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DE19602056A1 - Determining state of slip bearing - Google Patents

Determining state of slip bearing

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Publication number
DE19602056A1
DE19602056A1 DE1996102056 DE19602056A DE19602056A1 DE 19602056 A1 DE19602056 A1 DE 19602056A1 DE 1996102056 DE1996102056 DE 1996102056 DE 19602056 A DE19602056 A DE 19602056A DE 19602056 A1 DE19602056 A1 DE 19602056A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
bearing
shaft
proportional
cab
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1996102056
Other languages
German (de)
Inventor
Helmar Dr Ing Bittner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prueftechnik Dieter Busch AG
Original Assignee
Prueftechnik Dieter Busch AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prueftechnik Dieter Busch AG filed Critical Prueftechnik Dieter Busch AG
Priority to DE1996102056 priority Critical patent/DE19602056A1/en
Publication of DE19602056A1 publication Critical patent/DE19602056A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

The determination method provides that the bearing electrotechnically represents a capacitor. An alternating current is fed into the shaft so that part of the current can flow through the capacitor. The current flowing via the shaft into the bearing and the current flowing out of the bearing via the shaft are measured with Rogowski coils. The coils supply voltage signals proportional to the current flowing through. The bearing is electrically connected to a pole of the current supply, coupled to a known computer structure. The current flowing into the bearing and the current flowing out of the bearing are detected via the current proportional voltages of the coil as time sequences separated into two channels. The proportional voltages are narrow band filtered about the measurement frequency of the current fed into the shaft. The filtered signals then undergo a discrete Fourier transformation. The angle between the two proportional indicators in the Fourier range is then determined. Using a cosine function the length of the indicator proportional to the current conveyed away. The process is repeated for different bearing states e.g. normal operation with pure oil, different supply currents etc. to be able to correct and determine the Ohmic and capacitive current component of desired components e.g. the eddy current component, from the different between the indicators and the angle. A characteristic curve field is constructed from the current components from which allocations of different bearing states is possible.

Description

Zur Gleitlagerdiagnose existieren eine Vielzahl Verfahren. Sie sind in DE 44 41 828 A1 aufgelistet. Das in der DE 44 41 828 beschriebene Verfahren und die Anordnung zur Gleitlagerdiagnose mittels Magnetfeldmessung stellen eine neue Methode zur Gleitlagerdiagnose dar.There are a number of methods for diagnosing plain bearings. They are listed in DE 44 41 828 A1. The method described in DE 44 41 828 and the arrangement for plain bearing diagnosis by means of Magnetic field measurements represent a new method for diagnosing plain bearings.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird davon ausgegangen, daß das Gleitlager elektrotechnisch einen Kondensator darstellt. Speist man in die Welle einen Wechselstrom ein, so wird ein Teil des Stromes über diesen Kondensator abfließen können. Eine Auswertung dieses Ableitstromes muß Rückschlüsse auf den Gleitlagerzustand zulassen. In DE 44 41 828 angefügte Ergebnisse bestätigen die Nutzbarkeit des Verfahrens.In the described method it is assumed that the slide bearing is electrotechnical represents a capacitor. If an alternating current is fed into the shaft, part of the Current can flow through this capacitor. An evaluation of this leakage current must Allow conclusions about the condition of the plain bearing. Confirm the results appended in DE 44 41 828 the usability of the procedure.

Die DE 44 41 828 beinhaltet eine Schaltungsanordnung, bei der der Ableitstrom aus einer direkten Differenzmessung des über die Welle in das Lager hineinfließenden Stromes und des über die Welle aus dem Lager herausfließenden Stromes gewonnen wird. Die Ströme werden über Rogowskispulen gemessen, die ein dem Strom proportionales Spannungssignal liefern. Sie sind zur Differenzmessung gegeneinander geschaltet. Dazu muß in die Welle der Strom eingespeist werden.DE 44 41 828 contains a circuit arrangement in which the leakage current from a direct Differential measurement of the current flowing into the bearing via the shaft and that via the shaft electricity flowing out of the warehouse is obtained. The currents are over Rogowski coils measured, which provide a voltage signal proportional to the current. They are for difference measurement switched against each other. For this purpose, the current must be fed into the shaft.

