用于确定滚动元件的间距的方法和数据处理设备技术

本发明专利技术涉及一种用于确定具有至少一排滚筒(10)的滚筒轴承中的滚筒间距的方法，其中所述排中的滚筒(10)由至少一个保持器、优选由多个滚筒保持器(12)支承。提出的所述方法利用滚筒载荷感应应变信号来确定滚筒间距。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于确定滚动元件的间距的方法和数据处理设备。
技术介绍
风涡轮机中例如用于支撑转子的大尺寸轴承对于单个保持器来说通常太大以致于难以支承滚筒。因此，轴承通常被设计为具有多个单滚筒保持器，每个保持器支承例如一个或两个滚筒，或者具有多个保持器段，每个保持器段支承四个滚筒。通过设计，存在可接受的标称间隙以允许热膨胀可以分布或可以累积在一个位置中。但是，如果任意保持器段破损，那么滚筒间距会超出设计的最小和最大公差。评估滚筒间距或保持器完整性的已知方法是基于振动测量，无法证明非常可靠。另一方面，已知提供具有传感器和微控制器的轴承，能够利用无线发射器发送关于轴承操作状态的数据到外部。由于设计和标称间隙，内圈的基本群频率的一个周期(FTFi周期)与下一个周期之间的间距图案会轻微地改变。过了几个周期之后，图案看起来也会完全不同，即使围绕滚道圆周恰当且完全平均地加载。即使具有良好的保持器完整性，间距图案也会从通过一个完整FTFi周期到多个较大累积间距的平均间距改变到一个较大累积间距。由于变化的间距图案的组合和外圈周围小载荷或无载荷的段的存在，任何过度小或过度大的间距会移入和移出可被检测到的区域，以致于单个测量不被认为足以来证实保持器的完整性。
技术实现思路
本专利技术试图提供一种监视滚筒间距和保持器完整性的可靠和简单方法。本专利技术的方法试图根据在大尺寸轴承的一个圈上的优选无线节点测量得到的滚筒载荷感应应变(RLIS)信号来确定滚筒间距(间隙)。无线节点中的微控制器被配置为集成到或附接到轴承中，具有非常有限的可计算功率。因此，本专利技术的另一个目的在于提供一种在节点中而不是在远程服务器中实施的足够简单的方法，远程服务器接收来自节点的原始应变信号。本专利技术涉及一种用于确定具有至少一排滚筒的滚筒轴承中的滚筒间距的方法，其中所述排中的滚筒由至少一个滚筒保持器、优选由多个滚筒保持器支承。相同的方法还可以应用来评估“单个保持器”和“单个滚筒保持器”轴承设计的完整性。该方法打算使用滚筒载荷感应应变信号，用于确定滚筒间距。使用应变信号的思想可以以简单和低成本的方式实施，因为可以使用已有的传感器和数据处理设备。专利技术人还惊奇地发现应变信号可以是评估保持器完整性的可靠基础。本专利技术可应用于具有任意类型滚动元件的轴承，包括圆柱形、截头圆锥形或螺旋形滚筒以及球。因此，术语“滚筒”在这里和在下面应该从广义上来理解并且包括任意类型的滚动元件。在本专利技术的优选实施例中，该方法包括如下步骤：高带通滤波应变信号；确定高通滤波应变信号的零交叉；确定滚筒中心为信号相邻零交叉之间的中心点；确定滚筒间距为相邻滚筒中心之间的差值；以及输出滚筒间距。高通滤波应该去除DC偏量和远小于传感器滚道上的过球频率的低频率并且可以由低通滤波器补充，去除高频噪声。优选地，滤波器是窄带带通滤波器，仅通过包括进行测量时应该要的速度范围所期望的过球频率的频率范围。滤波器必须在拐角频率之间具有非常小的失真(相移)。相比于选择应变信号中的波峰最大值作为滚筒中心的方法，可以避免或者至少大大减少由于通常甚至存在于高幅度过球波峰中的双倍最大值和偏量最大值导致的误差。发明人尝试的另一种方法是使用波峰任意一侧上的变形点以然后确定它的中心，但是噪声通常引起误差和错误的检测。结果，使用信号零交叉的方法已经变成为相当可靠。提出的另一方法包括如下步骤：确定应变信号波峰的波峰高度和波峰位置；确定应变信号波谷的波谷深度和波谷位置；将波峰高度和波谷深度与相应预定阈值比较；以及仅在相邻波峰的波峰高度和波峰之间的波谷深度大于相应阈值的情况下，使用与确定滚筒间距的步骤中的相邻波峰相关的滚筒中心。换句话说，丢弃不足够高或没有被足够深波谷分隔的波峰，即，不用于确定滚筒间距。由于滤出了不可靠的数据，这样导致进一步改进了该方法的可靠性。根据本专利技术的另一个方面，该方法还包括确定连接零交叉点与在零交叉点之后的波峰的波峰高度的线性函数的斜率，并且如果该斜率小于阈值最小斜率就丢弃该用于确定滚筒间距的波峰的步骤。