一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略

本发明涉及轴承脂润滑状态监测与智能运维领域，具体涉及一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略。

背景技术：

1、随着工业生产自动化、信息化程度的不断提高，我国机电设备的技术水平显著提高。轴承作为机电设备最常见也是最重要的核心组成部分之一，需要长期运转且工作环境更为复杂，轴承运行状态稳定性直接影响现代机电设备运转的安全与性能。良好的润滑可以减少金属与金属间的摩擦，降低轴承工作表面温度，形成的润滑油膜还能增大接触面积，减少接触应力，因此确保轴承良好合理的润滑是减少轴承故障的关键。

2、相比于人工润滑，集中润滑系统凭借自身具有高自动控制、精确的注油量、使用寿命长和降低维修成本等诸多优点，被广泛应用于轴承润滑中。然而，传统的集中润滑系统的注脂量和注脂周期在设计初就已经确定，即当达到固定的时间周期时，自动开启集中润滑系统进行润滑脂补充，以达到润滑规定的润滑脂补充量。

3、虽然实现了不停机运维加脂，但是这种润滑方法的弊端在于，润滑脂补充时间是固定的，而在轴承实际运行过程中，转速，载荷和温度等工况参数是不断变化的，固定的注脂量很难满足复杂的工况要求，润滑系统运行周期与轴承实际运行状态不关联，很容易造成欠润滑或过润滑如果润滑脂性能下降且补充不充分，导致轴承出现欠润滑；如果润滑脂性能保持长时间且正常补充，则会出现过润滑，造成浪费，多余的润滑脂还会造成环境污染。

4、因此，为了解决当前机电设备轴承脂润滑技术存在的弊端，将轴承实时润滑状态与所需加脂量关联起来，实现动态、量化的不停机运维加脂，丞需一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，其能够实现轴承运转状态的实时动态监测，及时预警机电设备轴承脂润滑缺脂状态和失效状态，为各种状态下的轴承加脂量提供科学量化的运维指导，保证机电设备轴承长期健康稳定运转，提高生产效益。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，包括以下步骤：

4、s1、在轴承座上布置振动传感器、声发射传感器，振动传感器、声发射传感器获取振动信号和声发射信号并将其传输给上位机；

5、s2、上位机将获取的振动信号和声发射信号进行降噪处理后，将两信号在时域相加融合，得到融合信号。采用均方根值(rms)作为融合信号的特征指标，通过比较信号长度内的特征指标与设定特征阈值确定的状态区间，确定轴承当前的润滑状态，判断是否需要加脂；润滑状态分为良好状态n、缺脂状态h和换脂状态q；

6、s3、根据步骤s2得到的轴承润滑状态，对相应润滑状态给出动态、量化的不停机运维加脂策略。

7、优选地，步骤s2中，具体的，将两信号在时域相加融合，得到融合信号。设定融合信号一分钟为一个信号长度，对每个长度内的每个时间点进行平方操作并求和，计算平均值，开根号得到融合信号的均方根值(rms)，记作j。具体的，计算式为：

8、

9、l为信号长度，取为1分钟；

10、x为信号长度内的融合信号每个时间点的值；

11、j与设定的状态阈值ji(i＝1,2)确定的润滑状态区间进行比较，进而判定当前轴承所处润滑状态；状态阈值ji(i＝1,2)由实验得到；

12、设全新轴承的初次加脂量设计为g0，公式如下：

13、g0＝kdb

14、其中，k为添脂系数，设定为n为实时转速，nm为额定转速，g0为加脂质量，单位为g；

15、d为轴承外径，单位为mm；

16、b为轴承内径，单位为mm；

17、以额定工况为例，初次加脂后，稳定运转状态下，测得的融合信号的rms值为jm，设定j∈[0.95jm,1.05jm]时为润滑良好状态n，此种状态下不需要加脂；

