用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的狀態(tài)監(jiān)控裝置。本實(shí)用新型具有至少一個(gè)安裝在形成用于待監(jiān)控的部件的軸承座的或者與所述軸承座相連接的機(jī)器部件上的、用于檢測(cè)所述待監(jiān)控的部件的聲音發(fā)射的超聲波傳感器單元；與所述超聲波傳感器單元相連接的信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元具有用于從通過(guò)所述超聲波傳感器單元生成的測(cè)量信號(hào)中提取出具有損傷和/或損害特征的部分的特征提取單元和用于從提取出的測(cè)量信號(hào)特征中測(cè)定出至少一個(gè)狀態(tài)特征值的計(jì)算單元。
【專利說(shuō)明】用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的狀態(tài)監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)傳統(tǒng)的解決方案，對(duì)軸承和軸的狀態(tài)監(jiān)控通常通過(guò)測(cè)定軸承溫度、潤(rùn)滑劑溫度或潤(rùn)滑劑粘度而進(jìn)行。從專利文獻(xiàn)EP I 387 165 Al中例如公開(kāi)了一種用于對(duì)處于傳動(dòng)裝置中的潤(rùn)滑油進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的方法，在該方法中，從傳動(dòng)裝置中取出潤(rùn)滑油試樣，借助于離子活性光譜儀對(duì)潤(rùn)滑油試樣進(jìn)行分析。其中，對(duì)潤(rùn)滑油試樣中的包含于潤(rùn)滑油的蒸汽相中的物質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)。潤(rùn)滑油試樣中所包含的物質(zhì)的內(nèi)容和類型的變化被視為相對(duì)于未經(jīng)過(guò)使用的潤(rùn)滑油的蒸汽相中的預(yù)先規(guī)定的物質(zhì)的實(shí)際-狀態(tài)。在此，從比較中可以推導(dǎo)出對(duì)于潤(rùn)滑油老化情況的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]在專利文獻(xiàn)EP 2 110 649 BI中說(shuō)明了一種具有能夠機(jī)械振動(dòng)的第一系統(tǒng)的傳感器，該能夠機(jī)械振動(dòng)的第一系統(tǒng)的共振頻率處于超聲波范圍內(nèi)并且與待監(jiān)控的檢驗(yàn)物的材料特定的共振頻率相適應(yīng)。此外，該傳感器還包括能夠機(jī)械振動(dòng)的第二系統(tǒng)，其共振頻率處于人耳可聽(tīng)到的頻率范圍內(nèi)。用于檢測(cè)待監(jiān)控的檢驗(yàn)物的損害增加的第一信號(hào)處理單元與該第一系統(tǒng)耦合。附加地設(shè)有與第二系統(tǒng)耦合的、用于檢測(cè)待監(jiān)控的檢驗(yàn)物的表明現(xiàn)有損害的振動(dòng)頻率的第二信號(hào)處理單元。用于測(cè)定診斷結(jié)果的分析單元與第一和第二信號(hào)處理單元相連接。
[0004]從專利文獻(xiàn)WO 2010/009750 Al中公開(kāi)了 一種用于對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)測(cè)定和-監(jiān)控的方法，在該方法中，在滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，在超聲波范圍內(nèi)的第一頻帶中檢測(cè)聲音發(fā)射信號(hào)形式的第一傳感器信號(hào)。在超聲波范圍內(nèi)的較低頻率的第二頻帶中檢測(cè)第二傳感器信號(hào)。從第一傳感器信號(hào)的信號(hào)方式中測(cè)定出至少一個(gè)針對(duì)滾動(dòng)軸承的正在發(fā)生的損害的第一特征值。與此相對(duì)，從第二傳感器信號(hào)的信號(hào)方式中測(cè)定出至少一個(gè)針對(duì)滾動(dòng)軸承的已經(jīng)發(fā)生的損害的第二特征值。通過(guò)比較第一特征值和取決于滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速的第一參考值、以及比較第二特征值和取決于滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速的第二參考值，測(cè)定出滾動(dòng)軸承的狀態(tài)。
[0005]在申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2011/067078的較早的國(guó)際專利申請(qǐng)中說(shuō)明了一種用于對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)測(cè)定和-監(jiān)控的方法，在該方法中，在滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，在超聲波范圍內(nèi)的頻帶中測(cè)定出聲音發(fā)射信號(hào)形式的傳感器信號(hào)。在此測(cè)定出傳感器信號(hào)中的沖擊脈沖,通過(guò)沖擊脈沖能夠探測(cè)滾動(dòng)軸承中的電的軸承電流。通過(guò)這種方式能夠及時(shí)避免在滾動(dòng)軸承上不斷擴(kuò)大的損傷。
