專利名稱：用于監(jiān)測(cè)齒輪組件狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)齒輪組件的狀態(tài)以預(yù)測(cè)齒輪組件何時(shí)接近失效的方法。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)監(jiān)測(cè)齒輪組件狀態(tài)的公知方法中，人們?cè)噲D檢測(cè)齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)和相互嚙合 時(shí)由齒輪組件所產(chǎn)生的振動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)分析，有可能確定對(duì)應(yīng)于齒輪組件的特定部分的獨(dú) 立振動(dòng)頻率。通過檢測(cè)在這些具體頻率的振動(dòng)信號(hào)的幅度，通常有可能確定齒輪組件的獨(dú) 立元件是否已開始失效。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種監(jiān)測(cè)和報(bào)告齒輪組件狀態(tài)的方法，其包括如下 步驟從附接到齒輪組件的一部分上的振動(dòng)檢測(cè)器接收信號(hào)，以及分析振動(dòng)檢測(cè)器的信號(hào) 來確定碎片顆粒何時(shí)穿過齒輪組件的嚙合部分之間。在另一個(gè)方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種計(jì)算齒輪組件的破壞指數(shù)的方法，其包括如 下步驟從附接到齒輪組件的一部分上的振動(dòng)檢測(cè)器接收信號(hào)，每當(dāng)振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的幅 度超過閾值，則確定碎片顆粒已穿過齒輪組件的嚙合部分之間，計(jì)數(shù)在預(yù)定時(shí)間期間內(nèi)碎 片顆粒穿過齒輪組件嚙合部分之間的次數(shù)，以產(chǎn)生事件計(jì)數(shù)，以及基于事件計(jì)數(shù)來計(jì)算對(duì) 于齒輪組件的破壞指數(shù)。在另一個(gè)方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種用于檢測(cè)齒輪組件中的狀態(tài)的系統(tǒng)。該系統(tǒng) 可包括附接到齒輪組件的一部分上的振動(dòng)檢測(cè)器。該系統(tǒng)還可包括處理器，其將來自于振 動(dòng)檢測(cè)器的信號(hào)的幅度與閾值相比較，且當(dāng)振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)超過閾值時(shí)確定碎片顆粒已穿 過齒輪組件的嚙合部分之間。


圖1為風(fēng)力渦輪機(jī)的行星齒輪組件的截面視圖；圖2為可用于監(jiān)測(cè)齒輪組件狀態(tài)的系統(tǒng)的框圖；圖3為由附接到齒輪組件上的加速計(jì)所輸出的信號(hào)的圖表；以及圖4為示出可怎樣分析加速計(jì)信號(hào)來確定齒輪組件狀態(tài)的圖表。零件清單1風(fēng)力 渦輪機(jī)2葉片組件3齒輪組件4齒輪殼體5葉片軸6葉片9行星齒輪10太陽齒輪11環(huán)形 齒輪12齒輪盤14后行星齒輪盤14齒輪軸15軸承16軸承17旋轉(zhuǎn)軸18軸承19軸承20 緊固件21殼體22軸承23附接部分24殼體25軸承26軸承27軸承140加速計(jì)100失效 預(yù)測(cè)系統(tǒng)102數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元104數(shù)據(jù)分析器106失效預(yù)測(cè)單元108接口 110發(fā)送器
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于將風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片連接到發(fā)電機(jī)上的行星齒輪組件的部 分。如圖1中所示，風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)葉片6連接到葉片軸5上。葉片軸5通過軸承26，27安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上。在該組件的另一端，旋轉(zhuǎn)軸17附接到發(fā)電機(jī)(未示出)上。太陽齒輪10安裝在旋轉(zhuǎn)軸17的一端上。多個(gè)行星齒輪9定位在太陽齒輪10與環(huán)形齒輪11之間。環(huán)形齒輪 11固定到齒輪組件的殼體24上。