Das Patent zeigt weiterhin, durch die Einspeisespannung und die dem Ableitstrom proportionale Meßspannung gebildeten Lissajoufiguren, die für unterschiedliche Lagerzustände unterschiedliche Gestalt annehmen.The patent also shows that the supply voltage and the leakage current are proportional Measuring voltage formed Lissaju figures that differ for different storage conditions Take shape.

Die Auswertung der Lissajoufiguren ist mit dem Mangel behaftet, daß die grafische Auswertung maschinell außerordentlich kompliziert ist. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens ist die schlechte Vergleichbarkeit der gewonnenen Ergebnisse untereinander, da eine Normierungsbasis fehlt. Diese Mängel sollen beseitigt werden. Die Auswertung der Lissjoufiguren soll durch ein maschinell einfacher zu realisierendes Verfahren ersetzt werden. Eine Normierungsbasis soll geschaffen werden.The evaluation of the Lissaju figures is associated with the lack that the graphic evaluation mechanically extremely complicated. Another disadvantage of the process is the bad one Comparability of the results obtained with each other since there is no basis for standardization. These shortcomings should be eliminated. The evaluation of the Lissjoufiguren is supposed to be done by a machine process that is easier to implement can be replaced. A basis for standardization is to be created.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention the object is achieved in that

  • - der über die Welle in das Lager hineinfließende Strom iEIN und der über die Welle aus dem Lager fließende Strom iAUS über die stromproportionalen Spannungen der Rogowskispulen getrennt erfaßt werden.- The current i IN flowing through the shaft into the bearing and the current i OUT flowing through the shaft out of the bearing are detected separately via the current-proportional voltages of the Rogowski coils.
  • - die stromproportionalen Spannungen der Ströme iEIN und iAUS um die Meßfrequenz fM des in die Welle eingespeisten Stromes schmalbandgefiltert werden.- The current-proportional voltages of the currents i ON and i OFF are narrow-band filtered around the measuring frequency f M of the current fed into the shaft.
  • - die schmalbandgefilterten zu iEIN und iAUS proportionalen Spannungssignale bei der Meßfrequenz fM diskret fouriertransformiert werden.- The narrowband filtered voltage signals proportional to i ON and i OFF are discretely Fourier transformed at the measuring frequency f M.
  • - der Winkel Δϕ zwischen den beiden im Fourierbereich entstandenen, iEIN und iAUS proportionalen, Zeiger EIN- und AUS ermittelt wird.- the angle Δφ between the two resulting in the Fourier domain, i and A i proportional OFF, pointer ON - and OFF is determined.
  • - über den Kosinussatz die Länge des dem Ableitstrom iAB proportionalen Zeigers AB ermittelt wird.- The length of the pointer AB proportional to the leakage current i AB is determined via the cosine theorem.
  • - dieser Vorgang für verschiedene definierte Gleitlagerzustände, z. B. Normallauf bei unverschmutztem Öl, Aufsitzen der Welle im Lager, verschiedene Einspeiseströme, . . . wiederholt wird, um aus entstehenden Differenzen der Zeiger EIN, AUS, AB und des Winkels Δϕ die gesuchten ohmschen und kapazitiven Ableitstromanteile RAB und CAB von ungewünschten Anteilen, wie z. B. dem Wirbelstromanteil W, korrigieren zu können und zu bestimmen.- This process for different defined plain bearing conditions, e.g. B. normal operation with unpolluted oil, seating of the shaft in the bearing, various feed currents,. . . is repeated to the resulting ohmic and capacitive leakage current components RAB and CAB of undesired components, such as from the resulting differences of the pointers ON , OFF , AB and the angle Δϕ. B. the eddy current component W to correct and determine.
  • - mit den Ableitstromanteilen RAB und CAB ein Kennlinienfeld aufgebaut wird, bei dem der Normallauf unter günstigen Bedingungen den zu erreichenden Arbeitspunkt darstellt und abweichende Größen in vier verschiedene, durch Variationen von RAB und CAB gegebene, Bereiche eingeordnet werden, Fig. 1.a characteristic field is built up with the leakage current components RAB and CAB , in which the normal operation under favorable conditions represents the working point to be achieved and deviating sizes are classified into four different ranges, given by variations of RAB and CAB , Fig. 1.
  • - zur Normierung ein Bezug auf den Strom |AUS| erfolgt.- a reference to the current for standardization OFF | he follows.