[0006]從申請(qǐng)?zhí)枮?1174330.8的較早的歐洲專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種用于在傳動(dòng)裝置上識(shí)別損傷的方法，在該方法中，通過(guò)至少一個(gè)振動(dòng)傳感器檢測(cè)與在傳動(dòng)級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)相符的振動(dòng)信號(hào)。分析檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)，以便識(shí)別可能的損傷。其中，借助于振動(dòng)傳感器檢測(cè)與振動(dòng)相符的振動(dòng)信號(hào)，這些振動(dòng)是通過(guò)彼此咬合的齒輪在負(fù)荷下進(jìn)行齒嚙合時(shí)的滾動(dòng)-和沖擊運(yùn)動(dòng)引起的。將該振動(dòng)信號(hào)與校準(zhǔn)-振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比較。從該振動(dòng)信號(hào)與校準(zhǔn)-振動(dòng)信號(hào)的偏差中測(cè)定出作用在傳動(dòng)級(jí)上的轉(zhuǎn)矩。在可能的損傷方面分析振動(dòng)信號(hào)時(shí)又考慮到所測(cè)定出的轉(zhuǎn)矩。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的在于，提出用于對(duì)特別是旋轉(zhuǎn)相對(duì)較慢的機(jī)械部件進(jìn)行可靠的狀態(tài)監(jiān)控的一種裝置和一種方法。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型，該目的通過(guò)一種用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置和通過(guò)一種對(duì)旋轉(zhuǎn)的、機(jī)械的部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的方法實(shí)現(xiàn)。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的、用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置包括至少一個(gè)安裝在形成用于待監(jiān)控的部件的軸承座的或者與該軸承座相連接的機(jī)器部件上的、用于檢測(cè)待監(jiān)控的部件的聲音發(fā)射的超聲波傳感器單元。附加地設(shè)有與該超聲波傳感器單元相連接的信號(hào)處理單元，該信號(hào)處理單元具有用于從通過(guò)超聲波傳感器單元生成的測(cè)量信號(hào)中提取出具有損傷-和/或損害特征的部分的特征提取單元。此外，該信號(hào)處理單元還包括用于從提取出的測(cè)量信號(hào)特征中測(cè)定出至少一個(gè)狀態(tài)特征值的計(jì)算單元。形成用于待監(jiān)控的部件的軸承座的機(jī)器部件可以例如是殼體或殼體部件。這使得根據(jù)本實(shí)用新型的狀態(tài)監(jiān)控裝置能夠特別簡(jiǎn)單地集成在現(xiàn)有的機(jī)器或者設(shè)備中。待監(jiān)控的部件可以例如是具有小于每分鐘20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承環(huán)。由此，根據(jù)本實(shí)用新型的狀態(tài)監(jiān)控裝置特別適合在磨機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或者風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中使用。
[0010]如果超聲波傳感器單元安裝在待監(jiān)控的軸承位置的附近，那么便能通過(guò)超聲波傳感器單元特別地測(cè)定出軸承和所屬的軸上的脈沖式的塑性變形。屬于脈沖式的塑性變形的例如有裂縫形成、裂縫擴(kuò)大或者沖蝕。此類損傷或者損害能夠通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型的狀態(tài)監(jiān)控裝置可靠地識(shí)別，在進(jìn)行特征提取時(shí)能夠測(cè)定出例如脈沖上升時(shí)間、最大振幅、下降時(shí)間或者信號(hào)有效值等信號(hào)特征。通過(guò)對(duì)多個(gè)小的、脈沖式的、相互關(guān)聯(lián)的變形的檢查能夠探測(cè)到其特征特別在于混合摩擦的、損害性的運(yùn)行狀態(tài)。
[0011]按照根據(jù)本實(shí)用新型的狀態(tài)監(jiān)控裝置的一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，信號(hào)處理單元包括用于根據(jù)至少一個(gè)狀態(tài)特征值對(duì)待監(jiān)控的部件進(jìn)行狀態(tài)分類的狀態(tài)分類單元。以此例如能夠?qū)υ谳S承上或者軸上出現(xiàn)的摩擦直接地進(jìn)行狀態(tài)分類。與迄今的基于溫度的監(jiān)控方法相比，這使得能夠明顯更早并且更精確地識(shí)別損傷或損害。
[0012]超聲波傳感器單元有利地包括用于提高電壓的測(cè)量信號(hào)增強(qiáng)單元。這有助于改進(jìn)的干擾信號(hào)性能。超聲波傳感器單元能夠例如以可靠的和成本低廉的方式借助于壓電元件、箔式應(yīng)變計(jì)或微電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