行星齒輪9可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星齒輪軸14上，行星齒輪軸14安裝到前行星齒輪 盤12和后行星齒輪盤13上。通常，行星齒輪9可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸承15和16上，該軸承15 和16固定到行星齒輪9和行星齒輪軸14上。這容許行星齒輪9在行星齒輪軸14上自由 地旋轉(zhuǎn)。前行星齒輪盤12聯(lián)接到葉片軸5上，且與葉片軸5 —起旋轉(zhuǎn)。后行星齒輪盤13 通過軸承22可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體24上。當(dāng)葉片6引起葉片軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪9便圍繞環(huán)形齒輪11旋轉(zhuǎn)。繼而，行星 齒輪9又引起太陽齒輪10和附接的發(fā)電機(jī)軸17旋轉(zhuǎn)。在圖1中所示的實(shí)施例中，加速計(jì)40固定到保持環(huán)形齒輪11的殼體24上。結(jié)果， 環(huán)形齒輪11所經(jīng)受的任何振動(dòng)將經(jīng)由殼體24傳遞到加速計(jì)40。在備選實(shí)施例中，加速計(jì)40可直接安裝到環(huán)形齒輪11自身的一側(cè)或后表面上。在 其它備選實(shí)施例中，加速計(jì)40可安裝到齒輪組件的其它部分上。在任何情況下，加速計(jì)均 將產(chǎn)生表示齒輪組件的部分所經(jīng)受的振動(dòng)的信號(hào)。圖3示出了由圖1中所示出的加速計(jì)40輸出的典型信號(hào)。在行星齒輪組件的正 常旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，加速計(jì)將輸出水平相對(duì)較低的信號(hào)，表示相對(duì)較低量的振動(dòng)。然而，如果 齒輪組件內(nèi)的碎片顆粒穿過齒輪組件的嚙合部分之間，則齒輪組件將會(huì)經(jīng)受突發(fā)振動(dòng)，且 這將引起加速計(jì)輸出大得多的加速信號(hào)。例如，如果碎片顆粒穿過環(huán)形齒輪11與一個(gè)行星 齒輪9之間，則預(yù)計(jì)突發(fā)振動(dòng)將會(huì)從環(huán)形齒輪11經(jīng)由殼體24傳送至加速計(jì)40。同樣而言， 如果碎片顆粒穿過一個(gè)行星齒輪9與太陽齒輪10之間，則預(yù)計(jì)振動(dòng)將會(huì)從行星齒輪9經(jīng)由 環(huán)形齒輪11和殼體24傳送至加速計(jì)40。結(jié)果，任何時(shí)候存在加速計(jì)信號(hào)幅度突然增大時(shí)， 便可認(rèn)為碎片顆粒已穿過齒輪組件的兩個(gè)嚙合表面之間。發(fā)明人已注意到，當(dāng)齒輪組件開始失效時(shí)，齒輪組件的獨(dú)立元件便趨于拋出小的 碎片顆粒。這些小的碎片顆粒在組件旋轉(zhuǎn)時(shí)趨于穿過齒輪組件的嚙合部分之間。并且，如 上文所述，通過記下加速計(jì)信號(hào)的幅度何時(shí)突然升高，可檢測(cè)到發(fā)生碎片顆粒穿過齒輪組 件的嚙合部分之間。當(dāng)齒輪組件的元件出現(xiàn)更多破壞時(shí)，越來越多的碎片顆粒便在齒輪組 件內(nèi)傳播。并且，碎片顆粒穿過齒輪組件的嚙合部分這本身便可對(duì)嚙合元件造成附加破壞。發(fā)明人已研發(fā)出通過監(jiān)測(cè)和分析附接到齒輪組件的一部分上的一個(gè)或多個(gè)加速 計(jì)所輸出的信號(hào)來預(yù)測(cè)齒輪組件何時(shí)接近失效的系統(tǒng)和方法。該信號(hào)可采用多種不同的方 式進(jìn)行分析，以確定齒輪組件的狀態(tài)，以及預(yù)測(cè)齒輪組件何時(shí)或會(huì)接近臨界失效點(diǎn)。如下描述將提供一些實(shí)例，即有關(guān)可怎樣分析來自附接到齒輪組件上的加速計(jì)的 加速計(jì)信號(hào)來確定齒輪組件的狀態(tài)，并從而預(yù)測(cè)齒輪組件是否開始失效。然而，如下實(shí)例僅 意圖示出分析來自于加速計(jì)的數(shù)據(jù)的一些可能的方式。同樣將會(huì)落入本發(fā)明的精神和范圍 內(nèi)的許多其它方法也可用于分析來自于加速計(jì)的數(shù)據(jù)。圖3示出了從附接到如圖1中所示的齒輪組件上的加速計(jì)所接收的加速計(jì)信號(hào)的 幅度。在典型振動(dòng)期間，加速計(jì)將輸出在正值與負(fù)值之間來回振蕩的信號(hào)。圖3示出了在 齒輪組件的正常工作期間存在少量的振動(dòng)，產(chǎn)生了小幅度的信號(hào)。