CN113790891A - 一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统 - Google Patents

一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，属于轧钢设备技术领域。该系统包括无线测温节点、无线通讯网络体系结构和轴承状态分析监测模块。无线测温节点通过干电池供电，连续采集连轧机组支撑辊轴承的温度，通过无线通讯网络体系结构将各个测温节点的温度数据传输给轴承状态分析监测模块。轴承状态分析监测模块根据支撑辊轴承的实测温度数据，结合轴承工况状态和历史数据进行状态分析诊断，模块支持组态式应用，可以自定义编辑软件画面，并通过微信、短信、声光和画面显示等多种形式提供报警信息。本发明可以适应高温高湿的复杂工业环境，能为支撑辊轴承提供实时状态数据，为设备科学管理提供有效的客观依据。

Description

一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统
技术领域
本发明涉及轧钢设备技术领域，特别是指一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统。
背景技术
轧机机组属于连续运行时间长、连续性要求高的庞大复杂机组，产线中任何一台机组设备发生故障，都会引起产线的停产。特别是支撑辊作为轧机中的重要部件，用来支撑工作辊或中间辊，以防工作辊出现挠曲变形而影响板、带的产量及质量。然而，目前这些机组设备采用离线点监测方式，此类模式仍然是一种以设备点检人员为核心的设备监测模式，对于设备状态分析判断的“核心设备运行数据”的实时性、准确性、可对比性和持续性缺乏有效管控，导致难以及时、准确、全面把握设备运行状态，且支撑辊一般在密闭的空间内运行，现场点检不易到达、安全性较差。
发明内容
针对连轧机组设备运行时，对支撑辊轴承温度无法准确测量、测量不及时的现状，本发明提供一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，解决现有设备不具备温度监测、反馈的问题。本发明能实现对支撑辊轴承表面温度实时监测，并根据温度情况发出报警，避免支撑辊轴承发生损坏，为支撑辊轴承故障诊断提供的客观指标。
该系统包括无线测温节点、无线通讯网络体系结构和轴承状态分析监测模块，无线测温节点连续采集连轧机组支撑辊轴承的温度，通过无线通讯网络体系结构将各个无线测温节点的温度数据传输给轴承状态分析监测模块，轴承状态分析监测模块根据支撑辊轴承的实测温度数据，结合轴承工况状态和历史数据进行状态分析诊断，对超出报警阈值的通过微信、短信、声光和画面显示提供报警信息。具体的报警信息包括报警的级别(一级和二级)、报警时间、报警的设备及其部位，其中，报警级别根据工业现场工程师的要求来定，目前分为2级(一级和二级)，每个级别的报警阈值现场工人自己设定，软件上提供了报警阈值设置的功能。一旦超出报警阈值就会触发报警，系统会自动记录报警的时间和报警的级别。
其中，无线测温节点具有IP68高防护等级，包括端盖、电池、天线、单片机模块、无线模块、底座、可拆卸探杆、温度传感器和橡胶圈，端盖通过螺栓与底座连接，可拆卸探杆与底座下表面焊接，温度传感器安装在可拆卸探杆上，电池、天线、单片机模块和无线模块置于端盖内，电池的输出端与单片机模块的电源输入端相连，无线模块的输入端与单片机模块的信号输出端相连，天线连接无线模块的输出端，橡胶圈安装在底座的凹槽内，保证端盖和底座之间的密封。
温度传感器安装在可拆卸探杆远离底座一端，以深入支撑辊内部监测轴承表面温度，或不设置可拆卸探杆，温度传感器直接安装在底座上表面。
无线测温节点按照系统设定的工作间隔时间，周期性完成轴承温度数据的采集，并通过无线网络发送给无线通讯网络体系结构，其中，无线测温节点分簇进行数据传输，每簇设有2个簇头节点(冗余备份)和1个报警节点。
无线通讯网络体系结构采用多簇头结构，包括簇头节点、报警节点、汇聚节点之间的无线通讯体系；簇头节点通过无线网络接收无线测温节点发来的数据，并将数据发送到汇聚节点；报警节点通过无线网络只接收超出报警阈值的无线测温节点发来的数据，并将数据发送到汇聚节点；汇聚节点通过有线网络将数据转发至轴承状态分析监测模块所在的服务器，经轴承状态分析监测模块分析判断后，报警节点负责对相应节点输出报警信息。
轴承状态分析监测模块包括远程监测服务器端软件、C/S或B/S客户端、短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块；远程监测服务器端软件对数据进行分析，将报警数据发送给短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块，并将所有数据存储在数据库中，C/S或B/S客户端能够将实时数据实时显示，支持组态式应用。
