該項目于 2018 年啟動,當時該公司尋求一種能夠通過提供有關(guān)設(shè)備狀況和數(shù)據(jù)的技術(shù),實時了解其轉(zhuǎn)子的健康狀況,從而降低轉(zhuǎn)子意外故障的風(fēng)險。例如,如果轉(zhuǎn)子溫度升高,則可能表明潛在的機械問題可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)損壞,或者可能需要停機進行維修。
Mirus解釋說,“在沒有這套系統(tǒng)之前,一旦發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)高溫損壞,我們需要數(shù)周的時間來進行修理,在此期間,發(fā)電任務(wù)肯定會受到影響。從使用該系統(tǒng)開始,HID與Asygn合作開發(fā)了三代標簽,目前安裝在這兩個設(shè)施中的標簽一直都能夠成功運行”。
HID構(gòu)建了一個嵌入Asygn芯片的金屬RFID標簽,定制標簽的天線可以在水力發(fā)電廠的獨特條件下運行。利用該芯片,可以檢測和利用從RFID讀寫器接收到的功率傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù),同時還能同步市面上大多數(shù)標準EPC UHF RFID 讀寫器。預(yù)計GE Hydro今年就能夠擴展實時該方案。
Mirus補充到,“在試驗的第二階段,我們不僅需要考慮溫度,還需要測量轉(zhuǎn)子在磁極之間連接的變化”。每個渦輪機都配有轉(zhuǎn)子和與這些轉(zhuǎn)子相連的磁極,當這些轉(zhuǎn)子浸沒在水中時,轉(zhuǎn)子還需要隨著周圍水流的運動而旋轉(zhuǎn)來發(fā)電。用于監(jiān)測溫度的連接器則位于水面上方,而HID的標簽則附在這些連接器內(nèi)的內(nèi)部的每個電極上。
環(huán)境因素對RFID技術(shù)的使用提出了獨特的挑戰(zhàn)。首先,標簽暴露在超過100攝氏度(212 華氏度)的溫度下。因此,HID的工程師構(gòu)建的標簽,不僅需要承受熱量,而且無論是否暴露在高溫下,都需要以相同的讀取距離(大約 1.5 米(4.9 英尺))進行傳輸。
以每分鐘 800 轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)
另一個挑戰(zhàn)是在每個標簽上貼上芯片,以測量桿子上的溫度和變化情況,而不是周圍的其他材料。該標簽使用直接安裝在金屬上的設(shè)計,而芯片則位于被跟蹤的金屬表面上。
然而,最大的挑戰(zhàn)是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)以每分鐘800轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn),為讀寫器提供大約10毫秒的時間來傳輸功率來為芯片供電,然后接收芯片的傳感器讀數(shù)。標簽天線經(jīng)過優(yōu)化,可以在這種環(huán)境中高速傳輸。當讀寫器識別標簽時,標簽芯片必須接收該能量,完成傳感器測量并回傳,因此這一系列動作都需在10毫秒的時間內(nèi)完成。
GE Hydro希望通過將應(yīng)變傳感器添加到現(xiàn)有的解決方案中,從而捕獲更多有關(guān)潛在問題或設(shè)備故障的數(shù)據(jù)。例如,在高溫下,金屬板的膨脹就會有斷裂的可能性。借助這項技術(shù),GE Hydro希望檢測溫度變化的同時,還能檢測這些波動如何影響金屬部件的完整性。帶有 SensThys SensRF-101天線的Impinj Speedway R420讀寫器就可以在專用內(nèi)存塊中捕獲EPC和UID編號以及其他傳感器數(shù)據(jù),從而用于傳感器讀數(shù)。
管理預(yù)防性維護
該解決方案不僅可以實時檢測機器出現(xiàn)的任何問題,而且還可以使公用事業(yè)公司能夠更好地管理以及預(yù)防性維護。例如,通過定期捕獲數(shù)據(jù)并檢測漸進的條件變化。RFID系統(tǒng)可以對導(dǎo)致此類變化的條件進行分析,以及監(jiān)測零件降解的速度,從而監(jiān)測何時需要安排預(yù)防性維護。
這些數(shù)據(jù)可以將日常維護控制在有需求的情況下進行,并且可以專門用來針對設(shè)備的使用壽命和使用條件兩項。此外,溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)可以通過控制每個渦輪機的水流,確保水位不會造成改變,即使檢測出水位改變,系統(tǒng)可以自動調(diào)整水流大小。
從長遠來看,HID Global和Asygn計劃將無線傳感系統(tǒng)商業(yè)化,供其他公用事業(yè)公司使用。據(jù)悉他們還打算將該技術(shù)用于醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)和其他領(lǐng)域。