然而，當(dāng)碎片顆粒穿過齒輪組件的嚙合部分之間時(shí)(這將在下文中稱為“碎片事件”)，加速計(jì)信號(hào)的幅度就會(huì)突然 增大。在碎片顆粒已穿過齒輪組件的嚙合部分之后，加速計(jì)信號(hào)的幅度就回到較低的背景 水平。為了提供更易于分析的信號(hào)，在一些實(shí)施例中，將使原始加速計(jì)信號(hào)歸一化。換句 話說，任何負(fù)值都會(huì)轉(zhuǎn)換成正值?；蛘邠Q成另一種說法，信號(hào)顯示為使得幅度的絕對(duì)值總是 顯示成正值。圖4示出了加速計(jì)信號(hào)的歸一化表示，該加速計(jì)信號(hào)包括僅反映正常背景振 動(dòng)的開始部分和結(jié)束部分，以及反映在碎片事件期間的加速計(jì)信號(hào)的中間部分。如上文所述，在齒輪組件的正常工作期間，也將存在為一定水平的背景振動(dòng)，且會(huì) 產(chǎn)生幅度相對(duì)較低的加速計(jì)信號(hào)。在圖4中，標(biāo)為“基線平均值”的線為在齒輪組件正常工 作時(shí)存在于齒輪組件中的進(jìn)行中的背景振動(dòng)的平均值。有些齒輪組件期望以相對(duì)恒定的旋轉(zhuǎn)速度工作。在這些情況下，基線平均值幅度 將不會(huì)在短時(shí)間期間內(nèi)變化太多。然而，隨著時(shí)間的推移，且破壞開始累積到齒輪組件的元 件上，將會(huì)預(yù)計(jì)到基線平均值幅度將逐漸上升。其它的齒輪組件期望以變化的旋轉(zhuǎn)速度工作。在這些類型的齒輪組件中，反映沒 有碎片事件發(fā)生時(shí)的振動(dòng)水平的基線平均值幅度將預(yù)計(jì)會(huì)隨齒輪組件的旋轉(zhuǎn)速度而變化。 當(dāng)齒輪組件緩慢地旋轉(zhuǎn)時(shí)，基線平均值幅度就較低。當(dāng)齒輪組件較快旋轉(zhuǎn)時(shí)，基線平均值幅 度將增大。然而，即使在這些類型的齒輪組件中，將會(huì)預(yù)計(jì)到隨著對(duì)齒輪組件的嚙合部分的 破壞開始累積，對(duì)于低速工作或高速工作的基線平均值幅度隨著時(shí)間的推移也會(huì)緩慢地增 大。當(dāng)碎片顆粒穿過齒輪組件的嚙合部分之間時(shí)，我們預(yù)計(jì)加速計(jì)信號(hào)的幅度會(huì)突然 增大。但很肯定的是，信號(hào)幅度的增大代表碎片事件，人們可進(jìn)行檢查，以確定信號(hào)幅度是 否超過了閾值。如果超過閾值，則人們便可確定已發(fā)生碎片事件。當(dāng)然，相對(duì)較小的碎片顆?？纱┻^齒輪組件的嚙合部分之間，且這種穿越或會(huì)產(chǎn) 生小的振動(dòng)，該振動(dòng)并不引起加速計(jì)信號(hào)的幅度升高到高于閾值。通過將閾值設(shè)置成適合 的水平，就可僅記錄反映齒輪組件或會(huì)出現(xiàn)較大破壞的那些碎片事件。換句話說，在分析 加速計(jì)信號(hào)時(shí)，人們?cè)噲D將閾值設(shè)定成將導(dǎo)致僅識(shí)別有真實(shí)世界意義的那些碎片事件的水 平。適合的閾值水平可取決于齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸和類型而有相當(dāng)大的差別。對(duì)于小型和/或精密齒輪機(jī)構(gòu)而言，表示較大碎片事件(一種反映對(duì)齒輪組件的較大破壞的碎片事 件)的加速計(jì)信號(hào)的幅度將非常低。但在較大和更為粗糙的齒輪組件上，表示較大碎片事 件(一種反映對(duì)齒輪組件的較大破壞的碎片事件)的加速計(jì)信號(hào)的幅度將非常高。因此， 需要的是，將基于實(shí)際環(huán)境來設(shè)定適合的閾值。并且，或會(huì)需要一定量的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)證據(jù)來 選擇適合的閾值。在圖4中所示的實(shí)例中，存在兩條閾線。也就是自適應(yīng)閾線和默認(rèn)閾線。當(dāng)齒輪 組件很新時(shí)，通過記下特定類型的轉(zhuǎn)子組件中的典型振動(dòng)水平，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定默認(rèn)閾線。 還可通過測(cè)試某一齒輪組件失效且記下碎片事件開始造成較大破壞時(shí)的水平來構(gòu)建默認(rèn) 閾線。自適應(yīng)閾線旨在用于說明真實(shí)世界環(huán)境，且自適應(yīng)閾可隨著時(shí)間的推移而變化， 以反映齒輪組件的狀態(tài)，以及/或者齒輪組件的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)工作速度。在一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)閾可基于基線平均值來計(jì)算。