一种传感器、压缩机、空调器和压缩机轴承监控系统

摘要

本实用新型涉及一种用于检测轴承运行状态的传感器，以及设有这种传感器的压缩机、空调器和压缩机轴承监控系统，所述传感器为声发射传感器，所述声发射传感器用于设在所述压缩机壳体的油孔上，以直接与所述压缩机的轴承润滑油接触，所述传感器设有信号接收器和信号发射器，所述信号接收器用于采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，所述信号发射器用于将所述信号接收器采集的压缩机轴承运行状态信号发射出去，利用声波在液体中传播的原理，以润滑油为传递介质，信号接收器实时采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，信号发射器将所采集的信号发射出去，从而识别一些早期的滑动轴承的失效故障，进行及时的保养维修，避免导致重大损失。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测轴承运行状态的传感器，以及设有这种传感器的压缩机、空调器和压缩机轴承监控系统。

背景技术

大型压缩机尤其是制冷离心机机组运行，失效原因在80％以上属于润滑油路堵或回油不良等问题，导致部件严重磨损，其中滑动轴承的摩擦或有金属异物进入到运动处导致轴承的运行失效，这个时间比较长，早期很难发现，而且开始时轻微的摩擦无法通过运行的电流、外部噪音来判断，直到损坏比较严重时才能够发现，除非拆开后进行查看轴承的运行情况。这样的操作在制造测试阶段的成本比较高，有时进行测试后在拆开机组发现有些轴承磨损报废了。监测滑动轴承的运行情况就比较重要，特别正在运行的机组健康情况如何判断，如何实现大数据分析，为此，特提出本实用新型。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于监测压缩机轴承故障的传感器以及因为设有这种传感器带有自诊断预防故障发生的压缩机、压缩机轴承监控系统以及空调机。本实用新型利用声波在液体中传播的原理，以润滑油为传递介质，通过声发射传感器实时接收轴承声信号，并将此信号无线传输至外部监控系统，与标准信号对比以此判断轴承的运行健康状况，从而实现远程监控，识别一些早期的滑动轴承的失效故障，进行及时的保养维修，避免导致重大损失，解决了压缩机运行时的实时运行信号难以采集，压缩机运行的机械磨损故障难以提前预防的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种传感器，所述传感器为声发射传感器，所述声发射传感器用于设在压缩机壳体的油孔上，以直接与压缩机的轴承润滑油接触，所述传感器设有信号接收器和信号发射器，所述信号接收器用于采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，所述信号发射器用于将所述信号接收器采集的压缩机轴承运行状态信号发射出去。

上述方案进一步可选的，所述声发射传感器包括壳体，所述壳体的外周面形成外螺纹，所述声发射传感器通过所述壳体的外螺纹螺接在所述压缩机壳体的油孔上。

上述方案进一步可选的，所述壳体包括第一壳体部和第二壳体部，所述第一壳体部和第二壳体部内部形成一连通的空腔，所述空腔在所述第一壳体部的底部形成一开口，所述开口用于所述声发射传感器与所述压缩机的轴承润滑油接触，所述信号接收器和信号发射器设置在所述空腔内，其中所述信号接收器靠近所述开口侧设置，所述信号发射器设置在所述信号接收器远离所述开口的一侧，所述信号发射器设有两天线，所述天线由所述第一壳体部的空腔内延伸进所述第二壳体部的空腔内；所述外螺纹设置在第一壳体部的外周面。

上述方案进一步可选的，所述壳体为金属壳体，所述天线与所述金属壳体抵接在一起或焊接在一起。

上述方案进一步可选的，所述第二壳体部的外周面呈棱柱状。

上述方案进一步可选的，所述第一壳体部内设有用于保护信号接收器的保护膜，所述保护膜设置在第一壳体部的开口处，所述保护膜的一侧与压缩机内轴承润滑油接触，另一侧与信号接收器相贴合。

上述方案进一步可选的，所述第一壳体部内设有用于防静电的背衬，所述背衬与信号发射器相贴合。

此为本实用新型还涉及一种设有上述传感器的压缩机，所述压缩机包括压缩机壳体，所述压缩机壳体设有油孔，所述油孔与所述压缩机壳体内轴承的油孔油连通，所述传感器装设在所述压缩机壳体的油孔内，所述传感器与所述压缩机壳体内轴承的润滑油直接接触。

上述方案进一步可选的，所述油孔内壁设有与所述传感器外周面外螺纹相匹配的内螺纹，所述传感器通过螺纹设在所述油孔上。

此为本实用新型还涉及一种压缩机轴承监控系统，所述监控系统包括传感器、接收模块、存储模块和分析模块；所述传感器为上述任一项所述传感器；所述存储模块用于存储标准信号；所述接收模块用于实时接收所述传感器发射的轴承运行状态信息；所述分析模块将所述接收模块实时接收的轴承运行状态信息与标准信号对比判断轴承的运行健康状况。

