本發(fā)明涉及一種用于附接到包括待監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的貼紙(sticker)和用于監(jiān)測包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的狀況監(jiān)測系統(tǒng),該狀況監(jiān)測系統(tǒng)包括至少一個這種貼紙和布置成接收從至少一個貼紙傳輸?shù)男畔⒌慕邮掌?。本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的狀況的方法和計算機程序產品。
背景技術:
狀況監(jiān)測是在機器運行時確定包括至少一個旋轉部件的機器的狀況的過程。狀況監(jiān)測能夠在問題旋轉部件發(fā)生故障之前進行維修,并且不僅幫助工廠人員降低災難性故障的可能性,而且還允許他們提前訂購部件、安排人力,并計劃在停機期間進行其他維修。
諸如軸承或齒輪的旋轉部件常用于關鍵應用,其中它們在使用中出現(xiàn)的故障將會導致對最終用戶的顯著商業(yè)損失。因此,重要的是監(jiān)測這種旋轉部件以便以避免使用中出現(xiàn)故障的方式計劃干預,同時盡量減小由于使有關機械停機以替換軸承或齒輪而可能產生的損失。
滾動元件軸承的剩余壽命通常由操作使用中由于反復應力而造成的操作表面的疲勞確定。滾動元件軸承的疲勞失效由滾動元件的表面和相應軸承座圈的表面的逐漸剝落或點蝕導致。剝落和點蝕可能導致一個或多個滾動元件的卡住,這又可能產生過多的熱、壓力和摩擦。
基于計算的或預測的剩余壽命預期與在其中將使用它們的應用中的預期服務類型相一致來為特定應用選擇軸承。然而,出于若干原因,這種類型的壽命預測被認為不足以用于維護計劃的目的。
一個原因是實際操作狀況可能與標稱狀況完全不同。另一個原因是軸承的剩余壽命可能由于短時間事件或意外事件(例如過載、潤滑故障、安裝誤差等)而被徹底地損害。另一個原因是,即使標稱操作狀況在使用中被精確再現(xiàn),疲勞過程的固有隨機特性可能導致基本上相同的軸承的實際剩余壽命中的大的統(tǒng)計變化。
為了改進維護計劃,通常的做法是監(jiān)測與諸如軸承的旋轉部件在操作使用中經受的振動和溫度相關的物理量的值,以便能夠檢測即將發(fā)生故障的第一符號。
在狀況監(jiān)測系統(tǒng)中,數(shù)據通常從設置在待監(jiān)測的旋轉部件的附近的至少一個傳感器獲得,并且該數(shù)據通常以有線或無線方式傳輸并顯示給分析者。然而,這可能導致長的傳輸和顯示時間,并且數(shù)據可能難以顯示或解釋。這種數(shù)據的傳輸、顯示、存儲和解釋可能需要大量的能量、時間和專業(yè)知識,因此降低了可以進行測量和分析的速率。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種改進和簡單的方法來監(jiān)控包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的至少一部分。
該目的通過使用一種用于附接到包括待監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的貼紙來實現(xiàn),即直接附接到機器的一部分、旋轉部件或其殼體,或間接地在所述機器或部件部分或其殼體附近。所述貼紙包括機器可讀標簽,諸如快速響應(qr)代碼、條形碼或序列號,其包含關于部件的信息,諸如部件的序列號和/或部件的類型,比如軸承類型和/或來自部件制造商的信息。一旦操作者已經選擇了他/她想要監(jiān)測的特定機器類型,例如通過從可由包括貼紙的狀況監(jiān)測系統(tǒng)提供的機器列表中選擇機器,并安裝旋轉部件,機器可讀代碼將所安裝的旋轉部件(即關于旋轉部件的信息,諸如其序列號和/或類型,諸如軸承類型和/或其位置(即驅動端(de)或非驅動端(nde))與其已安裝在其中的機器鏈接。一旦從機器可讀標簽獲得了這樣的信息,操作者就可以可選地從數(shù)據庫檢索關于具有特定序列號的旋轉部件的信息。
