專利名稱：緊湊型獨立狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于第一設(shè)備監(jiān)測第二設(shè)備的操作的方法和設(shè)備，包括對泵、風扇、壓 縮機、渦輪或者機械設(shè)備的其他旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)工件的監(jiān)測；更具體地，涉及用于監(jiān)測泵的可 自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)設(shè)備的溫度和振動監(jiān)測是用于確定旋轉(zhuǎn)設(shè)備的狀態(tài)的已知并且可接受的方 法。 作為診斷工具的設(shè)備溫度測量的實現(xiàn)簡單且相對廉價。溫度信息僅可作為設(shè)備 狀態(tài)的運行/不運行指示。 振動監(jiān)測是一種用于獲取旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)的可接受的被證實的診斷工具。對機器 振動的周期性監(jiān)測是工業(yè)中預(yù)防性維護程序中的主要組成部分。振動監(jiān)測可以檢測的狀態(tài) 是軸承狀態(tài)、軸的直度、失衡狀態(tài)、未校準狀態(tài)、損耗、產(chǎn)品建立、過程改變、侵蝕以及松動。 振動監(jiān)測設(shè)備可以是昂貴的，價值數(shù)萬美元。這樣，只有非常昂貴的旋轉(zhuǎn)設(shè)備才具有附接的 監(jiān)測器以進行連續(xù)監(jiān)測。一個典型的化工廠具有1000個安裝和運轉(zhuǎn)的泵。在典型的化工 廠中，可能不到10個泵或者旋轉(zhuǎn)設(shè)備滿足配備專用振動監(jiān)測器的開支標準。對于未達到連 續(xù)振動監(jiān)測開支要求的99%的旋轉(zhuǎn)設(shè)備來說，既沒有采用振動測量，也沒有采用使用昂貴 的便攜振動設(shè)備和人工勞動開支的巡視振動程序。周期性監(jiān)測要求訓(xùn)練有素的人員以持續(xù) 方式采集振動，并且及時地分析所采集的數(shù)據(jù)以確定設(shè)備的狀態(tài)。采集振動數(shù)據(jù)的多數(shù)工 廠沒有以及時的方式來分析振動數(shù)據(jù)的工作人員，并且無法在災(zāi)難性故障出現(xiàn)之前捕獲問 題。數(shù)據(jù)被作為事后的事件而分析，這對于防止故障而言為時過晚。振動分析應(yīng)當被用作 預(yù)測性工具，以給出即將發(fā)生的故障的早期警示，使得可以執(zhí)行維護以便將設(shè)備和產(chǎn)品的 損失最小化。例如，利用便攜式手持振動和/或溫度儀器對設(shè)備進行周期性人工監(jiān)測是現(xiàn)有技 術(shù)中已知的。特別地，對諸如泵等設(shè)備的人工監(jiān)測通常根據(jù)工廠的維護日程來進行，例如每 4-6周一次。然而，該時段可以變化。人工監(jiān)測的缺點在于，其僅提供對執(zhí)行測量的時刻的 泵狀態(tài)的測量。技術(shù)人員必須接受充分的訓(xùn)練才能操作相對昂貴的設(shè)備，并且必須檢查所 有單元以確定是否存在問題。泵的狀態(tài)可能因系統(tǒng)混亂和/或操作員錯誤而變化。此類人 工系統(tǒng)不能提供連續(xù)監(jiān)測，并且由此不能優(yōu)化預(yù)防性維護。由此，在業(yè)界需要一種技術(shù)或者易于使用的低成本設(shè)備，用于接近連續(xù)地監(jiān)測泵， 并根據(jù)對一個或者多個感測的物理參數(shù)來提供對泵操作狀態(tài)的指示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新穎、獨特的方法和裝置，用于第一設(shè)備監(jiān)測第二設(shè)備的操作， 該第二設(shè)備諸如泵、扇、壓實機、渦輪或者機械設(shè)備的其他旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)工件。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，該方法特征在于在第一設(shè)備中感測在第一設(shè)備被 附接至待監(jiān)測的第二設(shè)備之后的啟動時刻的啟動振動以及啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后 續(xù)振動水平二者，并且提供啟動振動水平信號和后續(xù)振動水平信號二者，其中啟動振動水 平信號包括第二設(shè)備啟動振動水平的有關(guān)信息，而后續(xù)振動水平信號包括第二設(shè)備后續(xù)振 動水平的有關(guān)信息；以及在第一設(shè)備中，基于啟動振動水平信號相對于后續(xù)振動水平信號 的比較，來監(jiān)測第二設(shè)備的操作狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，所述裝置的形式可以是用于執(zhí)行前述方法中步驟和 功能的一個或者多個模塊和/或芯片集。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，所述裝置的形式還可以是用于監(jiān)測設(shè)備(諸如泵) 的可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于具有 配置用于執(zhí)行在此記載的功能的一個或者多個模塊。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動的警示和 警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備可以附接至或者安裝至第二設(shè)備上，例如附接在泵的軸承架上。