專利名稱：旋轉(zhuǎn)機械的軸的烈度分析裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及監(jiān)視和控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機械的軸的烈度(severity)分析裝置和方法。
背景技術(shù)：
幾乎所有類型的旋轉(zhuǎn)機械都包括軸。軸可用于將來自旋轉(zhuǎn)動力源的機械動力傳遞至適當(dāng)?shù)妮d荷。旋轉(zhuǎn)動力源可包括電動機或煤氣發(fā)動機和渦輪機。旋轉(zhuǎn)機器可具有單個軸或例如通過齒輪或皮帶傳動機制而耦合在一起的多個軸。根據(jù)它的用途，旋轉(zhuǎn)機器中的軸的故障可能是危險的并導(dǎo)致重大的維護和安全問題。在很多情況下，軸的故障在其起初可能引起極小影響，但如果沒有及時地校正的 話會引起更為嚴(yán)重的損壞。例如，由于應(yīng)力而裂縫的軸可能不會使其關(guān)聯(lián)機器的操作停止。然而，如果該機器繼續(xù)操作而不進行適當(dāng)?shù)木S護的話，則該裂縫會導(dǎo)致完全的破裂，這會破壞機器的其它部分或機器周圍的組件。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了一種旋轉(zhuǎn)機械的軸的烈度分析裝置及方法。在第一實施例中，該方法包括接收表示操作過程中機器的軸所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號。所述方法還包括確定軸的旋轉(zhuǎn)速度。所述方法進一步包括基于所述軸的速度識別所述振動信號的一組或多組頻率分量。每組頻率分量與所述軸的操作特性相關(guān)聯(lián)。此外，所述方法包括基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級確定所述軸的一個或多個健康指不器(health indicator)。在第二實施例中，一種裝置包括至少一個接口，其配置成接收表示操作過程中機器的軸所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號。所述裝置還包括至少一個處理單元，其配置成確定軸的旋轉(zhuǎn)速度并且基于所述軸的速度識別所述振動信號的一組或多組頻率分量。每組頻率分量與所述軸的操作特性相關(guān)聯(lián)。所述至少一個處理單元還配置成基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級來確定所述軸的一個或多個健康指示器。在第三實施例中，一種計算機可讀介質(zhì)包含計算機程序。所述計算機程序包括用于接收表示操作過程中機器的軸所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號的計算機可讀程序代碼。所述計算機程序還包括用于確定軸的旋轉(zhuǎn)速度的計算機可讀程序代碼。所述計算機程序進一步包括用于基于所述軸的速度識別所述振動信號的一組或多組頻率分量的計算機可讀程序代碼。每組頻率分量與所述軸的操作特性相關(guān)聯(lián)。此外，所述計算機程序包括用于基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級確定所述軸的一個或多個健康指示器的計算機可讀程序代碼。其它技術(shù)特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員可很容易地由以下的附圖、說明書和權(quán)利要求獲知。


為了更完整地理解本公開和它的特征，結(jié)合附圖，參考下述說明，其中圖I圖示了根據(jù)本公開的示例性烈度分析系統(tǒng)；圖2和3圖示了根據(jù)本公開的軸的示例性總體振動級和示例性操作特性；圖4圖示了根據(jù)本公開確定軸的一個或多個健康指示器的示例性過程；圖5圖示了根據(jù)本公開的示例性振動烈度分析儀；以及圖6圖示了根據(jù)本公開的軸的示例性健康指示器。