如上文所述，基線平均值為齒輪組件在沒有任何碎片事件 的情況下工作時(shí)所產(chǎn)生的背景振動(dòng)的平均值。自適應(yīng)閾可為基線平均值的倍數(shù)。例如，自 適應(yīng)閾可為基線平均值的十至十五倍。如上文所述，由于隨破壞的累積基線平均值將隨著 時(shí)間的推移而逐漸地升高，故自適應(yīng)閾也將隨著時(shí)間的推移而逐漸地升高。同樣而言，如果 齒輪組件的旋轉(zhuǎn)速度變化，且基線平均值根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度而變化，則旋轉(zhuǎn)速度的變化也將引 起自適應(yīng)閾的變動(dòng)。在一些實(shí)施例中，人們將碎片事件限定為加速計(jì)信號(hào)的幅度超過默認(rèn)閾和自適應(yīng) 閾中的較大者的任何時(shí)間。在其它實(shí)施例中，人們可將碎片事件限定為加速計(jì)信號(hào)的幅度 超過默認(rèn)閾和自適應(yīng)閾中的較小者的任何時(shí)間。圖4示出了自適應(yīng)閾低于默認(rèn)閾的情形。這可反映出齒輪組件相對(duì)較新的情形， 或齒輪組件以相對(duì)較低的速度旋轉(zhuǎn)的情形。當(dāng)齒輪組件受到更大磨損時(shí)，自適應(yīng)閾同樣將 會(huì)升高，且或會(huì)在某天超過默認(rèn)閾。作為備選，如果齒輪組件開始以較高的速度旋轉(zhuǎn)，則這 也會(huì)造成自適應(yīng)閾超過默認(rèn)閾。發(fā)明人目前認(rèn)為，在齒輪組件工作時(shí)，有兩條重要信息要記錄。第一條信息是所發(fā) 生的碎片事件的數(shù)目。并且這可以是從開始記錄起的碎片事件的總數(shù)，或每單位時(shí)間所發(fā) 生的碎片事件的數(shù)目。另一條信息為在每一碎片事件期間的加速計(jì)信號(hào)的最大幅度。在一 些實(shí)施例中，這兩項(xiàng)信息均用于確定齒輪組件的狀態(tài)，以及用于預(yù)測(cè)齒輪組件何時(shí)可能失 效。然而，在其它實(shí)施例中， 可僅使用這兩項(xiàng)信息中的一種。圖2為可用于檢測(cè)齒輪組件的狀態(tài)和預(yù)測(cè)何時(shí)可能出現(xiàn)失效的系統(tǒng)的示圖。如圖 2中所示，系統(tǒng)包括加速計(jì)40，如圖1中所示的加速計(jì)40。如上文所述，加速計(jì)可附接到在 發(fā)生碎片事件時(shí)將趨于振動(dòng)的齒輪組件的任何部分上。在一些實(shí)施例中，將使用單個(gè)的加 速計(jì)。在備選實(shí)施例中，可使用多個(gè)加速計(jì)。當(dāng)使用多個(gè)加速計(jì)時(shí)，加速計(jì)可附接到齒輪組 件的不同部分上。來自于多個(gè)加速計(jì)的信號(hào)可單獨(dú)地或一起地進(jìn)行分析。另外，在此描述中，加速計(jì)用于檢測(cè)在齒輪組件中由碎片事件所引起的振動(dòng)。在備 選實(shí)施例中，不同類型的傳感器可用于檢測(cè)振動(dòng)。因此，在此描述中使用加速計(jì)這一事實(shí)不 應(yīng)認(rèn)作是在進(jìn)行限制。加速計(jì)40連接到失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)100上。失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)100包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102、 數(shù)據(jù)分析器104、失效預(yù)測(cè)單元106、接口 108，以及發(fā)送器110。盡管以上所列元件中的各 者均提供在該實(shí)施例中，但在備選實(shí)施例中，可省略這些元件中的一些，并且可增加其它元 件。在當(dāng)前實(shí)施例中，加速計(jì)信號(hào)將由數(shù)據(jù)分析器104來監(jiān)測(cè)和分析。數(shù)據(jù)分析器104 將確定加速計(jì)信號(hào)的幅度何時(shí)超過默認(rèn)閾和自適應(yīng)閾中的較高者。當(dāng)此發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)分析 器將確定已發(fā)生了碎片事件。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)分析器每當(dāng)發(fā)生碎片事件將增加計(jì)數(shù)。如上文所述，對(duì)于所 有碎片事件的總計(jì)數(shù)可保持在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中。