FI81676C

FI81676C - Detection of and detector for wear particles

Info

Publication number: FI81676C
Application number: FI883040A
Authority: FI
Inventors: Rauno Johannes Kuoppala; Aapo Kalevi Toivanen
Original assignee: Valtion Teknillinen
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1990-11-12
Also published as: FI81676B; FI883040A; FI883040A0

Description

1 316761 31676

Kulumishiukkasilmaisu ja -anturiWear particle detection and sensor

Keksintö koskee jatkuvatoimista kulumishiukkasten analysointimenetelmää, jossa osan väliainevirrassa esiintyvistä ferromagneettisista hiukkasista annetaan kerääntyä erillisen magneettipiirin raosta vä1 iainevirtaan leviävän magneettisen hajakentän vaikutuksesta, kerääntyneen hiukkasmäärän vaikutus mitataan tähän rakoon sijoitetulla ilmaisimella ja tätä mittausarvoa kompensoidaan toisella magneettipiirin toiseen ei-hiukkasia keräävään rakoon sijoitetulla oleellisesti vastaavalla ilmaisimella, magneettisen hajakentän vaikutus kerääntyneisiin hiukkasiin keskeytetään mittausarvon saavutettua ennalta määrätyn raja-arvon, jotta kerääntyneet hiukkaset poistuisivat, ja kulumishiukkasten lähteen vikaantuminen todetaan sen ajan lyhenemisestä, joka kulloinkin kuluu mainitun ennalta määrätyn raja-arvon saavuttamiseksi. Keksintö koskee myös anturia menetelmän toteuttamiseksi.The invention relates to a method for the continuous analysis of wear particles, in which a part of the ferromagnetic particles present in the medium stream is allowed to accumulate in a gap of a separate magnetic circuit the effect of the stray field on the accumulated particles is interrupted when the measured value reaches a predetermined limit value in order to remove the accumulated particles, and the failure of the wear particle source is detected from the shortening of the time taken to reach said predetermined limit value. The invention also relates to a sensor for carrying out the method.

Teollisuuden tuotannon tehokkuuden kasvaminen on usein johtanut yhä pidempiin ja automatisoidumpiin tuotantolinjoihin. Pienikin konevaurio linjassa voi aiheuttaa erittäin suuret kustannukset jo lyhyessä ajassa pelkkinä tuotantotappioina. Odottamattomien seisokkien välttämiseksi koneiden käynnin aikaiseen kunnonvalvontaan on viime aikoina kiinnitetty yhä lisääntyvää huomiota. Koneiden kuntoa on tähän saakka seurattu lähinnä värähtelymittauksin. Värähtelymittausten ohella on viime vuosina alettu käyttää kulumishiukkasanalyysiin perustuvaa kunnonvalvontaa. Kulumis-hiukkasanalyysissä tutkitaan koneen osista voiteluöljyyn jäävien kulumishiukkasten, te. yleensä rautapitoisten hiukkasten, koon ja määrän muuttumista. Analyysejä on tähän saakka pääasiassa tehty ottamalla öljystä näyte ja analysoimalla se laboratoriossa. On selvää, että tällainen analysointitapa ei sovellu kaikkien teollisuuskoneiden jatkuvaan seurantaan.Increasing industrial production efficiency has often led to ever longer and more automated production lines. Even the slightest machine damage in a line can cause very high costs in a short time as mere production losses. In order to avoid unexpected downtime, increasing attention has recently been paid to condition monitoring during machine operation. Until now, the condition of the machines has been monitored mainly by vibration measurements. In addition to vibration measurements, condition monitoring based on wear particle analysis has been introduced in recent years. The wear particle analysis examines the wear particles remaining in the lubricating oil from the machine parts, te. usually changes in iron-containing particles, size and amount. Until now, analyzes have mainly been carried out by taking a sample of the oil and analyzing it in a laboratory. It is clear that such a method of analysis is not suitable for the continuous monitoring of all industrial machines.

2 816762,81676

Kunnonvalvonnan automatisoitumisen myötä on siten syntynyt tarve kehittää on-line-anturi kulumishiukkaeanalyyeiin. Eräs ehdotus tällaiseksi on esitetty julkaisussa GB-2 029 580. Tämän julkaisun ehdotus perustuu nesteistä, kuten voiteluöljystä ferromagneettisia hiukkasia keräävän laitteen, te. magneettisuodattimen, käyttöön kerääntyneiden hiukkasten määrän ilmaisuun. Kyseisessä julkaisussa on esitetty magneettipiiri, jossa on napojen välissä ilmarako, minkä vaikutuksesta magneettinen vuo leviää nesteeseen päin. Tähän ilmarakoon on sijoitettu vuotiheyden tunnistava elementti, joka on kytketty osoituslaitteeseen. Kun magneettiset hiukkaset nesteestä kerääntyvät magneettisten napojen päälle ja ilmaraon ylitse, muuttuu vuotiheys raossa, joka ilmaistaan kyseisellä mittauslaitteella. Näin on saatavissa osoitus kerääntyneestä hiukkasmääräetä nesteessä. Tässä julkaisussa on lisäksi esitetty mahdollisuus puhdistaa magneettisuodattimen pinta pienentämällä sähkömagneetilla ilmaraossa vaikuttavaa kenttää, kun kerääntyneet hiukkaset on poistettava. Itse poistomenetelmäksi on julkaisussa esitetty pyyhkiminen tai vastaava.With the automation of condition monitoring, there is thus a need to develop an on-line sensor for wear particle analyzes. A proposal for such is disclosed in GB-2 029 580. The proposal of this publication is based on a device for collecting ferromagnetic particles from liquids, such as lubricating oil, te. magnetic filter, to detect the amount of particles collected. That publication discloses a magnetic circuit with an air gap between the poles, as a result of which the magnetic flux propagates towards the liquid. A leakage sensing element is placed in this air gap and connected to a pointing device. As magnetic particles from the liquid accumulate on the magnetic poles and over the air gap, the leakage density in the gap changes, which is expressed by that measuring device. Thus, an indication of the accumulated particulate matter in the liquid is obtained. This publication further discloses the possibility of cleaning the surface of the magnetic filter by reducing the field affected by the electromagnet in the air gap when the accumulated particles have to be removed. The removal method itself is as described in the publication by wiping or the like.

