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      提升可靠性和效率!軸承數據采集邁上新臺階

      SKF傳感器滾子(Sensor Roller)單元利用嵌入滾子內部的傳感器來采集運行載荷和其他數據,以便實時掌握一臺設備的狀態和性能。測量所有相關參數,有助于更細致地了解應用場合。通過開發完全商用的傳感器滾子,SKF可以提供用于風電等行業的大型軸承的更多詳細信息。這將使運行管理變得更加容易,從而提高可靠性和效率。

      在現代工程中,信息就是一切。從工廠車間到偏僻的風場,采集和分析“大數據”的能力在各種應用場合都發揮著作用。


      現在,這類工作越來越多地由采集、分析和傳輸數據的智能元件來完成。就軸承而言,載荷、滾子轉速和溫度等關鍵數據可用于開發軸承實時壽命的模型,有助于提高關鍵設備的性能,并延長其使用壽命。


      內置傳感器的軸承滾子

      SKF傳感器滾子單元通常用于大型軸承,從軸承內部采集載荷、滾子轉速和溫度數據。該單元使用內置傳感器的軸承滾子采集數據,并以無線方式傳輸給操作和維護人員,使他們能夠實時了解設備的狀態和性能。


      SKF傳感器滾子單元目前處于樣品試制階段,正在用于客戶試點項目中的設計、驗證和故障檢測。SKF的目標是使傳感器滾子產品實現商用化,達到與軸承本身同樣長的使用壽命,同時為風電行業提供兩項附加功能:

      為原配套廠提供的設計和驗證功能

      面向售后市場的維護計劃管理和故障檢測功能


      過去幾年里,在SKF溫奎斯特Sven Wingquist測試中心的專業測試臺以及多個客戶項目中,SKF傳感器滾子單元已在各種類型和尺寸的軸承上進行了嚴格的測試。


      SKF傳感器滾子單元使用內嵌傳感器的滾子來采集數據。


      在風電機組主軸上試用

      在德國北部的一個風電機組主軸軸承驗證過程中,SKF與其客戶攜手對SKF傳感器滾子單元進行了全面試用。該單元捕捉到了主軸軸承的運行特征以及周圍結構對它的影響,因此可以幫助客戶驗證其假設的設計載荷,并更好地了解諸如天氣的季節性變化等因素對軸承性能的影響。


      然而,未來的傳感器滾子所具備的不僅僅是數據采集功能,而且將精確的數據輸入軸承壽命模型后,還能測算出軸承的剩余壽命。這將有助于運維人員安排維護計劃或訂購替換軸承,從而避免計劃外停機。未來的傳感器滾子單元將能幫助原配套廠更好地驗證風電機組傳動鏈的設計,同時幫助運維人員更好地管理生產過程及其設備的壽命。它將通過提供數字映射來估算軸承的使用壽命,并評定載荷條件與設計的關系,以便解答諸如在大風期間能否捕獲更多能量等問題。


      隨著電子元件尺寸不斷縮小,這種滾子有朝一日將適用于更小的軸承,并且可以用在風電機組傳動鏈中每個位置的軸承上。而現階段的目標則是使這種用于大型軸承的SKF傳感器滾子單元實現商用化。

      由于要容納電子元件,滾子有最小尺寸限制,因此傳感器滾子單元通常用于大型軸承


      SKF傳感器滾子單元的工作原理

      SKF傳感器滾子由一個空心滾子和一個包含測量傳感器及其傳輸數據的電子元件的嵌入式單元所組成。傳感器可以測量三種類型的數據:載荷、溫度和滾子轉速。這三種數據對于判斷軸承壽命、接觸應力、熱效應、滾子偏斜等都至關重要,所有這些因素都對設備壽命有著直接影響。雖然溫度和轉速都會影響軸承壽命,但載荷的影響則更加明顯。


      傳感器滾子的嵌入式單元中有三個加速度傳感器,可測量三個方向上的加速度,此外還有一個三軸陀螺儀,可測量三根軸的轉速。這些數據組合起來,可顯示出滾子的完整運動狀態。精確的轉速測量可以顯示滾子是否在偏斜或打滑,這兩種現象都會導致軸承發熱和性能退化。


      雖然溫度測量相對簡單,但它對于潤滑管理至關重要。如果軸承的工作溫度太高,潤滑劑就會變薄,其防護作用減弱,可能導致滾道與滾子之間發生金屬與金屬接觸。


      滾子本身的長度足以容納三個獨立的載荷測量點,從而能檢測出多種不同情況的影響。例如,沿著滾子的載荷分布不均勻,就明確顯示出滾子與滾道之間的偏斜問題。這種情況如果不加以糾正,可能會導致嚴重的后果。載荷的極坐標圖可以顯示軸承是否正確加載,甚至可以精確地找出軸承及其周圍結構設計的不完善之處。


      大型軸承中的載荷傳遞途徑在很大程度上取決于裝好軸承的軸系布置。風電機組中的大型軸承直徑可達4米,這樣大的尺寸意味著與小型軸承相比,其套圈相對較薄。也就是說,相對而言其套圈剛度較低,因此了解載荷狀況有助于了解周圍結構如何影響軸承的性能。

      傳感器滾子是一個包含測量傳感器、相關電子元件和電池的空心滾子

      (來源:SKF)



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