[发明专利]用于监视构件磨损的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于监视构件磨损的系统和方法。例如，本发明的特定实施例可用于检测、分析和/或预测运动构件的圆度、振动、维护和/或修理间隔和/或操作变化。

背景技术

燃气涡轮机、泵、风扇、发电机、马达和其它形式的商业设备常包括在静止构件内或紧邻静止构件移动的构件。运动构件与静止构件之间的间隙是平衡机械效率和性能与制造和维护成本的一个重要设计考虑。具体而言，运动构件与静止构件之间减小的间隙一般改善了设备的效率和性能。然而，减小的间隙也可增加实现减小的间隙的制造成本，并且还可增加归咎于作为减小的间隙的结果的运动构件与静止构件之间的增加的刮擦、摩擦或其它冲击的维护成本。增加的制造和维护成本在具有相对高成本、大质量或其中运动构件以相对高的速度移动或旋转的商业设备中特别引人关注。在可能的情况下，可使用轴承、万向节、润滑剂和适合于润滑和/或减少运动构件与静止构件之间的摩擦的其它机械装置将运动构件联接到静止构件上。例如，轴颈轴承可安装在旋转构件周围，以将该旋转构件联接到静止构件上。轴颈轴承保持静止，而轴颈轴承内的轴承和/或润滑剂的组合允许旋转构件相对于静止构件自由旋转。

各种制造和操作问题可产生运动构件与静止构件之间的偏心、失圆或未对准，这些问题可导致运动构件与静止构件之间的过度振动、摩擦、磨损或其它不希望的相互作用。例如，旋转构件和静止构件的制造公差可导致旋转构件与静止构件之间的轻微偏心。尽管在组装期间的静态调节可减少这些偏心，但商业设备的运转所易发生的正常磨损可产生旋转构件与静止构件之间额外的偏心。例如，轴承油顶升、轴承结构的热生长、相关设备的振动、不均匀的热膨胀、滑动和重力下垂是可增加旋转构件与静止构件之间已存在的偏心度或增加新的偏心度的运转所易发生的正常磨损的少数实例。最终，旋转构件与静止构件之间的偏心的数量和大小如果未连续监视和修正将引起旋转构件与静止构件之间无法接受的振动、摩擦、磨损或其它不希望有的相互作用。

本领域中已知用于检测和监视运动构件与静止构件之间的磨损的各种系统和方法。例如，运动构件与静止构件之间的过度磨损可产生增加的振动和/或升高的温度。因此可使用加速计或应变仪来测量振动级别以识别或预测即将发生的构件故障。然而，加速计和应变仪典型地必须与运动构件和/或静止构件物理接触，而此物理接触并非总是可能的。另外，其它相关的构件可导致运动构件和/或静止构件的振动，其降低了加速计或应变仪的灵敏度和/或精确度。

也可使用光纤系统、涡流系统和电容系统来检测和监视运动构件中的振动和/或温度。尽管这些系统不需要与运动构件的直接物理接触，但这些系统典型地要求与运动构件或静止构件以毫米或微米级靠拢以有效工作。另外，温度是构件磨损的一个较慢和较不可靠的指标，并且系统在发生损坏之前可能无法检测出轻微的温度变化。基于激光的系统典型地不需要此类靠拢并且可对温度变化更敏感；然而，基于激光的系统要昂贵得多并且因此可能是成本高昂的。

尽管这些系统和方法的每一种均具有不同的有效程度，但每一种系统和方法也包括各种缺点或局限性。因此，用于检测、分析和/或预测运动构件与静止构件之间的对准、间隙、偏心度或失圆的变化的系统和方法的进一步改进将会是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下说明中进行论述，或可从说明变得显而易见，或可通过本发明的实施而获悉。

本发明的一个实施例是一种用于监视运动构件的系统。该系统包括定向在运动构件处的输入装置，且该输入装置生成反映该运动构件的位置的信号。处理器与输入装置通信，且该处理器接收来自输入装置的信号并将该信号转换为笛卡尔坐标系中的有序对。

本发明的另一实施例是一种用于监视运动构件的系统，该运动构件包括指向运动构件的输入装置。该输入装置生成反映运动构件的位置的信号。与输入装置通信的处理器接收来自输入装置的信号并生成反映运动构件的位置的曲线。

本发明也可包括一种用于监视运动构件的方法。该方法包括随着运动构件移动而记录运动构件并用曲线表示运动构件的位置。

本领域的普通技术人员在阅读说明书以后将更好地理解此类实施例的特征和方面及其它。

附图说明

本发明的完整和能够实现的公开内容、包括其对本领域的技术人员而言的最佳模式在说明书的剩余部分、包括对附图的引用中更具体地论述，在附图中：

图1是进行测试的装置的简化平面图；

图2是根据本发明的一个实施例的系统的简化图；以及

图3示出了由图2中所示的系统产生的示例性曲线。