CN210219262U - 集中智能润滑与轴承监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及集中智能润滑与轴承监测系统，包括润滑泵、输油管路、油脂分配器、报警系统、电机轴承和电子控制器，所述润滑泵通过输油管路与油脂分配器相连，所述油脂分配器用于给电机轴承提供润滑油，所述电子控制器为PLC控制器，所述油脂分配器包括一级油脂分配器和二级油脂分配器，在二级油脂分配器上还分别设有压力监测器，所述压力监测器的数量与二级油脂分配器的数量相同，当压力监测器检测到压力异常时，压力监测器向PLC控制器发出报警信号，PLC控制器控制报警系统报警。由于采用上述方案对当某一二级油脂分配器出现故障时，不需要对电机停机，同时有效降低检修人员的工作量。加脂不受环境、工况影响。

Description

集中智能润滑与轴承监测系统

技术领域

本实用新型属于电子领域，尤其涉及一种智能润滑与轴承监测系统。

背景技术

《轴承故障诊断》指出，机械设备超过50％的故障是由轴承引起，造成轴承故障的主因是润滑不当，合理有效的轴承润滑可大幅度降低设备故障、延长设备使用寿命。目前，普遍使用的递进式集中润滑系统由润滑泵、不锈钢或高压软管、油液分配器、低液位传感器、油液压力器组成。一个电子控制器与润滑泵集成于一体，通过电子控制器对泵进行参数设定和控制，当泵出现任何故障时，电子控制器的显示屏显示报警代码，润滑系统停止工作。操作者通过操作手册查找代码含义，并以此进行故障排查。

现有递进式集中润滑系统适应能力差，主要表现在：

1)控制方式单一：只能通过泵体上的控制器进行参数设定和故障查询，无法实现远距离操作和监控；

2)报警提示不敏感：当润滑泵出现故障时，控制屏只有红灯闪烁，无报警声音，远距离较难发现。

3)可扩展性差：润滑泵运行后，所有润滑点都会依次得到油脂，但是当某一润滑点、输油管路出现故障时，润滑泵将停机。

4)只对轴承进行润滑，无法对轴承工作状态进行监视，轴承故障无法及时发现。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种集中智能润滑与轴承监测系统，当二级油脂分配器上的压力监测器检测到油脂压力异常时，PLC控制器控制报警系统报警，便于在不影响润滑泵工作的情况下及时排出故障。

本实用新型的技术实施方案是：集中智能润滑与轴承监测系统，包括润滑泵、输油管路、油脂分配器、报警系统、电机轴承和电子控制器，所述润滑泵通过输油管路与油脂分配器相连，所述油脂分配器用于给电机轴承提供润滑油，所述电子控制器为PLC控制器，所述油脂分配器包括一级油脂分配器和二级油脂分配器，在二级油脂分配器上还分别设有压力监测器，所述压力监测器的数量与二级油脂分配器的数量相同，当压力监测器检测到压力异常时，压力监测器向PLC控制器发出报警信号，PLC控制器控制报警系统报警。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：还包括电磁换向阀，所述电磁换向阀接于一级油脂分配器和二级油脂分配器之间，当PCL控制器接收到压力监测器的报警信号时，PLC控制器控制电磁换向阀换向，回油管路接通，所述润滑泵输出的油脂经回油集油仓回流至泵油箱。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：在电机轴承上有振动传感器和温度传感器，所述振动传感器和温度传感器分别与PLC控制器相连。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：还包括电脑和触摸屏，所述电脑通过网络通信方式与PLC控制器相连，所述触摸屏通过串口通信方式与PLC控制器相连。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：还包括电气控制系统、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀和压力表，所述电气控制系统与集中智能润滑与轴承监测系统的用电器件相连，所述电气控制系统包括电源控制键，电源控制键作为润滑泵的控制开关，所述固定泵单元固定于润滑泵的主输油管路和一级油脂分配器之间，所述进油过滤器连接在润滑泵的入口处，所述泄压阀和压力表连接在润滑泵的输油管路上。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：还包括控制柜，柜内集成润滑泵、泵油箱、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀、压力表、输油管路、一级油脂分配器、电磁换向阀、二级油脂分配器、回油管路、回油集油仓、电气控制系统和PLC控制器，触摸屏、电源控制键安装于控制柜柜门正上方，柜体两侧侧板开孔，二级油脂分配器的输油管路通过此孔与外部的润滑点连接，与电脑相连的通信线缆从控制柜底板接入。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：当某一个压力监测器在设定时间内未发出油压信号时，系统即发出报警信号。

