DE102011052935A1

DE102011052935A1 - System und Verfahren zur Komponentenverschleißüberwachung

Info

Publication number: DE102011052935A1
Application number: DE102011052935A
Authority: DE
Inventors: Subhash Nemani; Ravi Kanth S. Thatikonda
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-03-08
Also published as: CH703755A2; CN102538667A; JP2012058238A; US20120057024A1

Abstract

Ein System (20) zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente (10) enthält eine Eingabevorrichtung (22), die auf die sich bewegende Komponente (10) gerichtet ist. Die Eingabevorrichtung (22) erzeugt ein Signal (28), das eine Position der sich bewegenden Komponente (10) widerspiegelt. Ein mit der Eingabevorrichtung (22) in Kommunikationsverbindung stehender Prozessor (24) empfängt das Signal (28) von der Eingabevorrichtung (22) und erzeugt eine grafische Darstellung (32), die die Position der sich bewegenden Komponente (10) widerspiegelt. Ein Verfahren zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente (10) enthält ein Erfassen der sich bewegenden Komponente (10), während sie sich bewegt, und grafisches Darstellen von Positionen der sich bewegenden Komponente (10).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein System und Verfahren zur Überwachung des Verschleißes in einer Komponente. Zum Beispiel können bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Rundlaufabweichungszustände, Schwingungen, Instandhaltungs- und/oder Reparaturintervalle und/oder betriebliche Veränderungen bei der Bewegung von Komponenten zu detektieren, analysieren und/oder vorherzusagen.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Gasturbinen, Pumpen, Gebläse, Generatoren, Motoren und andere Formen kommerzieller Ausrüstungen enthalten häufig Komponenten, die sich im Inneren oder in der Nähe von stationären Komponenten bewegen. Das Spiel zwischen den sich bewegenden Komponenten und den stationären Komponenten stellt einen wichtigen Konstruktionsfaktor dar, der mechanische Effizienz und Leistung mit Herstellungs- und Instandhaltungskosten in Einklang bringt. Insbesondere verbessert ein reduziertes Spiel zwischen den sich bewegenden und den stationären Komponenten allgemein den Wirkungsgrad und die Leistung einer Ausrüstung. Jedoch kann ein reduziertes Spiel auch die Herstellungskosten, um das reduzierte Spiel zu erreichen, steigern und kann auch Instandhaltungskosten, die einem verstärken Anstreifen, Reibung und anderen Wechselwirkungen zwischen den sich bewegenden und stationären Komponenten infolge des reduzierten Spiels zugeschrieben werden, erhöhen. Die erhöhten Herstellungs- und Instandhaltungskosten können in kommerziellen Ausrüstungen, die relativ große Kosten, eine große Masse aufweisen oder in denen die sich bewegenden Komponenten mit relativ hohen Geschwindigkeiten rotieren oder sich mit relativ hohen Geschwindigkeiten bewegen, ein besonderes Problem darstellen. Wenn es möglich ist, können die sich bewegenden Komponenten unter Verwendung von Lagern, Gelenken, Schmiermitteln und anderen mechanischen Vorrichtungen, die zur Schmierung und/oder Reduzierung von Reibung zwischen den sich bewegenden und stationären Komponenten geeignet sind, mit den stationären Komponenten gekoppelt werden. Zum Beispiel kann ein Traglager um eine rotierende Komponente herum eingebaut werden, um die rotierende Komponente mit einer stationären Komponente zu koppeln. Das Traglager bleibt stationär, und eine Kombination aus Lagern und/oder Schmiermitteln im Inneren des Traglagers ermöglicht der rotierenden Komponente, in Bezug auf die stationäre Komponente, frei umzulaufen.