轴承状态分析监测模块中预设的报警阈值包括温度报警阈值和温升速率阈值，如监测到的温度超过温度报警阈值或10min内温升速率超过温升速率阈值，则发送报警指令。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过获取支撑辊轴承表面的温度信号，并对信号进行处理运算，实现对大于预设值的温度进行判断，并产生报警信息分别通过短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块发出提醒，实时数据和报警数据保存在数据库。能为支撑辊轴承状态判定提供有效的客观指标，提高了现场人员对于支撑辊轴承温度把握的实时性，提高了现场人员点检时的安全性，通过参考、对比报警数据，能够让现场人员掌握每个支撑辊轴承发生事故的次数，辅助现场人员对经常发生事故的支撑辊情况进行故障诊断。
附图说明
图1为本发明的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统结构示意图；
图2为本发明的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统的无线测温节点示意图；
图3为图2中A部分放大剖视图；
图4为本发明的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统的无线测温节点安装示意图。
其中：1-无线测温节点；2-无线通讯网络体系结构；3-轴承状态分析监测模块；101-端盖；102-电池；103-天线；104-单片机模块；105-无线模块；106-底座；107-可拆卸探杆；108-温度传感器；109-橡胶圈。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的连轧机组设备运行时中，对支撑辊轴承温度无法准确测量、测量不及时的现状，提供一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，以解决现有设备不具备温度监测、反馈的问题。本发明能实现对支撑辊轴承表面温度实时监测，并根据温度情况发出报警，避免支撑辊轴承发生损坏，为支撑辊轴承故障诊断提供的客观指标。
如图1所示，该系统包括无线测温节点1、无线通讯网络体系结构2和轴承状态分析监测模块3，无线测温节点1连续采集连轧机组支撑辊轴承的温度，通过无线通讯网络体系结构2将各个无线测温节点1的温度数据传输给轴承状态分析监测模块3，轴承状态分析监测模块3根据支撑辊轴承的实测温度数据，结合轴承工况状态和历史数据进行状态分析诊断，对超出报警阈值的通过微信、短信、声光和画面显示提供报警信息。具体的，轴承状态分析监测模块3根据预设报警值判断温度是否为正常，并将不正常的温度形成报警信息分别发送到短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块，同时数据实时保存到数据库，并实时显示到C/S客户端界面。需要说明的是，所述报警信息包括：一级报警和二级报警，不同报警所发送的报警信息频率不同。
轴承状态分析监测模块3内预设有数据处理程序，包括：在处理运算模块中有报警数据统计方法，可以以年、月、日的时间统计不同支撑辊轴承发生报警的次数，并绘制成柱形图、扇形图等图形，帮助现场人员对支撑辊轴承容易发生故障的时间和位置作出判断，及时更换支撑辊轴承；同时有趋势分析方法，能够将支撑辊轴承一段时间内的温度绘制成折线图，帮助现场人员掌握温度上升趋势，分析发生故障时温度变化规律，根据温度的趋势与轧机转速、板材厚度进行相关分析，得到支撑辊轴承温度变化的影响因素。
轴承状态分析监测模块3中预设的报警阈值包括温度报警阈值和温升速率阈值，如监测到的温度超过温度报警阈值或10min内温升速率超过温升速率阈值，则发送报警指令。
如图2和图3、图4所示，无线测温节点1具有IP68高防护等级，包括端盖101、电池102、天线103、单片机模块104、无线模块105、底座106、可拆卸探杆107、温度传感器108和橡胶圈109，端盖101通过螺栓与底座106连接，可拆卸探杆107与底座106下表面焊接，温度传感器108安装在可拆卸探杆107上，电池102、天线103、单片机模块104和无线模块105置于端盖101内，电池102的输出端与单片机模块104的电源输入端相连，无线模块105的输入端与单片机模块104的信号输出端相连，天线103连接无线模块105的输出端，橡胶圈109安装在底座106的凹槽内，保证端盖101和底座106之间的密封，有效防止水、油等液体进入无线测温节点1内部。
其中，温度传感器108能够安装在所述可拆卸探杆107末端，以深入支撑辊内部监测轴承表面温度，温度传感器108可为电阻传感器或热电偶传感器，在不设置可拆卸探杆107时，温度传感器108能够直接安装在所述底座106上表面。
具体地，无线模块105优选的网络为LORA，也可以选用的网络包括WIFI，GPRS/3G/4G/5G或移动互联网，将多个生产区域的不同支撑辊轴承温度采集数据传输到主控室，实现统一监测观察的效果。
无线通讯网络体系结构2采用多簇头结构，包括簇头节点、报警节点、汇聚节点之间的无线通讯体系；簇头节点通过无线网络接收无线测温节点发来的数据，并将数据发送到汇聚节点；报警节点通过无线网络只接收超出报警阈值的无线测温节点发来的数据，并将数据发送到汇聚节点；汇聚节点通过有线网络将数据转发至轴承状态分析监测模块所在的服务器，经轴承状态分析监测模块分析判断后，报警节点负责对相应节点输出报警信息。
