CN102840911A - 用于旋转机械的振动烈度分析装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法包括获取(602)机器(104)的基线振动水平，并且以规定的阈值(108)来标准化(604)该基线振动水平以生成标准化的基线振动水平。该规定的阈值基于该机器的类型。该方法还包括获取该机器在其操作期间的操作振动水平的测量，针对标准化的基线振动水平来标准化(616)所测量的操作振动水平，以及基于标准化的操作振动水平来识别(624)至少该机器的状态的指示符。

Description

用于旋转机械的振动烈度分析装置和方法

技术领域

本公开一般地涉及控制系统。更特别地，本公开涉及一种用于旋转机械的振动烈度分析装置和方法。

背景技术

执行某种类型物理工作的机械通常生成作为它的操作的函数的物理振动。例如，由于电动马达的轴的较小水平的不平衡、电动马达的轴相对于其负载的未对准、或由磨损所引起的过量的轴承间隙，电动马达可生成振动。甚至可以生成马达的电枢相对于马达的励磁绕组的径向变化。在很多情况下，希望马达或其它旋转机械在其正常操作期间生成一定水平的振动。然而，由于各种原因，例如由于长期使用引起它的部件中的一个或多个其部件的故障或磨损，会经受增加的振动水平。

用于监测旋转机器的健康的传统技术已经包括振动监测、声音或噪音特征分析、马达电流特征分析、和油分析。然而，机器明可显彼此不同地起作用，即使是那些具有相同构造、型号和制造时间的机器。这可归因于多种因素，例如制造、安装或测量误差以及操作条件上的差异。因而，用于监测旋转机器的健康的传统技术通常已经是不够的。

发明内容

本公开提供了一种用于旋转机械的振动烈度分析装置和方法。

在第一个实施例中，一种方法包括获取机器的基线振动水平，并且以规定的阈值来标准化基线振动水平以产生标准化的基线振动水平。该规定的阈值基于该机器的类型。该方法还包括获取该机器在其期间的操作振动水平的测量，针对标准化的基线振动水平来标准化所测量的操作振动水平，并且基于标准化的操作振动水平来识别至少该机器的状态的指示符。

在第二个实施例中，一种装置包括至少一个存储单元，其被配置为存储一个或多个阈值，每个阈值与规定的机器类型相关联。该装置还包括至少一个处理单元，被配置为获取机器的基线振动水平，并且以该一个或多个阈值中的规定的一个阈值来标准化该基线振动水平以产生标准化的基线振动水平。该规定的阈值基于该机器的类型。该至少一个处理单元还被配置为获取该机器在其操作期间的操作振动水平的测量，针对标准化的基线振动水平来标准化所测量的操作振动水平，并且基于标准化的操作振动水平来识别至少该机器的状态的指示符。

在第三个实施例中，一种计算机可读介质体现了计算机程序。该计算机程序包括计算机可读程序代码，用于获取机器的基线振动水平，并且以规定的阈值来标准化该基线振动水平以产生标准化的基线振动水平。该规定的阈值基于该机器的类型。该计算机程序还包括计算机可读程序代码，用于获取该机器在其操作期间的操作振动水平的测量，针对标准化的基线振动水平来标准化所测量的操作振动水平，并且基于标准化的操作振动水平来识别至少该机器的状态的指示符。

根据随后的附图、说明书和权利要求，其它的技术特征对于本领域技术人员来说可以是容易明白的。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其特征，现在结合附图来对随后的描述进行参考，其中：

图1说明了根据本公开的示例振动烈度分析系统；

图2说明了根据本公开的由振动烈度分析器所使用来标准化振动特征的示例阈值；

图3说明了根据本公开的由振动烈度分析器所分析的风扇的示例均方根(RMS)值；

图4说明了根据本公开的在已经被标准化的总RMS值和尚未被标准化的总RMS值之间的示例关系；

图5A和5B说明了根据本公开的由振动烈度分析器所获取的振动特征的示例未标准化曲线和标准化曲线；

图6说明了根据本公开的用于分析物理振动的示例方法；以及

图7A和7B说明了根据本公开的由振动烈度分析器所获取的振动特征的示例标准化曲线和未标准化曲线。

具体实施方式

下面所讨论的图1到图7B，以及在该专利文件中用来描述本发明的原理的各种实施例，仅作为说明，而不应该以任何方式被解释为限制本发明的范围。本领域的技术人员将会理解的是，本发明的原理可以以任何类型的合适布置的设备或系统来实现。