Verschiedene herstellungsbedingte und betriebliche Faktoren können Exzentrizitäten, Rundlaufabweichungsbedingungen oder Fehlausrichtungen zwischen den sich bewegenden und stationären Komponenten hervorrufen, die übermäßige Schwingung, Reibung, Verschleiß oder andere unerwünschte Wechselwirkungen zwischen den sich bewegenden und den stationären Komponenten zur Folge haben können. Zum Beispiel können Toleranzen bei der Herstellung der rotierenden und stationären Komponenten leichte Exzentrizitäten zwischen den rotierenden und den stationären Komponenten ergeben. Obwohl eine statische Justierung während der Montage diese Exzentrizitäten verringern kann, können normaler Verschleiß und normale Abnutzung, die mit einem Betrieb der herkömmlichen Ausrüstung verbunden sind, zusätzliche Exzentrizitäten zwischen den rotierenden und stationären Komponenten hervorrufen. Zum Beispiel sind Lagerölhebung, Wärmewachstum der Lagerstrukturen, Schwingungen der zugehörigen Ausrüstung, ungleichmäßige Wärmeausdehnung, Schlupf und schwerkraftbedingte Absackung oder Durchbiegung einige Beispiele für normalen Verschleiß und normale Abnutzung, die dem Betrieb zuzuschreiben sind und die bereits vorliegende Exzentrizitäten vergrößern oder neue Exzentrizitäten zwischen den rotierenden und den stationären Komponenten hinzufügen können. Irgendwann führt die Anzahl und Größe der Exzentrizitäten zwischen den rotierenden und den stationären Komponenten zu inakzeptabler Schwingung, Reibung, Abnutzung oder anderen unerwünschten Wechselwirkungen zwischen der rotierenden und der stationären Komponente, falls dies nicht fortdauernd überwacht und korrigiert wird.
Es sind verschiedene Systeme und Verfahren in der Technik zur Erfassung und Überwachung von Verschleiß zwischen sich bewegenden und stationären Komponenten bekannt. Zum Beispiel kann übermäßiger Verschleiß zwischen sich bewegenden und stationären Komponenten vergrößerte Schwingungen und/oder Temperaturen herbeiführen. Somit können Beschleunigungsmesser oder Dehnungsmessstreifen verwendet werden, um die Schwingungsniveaus zu messen, um einen drohenden Komponentenausfall zu identifizieren oder vorherzusagen. Jedoch müssen die Beschleunigungsmesser und Dehnungsmesser gewöhnlich mit den sich bewegenden und/oder stationären Komponenten in physischem Kontakt stehen, und dieser physische Kontakt ist nicht immer möglich. Außerdem können andere zugehörige Komponenten Schwingungen in den sich bewegenden und/oder stationären Komponenten hervorrufen, die die Empfindlichkeit und/oder Genauigkeit der Beschleunigungsmesser oder Dehnungsmesser reduzieren.
Es können auch Faseroptik-, Wirbelstrom- und kapazitive Systeme verwendet werden, um Schwingungen und/oder Temperaturen in sich bewegenden Komponenten zu erfassen und zu überwachen. Obwohl diese Systeme keinen direkten physischen Kontakt mit den sich bewegenden Komponenten erfordern, benötigen diese Systeme gewöhnlich, um effektiv zu funktionieren, eine enge Nähe, in der Größenordnung von Millimetern oder Millizoll, zu der sich bewegenden oder stationären Komponente. Außerdem ist die Temperatur ein langsamerer und weniger verlässlicher Indikator für Komponentenverschleiß, und die Systeme können ggf. nicht in der Lage sein, die leichten Temperaturveränderungen zu detektieren, bevor ein Schaden eintritt. Laserbasierte Systeme erfordern gewöhnlich keine derartige enge Nähe und können für Temperaturänderungen empfindlicher sein; jedoch sind laserbasierte Systeme deutlich teurer, und sie können folglich aufgrund der Kosten untragbar sein.
Obwohl all diese Systeme und Verfahren unterschiedliche Effektivitätsgrade aufweisen, umfasst jedes System und Verfahren auch verschiedene Nachteile oder Beschränkungen. Deshalb würden weitere Verbesserungen von Systemen und Verfahren zur Erfassung, Analyse und/oder Vorhersage von Veränderungen der Ausrichtung, Spiele, Exzentrizitäten oder Rundlaufabweichung zwischen sich bewegenden und stationären Komponenten nützlich sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung dargelegt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein, oder sie können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis erfahren werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente. Das System enthält eine Eingabevorrichtung, die auf die sich bewegende Komponente gerichtet ist, wobei die Eingabevorrichtung ein Signal erzeugt, das eine Position der sich bewegenden Komponente widerspiegelt. Mit der Eingabevorrichtung steht ein Prozessor in Kommunikationsverbindung, und der Prozessor empfängt das Signal von der Eingabevorrichtung und wandelt das Signal in ein geordnetes Paar in einem kartesischen Koordinatensystem um.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente, das eine auf die sich bewegende Komponente gerichtete Eingabevorrichtung enthält. Die Eingabevorrichtung erzeugt ein eine Position der sich bewegenden Komponente widerspiegelndes Signal. Ein mit der Eingabevorrichtung in Kommunikationsverbindung stehender Prozessor empfängt das Signal von der Eingabevorrichtung und erzeugt eine Grafik, die die Position der sich bewegenden Komponente widerspiegelt.
