山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。
羅茨風機作為一種從動的流體機械設備，廣泛應用于強制通風、污水處理、氣力輸送等系統。用戶希望得到完善、可靠的羅茨風機監控和安全保護系統，包括對電機前后軸承溫度、電機電流、電壓、功率，羅茨風機的風量、風壓、效率、振動、噪聲等參數進行動態實時監控，用遠程計算機或者手機APP進行顯示、記錄、報警、遠程遙控，形成一個完整、可靠的安全保護系統。同時羅茨風機作為全國主要的耗電設備之一，年耗電量占全國全年發電量的10%以上。目前羅茨風機實際運行效率偏低，運行管理不科學，導致了能源的浪費，如果能夠獲得羅茨風機即時運行工況，就能夠采用調速控制方式減少能耗。文章將針對以上問題介紹一種以物聯網技術為核心的數字羅茨風機系統。
1 產業背景
羅茨風機是國民經濟的關鍵設備，被廣泛應用于地鐵隧道、核電、石油化工、冶金、城建等國民經濟支柱產業，但同時也是全國主要的耗電設備之一，年耗電量占全國全年發電量的10%以上。目前羅茨風機實際運行效率偏低，運行管理不科學，導致了能源的浪費，用戶往往希望獲得羅茨風機即時運行工況參數，這樣就能夠采用調速控制方式減少節流損失。隨著物聯網技術和工業4.0的發展，對整個羅茨風機系統進行網絡化的實時監控是必然趨勢。物聯網數字羅茨風機系統就是在此背景下研發的新產品。
2 物聯網數字羅茨風機系統構成與功能
物聯網數字羅茨風機系統包括羅茨風機本體、整合有信號采集轉換模塊、數據分析處理診斷模塊和無線數據通訊模塊（ADSL modem）的變頻控制柜、廠家服務監控中心和移動客戶端（一般體現為手機app）等。如圖1所示。
圖1 物聯網數字羅茨鼓風機系統結構原理
2.1 羅茨風機
羅茨風機本體上安裝有溫度傳感器、振動傳感器、噪聲傳感器等傳感設備，實時采集電機繞組和軸承溫度、羅茨風機振動及噪聲數據并上傳到控制柜。
2.2 控制柜
信號采集轉換模塊可將傳感器采集的信號轉換成數字信號，與控制柜自身采集的電壓、電流、功率等電量參數相結合，通過數據分析處理診斷模塊的分析處理，轉換成風量、風壓、效率、功率等羅茨風機性能參數并傳遞給無線數據通訊模塊；通過互聯網將數據傳遞給廠家服務監控中心和被授權手機APP，同時，控制柜也能通過互聯網接收被授權手機APP的指令。
其中數據分析診斷模塊通過對采集到的數據的分析處理，結合自身的數據庫信息，獲得實際運行工況下的風量、風壓、功率、噪聲、振動、溫度、電壓、電流等參數并實時傳遞；同時根據預設的性能參數閾值，對超標的參數進行告警并傳遞告警信號。
數據分析診斷模塊還具有強大的診斷機制，能對羅茨風機異常狀況提出解決建議。
2.3 廠家服務監控中心
廠家服務監控中心可以對用戶手機APP進行監控權限分配，用戶得到參數信息后可根據自身需要對羅茨風機進行變頻反饋，開展日常運行管理。
廠家服務監控中心能夠記錄保存得到的電流、電壓、功率、振動、溫度、噪聲等數據，結合羅茨風機強度、壽命和系統運行情況，可以開展羅茨風機經濟運營分析，為用戶羅茨風機運營提供建議，進行風險管控。
2.4 手機APP
透過互聯網，手機APP可簡易操控，隨時、隨地獲得羅茨風機運轉資訊。當羅茨風機運轉狀態異常時，系統具備即時告警和預警功能。
透過手機APP獲得羅茨風機實時歷史紀錄與統計分析，協助管理者進行設備調度、能源管理。
透過手機APP獲得羅茨風機異常狀況的解決建議。
3 物聯網數字羅茨風機系統的優勢
物聯網數字羅茨鼓風機系統是在仿真理論、數據庫理論和現代控制理論基礎上，以物聯網技術為核心研發出的新產品，有以下幾個方面的優勢：
3.1 安全保障
極大增強了羅茨風機安全保護系統的能力。物聯網數字羅茨風機系統可實時監測羅茨風機運轉工況信息，在故障時能及時報警及停機，能立即發送故障信息至具有授權的手機APP和遠程控制系統的計算機，工作人員可及時做應對處理。
根據羅茨風機使用壽命，在羅茨風機運行時間達到一定量時，物聯網數字羅茨風機系統會發出預測性維護保養通知。
目前大型羅茨風機設備昂貴，工作環境較惡劣，工作人員現場近距離監控存在安全隱患，物聯網數字羅茨風機系統可以讓工作人員不進入現場就能掌握羅茨風機的運行狀況，保護人身安全。
3.2 質量保障
物聯網數字羅茨風機系統能夠把羅茨風機的實時運轉工況信息提交給廠家及用戶（其中廠家擁有最高級權限），工況信息包括風量、風壓、功率、噪聲、振動、溫度、電壓、電流等，系統具備即時告警和預警功能，能提供強大的診斷機制，對于異常狀況提出解決建議，結合歷史告警維修記錄、操作手冊等，構成完整的羅茨風機安全保護系統及解決方案，讓用戶透過手機APP突破空間限制做出最佳決策，大幅降低非預期停機所造成的巨大損失。
同時，廠家服務監控中心可按客戶的申請，對羅茨風機運行狀況進行專業分析，并給出建議。
3.3 減少能耗
數字羅茨風機系統可控制羅茨風機的運行頻率，來匹配通風系統實際所需的風量、風壓要求，避免“大馬拉小車”的情況，從而達到減耗的目的。
3.4 減少維護成本
工作人員可通過遠程監控系統及手機APP了解羅茨風機運轉狀況，減少了羅茨風機維護的工作量，同時，數字羅茨風機系統能夠及時監控和預防羅茨風機故障，使羅茨風機始終在最佳狀態下運行，降低了羅茨風機設備故障率，因而減少了維護成本。
3.5 加強管理
物聯網數字羅茨風機可以按照客戶要求，在廠家擁有最高級權限的前提下，對監控進行權限分配，在加強管理的同時也保障了信息和運轉的安全。
4 結束語
物聯網數字羅茨風機系統能夠讓用戶方便而直觀地獲得羅茨風機運行工況從而進行節能調節，能監控、預防和診斷羅茨風機故障，能在羅茨風機狀態異常時提供告警，適應了當下物聯網技術飛速發展的要求，具有廣闊的發展前景。
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