在其它實(shí)施例中，每單位時(shí)間內(nèi)碎片 事件的數(shù)目可由數(shù)據(jù)分析器104計(jì)算，且之后保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中。在又一些實(shí)施 例中，總計(jì)數(shù)和每單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)二者均可保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中。此外，數(shù)據(jù)分析 器可產(chǎn)生多個(gè)每單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值，且之后對(duì)在更長(zhǎng)的時(shí)間期間內(nèi)的那些每單位時(shí)間內(nèi) 的計(jì)數(shù)值求平均。例如，數(shù)據(jù)分析器104可計(jì)數(shù)在一天的每一小時(shí)期間發(fā)生的碎片事件的數(shù)目，且之后對(duì)每小時(shí)的計(jì)數(shù)求平均，以得到對(duì)于該天每小時(shí)計(jì)數(shù)的平均值。然后，對(duì)于該 天每小時(shí)計(jì)數(shù)的平均值可保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中。在又一些實(shí)施例中，碎片事件的計(jì) 數(shù)可采用其它方式進(jìn)行計(jì)算和保存。數(shù)據(jù)分析器104還可確定在每一碎片事件期間的加速計(jì)信號(hào)的最大幅度。對(duì)于每 一碎片事件而言，該最大幅度均可保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器102中。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)分析 器104可記下在預(yù)定時(shí)間期間內(nèi)發(fā)生的多個(gè)碎片事件中的各者的最大幅度，且數(shù)據(jù)分析器 104然后可計(jì)算該幅度的平均值。然后，對(duì)于該單位時(shí)間的該平均幅度可保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單 元102中。在又一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)分析器可計(jì)算和保存對(duì)于特定時(shí)間期間的事件計(jì)數(shù)和最 大幅度的組合。例如，數(shù)據(jù)分析器可確定對(duì)于預(yù)定時(shí)間期間內(nèi)所發(fā)生的碎片事件的數(shù)目，以 及對(duì)于這些碎片事件的最大幅度的平均值，并且這兩個(gè)數(shù)然后可相乘，以生成之后保存在 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元102中的破壞指數(shù)。當(dāng)碎片事件發(fā)生且加速計(jì)信號(hào)的幅度突然升高并與一個(gè)閾相交時(shí)，預(yù)計(jì)到信號(hào)的 幅度隨后將馬上會(huì)逐漸下降。換句話說，預(yù)計(jì)到碎片事件在相對(duì)較短的時(shí)間期間內(nèi)發(fā)生。對(duì) 于典型碎片事件的時(shí)間期間可受到限制的這一 事實(shí)，容許系統(tǒng)精確地確定對(duì)于每一碎片事 件的加速計(jì)信號(hào)的最大幅度。例如，參看圖4，通過記下加速計(jì)信號(hào)的幅度何時(shí)與較高的閾 值相交，可檢測(cè)碎片事件的起始。然后，可監(jiān)測(cè)對(duì)于在事件起始時(shí)間之后的預(yù)定時(shí)間期間的 加速計(jì)信號(hào)，并檢測(cè)在該時(shí)間期間內(nèi)的加速計(jì)信號(hào)的最大幅度。如果在預(yù)定時(shí)間期間過去 之后加速計(jì)信號(hào)又升高到高于事件閾，則與該閾的第二次相交將計(jì)數(shù)為第二碎片事件。如果每當(dāng)加速計(jì)信號(hào)到達(dá)峰值且之后開始趨于向下時(shí)計(jì)數(shù)為碎片事件，則可導(dǎo)致 將單個(gè)碎片事件計(jì)數(shù)為兩個(gè)或多個(gè)碎片事件。例如，在圖4中所示的加速計(jì)信號(hào)中，可以 看到在碎片事件起始時(shí)間之后不久就達(dá)到第一最大幅度，且該信號(hào)的幅度之后開始向下運(yùn) 動(dòng)。但稍后就出現(xiàn)了甚至更大的第二峰值幅度。如果將各峰值計(jì)數(shù)為不同的碎片事件，則 該碎片事件將會(huì)計(jì)數(shù)兩次。為了消除兩次計(jì)數(shù)的問題，可使用事件計(jì)時(shí)器。