Das Ausführungsbeispiel soll die Erfindung dokumentieren:
Messungen an Gleitlagern mit der Anordnung aus Fig. 2 ergeben folgende Bilder, Fig. 3. Die linke Seite von Fig. 3 stellt die ungefilterten, zu iEIN und iAUS proportionalen, Spannungssignale in Form einer Lissajoufigur dar, bei der das zu iEIN proportionale Spannungssignal auf der Ordinate und das zu iAUS proportionale Spannungssignal entlang der Abszisse aufgetragen ist. Der rechte Teil des Bildes stellt die entsprechend gefilterten Verläufe für den Fall des Anstreifens der Welle im Lager dar. Fig. 4 zeigt die gleichen Verläufe für den Normallauf des Gleitlagers.
The exemplary embodiment is intended to document the invention:
Measurements on plain bearings with the arrangement from FIG. 2 result in the following images, FIG. 3. The left-hand side of FIG. 3 shows the unfiltered voltage signals, proportional to i ON and i OFF , in the form of a Lissaju figure, in which this is related to i ON proportional voltage signal on the ordinate and the voltage signal proportional to i AUS is plotted along the abscissa. The right part of the picture shows the correspondingly filtered courses for the case of brushing the shaft in the bearing. FIG. 4 shows the same courses for the normal running of the plain bearing.

Es ist zu erkennen, daß Anstreifungen, siehe Fig. 3, durch die Veränderung der Lissajoufigur zu Fig. 4 feststellbar sind. Gleichzeitig ist festzustellen, daß erst für gefilterte Signale Veränderungen zu erkennen sind.It can be seen that abrasion, see Fig. 3, can be determined by changing the Lissajoufigur to Fig. 4. At the same time it should be noted that changes can only be recognized for filtered signals.

Um im weiteren keine zusätzlichen Größen für die zu iEIN und iAUS proportionalen Spannungssignale der Rogowskispulen einführen zu müssen, werden diese Signale gleichermaßen mit iEIN und iAUS bezeichnet.In order not to have to introduce any additional quantities for the voltage signals of the Rogowski coils proportional to i ON and i OFF , these signals are also referred to as i ON and i OFF .

Transformiert man iEIN und iAUS mittels der Fouriertransformation in den Fourierbereich, erhält man folgende Bilder, Fig. 5-7.If i ON and i OFF are transformed into the Fourier range by means of the Fourier transformation, the following images are obtained, Fig. 5-7.

Die Fig. 5-7 stellen Phasendiagramme dar, bei denen die Imaginärteile der Fouriertransformierten über den Realteilen der Fouriertransformierten dargestellt sind. In die Diagramme sind durchgezogen der fouriertransformierte Zeiger F[iEIN] bzw. EIN und punktiert der fouriertransformierte Zeiger F[iAUS] bzw. AUS eingetragen. Fig. 5 zeigt die Verhältnisse für den Auslauf einer Maschine und Fig. 6 für den Hochlauf einer Maschine. Im Auslaufvorgang beinhalten die beiden linken Teilbilder Momente des Auslaufens, während das rechte Teilbild die eingenommene Ruheposition zeigt. Im Hochlaufvorgang sind im linken Teilbild der Moment vor dem Anlaufen und in der Mitte ein Moment im Hochlaufen und rechts der Normallauf dargestellt. FIGS. 5-7 illustrate phase diagrams, in which the imaginary parts of the Fourier transform are shown on the real parts of the Fourier transform. The Fourier-transformed pointer F [i ON ] or ON is drawn through the diagrams and the Fourier-transformed pointer F [i OFF ] or OFF is dotted. FIG. 5 shows the conditions for the run-down of a machine and FIG. 6 for the run-up of a machine. In the run-out process, the two left-hand partial pictures contain moments of running out, while the right-hand partial picture shows the rest position assumed. In the start-up process, the moment before starting is shown in the left-hand sub-picture and in the middle a moment during start-up and the normal run on the right.