Tämän laitteen jatkokehitelmää on esitetty seminaarijulkaisussa "Proceedings of an International Conference on Condition Monitoring held at University College of Swansea, 10th-13th April 1984” - artikkelissa R. W. Bogue: "An improved magnetic plug for the continuous monitoring of wear debris”. Tässä esityksessä on todettu, että julkaisun GB-2 029 580 tyyppisen anturin herkkyys vähenee huomattavasti aikaa myöten, kun kerääntyneiden kulumishiuk-kasten määrä kasvaa. Tämän vuoksi julkaisussa on ehdotettu, että magneettikentän vaikutus nesteeseen katkaistaan määräajoin, yleensä silloin, kun anturin osoitus on saavuttanut määrätyn tason, jolloin nestevirta pyyhkii ainakin pääosan kerääntyneistä hiukkasista anturin pinnalta pois. Tämän julkaisun mukaan magneettikentän vaikutus keskeytetään vetämällä magneettinen laite kokonaisuudessaan jonkin matkaa ulospäin öljyvirtaustilaa ja mag-neettilaitetilaa erottavasta eristävästä levystä, jolloin ilmaraon hajakenttä ei enää ulotu nestevirtauksen puolelle. Lisäksi tässä julkaisussa on ehdotettu, että magneettipiiriin järjestetään toi-A further development of this device is presented in the seminar publication “Proceedings of an International Conference on Condition Monitoring held at University College of Swansea, 10th-13th April 1984” - in R. W. Bogue: “An improved magnetic plug for continuous monitoring of wear debris”. In this presentation, it has been found that the sensitivity of a sensor of the type GB-2 029 580 decreases considerably over time as the amount of accumulated wear particles increases. Therefore, it has been proposed in the publication that the effect of the magnetic field on the liquid is cut off periodically, usually when the sensor indication has reached a certain level, whereby the liquid flow wipes at least most of the accumulated particles off the surface of the sensor. According to this publication, the effect of the magnetic field is interrupted by pulling the entire magnetic device some distance outwards from the insulating plate separating the oil flow space and the magnetic device space, whereby the stray field of the air gap no longer extends to the liquid flow side. In addition, it has been suggested in this publication that the magnetic circuit be provided with

IIII

3 81 676 nen ilmarako, joka ei kerää kulumiehiukkaeia ja johon on sijoitettu toinen ilmaisinelin lämpötilakompensoinnin vuoksi.3 81 676 air gap, which does not collect wear particles and in which a second detector member is located for temperature compensation.

Tässä seminaari julkaisun artikkelissa esitetty rakenne näyttäisi teoriassa olevan jo lähestymässä käyttökelpoisuutta, mutta sillä on todellisissa teollisissa käyttöolosuhteissa eräitä vakavia haittapuolia. Ensinnäkin siinä ehdotettu magneettipiirin vetäminen mekaanisesti poispäin nesteen ja magneettipiirin erotuslevys-tä edellyttää suhteellisen hienostunutta mekaniikkaa ja runsaasti erilaisia toimilaitteita, jolloin laitteen hinta muodostuu useisiin käyttökohteisiin liian korkeaksi samalla, kun sen käyttövarmuus kuitenkaan ei ole riittävän hyvä. Toinen erittäin vakava haittapuoli on se, että anturilla on mitattavissa pelkästään kulloinkin kumulatiivista hiukkasten massaa. Pelkkä hiukkasten massa ei useimpiin käyttökohteisiin ole yksistään riittävä, vaikka sillä tietty käyttöarvo onkin. Käytännön olosuhteissa nimittäin saattaa erilaisista, joko sisäisistä tai ulkoisista syistä, esim. johonkin putkiston katvealueeseen hiukkaskerääntymän vuoksi, ajoittain irrota kohtalaisia määriä hiukkasia. Kun nämä joutuvat anturiin, se antaa indikaation lisääntyneestä hiukkasten esiintymismäärästä, joka ilmaisu tässä tapauksessa on väärä. Jos tämän väärän ilmaisun perusteella nyt esimerkiksi keskeytetään tuotanto ja suoritetaan tarpeeton huolto, aiheuttaa tämäkin huomattavia turhia tuotanto-tappioita ja huoltokuluja. Tämän lisäksi se, että kulumishiukkas-ten määrän ilmaisu pyritään yhdistämään magneettisuodattimeen, ei johda ilmaisun kannalta parhaaseen herkkyyteen, koska tehokas suodatus edellyttää rakenteita, joihin vuomittaus ei aina parhaalla mahdollisella tavalla ole järjestettävissä.The structure presented in this seminar publication article would seem to be already approaching applicability in theory, but it has some serious drawbacks under real industrial operating conditions. First, the mechanical pulling of the magnetic circuit proposed therein from the fluid-magnetic separator requires relatively sophisticated mechanics and a wide variety of actuators, making the price of the device too high for many applications while not having sufficient reliability. Another very serious disadvantage is that the sensor can only measure the currently cumulative mass of particles. The mass of the particles alone is not sufficient for most applications, even if it has a certain value in use. Under practical conditions, moderate amounts of particles may occasionally be released for various reasons, either internal or external, such as the accumulation of particles in a blind area of the pipeline. When these come into contact with the sensor, it gives an indication of the increased number of particles present, an expression which is incorrect in this case. If, on the basis of this misrepresentation, for example, production is now suspended and unnecessary maintenance is carried out, this will also lead to considerable unnecessary production losses and maintenance costs. In addition, the attempt to combine the detection of the number of wear particles with a magnetic filter does not lead to the best sensitivity for detection, because effective filtration requires structures in which the flow measurement cannot always be arranged in the best possible way.