[0013]按照根據(jù)本實(shí)用新型的狀態(tài)監(jiān)控裝置的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案，超聲波傳感器單元與后接的帶通濾波器相連接，該帶通濾波器具有被分配給待監(jiān)控的部件的材料特定的上臨界頻率和下臨界頻率。以這種方式能夠在測(cè)量信號(hào)壓縮的范疇中排除和損傷-或損害不相關(guān)的信號(hào)部分。另一種測(cè)量信號(hào)壓縮能夠通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)，即在帶通濾波器后面連接用于壓縮測(cè)量信號(hào)的包絡(luò)線測(cè)定單元。在此，該包絡(luò)線測(cè)定單元能夠例如與后接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接在信號(hào)處理單元的數(shù)字的測(cè)量信號(hào)輸入端上。
[0014]此外，根據(jù)另一個(gè)有利的改進(jìn)方案，包絡(luò)線測(cè)定能夠通過(guò)整流或低通濾波實(shí)現(xiàn)。包絡(luò)線測(cè)定特別地能夠通過(guò)整流和隨后的滑動(dòng)的有效值形成或中間值形成而實(shí)現(xiàn)。這使得對(duì)干擾相對(duì)較為不敏感的、壓縮的，但仍然可靠地具有損傷或損害的特征的、經(jīng)過(guò)預(yù)處理的測(cè)量信號(hào)的生成成為可能。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的測(cè)量信號(hào)在信號(hào)處理單元中的特別簡(jiǎn)單的和有效的進(jìn)一步的可處理性能夠通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)，即為了測(cè)定包絡(luò)線而進(jìn)行最終的時(shí)間范圍-頻率范圍-變換。該最終的時(shí)間范圍-頻率范圍-變換例如可以是快速的傅里葉變換，該傅里葉變換能夠以相對(duì)較少的硬件-或軟件投入實(shí)現(xiàn)。
[0016]按照根據(jù)本實(shí)用新型的狀態(tài)監(jiān)控裝置的一個(gè)特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，超聲波傳感器單元、帶通濾波器、包絡(luò)線測(cè)定單元和信號(hào)處理單元是集成的診斷模塊的組成部分。該改進(jìn)方案具有特別低的易受干擾性。此外，集成的診斷模塊能夠設(shè)計(jì)用于檢測(cè)待監(jiān)控的部件的、通過(guò)脈沖式的塑性變形引起的振動(dòng),該振動(dòng)具有材料特定的頻率。材料特定的頻率能夠例如根據(jù)不同的應(yīng)用而設(shè)置，集成的診斷模塊由此能在廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景中重復(fù)使用。
[0017]為了對(duì)損傷或者損害進(jìn)行定位，能夠有利地設(shè)有至少一個(gè)第二超聲波傳感器單元。在這種情況下，通過(guò)比較最大的信號(hào)振幅、有效值和/或測(cè)量信號(hào)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行定位。
[0018]狀態(tài)特征值的測(cè)定優(yōu)選地通過(guò)用各個(gè)當(dāng)前的測(cè)量信號(hào)最大-和有效值的乘積除以(Normierung)所分配的參考值的乘積而實(shí)現(xiàn)。這使得包含在測(cè)量信號(hào)中的、和損傷-或損害相關(guān)的狀態(tài)信息的非常高度的壓縮并且同時(shí)有說(shuō)服力的狀態(tài)特征值的推導(dǎo)成為可能。其中能夠?qū)顟B(tài)特征值例如統(tǒng)一為對(duì)于軸承或者軸的“良好狀態(tài)”的參考特征值。
[0019]按照根據(jù)本實(shí)用新型的、用于對(duì)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械的部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的方法，借助于至少一個(gè)安裝在形成用于待監(jiān)控的部件的軸承座的或者與該軸承座相連接的機(jī)器部件上的超聲波傳感器單元檢測(cè)待監(jiān)控的部件的聲音發(fā)射。此外還借助于與超聲波傳感器單元相連接的信號(hào)處理單元從通過(guò)超聲波傳感器單元生成的測(cè)量信號(hào)中提取出具有損傷-和/或損害特征的部分。從提取出的測(cè)量信號(hào)特征中測(cè)定出至少一個(gè)狀態(tài)特征值。優(yōu)選地通過(guò)該至少一個(gè)狀態(tài)特征值對(duì)待監(jiān)控的部件進(jìn)行狀態(tài)分類。通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型的方法使對(duì)在運(yùn)轉(zhuǎn)得相對(duì)較慢的軸上的滾動(dòng)-和滑動(dòng)軸承的在裂縫形成和磨損方面的監(jiān)控成為可能。此夕卜，雖然數(shù)據(jù)量明顯減少，但是關(guān)于軸承-或軸狀態(tài)的可靠的表述仍是可能的。這也適用于識(shí)別軸承的不被允許的運(yùn)行區(qū)域以及錯(cuò)誤的運(yùn)行條件。