Die vorliegende Erfindung kann ferner ein Verfahren zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente enthalten. Das Verfahren enthält ein Erfassen der sich bewegenden Komponente, während sich diese bewegt, und grafisches Darstellen von Positionen der sich bewegenden Komponente.
Fachleute auf dem Gebiet werden die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen und anderer nach einer Durchsicht der Offenbarung besser verstehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine umfassende und umsetzbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren bester Ausführungsart, für Fachleute ist in größerer Genauigkeit in der restlichen Beschreibung dargelegt, die eine Bezugnahme auf die beigefügten Figuren enthält, in denen zeigen:
1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine zu testende Vorrichtung;
2 eine vereinfachte Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 eine beispielhafte grafische Darstellung, die durch das in 2 veranschaulichte System erzeugt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun im Einzelnen auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Bezeichnungen mit Zahlen und Buchstaben, um auf Merkmale in den Zeichnungen zu verweisen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und der Beschreibung werden verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung Bezug zu nehmen.
Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von deren Umfang oder Wesen abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben ein System und Verfahren, das verwendet werden kann, um einen Verschleiß in einer sich bewegenden Komponente zu überwachen. Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung können eine Bewegung eines Teils oder der gesamten sich bewegenden Komponente erfassen bzw. aufzeichnen. Die Bewegung der Komponente kann durch allmählichen Verschleiß, unordnungsgemäße Montage, eine Beschädigung an der Komponente oder praktisch jedes beliebige Ereignis hervorgerufen sein, das eine Intervention durch einen Bediener erfordert. Die erfasste Bewegung der Komponente kann z. B. in einem kartesischen Koordinatensystem aufgezeichnet oder grafisch dargestellt werden. Die Zeichnung oder Grafik kann anschließend mit einer vorbestimmten Kurve verglichen werden, und falls die Aufzeichnung oder Grafik die vorbestimmte Kurve überschreitet bzw. über diese hinausgeht, kann anschließend eine Korrekturmaßnahme ausgeführt werden. Die Korrekturmaßnahme kann aus jeder beliebigen Aktion bestehen, die sich mit der Bewegung der Komponente befasst. Zum Beispiel kann die Korrekturmaßnahme eine Aktivierung von Warnlichtern, Anpassung von Instandhaltungs- und/oder Inspektionsplänen, Anpassung des Ölanhebedrucks, Anfahren zusätzlicher Pumpen, um den Druck oder die Versorgung mit Schmierfluid zu vergrößern, und/oder ein sofortiges Stoppen der rotierenden Komponente enthalten.
1 zeigt eine vereinfachte Zeichnung einer beispielhaften zu testenden Vorrichtung (Testvorrichtung), die durch jede beliebige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwacht werden kann. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeine spezielle Testvorrichtung beschränkt, und die Testvorrichtung kann eine beliebige Komponente aufweisen, die sich bewegt. Zum Beispiel kann eine sich bewegende Komponente 10 der Rotor in einem Generator, Motor, einer Turbine oder einem Verdichter oder praktisch jede Komponente in einer beliebigen Maschine, die sich bewegt, sein. In 1 ist die sich bewegende Komponente 10 als eine Welle 12 veranschaulicht, die durch eine Riemenscheibe 14 angetrieben ist, wie sie in einem Gebläse, Generator, Motor, Verdichter oder einer sonstigen Maschine vorhanden sein können. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird ohne weiteres verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine spezielle sich bewegende Komponente beschränkt ist und dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit praktisch jeder beliebigen Komponente, die sich in irgendeine Richtung bewegt oder dreht, verwendet werden können.
