無堵塞泵軸承溫度檢測(cè)技術(shù)

一、檢測(cè)原理

無堵塞泵軸承溫度檢測(cè)的核心原理基于熱力學(xué)與電物理效應(yīng)。軸承在運(yùn)行過程中，因負(fù)載、摩擦、潤滑不良及對(duì)中不佳等因素產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度升高。溫度變化可通過以下技術(shù)原理進(jìn)行感知與轉(zhuǎn)換：

1. 熱電效應(yīng)原理：利用熱電偶的塞貝克效應(yīng)，當(dāng)兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體兩端存在溫差時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，通過測(cè)量該電勢(shì)值即可推算測(cè)點(diǎn)溫度。

2. 電阻變化原理：采用熱電阻（如鉑電阻），其電阻值隨溫度變化呈已知、可預(yù)測(cè)的函數(shù)關(guān)系（如PT100在0℃時(shí)電阻為100Ω），通過精確測(cè)量電阻值即可確定溫度。

3. 紅外輻射原理：非接觸式檢測(cè)的基礎(chǔ)。任何高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)向外輻射紅外線，其輻射能量與物體表面溫度的四次方成正比。紅外測(cè)溫儀或熱像儀通過接收這種輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換為溫度讀數(shù)。

4. 聲波傳播原理：軸承異常溫升有時(shí)伴隨特定頻率的聲發(fā)射現(xiàn)象，通過聲學(xué)傳感器捕捉這些信號(hào)，可間接關(guān)聯(lián)至軸承的摩擦狀態(tài)與溫升趨勢(shì)。

科學(xué)依據(jù)在于，軸承的溫度是其運(yùn)行狀態(tài)的綜合表征。一個(gè)設(shè)計(jì)良好、安裝正確、潤滑適當(dāng)?shù)妮S承系統(tǒng)，其運(yùn)行溫度應(yīng)穩(wěn)定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。任何異常溫升都預(yù)示著潛在的故障，如潤滑失效、磨損加劇、負(fù)載異常等。

二、檢測(cè)項(xiàng)目

軸承溫度檢測(cè)項(xiàng)目需系統(tǒng)化分類，涵蓋直接與間接關(guān)聯(lián)參數(shù)：

1. 直接溫度監(jiān)測(cè)：

   • 軸承體表面溫度：常用的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，反映軸承外圈或軸承座的綜合溫度。

   • 軸承內(nèi)圈運(yùn)行溫度：更接近熱源，但測(cè)量難度大，通常需嵌入式傳感器或特殊結(jié)構(gòu)。

   • 潤滑油/脂溫度：直接反映潤滑介質(zhì)的冷卻效果與熱負(fù)荷，對(duì)于油潤滑系統(tǒng)尤為重要。

2. 關(guān)聯(lián)狀態(tài)監(jiān)測(cè)：

   • 溫度趨勢(shì)分析：連續(xù)監(jiān)測(cè)溫度隨時(shí)間的變化率，識(shí)別緩慢惡化（如潤滑劑劣化）或急劇變化（如抱死前兆）。

   • 溫差監(jiān)測(cè)：比較同一泵體兩端軸承的溫度差，或與泵殼、電機(jī)軸承的溫差，用于診斷對(duì)中、平衡及負(fù)載分配問題。

   • 峰值溫度記錄：捕捉瞬時(shí)或周期性過載導(dǎo)致的溫度峰值。

3. 預(yù)警與連鎖保護(hù)項(xiàng)目：

   • 超限報(bào)警：設(shè)定一級(jí)預(yù)警溫度值。

   • 超限停機(jī)：設(shè)定二級(jí)安全停機(jī)溫度值，防止設(shè)備損壞。

   • 溫升速率報(bào)警：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)溫度上升超過設(shè)定閾值時(shí)報(bào)警，對(duì)突發(fā)故障尤為敏感。

三、檢測(cè)范圍

無堵塞泵廣泛應(yīng)用于輸送含固體顆粒、纖維物的介質(zhì)，其軸承工況惡劣，溫度檢測(cè)需覆蓋以下行業(yè)領(lǐng)域的具體要求：

1. 污水處理行業(yè)：泵送污泥、污水。要求傳感器具備優(yōu)異的防腐蝕、防堵塞及耐污物纏繞能力。檢測(cè)范圍通常要求覆蓋環(huán)境溫度至90℃（報(bào)警值）及100℃以上（停機(jī)值）。

