用于轴承的基于未对准的剩余有用寿命估计的系统、装置和方法与流程

本发明涉及剩余有用寿命的估计，并且特别地涉及用于估计轴承剩余有用寿命的系统和方法。

背景技术：

1、典型地，大型电动机利用刚性或柔性联轴器直接耦合到相应的负载。刚性联轴器不补偿电动机和从动装备(即负载)之间的未对准。柔性联轴器可以在一定程度上容忍未对准。柔性联轴器还可以减少从电动机传输到负载的振动，并且反之亦然。此外，一些柔性联轴器还可以使从动装备的枢轴对杂散电流绝缘。

2、尽管柔性联轴器在一定程度上降低了振动冲击，但电动机和从动装备的未对准产生的动态力可能严重影响电动机的驱动端轴承。对驱动端轴承的冲击的严重程度也可以基于未对准本质上是平行的还是有角度的而变化。未对准可能是由于联轴器的热膨胀或由于操作前电动机和从动装备的预对准误差所致。

3、现有技术不允许在电动机器和从动装备的操作期间对未对准的严重程度的检测和估计。典型地，在维护阶段期间检测这样的未对准，并估计未对准的严重程度，从而导致附加的停机时间。此外，未被注意到的未对准严重影响轴承的剩余有用寿命，从而最终影响电动机的操作。鉴于上述情况，存在对于在线估计未对准的严重程度并且基于估计的未对准来确定驱动端轴承的剩余有用寿命的需要。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，存在对于基于未对准实时估计轴承的剩余有用寿命的需要。

2、因此，本发明的目的是提供一种用于电动机器轴承的基于未对准的剩余有用寿命估计的系统、装置和方法。

3、本发明的目的通过如本文公开的估计电动机器轴承剩余有用寿命的方法实现。该电动机器可操作以经由由轴承支撑的枢轴将旋转能量传递给负载。该方法包括从一个或多个源实时获得与电动机器相关联并指示枢轴的未对准的操作数据。

4、有利的是，本发明促进在电动机器操作期间即经由在线监视实时估计轴承的剩余有用寿命。

5、该方法进一步包括分析操作数据，以检测电动机器枢轴的未对准。在实施例中，基于操作数据检测电动机器枢轴的未对准包括基于操作数据计算电动机器的特性特征。在实施例中，特性特征是电流特征、振动特征和热特征中的至少一个。在另外的实施例中，使用一个或多个变换函数从操作数据生成特性特征。在替代实施例中，使用回归模型基于操作数据生成特性特征。此外，分析特性特征以检测枢轴的未对准。

6、有利的是，回归模型提供了无传感器测量操作参数的替代方式，并且消除了对于用于多个操作参数测量的多个传感器的需要。

7、该方法进一步包括在检测到未对准时，使用至少电动机器的虚拟模型仿真至少电动机器的实时行为，以实现指示与枢轴的未对准相对应的未对准值的仿真结果。在实施例中，使用至少电动机器的虚拟模型来仿真至少电动机器的实时行为，以实现指示与枢轴的未对准相对应的未对准值的仿真结果包括在检测到未对准时基于操作数据动态更新电动机器的虚拟模型。此外，基于更新的虚拟模型配置至少电动机器的机器可执行仿真实例。此外，在仿真环境中执行配置的仿真实例以生成仿真结果。

8、有利的是，未对准值经由基于虚拟模型的仿真来确定。结果，在估计未对准中可以消除人工干预。此外，本发明帮助量化电动机器操作期间的未对准，相比之下，现有技术仅帮助检测未对准的结果。

9、该方法进一步包括基于未对准值预测轴承的剩余有用寿命。在实施例中，基于未对准值预测轴承的剩余有用寿命包括使用预定的未对准力模型基于未对准值实时计算轴承上的动态未对准力。此外，轴承的额定寿命模型基于计算的动态未对准力被动态配置。使用配置的额定寿命模型进一步预测轴承的剩余有用寿命。该方法进一步包括在输出设备上生成指示轴承的预测剩余有用寿命的通知。

10、有利的是，本发明帮助通过操作参数(诸如电流特征或振动特征以及仿真结果)的实时监视，连续确定未对准对轴承剩余有用寿命的影响。

11、在实施例中，该方法进一步包括使用轴承的预测剩余有用寿命来调整电动机器的至少一个控制参数。在实施例中，调整至少一个控制参数以修改电动机器的速度和负载中的至少一个。