當(dāng)加速計(jì)信號(hào)的幅度升高到第一 峰值且之后開始衰減時(shí)，則數(shù)據(jù)分析器將使事件計(jì)時(shí)器開始向零倒數(shù)。如果加速計(jì)信號(hào)的 幅度在事件計(jì)時(shí)器數(shù)完之前未達(dá)到新的更高峰值，則將具有單個(gè)碎片事件。然而，如果加速 計(jì)信號(hào)的幅度在事件計(jì)時(shí)器數(shù)完之前達(dá)到更高的第二峰值，則事件計(jì)時(shí)器將重置，且其將 再次開始運(yùn)行。并且，新的更高的峰值將不會(huì)計(jì)數(shù)為第二碎片事件。第一峰值和更高的第 二峰值二者都將看作是單個(gè)碎片事件的一部分。另一種方式是使用衰減包絡(luò)線(envelope)，其在圖4中示為從各峰值幅度向下傾 斜的虛線。在此方式中，當(dāng)加速計(jì)的幅度到達(dá)峰值且開始衰減時(shí)，便構(gòu)成了衰減包絡(luò)線。然 后，如果加速計(jì)信號(hào)的幅度在穿回低于閾值之前超過衰減包絡(luò)線，則將使用新的峰值來構(gòu) 成在第二峰值開始的新的衰減包絡(luò)線。在該方式中，加速計(jì)信號(hào)的新的峰值幅度將不必超 過先前峰值的實(shí)際值，其僅需超過衰減包絡(luò)線。該方式還將有助于防止將單個(gè)碎片事件計(jì) 數(shù)為多個(gè)事件。失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)100還包括接口 108。接口 108可用于容許維護(hù)人員下載保存在數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)單元102中的值。此外，接口可用于更新由數(shù)據(jù)分析器104或失效預(yù)測(cè)單元106所 使用的值或算法。
失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)100還可包括發(fā)送器110。發(fā)送器110可為無線發(fā)送器或有線發(fā)送裝置，其將失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)100聯(lián)接到一些其它實(shí)體上，這些實(shí)體例如為追蹤多個(gè)齒輪組件 的狀態(tài)的維護(hù)系統(tǒng)。失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)可構(gòu)造成用以將所分析和保存的數(shù)據(jù)周期性地報(bào)告給中 心維護(hù)機(jī)構(gòu)。作為備選，中心維護(hù)機(jī)構(gòu)可查詢失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)100以獲得分析和保存的數(shù)據(jù)。 在這種情況下，查詢可由接口 108接收，或者可用能夠接收和發(fā)送信息的收發(fā)器來替代發(fā) 送器。由失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)所獲得和分析的數(shù)據(jù)可采用許多不同的方式報(bào)告。在一些情況 下，失效預(yù)測(cè)系統(tǒng)可計(jì)算齒輪組件的破壞指數(shù)，并報(bào)告該破壞指數(shù)。破壞指數(shù)可提供齒輪組 件是否接近失效的指示。在一些簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，破壞指數(shù)可代表每單位時(shí)間所發(fā)生的碎片事件的當(dāng)前數(shù) 目。在稍微更復(fù)雜的實(shí)施例中，破壞指數(shù)可代表每單位時(shí)間的碎片事件數(shù)目的變化率。在又一些實(shí)施例中，破壞指數(shù)可代表對(duì)于給定單位時(shí)間加速計(jì)信號(hào)的最大幅度或 最大幅度平均值。在更為復(fù)雜的實(shí)施例中，破壞指數(shù)可代表在單位時(shí)間內(nèi)的碎片事件的最 大幅度或最大幅度平均值的變化率或增長(zhǎng)率。在又一些實(shí)施例中，破壞指數(shù)可視作已發(fā)生的碎片事件的總數(shù)，每單位時(shí)間發(fā)生 的碎片事件的數(shù)目，以及對(duì)于在單位時(shí)間內(nèi)的那些碎片事件的最大幅度或最大幅度平均 值。此外，破壞指數(shù)可表示基于碎片事件計(jì)數(shù)和碎片事件最大幅度所計(jì)算的一定數(shù)目的趨 勢(shì)或變化率。盡管本發(fā)明已結(jié)合當(dāng)前認(rèn)作是最為實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理 解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而相反是旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍 內(nèi)的多種修改和同等布置。