此为本实用新型还涉及一种空调器，所述空调器上述压缩机或上述监控系统。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于监测压缩机轴承故障的传感器以及因为设有这种传感器带有自诊断预防故障发生的压缩机、压缩机轴承监控系统以及空调机，具备以下有益效果：

1、本实用新型提供的用于监测压缩机轴承故障的传感器，通过在压缩机壳体的油孔处装设声发射传感器，传感器能够直接与压缩机的轴承润滑油接触，使压电元件直接与机体内润滑油接触，利用声波在液体中传播的原理，以润滑油为传递介质，信号接收器实时采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，信号发射器将所采集的压缩机轴承运行状态信号发射出去，从而便于采集压缩机运行时的实时运行信号，便于判断压缩机是否异常；

2、本实用新型提供的用于监测压缩机轴承故障的传感器，通过在其壳体的外周面形成外螺纹，便于传感器装设在压缩机壳体的油孔上，使其一方面可以实现油堵功能，另一方面实现能够直接与压缩机的轴承润滑油接触，以润滑油为传递介质，通过信号接收器实时采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号；

3、该一种带有自诊断预防故障发生的压缩机，通过外部监控系统实时接收并分析传感器发射的轴承运行状态信号，与标准信号对比以此判断轴承的运行健康状况，从而实现远程监控，提前预防压缩机运行的机械磨损故障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型压缩机实施例的正视结构示意图；

图2为本实用新型压缩机实施例的传感器安装结构示意图；

图3为本实用新型传感器实施例的传感器结构示意图；

图4为本实用新型传感器实施例的传感器俯视图；

图5为本实用新型传感器实施例的传感器主视剖图。

图中：

1、传感器；

11、壳体；111、外螺纹；

12、信号接收器；

13、信号发射器；131、天线；

14、保护膜；

15、背衬；

2、压缩机；

21、压缩机壳体；

211、油孔；

2111、内螺纹。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1-5所示，一种传感器，传感器1为声发射传感器，声发射传感器用于设在压缩机壳体的油孔上，以直接与压缩机2的轴承润滑油接触，传感器1 设有信号接收器12和信号发射器13，信号接收器12用于采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，信号发射器13用于将信号接收器采集的压缩机轴承运行状态信号发射出去。

压缩机内轴承为滑动轴承，当滑动轴承运行时，利用声波在液体中传播的原理，以润滑油为传递介质，出现的所有信号都会通过润滑油进行传递，信号接收器12直接与压缩机2的轴承润滑油接触，从而可实时采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，信号发射器13将所采集的压缩机轴承运行状态信号发射出去，从而便于采集压缩机运行时的实时运行信号，便于判断压缩机是否异常。

上述在传感器内设置信号发射器13，是采用无线传输的方式传递信号接收器12所采集的压缩机轴承运行状态信号，也可不设置信号发射器13，将信号接收器12通过电极引线和BNC接头与外部监控系统连接，直接用数据线连接，通过有线传输的方式传递信号接收器12所采集的压缩机轴承运行状态信号，但通过有线传输信号，监测成本较高，优选通过信号发射器13无线传输信号。

请参阅图5所示，声发射传感器包括壳体11，壳体11的外周面形成外螺纹111，声发射传感器通过壳体11的外螺纹111螺接在压缩机壳体的油孔上。

壳体11包括第一壳体部和第二壳体部，第一壳体部和第二壳体部内部形成一连通的空腔，空腔在第一壳体部的底部形成一开口，开口用于声发射传感器与压缩机的轴承润滑油接触，信号接收器和信号发射器设置在空腔内，其中信号接收器12靠近开口侧设置，信号发射器13设置在信号接收器12的远离开口的一侧，信号发射器13设有两天线131，天线131由第一壳体部的空腔内延伸进第二壳体部的空腔内；外螺纹设置在第一壳体部的外周面。

壳体11为金属壳体，天线131与金属壳体抵接在一起或焊接在一起，从而便于信号传输。

第二壳体部的外周面呈棱柱状，便于转动传感器，便于传感器的安装拆卸。

第一壳体部内设有用于保护信号接收器的保护壳；或者保护膜14，保护膜 14设置在第一壳体部的开口处，保护膜14的一侧与压缩机内轴承润滑油接触，另一侧与信号接收器12相贴合。

第一壳体部内设有用于防静电的背衬15，背衬15与信号发射器13相贴合，信号发射器13与天线131所连接的导线可贯穿背衬15。

该实用新型所提供的上述传感器，通过非接触式的方式监测采集从制冷用离心机滑动轴承中发射出的异常信号。由于在其使用场景下压缩机多为封闭式压缩机，轴承座通常为悬空的，并且是内置无法直接监测信号。我们巧妙的利用声波在液体中传播的原理，润滑油直接接触运行的轴承，通过润滑油为传递介质传递信号。主要因为润滑油的注入是依靠油孔和轴承的润滑油孔来对接实现，因为机加工的原因，油孔在离心机外壳处有开孔。那么我们设计的上述本实用新型声发射传感器就可以替代原来的堵头。这样声发射的接受器可以直接和润滑油接触，可以直接传递出清晰的信号。标准的声发射传感器外部是没有螺纹的，我们经过改造增加了螺纹同时增加了探头的防护铜壳。由此使传感器既可以具有堵头的作用，同时又可以直接与润滑油接触实现信号的接收和传递。