具體實施例方式由圖I至6，如下所述，以及用于說明本專利文件中本發(fā)明原理的各種實施例，僅用于說明而不能以任何方式解釋為限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解本發(fā)明的原理可以在任何類型的適當(dāng)安排的設(shè)備或系統(tǒng)中得以實施。圖I圖不了根據(jù)本公開的不例性烈度分析系統(tǒng)100。如圖I所不,系統(tǒng)100包括振動烈度分析儀102，其用于分析在操作過程中機器106的一個或多個軸104所產(chǎn)生的物理振動。例如，分析儀102可接收來自物理耦合至機器106的一個或多個振動換能器110和/或轉(zhuǎn)速計108的信號。所述分析儀102然后可以分析接收到的信號來確定機器106或它的軸104的健康或操作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速計108測量軸104的旋轉(zhuǎn)速度并產(chǎn)生指示所測量旋轉(zhuǎn)速度的信號。轉(zhuǎn)速計108可代表任意適當(dāng)類型的裝置。例如，轉(zhuǎn)速計108可包括安裝在機器的外殼上的耦合線圈，其與另一個線圈、磁鐵、或安裝在軸104上的其它電磁結(jié)構(gòu)一起作用，以隨著軸104的每一次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生短的電脈沖。在其他實施例中，轉(zhuǎn)速計108可在所述分析儀102或其他裝置內(nèi)實施，例如通過使用軟件指令。在這些實施例中，所述分析儀102或其它裝置可間接確定軸104的旋轉(zhuǎn)速度，例如通過使用從換能器110接收的信號來估計軸104的速度。每個振動換能器110代表任何類型的將振動能量轉(zhuǎn)換成表示振動能量的信號的裝置。在一些實施例中，振動換能器110可包括一個或多個加速度計，其用來測量沿一個或多個正交方向的振動能量。加速度計可以包括，例如用于將振動能量轉(zhuǎn)換為電信號的電磁或壓電元件。機器106代表具有一個或多個軸104的任何裝置。機器106的示例包括電動機或煤氣發(fā)動機、風(fēng)機、泵、發(fā)電機、或推進器。在很多情況下，一個或多個機器106的多個軸104可彼此耦合來提供有用的功能。例如，電動機的軸可與泵耦合，這樣可以使用供給電動機的電能來泵送流體。機器106的軸104可具有與其用途相關(guān)聯(lián)的特定的固有操作特性。例如，軸104的操作特性可包括它的旋轉(zhuǎn)速度，它與其它機器的軸的對準(zhǔn)度，或者存在于軸承的磨損程度，所述軸承將軸104支撐在相對于機器106的相對固定位置。在很多情況下，這些操作特性在操作過程中會產(chǎn)生特定類型和級別的振動。對于旋轉(zhuǎn)速度操作特性，軸104會在其速度的基頻處產(chǎn)生振動能量。因此，以3600轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的速度轉(zhuǎn)動的軸104會產(chǎn)生大約60赫茲的振動能量。耦合到另一機器的軸的一個軸會產(chǎn)生多倍(例如兩倍)于其旋轉(zhuǎn)速度的振動能量，這是由于一個軸相對于另一個軸的未對準(zhǔn)。而且，一個軸會在其旋轉(zhuǎn)速度的多個不同諧波產(chǎn)生振動能量，這是由于軸承磨損或其它因素。
根據(jù)本公開，分析儀102分析與機器106相關(guān)聯(lián)的振動數(shù)據(jù)，并確定軸104的健康或狀況。例如，分析儀102能夠確定軸104的旋轉(zhuǎn)速度，例如通過使用轉(zhuǎn)速計108或使用來自換能器110的數(shù)據(jù)。分析儀102還能接收來自換能器110的振動信號并識別一組或多組頻率分量。每組頻率分量可以與軸104的一個特定操作特性相關(guān)聯(lián)。分析儀102可基于在每組頻率分量中存在的頻率分量的相對能級進一步確定軸104的一個或多個健康指示器。這樣，分析儀102能夠檢測特別是軸104的問題或大體上機器106的問題。理想地，這一檢測發(fā)生在機器106或周圍組件遭受更嚴(yán)重?fù)p害之前。分析儀102包括用來接收和分析振動信號的任何合適的結(jié)構(gòu)。例如，分析儀102可僅使用硬件實現(xiàn)或使用硬件和軟件/固件指令的結(jié)合來實現(xiàn)。在這一實例中，分析儀102使用計算系統(tǒng)112來實現(xiàn)，所述計算系統(tǒng)112包括至少一個存儲單元114、至少一個處理單元116、以及至少一個網(wǎng)絡(luò)接口 118。所述至少一個存儲單元114包括任何適當(dāng)?shù)囊资院?或非易失性存儲和檢索裝置(一個或多個)，例如硬盤、光存儲盤、RAM、或ROM。