Keksinnön tavoitteena on siten aikaansaada menetelmä ja laite ku-lumishiukkasten analysoimiseksi, joka mahdollistaa sellaisten tietojen saamisen nesteestä magneettipiiriin kerääntyvistä hiukkasista, että vikahälytys voi perustua useampaan toisistaan riippumattomaan kulumishiukkasten ominaisuuteen tai piirteeseen. Toisena keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä ja anturi, jolla on jo yksinään saatavissa kaikki luotettavan vikasignaa1 in 4 81676 muodostamiseksi tarvittavat tiedot. Vielä eräänä keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä ja anturi, joka toimii sta-biilisti pitkiä aikoja riippumatta sen rakenneosien ominaisuuksien muuttumisesta tai ryöminnästä aikaa myöten. Vielä eräänä keksinnön tavoitteena on saada aikaan anturi, joka on mekaanisesti erittäin luja ja kestää erilaisia teollisuusympäristöjä, jolloin huomioidaan sekä kemialliset vaikutukset että tärinä ja muut mekaaniset vaikutukset. Vielä eräänä keksinnön tavoitteena on saada aikaan anturi, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja halpa eikä sisällä hienomekaanisia komponentteja.It is therefore an object of the invention to provide a method and apparatus for analyzing wear particles, which enables information to be obtained from particles accumulating in a liquid magnetic circuit that a fault alarm can be based on several independent properties or characteristics of the wear particles. Another object of the invention is to provide a method and a sensor which alone has all the information necessary for generating a reliable fault signal 4 81676. Yet another object of the invention is to provide a method and a sensor that operate stably for long periods of time regardless of changes in the properties of its components or creep over time. Yet another object of the invention is to provide a sensor which is mechanically very strong and can withstand various industrial environments, taking into account both chemical effects and vibration and other mechanical effects. Yet another object of the invention is to provide a sensor that is simple and inexpensive in construction and does not contain fine mechanical components.

Keksinnön mukaisella analysointimenetelmällä ja anturilla saadaan aikaan oleellinen parannus edellä esitetyissä epäkohdissa ja saavutetaan mainitut tavoitteet. Tämän aikaansaamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa ja anturille se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön tärkeimpinä etuina voidaan pitää sitä, että sillä on mitattavissa paitsi kulumishiukkaeten kerääntymisnopeus ja näiden muutos, tämän lisäksi myös kulloinkin anturiin tulevien hiukkasten koko ja tarvittaessa kokojakautuma halutulta ajanjaksolta. Näiden kahden tiedon yhdistämisellä saavutetaan seurattavan koneen vikahälytyksessä huippuluokkaa oleva luotettavuus. Tällöin ei vikahälytys jää antamatta, jos vikaantuminen tosiaan on alkamassa eikä myöskään anneta missään tapauksessa väärää hälytystä silloin, kun vikaa seurattavassa koneessa ei ole. Tämän lisäksi keksinnön etuna on, että sen mukainen anturi ei sisällä lainkaan liikkuvia eikä hienomekaanisia osia, vaan se muodostaa lähes kiinteän yhden kappaleen. Vielä eräänä keksinnön mukaisen anturin etuna on, että se on erittäin halpa ja että se voidaan kytkeä tavanomaisiin mittaus- ja seurantalaitteisiin.The analysis method and the sensor according to the invention provide a substantial improvement in the above-mentioned drawbacks and achieve the said objects. To achieve this, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1 and the sensor by what is set forth in the characterizing part of claim 10. The most important advantages of the invention are that it can measure not only the rate of accumulation of wear particles and their change, but also the size of the particles entering the sensor in each case and, if necessary, the size distribution over the desired period. By combining these two pieces of information, state-of-the-art reliability is achieved in the event of a fault alarm on the monitored machine. In this case, a fault alarm will not be issued if the fault is indeed about to begin, nor will a false alarm be given in any case when there is no fault in the machine being monitored. In addition to this, the invention has the advantage that the sensor according to it does not contain any moving or fine mechanical parts, but forms an almost solid one piece. Another advantage of the sensor according to the invention is that it is very cheap and that it can be connected to conventional measuring and monitoring devices.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

fi s 81676fi s 81676

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaiseen magneettipiiri järjestelyyn perustuvaa kulumishiukkasanturia periaatteessa, kuvio 2 esittää magneettivuon mittauspiiriin lähtösignaalia, kuvio 3 esittää keskimääräisen hiukkaskoon riippuvuutta koneen kulumisesta.Fig. 1 shows a wear particle sensor based on a magnetic circuit arrangement according to the invention in principle, Fig. 2 shows an output signal for a magnetic flux measuring circuit, Fig. 3 shows the dependence of the average particle size on machine wear.

