БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОПОРНЫХ И УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и касается обеспечения контроля температуры подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой различного динамического оборудования, например, центробежных компрессоров.
Известны системы измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения динамического оборудования - компрессоров, электродвигателей, турбин и др., когда работу подшипников оценивают по температуре масла на сливе из подшипников. Для этого устанавливают в коллекторе слива масла или непосредственно в сливной камере подшипника датчики температуры, от которых поступают данные в систему автоматического управления.
Недостатком известной системы является, то, что контроль состояния подшипников по температуре масла на сливе из подшипников не обеспечивает достаточную надежность работы оборудования, так как датчик фиксирует среднюю температуру сливаемого масла, тогда как температура самих колодок или втулки подшипника может быть значительно выше, особенно в нагруженном участке. Кроме того, такая система измерений температуры имеет большую инерционность.
Известна также система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой, например, центробежного компрессора, включающая в себя, по крайней мере, одно устройство измерения температуры с датчиком температуры, встроенным в колодку или втулку, устройство передачи измеренных значений, устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления, электропитание перечисленных устройств, (В.Б.Шнепп «Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин» издательства «Машиностроение» г.Москва 1995 г. ББК 31.76, Шн.76, УДК 621.515, раздел 5, подраздел 5.4 «Подшипники центробежных компрессоров», стр.126). Установка датчика температуры в колодке или втулке подшипника предполагает измерение температуры их рабочей поверхности в наиболее нагруженном месте. Это конструктивное решение обеспечивает измерение максимальных температур в подшипнике с большой точностью и позволяет предупредить возможные нештатные ситуации.
Недостаток известной системы заключается в следующем. Информация о значении температуры колодки или втулки от датчика температуры поступает в устройство приема сигналов по проводам, проложенным в колодке или втулке и в корпусах подшипника и компрессора. Нередко происходит обрыв контактов в соединении датчика с проводами и прекращение передачи сигнала, обусловленные, с одной стороны, неквалифицированными действиями персонала при монтаже подшипников и системы измерений температуры, а с другой - постоянными перемещениями самоустанавливающихся колодок или подвижной втулки относительно проводов во время работы оборудования. Увеличение сечения проводов для обеспечения их более надежного соединения с датчиком ограничивает подвижность колодок и препятствует правильной установке последних во время работы.
Известна также беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой, например, центробежного компрессора, включающая в себя, по крайней мере, одно устройство измерения температуры с датчиком температуры, встроенным в колодку или втулку, устройство передачи измеренных значений, устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления, электропитание перечисленных устройств («Беспроводной измерительный преобразователь температуры Rosemount 848Т», http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20Rosemount%20Documents/00813-0107-4697.pdf; http://www2.emersonprocess.com/ru-RU/brands/rosemount/Temperature/High-Density-Measurement/848T-Wireless/Pages/index.aspx, дата выкладки октябрь 2010). В указанной системе датчики измерения температуры соединены проводами с измерительным преобразователем температуры, из которого данные измерений поступают в систему автоматического управления беспроводным путем.
Недостаток известной системы измерения температуры - недостаточная надежность из-за наличия проводов, которые проложены в колодках, втулке и корпусе подшипника и соединяют датчики измерения температуры с измерительным преобразователем температуры. По проводам к датчикам измерения температуры поступает электропитание, а от датчиков данные измерений поступают в измерительный преобразователь температуры. При этом провода и подвижные детали подшипника оказывают механическое воздействие друг на друга, что увеличивает вероятность нарушения контактов в линиях соединения и прекращение поступления сигналов от датчиков. Кроме того, сборка и монтаж подшипников с проводами от датчиков достаточно трудоемкий и ответственный процесс, также влияющий на надежность работы системы.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы системы.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении процесса измерения температуры и передачи данных в систему автоматического управления без взаимного механического воздействия друг на друга деталей подшипника и элементов системы измерения температуры.
Технический результат достигается тем, что в беспроводной системе измерения температуры опорных и упорных подшипников, содержащей, по меньшей мере, одно устройство измерения температуры, встроенное в несущий элемент подшипника скольжения, и соединенное с, по меньшей мере, одним устройством передачи измеренных значений, а также устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания перечисленных устройств, согласно изменению, по меньшей мере, одно устройство передачи измеренных значений также встроено в несущий элемент подшипника скольжения, а устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания, снабженный излучателем электромагнитных волн, установлены на удалении от указанного несущего элемента подшипника скольжения с возможностью приема сигналов от устройства передачи измеренных значений и с возможностью передачи электромагнитного излучения для электропитания устройства измерения температуры и устройства передачи измеренных значений.
Несущий элемент подшипника скольжения представляет собой самоустанавливающуюся колодку, подвижную или неподвижную втулку.