Fig. 7 zeigt für das gewählte Beispiel aus Fig. 3 und 4 die Phasendiagramme, links für den Normallauf und rechts für das Anstreifen. Fig. 7 shows for the example of Fig. 3 and 4, the phase diagrams, the left and right for the normal running of the rubbing.

Alle Teilbilder zeigen, daß AUS EIN während des Betriebs des Lagers hinterhereilt. In der Ruheposition und beim Anstreifen im Gleitlager ist |AUS| < |EIN|. Im Normallauf ist |AUS| < |EIN|.All drawing files show that OFF ON lags behind during the operation of the bearing. In the rest position and when touching the slide bearing, | OFF | <| ON |. In normal operation, | OFF | <| ON |.

Die letzte Aussage belegt, daß der Ableitstrom iAB im Gleitlager nicht allein durch einen kapazitiven Ableitstromanteil iCAB und einen ohmschen Ableitstromanteil iRAB bestimmt wird, sondern weitere Komponenten eine Rolle spielen.The last statement shows that the leakage current i AB in the plain bearing is not determined solely by a capacitive leakage current component i CAB and an ohmic leakage current component i RAB , but other components play a role.

Diese Komponenten ergeben sich aus folgender Überlegung:
Ein Gleitlager stellt aus elektrotechnischer Sicht zunächst einen Kondensator dar, mit der Welle und den Lagerschalen als Elektroden und dem Schmierstoff als Dielektrikum. Durch die Beaufschlagung der Welle mit einem Wechselstrom ergeben sich bei metallischen Lagern Wirbelströme und bei eisenmetallischen Lagern zusätzliche Induktivitäten. Hierbei wirken Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände als Beläge entlang des Lagers.
These components result from the following consideration:
From an electrotechnical point of view, a plain bearing initially represents a capacitor, with the shaft and the bearing shells as electrodes and the lubricant as the dielectric. By applying an alternating current to the shaft, eddy currents result in metallic bearings and additional inductances in ferrous metal bearings. Inductors, capacitors and resistors act as coatings along the bearing.

Sie sollen vereinfacht in folgendem Ersatzschaltbild, Fig. 8, dargestellt werden, das die gleichen Aussagen, ggf. mit weniger Präzision, als eine Belagsbetrachtung, liefert.They are to be represented in simplified form in the following equivalent circuit diagram, FIG. 8, which provides the same statements, possibly with less precision, than a covering analysis.

In Fig. 8 sind:In Fig. 8 are:

  • - uEIN die Einspeisespannung,- u ON the supply voltage,
  • - L₁ und L₂ die Gegeninduktivität des Lagers durch Lagerschalen und Gehäuse,- L₁ and L₂ the mutual inductance of the bearing through bearing shells and housing,
  • - CAB die Kapazität des Lagers, die den Ableitstromanteil iCAB führt,- C AB is the capacity of the bearing that carries the leakage current component i CAB ,
  • - RAB die ohmsche Komponente des Lagers bei Mischreibung bzw. verunreinigtem Öl, die den Ableitstromanteil iRAB führt,- R AB is the ohmic component of the bearing in the case of mixed friction or contaminated oil, which carries the leakage current component i RAB ,
  • - RW der ohmsche Betrag des Wirbelstromanteils iW,- R W is the ohmic amount of the eddy current component i W ,
  • - LAUS die Ausgangsinduktivität und RAUS der Ausgangswiderstand.- L OFF the output inductance and R OFF the output resistance.

Die Summe iCAB + iRAB + iW = iAB sei der Ableitstrom durch das Lager.The sum i CAB + i RAB + i W = i AB is the leakage current through the bearing.

Die Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände der Stromabführung von iAB vom Lager bis hin zum gemeinsamen Knotenpunkt mit iAUS werden in dieser Betrachtung vernachlässigt.The inductivities, capacitances and resistances of the current transfer from i AB from the warehouse to the common node with i AUS are neglected in this consideration.

