滚动轴承的剩余寿命诊断方法及剩余寿命诊断装置制造方法及图纸

使用加速度传感器的共振频带信号及高频信号，低成本地检测会严重影响滚动轴承寿命的混入有杂质及水的润滑油劣化状态；根据检测出的杂质的状态、润滑油的状态，早期高精度地推测出滚动轴承的寿命。本发明专利技术的方法，具备：基础资料采集步骤，对滚动轴承（３）中杂质混入状态与振动、轴承寿命的关系，以及润滑油的劣化与振动、轴承寿命的关系，依各滚动轴承（３）的型号、厂牌等轴承各诸元，使用加速度传感器（４）求出振动信号，并以实验装置采集可获得最高感度检测的共振频带信号；测定步骤，对泵、风扇等旋转机器（１）、（２）所具备并欲诊断剩余寿命的滚动轴承（３），使用加速度传感器（４）求出振动信号，并测定可获得最高感度检测的共振频带信号；以及判定步骤，使用测定步骤所求出的测定值、轴承诸元判断阶段的判定结果、以及基础资料采集步骤所求得的资料，来推测该被诊断滚动轴承（３）的杂质混入状态与润滑油的劣化状态，并算出该被诊断滚动轴承（３）的剩余寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种滚动轴承的剩余寿命诊断方法及剩余寿命诊断装置，用以推测化学工厂、炼钢厂及发电厂等所使用的辅助设备(即泵、风扇)的滚动轴承及驱动这些机器的马达所使用的滚动轴承的剩余寿命。
技术介绍
化学工厂、炼钢厂及发电厂等所使用的辅助设备(即泵、风扇)的滚动轴承及驱动这些机器的马达所使用的滚动轴承，负载载重为额定载重的5％以下，非常的小，在一般的使用状态下不会发生金属疲劳。因此，影响这些滚动轴承的寿命的种类有两种，一种为杂质的混入而发生于压痕的上凸部的“应力集中造成的剥离”，另一种为水的混入而发生润滑剂油膜破裂，滚动轴承的轨道面的表面粗糙度增大所造成的“振动的增加”。滚动轴承的剩余寿命诊断方法，已有各种提案方法。例如，如专利文献1的“轴承被诊断方法”所示，有使用加速度传感器信号来测定轴承的振动，若该轴承振动值超过容许值则发出警报的方法，声波发射(Acoustic Emission)法等。其它还有，以轴承振动的频率解析，来推测其故障原因的方法。此外，还有以预测轴承振动值的增加倾向，来预知其寿命的方法。(专利文献1)日本专利特开平8-159151使用加速度传感器信号的轴承振动值的增加倾向预测方法，为最常使用的预测方法。该方法，使用直线、二次曲线、及指数曲线来预测轴承的加速度振动的增加倾向，并以至预先设定的容许振动值为止的剩余时间，来预测轴承的剩余寿命。例如，如图12所示，对加速度振动波形，算出0至10kHz的有效值；并测定绝对值与相对值2种类的阈值，当未超过该阈值时，则判定被诊断滚动轴承为“正常”。另一方面，当超过该阈值时，则判定被诊断滚动轴承为“异常”，并算出振动波形的频谱。抽出1N、2N、3N、mN等旋转数的n倍成分。或者，判定被诊断滚动轴承为“异常”时，接着，以绝对值与LPF处理进行振动波形的包络线处理，算出该包络线处理后的波形的频谱。接着，抽出finn.fout.fball的轴承带通频率成分。按照这些测定结果，考虑各振动成分的大小并推测异常原因。就异常原因而言，有滚动轴承的不平衡与未对准，基础的松弛等。声波发射法，使用频率较加速度还高的AE信号，早期发现滚动轴承的故障，并诊断剩余寿命。此AE法，利用物体变形或遭破坏时，所累积的应力能量成为声音并扩散的现象(即AE信号)的诊断方法。该AE信号，材料内部的弹性能量释放时的弹性波的扩散，并不限定只有破坏时才有，材料的结晶构造的差排与转变等也会产生。对旋转中滚动轴承，使用AE传感器进行AE信号的信号处理，观察其AE波的产生频率，进行该滚动轴承的诊断。使用此等诊断方法，可预知滚动轴承的出乎意料的故障于未然，并事先预测该轴承的更换时期。如此，将“无事故寿命”(预测轴承异常)与“事故发生寿命”(轴承发生损毁、破损时)明确化，而预测出从其无事故寿命到事故发生寿命的期间，即剩余寿命。如此般，以往，是进行旋转机器的有无异常的判定与原因的推测，并判定异常的程度，来决定滚动轴承的修理时机。最常使用的加速度振动的统计上预测，用寿命预测时间点为止的振动值当作参数，以二次曲线或指数函数进行曲线回归，求出至可容许振动值为止的期间，当作剩余寿命。
技术实现思路