图1说明了根据本公开的示例振动烈度分析系统100。如图1中所示，系统100包括振动烈度分析器102，其分析由一个或多个机器104在它们的操作期间所生成的物理振动。例如，分析器102可从物理耦合到机器104或以其它方式与机器104相关联的一个或多个振动换能器106接收信号。分析器102分析接收到的信号以确定机器104的健康或操作状态。分析器102可在时间上的初始点处生成机器104的基线振动特征，并且接着使用规定的阈值108来标准化所测量的基线振动水平。稍后在机器104的操作期间，分析器102可接收机器104的振动水平的附加测量，并且使用标准化的基线振动水平来标准化该振动特征。得到的信号可接着被用于机器104的分析。

可以测量机器104的振动水平以确定机器104的状况或健康。然而，由机器所生成的振动水平的常规分析可能是相对复杂的。例如，机器可包括许多部件，每一个部件都贡献了由机器在其操作期间所生成的总的振动水平的一小部分。因此，尽管特定的部件对于机器的操作是关键的，但是在该特定的部件中的故障可能贡献了由机器所生成的总的振动水平的相对小的部分。作为另一个示例，机器的振动特征可根据机器自身外部的各种因素而显著地变化，该各种因素诸如是该机器正操作的环境、由该机器所驱动的负载的类型、或者驱动该机器的电源。

可通过为得到该机器的基线振动特征而在机器104初始启动期间执行振动测量来稍微减轻振动分析的复杂性。以这样的方式，可以在机器104的使用期限期间进行随后的振动测量。该随后的振动测量可与基线振动特征相比较以确定是否已经发生了任何显著的改变。然而，该技术具有的其缺陷在于，类似机器的基线振动水平可在它们彼此之间极大地变化，甚至在那些具有相同构造、型号以及制造时间的机器之间。这可归因于多种因素，诸如生产、安装或测量误差以及操作条件上的差异。因而，用于监测旋转机器的健康的传统技术通常已经是不够的。因此，基于机器相关的基线振动信号的机器振动分析仍然可产生不一致的结果。

根据本公开，分析器102针对规定的阈值108(诸如确立的标准值)来标准化机器104的基线振动水平。稍后在机器的操作期间，这些标准化的基线振动水平可被用来标准化所测量的机器振动水平，以提供机器健康的增强分析。这可有助于减轻在相同或类似类型的不同机器104中可能遇到的振动水平上相对较大的变化。

机器104表示可能期望对其进行振动分析的任何装置。机器104的例子可以包括可在其操作期间生成物理振动的电动马达或煤气发动机、风扇、泵、发电机、推进器或任何其它设备。该机器104可包括多个部件，该多个部件一起起作用来提供由机器104所提供的功能。例如，电动马达可包括在其上安装了电枢的轴、用于容纳一个或多个励磁绕组的外壳、以及将该轴保持在相对于外壳的相对固定位置中的轴承。这些部件中的每一个部件在操作期间生成其拥有的各自的振动特征。因此，对于由分析器102所分析的每个机器104，可以生成隶属函数或其它函数来至少部分地隔离用于每个部件的振动能量，以便在子系统基础上分析机器104的健康。

每个振动换能器106表示将振动能量转化为表示振动能量的信号的任何类型的设备。在某些实施例中，振动换能器106可包括一个或多个加速度计，该一个或多个加速度计沿着一个或多个正交方向测量振动能量。例如，加速度计可包括用于将振动能量转化为电信号的电磁元件或压电元件。

