本實用新型涉及一種電機軸承在線監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種在實現(xiàn)電機軸承在線監(jiān)測的同時，還能進行智能預警的系統(tǒng)，屬于電機的智能在線監(jiān)測領域。
背景技術：
軸承是在電力、冶金、航空領域等電機中應用較為廣泛的一種通用設備，其工作條件也非常惡劣。軸承在電機中起著承載負荷和傳遞負荷的作用，它的運行狀態(tài)是否正常，直接影響到整個電機的性能，軸承故障會造成電機繞組和軸的損壞，導致設備的燒壞和損毀，同時引起的電機性能劣化或意外停機，對工業(yè)生產(chǎn)還會帶來不可估量的損失，因此對軸承運行狀態(tài)的監(jiān)測與預警十分必要。但是由于成本等問題，尤其是中小型電機，往往不進行軸承的監(jiān)測和預警。
現(xiàn)階段采用的軸承檢測方法一般為人工檢測和單一信息源檢測，通過測試人員聽異音和使用便攜測溫器判別軸承工作狀態(tài)，這種測試方法由于測試人員的不同、檢查的時間、以及環(huán)境、測試設備的影響等都會造成檢測結(jié)果不準確、不及時。單一信息源檢測方法如中國專利“一種電機軸承狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)”（申請?zhí)枺?01220323453.4）提出了軸承溫度的在線監(jiān)測，但是僅根據(jù)軸承的溫度進行限值判斷報警，受環(huán)境溫度影響較大、誤報率高，判別依據(jù)單一、不能對軸承故障先兆提前進行預警；缺少軸承故障復檢，難以快速查明故障原因，影響生產(chǎn)；而且在無人值守的情況下，不能及時通知運行人員，以便在故障初期采取措施，避免故障的擴大化等。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提出一種電機軸承在線監(jiān)測及智能預警系統(tǒng)?；陔姍C軸承異常后引發(fā)的外圈溫度變化和軸承噪聲變化進行監(jiān)測，在電機軸承出現(xiàn)故障先兆時能夠及時診斷、及時預警、及時處理，有效避免了故障的擴大，以及由其引發(fā)的設備損毀和意外停產(chǎn)等嚴重后果。本系統(tǒng)結(jié)構簡單、安裝方便、成本較低，有效提高預警和報警的準確率、避免誤報，同時方便運行人員現(xiàn)場處理。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：
所述的電機軸承在線監(jiān)測及智能預警系統(tǒng)包括軸承溫度傳感器（1）、環(huán)境溫度傳感器（2）、測量分析模塊（3）、顯示模塊（4）、通訊模塊（5）、現(xiàn)場報警模塊（6）；軸承溫度傳感器（1）從電機端蓋處鉆孔置入，與電機軸承外圈緊密接觸，將測得的軸承外圈處實時溫度送給測量分析模塊（3），環(huán)境溫度傳感器（2）測量電機工作環(huán)境溫度，送給測量分析模塊（3），將軸承外圈溫度與環(huán)境溫度相減，得到軸承外圈實時溫升。
軸承運轉(zhuǎn)時由于異物進入軸承內(nèi)部、潤滑不當及油中存在雜質(zhì)都會引起磨損，軸承在重載、高速下運轉(zhuǎn)，短時間內(nèi)局部達到高溫，因此通過分析軸承溫度上升趨勢和溫升值，可以判別軸承故障發(fā)展的速度，以便及時采取措施?；诖耍鞠到y(tǒng)中測量分析模塊（3）分析軸承外圈溫升的變化趨勢，出現(xiàn)短時間溫升上升趨勢加劇、或超過設定的上升閾值的情況，作為軸承異常預警的判據(jù)；這里采用溫升，是為了盡量消除環(huán)境溫度變化的影響。
不同的軸承，在其正常運轉(zhuǎn)下，各自有固定的溫升上升趨勢，而且在運轉(zhuǎn)過程中溫升會上升到一個穩(wěn)定的值，軸承一旦存在故障，上升趨勢會有明顯的異常變化，而且溫升會超過正常情況下的穩(wěn)定值。因此，將趨勢變化和溫升值作為故障先兆進行預警。
另外，軸承外圈的溫度值也會直接反映軸承的工作及健康狀態(tài)，而且在溫升不過限的情況下，由于環(huán)境溫度過高，散熱困難，而導致軸承溫度過高，也會影響軸承的工作性能和使用壽命。測量分析模塊（3）將軸承外圈的實測溫度值與設定的預警閾值和報警閾值進行比較，超過設定的預警閾值進行預警、超過設定的報警閾值進行報警；當超過預警閾值時，提醒工作人員軸承工作異常，當超過報警閾值時，發(fā)出警報，提醒工作人員軸承故障嚴重，需要停機檢修。
測量分析模塊（3）通過顯示模塊（4）、通訊模塊（5）或現(xiàn)場報警模塊（6）進行預警或報警。軸承工作出現(xiàn)異常時，現(xiàn)場報警模塊（6）可采用聲、光等方式提醒現(xiàn)場工作人員，顯示模塊（4）也將會顯示報警狀態(tài)，以及軸承溫度值和噪聲值等具體運行數(shù)據(jù)，還可經(jīng)通訊模塊（5）通知中心服務器（10），由控制中心及時調(diào)度安排工作人員采取措施。
為了便于輔助工作人員進行軸承異常工作狀態(tài)的檢修和維護，所述系統(tǒng)還包括按鍵（7），當測量分析模塊（3）進行預警、運行人員現(xiàn)場處理后，通過按鍵（7）或通訊模塊（5）向測量分析模塊（3）發(fā)送處理完畢指令，則測量分析模塊（3）在設定的延時時間間隔內(nèi)不進行預警或報警。一般出現(xiàn)預警主要的原因是環(huán)境溫度過高、軸承潤滑油缺失、軸承故障先兆三種，環(huán)境溫度過高直接通過環(huán)境溫度和軸承溫升就能直接判斷出來，而軸承潤滑油缺失和軸承故障先兆就需要進行區(qū)分，最直接的辦法就是預警后，先按照軸承潤滑油缺失處理，上完潤滑油后由于需要有充分潤滑的時間，因此需要將預警或報警閉鎖設定的延時時間間隔。
當經(jīng)過設定的延時時間間隔后，測量分析模塊（3）自動進入復檢工作狀態(tài)，在設定的復檢時間間隔內(nèi)，測量分析模塊（3）再次檢測到符合預警的條件，則進行報警，復檢時間間隔結(jié)束后，測量分析模塊（3）自動恢復為正常工作狀態(tài)。
電機經(jīng)過設定的復檢時間間隔不再檢測到符合預警的條件，說明潤滑起作用，問題已經(jīng)解決。在設定的復檢時間間隔內(nèi)再次發(fā)生預警，說明軸承發(fā)熱不是由于潤滑問題引起時，即軸承本身出現(xiàn)了嚴重缺陷，因此需要報警。經(jīng)過復檢時間間隔后，不論是否發(fā)生預警，測量分析模塊（3）都需要自動復位，恢復為正常工作狀態(tài)。
為了進一步提高預警的準確性，所述系統(tǒng)還包括軸承噪音傳感器（8），安裝于電機軸承附近的電機端蓋上，將采集到的噪音送給測量分析模塊（3），測量分析模塊（3）進行噪音特征提取，分析判斷軸承的工作狀態(tài)，結(jié)合軸承溫度與軸承溫升數(shù)據(jù)，進行軸承的狀態(tài)預警和報警。
軸承即使有輕微的剝離等損傷，也會發(fā)出不規(guī)則異常聲音，大約14％的軸承過早損毀是污染所致，外部雜質(zhì)進入軸承工作面引起非周期性振動和噪聲。若其噪聲連續(xù)不斷，則可能是滾道有傷；若其噪聲或有或無周期性，則為滾動體受損：若滾動體碎裂，會產(chǎn)生“銼齒聲、沖擊聲”等。因此噪聲特征對于軸承的故障先兆也有著直觀的反映，將溫度和噪聲一起作為信息源，能夠更好的判斷故障先兆，準確預測故障發(fā)展。
由于電機前后兩端都具有軸承，因此軸承溫度傳感器（1）為2個，分別接入測量分析模塊（3），對電機前后軸承同時進行監(jiān)測；相應的，軸承噪音傳感器（8）也為2個，分別接入測量分析模塊（3），對電機前后軸承同時進行監(jiān)測。
系統(tǒng)包括便攜式裝置（9）和中心服務器（10），測量分析模塊（3）將軸承運行溫度、溫升和噪聲數(shù)據(jù)，以及預警和報警信息，經(jīng)通訊模塊（5）發(fā)送給便攜式裝置（9）或中心服務器（10）；同時，通過便攜式裝置（9）或中心服務器（10）經(jīng)通訊模塊（5）向測量分析模塊（3）發(fā)送信息、設置所述系統(tǒng)的各種工作參數(shù)。工作人員可以借助便攜裝置（9）隨時隨地了解軸承工作狀態(tài)，發(fā)生異常時能夠及時響應、及時處理，同時便于現(xiàn)場操作；中心服務器（10）還可以隨時記錄軸承狀態(tài)，方便對軸承壽命預測的參考。
