WO1998031994A1 - Elektrische verbindungseinrichtung zum verbinden eines an einer maschine montierten schwingungsaufnehmers mit einem mess- und auswertegerät - Google Patents

Elektrische verbindungseinrichtung zum verbinden eines an einer maschine montierten schwingungsaufnehmers mit einem mess- und auswertegerät Download PDF

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Heinrich Lysen
Volker Konetschny
Dieter Franke
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Prüftechnik Dieter Busch AG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems

Definitions

  • the invention relates to a connecting device for the purpose specified in claim 1.
  • Vibration sensors are used for various purposes on a machine in order to convert the mechanical vibrations transmitted to them into corresponding electrical signals, which are then further processed in a measuring and evaluation device.
  • One such use is, for example, the monitoring of the bearing condition of rotary machines, which can be read from the size and type of the mechanical vibrations that occur or from the electrical signals supplied by the vibration sensor.
  • the invention has for its object to provide an electrical connection device for the purpose specified in the introductory part of claim 1, which without a mechanically acting coding elements that may be susceptible to faults. right, reliably recognizable by the evaluation device between the location from which the sensor signal comes in each case, and the sensor signal is able to produce.
  • the data characteristic of the measurement location are stored in a non-volatile electrical memory which is permanently assigned to the electrical connection device, so that they can be output in connection with the sensor signal after being called up to the measurement and evaluation device and thus between those received by the evaluation device Sensor signals and the origin of these signals, a correlation recognizable for the evaluation device can be established.
  • the electrical connecting device which is designed as a separate unit from the vibration sensor 2 in the exemplary embodiment, the transducer connection of the connecting device EV, via which it can be connected directly or via a connecting line 2a to the vibration transducer 2,
  • the device connection of the electrical connection device EV which can be connected to the measuring and evaluation device and is supplied under the control by the switching electronics 6 in a predetermined sequence on the one hand with the sensor signals and on the other hand with the memory content signals.
  • a fastening wall for the electrical connection device EV for example the wall of a protective housing surrounding the machine 1,
  • the vibration sensor 2 delivers the electrical signals corresponding to the mechanical vibrations transmitted to it, either directly or via a connecting line 2a to the sensor connection 3 of the electrical connection device EV, from where, after being called up by the measuring and evaluation device 12, it reaches the sensor device via the sensor connection 7 and a connecting line 12a are output, these sensor signals under the control of the switching electronics 6 for the measuring location, ie the mounting location of the vibration sensor 2, characteristic signals converted from the memory content (hereinafter referred to as location signals), from which the measuring and evaluation device are added 12 can recognize where the sensor signals come from.
  • location signals characteristic signals converted from the memory content
  • the memory 5 can preferably be read out serially, so that a two-wire line 12a is sufficient for the transmission of the sensor signals and the location signals to the measuring and evaluating device, which can be a coaxial line in connection with an embodiment of the measuring device connection 7 as a coaxial connector.
  • the switching electronics 6 works automatically when the measuring and evaluation device 12 is called up and applies the sensor signal and the location signals from the memory 5 to the measuring device connection 7 in a predetermined sequence.
  • the switchover between the sensor signals and the location signals from the memory 5 is preferably time-controlled.
  • the memory 5 is a non-volatile memory, which is preferably set up so that it can also be written on site.
  • a write authorization code is preferably also stored in the memory 5, which the operating personnel must use in order to gain access to the memory 5.
  • the memory 5 it is advisable to design the memory 5 in such a way that it can be read out and / or written to in series using pulse code modulation, and to provide for the pulse code-modulated memory signal in the electrical connection device EV to be converted into a digital current state for transmission to the measuring and evaluation device becomes what a suitable device can make in the electronics installed in the connecting device EV.
  • the two pulse code states one preferably has a length of ⁇ 15 ⁇ s and the other preferably a length of 15 to 60 ⁇ s.
  • the memory content is preferably designed as a consecutive unique serial number, which is unmistakable with the serial numbers of electrical connection devices for further sensors on the same or on different machines 1.
  • the data necessary for the correct interpretation of the sensor signals in the measuring and evaluation device 12 such as sensor type, sensitivity of the sensor in individual frequency ranges, etc.
  • the initial state of the machine and the history of the machine state are also stored in the memory 5, so that they can be called up from the memory by the measuring and evaluation device 12 if necessary.
  • the connecting device EV is shown as a separate unit from the transducer 2, connected to it via a line 2a, which is more or less large regardless of the attachment of the vibration transducer 2 to the machine 1 on a supporting wall 8 Distance is attachable.
  • the electrical connection device EV with the vibration sensor 2 to form a structural unit and then to fasten it together with the machine 1.