所述至·少一個處理單元116包括任何適當(dāng)?shù)奶幚斫Y(jié)構(gòu)(一個或多個)，例如微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、或者現(xiàn)場可編程門陣列。所述至少一個網(wǎng)絡(luò)接口 118包括任何適當(dāng)?shù)挠糜谕ㄟ^一個或多個網(wǎng)絡(luò)進行通信的結(jié)構(gòu)(一個或多個)，例如有線以太網(wǎng)接口或無線接口。這表示一個可實現(xiàn)所述分析儀102的具體方式，并且可以使用分析儀102的其它實現(xiàn)方式。當(dāng)用軟件和/或固件來實現(xiàn)時，分析儀102可包括分析一個或多個機器106的振動的任何適當(dāng)?shù)某绦蛑噶?。用戶接?120可用于與分析儀102交互，例如啟動分析以及查看分析結(jié)果或警報。用戶接口 120包括用于給用戶提供信息和接收來自用戶的信息的任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。例如，用戶接口 120可以表示顯示設(shè)備。盡管圖I圖示了烈度分析系統(tǒng)100的一個示例，但是可對圖I做各種改變。例如，所述系統(tǒng)100可包括任何數(shù)量的分析儀102、軸104、機器106、轉(zhuǎn)速計108、換能器110、計算系統(tǒng)112、和用戶接口 120。而且，圖I中所示的功能劃分僅用于說明。根據(jù)特定需要，圖I中的各種組件可被結(jié)合、進一步細(xì)分、或者省略并且可以添加附加組件。例如，計算系統(tǒng)112可集成在用戶接口 120中。此外，機器106可具有包括任何數(shù)量的組件的任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)以及與其它機器的任意布置。圖2和3圖示了根據(jù)本公開的軸104的示例性總體振動級的示例性操作特性。特別是，圖2所示的圖表200示出表示軸104的總體振動級的繪圖(plot) 202,并且圖3示出了所述軸104的多個操作特性繪圖302-304的圖表300。操作特性繪圖包括在旋轉(zhuǎn)時指示軸104相對于它的外殼的松動(looseness)的軸松動繪圖302以及指示軸104的不平衡度的軸不平衡繪圖304。如圖2中的總體振動級繪圖202所示，軸104的總體振動級在這一時間段期間變化相對小。然而，圖3中的軸松動繪圖302和軸不平衡繪圖304各自清晰地顯示出在該相同的時間段期間，軸104的松動和不平衡劇烈變化。這樣，監(jiān)視軸104的總體振動級不能為及時檢測出軸故障帶來足夠的信息。此外，由總體振動級繪圖202提供的信息顯示出，軸104表現(xiàn)出相對高的振動級，這可指示潛在的故障情況。因此，僅根據(jù)總體振動級繪圖202所提供的信息，能夠合理推斷出具有軸104的機器106應(yīng)當(dāng)被停止以進行修理。事實上，機器106在圖表200和300中所示的時間段的大部分或顯著部分時間能夠保持它當(dāng)前的操作狀況。分析儀102因此可用來提供與軸104的某一操作特性相關(guān)聯(lián)的指示，從而提供可用于及時檢測軸故障的有用信息。盡管圖2和3圖示了軸104的總體振動級和操作特性的示例，但可以對圖2和3做各種改變。例如，圖2和3僅示出了旋轉(zhuǎn)機器的振動特性的示例。其它旋轉(zhuǎn)機器可表現(xiàn)出不同的振動類型和振動級。作為一個具體示例，兩個相同類型的旋轉(zhuǎn)機器由于眾多因素可能會表現(xiàn)出不同的振動級，所述因素例如載荷水平、這些載荷水平的變化率、和各種外部因素，比如環(huán)境溫度、濕度、和/或可能潛在地阻塞或妨礙氣流通過機器的空氣傳播的的碎片。圖4圖示了根據(jù)本公開確定軸的一個或多個健康指示器的示例性過程400。為便于解釋，過程400關(guān)于圖I的分析軸104的分析儀102來描述。但是，過程400可用于任何適當(dāng)?shù)难b置或系統(tǒng)以及任何適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)機械。
