DE2750444C2

DE2750444C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Verschleiß an einem Wellenlager

Info

Publication number: DE2750444C2
Application number: DE2750444A
Authority: DE
Inventors: Carlton Mckinley Spring Tex. Slough
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB1539646A; DE2750444A1; JPS5368265A; US4107603A

Description

ίο Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und Verschleiß an einem Wellenlager für eine umlaufende Welle, in deren Nähe ein durch quer zur Wellenlängsachse gerichtete Wellenverlagerung beeinflußbares Magnetfeld erzeugt und anhand des Magnetfeldes ein in seiner Größe dem Verschleiß des Wellenlagers entsprechendes Verlagerungssignal hergeleitet wird.

Die Wellenlager von z. B. Schiffsschraubenwellen spielen eine sehr wichtige Rolle für den Schiffsantrieb, was beispielsweise daran zu sehen ist, daß ein auf See auftretendes Versagen des Wellenlagers nicht nur sehr kostspielig ist, sondern auch mittelbar eine Gefahr für das Schiff darstellt. Der in vorgegebenen Wartungsintervallen im Hafen vorgenommene Austausch von Wellenlagern ist ebenfalls sehr kostenaufwendig und manchmal unnötig, wenn das Lager noch brauchbar ist. Es ist bereits eine Einrichtung zum Feststellen einer Lagerabnutzung in einer Maschine mit relativ zueinander drehbaren Teilen bekannt (CH-PS 5 76 135), die ein eine Magnetanordnung und eine Spule umfassendes elektromagnetisches System aufweist, welches derart auf den relativ zueinander drehbaren Teilen angeordnet ist, daß in der Spule eine Spannung induziert wird, wenn sich die genannten Teile relativ zueinander exzentrisch drehen, wobei die Größe der induzierten Spannung von der Größe der Exzentrizität abhängt Die relativ zueinander drehbaren Teile umfassen einen Stator und einen Rotor. Das in der Spule induzierte Spannungssignal wird einem Abfühlschaltkreis zugeführt, der eine Abschaltvorrichtung erregt, wenn der Signalpegel einen bestimmten Pegel übersteigt. Der Abfühlschaltkreis enthält einen Speicher zum Speichern des maximalen Signalpageis seit dem Einschalten des Abfühlschaltkreises. Der Speicher liefert ein Ausgangssignal, das ein Bezugssignal regelt und Mittel besitzt zum Feststellen, ob das Spannungssignal von der Spule einen vom Bezugssignal abhängigen Pegel übersteigt, und zum Liefern von Impulsen an den Zähler, um das Bezugssignal zu vergrößern, wenn das Spannungssignal den genannten Pegel übersteigt. Mit Hilfe dieser bekannten Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, genaue Meßwerte über den mittleren Lagerverschleiß und den maximalen Lagerverschleiß zu erhalten, die zur richtigen Beurteilung des tatsächlichen Lagerverschleißes erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Verschleißes an einem Wellenlager zu schaffen, das genaue Meßwerte über den mittleren Lagerverschleiß und den maximalen Lagerverschleiß liefert. Dies wird gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, daß das Verlagerungssignal zur Herleitung eines Lagerverschleißmittelwertes gemittelt wird, und daß die Verlagerungssignalspitzenwerte ermittelt werden und ein den ermittelten Spitzenwerten entsprechendes Maximalverlagerungssignal hergeleitet wird. Das gemittelte Verlagerungssignal und das Maximalverlagerungssignal können aufgezeichnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß Wartungsarbeiten an dem Wellenlager gezielt nur entsprechend dem tatsächlich ermittelten Bedarf ausgeführt werden können. Die Wartungsarbeiten werden dadurch auf das nötige Maß bischränkt und s unnötige Wartung wird vermieden. Die Messungen werden an der umlaufenden Welle vorgenommen, so daß ein Ausbau des Wellenlagers zu Meßzwecken nicht erforderlich ist

Durch Abkühlen der Verlagerung der umlaufenden Welle in bezug auf ihre Längsachse wird somit ein entsprechendes Verlagerungssignal erzeugt Durch Mittelwertbildung vermittels einer Mittelwertschaltung wird ein Verlagerungsmittelwert erhalten. Das Signal dieses Verlagerungsmittelwerts wird beispielsweise aufgezeichnet und zeigt somit fortlaufend die Verschleißentwicklung am Wellenlager an.