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，通過第一設(shè)備來監(jiān)測第二設(shè)備可以包括以下一個或 者多個特征提供包含與第二設(shè)備的操作狀態(tài)有關(guān)的信息的指示，包括音頻指示或者可視 指示或者其某些結(jié)合；激活啟動過程以便確定啟動振動水平；激活監(jiān)測過程，以便確定后 續(xù)振動水平，并監(jiān)測第二設(shè)備；周期性地使第一設(shè)備進入低功率模式以便節(jié)能；或者其某 些組合。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，啟動振動水平可以基于沿第二設(shè)備的一個或者多個 軸而測量的多個感測到的啟動振動水平來確定，并且還可以被確定在具有最低可能預(yù)定啟 動振動水平和最高可能預(yù)定振動水平的范圍之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，啟動振動水平可以以第二設(shè)備在啟動時刻的操作為 基礎(chǔ)，從而對于第二設(shè)備是唯一的。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，本發(fā)明的形式可以是一種具有計算機可執(zhí)行組件的 計算機可讀存儲介質(zhì)，當計算機可執(zhí)行組件在計算機處理器上執(zhí)行時，用于執(zhí)行一種方法， 包括在第一設(shè)備中感測在第一設(shè)備被附接至待監(jiān)測的第二設(shè)備之后的啟動時刻的啟動振 動以及該啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水平二者，并且提供啟動振動水平信號和后 續(xù)振動水平信號，啟動振動水平信號包括第二設(shè)備的啟動振動水平的有關(guān)信息，而后續(xù)振 動水平信號包括第二設(shè)備的后續(xù)振動水平的有關(guān)信息；以及在第一設(shè)備中，基于啟動振動 水平信號相對于后續(xù)振動水平信號的比較，來監(jiān)測第二設(shè)備的操作狀態(tài)。作為示例，對一個或者多個所感測振動水平的評估可以通過監(jiān)測設(shè)備本身中包含 的一個或者多個模塊來實現(xiàn)；當然，如下實施方式也是可以想到的一個或者多個感測振 動水平被提供至另一設(shè)備進行評估，以及從其他設(shè)備接收回一個或者多個信號，所述信號 包含用于提供設(shè)備操作狀態(tài)指示的信息。此類信號在此類設(shè)備之間的提供可以經(jīng)由硬連線 或者無線信號配置來實現(xiàn)。實際上，本發(fā)明提供了用于以非常低成本、緊致型配置來監(jiān)測振動的新穎、獨特的方法和裝置。這是一種在化工廠中提供對每個泵或者旋轉(zhuǎn)設(shè)備工件進行連續(xù)監(jiān)測的經(jīng)濟的 方法。狀態(tài)監(jiān)測器可以使用針對自動化工業(yè)而部署的低成本的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)、甚 低電功率微處理器以及最新的電池技術(shù)，將其結(jié)合到提供對設(shè)備問題的早期警示的新穎、 經(jīng)濟的設(shè)備中。本發(fā)明將對設(shè)備進行連續(xù)監(jiān)測的成本從數(shù)萬美元降低至數(shù)百美元。低成本 使得可以將本發(fā)明安裝在工廠中的每個選定機器上并且受益于連續(xù)監(jiān)測，而無需過高的成 本。低電功率需求允許電池操作的較長壽命。這允許沒有外部配線的小型、獨立的密封單 元，以及與待監(jiān)測設(shè)備的簡單的機械螺釘附接。多數(shù)旋轉(zhuǎn)設(shè)備(特別是離心泵)在600到3600轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)之間旋轉(zhuǎn)。在此 典型速度范圍中診斷設(shè)備時，最有用的振動測量是對速度的測量。本發(fā)明使用電路將來自 微電子機械設(shè)備(MEMS)的電子輸出轉(zhuǎn)換為與泵的振動速度成比例的電壓。作為速度而測 量的設(shè)備振動被普遍地用來評定機器狀態(tài)。除了低成本以外，本發(fā)明提供簡單的設(shè)置和操 作，無需專門的分析技術(shù)人員來確定設(shè)備狀態(tài)。設(shè)備不需要訓(xùn)練有素的設(shè)備專家來解譯設(shè) 備狀態(tài)。在泵附近走動的任何人都可以通過對監(jiān)測器上發(fā)光二極管的可視觀察(綠燈閃爍 表示正常，紅燈閃爍表示警報)來確定泵的狀態(tài)。該可視觀察不限于發(fā)光二極管?？梢曈^ 察的其他實施方式可以是IXD顯示器或者其他可視方式。設(shè)置警報水平與開啟監(jiān)測器一樣 簡單。當監(jiān)測器被激活時執(zhí)行第一功能，用以跟蹤當前振動水平，并且使用該基線水平來設(shè) 置警報振動水平。警報水平被存儲在微處理器的存儲器中。將后續(xù)振動水平測量值與該警 報水平進行比較，并且表示出機器狀態(tài)。振動警報水平對于機器和設(shè)施操作狀態(tài)來說是唯 一的。警報水平不是預(yù)定的，而是基于特定設(shè)施在啟動時唯一地確定。還可以想到如下實施方式，其中微處理器對表示機器振動的電子波形進行處理， 并且還監(jiān)測來自溫度感測器的電子輸出；當振動或者溫度的警報水平被超過時，觸發(fā)形式 上為閃爍的紅色發(fā)光二極管的警報通知，或者在機器低于警報水平時閃爍綠色發(fā)光二極 管。


