水轮机的凸极机(GE将在其水力涡轮机中试用无电池 RFID 传感器的预测性维护解决方案)

Posted 2023-05-30

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水轮机的凸极机(GE将在其水力涡轮机中试用无电池 RFID 传感器的预测性维护解决方案)

通用电气将在其水力涡轮机中试用无电池 RFID 传感器的预测性维护解决方案

通用电气 (GE) 可再生能源公司是少数几家计划试点或部署支持无需电源的RFID 的传感器的公司之一。

对于能源应用，该系统由 Asygn 的传感器 IC 组成，该传感器 IC 嵌入具有内置 UHF RFID 功能的标签中，连接到水轮发电机的旋转部件和轴线上。标签捕获温度和应变测量值，然后将该数据转发给 RFID 阅读器，以识别机器何时需要检查或维护。Asygn 过去十年一直为状态监测提供传感器，最近它在其设备中加入了 UHF RFID 传感器 IC。其他试点或部署传感器标签的企业不仅包括能源公司，还包括医疗保健、农业和建筑公司。

Asygn 的 AS321X 传感器 IC

Asygn 的 AS321X 传感器 IC 利用 RFID 询问的能力来捕获这些传感器测量值并将它们连同唯一标识符一起传输到阅读器。

GE Renewable Hydro 的 IIoT 开发负责人表示，对于水力发电，其目标是在传统解决方案无效的非常恶劣的条件下跟踪发电机部件和轴线温度和应变。“我们在涡轮发电机的静态部件中使用有线传感器来检查其状况，”他说，“但是像发电机极柱这样的高运动部件如今很少配备仪器，尽管它是设备的关键部分。”

Maricourt 说，有线传感器不能应用于旋转的转子部件，尽管运行问题的第一个迹象往往在发动机过热之前由旋转部件表现出来。他指出，如果及早发现此类问题，维护问题通常更容易解决。事实上，当发动机过热时，水力发电机转子可能已经发生了一些损坏。这可能意味着发电机将需要关闭以进行计划外维修或更换，从而将能源生产延迟数天或数周。

Bouillet 说，传感器标签的尺寸约为 7 厘米 x 2.5 厘米，“经过 GE 专家的仔细分析”，可以将其应用于水轮机的凸极。通过将标签直接贴在轴线上的极间连接上，用户可以使用手持或固定阅读器在大约 5 米的距离内测量温度水平并检测应变。每个发电机最多可以有 150 个传感器，提供数据冗余，每个转子轴上最多有五个传感器标签。这些传感器可以适应从 -40 度到 +125 摄氏度的温度。用户可以设置软件来创建系统参数，例如在阅读器捕获到高温时提示警报。

Maricourt 报告说，目前世界各地正在开发各种其他应用程序。例如，一家园艺公司正在测试传感器以跟踪大型温室内的花卉状况，在某些情况下通过跟踪温度和湿度水平以及植物照明。他解释说，标签代表特定区域的植物群。Maricourt 说，该系统现在正在部署，并且可能在温室天花板上安装固定阅读器天线。他补充说，该解决方案也正在使用 RFID 阅读车进行测试，它可以在过道中滚动。他补充说，该公司的目标是利用该技术更好地了解条件及其对花卉健康的影响。

例如，该解决方案可以测量土壤湿度水平，从而了解随着植物生长何时调整浇水或光照。据 Maricourt 称，有几家公司正在寻求在户外领域部署该系统，标签将通过 RFID 读取无人机读取。该解决方案有望为种植者节省能源、水和化学品，并使植物更快收获。此外，Asygn 正在开发一种解决方案来检测桥梁和其他结构的完整性，用于预测性维护。该公司目前正在与有兴趣在自己的工作场所部署该系统的建筑公司进行对话。为了服务于这个应用程序，Asygn 开发了一项可行性研究，它表示应该在今年夏天结束前得出结果。

传感器标签可以嵌入混凝土中并检测水分和应变信息，以便识别何时可能出现裂缝。Maricourt 说，通常情况下，用于此目的的技术在电池寿命方面存在局限性。“这种检测裂纹的系统已经存在，”他说，“但所有系统都配备了使用寿命为两到三年的电池。对于关键维护，”Maricourt 解释说，“无电池传感是关键，也是我们的优势。” 由于标签不需要电池，理论上它可以在结构的整个生命周期内运行。该公司还直接与混凝土制造商合作，以将该技术融入混凝土砌块中。

此外，Asygn 正在构建和测试传感器，以提供跟踪医疗植入物健康状况的解决方案。目前，Maricourt 说，“当你实施植入物时，检查是否有问题的唯一方法是患者是否生病或疼痛。” 他补充说，在许多情况下，“我们的系统是一个可以内置到医疗设备中的温度和应变传感器”，这为时已晚。如果发生感染或破损，传感器将检测到过热或应变测量值的变化。传感器标签将通过患者的身体进行询问，医生可以捕获数据，从而查看是否出现任何问题，即使患者没有表现出任何症状。

据 Maricourt 报道，一家脊柱植入物制造商正在评估这项技术，尽管该设备尚未准备好植入人类患者。他说，这项技术仍需要进一步的测试和认证，公司预计这将在明年初实现。Asygn 预计，一旦完成该过程，该解决方案将被广泛采用，Maricourt 说，并补充说目前仅在美国就有 160 万个脊柱植入物。

亚洲一家未具名的公司已开始测试用于跟踪奶牛温度和运动的传感器 IC，并计划最终在牲畜中部署大约 50,000 个传感器。每个标签都贴在动物的耳朵上，然后在那里捕获温度和运动数据。标签通过固定、手持或车载阅读器进行定期检查，或使用飞越田野或堆场的无人机进行询问。该公司指出，通过捕捉温度和运动数据，该系统可以识别任何可能行为异常或体温过高的动物。通过这种方式，可以将动物与牛群分开并治疗其疾病。