贴纸、状况监测系统、方法和计算机程序产品与流程
本发明涉及一种用于附接到包括待监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的贴纸(sticker)和用于监测包括至少一个旋转部件的至少一个机器的状况监测系统，该状况监测系统包括至少一个这种贴纸和布置成接收从至少一个贴纸传输的信息的接收器。本发明还涉及一种用于监测包括至少一个旋转部件的至少一个机器的状况的方法和计算机程序产品。
背景技术：
状况监测是在机器运行时确定包括至少一个旋转部件的机器的状况的过程。状况监测能够在问题旋转部件发生故障之前进行维修，并且不仅帮助工厂人员降低灾难性故障的可能性，而且还允许他们提前订购部件、安排人力，并计划在停机期间进行其他维修。
诸如轴承或齿轮的旋转部件常用于关键应用，其中它们在使用中出现的故障将会导致对最终用户的显著商业损失。因此，重要的是监测这种旋转部件以便以避免使用中出现故障的方式计划干预，同时尽量减小由于使有关机械停机以替换轴承或齿轮而可能产生的损失。
滚动元件轴承的剩余寿命通常由操作使用中由于反复应力而造成的操作表面的疲劳确定。滚动元件轴承的疲劳失效由滚动元件的表面和相应轴承座圈的表面的逐渐剥落或点蚀导致。剥落和点蚀可能导致一个或多个滚动元件的卡住，这又可能产生过多的热、压力和摩擦。
基于计算的或预测的剩余寿命预期与在其中将使用它们的应用中的预期服务类型相一致来为特定应用选择轴承。然而，出于若干原因，这种类型的寿命预测被认为不足以用于维护计划的目的。
一个原因是实际操作状况可能与标称状况完全不同。另一个原因是轴承的剩余寿命可能由于短时间事件或意外事件(例如过载、润滑故障、安装误差等)而被彻底地损害。另一个原因是，即使标称操作状况在使用中被精确再现，疲劳过程的固有随机特性可能导致基本上相同的轴承的实际剩余寿命中的大的统计变化。
为了改进维护计划，通常的做法是监测与诸如轴承的旋转部件在操作使用中经受的振动和温度相关的物理量的值，以便能够检测即将发生故障的第一符号。
在状况监测系统中，数据通常从设置在待监测的旋转部件的附近的至少一个传感器获得，并且该数据通常以有线或无线方式传输并显示给分析者。然而，这可能导致长的传输和显示时间，并且数据可能难以显示或解释。这种数据的传输、显示、存储和解释可能需要大量的能量、时间和专业知识，因此降低了可以进行测量和分析的速率。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种改进和简单的方法来监控包括至少一个旋转部件的至少一个机器的至少一部分。
该目的通过使用一种用于附接到包括待监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的贴纸来实现，即直接附接到机器的一部分、旋转部件或其壳体，或间接地在所述机器或部件部分或其壳体附近。所述贴纸包括机器可读标签，诸如快速响应(qr)代码、条形码或序列号，其包含关于部件的信息，诸如部件的序列号和/或部件的类型，比如轴承类型和/或来自部件制造商的信息。一旦操作者已经选择了他/她想要监测的特定机器类型，例如通过从可由包括贴纸的状况监测系统提供的机器列表中选择机器，并安装旋转部件，机器可读代码将所安装的旋转部件(即关于旋转部件的信息，诸如其序列号和/或类型，诸如轴承类型和/或其位置(即驱动端(de)或非驱动端(nde))与其已安装在其中的机器链接。一旦从机器可读标签获得了这样的信息，操作者就可以可选地从数据库检索关于具有特定序列号的旋转部件的信息。
包含在该机器可读标签中的信息可以与在机器使用期间从贴纸收集的数据相关联，由此可以跟踪并且可选地记录该机器或该至少一个部件的性能。可选地，机器可读标签(如果与机器或旋转部件一起提供)可以由机器或部件制造商和/或最终用户用作伪造检查，以检查机器或旋转部件的真实性。
贴纸还包括布置成收集关于使用至少一个部件和/或机器的信息的处理器。可以从位于贴纸本身中的传感器(比如skf
