一、项目背景

1.1 客户概况

本项目为河南省某工业互联网平台项目，实施地点位于省内某市多家企业的化工生产基地，多以精细化工产品为主，是区域内的重点化工企业。

1.2 业务痛点

化工生产装置中，各类电机驱动的离心泵、屏蔽泵、压缩机等是核心动力设备。这些设备长期运行在高温、高压、易燃易爆的严苛环境下，一旦发生异常停机，将导致：

1. 生产中断损失：单次非计划停机造成的直接经济损失可达数十万至数百万元

2. 安全风险：关键泵群失效可能导致介质泄漏、火灾爆炸等重大安全事故

3. 维护成本高企：传统定期检修模式存在"过修"或"失修"问题，备件库存和人工成本居高不下

4. 数据盲区：缺乏实时监测手段，设备运行状态靠人工巡检，难以发现早期故障征兆

1.3 项目目标

• 实现13台核心设备的振动（三轴加速度）和温度实时采集，采集周期≤5分钟

• 构建"传感器→防爆网关→5G路由→平台"的全无线传输链路，丢包率<1%

• 接入工业设备健康管理平台，实现故障预警推送和历史趋势分析

• 推动企业从"计划性维修"向"预测性维修"转型，降低维护成本20%以上

二、解决方案

2.1 系统总体架构

本项目采用四层无线传输架构，全程无需布设信号电缆，最大限度降低了在危险区域的施工难度和对生产的影响：

2.2 核心产品：本安型无线温振传感器

本项目选用本安型无线温振传感器，具备以下技术特点：

2.3 防爆设计

项目所在化工装置区属于爆炸性气体环境（Zone 1/Zone 2），气体分组以IIC级为主（涉及丁二烯、苯乙烯、丙烯酸酯类等高危介质）。所有电气设备均取得国家防爆认证：

• 传感器采用本安型（ib/ia）防爆设计，即使内部发生故障也不会引燃周围爆炸性气体

• 网关箱采用隔爆型（Exd）防爆接线箱，通过增安外壳隔离点火源

• 所有施工过程严格执行动火/临时用电许可制度，确保零安全事故

2.4无线通信方案

传感器与防爆网关之间采用Sub-1GHz工业无线协议（频段470~510 MHz），具有穿透力强、抗干扰能力好的特点，特别适合化工厂房密集金属管道环境。单个网关可接入最多37个传感器节点，覆盖半径约100~300米。本项目共配置3台防爆网关，分别覆盖丁二烯泵棚区（13个传感器）、胶乳装置区（16个传感器）和循环水泵房/焚烧炉区（8个传感器）。

三、实施情况

3.1 监测设备覆盖范围

本项目共覆盖13台核心动力设备，分布于厂区内5个不同功能区域，总安装传感器点位约37个：

3.2 现场安装实况

项目于2026年5月启动进场施工，历经现场勘查、设备安装、系统调试三个阶段，于2026年7月完成全部建设并通过验收。以下是现场施工的关键节点记录：

3.2.1 传感器安装

传感器采用磁座吸附方式安装在电机驱动端/非驱动端轴承座及泵体关键测点，安装前对接触面进行打磨清洁至金属本色，确保信号传输精度。对于不锈钢材质屏蔽泵则采用M8螺柱固定方式：

3.2.2 防爆网关部署

3台防爆无线网关分别部署在各泵区附近墙面，采用壁装固定方式，配备外置LoRa天线确保信号覆盖。网关箱体为Exd隔爆型，标有"严禁带电开盖"警示标识：

图：Exd隔爆型防爆无线网关箱外观及模块安装细节

3.2.3 安装完成效果

全部设备安装完成后，现场呈现规范整洁的效果。防爆网关箱就近取电并可靠接地，传感器分布均匀、标识清晰：

图：两台防爆网关箱并列安装完成效果

图：防爆网关箱与配电柜的电气连接完成

3.2.4 设备区域全貌

图：室内泵棚区域多台电机加装传感器后全景

四、平台应用效果

4.1 振动故障诊断系统

所有传感器数据通过防爆网关和5G网络实时上传至工业设备健康管理平台的"振动故障诊断系统"。该平台提供设备监控大屏、趋势分析、频谱分析、故障预警等完整功能：

图：振动故障诊断系统主界面 — 监控13台设备全部在线正常

4.2 数据分析能力

平台提供多维度的数据分析功能，包括时域波形、频域分析、性能参数趋势等，帮助运维人员精准定位设备异常：

图：平台综合分析界面 — 幅值趋势、时域波形、性能参数、频谱分析四维联动

图：频谱详细分析 — 可识别不平衡、不对中、轴承故障等典型故障特征频率

4.3 项目成果指标

五、应用价值

5.1 经济效益

• 减少非计划停机：通过早期故障预警，预计每年可避免2~3次突发停机事件，间接经济效益超百万元

• 优化备件管理：基于实际设备健康状态制定备件采购计划，降低备件库存资金占用约25%

• 延长设备寿命：及时发现并处理早期缺陷，避免小故障演变为大损坏，延长关键设备使用寿命15%~20%

• 降低运维人力：从被动巡检转变为主动预警，巡检效率提升40%以上

5.2 安全效益

• 本质安全设计：传感器采用本安型防爆，即使在危险区域内也能安全使用，不增加额外风险

• 泄漏预防：泵群密封失效、轴承过热等问题可在早期被发现，有效防止危化品泄漏事故

• 合规保障：满足《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》对关键设备状态监测的要求

5.3 数字化转型价值

• 数据资产积累：建立完整的设备运行数据库，为后续AI模型训练和智能决策提供数据基础

• 管理透明化：管理层可通过移动端随时查看设备健康状态，决策有据可依

• 可复制推广：本项目形成了一套成熟的化工行业设备预测性维护解决方案，可快速复制到其他装置和基地

六、总结与展望

本项目成功实现了该化工生产基地13台核心动力设备的无线温振在线监测，构建了从感知、传输到分析预警的完整技术链条。项目的顺利实施充分验证了以下关键技术能力：

1. 本安型无线传感技术在Zone 1/Zone 2爆炸性危险环境中的可靠性

2. Sub-1GHz无线通信技术在密集金属管道环境中的稳定穿透能力

3. 振动故障诊断算法对旋转机械设备典型故障模式的有效识别

4. 不停产施工方案在连续生产企业中的可行性和安全性

展望未来，本项目将持续深化应用：一方面扩大监测范围，逐步覆盖厂区内所有A类关键设备；另一方面引入AI故障预测模型，实现从"状态监测"到"剩余寿命预测"的能力跃升，助力企业全面迈向智能制造新时代。