Entsprechend der weiterhin zu Ausführung des Verfahrens vorgeschlagenen Vorrichtung sind ein zum Abfühlen von Verlagerungen der umlaufenden Welle in bezug auf deren Längsachse und zur Abgabe eines entsprechenden Verlagerungssignals dienender Fühler, eine mit dem Fühler gekoppelte, zur Herleitung eines gemittelten Verlagerungssignals dienende Mittelwertschaltung und ein zur Aufzeichnung des gemittelten Verlagerungssignals als Mittel zur Überwachung von Verschleiß des Wellenlagers dienendes Aufzeichnungsgerät vorgesehen.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung bilden den Gegenstand der Unteransprüehe 2 und 4 bis 7.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung, sowie deren Vorteile sind im nachstehenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, welche ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung, d. h. zum Abfühlen und Aufzeichnen von Verschleiß an einem Wellenlager einer Schiffsschraubenwelle darstellt.

In der Zeichnungsfigur ist die Welle 1 mit ihrer Längsachse senkrecht stehend zur Zeichenebene dargestellt Diese Welle 1 läuft im normalen Betrieb um. Ein (hier nicht dargestelltes) Wellenlager soll in unmittelbarer Nähe eines Fühlers 5 angeordnet sein, wobei der Abstand zwischen Wellenlager und Fühler 5 nicht kritisch ist.

Der Fühler 5 besteht aus einer elektromagnetischen Ausführung mit einem Magnetglied 7, das magnetisch mit einer Spule 10 gekoppelt ist, deren eines Wicklungsende an Masse liegt. Das Magnetglied 7 ist in bezug auf die Welle 1 in einem Abstand angeordnet, so daß sich zwischen Welle 1 und Magnetglied 7 ein Spalt ergibt Bei Auftreten von Verschleiß an dem (nicht dargestellten) Wellenlager verlagert sich die Welle 1 in quer zur Längsachse der Welle 1 verlaufenden Richtungen. Entsprechend der Zeichnungsfigur ist der Fühler 5 oberhalb der Welle 1 in einer quer zur Welle verlaufenden, senkrechten Achse angeordnet, wobei diese Lage jedoch nicht unbedingt erforderlich ist Die sich verlagernde Welle 1 schneidet die von dem Magnetglied 7 ausgehenden Kraftlinien, wobei sich der in der Spule 10 induzierte Strom entsprechend ändert Die Spule 10 liefert somit ein Signal Ei, dessen Größe eine Funktion des Lagerverschleißes, und dessen Frequenz eine Funktion der Drehzahl der Welle 1 ist Wenn daher die Größe des Signals £1 über einen längeren Zeitraum überwacht wird, läßt sich der Lagerverschleiß ermitteln.

Das Signal Fi wird einem Tiefpaßfilter 14 zugeführt, in diesem gefiltert und dann an einen Verstärker 17 als Signal E₂ angelegt Der Verstärker 17 gibt ein Vcrlagerungssignal £5 an eine Mittelwertschaltung 20 und einen Spitzenwertdetektor 21 ab. Die Mittelwertschaltung 20 und der Spitzenwertdetektor 21 werden periodisch durch die Hinterflanken von Rückstellimpulsen rückgestellt, welche an diese Schaltungen von einem Rückstellimpuisgeber 25 angelegt werden. In Abhängigkeit von dem Verlagerungssignal £5 und den Rückstellimpulsen gibt die Mittelwertschaltung 20 ein Signal £e an eine Prüf-und Halteschaltung 30 ab, welche das Signal Ef, in Abhängigkeit von den Vorderflanken der Rückstellimpulse prüft. Die Prüf- und Halteschaltung 30 gibt ein gemitteltes Verlagerungssignal Ej an ein Aufzeichnungsgerät 33 ab, in welchem dieses Signal aufgezeichnet wird.

Der Spitzenwertdetektor 21 gibt ein den Spitzenwerten des Signals £5 entsprechendes Signal an eine weitere Prüf- und Halteschaltung 35 ab, welche das Signal des Spitzenwertdetektors 21 in Abhängigkeit von den Vorderkanten der Rückstellimpulse prüft und an das Aufzeichnungsgerät 33 ein zur Aufzeichnung bestimmtes Spitzenwert- oder Peaksignal Eg abgibt Dieses Signal steht die maximale Wellenverlagerung während des Prüfzeitraums dar.