分析器102包括用于接收振动信号且针对一个或多个规定的阈值108来分析所接收的振动信号的任何合适的结构。例如，可仅使用硬件或使用硬件和软件/固件指令的组合来实现分析器102。在该示例中，使用包括至少一个存储单元112、至少一个处理单元114、以及至少一个网络接口116的计算系统110来实现分析器102。该至少一个存储单元112包括任何合适的一个或多个易失性和/或非易失性储存和检索装置，诸如硬盘、光存储盘、RAM、ROM。该至少一个存储单元114包括任何合适的一个或多个处理结构，诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路、或现场可编程门阵列。该至少一个网络接口116包括用于在一个或多个网络上通信的任何合适的一个或多个结构，诸如有线以太网接口或无线接口。这表示了可以实现分析器102的一个特定方式，并且还可使用分析器102的其它实现方式。当通过使用软件和/或固件来实现时，分析器102可包括任何合适的程序指令，该程序指令分析一个或多个机器104的振动。

用户接口118可用来与分析器102交互，诸如用来发起分析和查看分析结果或报警。用户接口118包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适的结构。例如，用户接口118可以表示显示设备。

虽然图1说明了振动烈度分析系统100的一个示例，但是还可对图1进行各种改变。例如，系统100可以包括任何数量的分析器102、机器104、振动换能器106、阈值108、计算系统110和用户接口118。而且，图1中所示的功能划分仅仅是为了说明。图1中的各种部件可以根据特定需要来被组合、进一步地再分、或省略，以及可增加附加的部件。例如，计算系统110可以被集成到用户接口118。此外，机器104可具有带有任何数量和布置的其它机器的任何合适的结构。

图2说明了根据本公开的由振动烈度分析器所使用来标准化振动特征的示例阈值。特别是，图2说明了图表200，其示出了可由图1的分析器102所使用来标准化振动特征的若干规定的阈值。图表200指示了根据国际标准化组织(ISO)10816规范所确定的规定的阈值。该规范确立了用于通过使用对机器的非移动(静态)零件作出的测量来测量和评估振动的一般条件和过程。该规范还提供了与操作监测和接受测试两者有关的一般评估准则，操作监测和接受测试主要关于保证机器可靠长期操作而确立。尽管在此描述了根据ISO10816规范所确定的规定的阈值，但也可使用如以任何合适方式所确定的任何规定的阈值。

ISO10816规范的规定的阈值根据正被分析的机器的类型来分类。特别是，ISO10816规范规定了4种不同类型的机器，即小型机器(类别I)、中型机器(类别II)、以及包括那些具有刚性的支撑(类别III)和具有欠刚性的支撑(类别IV)的大型机器。在每种类型内，有表示振动能量的最小水平的若干阈值，该振动能量的最小水平可以由其各自类型的机器来展示，以保持某种操作状态水平。

如图2中所示，操作状态水平可包括良好的、令人满意的、不令人满意的、以及不可接受的操作状态水平。例如，如果中等大小的机器生成小于2.80毫米/秒的均方根(RMS)振动能量或小于0.16英寸/秒的峰值振动能量，则其可以令人满意地操作。作为另一个示例，如果中等大小的机器生成大于7.10毫米/秒的RMS振动能量或大于0.40英寸/秒的峰值振动能量，则其可能不可接受地操作。出于本公开的目的，与在令人满意和不令人满意的水平之间的界限相关的规定的阈值被认为是由分析器102所使用的规定的阈值。