在步驟402中，分析儀102接收表示操作過程中旋轉(zhuǎn)機器所產(chǎn)生的物理振動的振 動信號。振動信號可接收自暫時或永久耦合至機器的一個或多個加速度計。振動信號可接收自其它或附加類型的換能器，例如設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機器上或附近的擴音器，以將機器周圍產(chǎn)生的環(huán)境聲壓轉(zhuǎn)換成適合輸入至分析儀102的電信號。在步驟404中，分析儀102確定旋轉(zhuǎn)機器的軸的速度。在一些實施例中，使用接收自轉(zhuǎn)速計108或其它速度測量裝置的信號來確定所述速度。在其他實施例中，由步驟402中接收到的振動信號來確定所述速度。例如，分析儀102可執(zhí)行傅里葉分析來導(dǎo)出振動信號的頻率分量并根據(jù)導(dǎo)出的頻率分量的一個或組合的能級來確定所述軸的速度。在很多情況下，機器所產(chǎn)生的振動在所述軸的速度的基頻處表現(xiàn)出最高的能量含量。這樣，分析儀102的某些實施例根據(jù)所接收的振動信號的基頻分量來確定所述軸的速度。在步驟406中，分析儀102識別頻率分量組，其中每組可以與所述軸的操作特性相關(guān)聯(lián)。例如，分析儀102可通過對接收到的振動信號執(zhí)行傅里葉分析來識別所述信號的頻率分量。分析儀102然后可根據(jù)所確定的所述軸的速度以及根據(jù)相對于振動信號的平均能級而言增加的振動能級的某些范圍來選擇某些頻率分量。分析儀102然后可以根據(jù)所述軸的操作特性(一個或多個)對頻率分量分類。例如，所述軸的基頻處的振動能量可與所述軸的不平衡度相關(guān)聯(lián)。在兩倍于所述軸的基頻處的振動能量可與所述軸的未對準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。基頻的其它諧波分量可與所述軸的松動相關(guān)聯(lián)。在步驟408中，分析儀102基于與操作特性相關(guān)聯(lián)的頻率分量組的相對幅值(amplitude)來確定所述軸的一個或多個健康指示器。在一些實施例中，分析儀102可通過應(yīng)用一個或多個隸屬函數(shù)來形成每個操作特性的模糊規(guī)則然后使用模糊邏輯技術(shù)對這些模糊規(guī)則進行組合，來確定與軸相關(guān)聯(lián)的健康指示器。在一些實施例中，分析儀102可使用以連續(xù)的方式為特征提供閾值的隸屬函數(shù)來確定健康指示器。每個特征(例如歸一化IX能量或者歸一化2X能量)可具有其自己的隸屬函數(shù)集合。分析儀102可使用與關(guān)聯(lián)于機器的每個組件的某些特征相關(guān)聯(lián)的一個或多個隸屬函數(shù)，并且使用模糊邏輯規(guī)則對它們進行組合來確定所述機器的某些組件的健康指示器。這些特定健康監(jiān)控技術(shù)對于從接收到的振動信號中過濾噪聲而言是有用的。例如，特定軸的分析可能顯示，在其操作過程中，在其基頻(軸速)處振動能量是高的，因此表現(xiàn)出不平衡問題。然而，如果其它諧波頻率也表現(xiàn)出高級別，則可確定在基頻處相對高的振動能量可能是由其它因素造成的，例如換能器110的不一致和/或不適當(dāng)?shù)鸟詈现了鰴C器。在其它實施例中，分析儀102可使用隸屬分量來確定健康指示器，該隸屬分量比較來自每組頻率分量的頻率分量的幅值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)偏差可根據(jù)所識別的頻率分量的總體包絡(luò)或根據(jù)一個或多個特定頻率分量來確定。例如，分析儀102可使用作為所述軸的速度的標(biāo)稱頻率的±5%的窗口確定所述軸的基本分量(速度)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在步驟410中，分析儀102可提供或以其他方式使用所述確定的所述軸的健康指示器。這可以通過以下方式實現(xiàn)，例如，在特定健康指示器超過了指定閾值的情況下通過在顯示器上顯示信息給操作者或者通過產(chǎn)生聽覺或視覺警報。這樣，分析儀102可及時地向操作者或其他人識別潛在的故障以及即將發(fā)生故障的概率。盡管圖4圖示了確定軸的一個或多個健康指示器的過程400的示例，但可對圖4·做出各種改變。例如，盡管圖4被示出為一系列步驟，但圖4中的各種步驟可重疊、并行發(fā)生、以不同的次序發(fā)生、或者多次發(fā)生。圖5圖示了根據(jù)本公開的示例性振動烈度分析儀500。所述分析儀500能夠例如被用作圖I中的分析儀102，以分析具有軸104的機器106的振動信號。然而，分析儀500可以被任何其它適當(dāng)?shù)难b置或系統(tǒng)使用以及與任何適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)機械一起使用。