2 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Systems 20 zur Überwachung der sich bewegenden Komponente 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 veranschaulicht, enthält das System 20 im Wesentlichen eine Eingabevorrichtung 22, einen Prozessor 24 und eine Ausgabevorrichtung 26. Die Eingabevorrichtung 22 kann jeden in der Technik bekannten Sensor aufweisen, der in der Lage ist, die sich bewegende Komponente 10 zu überwachen und/oder zu erfassen bzw. aufzuzeichnen, während sich diese bewegt oder während diese rotiert. Zum Beispiel kann die Eingabevorrichtung 22 eine Webcam, eine analoge oder digitale Kamera, eine analoge oder digitale Videokamera oder ein derartiger Videorecorder, ein Infrarotsensor oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Eingabevorrichtung 22 kann in einem beliebigen geeigneten Abstand zu der sich bewegenden Komponente 10 positioniert sein, wobei die Position der Eingabevorrichtung 22 einstellbar sein kann, um Veränderungen in der Umgebung oder Umwelt zu berücksichtigen, wie beispielsweise Beleuchtung, Schatten oder andere Hindernisse zwischen der Eingabevorrichtung 22 und der sich bewegenden Komponente 10, so dass die Eingabevorrichtung 22 die gesamte oder nur einen Teil der sich bewegenden Komponente 10 erblicken kann. Zum Beispiel kann die Eingabevorrichtung 22, wie in 2 veranschaulicht, in einem geeigneten Abstand auf die sich bewegende Komponente 10 gerichtet sein, so dass die Eingabevorrichtung 22 eine gesamte Fläche der sich bewegenden Komponente 10 überwachen und/oder erfassen kann. In modifizierten Ausführungsformen kann die Eingabevorrichtung 22 näher an der sich bewegenden Komponente 10 angeordnet und folglich in der Lage sein, nur einen Abschnitt der sich bewegenden Komponente 10 zu überwachen und/oder zu erfassen.
Die Eingabevorrichtung 22 überwacht und/oder nimmt die sich bewegende Komponente 10 auf, während sich diese bewegt oder dreht. Die Eingabevorrichtung 22 erzeugt dann ein Signal 28, das jede erfasste Position der sich bewegenden Komponente 10 widerspiegelt. Das Signal 28 kann ein analoges oder digitales Signal sein. Zum Beispiel kann eine als die Eingabevorrichtung 22 verwendete Kamera programmiert sein, um die sich bewegende Komponente 10 in bestimmten Zeitintervallen zu fotografieren. Das bestimmte Zeitintervall, das ausgewählt wird, hängt von einer Anzahl von betrieblichen Faktoren, wie z. B. der Linear- oder Rotationsgeschwindigkeit der sich bewegenden Komponente 10, der gewünschten Auflösung, dem Intervall zwischen planmäßigen Instandhaltungs- oder Reparaturmaßnahmen und/oder der speziellen Reparaturhistorie für die spezielle sich bewegende Komponente 10 ab. Nach jeder Aufnahme oder jedem Einzelbild kann die Kamera das jede erfasste Position der sich bewegenden Komponente 10 wiedergebende Signal 28 erzeugen und zu dem Prozessor 24 übertragen. Zum Beispiel kann das Signal 28, das durch die Kamera erzeugt und zu dem Prozessor 24 übertragen wird, ein Standfoto oder eine Momentaufnahme der sich bewegenden Komponente 10 in jeder Position aufweisen. Eine Webcam, eine Videokamera oder ein Videorecorder oder ein Infrarotsensor kann in ähnlicher Weise programmiert sein, um eine kontinuierliche Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 zu erfassen bzw. aufzunehmen und die kontinuierlich erfasste Bewegung als Datenstrom zu dem Prozessor 24 als das Signal 28 zu übertragen, das die kontinuierliche Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 widerspiegelt.
Der Prozessor 24 steht mit der Eingabevorrichtung 22 in Kommunikationsverbindung, um das durch die Eingabevorrichtung 22 erzeugte Signal 28 zu empfangen. In den Prozessor 24 einprogrammierte Algorithmen können das Signal 28 von der Eingabevorrichtung 22 in ein digitales Signal umwandeln, falls dieses nicht bereits ein digitales Signal ist, und das digitale Signal kann aufgezeichnet, grafisch dargestellt oder in sonstiger Weise entsprechend mathematischen Gleichungen umgesetzt werden, um eine Kurve 32 zu erzeugen, die die Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 veranschaulicht. Zum Beispiel kann der Prozessor 24 Bilderkennungssoftware verwenden, um einen Außenumfang 30 der sich bewegenden Komponente 10 in den Standbildern oder dem Videostrom, die durch die Eingabevorrichtung 22 übertragen werden, zu erfassen. Der Prozessor 24 kann anschließend ein geordnetes Paar in einem kartesischen Koordinatensystem diskreten Punkten entlang des Außenumfangs 30 der sich bewegenden Komponente 10 zuordnen. Der Prozessor 24 kann dann die Sammlung der geordneten Paare für all die diskreten Punkte entlang des Außenumfangs 30 der sich bewegenden Komponente 10 aufzeichnen oder grafisch darstellen. Auf diese Weise kann die Aufzeichnung oder Grafik 32 des Außenumfangs 30 der sich bewegenden Komponente 10 verwendet werden, um eine Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 visuell wiederzugeben.
