专利名称：一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置及方法
技术领域：
本发明涉及无油真空获得领域，具体地说是一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置及方法。
背景技术：
无油真空泵系统因其洁净无油，维护周期长等优势在众多领域有非常好的应用前景，如用于食品、医药领域以提高卫生安全标准，用于光伏和半导体芯片制造产业以提高光电转换效率和提高产品性能。无油真空泵运动系统，一般由电机、双主轴、转子块、齿轮和轴承组成。为保证无油真空泵的抽速与极限真空等技术指标，无油真空泵异步电动机一般选三相两级电机，其转数接近每分钟3000转，特殊工况达到每分钟近6000转。目前无油真空泵保护系统日趋完善，包括腔体内防污染的气体吹扫控制、壳体超温控制等等。此外，实践证明，高转数工况下无油真空泵的整体寿命与轴承工作寿命密切相关。当无油真空泵长时间运行时，轴承受载荷突变、工作温升、电机转速的变化以及污染磨损等因素的影响，往往轴承在一个维护期内损坏。特别在无油真空泵工作气载粉尘大等较恶劣工况下，轴承失效具有很大的不确定性。无油真空泵运行时，一旦轴承突然损坏，将导致无油真空泵卡死，电机过载机组停机等严重故障，造成无油真空泵内部零件破损和配套生产线停产。如能及时对轴承工作时基本状态(包括温度、噪声、速度和震动)进行监测，及时发现潜在的故障，对轴承失效提前进行预防，可使无油真空泵工作的可靠性大为提高、维护成本大幅下降。轴承的早期失效一般伴随着震动及噪声的明显增大，由于现场工况复杂、环境噪声嘈杂，无油真空泵轴承工作震动及噪声异常情况很难被发现，进一步损坏将不可避免。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、低成本的有效装置及方法对其轴承工作状态下的震动及噪声实时监测。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置，包括驻极体话筒、无油真空泵、声音处理模块和上位机；驻极体话筒与无油真空泵连接，用于收集无油真空泵中轴承产生的声音信号；声音处理模块与驻极体话筒连接，用于将驻极体话筒收集到的声音信号进行放大、滤波处理后，发送到上位机。所述驻极体话筒至少有两个，并且分别设置于靠近轴承处。所述声音处理模块为用于将声音信号进行滤波和放大的接口电路。所述声音信号包括轴承震动产生的声音信号和噪声信号。一种无油真空泵轴承噪声监测保护方法，无油真空泵产生的声音信号经过驻极体话筒收集后，通过声音处理模块进行滤波、放大处理，并发送到上位机，进行监测保护。所述监测保护包括以下过程将监测到的声音信号U与无油真空泵正常工作时的声音信号的最大值Umax进行比较，如果UXJmax,则出现无油真空泵损坏情况；如果U ( Umax,则无油真空泵正常工作。本发明具有以下有益效果及优点1.本发明可以实时对无油真空泵轴承震动及噪声进行有效检测，对其早期失效进行分析，对提高无油真空泵可靠性能；2.本发明结构简单、成本低，有利于批量配套使用。
图1是本发明的结构示意图，其中I为驻极体话筒、2为无油真空泵、3为电机；图2是本发明的接口电路原理图，其中R为电阻、V为电源、M为驻极体话筒，C为电容，F为放大器，U为信号输出。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明使用的驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极(背称为背电极)构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式=Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声_电的变换。如图1为本发明的结构示意图，包括安装在无油真空泵轴承附近的两个驻极体话筒和接口电路等部件。驻极体话筒安装在轴承附近，轴承在转动过程中产生的噪声传给驻极体话筒。通过两个驻极体话筒对无油真空泵轴承的震动及噪声声波交流的音频信号进行分析处理，完成对轴承工作状态的提示和报警。可以实时对无油真空泵轴承震动及噪声进行有效检测，对其早期失效进行分析，提高了无油真空泵的可靠性指标。本发明装置具有简单有效、成本低的特点，有利于批量配套使用。如图2为本发明的接口电路原理图，驻极体话筒加入一个直流偏置电压，轴承的震动及噪声声波的音频信号会叠加到这个偏置电压上，用电容的隔直流功能，滤掉直流成分，得到交流的音频信号(信号输出)被送入无油真空泵控制系统。设备正常工作时的轴承震动及噪声信号记为Umax,当轴承早期出现故障时，噪声信号U随之增大，当U大于U-时即超过报警阀值时，控制系统将发出报警信号，从而完成对轴承工作状态的鉴控。
权利要求
1.一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置，其特征在于:包括驻极体话筒、无油真空泵、声音处理模块和上位机； 驻极体话筒与无油真空泵连接，用于收集无油真空泵中轴承产生的声音信号； 声音处理模块与驻极体话筒连接，用于将驻极体话筒收集到的声音信号进行放大、滤波处理后，发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置，其特征在于:所述驻极体话筒至少有两个，并且分别设置于靠近轴承处。
3.根据权利要求1所述的一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置，其特征在于:所述声音处理模块为用于将声音信号进行滤波和放大的接口电路。
4.根据权利要求1所述的一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置，其特征在于:所述声音信号包括轴承震动产生的声音信号和噪声信号。
5.一种无油真空泵轴承噪声监测保护方法，其特征在于:无油真空泵产生的声音信号经过驻极体话筒收集后，通过声音处理模块进行滤波、放大处理，并发送到上位机，进行监测保护。
6.根据权利要求5所述的一种无油真空泵轴承噪声监测保护方法，其特征在于:所述监测保护包括以下过程: 将监测到的声音信号U与无油真空泵正常工作时的声音信号的最大值Umax进行比较，如果U>Umax，则出现无油真空泵损坏`情况；如果U ( Umax,则无油真空泵正常工作。
全文摘要
本发明涉及一种无油真空泵轴承噪声监测保护装置及方法，驻极体话筒设置于无油真空泵中的轴承处，用于收集无油真空泵中轴承产生的声音信号；声音处理模块与驻极体话筒连接，用于将驻极体话筒收集到的声音信号进行放大、滤波处理后，发送到上位机，进行监测保护。本发明可以实时对无油真空泵轴承震动及噪声进行有效检测，对其早期失效进行分析，对提高干泵可靠性能；装置简单、成本低，有利于批量配套使用。
文档编号F04B51/00GK103075333SQ20121059356
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者张宁, 王光玉, 张军, 李良进, 郭丽娟 申请人:中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司