更进一步的，普通的声发射传感器通常是直接通过数据线接到前端放大器上的，这种传感器可以通过数据线把声波传递给主机直接处理。但本申请改进后的传感器，通过增加无线发射模块把信号传递给电控箱的远程模块，模块通过大数据平台传输给公司的监控系统，让后监控系统处理后，可以直接判读压压缩机运行是否健康。

实施例二

请参阅图1-2所示，一种设有上述传感器的压缩机，该压缩机优选的为离心式压缩机。压缩机2包括压缩机壳体21，压缩机壳体21设有油孔211，油孔 211与压缩机壳体内轴承的油孔油连通，传感器1装设在压缩机壳体的油孔211 内，传感器1与压缩机壳体内轴承的润滑油直接接触。

油孔211内壁设有与传感器1外周面外螺纹111相匹配的内螺纹2111，传感器1通过螺纹设在油孔211上。

工作原理：使用时，将传感器1通过外螺纹11装配至压缩机壳体21的油孔211内，使信号接收器12直接与压缩机壳体21的润滑油接触，压缩机2工作时，滑动轴承运行，利用声波在液体中传播的原理，以润滑油为传递介质，出现的所有信号都会通过润滑油进行传递，信号接收器12实时采集压缩机轴承运行状态信号，并将所采集的压缩机轴承运行状态信号通过信号发射器13发射至外部监控系统，监控系统接收并存储压缩机轴承运行状态信号，并与标准信号对比以此判断轴承的运行健康状况，从而实现远程监控，提前预防压缩机运行的机械磨损故障，进行及时的保养维修，避免导致重大损失。

本实用新型通过声波传感器的设置及改进，可以解决压缩机尤其是是大型离心压缩机的以下问题：

1.解决了制冷用离心压缩机运行的实时运行信号的采集问题。

2.解决了制冷用离心压缩机运行的机械磨损故障提前预防的问题。

3.解决了售后机组远程运行健康状况的实时诊断问题。

4.为制冷用离心压缩机保养提供了排除故障的依据和标准。

该实用新型解决了制冷用离心机滑动轴承摩擦、装配不当和长期运行的导致的滑动轴承的失效预防。

实施例三

本实施例提供一种压缩机轴承监控系统，监控系统包括传感器、接收模块、储存模块和分析模块；

传感器为上述的传感器1，传感器1内的信号接收器12采集润滑油传递的压缩机轴承运行状态信号，信号发射器13将信号接收器12采集的压缩机轴承运行状态信号发射出去；接收模块用于实时接收传感器1发射的轴承运行状态信息；存储模块用于实时存储和更新轴承运行状态信息，形成动态更新的样本数据库，分析模块结合接收模块实时接收的轴承运行状态信息和样本数据库的样本信息判断轴承的运行健康状况；存储模块内还存储有压缩机运行的标准信号和各种异常信号，分析模块将接收的信号与所存储的信号对比分析，从而确定压缩机运行是否正常，识别一些早期的滑动轴承的失效故障。

当轴承运行时，出现的所有信号都会通过润滑油进行传递到接收器处。接收器把信号传递给设备主机进行处理，分离出异常的信号，经过和标准信号对比来判断滑动轴承的运行健康状况。我们在控制柜中设置了检测模块，信号采集后通过发射器把信号传递到我们公司的对机组的监控系统中，这样监测的数据可以源源不断的传递到公司的大数据监控平台，根据声发射仪器的处理信号，识别一些早期的滑动轴承的失效故障，进行及时的保养维修，避免导致重大损失。

该实用新型通过远程采集压缩机运行的声波信号，再将其发送到数据平台，传输回公司的监控系统后进行数据分析判断，预防机组发生严重的磨损故障。通过这样的方式，解决了大型压缩机尤其是制冷离心压缩机组的远程健康诊断，提前预防机组发生严重的故障。

需要说明的是：在制造环节，压缩机轴承监控系统也可以不采用本实用新型所述提供过的上述专用的声发射感应器，直接用使用标准的声发射感应器，布置在油孔的附件，直接用数据线连接。检测信号传递到声发射主机上后，进行分析处理，得出检测结论。但这这种方式主要适合在制造环节使用，一旦机组出厂安装后，监测进行就会出现成本高，也无法实时的进行机组状态的检测。

实施例四

本实施例提供一种空调器，空调器包括上述的压缩机2或上述的监控系统，通过监控系统对压缩机轴承运行状态实时监测，提前预防压缩机运行的机械磨损故障，进行及时的保养维修，避免导致重大损失。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。