有益效果

本实用新型由于采用上述方案对二级油脂分配器进行监控，实现油脂输送的集中智能故障检测功能，当某一、二级油脂分配器出现故障时，不需要对电机停机，同时有效降低检修人员的工作量。加脂不受环境、工况影响。

二级油脂分配器进行监控，实现油脂输送的集中智能故障检测功能，当某一、二级油脂分配器出现故障时，不需要对电机停机就可完成轴承加脂的工作。

加装在轴承上的振动与温度传感器可实时监测轴承性能，在轴承出现故障的初期即可发现，有利于及早发现及早维修。

通过串口通信或网络通信的方式实现系统的远程控制；

在润滑泵的输油管路上设置泄压阀和压力表，可以实现对输油管路的监控，保证设备安全。

配置控制柜一套，此种配置可以实现系统的模块化管理，提高润滑泵防尘防水等级。

附图说明

图1为本实用新型集中智能润滑与轴承监测系统的润滑系统结构示意图；

图2为本实用新型集中智能润滑与轴承监测系统的轴承监测系统电路原理示意图；

图3为本实用新型集中智能润滑与轴承监测系统的三片油脂分配器示意图；

图4为本实用新型集中智能润滑与轴承监测系统的硬件框图；

图5为本实用新型集中智能润滑与轴承监测系统柜体结构示意图；

图6为本实用新型集中智能润滑与轴承监测系统工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案的原理及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施方案，对本实用新型进行进一步详细说明。在本实施方式中，所描述的具体实施方案仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图1所示，集中智能润滑与轴承监测系统，包括润滑泵12、输油管路、油脂分配器、报警系统、电机轴承和电子控制器，润滑泵12通过输油管路与油脂分配器相连，油脂分配器给电机轴承提供润滑油，所述的电子控制器为PLC控制器10，所述油脂分配器包括一级油脂分配器3和二级油脂分配器6，在二级油脂分配器6上还分别设有压力监测器5，所述压力监测器5的数量与二级油脂分配器的数量相同，当压力监测器5检测到压力异常时，即当某一个压力监测器5在设定时间内未发出油压信号时，压力监测器5向PLC控制器10发出报警信号，PLC控制器10控制报警系统报警。报警系统为蜂鸣器，将PLC控制器的报警信号线连接蜂鸣器，并将报警信息由数字代码形式转化为汉字形式，实现声光报警的同时，将报警信息以汉字的形式在显示屏显示(电脑显示器和触摸屏)；还包括电磁换向阀4，电磁换向阀4接于一级油脂分配器3和二级油脂分配器6之间，当PCL控制器10接收到压力监测器5的报警信号时，PLC控制器10控制电磁换向阀4换向，回油管路接通，泵输出的油脂经回油集油仓回流至泵油箱。在二级输油管路安装二位二通电磁换向阀4，电磁换向阀4出油口分别连接输油管路与回油管路(输油管路连接二级油脂分配器6，回油管路连接至泵油箱)。电磁换向阀4与二级油脂分配器6通过控制软件进行连锁控制，当二级油脂分配器6上的压力监测器5检测到油脂压力异常时，电磁换向阀4换向，回油管路接通，润滑泵12输出的油脂经回油管路回流至泵油箱。还包括电脑9和触摸屏11，电脑9通过网络通信方式与PLC控制器10相连，触摸屏11通过串口通信方式与PLC控制器10相连。本发明采用PLC控制器10和电脑9端进行控制，由PLC控制器10采集润滑泵的电源信号、压力信号和油位信号，配套控制柜，将润滑泵12、油脂分配器集于控制柜内，通过串口通信或网络通信的方式实现系统的远程控制；在电机轴承上有振动传感器8和温度传感器7，所述振动传感器8和温度传感器7分别与PLC控制器10相连。配置电机和电机轴承，电机转动轴承带动风机，风机转动排风。振动传感器8和温度传感器7收集轴承振动与温度波动数据，在电脑端通过专用的数据分析软件判断轴承磨损状态。还包括电气控制系统、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀1和压力表2，电气控制系统与集中智能润滑与轴承监测系统的用电器件相连，电气控制系统包括电源控制键，电源控制键作为润滑泵12的控制开关，固定泵单元固定于润滑泵的主输油管路和一级油脂分配器之间，进油过滤器连接在润滑泵12的入口处，泄压阀1和压力表2连接在润滑泵12的输油管路上。当压力表异常时，打开泄压阀，泄掉多余的压力。还包括控制柜，柜内集成润滑泵12、泵油箱、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀1、压力表2、主输油管路、一级油脂分配器3、电磁换向阀4、二级油脂分配器6、回油管路、回油集油仓、二级输油管路、电气控制系统和PLC控制器10。触摸屏11、电源控制键安装于控制柜柜门正上方。柜体两侧侧板开孔，二级油脂分配器6的输油管路通过此孔与外部的润滑点连接。与电脑9相连的通信线缆从控制柜底板接入。