包含在該機器可讀標簽中的信息可以與在機器使用期間從貼紙收集的數(shù)據相關聯(lián),由此可以跟蹤并且可選地記錄該機器或該至少一個部件的性能。可選地,機器可讀標簽(如果與機器或旋轉部件一起提供)可以由機器或部件制造商和/或最終用戶用作偽造檢查,以檢查機器或旋轉部件的真實性。
貼紙還包括布置成收集關于使用至少一個部件和/或機器的信息的處理器。可以從位于貼紙本身中的傳感器(比如skf
貼紙還包括傳輸器,其布置成如果/當處理器收集包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的溫度值超過預定溫度值或包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的振動水平超過預定振動水平的信息時自動傳輸收集的信息。所傳輸?shù)氖占男畔⒉贾脼榕c機器可讀標簽相關,即這種信息的任何接收器將知道關于過高溫度或過度振動的所述信息涉及被監(jiān)測的特定機器和/或部件。
這種貼紙?zhí)峁┝艘环N快速、簡單且成本有效的方式來確定包括至少一個旋轉部件的機器是否正確地操作,并且如果機器或機器部件未正確地操作,即一旦包括至少一個旋轉部件的機器的溫度或振動高于或低于某一閾值,就可以立即吸引操作者的注意。使用這種貼紙避免需要傳輸和/或顯示和/或存儲實際振動或溫度數(shù)據,從而可以減少需要傳輸、顯示和/或存儲的數(shù)據量。數(shù)據處理時間可能更短,并且存儲器存儲要求可能更低。
可以根據請求和/或在任何合適的時間連續(xù)、定期、隨機地由處理器收集并由傳輸器傳輸信息。優(yōu)選地,信息僅在必要時由傳輸器傳輸,因為通信網絡上的業(yè)務將由此保持最小。信號處理濾波器可以用于去除雜波或噪聲,以便輸出穩(wěn)定的平均值并提供較少受外部事件影響的信息。
可以警告用戶和/或部件制造商被監(jiān)測的部件的狀況的惡化。過度振動或溫度可能是由安裝不良、操作不當,例如未對準、不平衡、潤滑故障和污染、過度負載、過高的運行速度、疲勞故障、磨損、腐蝕和/或暴露于機械沖擊等造成的。過度振動或溫度的這些原因可能會降低包括至少一個旋轉部件的機器的剩余壽命,如果未校正的話。由貼紙的處理器收集的振動和/或溫度狀態(tài)信息可以用于確定何時需要或期望檢查、維修或更換或翻新被監(jiān)測的部件。例如,在系統(tǒng)的調試期間,制造商或最終用戶可以基于在使用包括至少一個旋轉部件的機器期間可以預期的溫度和振動水平來選擇或調整一個或多個報警限制。
狀況監(jiān)測系統(tǒng)的用戶可以被提供包含一個或多個不同類型的機器(例如電動機、泵、齒輪箱等)的機器型號的列表。用戶可以從機器型號的列表中選擇要監(jiān)測的機器并使用至少一個貼紙將該機器的至少一個旋轉部件連接到所述機器。然后可以使用至少一個貼紙來收集振動和/或溫度數(shù)據。
本文中使用的“貼紙”一詞旨在表示一片材料,例如紙、塑料或金屬或者任何其它合適的材料或材料組合。貼紙布置成通過例如粘附而永久地或非永久地附接到包括待監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分或其附近。
根據本發(fā)明的實施例,處理器布置為計算以下中的至少一個:平均溫度、平均振動水平、運行時間。當振動和/或溫度高于預定閾值時,可以計算諸如運行時間的信息。根據本發(fā)明的實施例,貼紙布置成僅依請求開始計算和/或傳輸這樣的計算值,例如當用戶輕擊貼紙預定次數(shù)時或當貼紙接收到信號時,諸如光或磁信號或任何其它合適的信號,指示其開始計算和/或傳輸所述計算值,由此可以通過僅在必要時激活處理器來節(jié)省能量。
根據本發(fā)明的實施例,貼紙包括布置為至少臨時存儲收集的和/或計算的信息的存儲裝置。例如,收集的信息和/或計算的值和/或輸入的信息在一旦其已從貼紙傳輸時就可以從貼紙的存儲裝置中刪除。
