[发明专利]监控轴承的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于监控轴承的方法、系统和计算机程序产品。

背景技术

轴承通常用于重要的应用中，其中它们在服务中的失败将导致最终用户的重大商业损失。因此，重要的是能预报轴承的剩余寿命，以便以避免服务失败的方式规划干预，而最小化可能因怀疑有问题的机械置换轴承引起的损失。

滚动元件轴承的剩余寿命通常由运行表面的疲劳作为运行使用中重复应力的结果来决定。滚动元件轴承的疲劳失败由滚动元件的表面以及对应的轴承滚道的表面的渐进的剥落或点蚀引起。剥落和点蚀可导致一个或多个滚动元件的失灵，这进而可能产生过分的发热、压力和摩擦。

轴承根据计算或预报的剩余寿命期望值选择为用于特定的应用，该剩余寿命期望值与它们不被使用的应用中期望类型的服务兼容。轴承剩余寿命的长度可从常规的运行条件预报，考虑速度、负载、润滑条件等。例如，所谓的L-10寿命是小时寿命期望值，在此期间至少90％的具体批次的轴承在特定的负荷条件下仍在服务中。然而，这种类型的寿命预报为了维护计划的目的对于几个因素考虑的不充分。

一个因素是实际运行条件可能与常规条件差别很大。另一个因素是轴承的剩余寿命可能受到临时事件或非计划事件的严重危害，例如，过载、润滑失败、安装错误等。再一个因素是，即使常规运行条件在服务中精确重复，疲劳过程的固有随机性也可能在基本上相同的轴承的实际剩余寿命上造成很大的统计变化。

为了改善维护计划，常规上监测与轴承在使用中经受的振动和温度相关的物理数值，从而能检测接近失败的第一征兆。该监测通常称为条件监测。

条件监测带来了各种益处。第一益处是以可控的方式警示使用者轴承的条件变坏，因此最小化了商业影响。第二益处是条件监测帮助识别很差的安装或很差的运行实际，例如，错位、不平衡、高振动等，如果留下没有纠正这将降低轴承的剩余寿命。

欧洲专利申请公开EP 1 164 550描述了用于监测状态的条件监测系统，例如，在诸如轴承的机械部件中存在或不存在异常性。

发明内容

本发明的目标是提供监测轴承的改进方法。

该目标通过包括如下步骤的方法实现：获得有关影响轴承的剩余寿命的一个或多个因素的数据，获得唯一识别轴承的识别数据，采用工业无线协议传输数据到至少一个传感器和/或从其传输数据，以及记录有关影响轴承的剩余寿命的一个或多个因素的数据和识别数据作为数据库中的记录数据，其中至少一个传感器的至少一个传感器构造为通过轴承或被监测的轴承在其使用中的运动所产生的电能被提供电能，并且其中至少一个传感器、传输装置和功率产生单元被设置在相同的壳体内，即作为集成单元可全部安装在轴承上以及可以选择性地从轴承上去除。

这样的自供电集成传感器单元的使用保证了不要求电缆或电池给至少一个传感器提供电源，或者使传感器传输数据。这样的自供电集成传感器单元还可对轴承进行改进而不必修改轴承或监测轴承的系统。

这样的方法可用于提供润滑条件恶化和/或振动和/或温度的早期警报，润滑条件恶化可能导致轴承损坏，振动可表示轴承滚道表面的可见损坏(例如由不平衡、错位、冲击、疲劳或摩擦引起)，温度可表示导致轴承咬死的最终失效阶段。

应注意，用于给至少一个传感器提供电源的动力不是必须由被监测的轴承的运行所产生，作为选择或另外地可通过未被监测的轴承的运动所产生。此外，至少一个传感器可设置为由轴承或被监测的轴承在其使用中的运动所产生的电能完全或仅部分地提供电源。

根据本发明的实施例，至少一个传感器的至少一个传感器构造为采用连接到轴承的静止或旋转部分的至少一个电磁线圈且通过至少一个电磁线圈提供可变磁通量通过轴承在其使用中的运动所产生的电被提供电能。通过在线圈内外运动磁体以变化其内的磁通量或者通过在磁场内前后运动线圈在电磁线圈中可引发电流。

根据本发明的另一个实施例，至少一个传感器的至少一个传感器构造为采用连接到轴承的、随着变形产生电的压电装置通过轴承或被监测的轴承在其使用中的运动所产生的电被提供电能，该变形由轴承与其连接的那一部分的变形引起。压电是响应于施加的机械力在一定的固体材料中累积的电荷。

根据本发明的实施例，工业无线协议基于IEE802.15.4。IEE802.15.4是一个标准，规定了用于低速无线个人区域网络(LR-WPANs)的物理层和媒体存取控制。它由电气和电子工程师协会(IEEE)802.15工作组维护。

根据本发明的实施例，至少一个传感器连接到所述轴承的内环或外环。