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Abstract

Es wird eine elektrische Verbindungseinrichtung vorgeschlagen, die zum Verbinden eines an einer Maschine (1) montierten Schwingungsaufnehmers (2) mit einem entfernten Mess- und Auswertegerät dien t, wobei die Verbindungseinrichtung (EV) dem Schwingungsaufnehmer (2) fest zugeordnet ist und einen nicht-flüchtigen elektrischen Speicher (5) aufweist, dessen Inhalt eine eindeutige dauerhafte Zuordnung des Signales des Schwingungsaufnehmers (2) zum Messort herstellt.

Description

Beschreibung
Elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden eines an einer Maschine montierten Schwingungsaufnehmers mit einem Meß- und Auswertegerät
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungseinrichtung zu dem im Patentanspruch 1 angegebenen Zweck.
Schwingungsaufnehmer werden zu verschiedenen Zwecken an einer Maschine angesetzt, um die auf sie übertragenen mechanischen Schwingungen in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln, die dann in einem Meß- und Auswertegerät weiterverarbeitet werden. Ein solcher Verwendungszweck ist beispielweise die Überwachung des Lagerzustandes von Rotationsmaschinen, der aus der Größe und Art der entstehenden mechanischen Schwingungen bzw. der vom Schwingungssensor gelieferten elektrischen Signale ablesbar ist.
Es ist bekannt, an einer Maschine montierte Meßbolzen, die für die Übertragung der mechanischen Schwingungen auf einen angesetzten Schwingungsaufnehmer vorgesehen sind, mit einem Anschlußstecker in Kontakt zu bringen, der zwischen mehreren Meßbolzen umsetzbar ist und den Schwingungsaufnehmer sowie mechanische Codier-Elemente aufweist, die beim Aufsetzen des Schwingungsaufnehmers auf den Meßbolzen ein codiertes elektrisches Signal erzeugen, das für den jeweiligen Meßbolzen charakteristisch ist und die Zuordnung der nach Herstellung der Verbindung über eine Verbindungsleitung zum Auswertegerät übertragenen Sensorsignale zu dem betreffenden Meßbolzen, d.h. dem augenblicklichen Meßort, in dem Auswertegerät erlaubt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindungseinrichtung zu dem im einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Zweck zu schaffen, die unter Verzicht auf möglicherweise störanfällige mechanisch wirkende Codierelemente eine siehe- re, von dem Auswertegerät zuverlässig erkennbare Beziehung zwischen dem Ort, von dem das Sensorsignal jeweils herkommt, und dem Sensorsignal herzustellen vermag.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungseinrichtung sind die für den Meßort charakteristischen Daten in einem der elektrischen Verbindungseinrichtung ortsfest zugeordneten nichtflüchtigen elektrischen Speicher abgespeichert, so daß sie in Verbindung mit dem Sensorsignal nach Abruf an das Meß- und Auswertegerät ausgebbar sind und so zwischen den von dem Auswertegerät empfangenen Sensorsignalen und dem Entstehungsort dieser Signale ein für das Auswertegerät erkennbarer Zusammenhang herstellbar ist.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der elek- terischen Verbindungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Aus- führungsbeispiel noch näher erläutert .
In der einzigen Figur der Zeichnung bezeichnen
1 eine von mechanischen Schwingungen beaufschlagte, schematisch dargestellte Maschine, z.B. einen Motor oder Generator, bei der z.B. die Lager auf Verschleiß zu überwachen sind,
2 einen Schwingungsaufnehmer zum Umwandeln der auf ihn von der Maschine 1 her übertragenen mechanischen Schwingungen in entsprechende elektrische Signale,
EV die beim Ausführungsbeispiel als von dem Schwingungsaufnehmer 2 gesonderte Baueinheit ausgeführte elektrische Verbindungseinrichtung, den Aufnehmeranschluß der Verbindungseinrichtung EV, über den diese direkt oder über eine Verbindungsleitung 2a mit dem Schwingungsaufnehmer 2 verbindbar ist,
einen Träger für die in der Verbindungseinrichtung EV befindliche Elektronik,
einen zu der Elektronik gehörenden nichtfluchtigen elektrischen Speicher,