附圖包括以下圖示圖1是根據(jù)本發(fā)明某些實施方式的用于監(jiān)測第二設(shè)備的第一設(shè)備的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明某些實施方式的可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池可操作的 警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的功能框圖；圖3a和圖3b是具有根據(jù)本發(fā)明某些實施方式的方法步驟的邏輯流程圖；圖4是具有根據(jù)本發(fā)明某些實施方式的方法步驟的邏輯流程；圖4a是具有圖4所示方法中的LED閃爍的相關(guān)步驟的流程圖；圖4b是具有圖4所示方法中的模式選擇的相關(guān)步驟的流程圖；以及圖4c是具有圖4b所示流程圖中的基線振動測量的相關(guān)步驟的流程圖。
具體實施例方式圖1示出了形式上為第一設(shè)備10的基本發(fā)明，該第一設(shè)備10監(jiān)測第二設(shè)備20的 操作，該第二設(shè)備諸如泵、扇、壓實機、渦輪或者機械設(shè)備的其他旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)工件。如所示 出，第一設(shè)備10可以附接或安裝在第二設(shè)備20上，例如，第一設(shè)備10可以通過某種附接部件18而附接至第二設(shè)備20 (諸如，泵)的軸承架(未示出)。第一設(shè)備10被設(shè)計為可自由 使用的、緊湊型、獨立、廉價的、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備。附接部件18可以采 取粘合劑、環(huán)氧樹脂、緊固件等形式，本發(fā)明的范圍不限于現(xiàn)在已知或者將來開發(fā)的任何特 定類型或者種類的附接部件，也不限于將第一設(shè)備與第二設(shè)備耦合在一起的總體方式。第一設(shè)備10包括感測模塊12、監(jiān)測模塊14以及其他模塊16。感測模塊12可以包括一個或者多個模塊，其配置用于感測在第一設(shè)備附接至待 監(jiān)測的第二設(shè)備之后的啟動時刻的啟動振動，以及啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水 平二者；以及提供啟動振動水平信號和后續(xù)振動水平信號，其中啟動振動水平信號包括第 二設(shè)備的啟動振動水平的有關(guān)信息，而后續(xù)振動水平信號包括第二設(shè)備的后續(xù)振動水平的 有關(guān)信息。用于感測振動水平的技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，并且本發(fā)明的范圍并不限于現(xiàn) 在已知或者在未來后續(xù)開發(fā)的任何特定類型或者種類。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)確保啟動振動水 平基于第二設(shè)備在啟動時刻的操作，從而對于第二設(shè)備而言是唯一的，這不同于與第二設(shè) 備的當前操作狀態(tài)無關(guān)的某些廠方設(shè)置和/或預(yù)定水平。監(jiān)測模塊14可以包括一個或者多個模塊，其配置用于根據(jù)基于啟動振動水平信 號相對于后續(xù)振動水平信號的比較，在第一設(shè)備中監(jiān)測第二設(shè)備的操作狀態(tài)。由第一設(shè)備 監(jiān)測第二設(shè)備可以包括以下一個或者多個提供第二設(shè)備的操作狀態(tài)的有關(guān)信息的指示， 包括音頻指示或者可視指示或者其某種結(jié)合；激活啟動過程，以便確定啟動振動水平；激 活監(jiān)測過程，以便確定后續(xù)振動水平并且監(jiān)測第二設(shè)備；周期性地使第一設(shè)備進入低功率 模式以便節(jié)能；或者其某些組合。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，啟動振動水平可以基于沿著第二設(shè)備的一個或者多 個軸而測量的多個所感測的啟動振動水平來確定。例如，如果感測到啟動振動水平是0. 135 英寸/秒，則可以將啟動振動水平確定為0. 270英寸/秒，實際上是乘以2倍的倍數(shù)(也即， 倍增感測到的振動)。在操作中，當感測到后續(xù)振動水平時，將其與0. 270英寸/秒進行比 較，并且如果超過，則監(jiān)測模塊14可以發(fā)出警報或者警示狀態(tài)的指示。本發(fā)明的范圍不受 限于任何特定的倍數(shù)，而是可以包括其他倍數(shù)，諸如1. 5倍、1. 75倍、2. 5倍等。此外，根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，還可以將啟動振動水平確定在具有最低可能 預(yù)定啟動振動水平和最高可能預(yù)定振動水平的范圍之內(nèi)。例如，如果感測到啟動振動水平 是0. 001英寸/秒(非常低)，則可以將啟動振動水平確定為0. 125英寸/秒，并且有效地 將該值設(shè)置為最低可能預(yù)定啟動振動水平。備選地，如果感測到0. 3000英寸/秒(非常 高)的啟動振動水平，則可以將啟動振動水平確定為0. 500英寸/秒，并且有效地將該值設(shè) 置為最高可能預(yù)定啟動振動水平。其他模塊16可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的一個或者多個模塊，其配置用于執(zhí)行其 他功能，而其并不形成基本發(fā)明的部分，由此在此不詳細描述，該一個或者多個模塊包括但 不限于功率模塊，用于為第一設(shè)備供電；其他感測模塊，配置用于感測一個或者多個其他 參數(shù)(例如，溫度)并且據(jù)此來監(jiān)測第二設(shè)備20;以及現(xiàn)在已知或者將在未來開發(fā)的其他 模塊。