本套集中智能润滑与轴承监测系统从轴承的智能润滑和故障预判断两个方面对现有润滑泵进行改进：

1.智能润滑的实现方式：

一个固定排量的油脂分配器为一个或两个润滑点提供油脂输入，通过软件控制润滑泵的启动和停止时间以控制该润滑点在一段时间内获得油脂的总量，智能润滑采用的是“少量而频繁的方式为润滑点注油”，并且轴承总是得到“新的润滑油”。一组分配器由3—10片油脂分配器组成，每一个油脂分配器的排量可以不同。油脂分配器的选择根据润滑点所需油脂量而定。每一组油脂分配器上安装一个压力监测器，压力信号集成至PLC/电脑，压力监测器可以安装在任意一个分配器上。它监测油脂分配器的输油状态，油脂分配器每完成一次油脂输送，压力监测器就获得一个脉冲信号，当某组分配器在一个预定的时间内没有完成油脂输送，压力监测器发出报警信号，即在设定的时间内压力开关没有收到脉冲信号，则认为需要报警，系统提示报警。此时，电磁换向阀换向，回油管路接通。

一组油脂分配器的故障不影响润滑泵的运行，在某一组油脂分配器的维修期间，系统可根据工作程序继续为其他润滑点输送油脂。

2.轴承故障预判断的实现方式：

每一个轴承端附近安装一个加速度振动传感器和一个温度传感器，振动和温度传感器信号集成至PLC/电脑，在轴承工作时，监控软件监测轴承的振动幅度和温度变化。监控软件内输入该型号轴承的标准振动参数，当轴承的振幅与标准振幅出现偏差时，软件会根据偏差等级进行故障分析并可以出具分析报告。

监控软件还监测轴承的温度变化，如果轴承温度超出预设参数时，软件将根据参数的变化进行故障分析并出具分析报告，例如润滑异常、轴承破损及造成故障的原因。

集中智能润滑与轴承监测由一套软件实现。

信号收集：

PLC控制器收集润滑泵油箱的低液位开关信号、润滑泵电源的启动和停止信号、油脂分配器的压力监测器的开关信号、二级输油管路的输入端的电磁换向阀控制信号、轴承振动与温度信号。