尽管图2说明了由振动烈度分析器102所使用来标准化振动特征的阈值的示例，但是可对图2进行各种改变。例如可使用来自任何合适的源的任何期望的阈值。

图3说明了根据本公开的由振动烈度分析器所分析的风扇的示例均方根(RMS)值。特别是，图3说明了示例图表300，其示出了可由图1的系统100所计算的所测量的风扇的总RMS值。如此处所示的，该风扇在最早的记录日期处展示了相对高的振动(基线振动)。生成总RMS振动能量值的特定风扇是50马力(HP)的风扇，其根据ISO10816规范是中等大小的机器。同样地，图表300包括指示了用于风扇的估计的操作状态水平的区域。例如，区域1指示了该风扇的令人满意的操作状态，其中振动能量水平小于如图2的ISO10816图表中所示的0.11RMS英寸/秒(对应于2.80毫米/秒)。区域2指示了该风扇的不令人满意的操作状态，其中振动能量水平大于区域1且小于如ISO10816图表中所示的0.28RMS英寸/秒(对应于7.10毫米/秒)。区域3指示了该风扇的不可接受的操作状态，其中振动能量水平大于区域2的振动能量水平。

图3中的测量的总RMS值跨过9个月的时间段。如此处所示的，初始记录的总RMS值近似地为0.13英寸/秒，根据由ISO10816规范所确立的规定的阈值位于不令人满意的区域2内的值。因此，尽管风扇正处于良好的已知操作状态，但是为该风扇所初始获取的风扇基线RMS值指示了该风扇正在不正确地操作。

根据本公开的教导，初始基线测量可以用规定的阈值来标准化，使得可在初始基线特征测量中对偏差进行补偿。在某些实施例中，可从由标准化组织颁布的规范(诸如ISO10816规范)中获取规定的阈值。例如，可根据以下公式来标准化基线特征测量：

$\mathrm{ISOChartScaleFactor}=\frac{{\mathrm{OverallRMS}}_{\mathrm{BaselineSignal}}}{{\mathrm{ThresholdRMS}}_{\mathrm{ISOChart}10816}}.$

在其它实施例中，可从具有与正被分析的机器类型相同或相似的类型的多个机器的基线测量的平均值获取规定的阈值。例如，给定以上所描述的50HP风扇，可记录来自具有相同或相似能力的其它风扇的基线振动测量，并一起求平均以便得到规定的阈值，根据该规定的阈值可标准化随后的振动测量。可以使用任何数量的其它风扇来确定平均的规定的阈值。作为一般规则，精确水平可随基线振动测量对应地增加而增加。

图4说明了根据本公开的已经被标准化的总RMS值和尚未被标准化的总RMS值之间的示例关系。特别是，图4说明了示例图表400，其示出了用于以上所描述的风扇的标准化的总RMS值和尚未被标准化的总RMS值之间的关系。曲线402表示已经根据规定的阈值被标准化的总RMS值，该规定的阈值根据标准化组织来规定，诸如ISO10816规范。曲线404表示尚未被标准化的相同的总RMS值。

在此示例中，根据ISO10816规范中所定义的规定的阈值来标准化总RMS值。在其它实施例中，规定的阈值可从任何合适的标准化组织或其它合适的振动特性数据源所获取。例如，规定的阈值可从平均基线特征值得到，该平均基线特征值从相同类型的多个其它机器所获取。

如图4中可见，曲线402可提供由机器所引起的故障的增强指示。例如，尽管机器(风扇)从时间t1到时间t2连续操作，曲线402示出了机器正以如由ISO10816规范所定义的不令人满意的操作状态水平进行操作。该升高的振动水平可指示一个或多个部件已经部分故障或变得过度磨损。因此，尽管机器在该时间段期间连续操作，但是可在引起对该机器的进一步损坏之前，向人员提供检测部分故障的早期手段。

尽管图3说明了风扇的示例RMS值，以及图4说明了标准化的和未标准化的总RMS值之间的示例关系，但可对图3和图4进行各种改变。例如，尽管振动测量被记录为总RMS值，但是可以以对于结合规定的阈值进行比较和分析有用的任何形式来记录振动测量。即，如果规定的阈值是以峰值毫米/秒的值的形式，那么分析器102可以使用以峰值毫米/秒的值的测量振动信号。

图5A和图5B说明了根据本公开的由振动烈度分析器所获取的振动特征的示例未标准化和标准化的曲线。特别是，图5A和图5B说明了示例图表500和502，其分别示出了未标准化的曲线504和标准化的曲线506。当机器展示相对低的基线振动时，未标准化的曲线504和标准化的曲线506示出了标准化的效应。未标准化的曲线504表示没有标准化的振动特征，而标准化的曲线506表示具有标准化的振动特征。

