无线测温技术在冷连轧机组轧辊轴承上的应用

摘要：冷连轧机组中的轧辊轴承在工作过程中具有转速极高、负荷压力大以及工作环境差等特点，而温度作为反映轧辊轴承运行状态的重要指标，当轴承温度达到一百度时，轴承密封以及润滑油的性能都有可能会受到一定影响，因此对轴承温度的实时监测是确保轴承安全运行的关键。而本文提出了利用无线测温技术对轴承温度检测的方法，并且应用到了冷连轧机组轧辊轴承上，以确保有效对轴承事故进行预防，并且利用数据分析软件对轴承维护提出了一定的参考性意见。

关键词：无线测温;冷连轧机组;轧辊轴承

本文以五机架四辊冷连轧机组为研究目标，这类轧机组一共有十根支撑辊，其中每根支撑辊会安装有四个轴承。轧机组支撑辊轴承的尺寸相对较大，而且价值非常高，同时轴承工作也会对整个生产线的正常运行带来影响。轴承的运行温度作为保障轴承性能的主要指标，瞬间局部升温或者散热失效会导致轴承运行发生问题。在冷连轧机组高速运行下，几乎一般的失效原因都来自于轴承的热问题，因此对轴承的温度进行实时在线监测，能够第一时间判断轴承的工作状态，并且对轴承事故进行及时的处理，以防止重大安全事故的发生，同时让生产效率得到有效提升。

一、无线测温系统的设计需求和方案

冷连轧机组作为全连续五机架四辊扎钢机，轧钢机的工作辊和支撑辊所使用的四列圆锥辊轴承工作环境处于高速、重负荷以及乳化液喷溅的环境中，在使用过程中不管是否出现异常运行，每三个月或过钢量达到30万吨便需要进行一次轴承座解体检查，不管在实际生产过程中，由于轴承座因为密封圈区域乳化液喷溅量较大而且来不及流淌时，很容易因为泵吸作用将乳化液强制吸入进而导致润滑脂被乳化的情况，若通常状态下，辊颈端面烧伤情况较轻，仍然能够继续使用，不过随着劣化的加剧，必然会造成轴承烧伤卡死甚至出现断辊的严重事故。当前对轴承早期损坏进行预防和预警的主要方法有：1、安装振动传感检测设备展开监测，不过由于生产状态下轧机区域的各类高频和低频振动造成的动态监测频率容易收到干扰信号而出现失真的情况;2、定期利用测温仪对轴承座的升温状态进行检测，不过这种方法也很容易出现漏检或者由于环境而造成检测误差的情况。

因此必须要采用一种更加安全、更加稳定、更加高效的检测方法，来确保工作人员能实时获取到监测数据。而随着信息技术和无线通信技术的发展，无线测温技术的研究也步入了新的阶段，该技术不仅能够对整个设备展开实时监测，还能进行有效的数据处理和预警，能够有效减少轴承损坏，让设备的运行效率得到有效提升。

轴承无线测温系统的设计就是根据支撑辊的机械结构在每根支撑辊的操作侧面安装两个测温节点，而传动侧也会安装两个测温节点，在生产过程中，整个冷连轧机组需要十根支撑辊，并且考虑到整个生产的需求以及生产效率，在备用的支持辊上也需要安装测温节点，并且按照支撑辊数量和备用支撑辊数量为一比一计算，整个系统所需要的测温节点高达硫酸根，而系统中的簇头节点和中继节点基本都采用了冗余设计。

二、无线测温系统的主要功能

1、全线实时监测。系统能够对测量点的温度进行全面的实时监测，并且能够根据冷连轧机组的实际使用情况进行采样周期调整。采样周期调整范围一般为一到二十分钟，调整最小间隔以及采样周期可以达到一分钟。而且该系统能够对电池的电量进行实时监测，同时还能对超过限制标准的测点进行画面报警、声光报警以及手机短信报警等等，以确保相关工作人员能够第一时间发现问题并制定解决措施。

2、历史查询功能。该系统能够将监测数据存储到数据库，以便于日后的历史记录查询、统计以及分析工作，最高甚至可以储存二十万条记录，能够让管理人员充分利用监测记录来制定相应的优化措施，而且记录和详细的历史信息能够转换为Word以及Excel报表，以便于工作人员的查询、存储以及调用。

