本发明专利技术提供了一种用于估计至少一个轴承的剩余使用寿命的系统(100)、装置(110)和方法。所述方法包括从源(115，125，130)接收对分析轴承中的缺陷的请求，从所接收的操作数据确定轴承的振动谱，基于所确定的振动谱监视在一段时间上的轴承上的缺陷的冲击，从振动谱确定针对其轴承上的缺陷的冲击高于阈值范围的特性值，基于所确定的特性值和从虚拟轴承模型获得的一个或多个参数来确定在所述至少一个轴承的操作期间的冲击力，基于所确定的在所述时间段期间的冲击力来确定轴承的剩余使用寿命，以及在输出设备上生成指示轴承的剩余使用寿命的通知。命的通知。命的通知。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计至少一个轴承的剩余使用寿命的系统、装置和方法
[0001]本专利技术涉及轴承监视系统领域，并且更特别地，涉及估计至少一个轴承的剩余使用寿命。
技术介绍
[0002]在工业中，出于减少两个旋转部件之间的摩擦的目的，轴承被用在若干个机械中。这些轴承还将旋转部件之间的相对运动限制到期望的运动。然而，轴承可能由于诸如不良的润滑和轴承的结构内的污染之类的因素而意外失效。例如，轴承内的润滑可能在轴承的操作阶段期间由于过高的温度而失效。污染可能由于杂质颗粒、湿气等进入到轴承的结构中而发生。上面的因素导致轴承中诸如腐蚀、剥落、点蚀、电侵蚀、塑性变形以及诸如此类的故障模式。作为结果，轴承组装件的预期疲劳寿命降低，并最终发生故障。因此，轴承故障可能引起机械的意外停机，从而导致生产和财务损失。在安全关键应用中，轴承故障还可能将人类生命置于风险中。
[0003]鉴于上面的内容，存在对估计轴承的剩余使用寿命的需要。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术的目的是提供一种用于估计至少一个轴承的剩余使用寿命的系统、装置和方法。
[0005]本专利技术的目的通过一种用于估计至少一个轴承的剩余使用寿命的方法来实现。
[0006]该方法包括接收分析所述至少一个轴承中的缺陷的请求。如本文中使用的术语“缺陷”指代所述至少一个轴承内导致轴承的异常操作的任何结构变形。该请求包括与所述至少一个轴承相关联的操作数据。在一个实施例中，操作数据包括实时地与轴承相关联的至少一个感测单元的输出。必须理解，如本文中使用的术语“感测单元”包括换能器和传感器这两者。除了上面的内容之外，该请求还可以指定一个或多个轴承参数。
[0007]有利的是，本专利技术促进了基于相应的操作数据估计任何大小的轴承的剩余使用寿命。
[0008]该方法包括从所接收的操作数据确定所述至少一个轴承的振动谱。有利的是，所述操作数据从时域到频域的转换有助于包络(envelop)信号，并且保护信号免受由来自外部物理因素的源引起的不必要的振动。更进一步地，基于振动谱确定所述至少一个轴承的剩余使用寿命提高了准确性并且。
[0009]该方法包括基于所确定的振动谱监视在一个时间段上的所述至少一个轴承上的缺陷的冲击。如本文中使用的术语“冲击”指代由缺陷产生的与轴承的正常操作的偏差。在实施例中，在监视缺陷的冲击时，该方法包括监视所述至少一个感测单元的输出中的异常。
[0010]有利的是，本专利技术促进了实时地连续监视由于轴承中的缺陷所致的冲击。
[0011]该方法包括从振动谱确定针对其轴承上的缺陷的冲击高于阈值范围的一个或多个特性值。在示例中，确定所述一个或多个特性值包括分析与所述至少一个轴承相关联的
操作数据。
[0012]该方法包括基于所确定的一个或多个特性值和从虚拟轴承模型获得的一个或多个参数来确定在所述至少一个轴承的操作期间的冲击力。如本文中使用的术语“冲击力”指代球在进入缺陷边缘时经历的接触力或最大压缩力。
[0013]在实施例中，确定在所述至少一个轴承的操作期间的冲击力包括针对与所述至少一个轴承相当的轴承组生成虚拟轴承模型。
[0014]在实施例中，生成虚拟轴承模型包括基于与轴承组相关联的测试操作数据来确定测试操作简档。进一步地，该方法包括在预定义的轴承模型上模拟预确定的缺陷，所述预定义的轴承模型包括依照与轴承组相关联的动态载荷额定标准和额定寿命标准的数据集。进一步地，该方法包括基于在预定义的轴承模型上的对预确定的缺陷的模拟，在与所述轴承组相关联的频域中生成模拟操作简档。在优选的实施例中，确定在所述至少一个轴承的操作期间的冲击力包括，基于从模拟振动信号的频谱获得的相关模型和与所述轴承组相关联的频域中的所生成的模拟操作简档来确定所述轴承组的校准冲击力。
[0015]在实施例中，虚拟轴承模型是基于与所述轴承组相关联的模拟数据、实验数据和数学数据中的一个或多个来生成的。
[0016]在实施例中，确定冲击力进一步包括使用机器学习模型来优化所述轴承组的所确定的校准冲击力中的一个或多个参数。
[0017]在实施例中，确定冲击力进一步包括基于针对所述轴承组中的轴承中的每一个确定的所述一个或多个参数来确定所述至少一个轴承的动态参数。
[0018]有利的是，本专利技术使用在该时间段期间的冲击力来获得轴承的剩余使用寿命。
