TWI305735B - Monitoring and alarm system for rolling mill oil film bearings - Google Patents

Description

1305735 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明槪括而論相關於滾軋機油膜軸承，且尤其相關 於用來監控及解讀代表軸承操作情況的各種不同參數及用 * 來在此種參數落在所界定的安全範圍之外時產生適當警報 的系統。 • 【先前技術】 在典型的滾軋機安裝中，軋輥的頸部被可旋轉地支撐 在軸承中，並且在許多情況中，這些軸承爲油膜軸承。油 膜軸承包含套在軋輥頸部上且相對於軋輥頸部被固定的套 筒。套筒被軸接以在固定在軸承座（chock)內的襯套中 旋轉。油流（flow of oil )被引入在套筒與襯套之間，以 容許套筒在被流體動力地（hydrodynamically )保持在軸 承負荷區域處的油膜上旋轉。 # 滾軋機潤滑系統包含遠離軋輥機座的油貯器》油在被 傳送至軸承之前從貯器被泵啣通過過濾器及熱交換器，且 從軸承經由排放網路返回至貯器。 熟習此項技術者長久以來已認知到潤滑系統的一些參 數可指示軸承操作情況。這些參數包含進入軸承的油的壓 力及溫度，襯套溫度，及流出軸承的油的溫度及流量。但 是，尙未有用來監控及解讀代表此種參數的訊號及用來在 這些參數偏差至安全操作範圍之外時產生適當警報的綜合 系統。 -5- (2) 1305735 【發明內容】 本發明的目的爲提供用來監控指示軸承操作情況的多 ' 個不同參數的系統。此系統解讀如此被監控的參數且在軸 ' 承處於繼續使用會受損的危險時觸發對操作人員的警告。 上述及其他目的及有利點可以用以下參考圖式更詳細 敘述的本發明的實施例來實現。 【實施方式】 一開始參考圖1及2，圖中顯示將軋輥12的頸部支撐 在典型的滾軋機機座的推力及非推力側的油膜軸承10。熟 習此項技術者會瞭解軋輥1 2已被分開及傾斜以順應單一 視圖中的三維顯示。 油膜軸承1 0可爲熟習此項技術者已知的類型，例如 美國專利第 6,468,194 號，第 4,575,638 號，第 6,149,309 鲁號，及第6，1 23,46 1號的任何之一中所示者，上述前案的 敘述藉著參考而結合於此。 滾軋機潤滑系統包含容納潤滑油貯藏量的遠距貯器1 4 。油藉著泵16而從貯器被吸取，且被傳送通過過濾器18 及熱交換器20而經由包含藉著撓性軟管而連接於軸承的 分支進給線路22a的進給管道22至軸承1〇。油經由包含 也藉著撓性軟管而連接於軸承的分支排放線路2 4 a的返回 管道24返回至貯器14。 本發明的系統包含被策略性地放置以監控指示軸承操 -6 - (3) 1305735 作情況的各種參數的感測器。例如，如圖2至5所示，這 些感測器包含·· (1 )成爲在分支排放線路24a中的流動換能器32的 形式的第一感測器，用來測量從軸承排放的油流，及用來 ' 產生代表該油流的第一狀態訊號3 2 ’ ； (2)成爲連同壓力換能器36的在分支進給線路22a 中的限流孔口 34的形式的第二感測器，以測量正被傳送 至軸承的油的理論流量（theoretical flow rate)，及用來 產生代表該流量的第二狀態訊號3 6，； (3 )成爲在分支進給線路22 a中的溫度換能器3 8的 形式的第三感測器，用來測量正被傳送至軸承的油的溫度 ，及用來產生代表該溫度的第三狀態訊號3 8，； (4 )成爲在分支排放線路24a中的溫度換能器30的 形式的第四感測器，用來測量從軸承排放的油的溫度，及 用來產生代表該溫度的第四狀態訊號30’；及 # ( 5 )成爲在軸承的襯套28中的溫度換能器26及27 的形式的第五感測器。感測器2 6係用來測量在軸承負荷 區域處的軸承溫度及用來產生代表該溫度的第五狀態訊號 26’。感測器27係用來測量襯套凸緣溫度及用來產生代表 凸緣溫度的第六狀態訊號27’。系統被設計成爲選擇性地 使用任一類型的襯套溫度感測器，或是可選擇性地在無襯 套中的溫度感測之下操作。 如圖6所示’本發明的系統的特徵之一爲控制器4 〇。 控制器對由上述感測器所提供的訊號採樣，且使用評估器 -7- (4) 1305735 及計算器來判定有關軸承的操作特性的特定資訊。 更特別地，控制器包含： (1)第一「無流評估器（No-Flow Evaluator)」42 ' ’其回應第一狀態訊號32’，且作用來在分支排放線路 ' 24a中的油流少於正確地潤滑軸承所需者的事件中觸發第 一警報訊號42’ ； (2 )第二「軟管脫落情況評估器（Hose_0ff φ Condition Evaluator )」44，其回應第一及第二狀態訊號 3 2 ’及3 6 ’，且作用來在分支進給線路2 2 a或分支排放線路 24 a的撓性軟管從軸承脫離的事件中觸發第二警報訊號 445 ； (3) 「油入口流計算器（Oil Inlet Flow Calculator )」46，其回應第二及第三狀態訊號36’及38’，且作用來 在分支進給線路22a中的油流量小於正確地潤滑軸承所需 者的事件中觸發第三警報訊號46’ ； φ ( 4 )第三「油入口溫度評估器（Oil Inlet