Wie hierin beschrieben, liegt der technische Effekt des Prozessor 24 darin, den Zeitablauf und Betrieb der Eingabevorrichtung 22 zu steuern und das durch die Eingabevorrichtung 22 erzeugte Signal 28 zu empfangen und zu verarbeiten. Der Prozessor 24 kann eine eigenständige Komponente oder eine Teilkomponente sein, die in irgendeinem Computersystem, wie er in der Technik bekannt ist, wie beispielsweise einem Laptop, einem Personalcomputer, einem Minirechner, einem Main-Frame-Computer oder in industriellen Controllern, Mikrocontrollern oder eingebetteten Systemen, enthalten ist, sein. Die verschiedenen Prozessoren 24 und Computersysteme, wie sie hierin erläutert sind, sind nicht auf irgendeine spezielle Hardwarearchitektur oder Konfiguration beschränkt. Ausführungsformen der Systeme und Verfahren, wie sie hierin dargelegt sind, können durch ein oder mehrere Universalzweck- oder kundenspezifische Prozessoren 24 implementiert werden, die auf jede beliebige geeignete Art eingerichtet sind, um die gewünschte Funktionalität bereitzustellen. Der Prozessor 24 kann eingerichtet sein, um eine zusätzliche Funktionalität, entweder ergänzend zu dem vorliegenden Gegenstand oder damit nicht in Beziehung stehend, zu ermöglichen. Zum Beispiel kann einer oder können mehrere Prozessoren 24 eingerichtet sein, um die gewünschte Funktionalität durch einen Zugang auf Softwareinstruktionen bereitzustellen, die in einer Computer lesbaren Form vorliegen. Wenn Software verwendet wird, kann eine beliebige geeignete Programmierung, Skriptsprache oder andere Art von Sprache oder können Kombinationen von Sprachen verwendet werden, um die hierin enthaltenen Lehren zu implementieren. Jedoch muss Software nicht ausschließlich oder überhaupt nicht verwendet werden. Wie für Fachleute auf dem Gebiet verständlich, ohne weitere detaillierte Erläuterungen zu erfordern, können z. B. einige Systeme und Verfahren, wie sie hierin dargelegt und offenbart sind, auch anhand einer festverdrahteten Logik oder sonstigen Schaltung, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, anwendungsspezifischen Schaltungen, implementiert sein. Natürlich können verschiedene Kombinationen von durch einen Computer ausgeführter Software und festverdrahteter Logik oder anderer Schaltkreise auch geeignet sein.
Es ist für Fachleute auf dem Gebiet verständlich, dass die Systeme und Verfahren, wie sie hierin offenbart sind, durch einen oder mehrere geeignete Prozessoren 24 ausgeführt werden können, die das System funktionsfähig machen, um derartige Verfahren auszuführen. Wie oben erwähnt, können derartige Systeme auf ein oder mehrere Computer lesbare Medien zugreifen, die Computer lesbare Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch wenigstens einen Prozessor 24 ausgeführt werden, den wenigstens einen Prozessor 24 veranlassen, ein oder mehrere der Verfahren gemäß dem vorliegenden Gegenstand auszuführen. Es kann jedes beliebige geeignete Computer lesbare Medium oder können beliebige geeignete Computer lesbare Medien verwendet werden, um den vorliegend offenbarten Gegenstand zu implementieren oder auszuführen oder in die Praxis umzusetzen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Disketten, Laufwerke und anderer magnetisch basierter Speichermedien, optischer Speichermedien, einschließlich Scheiben (einschließlich CD-ROMs, DVD-ROMs und deren Varianten), Flash-Speicher, RAM, ROM und anderer Halbleiterspeichervorrichtungen und dergleichen.
