Точный датчик температуры подшипников: обнаружение и мониторинг

Датчик температуры подшипника (BTD — Bearing Temperature Detector)

Также называется Bearing Temperature Sensor. Кратко — BTD.

Принцип работы датчиков температуры

Измеряют температуру контактным (прямым касанием) или бесконтактным (инфракрасным) способом. Бесконтактные требуют двух переменных: чувствительный элемент с повторяемой зависимостью сопротивления/напряжения/тока от температуры (R vs T) и рабочий диапазон.

Изменение первой величины (напряжение, ток, сопротивление) пропорционально изменению температуры.

Типы сенсоров: термопары, термосопротивления (RTD), термисторы, ИК, полупроводниковые.

Внутри RTD — тонкий провод (платина, медь, никель, кадмий), обмотанный на керамику/стекло. Термопара — два разных металла, генерирующая ЭДС при изменении температуры (пропорционально).

Датчики температуры подшипников (BTD)

Специализированные датчики для измерения температуры подшипников.

Расположение

Подшипник: стационарная (корпус) и вращающаяся части. BTD устанавливают в стационарный корпус для мониторинга температуры.

Монтаж датчика

1. Снять существующий смазочный ниппель с корпуса подшипника.
2. Ослабить гайку зонда ADB и извлечь зонд.
3. Завинтить корпус датчика ADB в резьбу 1/8" NPT корпуса подшипника.
4. Вставить зонд обратно, отрегулировать глубину: зонд максимально близко к внешнему кольцу, но не касается его.
5. Затянуть гайку зонда (момент ≤ 18 дюйм-фунт / 2 Нм).
6. Использовать герметичную гибкую гофротрубку для защиты кабелей.

Монтаж герметичной гофротрубки

Неправильно уплотненные фитинги и конденсат водят воду к датчику. Со временем вода ухудшает работу. Нужен правильный монтаж с дренажами в низких точках. Жесткие металлические трубки для защиты кабелей до блока управления. На рис. C — правильно (датчик выше дренажа), на рис. D — неправильно (вода попадает в датчик).

Блок датчиков SKF (SKF Sensor Bearing Unit)

Мехатронный компонент: сочетание радиально-шарикоподшипника с датчиком, защищенным от внешней среды. Корпус датчика, импульсное кольцо и подшипник — монолитная конструкция, готовая к монтажу.

Функции: учет оборотов, скорость, направление вращения, относительная позиция/счет, ускорение/замедление. Есть блоки с датчиками температуры — постоянный мониторинг, предотвращение перегрева осевых коробок и повреждений.

Датчик температуры SKF

Тип PT100 (RTD с платиной). Настройка глубины зонда — специальная фишка SKF PT100K3DN.

Разница с измерением поверхности 20–40%, быстро реагирует на рост температуры. Постоянный сигнал «готовность». При его отсутствии — замена. Аварийный контакт при нагреве от трения/пожара. Аналоговый выход в PLC или независимый монитор (GSI48). Возможна конвертация в Profibus.

Температурный предел SKF (ATEX Ex-i)

III 1/2 D Ex ia IIIC TX Da/Db, II 1/2 G Ex ia IIC T6..T1 Ga/Gb −40 °C … +185 °C.

Максимальная температура датчика SKF — 185 °C.

RTD-датчик PT100

PT100 — стандартный RTD с платиной, номинал 100 Ом при 0 °C. PT1000 — 1000 Ом при 0 °C.

Зависимость сопротивления от температуры для металлов

Платина, медь, никель — повторяемая характеристика R(T). Коэффициент температуры сопротивления почти постоянный в рабочем диапазоне.

Принцип работы BTD

Бесконтактное измерение (из-за вращения риск повреждения зонда). Одна переменная (сопротивление/ток/напряжение) через ИК-канал пропорциональна температуре. Две функции: первая — косвенная связь с нагревателем через ИК, вторая — температура. Изменение первой → изменение температуры.

RTD-датчик подшипника

Содержит чувствительный элемент, сопротивление которого меняется с температурой. Обычно платина, также никель/медь. Формы: намотанный провод, тонкопленочный.

Измерение: пропуск постоянного тока, измерение напряжения, определение сопротивления.

Работа RTD

Металлический элемент, сопротивление которого зависит от температуры. Малый ток нагрева → измерение напряжения → перевод в температуру. Элемент: намотка на керамическое/стеклянное основание, герметизация в капсуле.

Термопара подшипника

Два разных металла, сваренные в «горячем» стыке, «холодный» стык на свободных концах. Разница температур → ЭДС (мкВ) → измерение и перевод в температуру.

Платиновые RTD для −400…+1550 °F. RTD вытесняют термопары ниже 1200 °F за счет точности и повторяемости.