在該不例中，分析儀500包括用戶配置部分502。所述用戶配置部分502提供用戶接口，該用戶接口促進操作者與分析儀500的交互。例如，用戶配置部分502可使操作者能夠輸入信息，該信息用于在數(shù)字域中處理所接收的振動信號。作為特定示例，用戶配置部分502可允許操作者輸入高通頻率(Fh)截止點504的初始值。操作者也可輸入信號細(xì)節(jié)，例如所取的初始采樣頻率(fs) 506和采樣數(shù)(Ns) 508。此外，操作者還可輸入初始數(shù)字采集(acquisition)值，例如最大采樣頻率(fdaq) 510和最大采樣數(shù)(Ndaq)512。分析儀500能在存儲器514中存儲通過用戶配置部分502接收的信息作為傳感器配置。 分析儀500還包括處理部分520。在這個示例中，處理部分520包括處理器核522。處理器核522可包括適于執(zhí)行各種功能的一個或多個處理器。這些功能可以包括將初始值操縱成調(diào)整值以處理所接收的振動信號和速度信號，從而確定旋轉(zhuǎn)機械的健康指示器。在該特定示例中，處理部分520在步驟524中確定在步驟504中輸入的初始高通頻率(Fh)是否小于所測量軸速的6倍。如果是，處理部分520在步驟526增大初始高通頻率(Fh)。處理部分520還在步驟528中確定初始采樣頻率(fs)是否小于高通頻率(Fh)值的兩倍。如果是，處理部分520在步驟530中增大采樣頻率(fs)。處理部分520進一步在步驟532中確定采樣數(shù)(Ns)是否大于最大采樣頻率(fdaq)。如果是，處理部分520在步驟534中減小采樣頻率(fs)。此外，處理部分520可以在步驟536中確定初始采樣數(shù)(Ns)是否大于最大采樣頻率(fdaq)。如果是，處理部分520在步驟538中減小采樣數(shù)(Ns)。在步驟542中，處理部分520確定軸缺陷頻率族。這可通過輸入所測量的軸的速度和基于所測量的速度給各個頻率分量賦值來實現(xiàn)。例如，處理部分520可以向測得以500轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的速度轉(zhuǎn)動的軸賦予一個約16.5Hz的二次(2X)諧波值。以類似的方式，處理部分520可以根據(jù)所測量的軸的速度賦值給其它頻率分量。處理部分520在步驟544中過濾所接收的振動信號并在步驟546中將過濾后的振動信號轉(zhuǎn)換到頻域。在步驟550-554，處理部分520確定(之前在步驟542中確定的)頻率分量的頻率。對于每個頻率分量，如果頻率小于1000Hz，在步驟556中繼續(xù)處理。如果頻率分量的頻率大于1000Hz并且小于2000Hz，在步驟558中繼續(xù)處理。如果頻率分量的頻率大于2000Hz，在步驟560中繼續(xù)處理。在步驟556，處理系統(tǒng)520形成一窗口，該窗口具有高于所述頻率分量的頻率的“f+Ι”的上限，以及低于所述頻率分量的頻率的“f-Ι”的下限。在步驟558，處理系統(tǒng)520形成一窗口，該窗口具有高于所述頻率分量的頻率的“f+1. 5”的上限，以及低于所述頻率分量的頻率的“f_l. 5”的下限。在步驟560，處理系統(tǒng)520形成一窗口，該窗口具有高于所述頻率分量的頻率的“f+2”的上限，以及低于所述頻率分量的頻率的“f_2”的下限。根據(jù)加窗的頻率分量，所述處理部分520在步驟562-566確定每個頻率分量的最大幅值。在步驟568，處理部分520產(chǎn)生頻率分量和它們相關(guān)聯(lián)的幅值的矩陣。處理部分520根據(jù)步驟570中的基本(IX)頻率分量，步驟572中的二次(2X)頻率分量，以及步驟574中的各種其它頻率分量(例如那些具有基頻的O. 5X、1. 5X、2. 5X、3X、4X、5X、和/或6X倍頻·的頻率分量)之一來對頻率分量分類。在步驟576，處理部分520還可包括大部分或全部頻率分量以確定總能量含量。在步驟578-584，處理部分520相對于特征的基線值來歸一化每個特征。特征的基線值使用在步驟570-576中執(zhí)行的相同的過程來計算，其中所述軸在沒有缺陷的情況下操作。在步驟586-592，處理部分520還為歸一化特征分配隸屬函數(shù)，并形成模糊規(guī)則。使用模糊邏輯對這些規(guī)則的整合將提供軸的故障模式指示器及健康退化指示器。每個模糊隸屬函數(shù)都可包括可歸因于頻率分量的值的任何函數(shù)關(guān)系，從而評估軸的健康。