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提升可靠性和效率!轴承数据采集迈上新台阶

SKF传感器滚子(Sensor Roller)单元利用嵌入滚子内部的传感器来采集运行载荷和其他数据,以便实时掌握一台设备的状态和性能。测量所有相关参数,有助于更细致地了解应用场合。通过开发完全商用的传感器滚子,SKF可以提供用于风电等行业的大型轴承的更多详细信息。这将使运行管理变得更加容易,从而提高可靠性和效率。

在现代工程中,信息就是一切。从工厂车间到偏僻的风场,采集和分析“大数据”的能力在各种应用场合都发挥着作用。


现在,这类工作越来越多地由采集、分析和传输数据的智能元件来完成。就轴承而言,载荷、滚子转速和温度等关键数据可用于开发轴承实时寿命的模型,有助于提高关键设备的性能,并延长其使用寿命。


内置传感器的轴承滚子

SKF传感器滚子单元通常用于大型轴承,从轴承内部采集载荷、滚子转速和温度数据。该单元使用内置传感器的轴承滚子采集数据,并以无线方式传输给操作和维护人员,使他们能够实时了解设备的状态和性能。


SKF传感器滚子单元目前处于样品试制阶段,正在用于客户试点项目中的设计、验证和故障检测。SKF的目标是使传感器滚子产品实现商用化,达到与轴承本身同样长的使用寿命,同时为风电行业提供两项附加功能:

为原配套厂提供的设计和验证功能

面向售后市场的维护计划管理和故障检测功能


过去几年里,在SKF温奎斯特Sven Wingquist测试中心的专业测试台以及多个客户项目中,SKF传感器滚子单元已在各种类型和尺寸的轴承上进行了严格的测试。


SKF传感器滚子单元使用内嵌传感器的滚子来采集数据。


在风电机组主轴上试用

在德国北部的一个风电机组主轴轴承验证过程中,SKF与其客户携手对SKF传感器滚子单元进行了全面试用。该单元捕捉到了主轴轴承的运行特征以及周围结构对它的影响,因此可以帮助客户验证其假设的设计载荷,并更好地了解诸如天气的季节性变化等因素对轴承性能的影响。


然而,未来的传感器滚子所具备的不仅仅是数据采集功能,而且将精确的数据输入轴承寿命模型后,还能测算出轴承的剩余寿命。这将有助于运维人员安排维护计划或订购替换轴承,从而避免计划外停机。未来的传感器滚子单元将能帮助原配套厂更好地验证风电机组传动链的设计,同时帮助运维人员更好地管理生产过程及其设备的寿命。它将通过提供数字映射来估算轴承的使用寿命,并评定载荷条件与设计的关系,以便解答诸如在大风期间能否捕获更多能量等问题。


随着电子元件尺寸不断缩小,这种滚子有朝一日将适用于更小的轴承,并且可以用在风电机组传动链中每个位置的轴承上。而现阶段的目标则是使这种用于大型轴承的SKF传感器滚子单元实现商用化。

由于要容纳电子元件,滚子有最小尺寸限制,因此传感器滚子单元通常用于大型轴承


SKF传感器滚子单元的工作原理

SKF传感器滚子由一个空心滚子和一个包含测量传感器及其传输数据的电子元件的嵌入式单元所组成。传感器可以测量三种类型的数据:载荷、温度和滚子转速。这三种数据对于判断轴承寿命、接触应力、热效应、滚子偏斜等都至关重要,所有这些因素都对设备寿命有着直接影响。虽然温度和转速都会影响轴承寿命,但载荷的影响则更加明显。


传感器滚子的嵌入式单元中有三个加速度传感器,可测量三个方向上的加速度,此外还有一个三轴陀螺仪,可测量三根轴的转速。这些数据组合起来,可显示出滚子的完整运动状态。精确的转速测量可以显示滚子是否在偏斜或打滑,这两种现象都会导致轴承发热和性能退化。


虽然温度测量相对简单,但它对于润滑管理至关重要。如果轴承的工作温度太高,润滑剂就会变薄,其防护作用减弱,可能导致滚道与滚子之间发生金属与金属接触。


滚子本身的长度足以容纳三个独立的载荷测量点,从而能检测出多种不同情况的影响。例如,沿着滚子的载荷分布不均匀,就明确显示出滚子与滚道之间的偏斜问题。这种情况如果不加以纠正,可能会导致严重的后果。载荷的极坐标图可以显示轴承是否正确加载,甚至可以精确地找出轴承及其周围结构设计的不完善之处。


大型轴承中的载荷传递途径在很大程度上取决于装好轴承的轴系布置。风电机组中的大型轴承直径可达4米,这样大的尺寸意味着与小型轴承相比,其套圈相对较薄。也就是说,相对而言其套圈刚度较低,因此了解载荷状况有助于了解周围结构如何影响轴承的性能。

传感器滚子是一个包含测量传感器、相关电子元件和电池的空心滚子

(来源:SKF)



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