Mit den angegebenen Größen läßt sich das Zeigerbild, Fig. 1, konstruieren. Dabei soll die Zeigerkonstruktion dem Normallauf des Lagers entsprechen, mit dem Arbeitspunkt AP in der Spitze der beiden Zeiger EIN und AB. In diesen Arbeitspunkt hinein ist ein Kennlinienfeld gelegt, daß die Veränderung des Schnittpunkts beider Zeiger bei Variation von CAB und RAB demonstriert.The pointer image, FIG. 1, can be constructed with the specified sizes. The pointer construction should correspond to the normal running of the bearing, with the working point AP in the tip of the two pointers ON and AB . A characteristic curve field is placed in this working point, which demonstrates the change in the intersection of both pointers when the CAB and RAB are varied.

Zum Aufbau des Kennlinienfeld es müssen die beiden Größen CAB und RAB über eine Kenngrößenbestimmung ermittelt werden. To set up the characteristic curve field, the two variables CAB and RAB must be determined by determining a characteristic variable.

Kenngrößenbestimmung am GleitlagerDetermination of parameters at the plain bearing

1. Die beiden Zeiger AUS- und EIN werden über die Diskrete Fouriertransformation durch Variation des Fourierkoeffizienten um die Meßfrequenz fM ermittelt. Die Beträge |AUS| und |EIN| werden durch die entsprechende Quadrierung der Imaginär- und Realteile, Bildung ihrer Summe und Radizierung der fouriertransformierten Weite AUS und EIN- ermittelt. Für die weitere Rechnung werden die Größen mit den maximalen Beträgen genutzt. Die Phasen ϕEIN und ϕAUS der beiden Zeiger AUS und EIN ergeben sich aus der entsprechenden Nutzung der arctan-Winkelbeziehung.1. The two pointers OFF - and ON are determined via the discrete Fourier transformation by varying the Fourier coefficient around the measuring frequency f M. The amounts OFF | and | ON | are determined by correspondingly squaring the imaginary and real parts, forming their sum and square rooting the Fourier-transformed width OFF and ON . The sizes with the maximum amounts are used for the further calculation. The phases ϕ ON and ϕ OFF of the two pointers OFF and ON result from the corresponding use of the arctan angle relationship.

2. Der Winkel Δϕ berechnet sich aus der Differenz Δϕ = ϕEIN - ϕAUS.2. The angle Δϕ is calculated from the difference Δϕ = ϕ ON - ϕ OFF .

3. Der Betrag des Ableitstroms |AB| folgt über den Kosinussatz, Fig. 1, zu3. The amount of leakage current | AB | follows via the cosine theorem, Fig. 1

4. Aus dem Ableitstrom AB- sollen nun die gesuchten Ableitstromanteile CAB und RAB bestimmt werden. Zu den gesuchten Stromanteilen addiert sich der störende Wirbelstromanteil W. Er ändert sich quadratisch in Abhängigkeit vom durch die Welle durch das Lager fließenden Strom. Diese quadratische Abhängigkeit ist zur Bestimmung des Wirbelstromanteils W durch eine zweimalige Messung und Bestimmung der Komponenten nach Punkt 1 . . . 3 wie folgt nutzbar:In einem erstem Schritt werden die Komponenten nach Punkt 1 . . . 3 im Normalbetrieb des Lagers bei unverschmutztem Öl und ohne Anstreifen im Lager bei einem bestimmten |AUS1| ermittelt. Hier kann davon ausgegangen werden, daß der ohmsche Ableitstromanteil RAB Null ist. In einem zweitem Schritt erfolgt die Ermittlung der Komponenten nach Punkt 1 . . . 3 bei einer definierten Veränderung von |AUS1|, z. B. zu 2|AUS1|-, unter den gleichen Voraussetzungen wie im ersten Schritt.4. The leakage current components CAB and RAB are now to be determined from the leakage current AB . The disturbing eddy current component W is added to the current components sought . It changes quadratically depending on the current flowing through the shaft through the bearing. This quadratic dependency is used to determine the eddy current component W by measuring and determining the components according to point 1 twice. . . 3 can be used as follows: In a first step, the components according to point 1. . . 3 in normal operation of the bearing with unpolluted oil and without rubbing in the bearing at a certain | AUS1 | determined. It can be assumed here that the ohmic leakage current component RAB is zero. In a second step, the components are determined according to point 1. . . 3 with a defined change of | AUS1 |, e.g. B. to 2 | AUS1 | -, under the same conditions as in the first step.