2. 造紙行業(yè)：輸送紙漿。環(huán)境潮濕，可能存在化學(xué)腐蝕。需關(guān)注因纖維纏繞導(dǎo)致冷卻不良引發(fā)的溫升。

3. 礦山冶金行業(yè)：輸送礦漿、尾礦。工況含高磨蝕性顆粒，軸承易因密封失效、磨粒侵入而發(fā)熱。溫度檢測(cè)系統(tǒng)需具備高抗振性與耐久性。

4. 電力行業(yè)：輸送脫硫石膏、灰渣。環(huán)境可能存在高溫與腐蝕性氣體。檢測(cè)系統(tǒng)需與本安或隔爆要求兼容。

5. 食品與制藥行業(yè)：輸送含顆粒漿料。要求傳感器材質(zhì)符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（如不銹鋼316L，表面光潔度要求），且易于清潔。

6. 化工行業(yè)：輸送各類化學(xué)漿料。對(duì)傳感器的耐化學(xué)腐蝕性有極高要求，同時(shí)需考慮介質(zhì)的易燃易爆特性，選用防爆型儀表。

四、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸承溫升限值、測(cè)量方法及安裝規(guī)范有明確規(guī)定。

1. 標(biāo)準(zhǔn)：

   • ISO 10816-3：針對(duì)非旋轉(zhuǎn)部件振動(dòng)的評(píng)估，但常與溫度監(jiān)測(cè)協(xié)同進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估。

   • API 610 / API 682：對(duì)石油、重化工流程泵的軸承箱溫度和振動(dòng)監(jiān)測(cè)提出了明確要求，是行業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)參考。

   • IEC 60034-1：旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)軸承溫度限值有規(guī)定，與泵用電機(jī)軸承直接相關(guān)。

2. 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：

   • GB/T 29529-2013：泵的振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法，是狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

   • GB/T 3215-2019：石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用離心泵，技術(shù)條件中包含了軸承溫度的要求。

   • JB/T 8059-2020：泵類產(chǎn)品通用技術(shù)條件，對(duì)泵的軸承溫升有基本規(guī)定。

對(duì)比分析：

• 嚴(yán)格程度：API標(biāo)準(zhǔn)通常為嚴(yán)格，對(duì)關(guān)鍵流程泵要求強(qiáng)制配置連續(xù)溫度監(jiān)測(cè)與保護(hù)系統(tǒng)。國標(biāo)與ISO標(biāo)準(zhǔn)在通用泵領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，限值相對(duì)寬松。

• 限值差異：不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸承允許溫升和高溫度的規(guī)定略有差異。例如，普通深溝球軸承的運(yùn)行溫度通常不宜超過95℃，而API 610可能要求報(bào)警值設(shè)定在82℃左右，停機(jī)值在93℃左右，更為保守。

• 測(cè)量方法：各標(biāo)準(zhǔn)均強(qiáng)調(diào)測(cè)點(diǎn)的位置、傳感器的安裝方式對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，要求測(cè)點(diǎn)盡可能接近軸承外圈。

五、檢測(cè)方法

1. 接觸式測(cè)溫法：

   • 方法：將溫度傳感器（熱電阻、熱電偶）通過螺紋安裝、粘接或壓貼等方式固定于軸承座或軸承室預(yù)定測(cè)點(diǎn)。

   • 操作要點(diǎn)：確保測(cè)點(diǎn)清潔、接觸良好，使用導(dǎo)熱硅脂填充空隙以減少熱阻；信號(hào)導(dǎo)線需避開強(qiáng)電磁干擾源；對(duì)于熱電阻，需注意引線電阻對(duì)測(cè)量的影響，建議采用三線制或四線制接法。

2. 非接觸式測(cè)溫法：

   • 方法：使用紅外點(diǎn)溫儀或熱成像儀對(duì)軸承座表面進(jìn)行掃描測(cè)溫。

   • 操作要點(diǎn)：需確保被測(cè)表面發(fā)射率設(shè)置正確；避免介質(zhì)蒸汽、灰塵遮擋鏡頭；主要用于定期巡檢與故障排查，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。