Entsprechend dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich die mittlere Wellenverlagerung und der größte Verschleiß des Wellenlagers bei in Betrieb befindlicher, umlaufender Welle ermitteln. Durch den Umlauf der Welle wird ein elektrisches Signal induziert, welches der Verlagerung der Wellenoberfläche entlang der Wellenlängsachse entspricht Dieses Signal wird dann gefiltert und verstärkt, um ein Verlagerungssignal zu erhalten, dessen Mittelwert gebildet, und dessen Spitzenwert bestimmt wird, um Signale zu erhalten, welche der gemittelten Wellenverlagerung entsprechend dem mittleren Lagerverschleiß und der maximalen Wellenverlagerung entsprechend dem maximalen Lagerverschleiß entsprechen. Beide Signale werden aufgezeichnet und stellen somit eine Sichtanzeige des Verschleißes an dem Wellenlager dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung von Verschleiß an einem Wellenlagcr für eine umlaufende Welle, in deren Nähe ein durch quer zur Wellenlängsachse gerichtete Wellenverlagerung beeinflußbares Magnetfeld erzeugt und anhand des Magnetfeldes ein in seiner Größe dem Verschleiß des Wellenlagers entsprechendes Verlagerangssignal hergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlagerungssignal zur Herleitung eines Lagerverschleißmittelwertes gemittelt wird, und daß die Verlagerungssignalspitzenwerte ermittelt werden und ein den ermittelten Spitzenwerten entsprechendes Maximalverlagerungssignal hergeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemittelte Verlagerungssignal und das Maximalverlagerungssignal aufgezeichnet werden.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen zum Abfühlen von Verlagerungen der umlaufenden Welle (1) in bezug auf deren Längsachse und zur Abgabe eines entsprechenden Verlagerungssignals dienenden Fühler (5), eine mit dem Fühler gekoppelte, zur Herleitung eines gemittelten Verlagerungssignals dienende Mittelwertschaltung (20) und ein zur Aufzeichnung des gemittelten Verlagerungssignals als Mittel zur Überwachung von Verschleiß des Wellenlagers dienendes Aufzeichnungsgerät (33).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Ermittlung von Spitzenwerten des Verlagerungssignals und Abgabe eines den ermittelten Spitzenwerten entsprechenden Signals dienender, mit dem Fühler (5) gekoppelter Spitzenwertdetektor (21) mit dem zur Sichtanzeige der maximalen Welienverlagerung dienenden Aufzeichnungsgerät (33) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (5) aus einer magnetischen Ausführung mit einem Magnetglied (7) und einer Spule (10), in welcher aufgrund der gegenseitigen räumlichen Lage von Magnetglied zu umlaufender Welle (1) eine Spannung induzierbar ist, besteht, sowie ein zum Filtern der Induktionsspanung dienendes Tiefpaßfilter (14) und ein zum Verstärken der gefilterten Spannung als Verlagerungssignal dienender Verstärker (17) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwertschaltung (20) mit dem Ausgang des Verstärkers (17) und einem zu ihrer Ansteuerung dienenden Rückstellimpulsgeber (25) gekoppelt und das gemittelte Verlagerungssignal in Abhängigkeit von den Rückstellimpulsen herleitbar ist, sowie mit der Mittelwertschaltung und dem Rückstellimpulsgeber eine Prüf- und Halteschaltung (30) verbunden ist, welche dazu dient, das Signal der Mittelwertschaltung zur Herleitung des gemittelten Verlagerungssignals in Abhängigkeit von Rückstellimpulsen zu prüfen und zu halten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwertdetektor (21) mit dem Verstärker (17) und dem Rückstellimpulsgeber (25) verbunden und zur Abgabe eines entsprechenden Spitzenwertsignals in Abhängigkeit von den Rückstellimpulsen ausgelegt ist, und eine zweite Prüf- und Halteschaltung (35) mit dem Spitzenwertdetektor und dem Rückstellimpulsgeber verbunden ist up.d dazu dient, das Signal des Spitzenwertdetektors entsprechend den Rückstellimpulsen dem Aufzeichnungsgerät (33) zuzuführen.