Temperature Evaluator)」48，其回應第三狀態訊號38’， 且作用來在正經由分支進給線路22a傳送的油的溫度落在 正確地潤滑軸承所需的適當範圍之外的事件中觸發第四警 報訊號48’ ；及 (5)第四「軸承溫度評估器（Bearing Temperature Evaluator )」49，其回應第四，第五，及第六狀態訊號 30’，26’，及27’，且作用來在軸承的溫度超過安全操作 範圍的事件中觸發第五警報訊號4 9 ’。 -8 - (5) Γ305735 評估器4 2，4 4，4 8，及4 9可爲熟習此項技術者已知 的比較器，計算器’邏輯電路’或類似者。來自評估器及 計算器的警報訊號由警報控制機構50接收。警報控制機 構又可起動多個警報器52至62中的任何數目的警報器。 任何超過安全操作的極限的事件會觸發主警報器（ Master Alarm) 52，其警告操作人員應儘速將滾軋機關機 以避免軸承損壞。 任何超過所推薦的操作極限的事件會觸發警告警報器 (W a r n i n g A 1 a r m ) 5 4，此指示軸承的操作情況應被調查 ，但是情況並非嚴重至足以佐證必須將滾軋機關機。 如果無流評估器42顯示「關閉（OFF )」情況’則主 警報器52被觸發。無流警報器56也被觸發。 如果油入口溫度評估器4 8判定油入口溫度落在所推 薦的範圍之外，則油溫度警報器5 8被觸發，且警告警報 器54也被觸發。 如果無流評估器42指示缺乏排放流，且油入口流被 計算爲顯著，則軟管脫落警報器60被觸發，且主警報器 52也被觸發。 如果從軸承流出的油的溫度或是負荷區域或襯套凸緣 溫度在安全位準以上，則軸承溫度警報器62及主警報器 52被觸發。 監控器66可將任何警報情況的確實成因選擇性地告 知滾軋機的操作者。 如選擇性訊號輸出68處所示，系統選擇性地具有藉 -9 - (6) 1305735 -訊？虎資訊'丨生-資料諸如襯套溫度，油溫 ® # π @ S S π胃ί古H及/或計算器的輸出的能力 【圖式簡單說明】 圖1爲顯不與滾軋機潤滑系統相關聯的一滾乳機機座 的油膜軸承的示意圖。 圖2爲在滾軋機機座的一側的軸承的放大圖。 圖3顯示溫度換能器在軸承的襯套中的位置。 圖4爲排放換能器的放大圖。 圖5爲入口換能器的放大圖。 圖6爲顯示根據本發明的控制單元的實施例的方塊圖 【主要元件之符號說明】 :油膜軸承 1 2 :軋輥 1 4 :遠距貯器 16 :泵 1 8 :過濾器 20 :熱交換器 22 :進給管道 22a :分支進給線路 24 :返回管道 -10- (7) (7)1305735 24a :分支排放線路 26 :溫度換能器，感測器 26’ ：第五狀態訊號 27 :溫度換能器，感測器 27’ ：第六狀態訊號 28 :襯套 30 :溫度換能器 30’ ：第四狀態訊號 32 :流動換能器 32’ ：第一狀態訊號 3 4 :限流孔口 3 6 :壓力換能器 36’ ：第二狀態訊號 3 8 :溫度換能器 3 8 ’ ：第三狀態訊號 40 :控制器 42 :第一無流評估器 42’ ：第一警報訊號 44 :第二軟管脫落情況評估器 44’ ：第二警報訊號 4 6 :油入口流計算器 46’ ：第三警報訊號 48 :第三油入口溫度評估器 48’ ：第四警報訊號 -11 - (8) (8)1305735 4 9 :第四軸承溫度評估器 49’ ：第五警報訊號 50 :警報控制機構 5 2 :主警報器 54 :警告警報器 5 6 :無流警報器 5 8 :油溫度警報器 60 :軟管脫落警報器 62 :軸承溫度警報器 66 :監控器 68 :選擇性訊號輸出