根據本發(fā)明的實施例,貼紙包括振動狀態(tài)指示器,其布置成指示包括至少一個旋轉部件的機器的振動何時超過預定水平,和/或包括溫度指示器,其包括指示器元件,所述指示器元件布置成指示包括至少一個旋轉部件的機器的溫度何時超過預定溫度。這種振動狀態(tài)指示器和/或溫度指示器可以用于向貼紙附近的用戶提供信息和/或它或它們可以布置成當包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的振動或溫度分別超過預定的振動水平或溫度時觸發(fā)傳輸器傳輸收集的信息。
根據本發(fā)明的實施例,貼紙包括布置成指示報警狀況的至少一個報警器。例如,如果/當檢測到過度振動和/或過高溫度時,可以由貼紙和/或由接收從貼紙傳輸?shù)男畔⒌脑O備發(fā)出光學和/或聲學報警信號。至少一個報警是可調節(jié)的,例如通過最終用戶。另外或可替代地,至少一個報警可以包括滯后或數(shù)字濾波器。在系統(tǒng)的調試期間,可以由用戶選擇或通過不同的機器型號或制造商提供包含一個或多個特定預定義報警限制的貼紙。貼紙用于將至少一個部件鏈接到至少一個機器。然后,通過包含在貼紙的機器可讀標簽中的信息,貼紙被用于跟蹤該至少一個機器和特定旋轉部件的性能。為了避免誤報警,可以隨著機器的總振動增加而增加報警滯后濾波。
根據本發(fā)明的實施例,貼紙包括收獲能量裝置,以利用由包括至少一個旋轉部件的機器產生的能量。
根據本發(fā)明的實施例,所述機器包括以下之一的至少一部分:滾珠軸承、滾柱軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、球面滾子軸承、環(huán)面滾子軸承、球推力軸承、滾子推力軸承、圓錐滾子推力軸承、車輪軸承、輪轂軸承單元、回轉軸承、滾珠絲杠、齒輪或用于其中其經受交替的赫茲應力的應用的部件。
本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的狀況的狀況監(jiān)測系統(tǒng),其包括根據本發(fā)明任何實施例的至少一個貼紙和布置成接收從至少一個貼紙傳輸?shù)男畔⒌慕邮掌鳌?/p>
根據本發(fā)明的實施例,狀況監(jiān)測系統(tǒng)包括用戶接口,其布置為允許用戶輸入關于包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的信息,所輸入的信息與至少一個貼紙相關。例如,用戶可以選擇與包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器相對應的特定機器型號。
根據本發(fā)明的實施例,狀況監(jiān)測系統(tǒng)包括布置成存儲從至少一個貼紙收集的信息的中央存儲裝置。例如,可以每次在從貼紙獲得信息時存儲信息,于是所存儲的信息然后可以從貼紙的存儲裝置中刪除。
根據本發(fā)明的實施例,狀況監(jiān)測系統(tǒng)包括并且布置為提供機器型號和/或關于機器型號的信息的列表。
本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的狀況的方法。該方法包括以下步驟:將根據本發(fā)明任何實施例的至少一個貼紙附接到包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的至少一部分,使至少一個貼紙與包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的至少一部分相關,以及從至少一個貼紙收集信息,以便監(jiān)測包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的至少一部分的狀況。
本發(fā)明還涉及一種計算機程序產品,其包括計算機程序,該計算機程序包含計算機程序代碼裝置,該計算機程序代碼裝置布置成使計算機或處理器執(zhí)行在根據本發(fā)明任何實施例的方法中的將至少一個貼紙與包括至少一個旋轉部件的至少一個機器相關聯(lián)和從至少一個貼紙收集信息的步驟,該計算機程序存儲在計算機可讀介質或載波上。