Im Schritt 1 entsprechen die Betrags- und Winkelverhältnisse aller Zeiger Fig. 1.In step 1, the magnitude and angle relationships of all the pointers correspond to FIG. 1.

Bei z. B. der Verdopplung von |AUS1| verdoppelt sich auch |AB| bei Beibehaltung des Winkels zu AUS1. Mit AB verdoppelt sich auch der kapazitive Ableitstromanteil CAB1. Wenn angenommen wird, daß der kapazitive Ableitstrom CAB1 sehr gering gegenüber AUS ist, bewirkt die näherungsweise Verdopplung des über die Welle durch das Lager fließenden Stromes eine Quadrierung des Wirbelstromanteils W1 bei Beibehaltung seiner Richtung. Die Stromzeiger AB1, CAB1, W1 bzw. AB2, 2CAB1, W1², wobei AB1 der im ersten Schritt und -AB2 der im zweiten Schritt ermittelte Ableitstrom sind, ergeben jeweils rechtwinklige Dreiecke, so daß der Wirbelstromanteil W1 über den Satz des Pythagoras mit:At z. B. the doubling of | AUS1 | also doubles | AB | while keeping the angle to AUS1 . AB also doubles the capacitive leakage current component CAB1 . If it is assumed that the capacitive leakage current CAB1 is very low compared to OFF , the approximately doubling of the current flowing through the shaft through the bearing causes the eddy current component W1 to be squared while maintaining its direction. The current pointers AB1 , CAB1 , W1 and AB2 , 2 CAB1 , W1 ², where AB1 is the leakage current determined in the first step and -AB2 the leakage current determined in the second step, each result in right triangles, so that the eddy current component W1 over the Pythagorean theorem :

berechnet werden kann.can be calculated.

Nach seiner quantitativen Bestimmung über W1 als Kennwert, ist der Wirbelstromanteil W aus der weiteren Kennwertbestimmung herausrechenbar, da er durch das jeweils vorliegende AUS bestimmt wird.After its quantitative determination via W1 as a characteristic value, the eddy current component W can be calculated out of the further characteristic value determination, since it is determined by the currently available OFF .

Die Phasenlage von CAB- ist wegen der starren Phasenlage von AB zu AUS bei Veränderungen des Gleitlagerzustands ebenfalls als starr annehmbar und soll bestimmt werden:Der Betrag von CAB1 für den definierten ersten Schritt dieses Punktes istThe phase position of CAB - due to the rigid phase position from AB to AUS in the case of changes in the plain bearing condition, is also assumed to be rigid and should be determined: The amount of CAB1 for the first step of this point is

womit der zwischen AB1 und CAB1 eingeschlossene Winkel, siehe Fig. 1,with which the angle enclosed between AB1 and CAB1 , see FIG. 1,

wird. Der Winkel α₁ zwischen AB1 und AUS1 ergibt sich über den Sinussatz zubecomes. The angle α₁ between AB1 and AUS1 results from the sine theorem

womit der starre Winkel von -CAB zuwith which the rigid angle from - CAB to

χ = α₁-β₁ (8)χ = α₁-β₁ (8)

folgt.follows.

Während des Gleitlagerbetriebs ändert sich AB in Betrag und Phase. Für die beiden gesuchten Ableitstromkomponenten CAB- und RAB folgt nun aus Winkelbeziehungen am rechtwinkligen DreieckDuring slide bearing operation, AB changes in amount and phase. For the two leakage current components CAB - and RAB we are looking for , it now follows from angular relationships on the right-angled triangle

wobei |W| entsprechend AUS mit Hilfe von (4) gebildet wird, |AB| mit (1) berechnet wird und sich β = α - χ ergibt. χ wurde bereits mit (8) ermittelt und α wird über den Sinussatz, entsprechend (7) bestimmt.where | W | is formed in accordance with the help of (4) | AB | is calculated with (1) and results in β = α - χ. χ has already been determined with (8) and α is determined using the sine theorem, corresponding to (7).