3 zeigt eine beispielhafte Aufzeichnung oder grafische Darstellung 32, die durch das System 20 erzeugt wird, um die Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 zu veranschaulichen. Wie in 3 gezeigt, hat der Prozessor 24 das Signal 28 von der Eingabevorrichtung 22 in die Grafik 32 umgesetzt, die die Bewegung des Außenumfangs 30 der sich bewegenden Komponente 10 veranschaulicht. Da die sich bewegende Komponente 10 rotiert, erscheint die Grafik 32 als eine Reihe von Kreisen, die sich im Laufe der Zeit bewegt haben, um die entsprechende Bewegung des Außenumfangs 30 der sich bewegenden Komponente 10 widerzuspiegeln, die durch Schwingung oder Exzentrizitäten in der Welle 12, ein Fehlen von Schmiermittel oder irgendeine andere Folge von Verschleiß hervorgerufen sein kann.
Der dickere Kreis, wie er in 3 veranschaulicht ist, stellt eine vorbestimmte Grenze 34 dar, die in den Prozessor 24 einprogrammiert werden kann. Die vorbestimmte Grenze 34 kann in grafischer Weise die maximal zulässige Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 kennzeichnen, bevor irgendeine Korrekturmaßnahme eingeleitet wird. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Grenze 34 die Bewegungsgröße repräsentieren, die dazu führt, dass die sich bewegende Komponente 10 mit einer benachbarten stationären Komponente in Kontakt tritt oder gegen diese anstreift. Als ein weiteres Beispiel kann die vorbestimmte Grenze 34 die Bewegungsgröße repräsentieren, die eine übermäßige Schwingung, Temperatur, etc., in der kommerziellen Ausrüstung hervorruft.
Der Prozessor 24 kann somit programmiert sein, um die grafische Darstellung 32 der Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 mit der vorbestimmten Grenze 34 zu vergleichen.
Jede Stelle, an der die Grafik 32 die vorbestimmte Grenze 34 schneidet oder durchkreuzt, stellt eine Problemstelle dar. Der Prozessor 24 kann ferner programmiert sein, um auf der Basis der grafischen Darstellung 32 der Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 eine Maßnahme einzuleiten. Die tatsächliche Maßnahme, die durch den Prozessor 24 eingeleitet wird, hängt natürlich von verschiedenen Konstruktionsgesichtspunkten, beispielsweise der speziellen Komponente, die umfasst ist, und der speziellen vorbestimmten Grenze 34, die in den Prozessor 24 einprogrammiert wird, ab. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Grenze 34 einfach die maximal zugelassene Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 zwischen periodischen Inspektionen repräsentieren. In diesem Fall kann, wenn der Prozessor 24 erfasst, dass die Grafik 32 der Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 die vorbestimmte Grenze 34 schneidet oder kreuzt, der Prozessor 24 einfach ein Ausgangssignal 36 zu der Ausgabevorrichtung 26 erzeugen. Das Ausgangssignal 36 kann eine Warnleuchte betätigen, die einen Bediener alarmiert, die sich bewegenden Komponente 10 zu inspizieren. In anderen Ausführungsformen kann das Ausgangssignal 36 Zeitplaninformationen für Reparatur oder Instandhaltung enthalten, die dem Bediener ermöglichen, früher geplante Reparatur- oder Instandhaltungsmaßnahmen anzupassen. Der angepasste Reparatur- und/oder Instandhaltungsplan verbessert die Zuverlässigkeit und den Betrieb der speziellen kommerziellen Ausrüstung, was eine fehlerfreie und möglicherweise verlängerte Nutzungslebensdauer für die spezielle kommerzielle Ausrüstung zur Folge hat. Um ein Beispiel anzugeben, kann die vorbestimmte Grenze 34 den Punkt anzeigen, an dem die sich bewegende Komponente 10 gegen eine andere benachbarte Komponente anstreift oder auftrifft. In diesem Fall kann, wenn der Prozessor 24 erfasst, dass die Grafik 32 der Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 die vorbestimmte Grenze 34 schneidet oder kreuzt, der Prozessor 24 unmittelbarere und entschiedenere Maßnahmen einleiten. Zum Beispiel kann das durch den Prozessor 24 erzeugte Ausgangssignal 36 die kommerzielle Ausrüstung abschalten oder automatisch herunterfahren, um einen teureren oder katastrophalen Schaden an der kommerziellen Ausrüstung oder in der Nähe befindlichem Personal zu verhindern. Auf diese Weise können Ausführungsformen des Systems 20 innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung nicht nur eine übermäßige Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 detektieren, sondern sie können auch eine präzise Problemstelle genau bestimmen und geeignete Korrekturmaßnahmen einleiten, um jede durch übermäßige Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 verursachte Beschädigung zu minimieren oder zu verhindern.