例如，在用于支撐軸的軸承上的不均勻磨損會導(dǎo)致例如具有O. 5X和I. 5X的低諧波值的特定頻率分量的幅值相對于具有更高的諧波值(例如3X、5X、和6X的諧波值)的其他頻率分量被提升。在步驟594，處理部分520組合在步驟586-592中確定的模糊值以產(chǎn)生所述軸的各種健康指示器。所述健康指示器可包括，例如，不平衡指示器595、未對準(zhǔn)指示器596、松動指示器597、以及總體軸健康指示器598。所述分析儀500的輸出接口 599可配置為發(fā)送信息至另一個系統(tǒng)或裝置,例如一個或多個計算機或一個或多個顯示器。在這個示例中，輸出接口 599可以提供健康指示器595-598給分析儀500的操作者。在一些實施例中，健康指示器可在顯示器上呈現(xiàn)為數(shù)值。這樣，可訓(xùn)練分析儀500的操作者根據(jù)與每個健康指示器相關(guān)聯(lián)的顯示數(shù)值來識別所述軸的故障。在其它實施例中，健康指示器可呈現(xiàn)為視覺和/或聽覺警報，如果健康指示器超過存儲在存儲器514中的一個或多個特定閾值，則所述警報激活。盡管圖5圖示了振動烈度分析儀500的一個示例，但是可對圖5做出各種改變。例如，圖5圖示了分析儀500的示例性組件和可以由這些組件執(zhí)行的示例性操作。然而，組件和操作的確切關(guān)聯(lián)僅是為了說明。而且，諸如高通頻率(Fh)、采樣頻率(fs)、最大采樣頻率(fdaq)、采樣數(shù)(Ns)、和最大采樣數(shù)(Ndaq)之類的值可以以任意合適的方式選擇，所述方式允許分析儀500從接收到的振動信號正確地識別頻率分量。進一步，如步驟556-560中描述的加窗限制可以表示任何適當(dāng)?shù)闹?，所述值使得足以確定在每個頻率分量的幅值級。此外，不同于步驟570-576中描述的其他操作特性也可被合并并被分析儀500所使用。
圖6圖示了根據(jù)本公開的軸的示例性健康指示器。特別是，圖6圖示的示例圖表600示出表示可由圖I的分析儀102或圖5的分析儀500生成的各種健康指示器的繪圖602-608。這里，圖表600包括未對準(zhǔn)指示器繪圖602、松動指示器繪圖604、不平衡指示器繪圖606、以及總體軸健康指示器繪圖608。如圖6所示，健康指示器604-608示出了它們各自故障的漸進發(fā)展、可能大體歸于旋轉(zhuǎn)機器的特性以及在一延長時間段內(nèi)其相關(guān)聯(lián)組件的退化和/或磨損。這些健康指示器的漸進發(fā)展與示出了在一延長時間段內(nèi)故障相對小的發(fā)展的繪圖的圖2和3形成鮮明對t匕。此外，可以看出健康指示器的波動(變化)相對于圖2和3中所示的健康指示器已被減小。盡管圖6圖示了軸的健康指示器的示例，但是可對圖6做出各種改變。例如，圖6僅示出可以在一延長時段內(nèi)為旋轉(zhuǎn)機器的軸確定的健康指示器的一個示例。其它旋轉(zhuǎn)機器在一延長時間段內(nèi)可能表現(xiàn)出不同故障級。此外，分析儀102或500可產(chǎn)生其它類型的健 康指示器。在以上所述的各種實施例中，分析儀可以增強方式分析旋轉(zhuǎn)機械的軸的振動信號。分析儀以相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言指示器中減小的波動產(chǎn)生故障嚴(yán)重性發(fā)展的指示。在松動相關(guān)的頻率族中包含新頻率和較低非同步(非諧波)頻率可有助于追蹤窄帶能量的增力口。此外，分析儀的一些實施例可減少模糊隸屬函數(shù)的數(shù)量，例如通過使用可關(guān)于特定基線特征追蹤或歸一化的四個隸屬函數(shù)。進一步，可給每個歸一化特征添加多個隸屬函數(shù)，從而產(chǎn)生漸進故障發(fā)展。模糊規(guī)則也可以在操作過程中被改變或調(diào)整，以減少所確定的健康指示器中的波動或變化。在一些實施例中，所確定的健康指示器中的波動可用多種技術(shù)來減少。一種技術(shù)可包括對所確定的健康指示器在指定時間段上取平均。另一種技術(shù)可包括對從中得到健康指示器的特征或歸一化特征取平均。第三種技術(shù)可包括對從中得到特征的頻率分量(在頻域中)取平均。第四種技術(shù)可包括在時域中對特征或歸一化特征取平均。第五種技術(shù)可包括僅在健康指示器超過其閾值達(dá)指定時間段和/或健康指示器超過其閾值達(dá)指定次數(shù)后生成警報條件。在一些實施例中，前述各種功能由計算機程序執(zhí)行或支持，所述計算機程序由計算機可讀程序代碼形成并包含在計算機可讀介質(zhì)中。