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運用互聯網技術實現電力電纜生產過程的遠程監造

發布日期:2017-08-30    來源:《上海設備管理》      點擊數:21071

       隨著我國社會經濟的快速發展,對電網的建設提出更高的要求,電力電纜作為電網建設中的重要基礎設施,其產品質量受到用戶越來越高的重視。隨著電力電纜電壓等級越來越高、截麵越來越大,工藝控製越來越苛刻,對電纜的加工製造提出了更精的要求,也要求電纜的監造人員不斷改進和完善監造工作。
       一、電纜監造工作現狀
       電纜監造工作通常包括生產工序的檢查和電纜的出廠試驗。在電力電纜的生產工序監造中,通常包括的重要工序有:導體絞合工序、絕緣線芯三層擠出工序、銅帶繞包工序、成纜絞合工序和護套擠出工序。而電力電纜的出廠檢驗主要包括的電氣性能試驗項目有:導體直流電阻測試、局部放電測試和耐壓測試。
       電力電纜的生產製造過程往往需要24h開機,受限於監造的人力物力投入,再加上每個監造點散布於車間的各個工位,監造人員往往無法全過程監造電纜的所有製造流程,往往隻能選擇固定的時間和工序進行監造,這就大大降低了監造工作的效率。
       電力電纜的出廠試驗部分(如局部放電試驗和耐壓試驗)隻能派監造工程師在電纜製造企業進行目擊試驗。電纜出廠後,受限於施工現場的幹擾和測試設備的容量限製,很難在現場進行局部放電試驗和耐壓試驗,這樣無形增加了用戶的使用風險和驗收成本。
       而局部放電試驗和耐壓試驗是檢測電力電纜絕緣層潛在缺陷的有效手段,是電力電纜中極為重要的出廠試驗項目,該試驗項目要求試驗人員不僅要具有較高的專業知識背景,還要有較強的責任心,這也表明出廠試驗的監造工作尤為必要。
       二、係統總體架構
       在大數據、互聯網等一係列新技術突飛猛進的發展背景下,將這些技術引入電力電纜的生產監造過程成為可能,進而使電纜的工藝控製水平得到提高,電纜生產的關鍵節點得到記錄。
       基於互聯網技術的電力電纜生產質量監造係統,包括以下幾個部分:①電力電纜絕緣線芯三層共擠工藝的監造;②電力電纜成纜工藝中銅帶屏蔽層、成纜和護套擠出工藝的監造;③電力電纜出廠試驗中局部放電試驗和耐壓試驗的監造;④以上三個部分數據和視頻圖像的存儲及調用係統。係統總體架構如圖1所示。
       圖1 中壓電力電纜生產過程遠程監造係統架構
       
       對於絕緣線芯三層共擠工藝,數據采集程序內置於絕緣線芯三層共擠裝置的控製主機中,從主機的內存中讀取所需工藝數據,並向接頭單元發送,由接頭單元轉發至數據中轉裝置。數據采集流程如圖2所示。
       圖2 數據采集流程
       
       對於局部放電試驗和耐壓試驗,則分成兩種情況:
       1、對於有數據處理功能的局部放電檢測係統,編寫能夠在Windows下(包括Windows 95,Windows XP,Windows 7)運行的軟件,從局部放電的軟件中,通過底層的內存讀取技術,直接獲得試驗數據,然後通過工控機通信接口將獲得的數據傳輸到另一台計算機(如圖3所示);
       圖3 數字型局放數據采集流程
      
       2、對於沒有數據處理功能的模擬局部放電檢測係統,設計局部放電和耐壓試驗數據采集裝置,將信號通過信號處理單元輸入到工業控製計算機(如圖4所示)。
       圖4 模型信號局放數據采集流程
       