贴纸还包括传输器，其布置成如果/当处理器收集包括被监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的温度值超过预定温度值或包括被监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的振动水平超过预定振动水平的信息时自动传输收集的信息。所传输的收集的信息布置为与机器可读标签相关，即这种信息的任何接收器将知道关于过高温度或过度振动的所述信息涉及被监测的特定机器和/或部件。
这种贴纸提供了一种快速、简单且成本有效的方式来确定包括至少一个旋转部件的机器是否正确地操作，并且如果机器或机器部件未正确地操作，即一旦包括至少一个旋转部件的机器的温度或振动高于或低于某一阈值，就可以立即吸引操作者的注意。使用这种贴纸避免需要传输和/或显示和/或存储实际振动或温度数据，从而可以减少需要传输、显示和/或存储的数据量。数据处理时间可能更短，并且存储器存储要求可能更低。
可以根据请求和/或在任何合适的时间连续、定期、随机地由处理器收集并由传输器传输信息。优选地，信息仅在必要时由传输器传输，因为通信网络上的业务将由此保持最小。信号处理滤波器可以用于去除杂波或噪声，以便输出稳定的平均值并提供较少受外部事件影响的信息。
可以警告用户和/或部件制造商被监测的部件的状况的恶化。过度振动或温度可能是由安装不良、操作不当，例如未对准、不平衡、润滑故障和污染、过度负载、过高的运行速度、疲劳故障、磨损、腐蚀和/或暴露于机械冲击等造成的。过度振动或温度的这些原因可能会降低包括至少一个旋转部件的机器的剩余寿命，如果未校正的话。由贴纸的处理器收集的振动和/或温度状态信息可以用于确定何时需要或期望检查、维修或更换或翻新被监测的部件。例如，在系统的调试期间，制造商或最终用户可以基于在使用包括至少一个旋转部件的机器期间可以预期的温度和振动水平来选择或调整一个或多个报警限制。
状况监测系统的用户可以被提供包含一个或多个不同类型的机器(例如电动机、泵、齿轮箱等)的机器型号的列表。用户可以从机器型号的列表中选择要监测的机器并使用至少一个贴纸将该机器的至少一个旋转部件连接到所述机器。然后可以使用至少一个贴纸来收集振动和/或温度数据。
本文中使用的“贴纸”一词旨在表示一片材料，例如纸、塑料或金属或者任何其它合适的材料或材料组合。贴纸布置成通过例如粘附而永久地或非永久地附接到包括待监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分或其附近。
根据本发明的实施例，处理器布置为计算以下中的至少一个：平均温度、平均振动水平、运行时间。当振动和/或温度高于预定阈值时，可以计算诸如运行时间的信息。根据本发明的实施例，贴纸布置成仅依请求开始计算和/或传输这样的计算值，例如当用户轻击贴纸预定次数时或当贴纸接收到信号时，诸如光或磁信号或任何其它合适的信号，指示其开始计算和/或传输所述计算值，由此可以通过仅在必要时激活处理器来节省能量。
根据本发明的实施例，贴纸包括布置为至少临时存储收集的和/或计算的信息的存储装置。例如，收集的信息和/或计算的值和/或输入的信息在一旦其已从贴纸传输时就可以从贴纸的存储装置中删除。
根据本发明的实施例，贴纸包括振动状态指示器，其布置成指示包括至少一个旋转部件的机器的振动何时超过预定水平，和/或包括温度指示器，其包括指示器元件，所述指示器元件布置成指示包括至少一个旋转部件的机器的温度何时超过预定温度。这种振动状态指示器和/或温度指示器可以用于向贴纸附近的用户提供信息和/或它或它们可以布置成当包括被监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的振动或温度分别超过预定的振动水平或温度时触发传输器传输收集的信息。
根据本发明的实施例，贴纸包括布置成指示报警状况的至少一个报警器。例如，如果/当检测到过度振动和/或过高温度时，可以由贴纸和/或由接收从贴纸传输的信息的设备发出光学和/或声学报警信号。至少一个报警是可调节的，例如通过最终用户。另外或可替代地，至少一个报警可以包括滞后或数字滤波器。在系统的调试期间，可以由用户选择或通过不同的机器型号或制造商提供包含一个或多个特定预定义报警限制的贴纸。贴纸用于将至少一个部件链接到至少一个机器。然后，通过包含在贴纸的机器可读标签中的信息，贴纸被用于跟踪该至少一个机器和特定旋转部件的性能。为了避免误报警，可以随着机器的总振动增加而增加报警滞后滤波。