短語“計算機可讀程序代碼”包括任何類型的計算機代碼，包括源代碼、目標(biāo)代碼、和可執(zhí)行代碼。短語“計算機可讀介質(zhì)”包括可由計算機訪問的任何類型的介質(zhì)，例如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、硬盤驅(qū)動器、光盤(⑶)、數(shù)字視頻盤(DVD)、或任何其他類型的存儲器。例如，烈度分析系統(tǒng)100的一些實施例可包括配置在嵌入式裝置中的分析儀102，例如向遠(yuǎn)程配置的裝置發(fā)送表示健康指示器信息的有線或無線信號的手持式裝置。所發(fā)送的信號可以是包括與所確定的健康指示器相關(guān)聯(lián)的信息的短消息服務(wù)(SMS)消息或電子郵件消息。闡明在整個本專利文件中使用的某些詞或短語的定義會是有利的。術(shù)語“耦合”及它的派生詞指的是兩個或更多元件之間任何直接或間接的通信，不論那些元件是否彼此物理連接。術(shù)語“包括”和“包含”以及它們的派生詞，意味著包括但不限于。術(shù)語“或”是包括性的，意味著和/或。短語“相關(guān)聯(lián)”和“與其相關(guān)聯(lián)”及它們的派生詞，可意味著包括、被包括在...內(nèi)、與...互連、包含、被包含在...內(nèi)、連接至或與...連接、耦合至或與...耦合、與...可通信、與...協(xié)作、插入、并置、接近于、綁定至或與...綁定、具備、具有...特性、諸如此類。盡管本公開描述了某些實施例和通常相關(guān)聯(lián)的方法，但是這些實施例和方法的更改和變換對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。因此，上述對示例性實施例的描述并未限定或約束本公開。在不背離本公開的精神和范圍的的情況下其他改變、替代、和更改也是可能的，如以下權(quán)利要求所定義?！?br> 權(quán)利要求
1.一種方法，包括 接收(402)表示操作過程中機器(106)的軸(104)所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號； 確定(404)所述軸的旋轉(zhuǎn)速度； 基于所述軸的速度識別(406)所述振動信號的一組或多組頻率分量，每組頻率分量與所述軸(104)的操作特性相關(guān)聯(lián)；以及 基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級，確定(408)所述軸的一個或多個健康指示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其中 所述操作特性包括所述軸的不平衡度；以及 與不平衡度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括一頻率分量，該頻率分量所具有的頻率約等于與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其中 所述操作特性包括所述軸的未對準(zhǔn)度；以及 與未對準(zhǔn)度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括一諧波分量，該諧波分量所具有的頻率約為與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率的兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法，其中 所述操作特性包括所述軸的松動度；以及 與松動度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括多個諧波分量，所述多個諧波分量所具有的頻率約等于與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率的O. 5X、1. 5X、2. 5X、3X、4X、5X、或6X倍。