Предпочтительно каждое устройство измерения температуры вместе с соответствующим устройством передачи размещены в одном блоке, корпус которого выполнен в виде цилиндра, размещенного в отверстии, выполненном в несущем элементе подшипника скольжения.
Предпочтительно, чтобы каждый блок был установлен в отверстии несущего элемента подшипника скольжения при помощи резьбового соединения.
Предпочтительно, чтобы свободное пространство отверстия несущего элемента подшипника скольжения с установленным в нем блоком было заполнено синтетическим пластикатом.
Сущность предлагаемой беспроводной системы измерений температуры подшипников скольжения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлена система измерения температуры опорно-упорного подшипника с самоустанавливающимися опорными и упорными колодками центробежного компрессора;
- на фиг.2 представлена система измерения температуры опорного упруго-демпферного подшипника с подвижной втулкой центробежного компрессора.
Беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения содержит, по меньшей мере, одно устройство 1 измерения температуры с датчиком температуры, встроенным в несущий элемент подшипника скольжения - в опорную колодку 2 и/или упорную колодку 3 в опорно-упорном подшипнике (фиг.1) или подвижную или неподвижную втулку 4 в опорном подшипнике (фиг.2), соединенное с устройством 1 измерения температуры устройство 5 передачи измеренных значений, устройство 6 приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания перечисленных устройств. Устройство 1 измерения температуры и устройство 5 передачи измеренных значений могут быть размещены в одном блоке 7, который встроен в опорную колодку 2 или упорную колодку 3 или втулку 4 подшипника, а электропитание блока 7 и передача от него измеренных значений температуры в устройство 6 приема и передачи сигналов выполнены по беспроводной схеме. Устройство 6 приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления установлено на расстоянии от блока 7, например, на кожухе 8 подшипника и снабжено излучателем 9 электромагнитных волн для электропитания устройств 1 и 5 и преобразователем сигнала (не показан) в стандартный формат для его дальнейшего транслирования в систему автоматического управления по проводу 10. Одно устройство 6 приема и передачи сигналов может взаимодействовать с несколькими блоками 7, установленными в колодках 2, 3 или втулке 4 подшипников.
Корпус блока 7 может быть выполнен в виде цилиндра, а место для блока 7 в колодках 2, 3 или втулке 4 - в виде отверстия. На наружном диаметре корпуса блока 7 может быть выполнена резьба, и он может быть установлен в колодках 2, 3 или втулке 4 при помощи резьбового соединения.
В колодках 2, 3 или втулке 4 место для блока 7 после установки последнего может быть заполнено синтетическим пластикатом 11 для фиксации блока 7. Корпус 12, 13 подшипника, в котором установлены колодки 2, 3 или втулка 4, может быть выполнен из нержавеющей стали для обеспечения свободного прохождения через него радиоволн.
Предлагаемая беспроводная система измерения температуры подшипников скольжения работает следующим образом. При подаче электроэнергии в устройство 6 приема и передачи сигналов в работу включаются его элементы, в том числе и излучатель 9 магнитных волн. Электроволны, испускаемые излучателем 9, инициируют (возбуждают) ЭДС в катушке контура питания, размещенного в блоке 7, вследствие чего в устройство 1 измерения температуры и в устройство 5 передачи измеренных значений поступает электропитание. Датчик температуры устройства 1 измеряет температуру колодок 2, 3 или втулки 4, и по внутренней связи блока 7 сигнал поступает в устройство 5 передачи измеренных значений. Сигнал из устройства 5 передается в виде радиоволн в устройство 6 приема сигналов, которое может располагаться на расстоянии до 0,5 метров от блоков 7, например, на кожухе 8 подшипника. Корпус 12, 13 подшипника, выполненный из нержавеющей стали, а также синтетический пластикат 11, фиксирующий положение блока 7 в колодках 2, 3 или втулке 4, не препятствуют свободному прохождению через них радиоволн. Из устройства 6 приема сигналов данные о температурах в колодках 2, 3 или втулке 4 с помощью преобразователя сигнала в стандартный формат передаются по проводу 10 в систему автоматического управления.
Такое выполнение системы измерения температуры исключает механическое воздействие подвижных деталей подшипника - колодок или втулки, на соединение датчика температуры с системой управления динамического оборудования, так как соединение выполнено беспроводным. По этой же причине нет и влияния элементов системы измерения температуры на колодки или втулку, а значит и на работу подшипника. Выполнение в одном блоке устройства измерения температуры и устройства передачи измеренных значений обеспечивает жесткую связь между ними и возможность создания компактной конструкции, которая свободно размещается в колодке или втулке подшипника. При этом упрощается сборка и монтаж подшипника.
Таким образом, выполнение системы измерения температуры со встроенным в колодку или втулку подшипника блоком измерений, с беспроводным электропитанием блока и беспроводной передачей от него значений температуры, повышает надежность работы системы измерений, подшипников и динамического оборудования в целом, упрощает сборку и монтаж подшипников.