由于滤出了不可靠的数据，这样导致进一步改进了该方法的可靠性。所需的最小斜率可以进一步应用到分隔波峰的波谷。提出的另一方法包括通过比较成功确定的滚筒间距的数量与滚道中的滚筒的数量，来确定和输出测量值的置信度等级的步骤。置信度等级的输出能够改进数据的解释和后处理。该方法可以返回所有滚筒间距或仅最小间距、最大间距、平均间距和/或置信度等级(有效滚筒间距的％)。在本专利技术的优选实施例中，该方法还包括在确定滚筒间距之前映射滚筒载荷感应应变信号到角度相关信号的步骤，滚筒载荷感应应变信号来自时间相关信号和描述距离的信号，其中滚筒间距以度数单位或其他角度单位输出。可以认为对于相同间距，圆周上以mm为单位的滚筒间距值是不理想的，在锥形滚筒轴承的情况下该距离会从滚筒边缘到滚筒中部改变，并且因此会导致安装和嵌入到容许极限的表面上的不同类型无线传感器的混乱。传输的信号与直径和旋转速度相关并且能够实现测量间距与每一个FTFi周期的平均间距的比较，该平均间距等于每个滚道滚筒的数量除以360。后面的比较可以是测量质量检查的一部分。此外，提出的该方法包括如果滚筒间距其中之一小于最小间距或大于最大间距就发出报警信号的步骤。每个后面的临界值表示存在破损保持器。本专利技术的另一个方面涉及形成为例如微控制器的数据处理设备，包括配置为附接到滚筒轴承的无线发射器，该设备包括用于接收滚筒载荷感应应变信号的至少一个接口，其中数据处理设备实施如上所述的方法。本专利技术的进一步方面涉及一种滚筒轴承，配备有用于捕捉滚筒载荷感应应变信号的至少一个应变传感器并且配备有如上所述的数据处理设备。本专利技术的进一步方面涉及一种良好质量的应变信号，然后可以通过选通该信号用于可容许的速度变量，以及由波峰高度和波谷深度阈值以及平均斜率表示的最终结果和中间结果的质量检查。然后仅使用连续有效的滚筒中心之间的那些间距来确定滚筒间距。该方法优选地在适用于无线节点中的具有低处理功率的固定点计算中实施。该方法还可以利用智能传感器在具有计算能力的采集系统中和在计算机中实施。与其他方法相比，由于实施简化，可以忽略精度的降低。本专利技术实施例的下述非限定性描述以及附属权利要求和附图给出了本专利技术特定组合中的多个特性特征。本领域的技术人员将能够容易地考虑到这些特征的进一步组合或子组合以使如权利要求中限定的本专利技术适应他或她的特定需要。附图说明图1为滚筒轴承的示意图，包括根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定具有至少一排滚筒(10)的滚筒轴承中的滚筒间距的方法，其中所述排中的滚筒(10)由至少一个滚筒保持器保持，其特征在于所述方法利用滚筒载荷感应应变信号来确定滚筒间距。

【技术特征摘要】
2014.10.13 GB 1418059.01.一种用于确定具有至少一排滚筒(10)的滚筒轴承中的滚筒间距的方法，其中所述排
中的滚筒(10)由至少一个滚筒保持器保持，
其特征在于
所述方法利用滚筒载荷感应应变信号来确定滚筒间距。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
所述方法包括如下步骤：
a.高通或带通滤波应变信号；
b.确定高通或带通滤波应变信号的零交叉；
c.确定滚筒中心为信号相邻零交叉之间的中心点；
d.确定滚筒间距为相邻滚筒中心之间的差值；
e.输出滚筒间距。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于
所述方法还包括如下步骤：
a.确定应变信号波峰的波峰高度和波峰位置；
b.确定应变信号波谷的波谷深度和波谷位置；
c.将波峰高度和波谷深度分别与相应预定阈值比较；以及
d.仅在相邻波峰的波峰高度和波峰之间的波谷深度大于相应阈值的情况下，使用与确
定滚筒间距的步骤中的相邻波峰相关的滚筒中心。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于
所述方法还包括确定连接零交叉点与在零交叉点之后的波峰的波峰高度的线性函数
的斜率，并且如果该斜率小于阈值最小斜率就丢弃该用于确定滚筒间距的波峰的步骤。
5.根据权利要求3或4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·汤姆森，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE