CN112723101B - 用于监测滑轮轴承状况的系统和方法 - Google Patents

Abstract

该公开内容涉及一种用于监测滑轮轴承状况的系统和方法，且特别地涉及采用该系统和方法的乘客输送机系统，诸如电梯系统。示例性乘客输送机系统包括悬挂部件和配置成在轴承上旋转的滑轮。悬挂部件包绕滑轮的至少一部分。此外，系统包括邻近悬挂部件的端部安装的传感器，以及配置成基于传感器的输出来确定轴承状况的控制器。

Description

用于监测滑轮轴承状况的系统和方法

技术领域

该公开内容涉及一种用于监测滑轮轴承状况的系统和方法，且特别地涉及采用该系统和方法的乘客输送机系统，诸如电梯系统。

背景技术

乘客输送机系统(诸如电梯系统)大体上包括马达、传动轴和制动系统。在电梯系统的上下文中，马达、传动轴和制动系统控制电梯轿厢在井道内的移动。特别地，电梯轿厢和对重典型地悬挂自包绕传动轴的一个或多个悬挂部件，诸如带或绳。悬挂部件典型地还包绕一个或多个滑轮，该一个或多个滑轮继而配置成在称为滑轮轴承的轴承上旋转。

发明内容

根据本公开内容的示例性方面的乘客输送机系统其中包括悬挂部件和配置成在轴承上旋转的滑轮。悬挂部件包绕滑轮的至少一部分。此外，系统包括邻近悬挂部件的端部安装的传感器，以及配置成基于传感器的输出来确定轴承状况的控制器。

在前述乘客输送机系统的另外的非限制性实施例中，系统包括电梯轿厢和对重。此外，滑轮邻近电梯轿厢和对重中的一者安装。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，滑轮为配置成在第一轴承上旋转且邻近电梯轿厢安装的第一滑轮，乘客输送机系统包括配置成在第二轴承上旋转的第二滑轮，该第二滑轮邻近对重安装，且悬挂部件包绕第一滑轮和第二滑轮的至少一部分。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，传感器为邻近悬挂部件的第一端安装的第一传感器，且乘客输送机系统包括邻近悬挂部件的与第一端相反的第二端安装的第二传感器。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，悬挂部件的第一端为悬挂部件的直接延伸到第一滑轮的节段的端部，且悬挂部件的第二端为悬挂部件的直接延伸到第二滑轮的节段的端部。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器配置成基于第一传感器的输出来确定第一轴承的状况，且控制器配置成基于第二传感器的输出来确定第二轴承的状况。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，传感器为加速度计。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器配置成当传感器的输出超过阈值时识别轴承的潜在受损状况。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器将滤波器应用于传感器的输出，以剔除输出中不太可能指示潜在受损状况的部分。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，阈值为在时域和频域中的至少一者中的阈值，且控制器配置成基于在时域或频域中超过阈值的传感器的输出的幅度来识别潜在受损状况。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器基于输出来确定RMS加速度且将RMS加速度与阈值比较。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器配置成将传感器的输出从时域变换到频域。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器配置成当传感器的输出超过与多个不同的潜在受损状况中的相应一个对应的阈值时识别轴承的多个不同的潜在受损状况。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，多个不同的潜在受损状况包括轴承的滚珠、轴承的保持架、轴承的外圈和轴承的内圈的潜在损伤。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，系统包括传动轴，且传感器未邻近悬挂部件的直接通向传动轴的节段安装。

在前述乘客输送机系统中任一个的另外的非限制性实施例中，控制器配置成响应于识别出潜在受损状况来引起提示发出。

根据本公开内容的示例性方面的方法其中包括基于邻近悬挂部件的端部安装的传感器的输出来识别滑轮的轴承的潜在受损状况。滑轮邻近电梯轿厢和对重中的一者安装。

在前述方法的另外的非限制性实施例中，方法包括基于邻近悬挂部件的从第一端直接通向第一滑轮的节段邻近悬挂部件的第一端安装的第一传感器的输出来识别邻近电梯轿厢安装的第一滑轮的第一轴承的潜在受损状况。方法还包括基于邻近悬挂部件的从第二端直接通向第二滑轮的节段邻近悬挂部件的第二端安装的第二传感器的输出来识别邻近对重安装的第二滑轮的第二轴承的潜在受损状况。

在前述方法中任一种的另外的非限制性实施例中，识别步骤包括识别轴承的滚珠、轴承的保持架、轴承的外圈和轴承的内圈的损伤中的至少一者。

在前述方法中任一种的另外的非限制性实施例中，识别步骤包括确定传感器的输出在时域和频域中的至少一者中超过阈值。

前面的段落、权利要求书或以下描述和图的实施例、示例和备选方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一个)可独立地或以任何组合来采用。结合一个实施例来描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征不兼容。

附图说明

图1示意性地示出示例性乘客输送机系统。

具体实施方式

该公开内容涉及一种用于监测滑轮轴承状况的系统和方法，且特别地涉及采用该系统和方法的乘客输送机系统，诸如电梯系统。示例性乘客输送机系统包括悬挂部件和配置成在轴承上旋转的滑轮。悬挂部件包绕滑轮的至少一部分。此外，系统包括邻近悬挂部件的端部安装的传感器，以及配置成基于传感器的输出来确定轴承状况的控制器。该公开内容允许实时监测滑轮轴承的状况(可能在远程位置处(即，不在现场))，其允许人执行滑轮轴承的基于状况的维护，而不是仅执行滑轮轴承的定期检查。此外，该公开内容相对容易并入到现有的电梯系统中，意指该公开内容可用来用实时滑轮轴承监测特征来改造现有的电梯系统。这些和其它益处将从以下书面描述中了解到。

图1示意性地示出示例性乘客输送机系统10。图1中，乘客输送机系统10为电梯系统，然而该公开内容可延及至其它乘客输送机系统，诸如自动扶梯。

乘客输送机系统10包括配置成在井道中行进的电梯轿厢12。在该示例中，电梯轿厢12的行进由传动系统14管控，该传动系统14包括电动马达、机械地连接到电动马达的传动轴16，以及一个或多个制动器。例如，传动轴16可安装在井道中或在井道外部在机房中。

电梯轿厢12和对重18悬挂自至少部分地包绕传动轴16的悬挂部件20，诸如带或绳。因此，当传动轴16旋转时，电梯轿厢12取决于传动轴16的旋转方向来在井道内竖直地向上或向下移动。虽然图1中仅示出一个悬挂部件20，应理解的是，电梯轿厢12和对重18可悬挂自多个悬挂部件。

悬挂部件20在第一端22与第二端24之间延伸。在该示例中，悬挂部件20的第一端22和第二端24附接到相应的第一终端26和第二终端28，其可包括楔状插座、陷型端子、套圈和套管，或用于电梯悬挂部件的其它已知类型的终端。本文中提及的悬挂部件20的端部包括端部22、24和终端26、28。端部22、24和终端26、28可相对彼此接近，且例如可在机房中彼此邻近地布置。

在该示例中，悬挂部件20包括从第一端22直接延伸到第一滑轮32的第一节段30，第一滑轮32安装到电梯轿厢12且配置成在第一轴承34上旋转(即，在第一轴承34上转动)。用语直接用于意指没有居间的滑轮，例如，沿节段30在第一端22与第一滑轮32之间。第一滑轮32配置成在乘客输送机系统10的操作期间电梯轿厢12在井道内移动时与电梯轿厢12行进。

在该示例中，第一轴承34包括内圈、外圈、保持架和多个滚动元件，诸如滚珠。悬挂部件20包绕第一滑轮32的至少一部分。虽然仅示出一个第一滑轮32，可存在多个第一滑轮安装到电梯轿厢12。

悬挂部件20包括从第一滑轮32直接延伸到第二滑轮38的第二节段36、从第二滑轮38直接延伸到传动轴16的第三节段40，以及从传动轴16直接延伸到第三滑轮44的第四节段42。悬挂部件20的第五节段46从第三滑轮44直接延伸到安装至对重18的第四滑轮48。悬挂部件20的第六节段50从第四滑轮48直接延伸到第二端24。第四滑轮48配置成在乘客输送机系统10的操作期间对重18移动时与对重18行进。如同第一滑轮32一样，悬挂部件20至少部分地包绕传动轴16和滑轮38、44、48中的每个。

如相对于节段30、36、40、42、46和50所使用的用语节段用来表示在邻近的端部和/或滑轮之间的悬挂部件20的总长度的节段。邻近的端部和/或滑轮之间的距离可在乘客输送机系统10的操作期间改变。虽然在该示例中悬挂部件20布置成使得它呈现六个节段，应理解的是，该公开内容延及至包括额外或更少滑轮和额外或更少节段的其它布置。此外，虽然传动轴16在特定位置中示出，传动轴16可沿悬挂部件20位于其它位置。如本文中相对于滑轮和节段所使用的，用语“第一”、“第二”、“第三”等是任意的且仅用于解释的目的。

上文论述的滑轮可各自配置成在与轴承34类似配置的轴承上旋转。例如，滑轮48配置成在轴承52上旋转，该轴承52包括内圈、外圈、保持架和多个滚动元件，诸如滚珠。轴承34、52可称为滑轮轴承或滑轮的轴承。轴承34、52可各自包括一个或多个轴承，诸如成组的两个轴承。

该公开内容配置成监测乘客输送机系统10中的轴承的状况，即健康状况。特别地，该公开内容配置成监测轴承34、52的状况以识别轴承34、52的潜在受损状况。用语潜在受损状况在本文中用来表示其中轴承状况相对于正常操作状况可能在质量上降低了且其可导致乘坐质量降低的状况。用语潜在受损状况包括其中轴承已实际损坏或轴承操作由磨损或缺陷所实际受损的状况，而且包括其中轴承未损坏但可能可受损的状况。轴承的潜在受损状况可由另一构件(诸如邻近的滑轮)或滑轮与悬挂部件之间的相互作用所引起。响应于潜在受损状况，可执行轴承的检查，且可确定：关于轴承是没有问题的，轴承或另一构件需要维修，或者必须更换轴承或另一构件。

图1中，第一传感器54邻近第一端22安装，且特别地直接附接到第一终端26。第二传感器56邻近第二端24安装，且特别地直接附接到第二终端28。在该示例中，第一传感器54和第二传感器56为加速度计，且配置成生成指示轴承34、52状况的输出。特别地，第一传感器54和第二传感器56配置成生成指示悬挂部件20的相应节段30、50中的振动的输出。

虽然图1中示出两个传感器54、56，该公开内容延及至包括一个或多个传感器的乘客输送机系统。例如，乘客输送机系统10可包括传感器54、56中的一者或两者。

第一传感器54和第二传感器56电子地连接到控制器58。图1中示意性地示出控制器58。控制器58包括电子设备、软件或两者，以执行本文中描述的功能。在一个非限制性实施例中，控制器58为电梯传动控制器。虽然它示为单个装置，控制器58可包括呈多个硬件装置形式的多个控制器，或者在一个或多个硬件装置内的多个软件控制器。控制器区域网络60允许控制器58通过有线和/或无线电子连接与乘客输送机系统10的各个构件(即第一传感器54和第二传感器56)通信。

控制器58配置成基于第一传感器54和第二传感器56的相应输出来确定轴承34、52的状况。控制器58可备选地或另外配置成基于传感器54、56的输出来检测来自滑轮-悬挂部件相互作用的噪声。通过使第一传感器54和第二传感器56邻近相应的第一端22和第二端24布置，减小来自乘客输送机系统10的其它构件(诸如传动轴16)的噪声。第一传感器54和第二传感器56未邻近悬挂部件20的直接通向传动轴16的节段(诸如节段40或42)安装。以该方式，第一传感器54和第二传感器56的输出代表相应节段30、50中的振动，该振动继而可由控制器58解释为相应轴承34、52的状况。

第一传感器54和第二传感器56为加速度计，且配置成测量振动。在该示例中，第一传感器54和第二传感器56配置成生成输出信号，该输出信号具有指示相应节段30、50的加速度的幅度。控制器58配置成当相应的第一传感器54和第二传感器56的输出超过阈值时识别第一轴承34和第二轴承52中相应一个的潜在受损状况。

阈值可为已知对应于潜在受损状况的预定阈值。控制器58可并行考虑多个不同的阈值。不同的阈值可对应于轴承34、52的不同潜在受损状况。特别地，可存在对应于内圈、外圈、保持架和滚动元件的潜在受损状况的不同阈值。

如果输出满足或超过阈值中的一个，控制器58识别潜在受损状况。响应于该确定，控制器58可向维护人员发送信号或发出提示。如果已知，提示还可指示潜在受损状况适用于特定轴承(即，轴承34或52)的特定构件(即，内圈、外圈、保持架或滚动元件)。在一些示例中，控制器58还可停止乘客输送机系统10的操作，直到执行检查。

为了确定是否已满足或超过阈值，控制器58可使用常规分析和/或包络分析来分析第一传感器54和第二传感器56的输出。执行冗余分析可给予轴承存在潜在受损状况的确定以额外的信心。那就是说，该公开内容不限于冗余分析，且第一传感器54和第二传感器56的输出可使用一种分析技术来分析。

在常规分析中，控制器58将在时域和频域中的一者或两者中的第一传感器54和第二传感器56的输出与预定阈值中的一个或多个比较。在时域中，控制器58可比较均方根(RMS)加速度，该加速度是特定时间窗上的时变加速度数据的平均值。如果如由第一传感器54和第二传感器56中特定的一个传感器所报告的RMS加速度超过阈值，然后控制器58识别相应轴承34、52的潜在受损状况。

控制器58还可通过将第一传感器54和第二传感器56的输出变换到频域且将输出与阈值比较来分析第一传感器54和第二传感器56的输出，该阈值已知对应于在某些频率下的潜在受损状况。再次，如果超过阈值中的一个或多个，识别出潜在受损状况。在一个示例中，在频域中分析第一传感器54和第二传感器56的输出允许控制器58识别与轴承34、52的单独构件相关联的潜在受损状况。例如，某一频率下的过大幅度可与保持架缺陷相关联，而另一频率下的过大幅度可与滚动元件缺陷相关联。

在包络分析中，控制器58可处理来自第一传感器54和第二传感器56的输出信号，且使用经处理的信号来确定是否存在潜在受损状况。在一个示例中，控制器58将滤波器(诸如带通滤波器)应用于第一传感器54和第二传感器56的输出，使得已知对应且示出敏感于轴承劣化的频率被允许通过。在另外的示例中，滤波器剔除输出中不太可能指示轴承34、52潜在受损状况的部分。例如，如果在操作期间传动轴16的频率已知，控制器58可滤掉该频率。控制器58可考虑在时域和/或频域中经处理和/或经滤波的信号的输出是否超过一个或多个阈值。特别地，控制器58可考虑在时域中经滤波的信号的RMS加速度是否超过阈值和/或考虑在频域中某些频率下经滤波的信号的幅度是否超过一个或多个阈值。

应理解的是，诸如“大体上”、“基本”和“约”之类的用语不意在为无界限的用语，且应解释成与本领域技术人员将解释那些用语的方式相一致。

虽然不同示例具有图中示出的特定构件，该公开内容的实施例不限于那些特定的组合。有可能将来自示例中一个的构件或特征中的一些与来自示例中另一个的特征或构件组合使用。另外，伴随该公开内容的各个图不一定按比例，且一些特征可放大或最大限度地减小以示出特定构件或布置的某些细节。

该领域普通技术人员将理解，上文描述的实施例是示例性且非限制性的。即，该公开内容的修改将归于权利要求书的范围内。因此，应研究以下权利要求书来确定它们的真实范围和内容。

Claims (16)

1.一种乘客输送机系统，包括：

电梯轿厢；

对重；

悬挂部件；

滑轮，所述滑轮配置成在轴承上旋转，其中所述滑轮为配置成在第一轴承上旋转且邻近所述电梯轿厢安装的第一滑轮；

第二滑轮，其配置成在第二轴承上旋转的，其中所述第二滑轮邻近所述对重安装，以及其中所述悬挂部件包绕所述第一滑轮和所述第二滑轮的至少一部分；

传感器，所述传感器邻近所述悬挂部件的端部安装，其中所述传感器为邻近所述悬挂部件的第一端安装的第一传感器，

第二传感器，其邻近所述悬挂部件的与所述第一端相反的第二端安装；以及

控制器，所述控制器配置成基于所述传感器的输出来确定所述轴承的状况。

2.根据权利要求1所述的乘客输送机系统，其特征在于：

所述悬挂部件的第一端为所述悬挂部件的直接延伸到所述第一滑轮的节段的端部，以及所述悬挂部件的第二端为所述悬挂部件的直接延伸到所述第二滑轮的节段的端部。

3.根据权利要求2所述的乘客输送机系统，其特征在于：

所述控制器配置成基于所述第一传感器的输出来确定所述第一轴承的状况，以及所述控制器配置成基于所述第二传感器的输出来确定所述第二轴承的状况。

4.根据权利要求1所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述传感器为加速度计。

5.根据权利要求1所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述控制器配置成当所述传感器的输出超过阈值时识别所述轴承的潜在受损状况。

6.根据权利要求5所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述控制器将滤波器应用于所述传感器的输出，以剔除所述输出中不太可能指示所述潜在受损状况的部分。

7.根据权利要求5所述的乘客输送机系统，其特征在于：

所述阈值为在时域和频域中的至少一者中的阈值，以及

所述控制器配置成基于在时域或频域中超过所述阈值的所述传感器的输出的幅度来识别所述潜在受损状况。

8.根据权利要求7所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述控制器基于所述输出来确定RMS加速度且将所述RMS加速度与所述阈值比较。

9.根据权利要求7所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述控制器配置成将所述传感器的输出从所述时域变换到所述频域。

10.根据权利要求5所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述控制器配置成当所述传感器的输出超过与多个不同的潜在受损状况中的相应一个对应的阈值时识别所述轴承的多个不同的潜在受损状况。

11.根据权利要求10所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述多个不同的潜在受损状况包括所述轴承的滚珠、所述轴承的保持架、所述轴承的外圈和所述轴承的内圈的潜在损伤。

12.根据权利要求1所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述乘客输送机系统还包括传动轴，其中所述传感器未邻近所述悬挂部件的直接通向所述传动轴的节段安装。

13.根据权利要求1所述的乘客输送机系统，其特征在于，所述控制器配置成响应于识别出潜在受损状况来引起提示发出。

14.一种识别滑轮的轴承的潜在受损状况的方法，包括：

基于邻近悬挂部件的端部安装的传感器的输出来识别滑轮的轴承的潜在受损状况，其中所述滑轮邻近电梯轿厢和对重中的一者安装，其中识别滑轮的轴承的潜在受损状况包括：

邻近所述电梯轿厢安装的第一滑轮的第一轴承的潜在受损状况基于邻近所述悬挂部件的从所述悬挂部件的第一端直接通向所述第一滑轮的节段邻近所述第一端安装的第一传感器的输出来识别；以及还包括：

邻近所述对重安装的第二滑轮的第二轴承的潜在受损状况基于邻近所述悬挂部件的从所述悬挂部件的第二端直接通向所述第二滑轮的节段邻近所述第二端安装的第二传感器的输出来识别。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，识别步骤包括识别所述轴承的滚珠、所述轴承的保持架、所述轴承的外圈和所述轴承的内圈的损伤中的至少一者。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，识别步骤包括确定所述传感器的输出在时域和频域中的至少一者中超过阈值。