Keksinnön mukainen menetelmä ja anturi näkyvät periaatteessa kuviosta 1, jossa yleisesti viitenumerolla 1 esitetty anturi on sijoitettu putkeen 2, jonka läpi kulkee valvottavasta koneesta esim. voiteluöljyvirta 3. Tämä voiteluöljyvirta 3 voi olla koneen koko voiteluöljyvirtaus tai sen sivuhaara, kunhan se on edustava näyte koko voiteluöljyvirrasta keskimäärin. Anturiin 1 on järjestetty tässä tapauksessa kestomagneettia 4 ja rautasydäntä 5 käyttäen magneettipiiri 6. Magneettipiiri on katkaistu kahdella raolla Rl ja R2, joita yleensä kutsutaan ilmaraoiksi. Toinen näistä raoista Rl on sijoitettu sillä tavoin nestevirtaa 3 kohti, että magneettipiiristä leviää hajakenttä tämän raon kohdalla nestevirtaan 3. Tämän hajakentän vaikutuksesta kerääntyy raon Rl kohdalle ohitse menevästä öljyvirrasta 3 rautapitoisia hiukkasia kasaumaksi 7. Tähän rakoon Rl on sijoitettu magneettivuon tiheyden ilmaiseva elementti Hl, esim. Hall-elementti, ja rakoon R2, mm. lämpötila-kompensoinnin vuoksi, toinen mieluiten samanlainen magneettivuon tiheyden ilmaiseva elementti H2. Molemmat elementit Rl, R2 on kytketty vuosignaalin käsittelylaitteeseen 8. Kun hiukkasia kerääntyy ilmaraon Rl kohdalle, aina suurempi osa hajakentästä keskittyy kulkemaan kasauman 7 kautta, jolloin magneettivuo Hall-elementin Hl kautta pienenee. Kun jokin koneenosa, kuten esimerkiksi laakeri, alkaa vaurioitua, lisääntyy siitä aikayksikössä erottuvien rautahiukkasten ns. kulumishiukkasten massa ja määrä aikayksikössä voimakkaasti. Yleensä tämä määrän lisääntyminen on todettavissa huomattavasti aikaisemmin kuin esimerkiksi mittauksilla havaittava tärinän kasvu. Tällä järjestelyllä on seurattavan koneen vikaantuminen siis todettavissa raossa Rl elementin Hl ilmaisemalla vuotiheyden pienenemisen kiihtymisenä, tai signaalin käsittelylaitteen 8 lähtösignaalin Uo nousunopeuden lisääntymisenä .The method and sensor according to the invention are shown in principle in Fig. 1, in which the sensor generally indicated by reference numeral 1 is placed in a pipe 2 through which a monitored oil flow 3 passes, for example a lubricating oil flow 3 or a side branch of the machine as long as it is a representative sample average. In this case, a magnetic circuit 6 is arranged in the sensor 1 using a permanent magnet 4 and an iron core 5. The magnetic circuit is broken by two slots R1 and R2, which are generally called air gaps. One of these slits R1 is positioned towards the liquid stream 3 in such a way that a stray field propagates from the magnetic circuit at this gap to the liquid stream 3. As a result of this stray field, iron-containing particles accumulate in the oil stream 3 passing through the gap R1. .Hall element, and gap R2, e.g. due to temperature compensation, another preferably similar magnetic flux density indicating element H2. Both elements R1, R2 are connected to the annual signal processing device 8. When particles accumulate at the air gap R1, a larger part of the stray field is always concentrated to pass through the accumulation 7, whereby the magnetic flux through the Hall element H1 is reduced. When a machine part, such as a bearing, begins to be damaged, the so-called iron particles separated from it per unit time increase. the mass and number of wear particles per unit time strongly. In general, this increase in volume can be detected much earlier than, for example, the increase in vibration observed by measurements. With this arrangement, the failure of the monitored machine can thus be detected in the gap R1 by expressing the decrease in leakage density as an acceleration of the element H1, or as an increase in the rate of rise of the output signal Uo of the signal processing device 8.