[0020]借助于超聲波傳感器單元優(yōu)選地檢測(cè)待監(jiān)控的部件的、通過(guò)脈沖式的塑性變形、例如裂縫形成、裂縫擴(kuò)大或者沖蝕引起的振動(dòng)，這些振動(dòng)具有材料特定的頻率。此外，待監(jiān)控的部件可以是具有小于每分鐘20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承環(huán)。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的方法特別地適用于在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或磨機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。
[0021]按照根據(jù)本實(shí)用新型的方法的一個(gè)有利的改進(jìn)方案，借助于帶通濾波器過(guò)濾通過(guò)超聲波傳感器單元檢測(cè)到的測(cè)量信號(hào)，該帶通濾波器具有被分配給待監(jiān)控的部件的材料特定的上臨界頻率和下臨界頻率。由此能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，借助于帶通濾波器過(guò)濾的測(cè)量信號(hào)能夠被壓縮為一根包絡(luò)線。該包絡(luò)線優(yōu)選地借助于模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接在信號(hào)處理單元的數(shù)字的測(cè)量信號(hào)輸入端上。這使得非常低的易受干擾性成為可能。該包絡(luò)線能夠例如以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)整流或者低通濾波測(cè)定。如果按照根據(jù)本實(shí)用新型的方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案通過(guò)整流和隨后的滑動(dòng)的有效值形成或中間值形成而測(cè)定出包絡(luò)線，則可實(shí)現(xiàn)特別牢靠的測(cè)量信號(hào)預(yù)處理。
[0022]為了能夠在信號(hào)處理單元中簡(jiǎn)單地和有效地對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的測(cè)量信號(hào)做進(jìn)一步處理，按照根據(jù)本實(shí)用新型的方法的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，包絡(luò)線最終被傳輸至?xí)r間范圍-頻率范圍-變換。最終的時(shí)間范圍-頻率范圍-變換的特別有效的實(shí)施能夠通過(guò)快速的傅里葉變換實(shí)現(xiàn)。
[0023]為了對(duì)損傷或者損害進(jìn)行定位，優(yōu)選地設(shè)有至少一個(gè)第二超聲波傳感器單元。在這種情況下，損傷或者損害通過(guò)比較最大的信號(hào)振幅、有效值和/或測(cè)量信號(hào)運(yùn)行時(shí)間而定位。
[0024]按照根據(jù)本實(shí)用新型的方法的一個(gè)特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，狀態(tài)特征值通過(guò)用各個(gè)當(dāng)前的測(cè)量信號(hào)最大-和有效值的乘積除以所分配的參考值的乘積而測(cè)定出。這使得包含在測(cè)量信號(hào)中的和損傷-或損害相關(guān)的狀態(tài)信息能夠被高度地壓縮為具有說(shuō)服力的狀態(tài)特征值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]下面在實(shí)施例中根據(jù)附圖詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型。圖中示出:
[0026]圖1示出用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置的和用于進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控的方法的流程的示意圖，
[0027]圖2示出用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置的第一個(gè)變體，
[0028]圖3示出用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置的第二個(gè)變體，
[0029]圖4示出用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置的第三個(gè)變體。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1中示出的狀態(tài)監(jiān)控裝置包括安裝在形成用于待監(jiān)控的軸3的軸承2的軸承座的殼體4上的、用于檢測(cè)待監(jiān)控的軸3的聲音發(fā)射的超聲波傳感器單元I。該超聲波傳感器單元I能夠例如借助于壓電元件、箔式應(yīng)變計(jì)或者微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，軸3具有小于每分鐘20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速以及示意性地示出的裂縫31。超聲波傳感器單元I與信號(hào)處理單元5連接，該信號(hào)處理單元特別地包括特征提取單元和計(jì)算單元。根據(jù)步驟101，首先將由超聲波傳感器單元I生成的測(cè)量信號(hào)100傳輸至信號(hào)處理單元5。隨后，根據(jù)步驟102，借助于特征提取單元從通過(guò)超聲波傳感器單元生成的測(cè)量信號(hào)中提取具有損傷-或損害特征的部分并且借助于計(jì)算單元從提取出的測(cè)量信號(hào)特征中測(cè)定出至少一個(gè)狀態(tài)特征值。