模塊12和14可以使用硬件、軟件、固件或者其結(jié)合來實現(xiàn)，當然，本發(fā)明并不限于 任何特定的實施方式。在典型軟件實現(xiàn)中，此類模塊將是基于一個或者多個微處理器的架 構(gòu)，其具有微處理器、隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出設(shè)備以及將其連接的控制、數(shù)據(jù)和地址總線。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠把此類基于微處理器的實現(xiàn)編程為 執(zhí)行在此描述的功能而無需進行過度實驗。本發(fā)明的范圍并不局限于使用已知的或者在未 來開發(fā)的技術(shù)的任何特定實現(xiàn)。按照上文描述，可以設(shè)想如下實施方式，即模塊12和14的 功能在一個或者多個其他模塊16內(nèi)實現(xiàn)。此外，本發(fā)明的范圍旨在包括模塊12或者14是獨立的模塊，或者代之以形成一 個或多個此類其他模塊16的部分。換言之，本發(fā)明的范圍并不局限于在何處實現(xiàn)模塊12 或者14的功能。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，模塊12或者14的形式可以是執(zhí)行其功能的芯片集。圖2 功能性框2以示例的方式示出了第一設(shè)備10 (圖1)的一個實施方式的功能框圖，該第一 設(shè)備10的形式是緊湊型的獨立監(jiān)測設(shè)備，并且總體上被指示為100，其可以固定至泵軸承 架，測量振動和溫度，以及使用發(fā)光二極管來指示狀態(tài)。下面是對圖2所示的功能性模塊的 描述，其自頂至下操作。位于監(jiān)測設(shè)備100中的加速度計102、104以g為單位來測量加速度。一個加速度 計測量沿垂直泵方向的振動，而另一感測器測量沿水平泵方向的振動。該設(shè)備不限于兩個 軸的振動，作為一個實施方式，還可以設(shè)想到三個軸的振動。與以g為單位的加速度成比 例的電壓被輸出至相關(guān)聯(lián)的操作放大器112、114，其配置為濾波器。相關(guān)聯(lián)的操作放大器 112,114將G轉(zhuǎn)換至英寸/秒，并且將其提供給微處理器單元108，以作為表示振動(以英 寸/秒為單位)的電壓輸出。實際上，操作放大器/濾波器112、114的輸出是與以英寸/秒 為單位的加速度成比例的模擬電壓。微處理器單元的模擬到數(shù)字硬件對每個操作放大器/ 濾波器112、114的輸出進行采樣。如所示出，對于每個加速度計102、104，存在獨立的操作 放大器/濾波器112、114，當然本發(fā)明不限于此。此外，加速度計和操作放大器是現(xiàn)有技術(shù) 中已知的，而本發(fā)明的范圍不限于現(xiàn)在已知或者將在未來開發(fā)的任何特定類型或者種類。設(shè)備100還具有用于溫度的感測器106，其中溫度輸出的形式是與泵軸承架溫度 成比例的模擬電壓。溫度感測器106的輸出也由微處理器單元的模擬到數(shù)字硬件進行采 樣。電池110為微處理器單元108、操作放大器112和114、溫度感測器106、發(fā)光二極 管(LED)120、122、124以及磁激活開關(guān)118供電。設(shè)備或者單元100完全獨立地位于用于 附接至第二設(shè)備20(圖1)的殼體之內(nèi)。磁激活開關(guān)118可以是例如霍爾效應(yīng)固態(tài)開關(guān)，其用于人機輸入設(shè)備，用以從微 處理器單元108的低功率模式(休眠)將其喚醒并且設(shè)置模式，以及使微處理器返回休眠。 本發(fā)明不限于霍爾開關(guān)，而是可以包括用于“打開”設(shè)備的其他方法，其諸如光電池、紅外設(shè) 備、LED或者簡單開關(guān)。微處理器單元108監(jiān)測磁激活開關(guān)118，采樣來自濾波器112、114和感測器106的 信號，執(zhí)行邏輯算法，并且激活LED以指示泵的狀態(tài)。LED 120、122、124是人機輸出設(shè)備，用于報告泵的狀態(tài)和模式設(shè)置。圖3a、圖3b —個實施方式圖3a和圖3b示出了根據(jù)本發(fā)明某些實施方式的方法的邏輯流程圖，其總體上被 指示為200，并且具有步驟200a,200b, JOOnpOOrv
小型、獨立的狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備10、100通常被固定至泵軸承架(推力軸承末端)以及 泵上的另一適合位置，并且提供對軸承殼體振動和溫度的緊密的連續(xù)監(jiān)測。可自由使用的、 緊湊型、獨立、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備可以按照保護溫度讀取沒有偏差和物 理破壞的方式安裝到軸承架(諸如凹陷)上，并且安裝在監(jiān)測推力軸承處的溫度以及兩個 或更多軸振動的區(qū)域中。通常，在監(jiān)測設(shè)備中，可以每隔幾分鐘(例如，3分鐘)執(zhí)行一次采樣，當然，本發(fā)明 不限于任何特定的采樣時間間隔。監(jiān)測設(shè)備使LED(例如，綠色LED)閃爍，來指示泵振動/ 溫度處于正常操作范圍。如果振動或者溫度之一超過警報閾值，則例如紅色LED的LED將 閃爍，以指示存在警報狀態(tài)。不熟練的操作者繼而可以較為頻繁地可視化檢查泵設(shè)施，以確 定哪些泵處于危險狀態(tài)，從而可以執(zhí)行預(yù)防性維護。作為示例，下面描述本發(fā)明某些實施方式的整體操作，如下步驟200a、200b以示例的方式示出了用于實現(xiàn)本發(fā)明的初始化的基本例程。步驟200c是用于當霍爾感測器未激活或者霍爾感測器對于多于某個數(shù)目的LED 閃爍序列(例如，3次閃爍)為活躍時，使處理器進入低功率模式的例程。步驟200d是用于確定霍爾感測器是否被激活的例程。如果霍爾感測器被激活并 且處理器處于低功率模式，則執(zhí)行步驟2006、20(^、20(^、200]_、20(^。如果霍爾感測器被激 活并且處理器正在運行，則執(zhí)行步驟200h，該步驟是用于確定霍爾感測器是否針對多于某 個數(shù)目的LED閃爍序列為活躍的例程，如上所述。如果霍爾感測器針對少于某個數(shù)目的LED 閃爍序列為活躍并且處理器正在運行，則執(zhí)行采樣步驟200i。作為啟動例程的部分，執(zhí)行步驟200e、200f、200g、200j，以確定啟動振動水平(在