       係統采集工廠生產線的生產數據和出廠試驗的試驗數據,然後通過企業內部的網絡上傳到企業數據中心,而遠程控製中心利用互聯網技術與企業數據中心進行信息交互,實時調用工廠生產情況或查詢曆史生產信息。係統可以根據電纜製造時的工藝參數,在數據中心服務器中設置關鍵工位的參數要求,當生產線的實際數據超出設定要求時,係統將自動發送警告信息給工廠質量工程師或遠端監測人員。
       三、係統各部分功能
       在整個係統中,各個部分通過不同的數據傳感器和攝像頭分別采集各類數據形成數據流傳送到數據中心,各部分的功能如下。
       1、絕緣線芯三層共擠工藝監造
       本部分主要為機頭溫度傳感器采集擠出機機頭溫度,X光機厚度傳感器采集擠出線芯導體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層厚度,走線傳感器采集走線信息,高清攝像頭采集擠出機控製室和擠出機的機頭畫麵。
在電纜線芯的三層擠出工藝中,絕緣層的平均厚度、最薄處厚度和偏心度為關鍵工藝指標,通過參數的預置,係統可以將測量值和預置參數值進行比較,然後對超標數據進行標記和報警,人機界麵如圖5所示。
       圖5 三層共擠工藝監造人機界麵
       
       2、成纜工藝中銅帶屏蔽層、成纜和護套擠出工藝監造
本部分通過多個高清攝像頭分別拍攝銅帶屏蔽繞包工藝、纜芯成纜工藝和外護套擠出工藝的生產線畫麵,之後將數據流傳送到數據中心,遠程監造中心可以通過高清攝像頭的旋轉、放大、縮小等功能進行局部與整體監造,如圖6所示。
       圖6 生產過程高清視頻界麵
       
       3、出廠試驗的局部放電試驗和耐壓試驗監造
       本部分通過局部放電傳感器和電壓傳感器采集試驗時的局部放電量值和電壓值,並將試驗數據傳送到數據中心並進行分析判斷;同時通過兩個攝像頭分別拍攝高壓試驗廳控製室圖像和高壓屏蔽室圖像並傳送到數據中心,記錄升壓和降壓過程,規範實驗員的操作程序。
       係統依據電力電纜國標、行標等標準規範,結合用戶需求,對出廠試驗中的局部放電試驗和耐壓試驗進行檢測和報警,典型判斷標準包括局部放電的背景放電量需要小於5pC,試驗時樣品的放電量小於10pC(例行試驗要求);或局部放電的背景放電量需要小於2.5pC,試驗時樣品的放電量小於5pC(型式試驗要求),當局部放電值和背景噪聲值大於標準要求時,係統將自動報警。
       對於耐壓試驗,係統自動記錄試驗電壓和試驗時間,當試驗電壓和試驗時間不滿足標準要求時係統將自動報警。局部放電試驗和耐壓試驗人機界麵如圖7所示。
       圖7 局部放電試驗和耐壓試驗人機界麵
       
       四、結語
       綜上所述,電力電纜的製造設備種類繁多,數量龐大,同時設備分散,難以同時監造,而監造人員又不能長期駐廠監造,因此推進電力電纜遠程監造係統是非常必要和重要的工作。
       (1)通過遠程監造係統,可以使企業管理層和用戶及時、全麵準確地掌握電纜生產製造過程中的工藝質量狀況和設備的使用情況,對質量數據進行有效的統計分析,及時發現質量問題,進行質量改進,提高質量水平。
       (2)通過監造係統的數據中心進行海量數據的存儲,進而生成表單,形成質量數據報表,節省了大量的人力物力,將信息技術、互聯網技術與質量監督活動進行了有機的結合,優化了工廠的人力資源配置,降低了製造商的管理成本,同時也節省了客戶的監造成本。
       (3)通過構建遠程監造係統,使監造人員遠程監造成為可能,克服了監造人員有限、分散和遠程辦公的不便,能夠在第一時間獲得監造信息,同時在發現質量問題時能在第一時間反饋和進行缺陷處理。
       (4)通過遠程監造係統進行缺陷的報警和預警,能有效避免人工監造的疏漏,實現監造的全天候無縫銜接。
       作者:1、胡正勇  徐湘憶  曹誌強  陸冰冰  國網上海市電力公司電力科學研究院  2、李驥  黃華  上海電纜研究所