12、根据本发明的实施例，本文还公开了一种用于估计轴承剩余有用寿命的装置。该装置包括一个或多个处理单元，以及可操作地耦合到一个或多个处理单元的存储器单元。存储器单元包括以由一个或多个处理单元可执行的机器可读指令的形式存储的轴承监视模块。轴承监视模块被配置为执行上述方法步骤。

13、根据本发明的实施例，本文还公开了一种用于估计轴承剩余有用寿命的系统。该系统包括能够提供与如上所述的轴承和装置相关联的操作数据的一个或多个源，通信地耦合到该一个或多个源。如本文使用的术语“源”指代被配置为获得操作数据并将其传输到装置的电子设备。源的非限制性示例包括感测单元、控制器和边缘设备。

14、本发明的目的还通过计算机可读介质实现，在该计算机可读介质上保存计算机程序的程序代码段，该程序代码段可加载至处理器和/或由处理器可执行，当程序代码段被执行时，处理器执行如上所述的方法。

15、通过计算机程序产品和/或非暂时性计算机可读存储介质实现本发明具有如下优点：可以通过安装计算机程序轻松采用计算机系统，以便按照本发明的建议进行工作。

16、所述计算机程序产品可以例如是计算机程序或包括除计算机程序之外的另一元件。该另一元件可以是硬件，例如其上存储计算机程序的存储器设备、用于使用计算机程序的硬件密钥等，和/或例如用于使用计算机程序的文档或软件密钥的软件。

17、本文还公开了一种具有机器可读指令的计算机程序，该机器可读指令当由一个或多个计算设备执行时，使得一个或多个计算设备根据上述方法步骤执行方法。还公开了一种包括如上所述的计算机程序的机器可读存储介质。

18、通过结合对应附图对本发明实施例的以下描述，本发明的上面提及的属性、特征和优点以及实现他们的方式将变得更清楚和可理解(清晰)。图示实施例旨在说明，而不是限制本发明。

技术特征：

1.一种估计电动机器(105)的轴承(102)的剩余有用寿命的计算机实现的方法，电动机器(105)可操作以经由由轴承(102)支撑的枢轴(107)将旋转能量传递到负载，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，分析操作数据以检测电动机器(105)枢轴(107)的未对准包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述特性特征是电流特征、振动特征和热特征中的至少一个。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，使用一个或多个变换函数从操作数据生成特性特征。

5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，使用回归模型基于操作数据生成特性特征。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，使用至少电动机器(105)的虚拟模型来仿真至少电动机器(105)的实时行为，以实现指示与枢轴(107)的未对准相对应的未对准值的仿真结果，包括：

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，基于未对准值预测轴承(102)的剩余有用寿命包括：

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，进一步包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个控制参数被调整以修改所述电动机器(105)的速度和负载中的至少一个。

10.一种用于估计与电动机器(105)相关联的轴承(102)的剩余有用寿命的装置(110)，所述装置(110)包括：

11.一种用于估计与电动机器(102)相关联的轴承(102)的剩余有用寿命的系统(100)，所述系统(100)包括：

12.一种具有机器可读指令的计算机程序，所述机器可读指令当由一个或多个计算设备执行时，使得所述一个或多个计算设备执行根据权利要求1至9中任一项的方法。

13.一种机器可读存储介质，包括根据权利要求12的计算机程序。

技术总结
本文公开了一种用于估计与电动机器(105)相关联的轴承的剩余有用寿命的系统和方法。电动机器(105)被配置为经由由轴承支撑的枢轴(107)将旋转能量传递给负载。该方法包括从一个或多个源实时获得与电动机器(105)相关联的操作数据。此外，分析操作数据以检测电动机器(105)枢轴(107)的未对准。在检测到未对准时，使用至少电动机器(105)的虚拟模型来仿真至少电动机器(105)的实时行为被仿真以实现指示与枢轴(107)的未对准相对应的未对准值的仿真结果。此外，基于未对准值预测轴承的剩余有用寿命。

技术研发人员：P·V·S·奈尔
受保护的技术使用者：西门子股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5