此還稱為“基線”水平)，并且提供在步驟200 j中設(shè)置的適當指示。作為感測后續(xù)振動水平的部分，執(zhí)行步驟200K2001，用于提供包括后續(xù)振動水平 的有關(guān)信息的后續(xù)振動水平信號。作為監(jiān)測例程的部分，執(zhí)行步驟200m、200n、200叫、200n2，用于對啟動振動水平與
后續(xù)振動水平進行比較，以及基于該比較來監(jiān)測第二設(shè)備。重點注意，在圖3a、圖3b的步驟中記載的數(shù)值僅僅是作為示例而提供，并不旨在 以任何方式作為限制。例如，步驟200f提供采用8個采樣周期來建立平均基線，并且將警 報水平設(shè)置在200%的倍率處。然而，按照上述討論，可以使用其他數(shù)目的采樣(例如4、5、 6、7、9、10等)或者使用其他倍率(例如150%、250%等)來構(gòu)造實施方式。當根據(jù)上述邏輯算法來進行操作時，本發(fā)明提供較低成本的、可自由使用的、緊湊 型、獨立的、電池驅(qū)動的警示和/或警報設(shè)備，該設(shè)備基于對所感測的一個或者多個物理參 數(shù)的評估，來提供關(guān)于操作狀態(tài)的指示。 監(jiān)測設(shè)備可以感測溫度和振動兩者，而不是像其他已知設(shè)備中那樣只感測溫 度。溫度是相對而言易于直接測量的參數(shù)。振動測量較難測量，這是由于其需要關(guān)于頻率范 圍的信號以及通過操作放大器集成器將g的加速度轉(zhuǎn)換至英寸/秒的速度測量這些條件。 監(jiān)測設(shè)備是唯一的，這歸結(jié)于以下事實振動的基線測量是針對個體機器設(shè)施 和應(yīng)用而定制的。這些閾值不是如同其他已知設(shè)備中那樣事先預(yù)定，而是針對特定的設(shè)施 和應(yīng)用而確定的。每個設(shè)施都是唯一的。 監(jiān)測設(shè)備不像其他已知設(shè)備中那樣提供控制“切斷開關(guān)”功能。
監(jiān)測設(shè)備主要意在監(jiān)測泵，盡管其還可以監(jiān)測扇、壓縮機或者渦輪或者設(shè)備的 其他旋轉(zhuǎn)工件。其他已知設(shè)備是專門設(shè)計用于監(jiān)測電動機。 監(jiān)測設(shè)備不像其他已知設(shè)備那樣具有數(shù)據(jù)日志功能。 其他已知設(shè)備可以在各種應(yīng)用中使用，也即使用電力電動機的任何應(yīng)用；然而， 它們不能像本發(fā)明的監(jiān)測設(shè)備那樣監(jiān)測從動設(shè)備。單獨監(jiān)測驅(qū)動器并不能預(yù)測從動設(shè)備的 監(jiān)測狀態(tài)。圖4至圖4c 備選實施方式圖4至圖4c示出了總體上指示為300的邏輯算法的備選實施方式，其具有步驟
300a、300b、300c.....300w,用于執(zhí)行本技術(shù)的可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動
的、微電子機械系統(tǒng)、模擬/數(shù)字式2軸振動和溫度監(jiān)測和警示/警報設(shè)備。在將圖3a、圖 3b中的邏輯算法與圖4至圖4c中的邏輯算法進行比較時，顯然，圖4a中的LED閃爍例程增 加了步驟，并且整體增加了圖4b中的選擇模式例程。還略微修改了其他步驟。下面以示例方式來描述本發(fā)明的某些實施方式的整體操作，如下可以通過利用霍爾感測器傳遞小磁性來初始地激活監(jiān)測設(shè)備10、100。監(jiān)測設(shè)備 繼而進入振動和溫度的采樣模式。如果霍爾感測器再次被激活，同時處于采樣模式，則監(jiān)測 設(shè)備進入模式選擇過程。LED閃爍樣式通過各種顏色和閃爍機制指示狀態(tài)。例如，當活躍 并且處于監(jiān)測模式(不存在提示或者警報)時，綠色LED每3秒閃爍一次。如果振動狀態(tài) 超過基線設(shè)置、默認振動提示設(shè)置、L0 HP振動提示設(shè)置或者HI HP振動提示設(shè)置的150% (可選)，則將啟動提示，其包括每秒閃爍一次紅色的LED。如果振動狀態(tài)超過基線設(shè)置、默 認振動警報設(shè)置、L0 HP振動警報設(shè)置或者HI HP振動警報設(shè)置的200% (可選)，則將啟 動警報，其包括每秒閃爍兩次紅色的LED。如果例如對于至少兩個連續(xù)采樣來說采樣的振動 都超過選定的模式閾值，則將啟動提示或者警報的閃爍機制，當然，本發(fā)明的范圍并不局限 于連續(xù)采樣的數(shù)量。如果提示或者警報狀態(tài)被觸發(fā)，則在60秒后執(zhí)行下一采樣。在提示或 者警報模式中，一旦后續(xù)振動或者溫度讀數(shù)低于觸發(fā)點，則狀態(tài)將返回正常(綠色LED每3 秒閃爍一次)。如果提示和警報狀態(tài)都存在，則閃光機制應(yīng)當是最嚴重的“警報”狀態(tài)。在 此實施方式中，在振動和溫度狀態(tài)之間沒有區(qū)分LED閃爍序列，當然，可以設(shè)想到如下實施 方式，即可以在振動和溫度狀態(tài)之間區(qū)分LED閃爍序列。如果對于兩個連續(xù)采樣的采樣溫度都超過閾值，則針對溫度的閃爍機制也可以是 類似的。