權(quán)利要求
一種監(jiān)測(cè)齒輪組件狀態(tài)的方法，包括從附接到所述齒輪組件的一部分上的振動(dòng)檢測(cè)器接收信號(hào)；以及分析所述振動(dòng)檢測(cè)器的信號(hào)，以確定碎片顆粒何時(shí)穿過所述齒輪組件的嚙合部分之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析步驟包括 周期性地將所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的幅度與閾值進(jìn)行比較；每當(dāng)所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的幅度超過所述閾值，則確定碎片顆粒已穿過所述齒輪組件 的嚙合部分之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的幅度與預(yù)定的 默認(rèn)閾進(jìn)行比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的幅度與隨著時(shí) 間的推移而變化的自適應(yīng)閾進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的幅度與隨著時(shí) 間的推移而逐漸地增大的自適應(yīng)閾進(jìn)行比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括計(jì)數(shù)在預(yù)定的時(shí)間期間 內(nèi)碎片顆粒穿過所述齒輪組件的嚙合部分之間的次數(shù)，以產(chǎn)生事件計(jì)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括計(jì)算基于所述事件計(jì)數(shù) 的變化率的破壞指數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括確定每當(dāng)確定碎片顆粒 已穿過所述齒輪組件的嚙合部分時(shí)所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的最大幅度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括計(jì)算破壞指數(shù)，該破壞指 數(shù)基于碎片顆粒每單位時(shí)間穿過所述齒輪組件的次數(shù)，以及每當(dāng)碎片顆粒穿過所述齒輪組 件的嚙合部分時(shí)所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的最大幅度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括計(jì)算破壞指數(shù)，該破壞 指數(shù)基于碎片顆粒每單位時(shí)間穿過所述齒輪組件的次數(shù)，以及每當(dāng)每單位時(shí)間碎片顆粒穿 過所述齒輪組件的嚙合部分時(shí)所述振動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)的最大幅度的平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)齒輪組件狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。一種用于監(jiān)測(cè)齒輪組件狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，其分析由附接到齒輪組件上的振動(dòng)檢測(cè)器所輸出的信號(hào)。每當(dāng)從振動(dòng)檢測(cè)器所輸出的信號(hào)的幅度超過閾值，系統(tǒng)就認(rèn)為碎片顆粒已穿過齒輪組件的嚙合部分之間。這發(fā)生的次數(shù)，且有可能還有振動(dòng)的幅度，經(jīng)分析來用以確定齒輪組件的狀態(tài)，以及可能用以確定破壞指數(shù)。該系統(tǒng)和方法具體適用于振動(dòng)檢測(cè)器可安裝在齒輪組件的固定環(huán)形齒輪上或固定環(huán)形齒輪安裝于其上的結(jié)構(gòu)上的行星齒輪布置。
文檔編號(hào)G01H1/00GK101819090SQ201010114969
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者A·韋斯, C·T·哈奇, M·卡爾布, M·馬羅夫, R·哈拉, S·哈利 申請(qǐng)人:通用電氣公司