[0031]此外，信號(hào)處理單元5還包括狀態(tài)分類單元。根據(jù)步驟103，借助于該狀態(tài)分類單元從該至少一個(gè)狀態(tài)特征值中推導(dǎo)出待監(jiān)控的軸3的狀態(tài)分類200。
[0032]在本實(shí)施例中，超聲波傳感器單元I原則上能夠在材料特定的頻率范圍內(nèi)為損害過(guò)程檢測(cè)路徑、速度、加速度或者壓力變化。對(duì)于鋼而言，這一材料特定的頻率范圍例如約為110kHz。此外還借助于超聲波傳感器單元I檢測(cè)待監(jiān)控部件的、通過(guò)脈沖式的塑性變形弓I起的振動(dòng)，這些振動(dòng)具有材料特定的頻率。
[0033]當(dāng)軸、滾動(dòng)體、軸承環(huán)或者其它的承受負(fù)荷的部件受到損害時(shí)便會(huì)出現(xiàn)超出相應(yīng)的、取決于材料的負(fù)荷限度的材料負(fù)荷。在這種情況下不再會(huì)發(fā)生彈性變形，而是發(fā)生脈沖式的塑性變形，例如裂縫形成、裂縫擴(kuò)大或者沖蝕。在發(fā)生脈沖式的塑性變形時(shí)，在固體中以聲音發(fā)射的形式引起具有材料特征的頻率，這些聲音發(fā)射從作為源頭的損傷位置穿過(guò)該固體傳播。借助于超聲波傳感器單元I能夠探測(cè)到這些聲音發(fā)射。根據(jù)聲音發(fā)射的信號(hào)特征，例如脈沖上升時(shí)間、脈沖下降時(shí)間、最大振幅或有效值能夠測(cè)定塑性變形的程度。通常根據(jù)材料不同而損耗不同的、并且在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)情況下不應(yīng)出現(xiàn)的混合摩擦也可以歸因于多個(gè)小的脈沖式的聲音發(fā)射的疊加。由此，借助于超聲波傳感器單元I也能夠探測(cè)到不符合預(yù)期的混合摩擦。
[0034]一般能夠在聲音發(fā)射和至少一個(gè)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上直接探測(cè)到摩擦。由此能夠確定軸承是否例如基于過(guò)高的軸向的或者徑向的負(fù)荷、過(guò)少的潤(rùn)滑劑或者過(guò)低的粘度而在錯(cuò)誤的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。例如在不平衡、油循環(huán)回路中的壓力下降或者其它的動(dòng)態(tài)的負(fù)荷-和運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化時(shí)出現(xiàn)的隨時(shí)間變化的錯(cuò)誤荷載能夠通過(guò)狀態(tài)特征值的調(diào)整以及通過(guò)聲音發(fā)射的最大振幅或者有效值識(shí)別，例如通過(guò)包絡(luò)線光譜或者通過(guò)布置分析。
[0035]狀態(tài)特征值Z (t)優(yōu)選地通過(guò)用各個(gè)當(dāng)前的測(cè)量信號(hào)最大-和有效值的乘積除以所分配的參考值的乘積按照下列的表述方法而計(jì)算出
【權(quán)利要求】
1.一種用于旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的狀態(tài)監(jiān)控裝置，具有 -至少一個(gè)安裝在形成用于待監(jiān)控的部件的軸承座的或者與所述軸承座相連接的機(jī)器部件上的、用于檢測(cè)所述待監(jiān)控的部件的聲音發(fā)射的超聲波傳感器單元， -與所述超聲波傳感器單元相連接的信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元具有用于從通過(guò)所述超聲波傳感器單元生成的測(cè)量信號(hào)中提取出具有損傷和/或損害特征的部分的特征提取單元和用于從提取出的測(cè)量信號(hào)特征中測(cè)定出至少一個(gè)狀態(tài)特征值的計(jì)算單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述信號(hào)處理單元包括用于根據(jù)所述至少一個(gè)狀態(tài)特征值對(duì)所述待監(jiān)控的部件進(jìn)行狀態(tài)分類的狀態(tài)分類單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元包括用于提高電壓的測(cè)量信號(hào)增強(qiáng)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元借助于壓電元件、箔式應(yīng)變計(jì)或微電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元借助于壓電元件、箔式應(yīng)變計(jì)或微電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元與后接的帶通濾波器相連接，所述帶通濾波器具有被分配給所述待監(jiān)控的部件的取決于材料的上臨界頻率和下臨界頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