針對溫度提示/警報狀態(tài)的閾值固定如下如果兩個連續(xù)采樣超過例如約175° F，則應(yīng)當啟動提示。如果兩個連續(xù)采樣超過 例如約185° F，則應(yīng)當啟動警報。每3分鐘對溫度和振動進行采樣一次，除非存在提示/ 警報，在這種情況下將在60秒之后進行下一采樣。采樣時間是5-10秒。模式設(shè)置可以通過在正常模式(綠色LED每3秒閃爍)時利用霍爾感測器傳遞磁 性來實現(xiàn)。備選地，可以使用現(xiàn)在已知或者將在未來開發(fā)的其他類型的感測器來代替霍爾 感測器，以實現(xiàn)期望的觸發(fā)并設(shè)置設(shè)備。在模式選擇過程期間，關(guān)閉采樣。在一個實施方式中，存在圖4b所示的5種模式，可以進行如下選擇■模式1-默認振動設(shè)置提示> 0. 15英寸/秒，警報> 0. 30英寸/秒；■模式2-低HP應(yīng)用設(shè)置提示> 0. 125英寸/秒，警報> 0. 250英寸/秒；■模式3-高HP應(yīng)用設(shè)置提示> 0. 175英寸/秒，警報> 0. 350英寸/秒；
■模式4-基線提示設(shè)置提示>測量的基線值XI. 5，警報>測量基線值X2。如 果< 0. 125英寸/秒，則無提示；如果小于0. 167英寸/秒，則無警報；如果> 0. 5英寸/ 秒，則持續(xù)警報；■模式5-休眠處理器被置于休眠(當泵不在進行服務(wù)以轉(zhuǎn)換電池電源時)。在 休眠模式中，不保存設(shè)置或者基線值。注意，在設(shè)備中選擇模式4之后，設(shè)置振動的基線設(shè) 置。在選擇模式4之后，將下一振動讀數(shù)設(shè)置為基線。通過觀察紅色LED的閃爍，選擇特定模式設(shè)置，如下■對于模式1:閃爍1次；■對于模式2 閃爍2次；■對于模式3 閃爍3次；■對于模式4 閃爍4次；■對于模式5，閃爍5次。還可以使用其他顏色或者閃爍的組合來實現(xiàn)上述功能。這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是 易見的。一旦通過霍爾感測器傳遞磁性而選擇了模式，則綠色LED閃爍以確認該選擇。如 果在設(shè)備通過3個完整模式設(shè)置循環(huán)之后還沒有進行選擇，則將默認選擇實際上在激活模 式設(shè)置菜單之前的模式。一旦退出模式設(shè)置菜單，則再次打開采樣模式。節(jié)電特征每30分鐘對電池電壓和綠色LED電壓進行一次采樣，其中如果LED電壓 小于1伏，則認為設(shè)備已經(jīng)在黑暗中(夜間)安裝，或者如果LED電壓大于1伏，則認為設(shè) 備在陽光下(日間)安裝。如果確定在黑暗中(夜間)安裝，則LED “打開”持續(xù)時間將減 少50%。在明亮的陽光下，綠色LED生成的電壓大約是1.5伏。電池電壓是3伏。作為示例，加速度計可以位于獨立的板上，其中該獨立的板具有突起(凸榫)，其 適于插在主板上的插槽(榫槽)中，以用于安裝或者焊接至加速度計器/板。加速度計板 的安裝朝向是這樣的其處于正確并且穩(wěn)定的平面(垂直于主處理器板)中，以便測量推力 軸承處的豎直和水平振動二者(雙軸振動)。兩個板和加速度計被焊接，以實現(xiàn)與加速度計 的電連接以及兩個板之間的結(jié)構(gòu)支撐二者。作為示例，溫度測量可以通過集成電路溫度測量設(shè)備來實現(xiàn)，其中，輸出電壓與溫 度成反比。主板可以具有圓孔，其沿熱傳導(dǎo)跡線排列，并且電連接至溫度測量設(shè)備。主板中具有熱傳導(dǎo)跡線的圓孔容納不銹鋼(或者其他傳導(dǎo)性金屬)的帶肩支座， 其與軸承架和熱傳導(dǎo)跡線直接接觸。熱量從軸承之間傳導(dǎo)至支座，并且沿著熱傳導(dǎo)跡線傳 遞至集成電路溫度測量設(shè)備。溫度補償由軟件來實現(xiàn)。按照在此示出和描述的，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)可以包括一個或者多個以下特征以 預(yù)定時間間隔采樣一個或者多個物理參數(shù)；提供一個或者多個物理參數(shù)在正常范圍內(nèi)的可 視指示；使發(fā)光二極管(LED)利用某種預(yù)定顏色(諸如紅色或者綠色)閃爍；提供一個或 者多個物理參數(shù)超過預(yù)定閾值的音頻指示或可視指示或者其某些組合，從而指示存在提示 或者警報狀態(tài)；通過閃爍LED顏色(諸如，紅色)以及LED的序列樣式來響應(yīng)于振動和/或 溫度提示或警報狀態(tài)，以向用戶區(qū)分提示和警報狀態(tài)；通過利用感測器傳遞磁性，來激活可 自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備；使用多個物理參數(shù)用 于監(jiān)測設(shè)備的振動；當感測的設(shè)備振動超過多個物理參數(shù)中的每一個時，每秒以相應(yīng)的預(yù) 定次數(shù)來閃爍不同的可視指示；使用多個物理參數(shù)來監(jiān)測設(shè)備的溫度；如果預(yù)定數(shù)目的連續(xù)采樣超過第一預(yù)定閾值溫度值，則啟動提示；如果預(yù)定數(shù)目的連續(xù)采樣超過高于第一預(yù) 定閾值溫度值的第二預(yù)定溫度值，則啟動警報；基于監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)，以不同的頻率采樣一 個或者多個物理參數(shù)；使用多個模式，包括默認振動設(shè)置、低馬力(HP)設(shè)置、高馬力(HP)設(shè) 置、基線設(shè)置、休眠設(shè)置或者其某些組合；通過利用感測器傳遞磁性來設(shè)置模式；針對多個 模式中的每一個提供相應(yīng)的可視指示；使用可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動的警 