功能控制：

本地控制：由PLC完成，PLC连接至触摸屏，触摸屏主界面包含泵的启动、停止、手动、自动和复位按键、运行状态界面(润滑泵启动和停止时间)、参数设置按键、报警信息按键。(按下按键可以提示是什么报的警，如是油压报警和管路报警等，该内容通过软件来实现)选择相应按键后，进入相应工作状态或界面。通过触摸屏“启动—停止”按键控制润滑泵电源的开闭信号控制泵的“启动—停止”。

参数设置：

可对“停止—运行”时间进行设置，设置压力监测器的开关报警时间、设置电磁换向阀工作状态(启动和停止)。

手动模式下，可强制控制电磁换向阀的启动和停止，电磁阀在常闭状态下输油管路与二级油脂分配器导通，通电后与回油管路导通。

远程控制由电脑完成，通过串口通信的方式将PLC与电脑进行通信，对智能润滑系统进行远程控制，对轴承振动与温度监测传感器数据进行实时分析。电脑端可实现完整的数据对比功能、数据存储功能、自动诊断功能。

防护性能：配置600mmx700mmx2000mm控制柜一套，将润滑泵主泵、电气系统(包含PLC)、一级油脂分配器置于控制柜内，此种配置可以实现系统的模块化管理，提高润滑泵防尘防水等级。

集中智能润滑与轴承监测系统的组成：

系统主要由润滑系统和振动与温度监测系统组成。具体包含电气控制单元(PLC控制器)、润滑泵、一级和二级油脂分配器、输油/回油管路、各种传感器或监测元件、电脑、监测软件组成，本地控制由PLC控制器完成，远端控制由电脑完成，电脑端对所有部件实现实时控制及监测。

工作原理：

如图3所示，润滑系统：通过不锈钢管路或高压软管将泵——一级油脂分配器——二级油脂分配器——电磁换向阀——润滑点连接，一台泵可连接最多200个润滑点。润滑泵配备低液位传感器，油脂分配器配备压力监测器，输油管路配备压力计和泄压阀，电气信号连接至PLC控制器，PLC控制器将收集的信号传输至触摸屏和电脑端。硬件连接完成后，通过PLC控制器/电脑对系统的工作时间——停止时间、压力监测器报警时间、手动——自动模式进行设置。设置完成后通过触摸屏/电脑端发出工作指令，润滑泵启动，油脂在润滑泵的作用下从油箱排出，通过输油管路进入一级油脂分配器，一级油脂分配器对油脂进行计量并将定量的油脂以递进方式输送至二级油脂分配器，二级油脂分配器再对油脂进行计量并根据设定的油量以递进方式将油脂输送至润滑点。

当设定的润滑时间结束后，润滑泵停止转动进入待机状态，直至下一次启动。在润滑泵工作时，润滑泵的运行状态由安装在油脂分配器上的压力监测器进行监测，压力监测器安装在指示销的末端，指示销安装在最后一片油脂分配器的出油孔上，由于油脂分配器为递进式出油，当最后一级油脂分配器出油时，指示销会伸出，它就会顶到压力监测器的触点，压力监测器会闭合，出油完毕，指示销又会缩回去，压力监测器又重新打开，PCL控制器就收到一个脉冲信号，连接在电磁换向阀末端的油脂分配器每完成一次输油，压力监测器就发送一个脉冲信号，PLC控制器将收集的脉冲信号发送给触摸屏，如果PLC在设定的时间内能够收到压力监测器发送的脉冲信号，我们就认为系统润滑正常。因为油脂分配器的排量恒定，所以，我们可以通过压力监测器的脉冲信号计算润滑点的得油量。

如图2所示，振动与温度监测系统：在轴承的润滑点附近安装振动与温度传感器，将振动和温度传感器信号采集至PLC控制器，再由PLC控制器传输至电脑端，通过专用软件以棒图形或波形图实时显示振动数据值，峭度指标，峰态、峰值因数并且存储长期的历史数据；