根据本发明的实施例，贴纸包括收获能量装置，以利用由包括至少一个旋转部件的机器产生的能量。
根据本发明的实施例，所述机器包括以下之一的至少一部分：滚珠轴承、滚柱轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承、环面滚子轴承、球推力轴承、滚子推力轴承、圆锥滚子推力轴承、车轮轴承、轮毂轴承单元、回转轴承、滚珠丝杠、齿轮或用于其中其经受交替的赫兹应力的应用的部件。
本发明还涉及一种用于监测包括至少一个旋转部件的至少一个机器的状况的状况监测系统，其包括根据本发明任何实施例的至少一个贴纸和布置成接收从至少一个贴纸传输的信息的接收器。
根据本发明的实施例，状况监测系统包括用户接口，其布置为允许用户输入关于包括至少一个旋转部件的至少一个机器的信息，所输入的信息与至少一个贴纸相关。例如，用户可以选择与包括被监测的至少一个旋转部件的机器相对应的特定机器型号。
根据本发明的实施例，状况监测系统包括布置成存储从至少一个贴纸收集的信息的中央存储装置。例如，可以每次在从贴纸获得信息时存储信息，于是所存储的信息然后可以从贴纸的存储装置中删除。
根据本发明的实施例，状况监测系统包括并且布置为提供机器型号和/或关于机器型号的信息的列表。
本发明还涉及一种用于监测包括至少一个旋转部件的至少一个机器的状况的方法。该方法包括以下步骤：将根据本发明任何实施例的至少一个贴纸附接到包括至少一个旋转部件的至少一个机器的至少一部分，使至少一个贴纸与包括至少一个旋转部件的至少一个机器的至少一部分相关，以及从至少一个贴纸收集信息，以便监测包括至少一个旋转部件的至少一个机器的至少一部分的状况。
本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置布置成使计算机或处理器执行在根据本发明任何实施例的方法中的将至少一个贴纸与包括至少一个旋转部件的至少一个机器相关联和从至少一个贴纸收集信息的步骤，该计算机程序存储在计算机可读介质或载波上。
根据本发明的贴纸、状况监测系统、方法和/或计算机程序产品可以用于监测包括用于汽车、航空航天、铁路、采矿、风力、海洋、金属生产或其中不期望包括至少一个旋转部件的机器的至少一部分的过度振动或温度的任何其他应用的至少一个旋转部件的任何机器。
应当指出的是，本发明的一个实施例的任何特征可以与本发明的任何其他实施例的任何其他特征组合，除非该描述明确排除这样的组合。
附图说明
下面将参照附图，通过非限制性示例，进一步解释本发明，其中：
图1示出了根据本发明实施例的贴纸，其处于被监测的部件的正常和异常操作中，
图2示出了根据本发明实施例的状况监测系统，以及
图3是示出根据本发明实施例的方法的步骤的流程图。
应当指出的是，附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，某些特征的尺寸可能被夸大了。
具体实施方式
图1a)示出了用于附接到包括在机器的正常操作期间待监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的贴纸10。
图1所示的贴纸10包括标记为“vib”12和“temp”16的两个led，它们布置成当包括被监测的至少一个旋转部件的机器的振动或温度超过预定水平/值时点亮或改变颜色，该预定水平/值可以根据机器型号、应用和/或使用机器的操作状况而改变，由此光可被人眼和/或从贴纸10收集信息的传感器检测到。应当指出的是，根据本发明的贴纸可以包括任何类型的振动或温度指示器和/或任何类型的振动或温度传感器。
贴纸10可以包括在其后表面具有粘合剂的纸标签，由此通过将贴纸10的粘合剂背衬压向该表面，贴纸10可以可移除地附接到包括至少一个旋转部件的机器的一部分的表面。可替代地，贴纸可以粘贴到包括待监测的至少一个旋转部件的机器附近的表面。