这些示例图表与图4的示例图表的不同在于，最初获取的初始基线振动特征值显著地小于如ISO10816规范中所规定的规定的阈值。如在曲线504的加亮部分中所看到的，在振动特征中相对急剧的增加是由机器中的轴承故障所引起的。然而，在时间上与曲线504的加亮部分相对应的另一个加亮部分，示出了急剧的增加由于标准化而略有减小。因此，以规定的阈值来标准化振动特征不可能是如当机器的初始基线振动特征相对地大于特定机器的规定的阈值时的值那么大。

图表504示出了以百分之1300增加的能量，而图表506示出了健康指示符(indicator)(用能量的各种隶属函数根据模糊特征融合所计算的)在百分之300的能量上的增加之后饱和。因此，以较低的基线值，隶属函数的数量应该被增加以使健康指示符逐渐增加，且不需要标准化基线振动特征(其在步骤612和618中被正确示出)。

如此，它们展示了健康指示符的逐渐增加。因而，在相对低的初始基线振动特征值的情况下，可不需要标准化基线振动特征值。

因此，在某些实施例中，如果初始基线振动信号测量相对大于规定的阈值，那么分析器102可标准化随后的振动信号测量。否则，分析器102可不标准化随后的振动特征测量。即，分析器102可将初始基线振动信号与规定的阈值比较，并且仅在它们超过规定的阈值时才标准化随后的振动信号测量。

尽管图5A和5B说明了由振动烈度分析器102所获取的振动特征的未标准化和标准化的曲线的一个示例，但是可对图5A和5B进行各种改变。图5A和5B仅说明了根据已经测量的机器的振动特征所确定的能量和健康指示符的一个示例。即，曲线506表示与机器的能量和关联的健康指示符有关的未标准化的基线振动信号测量。因此，曲线506仅仅表示在能量上相对低的增加之后的健康指示符的饱和。其它机器可示出除了此处所显示的效应之外的效应。未标准化的曲线504和标准化的曲线506的目的是示出饱和效应，该饱和效应可通过针对显著地小于阈值的基线振动特征来标准化一组振动特征值而引起。

图6说明了根据本公开的用于分析物理振动的示例方法600。如图6中所示，在步骤602处，分析器102测量机器的初始基线振动信号。例如，这可包括当机器被新安装时，测量机器104的初始基线信号。初始基线振动信号还可处于机器使用期限期间的某个中间点处。即，可在机器104处于无已知缺陷或故障的功能上可操作的状况下的情况下，在时间上的任意点处测量和记录基线振动信号。而且，可在对机器104执行的维护操作之后测量初始基线振动信号，其中，替换一个或多个部件或以某种方式调节或调整一个或多个部件。

分析器102能可选地将所测量的基线振动信号转换为适合于与规定的阈值相比较的任何形式(假设需要转换)。在从ISO18016规范中获取规定的阈值的特定实施例中，分析器102可将测量的基线振动信号转换为总RMS值。转换的基线振动信号可以接着被存储在存储器中。可以以与所选择的规定的阈值相类似的任何形式来存储所测量的基线振动信号。

在步骤604处，分析器确定所存储的基线振动信号相对规定的阈值的标度因子。在步骤606处，如果所确定的标度因子小于0.2，则在步骤612处，处理继续。在步骤608处，如果所确定的标度因子大于0.2且小于1.0，则在在步骤614处，处理继续。在步骤610处，如果所确定的标度因子大于1.0，则在步骤616处，处理继续。尽管步骤606、608和610描述了0.2和1.0的阈值，但是可以使用任何合适的阈值，以便沿着不同的分支来处理机器104的振动分析。一般而言，0.2的阈值通常涉及低于所选择的规定的阈值的机器104的示例振动水平，而1.0的阈值通常涉及等于或大于所选择的规定的阈值的机器104的示例性振动水平。