示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備中的加速度計來感測設(shè)備的振動；使用可自由使用的、緊湊型、獨立 的、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備中的集成電路溫度測量設(shè)備來感測設(shè)備的溫度； 通過可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池驅(qū)動的警示和警報狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備中所包含的一個 或者多個模塊來進行評估；向其他設(shè)備提供一個或者多個感測的物理參數(shù)以進行評估；從 其他設(shè)備中接收返回的一個或者多個信號，該信號包括用于提供設(shè)備操作狀態(tài)的指示的信 肩、o本發(fā)明還可以采用系統(tǒng)的形式，該系統(tǒng)包括可自由使用的、緊湊型、獨立的、電池 驅(qū)動的、微電子機械系統(tǒng)、模擬/數(shù)字式1軸和2軸振動和溫度監(jiān)測和警示/警報設(shè)備，該 設(shè)備以機械上得到保護并且沒有偏差以保持溫度讀取完整性的方式安裝在泵軸承架的平 坦部分上，并且適于提供推力軸承溫度以及1軸或者2軸振動。備選地，設(shè)備可以被固定至 扇、壓縮機、渦輪或者機械設(shè)備的其他旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)工件。此外，盡管本發(fā)明是參照沿兩個 軸測量振動而描述的，但是本發(fā)明的范圍并不旨在局限于此，因為還可以設(shè)想到測量三個 軸的振動的實施方式?？尚袑崿F(xiàn)其他可行實現(xiàn)至少包括在期望本地振動和/或溫度警示和警報的泵、扇、壓縮機、渦輪、或者任何其他旋 轉(zhuǎn)或者往復(fù)設(shè)備中的1軸或者2軸振動和溫度監(jiān)測。發(fā)明范圍應(yīng)當注意，除非在此另外指出，在此關(guān)于特定實施方式而描述的任何特征、特點、 備選或者修改可以在任何其他實施方式中應(yīng)用、使用或進行組合。另外，在此的附圖并非按 比例繪制。盡管在此針對本發(fā)明的示例性實施方式描述并示出了本發(fā)明，在此可以執(zhí)行上述 內(nèi)容以及各種其他的添加和省略，并且由此并不脫離本發(fā)明所述的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種方法，包括在第一設(shè)備中感測在所述第一設(shè)備被附接至待監(jiān)測的第二設(shè)備之后的啟動時刻的啟動振動以及在所述啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水平二者，并且提供啟動振動水平信號和后續(xù)振動水平信號，所述啟動振動水平信號包括所述第二設(shè)備的啟動振動水平的有關(guān)信息，而所述后續(xù)振動水平信號包括所述第二設(shè)備的所述后續(xù)振動水平的有關(guān)信息；以及在所述第一設(shè)備中，基于所述啟動振動水平信號相對于所述后續(xù)振動水平信號的比較，來監(jiān)測所述第二設(shè)備的操作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測包括提供包含所述第二設(shè)備的操作狀 態(tài)的有關(guān)信息的指示，所述指示包括音頻指示或者可視指示或者其某些結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測包括激活啟動過程，以確定所述啟動振 動水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測包括激活監(jiān)測過程，以確定所述后續(xù)振 動水平，并且監(jiān)測所述第二設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法進一步包括將所述第一設(shè)備附接至所 述第二設(shè)備，包括將所述第一設(shè)備附接至所述第二設(shè)備的軸承架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測包括周期性地使所述第一設(shè)備進入低 功率模式以便節(jié)能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述啟動振動水平基于沿所述第二設(shè)備的一個或 者多個軸而測量的多個感測的啟動振動水平來確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述啟動振動水平被確定在具有最低可能預(yù)定啟 動振動水平與最高可能預(yù)定振動水平的范圍之內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述啟動振動水平以所述第二設(shè)備在所述啟動時 刻的操作為基礎(chǔ)，從而對于所述第二設(shè)備是唯一的。