6 816766 81676

Koska edellä kuvatun tyyppisen mittaustavan herkkyys pienenee, kun hiukkaskasauma 7 suurenee liikaa, on edellä aikaisemmin mainitussa seminaari julkaisussa ehdotettu magneettipiirin 6 vetämistä poispäin virtauksesta 3, jolloin hiukkaskasauma 7 irtoaa ainakin pääasiassa virtauksen vaikutuksesta. Tällöin vuosignaalin käsittelylaitteen 8 lähtöjännite Uo muuttuu "eahahammasmuotoieekei", kuten likimain on esitetty käyrällä 9 kuviossa 2. Tällöin, kun anturi puhdistetaan te. huuhdellaan hiukkaskasaumasta 7 aina, kun vuosignaalin käsittelylaitteen 8 lähtösignaa1i ylittää ennalta määrätyn jännitetason Uh, ja kun anturi palautetaan kuvion 1 esittämään mittausasentoon huuhtelun jälkeen, saadaan anturin herkkyys pysymään ajasta T riippumatta vakiona ja hiukkasten ke-rääntymisnopeuden suureneminen on todettavissa näiden huuhteluhet-kien Ti välisen ajan te. huuhteluvälin Tl tai Tm lyhenemisestä aikaa myöten.Since the sensitivity of the measurement method of the type described above decreases when the particle seam 7 increases too much, it has been proposed in the above-mentioned seminar publication to pull the magnetic circuit 6 away from the flow 3, whereby the particle seam 7 is released at least mainly by the flow. In this case, the output voltage Uo of the annual signal processing device 8 changes to "eag tooth shape", as shown approximately by curve 9 in Fig. 2. In this case, when the sensor is cleaned te. rinsing from the particle seam 7 whenever the output signal1i of the annual signal processing device 8 exceeds a predetermined voltage level Uh, and when the sensor is returned to the measuring position shown in Fig. 1 after rinsing, the sensor sensitivity is kept constant regardless of time T and you. shortening of the flushing interval T1 or Tm over time.

Keksinnön mukaisesti on nyt anturin 1 magneettipiirin 6 johonkin haaraan, tässä tapauksessa haaraan 11 rautasydämen 5 ympärille sijoitettu kela 12, johon magneettipiirin vuotiheyden muutos indusoi jännitteen ja joka on kytketty hiukkaskoon analysointilaitteeseen 13. Kun yksittäinen hiukkanen 14 öljyvirrasta 3 tulee nopeudella V hiukkaskasautumaan 7, aiheuttaa se jännitepulssin kelan 12 lähdössä, joka pulssi voidaan analysoida laitteella 13. Laite 13 voi olla esimerkiksi tavanomainen pulssinkorkeueanaly-saattori. Koska käytännössä nestevirtauksen 3 nopeus pysyy likimain vakiona tai vaihtelee suhteellisen pienissä rajoissa, kuvaa kelasta 12 saatavan pulssin korkeus Up varsin tarkasti hiukkasen 14 kokoa.According to the invention, a coil 12 is now placed around one of the branches of the magnetic circuit 6 of the sensor 1, in this case the branch 11 around the iron core 5, to which a change in magnetic circuit leakage density induces a voltage and is connected to a particle size analyzer 13. a voltage pulse at the output of the coil 12, which pulse can be analyzed by the device 13. The device 13 can be, for example, a conventional pulse height analyzer. Since in practice the velocity of the liquid flow 3 remains approximately constant or varies within relatively small limits, the height Up of the pulse from the coil 12 describes quite accurately the size of the particle 14.

Kun esimerkiksi koneen laakeri alkaa vioittua, on laakerin varsinainen pintakerros ainakin paikoitellen kulunut pois, jolloin siitä irtoavien hiukkasten koko myöskin kasvaa, kuten kuviossa 3 on esitetty signaalin Up avulla, joka vastaa hiukkaskokoa. Kun laakeri on moitteettomassa kunnossa, siitä irtoaa tyypillisesti li 7 81676 kulumishiukkasia, joiden koko on suuruusluokkaa 5-10 ^um ja näiden hiukkasten syntynopeus on kyseiselle rakenteelle kulloinkin tyypillinen ja pysyy lähes vakiona. Kun laakeri alkaa vaurioitua, nousee hiukkaskoko nopeasti ja voimakkaasti ja ylittää varsin varhaisessa vikaantumisen vaiheessa hiukkaskoon suuruusluokkaa 100 /um, joka tietenkin riippuu ko. koneesta. Tämä hiukkaskoon muuttuminen ilmenee hiukkaskoon analysointilaitteen lähtösignaalin Up nousuna. Samaan aikaan lisääntyy myös hiukkasten määrä tai massa aikayksikössä voimakkaasti. Kun nyt yhdistetään keksinnön mukaisesti tiedot vuosignaalin käsittelystä, te. Uo laitteesta Θ ja hiukkasten koon analysoinnista, te. Up laitteesta 13 ja asetetaan loogiseksi ehdoksi, että vikahälytys annetaan aina ja vain silloin, kun sekä vuosignaalin käsittely 8 osoittaa huuhteluvälin Tl tai Tm pienenemistä ja hiukkaskoon analysointi 13 osoittaa hiukkasten koon Up kasvamista. Tämä looginen päättely voidaan tehdä millä tahansa sopivalla kyseeseen tulevalla laitteella 15, joka on kytketty sekä hiukkasten analysointiin 13 että vuosignaa-lin käsittelyyn 8.For example, when the bearing of a machine begins to fail, the actual surface layer of the bearing is worn out, at least in places, so that the size of the particles detached from it also increases, as shown in Fig. 3 by the signal Up, which corresponds to the particle size. When the bearing is in perfect condition, it typically releases 7,81676 wear particles of the order of 5-10 microns in size, and the rate of generation of these particles is typical for the structure in question and remains almost constant. When the bearing begins to be damaged, the particle size rises rapidly and strongly and exceeds the particle size of the order of 100 [mu] m at a very early stage of failure, which of course depends on the particle size in question. the machine. This change in particle size is manifested by an increase in the output signal Up of the particle size analyzer. At the same time, the number or mass of particles per unit time also increases sharply. Now, according to the invention, the data on the processing of the annual signal are combined, te. Uo device Θ and particle size analysis, te. Up from the device 13 and it is set as a logical condition that a fault alarm is given whenever and only when both the annual signal processing 8 shows a decrease in the flushing interval T1 or Tm and the particle size analysis 13 shows an increase in the particle size Up. This logical reasoning can be made by any suitable device 15 involved, connected both to particle analysis 13 and to annual signal processing 8.