如果处理在步骤612处继续，则该基线振动信号小于规定的阈值，且因此不会为分析机器104的振动水平而针对规定的阈值来标准化该基线振动信号。实际上，具有相对低的基线振动信号的机器104可生成随后的振动信号，该随后的振动信号可在展示故障之前增加达到1200％或甚至更高。因此，当基线振动信号与阈值振动值相比是相对较低的时，可通过使用振动分析来容易地评估机器104中的故障。

在步骤618处，可通过在机器的输入(特征)和输出(健康指示符)处使用相对大量的隶属函数来进行机器104的分析。与机器相关联的振动信号的特征可根据标度因子而具有多个隶属函数。如果标度因子很小，特征中轻微的增加将使所计算的健康指示符(506)饱和。具有递增阈值的特征(504)的大量隶属函数可能会使此健康指示符是递增的。当要采取维护动作时，该饱和将使用户关于时间而困惑。如果他在报警条件的第一情形下采取维护动作，则他将不能够利用机器或部件的寿命。这在图506中是明显的，其中机器从2008年10月7日起处于报警条件。如果在那个时间点期间采取维护动作，则用户可能失去1个月的轴承寿命，该轴承最终需要在2008年11月8日进行维护。

隶属函数通常指的是表示集合中成员的成员关系的相似性或程度的特性函数。在模糊集理论领域中，隶属函数可被用来基于某些模糊规则来识别特定结果的相似性。分析器102可使用与机器104的某些操作特性相关联的一个或多个隶属函数且使用模糊逻辑规则来将它们进行组合，以确定用于机器某些部件的健康指示符。例如，通过“模糊化(fuzzyfying)”振动信号的不同方面并且以对每个部件确定健康指示符概率这样的方式来组合“模糊化的(fuzzyfied)”隶属函数，分析器102可生成用于机器的部件(诸如其轴或轴承)的隶属函数。

分析器102可使用向一组特征提供的隶属函数。例如，可通过使用在轴的标准化的基频(1X)处的能量、轴的基频的一个或多个标准化的谐波(诸如2X、3X和0.5X)能量值、标准化松散度(loosenness)、和/或从振动信号获取的标准化的总值来执行轴的分析。通过使用模糊模型来融合这些隶属函数，以便获得健康指示符。如果没有隶属函数，则将会有如同存在缺陷或不存在缺陷的明确判定。但是，在模糊模型中的特征的多个隶属函数允许我们获得示出了实际恶化状态的递增的/渐进的健康指示符。

在某些情况下，增加新的隶属函数可有助于获取机器随时间的健康指示符的逐步增加，而不是展示最初展示急剧增加并且在使用的延长期之后变为饱和的健康指示符。该饱和可使用户关于什么时候需要维护动作而困惑。在这样的情况下，可在表示警告条件的升高的健康指示符的第一情形下执行的维护可中断在机器的寿命上的振动监测的连续性。该特定的情况在图5B中被示范，其中机器被示为处于报警条件相对长的时间段。如果维护动作在相对高的振动水平开始之后被立即执行，则用户可能潜在地遗漏可能最终需要维护的轴承的健康指示符信息的重要部分。

在某些实施例中，可通过使用总振动水平来进行机器104的分析。机器104的分析因此还可包括将得到的总振动水平与由ISO10816规范所提供的振动水平或某些其它值相比较。而且，可通过使用模糊模型来进行机器104的分析，其中，可结合如以上所描述的一个或多个隶属函数来执行总振动水平的分析。

通常，使用总振动水平的振动分析可提供系统级的信息。因此，将此包括在一个或多个子系统的模糊模型中可使其使用冗余。此外，每个子系统的输入列表中添加的一个或多个变量可使得模糊模型相对更复杂。存在总RMS值位于ISO10816规范的令人满意的区域下并且机器仍发生故障的情况。原因可归因于由机器所生成的振动能量，该振动能量由被该机器的一个或几个子系统所贡献。如果任何子系统中的振动能量加倍，则其贡献相对于由机器所生成的总振动能量可仍然是可忽略的。在这种情况下，增加的振动能量可能在总的振动水平中不被注意。因而，使用模糊模型的分析可展现某些子系统的故障以及机器的总体健康。