根據本發(fā)明的貼紙、狀況監(jiān)測系統(tǒng)、方法和/或計算機程序產品可以用于監(jiān)測包括用于汽車、航空航天、鐵路、采礦、風力、海洋、金屬生產或其中不期望包括至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的過度振動或溫度的任何其他應用的至少一個旋轉部件的任何機器。
應當指出的是,本發(fā)明的一個實施例的任何特征可以與本發(fā)明的任何其他實施例的任何其他特征組合,除非該描述明確排除這樣的組合。
附圖說明
下面將參照附圖,通過非限制性示例,進一步解釋本發(fā)明,其中:
圖1示出了根據本發(fā)明實施例的貼紙,其處于被監(jiān)測的部件的正常和異常操作中,
圖2示出了根據本發(fā)明實施例的狀況監(jiān)測系統(tǒng),以及
圖3是示出根據本發(fā)明實施例的方法的步驟的流程圖。
應當指出的是,附圖不一定按比例繪制,并且為了清楚起見,某些特征的尺寸可能被夸大了。
具體實施方式
圖1a)示出了用于附接到包括在機器的正常操作期間待監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的貼紙10。
圖1所示的貼紙10包括標記為“vib”12和“temp”16的兩個led,它們布置成當包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的振動或溫度超過預定水平/值時點亮或改變顏色,該預定水平/值可以根據機器型號、應用和/或使用機器的操作狀況而改變,由此光可被人眼和/或從貼紙10收集信息的傳感器檢測到。應當指出的是,根據本發(fā)明的貼紙可以包括任何類型的振動或溫度指示器和/或任何類型的振動或溫度傳感器。
貼紙10可以包括在其后表面具有粘合劑的紙標簽,由此通過將貼紙10的粘合劑背襯壓向該表面,貼紙10可以可移除地附接到包括至少一個旋轉部件的機器的一部分的表面。可替代地,貼紙可以粘貼到包括待監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器附近的表面。
圖1所示的貼紙10還包括機器可讀標簽14,比如快速響應(qr)代碼或條形碼,其包含關于安裝在機器中的至少一個旋轉部件的信息,比如至少一個旋轉部件的唯一序列號和/或機器或至少一個旋轉部件的類型和/或關于應該如何使用機器或至少一個旋轉部件的信息。用戶可以掃描或拍攝該機器可讀標簽14,并將被監(jiān)測的至少一個旋轉部件與機器的工廠和/或位置中的特定機器、和/或地理位置和/或最終用戶和/或安裝日期和/或使用天數(shù)/小時相關聯(lián),使得從貼紙10收集的信息和由用戶或制造商輸入的任何其他相關信息可以與特定機器中的特定旋轉部件相關。
貼紙10還包括處理器20和傳輸器22,處理器布置成收集關于使用至少一個部件28和/或包括至少一個旋轉部件的機器11的信息,傳輸器22布置成如果/當處理器20收集包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的溫度超過預定溫度值或包括至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的振動超過預定水平的信息時自動傳輸所收集的信息。
在正常操作狀況下,包括至少一個旋轉部件的機器的振動水平和溫度都不超過預定水平/值,但在特定應用中處于特定部件的正常范圍內。預定水平可以由制造商或用戶根據包括至少一個旋轉部件的機器和其中使用包括至少一個旋轉部件的機器的應用來確定/選擇。關于適當報警水平的信息可以在調試時被傳輸或上傳到貼紙。機器或部件制造商可以將合適的貼紙10設置在包括供應給最終用戶的至少一個旋轉部件的機器上或部件包裝內。可替代地或另外,貼紙的報警水平可由使用者根據使用旋轉部件的機器和/或其操作狀況而改變或選擇。