5. |CAB| und |RAB| können nach ihrer Berechnung während des Gleitlagerbetriebs bezüglich der Überschreitung bestimmter Grenzwerte überwacht werden. Es ist auch eine komplexere Kennlinienfelddarstellung möglich, die Abweichungen zum Normalbetrieb informativer angibt. Ein Kennlinienfeld wird einen besseren Überblick über Gleitlagerzustände vermitteln, wenn es in Bereiche einteilbar ist, die Zuständen zuordenbar sind:
Bei Bezug auf den Normallauf des Gleitlagers mit seinem Arbeitspunkt AP, siehe Fig. 1, können die verschiedenen Zustände des Gleitlagers, die Veränderungen von |CAB| und |RAB| bewirken, vier trennbaren Bereichen zugeordnet werden.
5. | CAB | and | RAB | can be monitored for their exceedance of certain limit values after their calculation during plain bearing operation. A more complex display of characteristic curves is also possible, which indicates deviations from normal operation in a more informative manner. A characteristic curve field will provide a better overview of the plain bearing states if it can be divided into areas that can be assigned to states:
With regard to the normal running of the plain bearing with its working point AP, see FIG. 1, the different states of the plain bearing, the changes in | CAB | and | RAB | cause four separable areas to be assigned.

Im Bereich 1 wird |-CAB| und |RAB| größer, was auf eine allgemeine Verschlechterung des Gleitlagerzustandes mit Näherung der Welle an die Lagerschalen und erste Mischreibungen hindeutet.In area 1, | -CAB | and | RAB | larger, which indicates a general deterioration of the plain bearing condition with the shaft approaching the bearing shells and the first mixed friction.

Im Bereich 2 wird |-CAB| und |RAB| kleiner, was auf eine Verbesserung der Gleitlagereigenschaften hinweist, z. B. ruhigerer Lauf, bessere Schmierverhältnisse.In area 2, | -CAB | and | RAB | smaller, which indicates an improvement in the plain bearing properties, e.g. B. smoother running, better lubrication conditions.

Im Bereich 3 wird |-CAB| größer und |RAB-| kleiner, was als Annäherung der Welle an die Lagerschalen ohne Mischreibung gedeutet werden kann.In area 3, | -CAB | larger and | RAB - | smaller, which can be interpreted as an approach of the shaft to the bearing shells without mixed friction.

Im Bereich 4 wird |-CAB| kleiner und |RAB-| größer, was z. B. durch ein großflächiges Anstreifen verursacht werden kann.In area 4 | -CAB | smaller and | RAB - | bigger what z. B. can be caused by extensive brushing.

6. Für den Aufbau des Kennlinienfeldes muß entweder der Strom |AUS| während des Gleitlagerbetriebs konstant gehalten werden oder eine Normierung aller Größen auf |AUS| erfolgen.6. Either the current | OFF | be kept constant during plain bearing operation or a standardization of all sizes to | OFF | respectively.

Die gleiche Aussage gilt für die Trendverfolgung von |CAB| und |AB| über der Zeit.The same statement applies to the trend tracking of | CAB | and | AB | over time.

Claims (1)