eine zu der Elektronik gehördende elektronische Umschalteeinrichtung zum automatischen Aufschalten entweder des Sensorsignals oder der Speicherinhaltssignale auf die Verbindung zu dem Auswertegerät,
den mit dem Meß- und Auswertegerät verbindbaren, unter der Steuerung durch die Umschaltelektronik 6 in vorgegebener Reihenfolge einerseits mit den Sensorsignalen und andererseits mit den Speicherinhaltssignalen belieferten Geräteanschluß der elektrischen Verbindungseinrichtung EV,
eine Befestigungswand für die elektrische Verbindungseinrichtung EV, beispielsweise die Wand eines die Maschine 1 umgebenden Schutzgehäuses,
eine erste Isolierscheibe,
eine zweite Isolierscheibe,
eine Mutter, mit der die elektrische Verbindungseinrichtung EV unter Zwischenschaltung der Isolierscheiben 9 und 10 gegen die Befestigungswand 8 verspannbar ist, und
das schematisch dargestellte Meß- und Auswertegerät, das über eine Leitung 12a mit der elektrischen Verbindungseinrichtung EV verbindbar ist. Im Betrieb liefert der Schwingungsaufnehmer 2 den auf ihn übertragenen mechanischen Schwingungen entsprechende elektrische Signale entweder direkt oder über eine Verbindungsleitung 2a zum Aufnehmeranschluß 3 der elektrischen Verbindungseinrichtung EV, von wo aus sie nach Abruf von dem Meß- und Auswertegerät 12 her zu diesem hin über den Aufnehmeranschluß 7 und eine Verbindungsleitung 12a ausgegeben werden, wobei diesen Sensorsignalen unter der Steuerung der Umschaltelektronik 6 für den Meßort, d.h. den Montageort des Schwingungsaufnehmers 2, charakteristische aus dem Speicherinhalt gewandelte Signale (im folgenden Ortssignale genannt) beigegeben werden, aus denen das Meß- und Auswertegerät 12 erkennen kann, von wo die Sensorsignale herkommen.
Der Speicher 5 ist vorzugsweise seriell auslesbar, so daß für die Übertragung der Sensorsignale und der Ortssignale auf das Meß- und Auswertgerät eine zweiadrige Leitung 12a genügt, die in Verbindung mit einer Ausführung des Meßgeräteanschlusses 7 als Koaxial- Verbinder eine Koaxialleitung sein kann.
Die Umschaltelektronik 6 arbeitet nach Aufruf von dem Meß- und Auswertegerät 12 her automatisch und legt in vorgegebener Reihenfolge das Sensorsignal und die Ortssignale aus dem Speicher 5 an den Meßgeräteanschluß 7 an. Die Umschaltung zwischen den Sensorsignalen und den Ortssignalen aus dem Speicher 5 erfolgt vorzugsweise zeitgesteuert. Der Speicher 5 ist ein nichtflüchtiger Speicher, der vorzugsweise so eingerichtet ist, daß er auch vor Ort beschreibbar ist. Um zu verhindern, daß Unbefugte Daten in den Speicher 5 eingeben oder darin befindliche Daten verändern können, ist in dem Speicher 5 vorzugsweise auch ein Schreibberechtigungs- code hinterlegt, dessen sich das Bedienungspersonal bedienen muß, um Zugang zu dem Speicher 5 zu erhalten.
Es empfiehlt sich, den Speicher 5 so zu gestalten, daß er seriell pulscodemoduliert auslesbar und/oder beschreibbar ist, und vorzusehen, daß das pulscodemodulierte Speichersignal in der elektrischen Verbindungseinrichtung EV für die Übertragung zu dem Meß- und Auswertegerät in einen digitalen Stromzustand umgewandelt wird, was eine passende Einrichtung in der in die Verbindungseinrichtung EV eingebauten Elektronik vornehmen kann. Von den beiden Pulscodezuständen hat der eine vorzugsweise eine Länge < 15 μs und der andere vorzugsweise eine Länge von 15 bis zu 60 μs.
Der Speicherinhalt ist vorzugsweise als fortlaufende einmalige Seriennummer konzipiert, die mit den Seriennummern von elektrischen Verbindungseinrichtugnen für weitere Aufnehmer an der gleichen oder an anderen Maschinen 1 unverwechselbar ist.
Zusätzlich zu den Ortssignalen sind in dem Speicher 5 vorzugsweise noch weitere, für die Auswertung der vom Sensor 2 gelieferten Daten nötige oder zu empfehlende Daten hinterlegt, und zwar
a) die zur richtigen Interpretation der Sensorsignale im Meß- und Auswertegerät 12 notwendigen Daten wie Sensortyp, Empfindlichkeiten des Sensors in einzelnen Frequenzbereichen, etc. ,
