정밀 베어링 온도 센서/검출기(BTD): 원리, 설치, SKF 제품군

베어링 온도 센서/검출기(BTD: Bearing Temperature Detector) 개요

베어링 온도 모니터링용 센서. 비접촉/접촉식 모두 존재하나 회전체 손상 위험으로 비접촉(적외선) 또는 고정 하우징 접촉식 주사용.

센서 작동 원리

• RTD (Resistance Temperature Detector): 백금(Pt), 구리, 니켈 등 금속 저항값이 온도에 비례 변화. Pt100(0°C에서 100Ω)이 산업 표준
• 열전대(Thermocouple): 이종 금속 접점 온도차 → 기전력(EMF) 발생. -400°F~1550°F 범위. 고온용
• 서미스터(Thermistor): 반도체 소자. 고감도/비선형. 좁은 범위 정밀 측정용

설치 위치 및 방법

• 설치 위치: 고정측 베어링 하우징(Stationary Housing). 회전체(Inner Race)와 간섭 없이 외륜(Outer Race) 근접 측정
• 권장 깊이: 외륜 표면 1~2mm 근접 (접촉 금지)

설치 절차 (ADB 타입 예시)

1. 기존 그리스 저크(Zerk) 제거
2. ADB 프로브 너트 풀고 센서 프로브 분리
3. 센서 바디를 1/8" NPT 나사홀에 체결
4. 프로브 재삽입 → 깊이 조절 (외륜 근접, 비접촉)
5. 너트 토크 18 in-lb (2 Nm) 이하로 조임
6. 액타이트 플렉시블 컨듀잇(Liquid-tight Flexible Conduit) 필수 → 케이블 보호, 수분/응축수 유입 차단

컨듀잇 설치 주의사항

• 센서가 컨듀잇 드레인/수위보다 위에 위치해야 함
• 응축수/누수 드레인 포인트 하단 설치
• 제어반까지 강성 금속 컨듀잇 권장

SKF 센서 베어링 유닛 (Sensor Bearing Unit)

• 심그루브 볼 베어링 + 임펄스 링 + 센서 일체형
• 측정 가능: 회전수, 속도, 회전 방향, 상대 위치/카운트, 가감속
• 온도 센서 내장형도 별도 공급 (핫 러닝 액슬 박스/베어링 손상 조기 감지)

SKF PT100K3DN 조정형 PT100 센서 (그리스 니플 일체형)

• 프로브 깊이 조절 가능 → 표면 온도 대비 20~40% 차이 보정
• 상시 대기 신호(Standby Signal) 출력 → 신호 끊김 시 센서 고장 진단
• 과온 비상 접점 신호 동시 출력 → PLC/독립 모니터링 장치(GSI48 등) 연동
• 아날로그 → 디지털/프로피버스 변환기 옵션

SKF 베어링 온도 한계 (ATEX Ex-i 버전)

• 분류: III 1/2 D Ex ia IIIC TX Da/Db, II 1/2 G Ex ia IIC T6..T1 Ga/Gb
• 주변 온도 범위: -40°C ~ +185°C

RTD 센서 상세 (Pt100/Pt1000)

• Pt100: 백금, 0°C에서 100Ω. 산업 표준
• Pt1000: 백금, 0°C에서 1,000Ω. 고감도, 저전류 구동 유리
• 저항-온도 관계: 선형 근사 가능 (α ≈ 0.00385 Ω/Ω/°C for Pt100)
• 구동: 정전류 공급 → 전압 측정 → 저항 산출 → 온도 환산
• 엘리먼트: 와이어 권선(Wire-wound) 또는 박막(Thin-film) 타입

열전대 상세

• 핫 정션(Hot Junction): 측정단, 용접 접점
• 콜드 정션(Cold Junction): 기준단, 보상 회로 필요
• 온도차 → 기전력(EMF) → 온도 환산
• 1200°F 이하에서는 RTD가 정밀도/반복성 우위로 대체 추세