图1所示的贴纸10还包括机器可读标签14，比如快速响应(qr)代码或条形码，其包含关于安装在机器中的至少一个旋转部件的信息，比如至少一个旋转部件的唯一序列号和/或机器或至少一个旋转部件的类型和/或关于应该如何使用机器或至少一个旋转部件的信息。用户可以扫描或拍摄该机器可读标签14，并将被监测的至少一个旋转部件与机器的工厂和/或位置中的特定机器、和/或地理位置和/或最终用户和/或安装日期和/或使用天数/小时相关联，使得从贴纸10收集的信息和由用户或制造商输入的任何其他相关信息可以与特定机器中的特定旋转部件相关。
贴纸10还包括处理器20和传输器22，处理器布置成收集关于使用至少一个部件28和/或包括至少一个旋转部件的机器11的信息，传输器22布置成如果/当处理器20收集包括被监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的温度超过预定温度值或包括至少一个旋转部件的机器的至少一部分的振动超过预定水平的信息时自动传输所收集的信息。
在正常操作状况下，包括至少一个旋转部件的机器的振动水平和温度都不超过预定水平/值，但在特定应用中处于特定部件的正常范围内。预定水平可以由制造商或用户根据包括至少一个旋转部件的机器和其中使用包括至少一个旋转部件的机器的应用来确定/选择。关于适当报警水平的信息可以在调试时被传输或上传到贴纸。机器或部件制造商可以将合适的贴纸10设置在包括供应给最终用户的至少一个旋转部件的机器上或部件包装内。可替代地或另外，贴纸的报警水平可由使用者根据使用旋转部件的机器和/或其操作状况而改变或选择。
图1b)示出了在包括至少一个旋转部件的机器的异常操作期间的与图1a)相同的贴纸10，其中包括至少一个旋转部件的机器的振动水平超过预定水平并且位于所考虑的为在该应用中包括至少一个旋转部件的机器的正常振动范围之上。振动状态指示器led12点亮或改变颜色且传输器22传输信号24，信号24指示包括被监测的至少一个旋转部件的机器的至少一部分的振动已经超过预定水平。信号24可以由用户看到或收集和/或发送到用户/操作者和/或机器和/或部件制造商和/或中央处理器或数据库和/或中央存储装置。
根据本发明的贴纸10可以是任何尺寸、厚度、颜色和形状，并且可以可选地包含比本文所示或所述更多的信息、设备或传感器。例如，贴纸10可以包括收获能量装置，以利用由包括被监测的至少一个旋转部件的机器、电池或产生能量装置比如太阳能电池板产生的能量。
图2示出了根据本发明实施例的状况监测系统26。状况监测系统26可以用于监测包括至少一个旋转部件28的至少一个机器11或包括至少一个旋转部件28的多个机器11的状况，并且包括根据本发明任何实施例的一个贴纸10或多个贴纸10以及布置成接收从至少一个贴纸10传输的信息的接收器32。一个或多个贴纸10可以附接到包括至少一个旋转部件28的每个机器11上，优选地尽可能地靠近至少一个旋转部件28。根据本发明的贴纸10用于监测至少一个机器11中的至少一个旋转部件28的操作，但是也可以用于检测诸如一个或多个机器11的不平衡和未对准的故障，即不仅仅是由至少一个旋转部件28引起的故障。
所示实施例示出了用于在使用期间监测包括两个滚动元件轴承28的机器11的状况的状况监测系统26。每个轴承28的内环和/或外环可以具有任何尺寸并且具有任何承载能力。内环和/或外环可以例如具有达几米的直径和达数千吨的承载能力。然而，根据本发明的状况监测系统26可以用于监测包括任何类型的至少一个旋转部件的一个或多个机器11的状况，而不一定全部是相同的类型或尺寸。
接收器32可以是可由用户携带或移动的手持和/或便携式或者非便携式设备，或者它们可以固定在特定位置以从一个或多个贴纸10收集信息。接收器可以是移动电话、媒体播放器、个人通信系统(pcs)终端、个人数据助理(pda)、膝上型计算机、掌上接收器或相机。接收器32可以例如包括这样的应用，其包括的计算机程序包含计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置布置成使计算机或处理器执行在根据本发明任何实施例的方法中的将至少一个贴纸10与包括至少一个旋转部件28的至少一个机器11相关联和从至少一个贴纸10收集信息的步骤。