b) die zur richtigen Interpretation der Maschinensignale notwendigen Daten wie Meßarten, Frequenzbereichsbewertung etc., und
c) die zur richtigen Interpretation des Maschinenzustndes notwendigen Daten wie Warnbedingungen, Alarmbedingungen und Abschaltbedingungen pro Meßart, Verzögerungszeiten etc.
Vorteilhafterweise werden in dem Speicher 5 auch der Ausgangszustand der Maschine und die Historie des Maschinenzustandes hinterlegt, so daß sie vom Meß- und Auswertegerät 12 her im Bedarfsfalle mit aus dem Speicher abgerufen werden können.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungseinrichtung EV als von dem Aufnehmer 2 gesonderte, über eine Leitung 2a mit diesem verbundene Baueinheit dargestellt, die unabhängig von der Befestigung des Schwingungsaufnehmers 2 an der Maschine 1 an einer tragenden Wand 8 im mehr oder minder großen Abstand befestigbar ist. Je nach den Gegebenheiten am Einsatzort des Schwingungsaufnehmers 2 ist es aber prinzipiell auch möglich, die elektrische Verbindungseinrichtung EV mit dem Schwingungsauf- nehmer 2 zu einer Baueinheit zu vereinen und dann zusammen mit diesem an der Maschine 1 zu befestigen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden eines an einer Maschine (1) montierten Schwingungsaufnehmers (2) mit einem entfernten Meß- und Auswertegerät, wobei die Verbindungseinrichtung (EV) dem Schwingungsaufnehmer (2) fest zugeordnet ist und einen nichtflüchtigen elektrischen Speicher (5) aufweist, dessen Inhalt eine eindeutige dauerhafte Zuordnung des Signales des Schwingungsaufnehmers (2) zum Meßort herstellt.
2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (5) seriell auslesbar ist.
3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 2 , dadurch geknnzeich- net, daß der Anschluß (7) zum Meßgerät nur zwei Leiter aufweist.
4. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (7) zum Meßgerät ein Koaxial-Verbinder ist.
5. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung (6) zum Bewirken einer automatischen Umschaltung von Speicherinhaltssignalen zum Sensorsignal .
6. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (6) zeitgesteuert arbeitet. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (5) auch vor
Ort beschreibbar ist.
8. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (5) ein Schreibberechtigungscode hinterlegt ist.
9. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (5) so gestaltet ist, daß er seriell pulscodemoduliert auslesbar und/oder beschreibbar ist.
10. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 9 , gekennzeichnet durch eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des pulscodemodu- lierten Speichersignals in einen digitalen Stromzustand der Verbindungseinrichtung (EV) .
11. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pulscodezustand eine Länge von
< 15 μs aufweist.
12. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Pulscodezustand eine Länge von 15 bis 60 μs hat.
13. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Speichers
(5) so gestaltet ist, daß er eine fortlaufende einmalige Seriennummer darstellt.
14. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (5) die zur richtigen Interpretation der Signale des Sensors (5) notwendigen Daten hinterlegt sind.
15. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (5) die zur richtigen Interpretation der Maschinensignale notwendigen Daten hinterlegt sind.
16. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (5) die zur richtigen Interpretation des Maschinenzustandes notwendigen Daten hinterlegt sind.
17. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (5) der Ausgangszustand der Maschine hinterlegt ist.
18. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (5) die Historie des Maschinenzustandes hinterlegt ist .
19. Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit dem
Schwingungsaufnehmer (2) eine Baueinheit bildet.
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