发布时间:2025-06-26 17:25:00 来源:正变电气
在矿用低压开关柜智能化、高效化发展进程中,传感器技术的微型化成为关键突破点,其对于提升开关柜性能、优化井下供电系统意义重大。微型化传感器凭借尺寸优势,能更便捷地集成于开关柜内部紧凑空间,精准感知电气参数,实现对设备运行状态的实时、监测。 从技术实现路径看,微机电系统(MEMS)技术为矿用低压开关柜传感器微型化提供了有力支撑。MEMS技术基于半导体制造工艺,可将传统传感器的机械部件微型化,并通过三维堆叠技术,如三维硅穿孔(TSV)等,将微型器件固定在硅晶圆上,后依据不同应用场景,采用定制的封装形式,切割组装成硅基微型传感器。以博世推出的号称全球小的MEMS加速计BMA530和BMA580为例,其超小尺寸便于集成在紧凑型设备中,为矿用传感器的微型化设计提供了借鉴思路。在矿用低压开关柜中,利用MEMS技术制造的微型电流、电压传感器,能够精准采集电信号,且因其体积微小,可灵活布置在开关柜内关键节点,对各支路电流、母线电压等参数进行精确测量,为后续的协同控制提供可靠数据基础,相比传统大型传感器,在空间利用和测量精度上优势。 在实际应用层面,微型化传感器已在部分矿用低压开关柜中崭露头角。中国煤炭科工集团重庆研究院有限公司研制的无线监测传感器系统应用于保德煤矿,其中的GJ100W型矿用无线全量程甲烷传感器采用低功耗MEMS甲烷检测元件,实现高低甲烷浓度检测,用于监测工作面瓦斯情况。该传感器不仅具备测量准确度高、功耗低、调试和维护方便等优点,其小巧轻便的特性也使其能更好地适应井下复杂多变的环境,有效解决了传统大型传感器在井下安装不便、布线困难等问题。同时,在冀中股份邢东矿变电站投入使用的智能巡检机器人,搭载了工业摄像机、红外热成像仪、局部放电检测仪等多种精密仪器,其中可伸缩的局部放电微型传感器能够深入开关柜内部狭小空间,对开关柜进行局部放电检测,及时发现设备潜在故障隐患,保障变电站稳定运行。这种将微型化传感器集成于智能巡检设备的模式,为矿用低压开关柜的智能化运维提供了新方向,通过机器人携带微型传感器在开关柜间移动巡检,可实现对多个开关柜的、实时监测,提升了巡检效率与准确性。 尽管矿用低压开关柜传感器微型化取得了一定进展,但仍面临诸多挑战。井下恶劣的电磁环境对微型传感器的信号传输稳定性构成威胁,微小的尺寸导致其抗干扰能力相对较弱,易出现信号失真、误传等问题。同时,微型化带来的散热难题也不容忽视,传感器在狭小空间内工作,热量难以有效散发,可能影响其测量精度与使用寿命。此外,如何在保证传感器微型化的同时,维持甚至提升其测量精度与可靠性,也是亟待解决的关键技术问题。为应对这些挑战,一方面需研发抗干扰材料与屏蔽技术,增强微型传感器在复杂电磁环境下的信号稳定性;另一方面,要优化传感器的散热结构设计,采用高效散热材料,其在高温环境下正常工作。在提升测量精度方面,可借助的算法与智能处理技术,对传感器采集的数据进行实时校正与优化,从而推动矿用低压开关柜传感器微型化技术的持续发展,为煤矿智能化、安全化生产筑牢基础 。