3. 無線測(cè)溫法：

   • 方法：在軸承座安裝內(nèi)置電池和無線傳輸模塊的傳感器，數(shù)據(jù)接收端固定安裝于附近。

   • 操作要點(diǎn)：適用于旋轉(zhuǎn)部件或布線困難的場(chǎng)合；需考慮電池壽命與無線信號(hào)在金屬環(huán)境中的傳輸可靠性。

4. 手持式巡檢：

   • 方法：操作人員定期使用手持式測(cè)溫儀（接觸式或非接觸式）對(duì)關(guān)鍵泵的軸承點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并記錄。

   • 操作要點(diǎn)：需建立規(guī)范的巡檢路線與周期；數(shù)據(jù)需及時(shí)錄入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行趨勢(shì)分析。

六、檢測(cè)儀器

1. 熱電阻（PT100）：精度高，穩(wěn)定性好，線性度佳，是工業(yè)連續(xù)監(jiān)測(cè)的首選。通常與溫度變送器一體化安裝，輸出標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號(hào)。

2. 熱電偶（K型、T型等）：測(cè)溫范圍寬，響應(yīng)速度快，但精度和穩(wěn)定性略低于熱電阻，需補(bǔ)償導(dǎo)線。

3. 一體化溫度變送器：將傳感器、信號(hào)放大、冷端補(bǔ)償、線性化處理集成于一體，直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，便于系統(tǒng)集成。

4. 紅外熱像儀：可獲取整個(gè)軸承座乃至整個(gè)泵體的溫度場(chǎng)分布，直觀發(fā)現(xiàn)異常熱點(diǎn)，用于精密診斷。

5. 紅外點(diǎn)溫儀：便攜、快速，適用于日常巡檢。

6. 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：由多個(gè)傳感器、數(shù)據(jù)采集站、上位機(jī)軟件組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)采集、存儲(chǔ)、分析、報(bào)警與預(yù)測(cè)性維護(hù)。

技術(shù)特點(diǎn)：選擇儀器時(shí)需考量測(cè)量范圍、精度、響應(yīng)時(shí)間、安裝方式、環(huán)境適應(yīng)性（防護(hù)等級(jí)IP、防爆等級(jí)）、輸出信號(hào)類型及長期穩(wěn)定性。

七、結(jié)果分析

1. 絕對(duì)溫度判據(jù)：

   • 正常范圍：通常軸承溫升（軸承溫度與環(huán)境溫度之差）不超過40-50℃，且絕對(duì)溫度低于75-85℃（視軸承類型、潤滑方式而定）。

   • 預(yù)警值：當(dāng)溫度持續(xù)高于正常范圍上限（如85℃）或達(dá)到設(shè)定閾值的80-90%時(shí)，發(fā)出預(yù)警，提示進(jìn)行檢查。

   • 報(bào)警/停機(jī)值：當(dāng)溫度超過安全限值（如95-100℃）時(shí)，立即報(bào)警或連鎖停機(jī)，防止抱死、燒毀等惡性事故。

2. 相對(duì)趨勢(shì)判據(jù)：

   • 平穩(wěn)趨勢(shì)：溫度在小范圍內(nèi)波動(dòng)，屬正常運(yùn)行狀態(tài)。

   • 緩慢上升趨勢(shì)：可能預(yù)示潤滑劑性能衰退、輕微磨損或?yàn)V網(wǎng)堵塞。

   • 急劇上升趨勢(shì)：通常是嚴(yán)重故障的前兆，如潤滑突然中斷、軸承保持架斷裂、嚴(yán)重干摩擦。

   • 周期性波動(dòng)：可能與工藝負(fù)荷變化、冷卻系統(tǒng)間歇工作或存在摩擦有關(guān)。

3. 綜合分析：

   • 結(jié)合振動(dòng)分析、潤滑油分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合診斷。例如，軸承溫度升高同時(shí)伴隨振動(dòng)頻譜中軸承故障頻率成分的出現(xiàn)，可確診為軸承損壞。

   • 建立每臺(tái)關(guān)鍵泵的軸承溫度歷史檔案，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行橫向（與同類設(shè)備）與縱向（與自身歷史數(shù)據(jù)）對(duì)比，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。

通過系統(tǒng)性的溫度檢測(cè)與科學(xué)的分析手段，可有效預(yù)警無堵塞泵軸承的早期故障，避免非計(jì)劃停機(jī)，顯著提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性與安全性。