Verfahren zur Bestimmung des Gleitlagerzustands, bei dem davon ausgegangen wird, daß das Gleitlager elektrotechnisch einen Kondensator darstellt, bei dem in die Welle ein Wechselstrom eingespeist wird, so daß ein Teil des Stromes über diesen Kondensator abfließen kann und bei dem der über die Welle in das Lager hineinfließende Strom iEIN und der über die Welle aus dem Lager herausfließende Strom iAUS mit Rogowskispulen gemessen werden, die dem durchfließenden Strom proportionale Spannungssignale liefern und bei dem das Lager elektrisch mit einem Pol der Stromeinspeisung verbunden ist, gekoppelt an die schaltungstechnischen Mittel bekannter Rechnerstrukturen, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der über die Welle in das Lager hineinfließende Strom iEIN und der über die Welle aus dem Lager fließende Strom iAUS über die stromproportionalen Spannungen der Rogowskispulen zeitgleich als Zeitreihen getrennt in zwei Kanälen erfaßt werden,
  • - die stromproportionalen Spannungen der Ströme iEIN und iAUS um die Meßfrequenz fM des in die Welle eingespeisten Stromes schmalbandgefiltert werden,
  • - die schmalbandgefilterten zu iEIN und iAUS proportionalen Spannungssignale bei der Meßfrequenz fM diskret fouriertransformiert werden,
  • - der Winkel Δϕ zwischen den beiden im Fourierbereich entstandenen, iEIN und iAUS proportionalen, Zeiger EIN- und AUS ermittelt wird,
  • - über den Kosinussatz die Länge des dem Ableitstrom iAB proportionalen Zeigers AB ermittelt wird, Fig. 1,
  • - dieser Vorgang für verschiedene definierte Gleitlagerzustände, z. B. Normallauf bei unverschmutztem Öl, Aufsitzen der Welle im Lager, verschiedene Einspeiseströme, . . . wiederholt wird, um aus entstehenden Differenzen der Zeiger EIN, AUS, AB und des Winkels Δϕ die gesuchten ohmschen und kapazitiven Ableitstromanteile RAB und CAB von ungewünschten Anteilen, wie z. B. dem Wirbelstromanteil W, korrigieren zu können und zu bestimmen, wozu Winkelbeziehungen am Dreieck, Winkelsätze am Dreieck und der Satz des Pythagoras benutzt werden, Fig. 1,
  • - mit den Ableitstromanteilen RAB und CAB ein Kennlinienfeld aufgebaut wird, bei dem der Normallauf unter günstigen Bedingungen den zu erreichenden Arbeitspunkt darstellt und abweichende Größen in vier verschiedene, durch Variationen von RAB und CAB gegebene, Bereiche eingeordnet werden, Fig. 1,
  • - zur Normierung ein Bezug auf den Strom |AUS| erfolgt.
Method for determining the plain bearing state, in which it is assumed that the plain bearing represents a capacitor electrotechnically, in which an alternating current is fed into the shaft, so that part of the current can flow through this capacitor and in which the via the shaft into the Current i IN flowing into the bearing and current i OUT flowing out of the bearing via the shaft are measured with Rogowski coils, which supply voltage signals proportional to the current flowing through and in which the bearing is electrically connected to a pole of the current feed, coupled to the circuitry means of known computer structures , characterized in that
  • the current i IN flowing through the shaft into the bearing and the current i OUT flowing through the shaft out of the bearing are simultaneously recorded as time series separately in two channels via the current-proportional voltages of the Rogowski coils,
  • the current-proportional voltages of the currents i ON and i OFF are narrowband filtered around the measuring frequency f M of the current fed into the shaft,
  • the narrow-band filtered voltage signals proportional to i ON and i OFF are discretely Fourier transformed at the measuring frequency f M ,
  • - the angle Δφ between the two in the Fourier domain resulting, proportional i ON and OFF i, pointer ON - and OFF is determined,
  • the length of the pointer AB proportional to the leakage current i AB is determined via the cosine theorem, FIG. 1,
  • - This process for different defined plain bearing conditions, e.g. B. normal operation with unpolluted oil, seating of the shaft in the bearing, various feed currents,. . . is repeated to the resulting ohmic and capacitive leakage current components RAB and CAB of undesired components, such as from the resulting differences of the pointers ON , OFF , AB and the angle Δϕ. B. the eddy current component W , to be able to correct and determine what angular relationships on the triangle, angular theorems on the triangle and the Pythagorean theorem are used, Fig. 1,
  • - With the leakage current components RAB and CAB, a characteristic curve field is built up, in which the normal running under favorable conditions represents the working point to be reached and deviating sizes are classified into four different ranges given by variations of RAB and CAB , Fig. 1,
  • - a reference to the current for standardization OFF | he follows.
DE1996102056 1996-01-20 1996-01-20 Determining state of slip bearing Withdrawn DE19602056A1 (en)

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