元與后接的帶通濾波器相連接，所述帶通濾波器具有被分配給所述待監(jiān)控的部件的取決于材料的上臨界頻率和下臨界頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，在所述帶通濾波器后面連接用于壓縮測(cè)量信號(hào)的包絡(luò)線測(cè)定單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，在所述帶通濾波器后面連接用于壓縮測(cè)量信號(hào)的包絡(luò)線測(cè)定單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述包絡(luò)線測(cè)定單元與后接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接在所述信號(hào)處理單元的數(shù)字的測(cè)量信號(hào)輸入端上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述包絡(luò)線測(cè)定單元與后接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接在所述信號(hào)處理單元的數(shù)字的測(cè)量信號(hào)輸入端上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，包絡(luò)線測(cè)定通過(guò)整流或低通濾波實(shí)現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，包絡(luò)線測(cè)定通過(guò)整流或低通濾波實(shí)現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述包絡(luò)線測(cè)定通過(guò)整流和隨后的滑動(dòng)的有效值形成或中間值形成而實(shí)現(xiàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述包絡(luò)線測(cè)定通過(guò)整流和隨后的滑動(dòng)的有效值形成或中間值形成而實(shí)現(xiàn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元、所述帶通濾波器、所述包絡(luò)線測(cè)定單元和所述信號(hào)處理單元是集成的診斷模塊的組成部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述超聲波傳感器單元、所述帶通濾波器、所述包絡(luò)線測(cè)定單元和所述信號(hào)處理單元是集成的診斷模塊的組成部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述集成的診斷模塊設(shè)計(jì)用于檢測(cè)所述待監(jiān)控的部件的、通過(guò)脈沖式的塑性變形引起的振動(dòng)，所述振動(dòng)具有取決于材料的頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述集成的診斷模塊設(shè)計(jì)用于檢測(cè)所述待監(jiān)控的部件的、通過(guò)脈沖式的塑性變形引起的振動(dòng)，所述振動(dòng)具有取決于材料的頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述待監(jiān)控的部件是具有小于每分鐘20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承環(huán)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述待監(jiān)控的部件是具有小于每分鐘20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承環(huán)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述形成用于所述待監(jiān)控的部件的軸承座的機(jī)器部件是殼體或殼體部件。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，所述形成用于所述待監(jiān)控的部件的軸承座的機(jī)器部件是 殼體或殼體部件。
24.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，為了對(duì)損傷或者損害進(jìn)行定位，設(shè)有至少一個(gè)第二超聲波傳感器單元，并且其中，通過(guò)比較最大的信號(hào)振幅、有效值和/或測(cè)量信號(hào)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行定位。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的狀態(tài)監(jiān)控裝置，其中，為了對(duì)損傷或者損害進(jìn)行定位，設(shè)有至少一個(gè)第二超聲波傳感器單元，并且其中，通過(guò)比較最大的信號(hào)振幅、有效值和/或測(cè)量信號(hào)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行定位。
【文檔編號(hào)】G01N29/14GK203432784SQ201320051222
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】漢斯-亨寧·克洛斯, 克勞斯-迪特爾·米勒 申請(qǐng)人:西門子公司