Edellä kuvatun lisäksi on keksinnön mukaisesti vuosignaalin käsittelylaitteeseen 8 järjestetty sisäinen sähköinen kytkentä, jolla elementtien Hl ja H2 käsittelypiirin referenssi jännitteeksi Ur järjestetään nollasta poikkeava jännitetaso, jolloin myös huolehditaan siitä, että aina kullakin huuhteluhetkellä Ti signaalin käsittelyn uudeksi referenssijännitteeksi otetaan mahdollisimman pian itse huuhteluhetken jälkeen vallitseva jännite. Tällä tavoin vuosignaalin käsittely-yksikön 8 referenssijännite kalibroidaan aina uudestaan jokaisen huuhteluhetken Ti yhteydessä, johon kalibroituun liukuvaan referenssijännitetasoon Ur huuhtelutoimenpi-teen laukaiseva huuhtelujännite Uh mitataan. Näin saatu, hieman muodoltaan aikaisemmasta esitetystä käyrästä 9 poikkeava, "saha-hammaskäyrä” 10 antaa ilmaisinelementtien Hl ja H2 sekä vuosig-naalin käsittelylaitteen ajallisesta muuttumisesta ja ryöminnästä riippumatta siten oikean tuloksen huuhteluaikaväli1le Tm. Tämä β 81676 huuhteluaikaväli Tm kuvaa todellista kerääntymisnopeutta ja sen muutosta, eikä johda vääriin ilmaisuihin enempää siinä mielessä, että annetaan vikailmaisu silloin, kun siihen tosiasiassa ei ole syytä tai päinvastoin, että vikailmaisua ei anneta silloin, kun siihen tosiasiassa olisi syytä. Tällainen kytkentä tai järjestely on tehtävissä useilla erilaisilla sinänsä tunnetuilla tavoilla.In addition to the above, according to the invention, an internal electrical connection is provided in the annual signal processing device 8, by which the reference voltage Ur of the elements H1 and H2 is set to a non-zero voltage level, thereby also ensuring that at each flushing time Ti the signal reference voltage is . In this way, the reference voltage of the annual signal processing unit 8 is always recalibrated at each rinsing moment Ti, to which the rinsing voltage Uh triggering the rinsing operation is measured to the calibrated sliding reference voltage level Ur. The “saw-tooth curve” 10 thus obtained, slightly different in shape from the previously shown curve 9, gives the correct result for the rinsing time interval Tm, regardless of the time change and creep of the detector elements H1 and H2 and the annual signal processing device. nor does it lead to further misrepresentations in the sense that a fault indication is given when there is no real reason for it or, conversely, that a fault indication is not given when there is a real reason to do so.Such a connection or arrangement can be made in a variety of ways known per se.

Molemmat edellä kuvatut keksinnölliset piirteet, te. hiukkaskoon mittauksen yhdistäminen hiukkasten määrän mittaukseen ja jatkuvasti kalibroidun referenssitason käyttöönotto vuosignaalin käsittelyssä johtavat erittäin huomattavaan luotettavuuden kasvuun. Tällöin siis huuhtelu laukaistaan aina, kun Uo saavuttaa ennalta määrätyn nousun (Uh - Ur) liukuvaan referenssitasoon Ur nähden. Hiukkasmäärän lisääntymisnopeuden suureneminen ilmenee tällöin huuhteluvälin Tm pienenemisenä ajan T mukana. Hiukkaskoon kasvu näkyy pulssien signaalitason Up nousuna, jolloin vauriora-jana voidaan usein pitää n. 100 /um:n hiukkaskoon ylittymistä.Both of the inventive features described above, te. combining particle size measurement with particle number measurement and the introduction of a continuously calibrated reference level in annual signal processing will lead to a very significant increase in reliability. In this case, the rinsing is triggered whenever Uo reaches a predetermined rise (Uh - Ur) with respect to the sliding reference level Ur. The increase in the rate of increase of the number of particles then manifests itself as a decrease in the rinsing interval Tm with time T. The increase in particle size is reflected in an increase in the signal level Up of the pulses, in which case a damage limit can often be considered to be a particle size exceeding about 100 .mu.m.

