物联网数字风机系统：预测性维护和安全监控解决方案

车小莲　孙立锋
（浙江金盾风机股份有限公司，浙江 上虞 312363）

摘　要：针对目前风机安全保护系统不稳定和能耗大的问题，文章介绍了一种以物联网技术为核心的能够让用户通过网络对风机进行远程监控的数字风机系统，通过对目前相关产品的发展状况、物联网数字风机系统的构成、功能和优势表明了该系统的重要性和必要性。

关键词：风机；物联网；节能；监控系统

风机作为一种从动的流体机械设备，广泛应用于通风、排热、排烟等系统。用户希望得到完善、可靠的风机监控和安全保护系统，包括对电机前后轴承温度、电机电流、电压、功率，风机的风量、风压、效率、振动、噪声等参数进行动态实时监控，用远程计算机或者手机APP进行显示、记录、报警、远程遥控，形成一个完整、可靠的安全保护系统。同时风机作为全国主要的耗电设备之一，年耗电量占全国全年发电量的10%以上。目前风机实际运行效率偏低，运行管理不科学，导致了能源的浪费，如果能够获得风机即时运行工况，就能够采用调速控制方式减少能耗。文章将针对以上问题介绍一种以物联网技术为核心的数字风机系统。

风机是国民经济的关键设备，被广泛应用于地铁隧道、核电、石油化工、冶金、城建等国民经济支柱产业，但同时也是全国主要的耗电设备之一，年耗电量占全国全年发电量的10%以上。目前风机实际运行效率偏低，运行管理不科学，导致了能源的浪费，用户往往希望获得风机即时运行工况参数，这样就能够采用调速控制方式减少节流损失。随着物联网技术和工业4.0的发展，对整个风机系统进行网络化的实时监控是必然趋势。物联网数字风机系统就是在此背景下研发的新产品。

物联网数字风机系统包括风机本体、整合有信号采集转换模块、数据分析处理诊断模块和无线数据通讯模块（ADSL modem）的变频控制柜、厂家服务监控中心和移动客户端（一般体现为手机app）等。如图1所示。

图1　物联网数字风机系统结构原理

2.1　风机

风机本体上安装有温度传感器、振动传感器、噪声传感器等传感设备，实时采集电机绕组和轴承温度、风机振动及噪声数据并上传到控制柜。

2.2　控制柜

信号采集转换模块可将传感器采集的信号转换成数字信号，与控制柜自身采集的电压、电流、功率等电量参数相结合，通过数据分析处理诊断模块的分析处理，转换成风量、风压、效率、功率等风机性能参数并传递给无线数据通讯模块；通过互联网将数据传递给厂家服务监控中心和被授权手机APP，同时，控制柜也能通过互联网接收被授权手机APP的指令。

其中数据分析诊断模块通过对采集到的数据的分析处理，结合自身的数据库信息，获得实际运行工况下的风量、风压、功率、噪声、振动、温度、电压、电流等参数并实时传递；同时根据预设的性能参数阈值，对超标的参数进行告警并传递告警信号。

数据分析诊断模块还具有强大的诊断机制，能对风机异常状况提出解决建议。

2.3　厂家服务监控中心

厂家服务监控中心可以对用户手机APP进行监控权限分配，用户得到参数信息后可根据自身需要对风机进行变频反馈，开展日常运行管理。

厂家服务监控中心能够记录保存得到的电流、电压、功率、振动、温度、噪声等数据，结合风机强度、寿命和系统运行情况，可以开展风机经济运营分析，为用户风机运营提供建议，进行风险管控。

2.4　手机APP

透过互联网，手机APP可简易操控，随时、随地获得风机运转资讯。当风机运转状态异常时，系统具备即时告警和预警功能。(www.xing528.com)

透过手机APP获得风机实时历史纪录与统计分析，协助管理者进行设备调度、能源管理。

透过手机APP获得风机异常状况的解决建议。

物联网数字风机系统是在仿真理论、数据库理论和现代控制理论基础上，以物联网技术为核心研发出的新产品，有以下几个方面的优势：

3.1　安全保障

极大增强了风机安全保护系统的能力。物联网数字风机系统可实时监测风机运转工况信息，在故障时能及时报警及停机，能立即发送故障信息至具有授权的手机APP和远程控制系统的计算机，工作人员可及时做应对处理。

根据风机使用寿命，在风机运行时间达到一定量时，物联网数字风机系统会发出预测性维护保养通知。

目前大型风机设备昂贵，工作环境较恶劣，工作人员现场近距离监控存在安全隐患，物联网数字风机系统可以让工作人员不进入现场就能掌握风机的运行状况，保护人身安全。

3.2　质量保障

物联网数字风机系统能够把风机的实时运转工况信息提交给厂家及用户（其中厂家拥有最高级权限），工况信息包括风量、风压、功率、噪声、振动、温度、电压、电流等，系统具备即时告警和预警功能，能提供强大的诊断机制，对于异常状况提出解决建议，结合历史告警维修记录、操作手册等，构成完整的风机安全保护系统及解决方案，让用户透过手机APP突破空间限制做出最佳决策，大幅降低非预期停机所造成的巨大损失。

同时，厂家服务监控中心可按客户的申请，对风机运行状况进行专业分析，并给出建议。

3.3　减少能耗

数字风机系统可控制风机的运行频率，来匹配通风系统实际所需的风量、风压要求，避免“大马拉小车”的情况，从而达到减耗的目的。

3.4　减少维护成本

工作人员可通过远程监控系统及手机APP了解风机运转状况，减少了风机维护的工作量，同时，数字风机系统能够及时监控和预防风机故障，使风机始终在最佳状态下运行，降低了风机设备故障率，因而减少了维护成本。

3.5　加强管理

物联网数字风机可以按照客户要求，在厂家拥有最高级权限的前提下，对监控进行权限分配，在加强管理的同时也保障了信息和运转的安全。

物联网数字风机系统能够让用户方便而直观地获得风机运行工况从而进行节能调节，能监控、预防和诊断风机故障，能在风机状态异常时提供告警，适应了当下物联网技术飞速发展的要求，具有广阔的发展前景。