Die Ausgabevorrichtung 26 steht in Kommunikationsverbindung mit dem Prozessor 24 und kann jede beliebige in der Technik bekannte Vorrichtung zur Erfassung und/oder Übermittlung von Informationen aufweisen. Zum Beispiel kann die Ausgabevorrichtung 26 eine Alarmschaltung, einen Drucker, ein Aufzeichnungssystem oder eine Meldeschaltung enthalten. Die Ausgabevorrichtung 26 kann verschiedene Informationen zu für die vorbestimmte Grenze 34 relevanten Bedienern übermitteln. Zum Beispiel kann die Ausgabevorrichtung 26 die spezielle vorbestimmte Grenze 34, die überschritten worden ist, die Position der sich bewegenden Komponente 10, die diese vorbestimmte Grenze überschritt, und/oder eine Liste von Optionen, die für den Bediener zur Verfügung stehen, um den speziellen Zustand zu korrigieren, identifizieren.
Verschiedene Ausführungsformen des Systems 20, die in Bezug auf die 1, 2 und 3 beschrieben und veranschaulicht sind, können verschiedene Vorteile bei der Identifikation und Reaktion auf eine übermäßige Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 bieten. Zum Beispiel stellt die grafische Darstellung 32, die die Bewegung der sich bewegenden Komponente 10 zeigt, eine historische Aufzeichnung bereit, die von einer Person überprüft und analysiert werden kann, um Trends festzustellen und/oder vorherzusagen, wann sich die sich bewegende Komponente 10 über die vorbestimmte Grenze 34 hinaus bewegen wird. Im Ergebnis können präventive oder korrigierende Instandhaltungspläne angepasst werden, um die präventiven oder korrigierenden Instandhaltungsmaßnahmen durchzuführen, bevor sich die sich bewegende Komponente 10 über die vorbestimmte Grenze 34 hinaus bewegt, so dass auf diese Weise unplanmäßige Ausfälle verhindert und/oder reduziert werden. Als ein weiteres Beispiel kann sich die sich bewegende Komponente 10 nur kurz und in sporadischen Intervallen über die vorbestimmte Grenze hinaus bewegen, was eine Erfassung und genaue Lokalisierung der übermäßigen Bewegung durch eine Person schwierig macht. Jedoch kann der gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung programmierte Prozessor 24 leicht, sofort und zuverlässig nicht nur die kurzen Ereignisse, in denen sich die sich bewegende Komponente 10 über die vorbestimmte Grenze 34 hinaus bewegt, sondern auch die genaue Stelle an der sich bewegenden Komponente 10, die die vorbestimmte Grenze überschritten hat, identifizieren.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird leicht verstehen, dass das System 20, wie es vorstehend in Bezug auf die 1, 2 und 3 beschrieben ist, ein Verfahren zur Überwachung der sich bewegenden Komponente 10 bereitstellt. Insbesondere kann das Verfahren ein Erfassen oder Aufnehmen der sich bewegenden Komponente 10, während sie sich bewegt oder rotiert, und grafische Darstellung von Positionen der sich bewegenden Komponente 10 enthalten. Das Verfahren kann ferner ein Erfassen der sich bewegenden Komponente 10, während sie sich bewegt oder rotiert, unter Verwendung einer Videokamera und/oder ein Umsetzen der Positionen der sich bewegenden Komponente 10 in ein digitales Signal enthalten. In weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren ein Umsetzen der Positionen der sich bewegenden Komponente 10 in ein geordnetes Paar in einem kartesischen Koordinatensystem und/oder ein Vergleichen der Positionen der sich bewegenden Komponente 10 mit der vorbestimmten Grenze 34 enthalten. Noch weitere Ausführungsformen können ein Erzeugen des Ausgangssignals 36, das die Positionen der sich bewegenden Komponente 10 widerspiegelt, enthalten, wobei bestimmte Ausgangssignale 36 wenigstens entweder Reparatur- und/oder Instandhaltungs-Planinformationen enthalten können.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jedem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Ein System 20 zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente 10 enthält eine Eingabevorrichtung 22, die auf die sich bewegende Komponente 10 gerichtet ist. Die Eingabevorrichtung 22 erzeugt ein Signal 28, das eine Position der sich bewegenden Komponente 10 widerspiegelt. Ein mit der Eingabevorrichtung 22 in Kommunikationsverbindung stehender Prozessor 24 empfängt das Signal 28 von der Eingabevorrichtung 22 und erzeugt eine grafische Darstellung 32, die die Position der sich bewegenden Komponente 10 widerspiegelt. Ein Verfahren zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente 10 enthält ein Erfassen der sich bewegenden Komponente 10, während sie sich bewegt, und grafisches Darstellen von Positionen der sich bewegenden Komponente 10.