系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接口（11），直接連接外部電子設備（12），進行數(shù)據(jù)交換?？梢詫崪y的溫度和噪聲數(shù)據(jù)導出到計算機等其他外部電子設備（12）中，方便現(xiàn)場測試維護人員對軸承運行狀態(tài)的進一步深入分析。
與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型具有如下優(yōu)點：
1）采用溫升結(jié)合溫度、以及變化趨勢進行電機軸承的故障先兆預警，可以盡早發(fā)現(xiàn)電機軸承出現(xiàn)劣化、以及缺少潤滑油等情況，提高了預警準確率，有效避免了故障的擴大，以及由其引發(fā)的設備損毀和意外停產(chǎn)等嚴重后果。
2）基于電機軸承異常后引發(fā)的外圈溫度和軸承噪聲聯(lián)合進行監(jiān)測預警，進一步提高了預警和報警的準確率。
3）復檢工作狀態(tài)的設計，有利于輔助運行人員及時處理、迅速解決故障，避免故障深化或長時間停產(chǎn)造成損失，大大提高了維修維護效率。
4）采用便攜式裝置或中心服務器，使運行人員隨時了解軸承狀態(tài)，極大地提高了預警和處理速度，方便了運行人員，避免了因故障的進一步發(fā)展而造成軸承損壞。
此外，本系統(tǒng)的設計使其還具有結(jié)構簡單、安裝方便、成本較低等優(yōu)點。
附圖說明
圖1：系統(tǒng)構成示意圖。
圖中：1-軸承溫度傳感器，2-環(huán)境溫度傳感器，3-測量分析模塊，4-顯示模塊，5-通訊模塊，6-現(xiàn)場報警模塊，7-按鍵，8-軸承噪聲傳感器，9-便攜式裝置，10-中心服務器，11-數(shù)據(jù)接口，12-外部電子設備。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明：
如圖1所示，電機前后軸承分別各有一個軸承溫度傳感器（1）和軸承噪聲傳感器（8），四個傳感器都經(jīng)過電機端蓋的鉆孔探入并緊貼在軸承外圈，將測得的軸承溫度和噪聲數(shù)據(jù)送給測量分析模塊（3）。環(huán)境溫度傳感器（2）測量環(huán)境溫度，并與測量分析模塊（3）連接。測量分析模塊（3）將軸承外圈溫度與環(huán)境溫度相減，即可得到軸承外圈實時溫升。
測量分析模塊（3）分析軸承外圈溫升和溫度的變化趨勢，結(jié)合軸承噪音傳感器（8）的數(shù)據(jù)進行噪音特征提取和分析判斷，實現(xiàn)軸承的狀態(tài)預警和報警。
測量分析模塊（3）通過顯示模塊（4）、通訊模塊（5）或現(xiàn)場報警模塊（6）進行預警或報警。軸承工作出現(xiàn)異常時，現(xiàn)場報警模塊（6）可采用聲、光等方式提醒現(xiàn)場工作人員，顯示模塊（4）也將會顯示報警狀態(tài)，以及軸承溫度值和噪聲值等具體運行數(shù)據(jù)，還可經(jīng)通訊模塊（5）通知中心服務器（10），由控制中心及時調(diào)度安排工作人員采取措施。
按鍵（7）與測量分析模塊（3）相連，設置所述系統(tǒng)的工作狀態(tài)，輔助工作人員進行軸承異常工作狀態(tài)的檢修和維護。
便攜式裝置（9）可通過通訊模塊（5）與測量分析模塊（3）通訊，接收軸承運行溫度、溫升和噪聲數(shù)據(jù)，以及預警和報警信息，隨時隨地了解和分析軸承工作狀態(tài)，并能設置測量分析模塊（3）的各種工作參數(shù)。
數(shù)據(jù)接口（11）一般為USB插口或RJ45網(wǎng)口等，與測量分析模塊（3）相連，用于直接連接計算機等外部電子設備（12），將實測的溫度和噪聲數(shù)據(jù)導出做進一步深入分析。