18、设定j1为恶劣状态阈值，其值设定为1.8jm；当连续30秒内j≥j1时，处于换脂状态q，上位机提示需要更换油脂；

19、设定预警阈值j2，当连续30秒内j∈(1.05jm,j2]时，上位机提示处于低度缺脂状态h1；

20、当连续30秒内j∈[j2,j1)时，上位机提示处于极度缺脂状态h2；

21、j2的确定公式为：

22、优选地，步骤s3中，通过判断轴承的润滑状态，对相应润滑状态给出动态、量化的不停机运维加脂策略；

23、具体地，连续30秒内,当1.05jm<j≤j2时，轴承处于低度缺脂状态h1，此状态下加脂量设计为：

24、

25、连续30秒内,当j2<j<j1时，轴承处于极度缺脂状态h2，此状态下加脂量设计为：

26、

27、连续30秒内,当j≥j1时，轴承处于换脂状态，此状态下，采用恒压排脂的方法，利用现场监控采用视觉方法判断排油结果，然后进行加脂操作。

28、优选地，恒压排脂的方法具体操作为：当设备停止运转后，切换轴承注脂口接通恒压泵，调整恒压泵泵压高于常压，当监控系统发现排脂口油脂颜色由黑变完全变黄，则判断为排脂完成，接下来轴承注脂口接入油脂泵，进行加脂操作，注脂量为g0。

29、优选地，步骤s1中需对轴承座进行仿真分析，确定振动传感器、声发射传感器的分布位置，进而能够获取轴承实时运转状态下的振动信号和声发射信号，轴承座上还设有与振动传感器、声发射传感器电性连接的无线传输模块，无线传输模块将接收到的信号传输给外部上位机。

30、本发明的有益效果在于：

31、采用上述技术方案带来的有益效果：

32、(1)本发明能够实时判断轴承润滑状态，并针对轴承所处润滑状态，提出相应的动态、量化的加脂策略，实现不停机运维加脂，通过对加脂量的量化，极大提高了油脂的利用率，避免了油脂的过润滑；

33、(2)本发明采用信号融合的方法，将振动信号与声发射信号进行了融合，提高了信号数据的准确性和可靠性，为准确判断轴承润滑状态提供科学依据；

34、(3)本发明利用设定的特征阈值，对危险状态及时预警，避免了事故的发生；

35、(4)本发明采用恒压排脂的方法，将轴承内的废脂排出，减轻了人工换脂的负担，提高了换脂效率。

技术特征：

1.一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，其特征在于，步骤s2中，具体的，将两信号在时域相加融合，得到融合信号；设定融合信号一分钟为一个信号长度，对每个长度内的每个时间点进行平方操作并求和，计算平均值，开根号得到融合信号的均方根值，记作j；具体的，计算式为：

3.如权利要求2所述的一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，其特征在于，步骤s3中，通过判断轴承的润滑状态，对相应润滑状态给出动态、量化的不停机运维加脂策略；

4.如权利要求3所述的一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，其特征在于，恒压排脂的方法具体操作为：当设备停止运转后，切换轴承注脂口接通恒压泵，调整恒压泵泵压高于常压，当监控系统发现排脂口油脂颜色由黑变完全变黄，则判断为排脂完成，接下来轴承注脂口接入油脂泵，进行加脂操作，注脂量为g0。

5.如权利要求1所述的一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，其特征在于，步骤s1中需对轴承座进行仿真分析，确定振动传感器、声发射传感器的分布位置，进而能够获取轴承实时运转状态下的振动信号和声发射信号，轴承座上还设有与振动传感器、声发射传感器电性连接的无线传输模块，无线传输模块将接收到的信号传输给外部上位机。

技术总结
本发明公开了一种轴承脂润滑状态监测方法和不停机运维加脂策略，包括在轴承座上安置振动传感器和声发射传感器，将测得的信号传给上位机，经降噪处理后，将两信号在时域融合，通过融合信号的特征指标判断轴承的润滑状态，给出相应加脂策略。该方法包括轴承信号的测量，信号的融合，信号特征指标的提取，润滑状态的判断以及提供相应的不停机运维加脂策略五个关键步骤。本发明将润滑状态与振动信号和声发射信号的融合信号相联系，实时监测轴承润滑状态，及时且准确地进行状态预警，通过不停机运维加脂策略有效指导设备轴承的润滑，提高轴承使用寿命。

技术研发人员：江帆,陈涛,魏鑫,朱真才,王嘉伟,周公博,孟娜娜,彭玉兴,宋泓炎,周坪,李悦,康静静,刘一凡
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11