圖1b)示出了在包括至少一個旋轉部件的機器的異常操作期間的與圖1a)相同的貼紙10,其中包括至少一個旋轉部件的機器的振動水平超過預定水平并且位于所考慮的為在該應用中包括至少一個旋轉部件的機器的正常振動范圍之上。振動狀態(tài)指示器led12點亮或改變顏色且傳輸器22傳輸信號24,信號24指示包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器的至少一部分的振動已經超過預定水平。信號24可以由用戶看到或收集和/或發(fā)送到用戶/操作者和/或機器和/或部件制造商和/或中央處理器或數(shù)據庫和/或中央存儲裝置。
根據本發(fā)明的貼紙10可以是任何尺寸、厚度、顏色和形狀,并且可以可選地包含比本文所示或所述更多的信息、設備或傳感器。例如,貼紙10可以包括收獲能量裝置,以利用由包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的機器、電池或產生能量裝置比如太陽能電池板產生的能量。
圖2示出了根據本發(fā)明實施例的狀況監(jiān)測系統(tǒng)26。狀況監(jiān)測系統(tǒng)26可以用于監(jiān)測包括至少一個旋轉部件28的至少一個機器11或包括至少一個旋轉部件28的多個機器11的狀況,并且包括根據本發(fā)明任何實施例的一個貼紙10或多個貼紙10以及布置成接收從至少一個貼紙10傳輸?shù)男畔⒌慕邮掌?2。一個或多個貼紙10可以附接到包括至少一個旋轉部件28的每個機器11上,優(yōu)選地盡可能地靠近至少一個旋轉部件28。根據本發(fā)明的貼紙10用于監(jiān)測至少一個機器11中的至少一個旋轉部件28的操作,但是也可以用于檢測諸如一個或多個機器11的不平衡和未對準的故障,即不僅僅是由至少一個旋轉部件28引起的故障。
所示實施例示出了用于在使用期間監(jiān)測包括兩個滾動元件軸承28的機器11的狀況的狀況監(jiān)測系統(tǒng)26。每個軸承28的內環(huán)和/或外環(huán)可以具有任何尺寸并且具有任何承載能力。內環(huán)和/或外環(huán)可以例如具有達幾米的直徑和達數(shù)千噸的承載能力。然而,根據本發(fā)明的狀況監(jiān)測系統(tǒng)26可以用于監(jiān)測包括任何類型的至少一個旋轉部件的一個或多個機器11的狀況,而不一定全部是相同的類型或尺寸。
接收器32可以是可由用戶攜帶或移動的手持和/或便攜式或者非便攜式設備,或者它們可以固定在特定位置以從一個或多個貼紙10收集信息。接收器可以是移動電話、媒體播放器、個人通信系統(tǒng)(pcs)終端、個人數(shù)據助理(pda)、膝上型計算機、掌上接收器或相機。接收器32可以例如包括這樣的應用,其包括的計算機程序包含計算機程序代碼裝置,該計算機程序代碼裝置布置成使計算機或處理器執(zhí)行在根據本發(fā)明任何實施例的方法中的將至少一個貼紙10與包括至少一個旋轉部件28的至少一個機器11相關聯(lián)和從至少一個貼紙10收集信息的步驟。
狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)26可以包括處理器,其被布置為處理從至少一個標簽10收集的信息。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)26還可以包括并且被布置為提供機器型號的列表和關于每個機器型號的信息,諸如機器中至少一個旋轉部件的位置、報警極限,行為特性。這些預定義的機器型號可以由操作者在調試期間使用。數(shù)據可以以有線或無線方式例如通過無線通信網絡從貼紙的傳輸器22傳輸?shù)浇邮掌骱?或中央、本地或遠程處理器。
狀況監(jiān)測系統(tǒng)26還可以包括存儲裝置34,比如數(shù)據庫,其布置為存儲從至少一個貼紙10傳輸?shù)男畔?,由此所述信息?yōu)選以其可以容易地與包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的特定機器11相關聯(lián)的方式存儲。存儲裝置34可以由被監(jiān)測的機器11和/或部件28的制造商來維護。從包括在相同或類似應用中使用的特定類型的至少一個旋轉部件28的多個機器11收集的數(shù)據可以使得制造商能夠跟蹤包括至少一個旋轉部件的機器11的性能和/或提取關于包括不同類型的機器11和/或旋轉部件的性能與使用狀況之間的關系的進一步信息,以便進一步改善對最終用戶的服務。
