Digital Technology

Новый уровень сбора данных о работе подшипников

В системе SKF Sensor Roller применяются установленные внутри роликов датчики, которые измеряют эксплуатационные нагрузки и другие параметры. Это позволяет постоянно контролировать состояние и рабочие характеристики подшипникового узла. Измерение параметров помогает более глубоко изучить работу оборудования. Разработка коммерческой версии системы Sensor Roller обеспечит возможность собирать подробную информацию о работе крупногабаритных подшипников, например, в ветряных турбинах. Это упрощает управление оборудованием, а также повышает его надёжность и эффективность.

Related Articles

Современные технологии немыслимы без информации. Сбор и анализ «больших данных» сегодня применяется повсеместно — от заводских цехов до ветряных электростанций.

Для получения, обработки и передачи таких данных используются интеллектуальные компоненты. Чтобы создать математическую модель оценки срока службы подшипников, работающих в реальном времени, нужны такие параметры, как нагрузка, частота вращения роликов и температура. Зная их, возможно улучшить характеристики и продлить срок службы критически важного оборудования.

Подшипниковые ролики с датчиками

Компания SKF разработала систему Sensor Roller для измерения нагрузки, частоты вращения роликов и температуры непосредственно внутри подшипника. Как правило, такая система используется в крупногабаритных подшипниках. Датчики, установленные непосредственно в роликах, передают информацию по беспроводному каналу. На основе собираемых данных эксплуатационный и ремонтный персонал мгновенно получает чёткую картину текущего состояния и рабочих характеристик подшипника.

Сегодня система SKF Sensor Roller доведена до фазы полупромышленного образца, проходящего опытную эксплуатацию у клиентов с целью отладки и совершенствования. Для дальнейшей коммерциализации системы необходимо увеличить срок службы датчика до срока службы самого подшипника. Уже имеются два заказа от изготовителей ветряных турбин на услуги по конструированию и контролю проектных решений и на разработку диагностических систем для уже существующих ветряных генераторов.
Последние несколько лет система SKF Sensor Roller тщательно испытывалась на подшипниках самых различных типов и размеров. Испытания проводились как на стендах в испытательном центре SKF им. Свена Вингквиста, так и на объектах клиентов.

SKF’s Sensor roller system uses rollers embedded with sensors to gather data.

Экспериментальный проект: подшипники главного вала ветряной турбины

SKF совместно с одним из клиентов на севере Германии реализует крупный проект по экспериментальному внедрению системы SKF Sensor Roller в подшипниках главного вала ветряной турбины. Система фиксирует параметры подшипников главного вала и влияние сопряжённых конструкций на их функционирование. Собранная информация поможет оценить правильность расчётных проектных нагрузок и получить новые сведения о влиянии, например, сезонных колебаний погоды на эксплуатационные характеристики подшипника.

Однако в будущем такие датчики будут не просто собирать данные.Они смогут определять оставшийся срок службы, передавая точную информацию в математическую модель ресурса подшипника. Это упростит планирование техобслуживания и поможет вовремя заказывать новые подшипники, не допуская внеплановых простоев.

Кроме того, будущие системы подшипниковых датчиков повысят качество проектных решений приводов ветряных турбин, а также обеспечат более надёжный контроль процесса производства и срока службы подшипников. Для этого создаётся цифровая копия, выполняющая расчёт срока службы подшипника и сравнивающая реальные нагрузки с проектными. В результате удастся выяснить, например, можно ли получить больше энергии в периоды сильных ветров.

Размеры электронных компонентов постоянно уменьшаются, и несомненно, что рано или поздно датчики удастся установить и в подшипники небольшого размера, в том числе во все подшипники трансмиссии ветряной турбины. Пока же основной целью является вывод на рынок системы SKF Sensor Roller для крупногабаритных подшипников.

A sensor roller is typically used in large bearings, as the roller must be of a minimum size to accommodate the electronic components.

Принципы работы системы SKF Sensor Roller

В системе SKF Sensor Roller применяются полые ролики со встроенными датчиками, а также электронные блоки передачи данных. Датчики измеряют три параметра: нагрузку, температуру и частоту вращения ролика. Именно от этих параметров в наибольшей степени зависят срок службы подшипника, контактное давление, нагрев, перекосы и многие другие характеристики, непосредственно влияющие на срок службы всего агрегата. Разумеется, температура и частота вращения влияют на срок службы, но гораздо важнее величины нагрузок на подшипник.

Установленный в ролике датчик оснащён тремя акселерометрами, изменяющими ускорения по трём координатным осям, а также трёхканальным гироскопом, измеряющий частоту вращения вокруг трех осей. В результате получается полная картина движения ролика. Точное измерение частоты вращения позволяет установить, не подвержен ли ролик смещению или проскальзыванию, что может привести к перегреву и ухудшению его состояния.

Измерение температуры — простой, но эффективный способ контроля смазывания. При перегреве смазочная плёнка становится слишком тонкой, и её защитные свойства ухудшаются. В результате возможен непосредственный контакт металлических роликов с дорожками качения.

Длина ролика достаточна для измерения нагрузки в трех разных точках. Благодаря этому удаётся обнаруживать самые различные эффекты. Например, разница в нагрузках по длине ролика может указывать на перекос дорожки качения. Если перекос не устранить, он может привести к серьёзным проблемам. График нагрузки в полярных координатах показывает, правильно ли нагружен подшипник. Более того, он показывает ошибки в конструкции подшипника и (или) оборудования, в котором он установлен.

Характер передачи нагрузки в крупногабаритных подшипниках существенно зависит от системы, в которой они установлены. Диаметр крупногабаритных подшипников ветряных турбин может достигать четырёх метров, а относительная толщина колец оказывается меньше, чем у подшипников меньшего размера. Поэтому жёсткость колец также снижается. Анализ нагрузок позволяет установить влияние всей конструкции на характеристики подшипника.

Accurate measurement of rotational speed can reveal if the roller is moving or sliding, both of which can cause overheating and subsequent deterioration.