设定标准轴承温度，根据标准值设定温度监控范围，采用波形图或棒图实时显示温度数据；

温度异常报警、记录温度，当温度传感器超出预设的标准值，则认为温度异常，控制报警；

系统带轴承大数据库，对于数据库中没有的轴承标准数据可以手动输入；

数据管理，可以分别以测点形式，机器分组形式对数据库进行管理；

数据记录功能，系统提供数据记录功能，记录的数据可通过数值和曲线显示；

数据分析功能：轴承振动与温度监测系统具有频谱分析，包络分析，倒谱分析等分析功能，系统提前录入所监测电机轴承的参数，当传感器工作并将振动和温度参数传递给软件后，软件内预存的轴承大数据对比当前采集到的电机轴承数据，通过频谱分析，包络分析，倒谱分析、极值分析等诊断方法判断轴承工作状态。如果振动与温度分析值与大数据(记录各种轴承型号的参数)产生差异，系统认为轴承出现故障。

系统提供强大的报表输出功能，可以直接将轴承信息、波形数据、以及状态参数输出到WORD或EXCEL软件中。

本专利技术采用集成化设计，通过多种技术手段保证系统的运行可靠性，具有较强的工程使用价值。

在此实施例中，一套4升润滑泵为9个润滑点提供自动润滑，实施例选用一套镀锌板材质的控制柜，柜体尺寸为：800mmx600mmx2000mm。柜内集成4升润滑泵、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀、压力表、主输油管路、一级油脂分配器(0.4ml/片x3)、电磁换向阀、二级油脂分配器、回油管路、回油集油仓、二级输油管路、电气控制系统、PLC控制模块。控制柜柜门正上方安装触摸屏，电源控制键。柜体两侧侧板开孔(孔径φ12x9)，2级输油管路通过此孔与外部的润滑点连接。所有通信线缆从控制柜底板接入。PLC与远程电脑端连接，实现电脑与PLC的通信。

润滑系统在安装前进行油脂预填充，安装完毕后，润滑管路、分配器必须完全充满油脂，并且不能含有气体。泵油箱配备低液位监测开关，信号连接至PLC。润滑泵的出油孔安装一套固定泵单元，齿轮泵每旋转一圈，泵单元输出0.16ml油脂，油脂通过主输油管路进入一级油脂分配器并推动油脂分配器内的柱塞杆动作，柱塞杆的一次行程排出0.4ml油脂，油脂以递进的方式依次推动柱塞杆①、②、③(如图3所示)，从而以递进方式实现油脂的排出，图示A、B、C、D、E、F为分配器的排油口。每一片分配器包含一个或两个排油口。图中有三片分配器。

本实施例中，一组一级分配器配备三个出油口，三个出油口通过输油管路分别连接三套电磁换向阀，电磁换向阀又分别连接三组二级油脂分配器、三条回油管路。电磁换向阀控制线缆连接至PLC控制器。回油管路集成至一个回油集油仓，回油集油仓与润滑泵补油口连接，当润滑点出现故障或管路堵塞时，电磁换向阀自动换向，润滑泵输出油脂自动流回到泵油箱。

三组二级分配器配备九个出油口，分别连接至润滑点。每组二级分配器配备一个油压监测器，信号连接至PLC控制器，当二级油脂分配器内的柱塞杆每动作一次，PLC控制器即可通过油压监测器监测到相应信号。在系统自动运行状态，当某一个油压监测器在设定时间内应该提供油压信号而无提供时，系统发出故障报警。此时，电磁换向阀自动切换输油状态，油脂进入回油管路，检修人员进行故障确认后，可将故障消除。在润滑系统正常工作的情况下对造成故障的油脂分配器或输油管路进行维修。