狀況監(jiān)測系統(tǒng)26可以包括顯示裝置36,比如在任何中央、遠程或本地位置中的顯示屏幕,或者在布置為從一個或多個貼紙10收集信息的一個或多個接收器30中,使得用戶和/或機器11和/或部件制造商可以查看從貼紙10傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
應當指出的是,并非狀況監(jiān)測系統(tǒng)26的所有部件都必須位于包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的機器11附近。例如,存儲裝置34可以位于遠程位置,并且例如通過服務器與至少一個接收器32通信??商娲?,處理器32、顯示裝置36、用戶接口38、和/或存儲裝置34可以都位于相同的單元中,諸如個人計算機。
狀況監(jiān)測系統(tǒng)26甚至可以包括用戶接口38,其布置為允許用戶和/或機器11或部件制造商輸入關于包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的至少一個機器11的信息,所輸入的信息可以與至少一個貼紙10相關聯(lián),并且可選地存儲有從至少一個貼紙10收集的信息和/或發(fā)送到包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的至少一個機器11的制造商。這種用戶接口38可以并入到布置為從一個或多個貼紙10接收信息的一個或多個接收器32中。
根據本發(fā)明的貼紙10可以包括至少一個報警器40,其布置成指示報警狀況,比如過度振動或過高溫度。例如,當包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的機器11的一部分的振動或溫度超過預定水平時,報警器40可以發(fā)出光學和/或聲學信號。這種報警器40可以布置為除了貼紙10本身外或取代貼紙本身10而經由顯示裝置36或經由布置為從一個或多個貼紙10接收信息的接收器32而被看到和/或聽到。該報警器40可以用作觸發(fā)器,以確保立即檢查包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的機器11。
可以以任何合適的方式制作關于何時建議維修、更換或翻新包括由狀況監(jiān)測系統(tǒng)26監(jiān)測的至少一個旋轉部件28的一個或多個機器11的通知,比如經由通信網絡、經由電子郵件或電話呼叫、信件、傳真、報警信號或訪問制造商或用戶的代表。一旦部件28已被更換,則新的貼紙可以附接到包括更換部件28的機器,并且新的貼紙10的機器可讀標簽14與包括待監(jiān)測的更換的旋轉部件28的機器相關聯(lián)。優(yōu)選地,當更換旋轉部件28時,將新的機器可讀標簽14放置在現(xiàn)有貼紙10的先前機器可讀標簽14上,使得現(xiàn)有貼紙10可被重新使用??梢砸赃@種方式跟蹤特定機器11中的旋轉部件28的性能。也可以據此計算機器的平均故障間隔時間(mtbf)。
圖3是示出根據本發(fā)明實施例的方法的步驟的流程圖。該方法包括以下步驟:將根據本發(fā)明任何實施例的至少一個貼紙附接到包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的至少一部分(該步驟可以由機器或部件的制造商或用戶執(zhí)行),將至少一個貼紙與關于包括被監(jiān)測的至少一個旋轉部件的至少一個機器的附加信息(比如其位置)相關聯(lián),以及從至少一個貼紙收集信息,以便監(jiān)測包括至少一個旋轉部件的至少一個機器的至少一部分的狀況。然后可以對所收集的信息進行分析,傳輸和/或顯示給用戶和/或機器或部件制造商,和/或存儲。
在權利要求的范圍內的本發(fā)明的進一步修改對于本領域技術人員是顯而易見的。