5.一種裝置，包括 至少一個接口(118)，被配置成接收表示操作過程中機器(106)的軸(104)所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號；以及 至少一個處理單元(116)，被配置成 確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度； 基于所述軸的速度識別所述振動信號的一組或多組頻率分量，每組頻率分量與所述軸的操作特性相關(guān)聯(lián)；以及 基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級，確定所述軸的一個或多個健康指示器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中 所述操作特性包括所述軸的不平衡度；以及 與不平衡度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括一頻率分量，該頻率分量所具有的頻率約等于與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中 所述操作特性包括所述軸的未對準(zhǔn)度；以及 與未對準(zhǔn)度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括一諧波分量，該諧波分量所具有的頻率約為與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率的兩倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中 所述操作特性包括所述軸的松動度；以及 與松動度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括多個諧波分量，所述多個諧波分量所具有的頻率約等于與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率的O. 5X、1. 5X、2. 5X、3X、4X、5X、或6X倍。
9.一種包含計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，所述計算機程序包括計算機可讀程序代碼，用于 接收(402)表示操作過程中機器(106)的軸(104)所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號； 確定(404)所述軸的旋轉(zhuǎn)速度； 基于所述軸的速度識別(406)所述振動信號的一組或多組頻率分量，每組頻率分量與所述軸(104)的操作特性相關(guān)聯(lián)；以及 基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級，確定(408)所述軸的一個或多個健康指示器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的計算機程序，其中 所述操作特性包括所述軸的不平衡度、軸的未對準(zhǔn)度和軸的松動度； 與不平衡度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括一頻率分量，該頻率分量所具有的頻率約等于與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率； 與未對準(zhǔn)度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括一諧波分量，該諧波分量所具有的頻率約為與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)的頻率的兩倍；以及 與松動度相關(guān)聯(lián)的頻率分量組包括多個諧波分量，所述多個諧波分量的頻率與所述軸的速度相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機械的軸的烈度分析裝置及方法。一種方法，包括接收(402)表示操作過程中機器(106)的軸(104)所產(chǎn)生的物理振動的一個或多個振動信號。所述方法還包括確定(404)所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。所述方法進一步包括基于所述軸的速度識別(406)所述振動信號的一組或多組頻率分量，其中每組頻率分量與所述軸的操作特性相關(guān)聯(lián)。此外，所述方法包括基于在每組頻率分量中頻率分量的相對能級確定(408)所述軸的一個或多個健康指示器。
文檔編號G01M7/02GK102854006SQ20121026399
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者C·卡, V·B·基尼, S·K·戴夫 申請人:霍尼韋爾國際公司