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Claims (1)

1305735 十、申請專利範圍 附件2A : 第95 1 03 32 8號專利申請案 中文申請專利範圍替換本丨 - 民國97年7月29日修正 - 1· 一種監控及警報系統，用於滾軋機，其中於該滾 軋機中，油從貯器經由進給管道及分支進給線路被泵唧至 油膜軸承，並且油從該軸承經由分支排放線路及返回管道 Φ 而返回至該貯器，該監控及警報系統包含： 第一感測器，在該分支排放線路中，用來測量從該軸 承排放的油流及用來產生代表該油流的第一狀態訊號； 第二感測器，在該分支進給線路中，用來測量正被傳 送至該軸承的油的理論流量及用來產生代表該流量的第二 狀態訊號； 第三感測器，在該分支進給線路中，用來感測正被傳 送至該軸承的油的溫度及用來產生代表該溫度的第三狀態 Φ 訊號； 控制器，用來評估該狀態訊號，及用來在該狀態訊號 指示該軸承處於繼續操作會受損的危險時觸發警告訊號； 及 警報器，回應該警告訊號以用來向滾軋機操作人員警 告該危險。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的監控及警報系統，其 中該控制器包含回應該第一狀態訊號的第一評估器，用來 在於該分支排放線路中的該油流少於正確地潤滑該軸承所 1305735 需者的事件中起動該警報器。 3 .如申請專利範圍第2項所述的監控及警報系統，其 中該分支進給線路及該分支排放線路包含連接於該軸承的 - 撓性軟管，且該控制器進一步回應該第一及第二狀態訊號 • 的第二評估器，用來判定該撓性軟管是否已從該軸承脫離 ，及用來在該脫離的事件中起動該警報器。 4.如申請專利範圍第3項所述的監控及警報系統，其 φ 中該控制器進一步包含回應該第二及第三狀態訊號的計算 器，用來計算至該軸承的油的流量，及用來在該流量小於 正確地潤滑該軸承所需者的事件中起動該警報器。 5 .如申請專利範圍第3項所述的監控及警報系統，其 中該控制器進一步包含回應該第三狀態訊號的第三評估器 ，用來在正被傳送至該軸承的油的溫度落在正確地潤滑該 軸承所需的適當範圍之外的事件中起動該警報器。 6.如申請專利範圍第1項所述的監控及警報系統，進 # 一步包含用來測量從該軸承排放的油的溫度及用來產生代 表該溫度的第四狀態訊號的在該分支排放線路中的第四感 測器，且該控制器具有回應該第四狀態訊號的第四評估器 ，用來在該軸承的溫度超過安全操作範圍的事件中起動該 警報器。 7 .如申請專利範圍第1項所述的監控及警報系統，進 一步包含用來測量該軸承於其各別負荷區域處的溫度及用 來產生代表該溫度的第五狀態訊號的第五感測器，且該控 制器具有回應該第五狀態訊號的第四評估器，用來在該軸 -2 - 1305735 承的溫度超過安全操作範圍的事件中起動該警報器。 8_如申請專利範圍第1項所述的監控及警報系統，進 一步包含及用來測量該軸承於其各別凸緣處的溫度及用來 • 產生代表該溫度的第六狀態訊號的第六感測器，且該控制 • 器具有回應該第六狀態訊號的第四評估器，用來在該軸承 的溫度超過安全操作範圍的事件中起動該警報器。 9.如申請專利範圍第1項所述的監控及警報系統，包 φ 含用來測量從該軸承排放的油的溫度及用來產生代表該溫 度的第四狀態訊號的在該分支排放線路中的第四感測器， 用來測量該軸承於其各別負荷區域處的溫度及用來產生代 1 表該溫度的第五狀態訊號的第五感測器，及用來測量該軸 承於其各別凸緣處的溫度及用來產生代表該溫度的第六狀 態訊號的第六感測器，且該控制器具有選擇性地回應該第 四，第五，及第六狀態訊號中的一個或多個的第四評估器 ，用來在該軸承的溫度超過安全操作範圍的事件中起動該 φ 警報器。 -3-