无线温度传感器在压力机上的应用

文／马海源·一重集团天津重工有限公司

轴承是现代机械设备中的一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦力，并保证其回转精度。不仅如此，轴承还会影响传动精度，为了保证轴承在机械设备中正常发挥作用，确保设备安全可靠运转，就必须对轴承的运转状态予以监控。

影响轴承正常运转的因素有很多，如润滑不充分、安装精度差都可能造成轴承温度的异常升高，此时如果立刻停机，可有效避免设备、产品质量甚至人身安全事故的发生。

由此可见，针对轴承温度的监测对于设备维护保养具有重大现实意义，尤其对于重载、高速轴承，加装测温传感器便显得更为必要。本文将结合轴承温度检测介绍一种无线测温技术在压力机上的成功运用。

项目背景

此无线测温项目系老旧汽车冲压线针对轴承温度监测的改造项目，由于原始供货范围内并未包含温度监测设备，因此原压力机上梁主传动系统(图1)也未考虑在设备上设计开槽、布线等结构。加之目前设备处于正常生产状态而不具备长时间停机条件，此时无线测温传感器因其结构紧凑、免布线等特点在该特定情况下展示出其特有的运用优势。

无线测温系统设计思路

本系统采用分散式就地安装的温度传感器，通过与测温位置直接接触采集被测点温度数据，然后传感器把采集的温度数据信号通过无线的形式上传到无线测温中继器上，中继器再把接收到的信号增强后转发到无线测温主机，无线测温主机可以实时显示被测点的温度数据，同时具有保存历史数据、被测点温度越限报警等功能，该系统的拓扑图如图2 所示。

无线测温系统优势

相比传统的有线测温方式，无线测温系统的优势除了体现在“无线”这一点上，还兼具其他优点。

⑴因免于布线，设备本身开槽、打孔更少，对设备本体强度影响更低，安装周期短、安装方便灵活。

⑵由于摆脱了走线的限制，无线温度传感器的布置方式相对传统有线方式更灵活、结构更紧凑。

⑶无线测温的方式组网灵活，可扩展性更强。

项目改造适用性分析

贴片式无线温度传感器

该型号贴片式无线温度传感器(图3)采用低功耗设计，通过3.6V 耐高温锂电池供电，无需外接电源。它利用无线通信方式，将采集的温度数据发送给主机，温度每变化一次，发送一次数据，温度无变化则每15 分钟刷新一次数据，延长了电池的使用寿命。传感器整体采用金属设计，形成电磁屏蔽，不受周围磁场干扰，能在强电磁场环境下稳定工作；安装方便，只需要两个不锈钢螺丝固定；传感器采用抗振结构，完全满足冲压车间现场使用需求。

无线通讯

考虑到压力机上横梁内为封闭式结构，采取无线通讯技术，对传感器的信号传输进行了验证测试，最大发射功率不超过10mW，最远传输距离不小于300m，检测温度采取中继器将信号进一步增强后转换到无线显示主机，主机与压力机PLC 系统通讯关联，将异常温度报警与压力机运行联锁，实现数据可视化联锁保护，做到风险的预见预测，便于查找源头问题，彻底避免异常温升导致的结构件重大损伤乃至损坏。

运动干涉检查及强度分析

运用3D 建模技术，对主传动部件进行运动模拟仿真，检查安装位置是否发生干涉，如图4 所示。

利用有限元分析软件，对安装打孔部件进行强度校核，由图5 所示轴承座有限元分析可知，打孔对轴承座强度的影响甚微。

传感器安装

结合此种无线传感器的安装环境和要求，设计制造一块安装板，如图6 所示，用以固定传感器，同时安装板两端设计安装孔，采用不锈钢螺栓将传感器固定在压力机横梁内需监控的位置上，再使用高强度导热胶填充，兼顾安装牢固度与测温精度，实际安装效果如图7 所示。

改造与实践

通过上述针对无线温度传感器的信号穿透能力、运动干涉及强度分析等一系列适用性研究可知，无线温度传感器能够较好地应用于冲压车间。同时，以其安装的灵活性与便利性完美匹配新旧机型，对于改造类项目意义重大。现场实践表明，该无线测温系统运行稳定，测温精准。通过此类技术的推广与应用，设备的使用者与维护者可实现对设备重点部位的实时监控，有效降低了设备点检难度，对于设备的预防性维护起到了事半功倍的效果。

另外，随着通信技术及网络技术的发展，目前无线测温传感器制造商已推出了移动端APP，通过云平台技术，可实现数据的上传与下载。也就是说，设备维护人员能够实现足不出户，只通过手机就可对设备加以远程监控与诊断，大大提高了操作维护的便利性与设备的安全性。

结束语

将无线温度传感器应用于压力机的轴承温度监测，是一次大胆而有意义的尝试。通过新技术的普及与应用，广大设备的使用者与维护者手中无疑又增加了一个为设备安全保驾护航的利器。