10.一種裝置，包括一個或者多個模塊，配置用于在第一設(shè)備中感測在所述第一設(shè)備被附接至待監(jiān)測的第 二設(shè)備之后的啟動時刻的啟動振動以及所述啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水平，并 且提供啟動振動水平信號和后續(xù)振動水平信號，所述啟動振動水平信號包括所述第二設(shè)備 的啟動振動水平的有關(guān)信息，而所述后續(xù)振動水平信號包括所述第二設(shè)備的所述后續(xù)振動 水平的有關(guān)信息；以及一個或者多個模塊，配置用于在所述第一設(shè)備中，基于所述啟動振動水平信號相對于 所述后續(xù)振動水平信號的比較，來監(jiān)測所述第二設(shè)備的操作狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中用于監(jiān)測的一個或者多個模塊配置用于提供 包含所述第二設(shè)備的操作狀態(tài)的有關(guān)信息的指示，所述指示包括音頻指示或者可視指示或 者其某些結(jié)合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中用于監(jiān)測的一個或者多個模塊配置用于激活 啟動過程以確定所述啟動振動水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中用于監(jiān)測的一個或者多個模塊配置用于激活 監(jiān)測過程，以確定所述后續(xù)振動水平，并且監(jiān)測所述第二設(shè)備。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述裝置包括緊固件，配置用于將所述第一設(shè) 備附接至所述第二設(shè)備的軸承架。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中用于監(jiān)測的一個或者多個模塊配置用于周期 性地使所述第一設(shè)備進入低功率模式以便節(jié)能。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述啟動振動水平基于沿所述第二設(shè)備的一個 或者多個軸而測量的多個感測的啟動振動水平來確定。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述啟動振動水平被確定在具有最低可能預(yù)定 啟動振動水平與最高可能預(yù)定振動水平的范圍之內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述啟動振動水平以所述第二設(shè)備在所述啟動 時刻的操作為基礎(chǔ)，從而對于所述第二設(shè)備是唯一的。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述裝置包括用于執(zhí)行所述一個或者多個模塊 的功能的芯片集。
20.一種具有計算機可執(zhí)行組件的計算機可讀存儲介質(zhì)，當在計算機處理器上執(zhí)行時， 用于執(zhí)行一種方法，包括在第一設(shè)備中感測在所述第一設(shè)備被附接至待監(jiān)測的第二設(shè)備之后的啟動時刻的啟 動振動以及在所述啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水平二者，并且提供啟動振動水平 信號和后續(xù)振動水平信號，所述啟動振動水平信號包括所述第二設(shè)備的啟動振動水平的有 關(guān)信息，而所述后續(xù)振動水平信號包括所述第二設(shè)備的所述后續(xù)振動水平的有關(guān)信息；以 及在所述第一設(shè)備中，基于所述啟動振動水平信號相對于所述后續(xù)振動水平信號的比 較，來監(jiān)測所述第二設(shè)備的操作狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中所述監(jiān)測包括提供包含所述 第二設(shè)備的操作狀態(tài)的有關(guān)信息的指示，所述指示包括音頻指示或者可視指示或者其某些纟口口。
22.—種設(shè)備，包括感測裝置，用于在第一設(shè)備中感測在所述第一設(shè)備被附接至待監(jiān)測的第二設(shè)備之后的 啟動時刻的啟動振動以及在所述啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水平二者，并且提供 啟動振動水平信號和后續(xù)振動水平信號，所述啟動振動水平信號包括所述第二設(shè)備的啟動 振動水平的有關(guān)信息，而所述后續(xù)振動水平信號包括所述第二設(shè)備的所述后續(xù)振動水平的 有關(guān)信息；以及監(jiān)測裝置，用于在所述第一設(shè)備中，基于所述啟動振動水平信號相對于所述后續(xù)振動 水平信號的比較，來監(jiān)測所述第二設(shè)備的操作狀態(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述監(jiān)測裝置提供包含所述第二設(shè)備的操作狀 態(tài)的有關(guān)信息的指示，所述指示包括音頻指示或者可視指示或者其某些結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明提供用于監(jiān)測諸如泵等設(shè)備的新穎、獨特的方法和裝置。在一個實施方式中，放大的特征在于在第一設(shè)備中感測在所述第一設(shè)備被附接至待監(jiān)測的第二設(shè)備之后的啟動時刻的啟動振動以及在所述啟動時刻之后的后續(xù)時刻的后續(xù)振動水平二者，并且提供啟動振動水平信號和后續(xù)振動水平信號，所述啟動振動水平信號包括所述第二設(shè)備的啟動振動水平的有關(guān)信息，而所述后續(xù)振動水平信號包括所述第二設(shè)備的所述后續(xù)振動水平的有關(guān)信息；以及在所述第一設(shè)備中，基于所述啟動振動水平信號相對于所述后續(xù)振動水平信號的比較，來監(jiān)測所述第二設(shè)備的操作狀態(tài)。
文檔編號G01F1/00GK101855523SQ200880115571
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者D·A·萊斯, D·帕多克, J·D·奎爾, K·L·豪恩斯泰恩, M·A·普雷弗德, P·J·布拉薩 申請人:Itt制造企業(yè)公司