状态监测系统26可以包括处理器，其被布置为处理从至少一个标签10收集的信息。状态监测系统26还可以包括并且被布置为提供机器型号的列表和关于每个机器型号的信息，诸如机器中至少一个旋转部件的位置、报警极限，行为特性。这些预定义的机器型号可以由操作者在调试期间使用。数据可以以有线或无线方式例如通过无线通信网络从贴纸的传输器22传输到接收器和/或中央、本地或远程处理器。
状况监测系统26还可以包括存储装置34，比如数据库，其布置为存储从至少一个贴纸10传输的信息，由此所述信息优选以其可以容易地与包括被监测的至少一个旋转部件28的特定机器11相关联的方式存储。存储装置34可以由被监测的机器11和/或部件28的制造商来维护。从包括在相同或类似应用中使用的特定类型的至少一个旋转部件28的多个机器11收集的数据可以使得制造商能够跟踪包括至少一个旋转部件的机器11的性能和/或提取关于包括不同类型的机器11和/或旋转部件的性能与使用状况之间的关系的进一步信息，以便进一步改善对最终用户的服务。
状况监测系统26可以包括显示装置36，比如在任何中央、远程或本地位置中的显示屏幕，或者在布置为从一个或多个贴纸10收集信息的一个或多个接收器30中，使得用户和/或机器11和/或部件制造商可以查看从贴纸10传输的信息。
应当指出的是，并非状况监测系统26的所有部件都必须位于包括被监测的至少一个旋转部件28的机器11附近。例如，存储装置34可以位于远程位置，并且例如通过服务器与至少一个接收器32通信。可替代地，处理器32、显示装置36、用户接口38、和/或存储装置34可以都位于相同的单元中，诸如个人计算机。
状况监测系统26甚至可以包括用户接口38，其布置为允许用户和/或机器11或部件制造商输入关于包括被监测的至少一个旋转部件28的至少一个机器11的信息，所输入的信息可以与至少一个贴纸10相关联，并且可选地存储有从至少一个贴纸10收集的信息和/或发送到包括被监测的至少一个旋转部件28的至少一个机器11的制造商。这种用户接口38可以并入到布置为从一个或多个贴纸10接收信息的一个或多个接收器32中。
根据本发明的贴纸10可以包括至少一个报警器40，其布置成指示报警状况，比如过度振动或过高温度。例如，当包括被监测的至少一个旋转部件28的机器11的一部分的振动或温度超过预定水平时，报警器40可以发出光学和/或声学信号。这种报警器40可以布置为除了贴纸10本身外或取代贴纸本身10而经由显示装置36或经由布置为从一个或多个贴纸10接收信息的接收器32而被看到和/或听到。该报警器40可以用作触发器，以确保立即检查包括被监测的至少一个旋转部件28的机器11。
可以以任何合适的方式制作关于何时建议维修、更换或翻新包括由状况监测系统26监测的至少一个旋转部件28的一个或多个机器11的通知，比如经由通信网络、经由电子邮件或电话呼叫、信件、传真、报警信号或访问制造商或用户的代表。一旦部件28已被更换，则新的贴纸可以附接到包括更换部件28的机器，并且新的贴纸10的机器可读标签14与包括待监测的更换的旋转部件28的机器相关联。优选地，当更换旋转部件28时，将新的机器可读标签14放置在现有贴纸10的先前机器可读标签14上，使得现有贴纸10可被重新使用。可以以这种方式跟踪特定机器11中的旋转部件28的性能。也可以据此计算机器的平均故障间隔时间(mtbf)。
图3是示出根据本发明实施例的方法的步骤的流程图。该方法包括以下步骤：将根据本发明任何实施例的至少一个贴纸附接到包括至少一个旋转部件的至少一个机器的至少一部分(该步骤可以由机器或部件的制造商或用户执行)，将至少一个贴纸与关于包括被监测的至少一个旋转部件的至少一个机器的附加信息(比如其位置)相关联，以及从至少一个贴纸收集信息，以便监测包括至少一个旋转部件的至少一个机器的至少一部分的状况。然后可以对所收集的信息进行分析，传输和/或显示给用户和/或机器或部件制造商，和/或存储。
在权利要求的范围内的本发明的进一步修改对于本领域技术人员是显而易见的。
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