[0019]该方法包括基于在该时间段期间的冲击力和操作数据来确定所述至少一个轴承的剩余使用寿命。如本文中使用的术语“剩余使用寿命”指代在可检测故障模式的发起和轴承的功能故障之间的持续时间。在优选的实施例中，在确定剩余使用寿命时，该方法包括使用轴承的虚拟模型基于冲击力来计算与轴承相关联的动态参数。在一个实施例中，所述动态参数是轴承上的动态等效载荷。
[0020]进一步地，轴承的剩余使用寿命模型被基于动态参数来配置。所述剩余使用寿命模型是将动态参数与轴承的寿命相关联的动态模型。进一步地，基于所配置的剩余使用寿命模型和操作数据来计算轴承的剩余使用寿命。
[0021]有利的是，本专利技术促进了使用冲击力来确定影响轴承的劣化的动态参数。
[0022]该方法包括在输出设备上生成指示轴承的剩余使用寿命的通知。除了所述剩余使用寿命之外，所述通知可以进一步包括与轴承相关联的诊断信息。例如，所述诊断信息可以指示冲击力曲线、RUL曲线、时域和频域速率曲线，以及RUL曲线上的劣化状态的指示。
[0023]本专利技术的目的通过一种用于估计轴承的剩余使用寿命的装置来实现。该装置包括一个或多个处理单元和通信地耦合到所述一个或多个处理单元的存储器单元。所述存储器单元包括以由所述一个或多个处理单元可执行的机器可读指令形式存储的轴承管理模块。所述轴承管理模块被配置为执行上面描述的方法步骤。条件管理模块的执行也可以使用诸如图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)或神经处理/计算引擎之类的协处理器来执行。
[0024]根据本专利技术的实施例，所述装置可以是边缘计算设备。如本文中所使用的，“边缘
计算”指代能够在边缘设备上执行的计算环境(例如，在一端连接到工业设置中的感测单元，并且在另一端连接到诸如用于(一个或多个)计算服务器或(一个或多个)云计算服务器之类的(一个或多个)远程服务器)，所述边缘设备可以是在计算能力方面具有小的形状因子和资源约束的紧凑型计算设备。边缘计算设备的网络也可以用于实现该装置。这样的边缘计算设备的网络被称为雾网络。
[0025]在另一个实施例中，该装置是具有基于云计算的平台的云计算系统，所述基于云计算的平台被配置为提供用于分析分析轴承中的缺陷的云服务。如本文中所使用的，“云计算”指代包括可配置的计算物理和逻辑资源(例如网络、服务器、存储装置、应用、服务等)以及在网络(例如互联网)上分发的数据的处理环境。云计算平台可以被实现为用于分析轴承中的缺陷的服务。换句话说，云计算系统提供对可配置的计算物理和逻辑资源的共享池的按需网络访问。该网络例如是有线网络、无线网络、通信网络或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估计至少一个轴承(105)的剩余使用寿命的计算机实现的方法，所述方法包括：由处理单元(135)从源(115，125，130)接收对分析轴承中的缺陷的请求，其中所述请求包括与轴承相关联的操作数据，从所接收的操作数据确定所述至少一个轴承的振动谱；基于所确定的频谱来监视在一个时间段上的所述至少一个轴承上的缺陷的冲击；从振动谱确定针对其轴承上的缺陷的冲击高于阈值范围的一个或多个特性值；基于所确定的一个或多个特性值和从虚拟轴承模型获得的一个或多个参数来确定在所述至少一个轴承的操作期间的冲击力；基于在所述时间段期间的所确定的冲击力来确定轴承的剩余使用寿命；以及在输出设备(130)上生成指示轴承的剩余使用寿命的通知。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作数据包括实时地与轴承相关联的至少一个感测单元的输出。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中监视在一个时间段上轴承(105)上的缺陷的冲击包括监视所述至少一个感测单元(125)的输出中的异常。4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所确定的一个或多个特性值和从虚拟轴承模型获得的一个或多个参数来确定在所述至少一个轴承(105)的操作期间的冲击力包括针对与所述至少一个轴承相当的轴承组生成虚拟轴承模型。5.根据权利要求1或4中任一项所述的方法，其中所述虚拟轴承模型是基于与轴承组相关联的模拟数据、实验数据和数学数据中的一个或多个来生成的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中生成虚拟轴承模型包括：基于与轴承组相关联的测试操作数据来确定测试操作简档；在预定义的轴承模型上模拟预确定的缺陷，所述预定义的轴承模型包括依照与轴承组相关联的动态载荷额定标准和额定寿命标准的数据集；以及基于在预定义的轴承模型上的对预确定的缺陷的模拟来生成与轴承组相关联的频域中的模拟操作简档。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定在所述至少一个轴承(105)的操作期间的冲击力包括：基于从模拟振动信号的振动谱获得的相关模型和与轴承组相关联的频域中的所生成的模拟操作简档来确定轴承...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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