Käytettäessä magneettipiirin 6 magneettina 4 kestomagneettia voidaan lisäksi hajakentän vaikutus hiukkaskasautumaan 7 keskeyttää järjestämällä esimerkiksi kelaan 12 magneettiin 4 nähden päinvastaisen napaisuuden antava demagnetointivirtapulssi laitteella 16, jolloin tietysti hiukkasten analysointilaite on täksi ajaksi kytkettävä irti. Kun demagnetointivirtapulssi valitaan tasoltaan ja juuri raossa Rl vallitsevan hajakentän eliminoivaksi ja kestoltaan sellaiseksi, että nestevirta 3 ehtii huuhdella hiukkaskasautuman 7 hiukkaset mennessään. Koska kyse on kulumiahiukkasten koko määrään verrattuna pienestä osuudesta, ei tällä öljyvirtaan 3 joutuvalla hiukkaserällä ole haitallista vaikutusta itse koneeseen, kuten olisi, jos kyse olisi varsinaisesta magneettisuodattimesta, eikä seuraavan ajanjakson Tm-mittaustulokseen, varsinkin jos varsinainen suodatus on järjestetty mittausanturin jälkeen, kuten yleensä on.When the permanent magnet 4 is used as the magnet 4 of the magnetic circuit 6, the effect of the stray field on the particle accumulation 7 can also be interrupted by providing, for example, a demagnetizing current pulse in the coil 12 with the opposite polarity to the magnet 4. When the demagnetization current pulse is selected to eliminate the scattering field prevailing in the gap and precisely in the gap R1 and for such a time that the liquid stream 3 has time to flush the particles of the particle accumulation 7 as they go. As this is a small proportion of the total amount of wear particles, this batch of particles entering the oil stream 3 does not have a detrimental effect on the machine itself, as would be the case with the actual magnetic filter, nor the Tm measurement result for the next period, especially if the actual filtration is after .

9 81 6769 81 676

Magneettipiirin 6 elimet on yleensä hyvä eristää virtauksesta 3 ja samalla hiukkaskasaumasta 7 ohuella ei-magneettisella seinämällä 17, jonka suhteellinen permeabiliteetti on pieni. Tämä seinämä 17 voi siten olla esimerkiksi austeniittista terästä oleva ohut levy, kupari- tai messinkilevy tai muu vastaava dia- tai paramagneetti-nen metallilevy tai kyseisen nesteen ja lämpötilat kestävä muovi. Tämän seinämän varsinainen tarkoitus on estää kerääntyneiden hiukkasten liian tiukka tarttuminen anturin 1 pintaan, jotta virtaus 3 pystyisi ne poistamaan sekä suojata anturin muuta rakennetta nesteen vaikutuksilta. Tästä syystä myös seinämän 17 virtaukseen 3 päin oleva sivu on edullista tehdä mahdollisimman sileäksi. Koska anturi 1 ei toimiakseen tarvitse lainkaan liikkuvia osia, se voidaan esimerkiksi valaa kokonaan sopivaan muoviin, jolloin tuloksena on erittäin kestävä anturi.It is generally good to insulate the members of the magnetic circuit 6 from the flow 3 and at the same time from the particle seam 7 by a thin non-magnetic wall 17 with a low relative permeability. This wall 17 can thus be, for example, a thin plate of austenitic steel, a plate of copper or brass or another similar slide or paramagnetic metal plate, or a plastic resistant to this liquid and temperatures. The actual purpose of this wall is to prevent the accumulated particles from adhering too tightly to the surface of the sensor 1 so that the flow 3 can remove them and to protect the other structure of the sensor from the effects of the liquid. For this reason, it is also advantageous to make the side of the wall 17 facing the flow 3 as smooth as possible. Since the sensor 1 does not need any moving parts to operate, it can, for example, be molded entirely in a suitable plastic, resulting in a very durable sensor.

Rakennetta voidaan muunnella esimerkiksi tekemällä demagnetointi-kela erikseen magneettipiirin 6 toisen haaran rautasydämen 5 ympärille kuin missä hiukkasten analysointikela 12 on tai kestomagneetin 4 ympärille, jolloin nämä molemmat kelat voidaan kumpikin mitoittaa tarkoituksiinsa sopiviksi. Myöskin kestomagneetti 4 voidaan korvata sähkömagneetilla, kun mittauskela pidetään tästä erillisenä, joskin rakenne tällöin muodostuu jonkin verran mutkikkaammaksi. Hiukkaskeräytymän 7 huuhtelu tapahtuu tällöin katkaisemalla virta hetkeksi sähkömagneetista. Kela 12 toimii normaalisti mittauskelana.The structure can be modified, for example, by making the demagnetization coil separately around the iron core 5 of the second branch of the magnetic circuit 6 than where the particle analysis coil 12 is or around the permanent magnet 4, whereby both coils can each be dimensioned to suit their purposes. The permanent magnet 4 can also be replaced by an electromagnet when the measuring coil is kept separate from this, although the structure then becomes somewhat more complicated. The rinsing of the particle collection 7 then takes place by briefly switching off the electromagnet. Coil 12 normally acts as a measuring coil.

Vikahälytys laitteessa 15 voidaan edullisesti asetella kriteerit kulloinkin tarkoituksenmukaisen vikahälytyksen antamiseksi. Tyypillisesti kulumishiukkasten kerääntymisnopeuden muutos osoitetaan sillä, että huuhteluväli Tm alittaa määrätyn arvon, joka yleensä riippuu normaalitoiminnan aikaisesta huuhteluvälistä. Samoin kulumishiukkasten koon muutos osoitetaan sillä, että tietty ennalta asetettu signaalitaso ylitetään. Voidaan myös soveltaa hiukkaskokojakaumaa tietyltä ajalta, jolloin osoittavana tekijänä on jakauman huippukohdan ennalta määrätyn suuruinen siirtymä. Jakauman näytteenottoaika voi olla kiinteä tai huuhteluvälistä r i ippuva.The fault alarm in the device 15 can advantageously be set criteria for issuing a suitable fault alarm in each case. Typically, the change in the accumulation rate of the wear particles is indicated by the fact that the rinsing interval Tm is below a certain value, which usually depends on the rinsing interval during normal operation. Similarly, the change in size of the wear particles is indicated by exceeding a certain preset signal level. It is also possible to apply a particle size distribution over a period of time, the indicator being a displacement of a predetermined magnitude at the peak of the distribution. The sampling time of the distribution can be fixed or rising from the rinsing interval.