每一个润滑点对应一组振动与温度传感器，信号也传送至PLC控制器。

本实施例PLC控制器选用三菱FX3U可编程控制器，电源模块选用明纬EDR-75，维伦触摸屏，PLC控制软件、电脑端控制软件由中核研发。

如图4和图5所示，下面从控制系统的角度，将功能的具体实现思路进行阐述。

FX3U系统对整个润滑系统进行数据采集、控制，保证系统的稳定性。主要内容如下：

创建系统监测变量，主要监测各开关信号的实时状态，再通过与预设阈值进行比较，从而实现对油压监测器工作状态的监测及油路切换的控制。

创建用于与触摸屏通讯的串口协议，可通过串口协议将各开关信号状态，工作时间状态等上传到触摸屏进行显示。

可扩展机轴承温度检测、轴振动监测模块，实现对温度及振动信号采集，将信号传送至电脑端。

如图6所示，系统工作流程：系统上电后，自动初始化恢复上次断电前的状态。当自动模式下时，第一计时器开始计时：当第一计时器小于泵工作时间时，润滑泵开始工作，同时第二计时器开始计时，如果在设定的压力开关动作时间内，压力监测器没有动作，则此工作油路出现故障，此路回油电磁阀将自动开启泄压并报警，同时将报警信号反馈到触摸屏显示；当第一计时器大于润滑泵的工作时间时，润滑泵进入间歇工作状态，待第一计时器大于循环时间后，第一计时器时间清零开始重新计时，泵再次进入工作状态。当监测到油箱液位低时，系统报警并将报警信号反馈到触摸屏显示。

该系统同时可扩展温度及振动监测功能。通过PLC控制器采集振动与温度参数，并将数据传送电脑端软件系统。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.集中智能润滑与轴承监测系统，包括润滑泵、输油管路、油脂分配器、报警系统、电机轴承和电子控制器，所述润滑泵通过输油管路与油脂分配器相连，所述油脂分配器用于给电机轴承提供润滑油，其特征在于：所述电子控制器为PLC控制器，所述油脂分配器包括一级油脂分配器和二级油脂分配器，在二级油脂分配器上还分别设有压力监测器，所述压力监测器的数量与二级油脂分配器的数量相同，当压力监测器检测到压力异常时，压力监测器向PLC控制器发出报警信号，PLC控制器控制报警系统报警。

2.根据权利要求1所述的集中智能润滑与轴承监测系统，其特征在于：还包括电磁换向阀，所述电磁换向阀接于一级油脂分配器和二级油脂分配器之间，当PCL控制器接收到压力监测器的报警信号时，PLC控制器控制电磁换向阀换向，回油管路接通，所述润滑泵输出的油脂经回油集油仓回流至泵油箱。

3.根据权利要求2所述的集中智能润滑与轴承监测系统，其特征在于：在电机轴承上有振动传感器和温度传感器，所述振动传感器和温度传感器分别与PLC控制器相连。

4.根据权利要求3所述的集中智能润滑与轴承监测系统，其特征在于：还包括电脑和触摸屏，所述电脑通过网络通信方式与PLC控制器相连，所述触摸屏通过串口通信方式与PLC控制器相连。

5.根据权利要求4所述的集中智能润滑与轴承监测系统，其特征在于：还包括电气控制系统、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀和压力表，所述电气控制系统与集中智能润滑与轴承监测系统的用电器件相连，所述电气控制系统包括电源控制键，电源控制键作为润滑泵的控制开关，所述固定泵单元固定于润滑泵的主输油管路和一级油脂分配器之间，所述进油过滤器连接在润滑泵的入口处，所述泄压阀和压力表连接在润滑泵的输油管路上。

6.根据权利要求5所述的集中智能润滑与轴承监测系统，其特征在于：还包括控制柜，柜内集成润滑泵、泵油箱、固定泵单元、进油过滤器、泄压阀、压力表、输油管路、一级油脂分配器、电磁换向阀、二级油脂分配器、回油管路、回油集油仓、电气控制系统和PLC控制器，触摸屏、电源控制键安装于控制柜柜门正上方，柜体两侧侧板开孔，二级油脂分配器的输油管路通过此孔与外部的润滑点连接，与电脑相连的通信线缆从控制柜底板接入。

7.根据权利要求5所述的集中智能润滑与轴承监测系统，其特征在于：当某一个压力监测器在设定时间内未发出油压信号时，系统即发出报警信号。

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