Nâng cao tiêu chuẩn thu thập dữ liệu ổ trục

Một hệ thống có thể thu thập tải trọng, tốc độ quay của con lăn và nhiệt độ từ bên trong ổ trục là hệ thống con lăn cảm biến của SKF, thường được sử dụng trong các ổ trục lớn. Hệ thống này sử dụng các con lăn ổ trục được tích hợp cảm biến để thu thập dữ liệu, sau đó có thể truyền dữ liệu không dây đến nhân viên vận hành và bảo trì, cho phép họ xác định ngay lập tức trạng thái và hiệu suất của máy móc.

Hệ thống con lăn cảm biến của SKF hiện là một nguyên mẫu tiên tiến đang được sử dụng trong các chương trình thí điểm của khách hàng để thiết kế, thẩm định cũng như xử lý sự cố. Mục tiêu là thương mại hóa sản phẩm con lăn cảm biến để có tuổi thọ tương đương với vòng bi, với hai dịch vụ đi kèm dành cho ngành công nghiệp gió: thiết kế và thẩm định cho các OEM, và kiểm soát quy trình và xử lý sự cố cho thị trường phụ tùng thay thế.

Hệ thống con lăn cảm biến SKF đã được thử nghiệm nghiêm ngặt trong vài năm qua với nhiều loại và kích cỡ vòng bi khác nhau, từ các giàn thử nghiệm chuyên dụng tại Trung tâm thử nghiệm Sven Wingquist của SKF đến các dự án của khách hàng.

Đã thử nghiệm cho trục chính của tua bin gió

Trong một ví dụ, SKF và một khách hàng đã thử nghiệm rộng rãi hệ thống con lăn cảm biến SKF cho một chiến dịch kiểm định ổ trục trục chính của tuabin gió ở miền bắc nước Đức. Hệ thống đã ghi lại hành vi của ổ trục trục chính và cách cấu trúc xung quanh ảnh hưởng đến nó, điều này có thể giúp khách hàng xác thực các giả định về tải trọng thiết kế và hiểu rõ hơn về cách thức, ví dụ, sự thay đổi theo mùa của thời tiết ảnh hưởng đến hiệu suất của ổ trục.

Tuy nhiên, con lăn cảm biến trong tương lai sẽ làm được nhiều hơn là chỉ thu thập dữ liệu. Nó sẽ có khả năng xác định tuổi thọ còn lại của ổ trục bằng cách nhập dữ liệu chính xác vào mô hình tuổi thọ ổ trục. Điều này sẽ giúp người vận hành lên lịch bảo trì hoặc đặt mua ổ trục thay thế, do đó tránh được việc ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.

Ngoài ra, hệ thống con lăn cảm biến trong tương lai sẽ giúp các OEM xác thực thiết kế hệ thống truyền động tua-bin gió tốt hơn so với hệ thống hiện nay và đồng thời sẽ giúp các nhà vận hành kiểm soát quá trình sản xuất và tuổi thọ dịch vụ tốt hơn nhiều, bằng cách cung cấp bản sao kỹ thuật số để ước tính tuổi thọ ổ trục và đánh giá các điều kiện tải so với thiết kế để tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi như liệu có thể thu được nhiều năng lượng hơn trong điều kiện gió mạnh hay không.

Với việc các linh kiện điện tử ngày càng thu nhỏ kích thước, những con lăn này một ngày nào đó sẽ được sử dụng cho các ổ trục nhỏ hơn và cho mọi vị trí ổ trục dọc theo hệ thống truyền động tuabin gió. Tuy nhiên, hiện tại, mục tiêu trước mắt là thương mại hóa hệ thống con lăn SKF Sensor cho các ổ trục lớn.

Hệ thống con lăn cảm biến SKF hoạt động như thế nào

Con lăn cảm biến SKF bao gồm một con lăn rỗng và một đầu vào chứa các cảm biến đo lường và các thiết bị điện tử liên quan để truyền dữ liệu. Các cảm biến đo ba loại dữ liệu: tải trọng, nhiệt độ và tốc độ quay của con lăn. Cả ba đều rất quan trọng trong việc xác định tuổi thọ ổ trục, áp suất tiếp xúc, hiệu ứng nhiệt, độ lệch tâm và nhiều yếu tố khác, mỗi yếu tố đều ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của thiết bị. Mặc dù nhiệt độ và tốc độ quay đều ảnh hưởng đến tuổi thọ ổ trục, nhưng ảnh hưởng của tải trọng còn quan trọng hơn nhiều.

Đầu vào con lăn cảm biến có ba cảm biến gia tốc đo gia tốc theo ba hướng, cùng với một con quay hồi chuyển ba kênh đo tốc độ quay trên ba trục. Cả hai cảm biến này cùng nhau hiển thị toàn bộ chuyển động của con lăn. Việc đo chính xác tốc độ quay có thể cho biết con lăn đang di chuyển hay trượt, cả hai đều có thể gây quá nhiệt và hư hỏng.

Đo nhiệt độ tương đối đơn giản, nhưng lại rất quan trọng đối với việc quản lý bôi trơn. Nếu vòng bi quá nóng, chất bôi trơn sẽ loãng ra, làm giảm mức độ bảo vệ, có khả năng gây ra tiếp xúc kim loại với kim loại giữa rãnh lăn và con lăn.

Bản thân con lăn đủ dài để chứa ba điểm đo tải riêng biệt. Điều này cho phép nó phát hiện nhiều hiệu ứng khác nhau. Ví dụ, sự không khớp giữa các tải trọng dọc theo con lăn có thể làm nổi bật sự mất cân bằng của rãnh lăn. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng nếu không được khắc phục. Biểu đồ cực của tải trọng có thể cho thấy ổ trục có được tải chính xác hay không và thậm chí có thể xác định chính xác các khuyết tật trong thiết kế của ổ trục và/hoặc cấu trúc xung quanh.

Cách thức truyền tải tải trọng trong ổ trục lớn phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống mà chúng được lắp đặt. Ổ trục lớn cho tuabin gió có thể có đường kính lên đến bốn mét; kích thước của chúng đồng nghĩa với việc các vòng tương đối mỏng hơn so với ổ trục nhỏ. Điều này cũng đồng nghĩa với việc độ cứng của vòng thấp hơn, vì vậy việc hiểu rõ các điều kiện tải trọng sẽ giúp hiểu được cách cấu trúc ảnh hưởng đến hiệu suất ổ trục.