Claims

1. Continuous working analysis method of wear particles, in which a fraction of ferromagnetic particles occurring in a medium stream is allowed to collect by the action of a magnetic leakage field emitting to the medium stream (3) from a gap in a magnetic circuit (6), the effect of the accumulated particle amount is measured by a detector (H1) located in this column (R1) and this measurement value is compensated by another substantially detector (H2) located in the other non-particle collecting column (R2). the effect of the magnetic leakage field of the accumulated particles is discontinued after the measured value has reached a predetermined limit value (Uh), to remove the accumulated particles, and the damage to the origin of the particles is from the decrease of the flushing time interval (T in each case, measures for obtaining said predetermined limit value, the magnetic circuit (6) forming a magnet with constant poles so that edges of the measurement slot (R1) have different polarities, characterized in that a coil (12) has been placed in one arm of the magnetic circuit, whose poles have been connected to a device (13) which announces the pulse height, and that a fault alarm device ( 15) has been programmed to give the notification in each case and only where the flow density detection (8) shows a significant increase in the wear rate accumulation rate measured during the flush time section (Tm) and the pulse height detection (13) shows a significant increase in the flow rate (13) size.

Analysis method according to claim 1, characterized in that the magnet with constant poles is formed by a permanent magnet (4).

Method of analysis according to claim 1, characterized in that the magnet with constant poles is formed by an electric magnet. li 81676

4. The method of analysis according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at the detection of the compensated flow density, the reference level (Ur) of the signal is valid, and as this reference path is always taken in each case the current level shortly after that time (Ti), where the effect of the leakage field on the accumulated particles has been interrupted.

Analysis method according to any of the preceding claims, characterized in that the effect of the magnetic leakage field on the accumulated particles is interrupted by supplying a magnetizing current pulse to a coil in the magnetic circuit of such magnitude and direction that the pulse is sufficient. as far as possible, the leakage field caused by the magnet (4) with constant poles eliminates the particle accumulating gap (R1) and with such a pouring time that the medium stream (3) erases the wear particles (7) away from the surface of the sensor (1).

Analysis method according to claim 5, characterized in that the coil for which the demagnetizing current pulse is measured is the measuring coil (12).

Analysis method according to claim 5, characterized in that the coil for which the demagnetizing current pulse is measured is a coil separate from the measuring coil.

Analysis method according to any of the preceding claims, characterized in that the substantial increase in the accumulation rate of the wear particles is detected, the time of the predetermined change in the flow density underestimates a predetermined time interval, shows exceeding the predetermined signal level.

Analysis method according to any of the preceding claims, characterized in that the pulse height distribution is analyzed over a predetermined average time interval, the time intervals being alternatively either constant or dependent on the flush time section (Tm), and the significant increase in the size of the cut off is reduced. is expelled by displacement of said distribution or displacement of its peak.

10. A meter for a continuous working analysis method of wear particles, in which a fraction of ferromagnetic particles present in a medium stream is allowed to collect by the action of a magnetic leakage field spreading to the medium stream (3) a magnetic circuit (6), the effect of the accumulated particle quantity is measured by a detector (H1) located in this column (R1) and this measurement value is compensated by another substantially equal corresponding detector located in the other non-particle collecting column (R2) (H2), the effect of the magnetic leakage field for the accumulated particles is discontinued after the measured value has reached a predetermined limit value (Uh), for the accumulated particles to be removed, and the damage initially to the particles is found to decrease from the flushing interval (Tm), which in each case provides for obtaining said predetermined limit value, wherein the magnetic circuit (6) forms a magnet with constant poles such that edges of the measurement slot (R1) have different polarities, characterized in that a coil (12) is coupled to a device (13) which announces the pulse height in an arm (11) of the magnetic circuit. for measuring the amount of wear particles through the flush time section (Tm) based on a flux density change and for measuring the size of the wear particles through the pulse height.

11. Measurement sensor according to claim 10, characterized in that the magnetism of the magnetic circuit (6) is constant constant (4) and the effect of the leakage field spreading out of the magnetic gap (R1) of the magnetic circuit is interrupted by a demagnetizing current pulse, which is conducted either to a measuring coil (12) or a separate demagnetizing coil.

12. Measuring sensor according to claim 10, characterized in that the magnetism of the magnetic circuit (6) with constant poles is achieved through an electric magnet, and that the effect of the leakage field projecting out of the magnetic circuit (R1) is interrupted by disconnecting the magnetising current of the electric magnet.

13. Measuring sensor according to claim 10, 11 or 12, characterized in that the measuring gap (R1) of the magnetic circuit and the same enclosing parts of the magnetic circuit (6) are separated from the medium current (3) which would be measured with a thin film or disk (17). whose relative permeability is small and whose surface facing the liquid is smooth, and that the sensor components have been molded into an insulating material, such as plastic, to form a solid detector structure.

Measuring sensor according to any of claims 10-13, characterized in that the detectors (H1, H2) located in the columns of the magnetic circuit (R1 and R2) are Hall elements.