可是，上述现有的诊断或预测方法，可容许振动值的设定困难，随该值的设定，剩余寿命会有大幅变化，高精度的剩余寿命的预测困难。此外，振动开始增加时，已为轴承寿命的末期，故长期性的维修计划不易规划，即使预测出剩余寿命，也有来不及修理的情形发生。因此，实际上，对于真正的寿命，即使还绰绰有余，也多有提早更换其滚动轴承的情形。此外，由于此等的剩余寿命诊断精度低，故实际上，发电厂与工厂等，无法拉长轴承的检查周期，而不得不维持每隔数年即全数更换轴承的定期检查的维修体制。这些皆有妨碍维修成本的降低、省力化的问题。进一步，上述现有的声波发射法，相较于使用加速度的上述统计的方法，可于早期诊断出；但是，使用于此被诊断的AE(Acoustic Emission)传感器及信号处理电路昂贵，此外，AE波很敏感，容易受到周边噪音干扰的问题。本专利技术是解决相关问题点的专利技术。也就是说，本专利技术的目的在于提供滚动轴承的剩余寿命诊断方法及剩余寿命诊断装置，其使用加速度传感器的共振频带信号及高频信号，低成本地检测会严重影响滚动轴承寿命的混入有杂质及水的润滑油劣化状态；根据检测出的杂质的状态、润滑油的状态，可早期高精度地推测出滚动轴承的寿命。按照本专利技术所提供的剩余寿命诊断方法，其特征在于具备基础资料采集步骤，对滚动轴承3中杂质混入状态与振动、轴承寿命的关系，以及润滑油的劣化与振动、轴承寿命的关系，使用加速度传感器4求出各滚动轴承3的型号、厂牌等轴承各诸元的振动信号，并以实验装置采集频带信号(含可获得最高感度检测的共振频带信号)；测定步骤，对泵、风扇等旋转机器1、2所具备并欲诊断剩余寿命的滚动轴承3，使用加速度传感器4求出振动信号，并测定频带信号(含可获得最高感度检测的共振频带信号)；及判定步骤，使用该测定步骤所求出的测定值、轴承诸元判断阶段的判定结果、以及该基础资料采集步骤所求得的资料，来推测该被诊断滚动轴承3的杂质混入状态与润滑油的劣化状态，并算出该被诊断滚动轴承3的剩余寿命。例如，该判定步骤，使用处理该被诊断滚动轴承3的振动测定波形后的结果、及算出的振动值与该滚动轴承3的计算寿命，来算出该滚动轴承3的剩余寿命的方法。该判定步骤，对该被诊断滚动轴承3，将1k～64kHz的振动波形，以1/2倍频带分割频率并采集复数个频带，对各频带的波形进行包络线处理，算出频谱后，对该被诊断滚动轴承3的型号与厂牌等的轴承各诸元进行判定。该判定步骤，对该被诊断滚动轴承3，将1k～64kHz的振动波形，以1/2倍频带分割频率并采集复数个频带，对各频带的波形进行包络线处理，算出频谱后，对该轴承的型号与厂牌等的轴承各诸元进行判定，该被诊断滚动轴承3的型号与厂牌为已知时，从其轴承各诸元计算轴承带通频率，并从各频带的包络线处理频谱中，抽出带通频率成分(finn.fout.fball3个)，算出所抽出的各频带的带通频率成分的相对感度(即与正常时的比)，于带通频率成分的相对感度中，取频带分割数中的上位频带的平均，判定频带分割数中的上位频带平均是否有任何一个超过阈值，未超过阈值时，则推测为正常。在该判定步骤中，对该被诊断滚动轴承3，将5k～35kHz的振动波形，以1/2倍频带分割频率并采集6个频带，对各频带的波形进行包络线处理，算出频谱。于该判定步骤的阈值，为超过1的数值。该判定步骤，对该被诊断滚动轴承3，将1k～64kHz的振动波形，以1/2倍频带分割频率并采集复数个频带，对各频带的波形进行包络线处理，算出频谱后，对该轴承的型号与厂牌等的轴承各诸元进行判定，若该被诊断滚动轴承3的型号与厂牌为未知时，从各频带的包络线处理频谱，在旋转数×1.6～7的范围内，抽出频谱的峰值，算出所抽出的各频带的峰值频率成分的相对感度(即与正常时的比)，求出峰值频率成分的相对感度的上位3频带平均，判定频带分割数中的上位频带的相对感度平均是否超过阈值，若未超过阈值，则推测为正常。该判定步骤，对该被诊断滚动轴承3，将5k～35kHz的振动波形，以1/2倍频带分割频率并采集6个频带，对各频带的波形进行包络线处理，算出频谱后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承的剩余寿命诊断方法，其特征在于具备：基础资料采集步骤，对滚动轴承（３）中杂质混入状态与振动、轴承寿命的关系，以及润滑油的劣化与振动、轴承寿命的关系，依各滚动轴承（３）的型号、厂牌等轴承各诸元，使用加速度传感器（４）求出振 动信号，并以实验装置采集频带信号（含可获得最高感度检测的共振频带信号）；测定步骤，对泵、风扇等旋转机器（１、２）所具备的欲诊断剩余寿命的滚动轴承（３），使用加速度传感器（４）求出振动信号，并测定频带信号（含可获得最高感度检测的共振频 带信号）；以及判定步骤，使用该测定步骤所求出的测定值、轴承诸元判断阶段的判定结果、以及该基础资料采集步骤所求得的资料，来推测该被诊断滚动轴承（３）的杂质混入状态与润滑油的劣化状态，并算出该被诊断滚动轴承（３）的剩余寿命。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩壶卓三，四郎丸功，田中诚，赤松良信，长安洋治，坊田信吾，
申请(专利权)人：中国电力股份有限公司，岩壶卓三，
类型：发明
国别省市：JP[日本]