3、报警记录查询。如同历史查询功能一样，工作人员可以单独选择报警记录进行查询、储存和导出，并且利用Word以及Excel报表格式进行日后的数据分析工作，确保能够为日后对设备运行的优化提供有力的数据支持。

4、趋势分析。该系统能够对一个和多个监测点的特征值在某个时间段的监测趋势进行查看，并且可以让工作人员根据年、月、季度或者自定义时间段展开查询。在监测趋势界面上会显示实时温度值，并且会利用不同的颜色来区分温度是否正常，温度的报警情况以及节点异常等信息。同时如果某一个监测节点达到报警温度时，系统会自动弹出该节点的画面，为工作人员提供对快速升温自动缩短采样周期的功能。

5、统计分析功能。该系统能够针对某一个或者多个监测点在制定时间段的数值进行统计和分析，让工作人员更加明确轴承温度的变化以及异常情况，确保能针对性地对问题轴承展开检修和更换，以确保整个冷连轧机组能够高效运行。

三、无线测温系统在冷连轧机组中的应用

1、轴承测温系统的安装。该系统所采用的的传感器温度测量范围在零下55度到125度之间，测量精确度误差在0.5度左右，测温节点会安装在支撑辊轴承座上，传感器能够对轴承的温度数据进行采集，并且将采集到的数据利用无线网络传输给簇头节点，进而通过中继节点和汇集节点传输到服务器，让工作人员能够直观监测到设备温度的变化。

2、报警参数和策略设置。该系统能够对每个监测点所展示的每个特征值来设置两个级别的报警线，同时也可以针对每一个监测点来设置单独的报警策略，同时还能够针对报警策略进行大批量设置，同时还能够设置多种报警方法，以确保在出现问题和故障时能够快速将问题信息警报给相关工作人员。

3、采样参数设置。系统能够对每一个监测点的每一个采样参数进行单独设置，同样也可以对同一个采样参数进行批量设置，以确保能够充分满足工作人员对于参数采集的需求，同时系统还能对参数进行有效的整理和统计，方便工作人员对参数进行调用和分析。

4、轧辊更换。在对轧辊进行每次的更换操作时，该系统能够付出方便的将工作的轧辊和检测界面进行有效关联，同时能够显示出上次轧辊更换的信息，包括相关工作人员、轧辊更换日期等等，以确保工作人员能够根据设备需求准确更换轧辊。

5、配置节点。该系统能够将现有节点进行物理交换，同时能够有效和相关轧辊进行关联，而且也可以拿一个新的节点来替换当前损坏的节点，并且能够和轧辊进行有效关联。

由于冷连轧机组支撑辊轴承内部的空间相对紧凑，而且机器设备内部的结构非常复杂，并不能安装传统的传感器，因此将温度传感器嵌入到轴承箱内部，并且对轴承温度进行接触式检测，能够利用无线技术展开数据的传输，来确保能够对冷连轧机组轧辊轴承的运行状态进行实时监控，而整个系统也具有如下优点：

1、利用了基于TDMA以及FDMA结合的通信协议，能够确保实现数据的稳定、可靠且高效的传输。

2、利用间歇信号式采用，能够确保系统的低功耗运行，例如一分钟采样周期电池寿命能够超过一年以上。

3、该系统利用无线通信技术减少了布线工作，降低的工程成本，同时也减少了后期维护的工作内容，同时也能够避免信号在长距离传输时的噪音干扰，而且还加強了系统的可扩展性。

四、结语

总的来说，无线测温技术的应用能够对冷连轧机组轧辊轴承的运行状况进行实时监测，同时还能对运行数据进行有效处理，确保轧辊轴承在出现问题前就能得到有效处理，以减少轧辊轴承的损坏，让整个设备的效率得到有效提升。

参考文献：

[1]孙孝升，王一博，唐巍.无线测温技术在冷连轧机组轧辊轴承上的应用[J].电声技术，2019，43（05）：54-55+76.

[2]李运正.无线测温技术应用研究[J].数字技术与应用，2017（01）：113-114.

[3]曾振兴. 10kV高压开关柜无线测温技术的研究与应用[D].华南理工大学，2013.

作者简介：陈宝气（1986.3-）男，壮族，本科学历，助理工程师，研究方向——解决轧辊轴承高温问题