Bezugszeichenliste

10: sich bewegende Komponente
12: Welle
14: Riemenscheibe
20: System
22: Eingabevorrichtung
24: Prozessor
26: Ausgabevorrichtung
28: Signal von der Eingabevorrichtung
30: Außenumfang
32: grafische Darstellung
34: Vorbestimmte Grenze
36: Ausgangssignal

Claims

System (20) zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente (10), das aufweist: a) eine Eingabevorrichtung (22), die auf die sich bewegende Komponente (10) gerichtet ist, wobei die Eingabevorrichtung (22) ein eine Position der sich bewegenden Komponente (10) widerspiegelndes Signal (28) erzeugt; b) einen Prozessor (24) in Kommunikationsverbindung mit der Eingabevorrichtung 22), wobei der Prozessor (24) das Signal von der Eingabevorrichtung (22) empfängt und das Signal (28) in ein geordnetes Paar in einem kartesischen Koordinatensystem umwandelt.
System (20) nach Anspruch 1, wobei die Eingabevorrichtung (22) ein digitaler Videorekorder ist.
System (20) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Prozessor (24) das Signal (28) in ein digitales Signal wandelt.
System (20) nach einem beliebigen der Ansprüche 1–3, wobei der Prozessor (24) das geordnete Paar mit einer vorbestimmten Grenze (34) vergleicht.
System (20) nach einem beliebigen der Ansprüche 1–4, das ferner eine Ausgabevorrichtung (26) in Kommunikationsverbindung mit dem Prozessor (24) aufweist.
System (20) nach einem beliebigen der Ansprüche 1–5, wobei der Prozessor (24) ein Ausgangssignal (36) zu der Ausgabevorrichtung (26) erzeugt, wobei das Ausgangssignal (36) wenigstens entweder Reparatur- und/oder Instandhaltungsplaninformationen enthält.
System (20) nach einem beliebigen der Ansprüche 1–6, wobei der Prozessor (24) eine grafische Darstellung (32) erzeugt, die die Position der sich bewegenden Komponente (10) widerspiegelt.
System (20) nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (24) die grafische Darstellung (32) mit einer vorbestimmten Grenze (34) vergleicht.
Verfahren zur Überwachung einer sich bewegenden Komponente (10), das aufweist: a) Erfassen der sich bewegenden Komponente (10), während sie sich bewegt; und b) grafisches Darstellen von Positionen der sich bewegenden Komponente (10).
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner ein Erfassen der sich bewegenden Komponente (10), während sie sich bewegt, mit einer Videokamera aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 9 oder 10, das ferner ein Umwandeln der Positionen der sich bewegenden Komponente (10) in ein digitales Signal aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 9–11, das ferner ein Umwandeln der Positionen der sich bewegenden Komponente (10) in ein geordnetes Paar in einem kartesischen Koordinatensystem (20) aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 9–12, das ferner ein Vergleichen der Positionen der sich bewegenden Komponente (10) mit einer vorbestimmten Grenze (34) aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 9–13, das ferner ein Erzeugen eines Ausgangssignals (36), das die Positionen der sich bewegenden Komponente (10) widerspiegelt, aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 9–14, das ferner ein Erzeugen eines Ausgangssignals (36) aufweist, das wenigstens entweder Reparatur- und/oder Instandhaltungsplaninformationen enthält.