無線溫度傳感器在壓力機(jī)上的應(yīng)用

文／馬海源·一重集團(tuán)天津重工有限公司

軸承是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中的一種重要零部件，它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦力，并保證其回轉(zhuǎn)精度。不僅如此，軸承還會(huì)影響傳動(dòng)精度，為了保證軸承在機(jī)械設(shè)備中正常發(fā)揮作用，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須對軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)予以監(jiān)控。

影響軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素有很多，如潤滑不充分、安裝精度差都可能造成軸承溫度的異常升高，此時(shí)如果立刻停機(jī)，可有效避免設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量甚至人身安全事故的發(fā)生。

由此可見，針對軸承溫度的監(jiān)測對于設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義，尤其對于重載、高速軸承，加裝測溫傳感器便顯得更為必要。本文將結(jié)合軸承溫度檢測介紹一種無線測溫技術(shù)在壓力機(jī)上的成功運(yùn)用。

項(xiàng)目背景

此無線測溫項(xiàng)目系老舊汽車沖壓線針對軸承溫度監(jiān)測的改造項(xiàng)目，由于原始供貨范圍內(nèi)并未包含溫度監(jiān)測設(shè)備，因此原壓力機(jī)上梁主傳動(dòng)系統(tǒng)(圖1)也未考慮在設(shè)備上設(shè)計(jì)開槽、布線等結(jié)構(gòu)。加之目前設(shè)備處于正常生產(chǎn)狀態(tài)而不具備長時(shí)間停機(jī)條件，此時(shí)無線測溫傳感器因其結(jié)構(gòu)緊湊、免布線等特點(diǎn)在該特定情況下展示出其特有的運(yùn)用優(yōu)勢。

無線測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)采用分散式就地安裝的溫度傳感器，通過與測溫位置直接接觸采集被測點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，然后傳感器把采集的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)通過無線的形式上傳到無線測溫中繼器上，中繼器再把接收到的信號(hào)增強(qiáng)后轉(zhuǎn)發(fā)到無線測溫主機(jī)，無線測溫主機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示被測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)具有保存歷史數(shù)據(jù)、被測點(diǎn)溫度越限報(bào)警等功能，該系統(tǒng)的拓?fù)鋱D如圖2 所示。

無線測溫系統(tǒng)優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)的有線測溫方式，無線測溫系統(tǒng)的優(yōu)勢除了體現(xiàn)在“無線”這一點(diǎn)上，還兼具其他優(yōu)點(diǎn)。

⑴因免于布線，設(shè)備本身開槽、打孔更少，對設(shè)備本體強(qiáng)度影響更低，安裝周期短、安裝方便靈活。

⑵由于擺脫了走線的限制，無線溫度傳感器的布置方式相對傳統(tǒng)有線方式更靈活、結(jié)構(gòu)更緊湊。

⑶無線測溫的方式組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性更強(qiáng)。

項(xiàng)目改造適用性分析

貼片式無線溫度傳感器

該型號(hào)貼片式無線溫度傳感器(圖3)采用低功耗設(shè)計(jì)，通過3.6V 耐高溫鋰電池供電，無需外接電源。它利用無線通信方式，將采集的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)，溫度每變化一次，發(fā)送一次數(shù)據(jù)，溫度無變化則每15 分鐘刷新一次數(shù)據(jù)，延長了電池的使用壽命。傳感器整體采用金屬設(shè)計(jì)，形成電磁屏蔽，不受周圍磁場干擾，能在強(qiáng)電磁場環(huán)境下穩(wěn)定工作；安裝方便，只需要兩個(gè)不銹鋼螺絲固定；傳感器采用抗振結(jié)構(gòu)，完全滿足沖壓車間現(xiàn)場使用需求。

無線通訊

考慮到壓力機(jī)上橫梁內(nèi)為封閉式結(jié)構(gòu)，采取無線通訊技術(shù)，對傳感器的信號(hào)傳輸進(jìn)行了驗(yàn)證測試，最大發(fā)射功率不超過10mW，最遠(yuǎn)傳輸距離不小于300m，檢測溫度采取中繼器將信號(hào)進(jìn)一步增強(qiáng)后轉(zhuǎn)換到無線顯示主機(jī)，主機(jī)與壓力機(jī)PLC 系統(tǒng)通訊關(guān)聯(lián)，將異常溫度報(bào)警與壓力機(jī)運(yùn)行聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化聯(lián)鎖保護(hù)，做到風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)見預(yù)測，便于查找源頭問題，徹底避免異常溫升導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)件重大損傷乃至損壞。

運(yùn)動(dòng)干涉檢查及強(qiáng)度分析

運(yùn)用3D 建模技術(shù)，對主傳動(dòng)部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬仿真，檢查安裝位置是否發(fā)生干涉，如圖4 所示。

利用有限元分析軟件，對安裝打孔部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，由圖5 所示軸承座有限元分析可知，打孔對軸承座強(qiáng)度的影響甚微。

傳感器安裝

結(jié)合此種無線傳感器的安裝環(huán)境和要求，設(shè)計(jì)制造一塊安裝板，如圖6 所示，用以固定傳感器，同時(shí)安裝板兩端設(shè)計(jì)安裝孔，采用不銹鋼螺栓將傳感器固定在壓力機(jī)橫梁內(nèi)需監(jiān)控的位置上，再使用高強(qiáng)度導(dǎo)熱膠填充，兼顧安裝牢固度與測溫精度，實(shí)際安裝效果如圖7 所示。

改造與實(shí)踐

通過上述針對無線溫度傳感器的信號(hào)穿透能力、運(yùn)動(dòng)干涉及強(qiáng)度分析等一系列適用性研究可知，無線溫度傳感器能夠較好地應(yīng)用于沖壓車間。同時(shí)，以其安裝的靈活性與便利性完美匹配新舊機(jī)型，對于改造類項(xiàng)目意義重大。現(xiàn)場實(shí)踐表明，該無線測溫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，測溫精準(zhǔn)。通過此類技術(shù)的推廣與應(yīng)用，設(shè)備的使用者與維護(hù)者可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備重點(diǎn)部位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效降低了設(shè)備點(diǎn)檢難度，對于設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)起到了事半功倍的效果。

另外，隨著通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前無線測溫傳感器制造商已推出了移動(dòng)端APP，通過云平臺(tái)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳與下載。也就是說，設(shè)備維護(hù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)足不出戶，只通過手機(jī)就可對設(shè)備加以遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷，大大提高了操作維護(hù)的便利性與設(shè)備的安全性。

結(jié)束語

將無線溫度傳感器應(yīng)用于壓力機(jī)的軸承溫度監(jiān)測，是一次大膽而有意義的嘗試。通過新技術(shù)的普及與應(yīng)用，廣大設(shè)備的使用者與維護(hù)者手中無疑又增加了一個(gè)為設(shè)備安全保駕護(hù)航的利器。