具体的，簇头节点和报警节点安装在轧机产线和磨辊车间的墙壁上，簇头节点和报警节点的输入端天线设置在靠近轧机产线一侧，输出端设置在靠近网关一侧，簇头节点及其冗余簇头节点同时接收同一无线测温节点发出的数据信号；汇聚节点输入端天线设置在主控室外，同时接收簇头节点及其冗余簇头节点所发出的数据，优选LORA网络，LORA网络能够进行长距离传输，对复杂的生产环境适应性强。
轴承状态分析监测模块3包括远程监测服务器端软件、C/S或B/S客户端、短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块；远程监测服务器端软件对数据进行分析，将报警数据发送给短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块，并将所有数据存储在数据库中，以便管理支撑辊轴承数据、授权用户进行历史数据查询和对比、报警数据查询和统计、报警线修改，C/S或B/S客户端能够将实时数据实时显示，支持组态式应用，可以自定义编辑软件画面。
上述系统通过获取支撑辊轴承的温度信号，并对信号进行处理运算，实现对支撑辊轴承温度的分析和存储，解决现有设备不具备温度监测、反馈的问题。对支撑辊轴承实时进行温度监测并对异常温度进行报警，为现场工人对支撑辊轴承的状态具有良好的掌握。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：包括无线测温节点(1)、无线通讯网络体系结构(2)和轴承状态分析监测模块(3)，无线测温节点(1)连续采集连轧机组支撑辊轴承的温度，通过无线通讯网络体系结构(2)将各个无线测温节点(1)的温度数据传输给轴承状态分析监测模块(3)，轴承状态分析监测模块(3)根据支撑辊轴承的实测温度数据，结合轴承工况状态和历史数据进行状态分析诊断，对超出报警阈值的通过微信、短信、声光和画面显示提供报警信息。
2.根据权利要求1所述的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：所述无线测温节点(1)具有IP68高防护等级，包括端盖(101)、电池(102)、天线(103)、单片机模块(104)、无线模块(105)、底座(106)、可拆卸探杆(107)、温度传感器(108)和橡胶圈(109)，端盖(101)通过螺栓与底座(106)连接，可拆卸探杆(107)与底座(106)下表面焊接，温度传感器(108)安装在可拆卸探杆(107)上，电池(102)、天线(103)、单片机模块(104)和无线模块(105)置于端盖(101)内，电池(102)的输出端与单片机模块(104)的电源输入端相连，无线模块(105)的输入端与单片机模块(104)的信号输出端相连，天线(103)连接无线模块(105)的输出端，橡胶圈(109)安装在底座(106)的凹槽内，保证端盖(101)和底座(106)之间的密封。
3.根据权利要求2所述的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：所述温度传感器(108)安装在可拆卸探杆(107)远离底座(106)一端，以深入支撑辊内部监测轴承表面温度，或不设置可拆卸探杆(107)，温度传感器(108)直接安装在底座(106)上表面。
4.根据权利要求1所述的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：所述无线测温节点(1)按照系统设定的工作间隔时间，周期性完成轴承温度数据的采集，并通过无线网络发送给无线通讯网络体系结构(2)。
5.根据权利要求1所述的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：所述无线通讯网络体系结构(2)采用多簇头结构，包括簇头节点、报警节点、汇聚节点之间的无线通讯体系；簇头节点通过无线网络接收无线测温节点(1)发来的数据，并将数据发送到汇聚节点；报警节点通过无线网络只接收超出报警阈值的无线测温节点(1)发来的数据，并将数据发送到汇聚节点；汇聚节点通过有线网络将数据转发至轴承状态分析监测模块(3)所在的服务器，经轴承状态分析监测模块分析判断后，报警节点负责对相应节点输出报警信息。
6.根据权利要求1所述的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：所述轴承状态分析监测模块(3)包括远程监测服务器端软件、C/S或B/S客户端、短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块；远程监测服务器端软件对数据进行分析，将报警数据发送给短信报警模块、微信报警模块和声光报警模块，并将所有数据存储在数据库中，C/S或B/S客户端能够将实时数据实时显示，支持组态式应用。
7.根据权利要求1所述的用于连轧机组支撑辊轴承的无线测温及状态预警系统，其特征在于：所述轴承状态分析监测模块(3)中预设的报警阈值包括温度报警阈值和温升速率阈值，如监测到的温度超过温度报警阈值或10min内温升速率超过温升速率阈值，则发送报警指令。
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