[發明專利]用于確定軸承的剩余壽命的系統、裝置和方法

在審

• 申請號: 201980090913.8
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN113950618A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: S·奈爾;K·P·斯利帕拉瓦斯圖
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M13/045;G05B17/02;G05B23/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 浩路;周學斌

公開了一種用于確定軸承（390）的剩余壽命的系統、裝置和方法。所述方法包括生成軸承（390）的軸承模型（100），其中軸承模型（100）基于與軸承（390）的操作相關聯的狀況數據、軸承（390）的歷史狀況數據、軸承規格、以及包括軸承（390）的技術系統（380）的技術規格中的一個。所述方法進一步包括：基于軸承模型（100）來預測軸承（390）中的缺陷，并且基于所預測的缺陷來預測軸承（390）的剩余壽命。

本發明涉及確定技術系統中的軸承的剩余壽命。

軸承可能會受到用于驅動低壓和中壓技術系統的驅動器所產生的電流的影響。軸承中的電流可能會導致若干種損壞，諸如基于電流的侵蝕。電流侵蝕可能進一步導致軸承滾道（raceway）中的疲勞裂紋傳播（fatigue crack propagation）。該損壞會減少軸承的壽命。減少的軸承壽命可能會導致包括該軸承的技術系統的故障。

為了克服軸承的損壞，已經使用了用于保護軸承的方法。這些方法包括對軸承進行隔離（insulation）、使用軸接地刷（shaft grounding brush）、導電油脂等。這種方法在估計軸承的剩余壽命時可能是昂貴且低效的。

鑒于上述情況，存在對于確定軸承的剩余壽命的需要。

因此，本發明的目的是提供一種用于確定技術系統中的軸承的剩余壽命的系統、裝置和方法。

本發明的目的通過一種用于確定技術系統中的軸承的剩余壽命的方法來實現。該方法包括生成軸承的軸承模型。如本文中所使用的，軸承模型是軸承的數字表示，該數字表示基于與軸承的操作相關聯的狀況數據、軸承的歷史狀況數據、軸承規格、以及技術系統的技術規格。例如，軸承模型表示軸承的實時操作狀況和軸承的歷史操作狀況。

從不同的來源（例如，傳感器、掃描儀、用戶設備等）來接收軸承的狀況數據。傳感器測量與技術系統相關聯的操作參數。傳感器可以包括振動傳感器、電流和電壓傳感器等。例如，電機（motor）中的軸電壓的測量結果被映射到軸承的操作參數。術語“操作參數”指代軸承的一個或多個特性。因此，狀況數據是與軸承的操作相關聯的操作參數的量度。例如，狀況數據包括包含軸承的電機的振動、溫度、電流、磁通量、速度、功率的值。

該方法可以包括基于狀況數據來生成軸承的電壓模型。狀況數據包括軸承負載和軸承速度。在一實施例中，關于軸承的擊穿電壓和軸承的共模電壓來映射軸承負載和軸承速度。在另一個實施例中，軸承負載和軸承速度被映射在圖形編程環境中。映射軸承負載和軸承速度的優點使得能夠對多域動力系統進行建模、仿真和分析。

該方法可以包括將去往技術系統的交流電壓輸入轉換成脈寬調制（PWM）輸出。例如，技術系統是由變頻驅動器（VFD）驅動的三相交流（AC）感應電機。去往該AC感應電機的交流電壓輸入被轉換成PWM輸出。

此外，該方法可以包括確定PWM輸出是否在預定電壓閾值內。考慮AC感應電機的示例，在理想情況下，PWM輸出的三相之和必須為零。因此，確定PWM輸出是否在零以內、或者是否在零的容差范圍內。

此外，該方法可以包括基于與預定電壓閾值的偏差來確定擊穿電壓和共模電壓。在AC感應電機的情況下，如果PWM輸出的三相之和相加不為零，則與零的偏差用于確定共模電壓。

該方法可以包括基于電壓模型、軸承規格和技術規格來生成軸承的電流模型。電流模型將擊穿電壓和共模電壓映射到放電電流。例如，軸承規格包括軸承尺寸、軸承大小、軸承潤滑物（lubrication）、潤滑物厚度、軸承操作溫度、軸承接口等。技術規格包括技術系統類型、技術系統負載、技術系統速度、技術系統取向等。