如果处理在步骤614处继续，则基线振动信号近似接近规定的阈值，并因此不可能针对规定的阈值而被标准化以在机器的使用期限期间分析其振动水平。相反，分析器102可使用已知的振动分析技术来分析机器104的健康。即，由于某些健康指示符的潜在饱和，如果基线振动信号近似接近所选择的规定的阈值，那么可不针对规定的阈值来标准化振动信号。

在步骤620处，分析器102可使用相对于在步骤618中所使用的隶属函数的数量减少的数量的隶属函数来分析振动水平。在某些情况下，具有该基线振动信号的机器可管理在其每个子系统中的能量上的相对大的增加。然而，存在这样的可能性，即，振动能量增加可以比以上相对于图5A和图5B所示出和描述的更多。在某些实施例中，机器104的分析可通过使用总振动水平来进行，并与相对于步骤618如以上所描述的其它隶属函数相结合。

如果处理在步骤616处继续，那么基线振动信号大于规定的阈值，并因此针对规定的阈值来被标准化。稍后在机器的操作期间，机器104的振动分析能以诸如相对图4所描述的方式来执行，其中，可针对标准化的基线振动信号来标准化所接收的振动信号。在其它实施例中，机器104的振动分析可被执行，其中可针对从相同或相似类型的多个其它机器获取的平均基线振动信号来标准化所接收的振动信号。

在步骤622处，分析器102可通过使用相对少的隶属函数来分析标准化的振动信号。这可以归因于在机器104中出现的相对大的总振动水平，该总振动水平将作为噪音而隐藏本应被检测的信息，并且某些信号指示了由隶属函数所处理的那些。换句话说，隶属函数的阈值可相对于可在步骤616处所执行的那些而被减少，使得可以追踪进展。否则，甚至在由传统的振动分析技术所提供的健康指示符的告警阶段期间，机器104或其相关联的子系统也可发生故障。

在步骤624处，分析器102可接着向用户提供所确定的健康指示符。该健康指示符可以是指与归结于与振动信号相关联的某些隶属函数的值。在机器104表示马达的示例中，一个健康指示符可与马达的基本旋转速度的特定的一组谐波相关联，其可指示其轴承的健康。在某些实施例中，健康指示符可在用户接口118上显被示以供用户使用。在其它实施例中，分析器102可将所确定的健康指示符与一个或多个警报阈值相比较，并且如果健康指示符超过其相关联的警告阈值，则发布警报。在ISO10816图表中所提供的阈值可被用作用于发布警告给用户的基础，即使某些个别子系统健康指示符具有较大的值。换句话说，ISO10816图表的阈值可变成超级变量，其中在ISO10816图表的基础上来提供警报。

在某些实施例中，基线振动信号或其计算的特征在被看作为基线特征之前可通过使用一个或多个相对大的数据组来被平均。这对于相对规定的阈值具有低值的基线特征可能是特别有用的。因此，分析器102可配置为选择性地激活选项，其中，振动信号可在若干个获取循环(例如近似20个循环)上被平均。该平均技术由于它可在分析器102中实现而无需过分修改分析器的基础功能性而可是有益的。

尽管图6说明了用于分析物理振动的方法600的一个示例，但是可对图6进行各种改变。例如，尽管示出了一系列步骤，但是图6中的各种步骤可重叠、并行发生、以不同次序发生、或发生多次。

图7A和图7B说明了根据本公开的由振动烈度分析器所获取的分别示出了良好和过度基线振动水平的振动特征的示例曲线。特别是，图7A和图7B分别说明了表示轴承的健康指示符的示例曲线702和704，其中示出了曲线702和曲线704，该曲线702示出了相对正常的振动水平，该曲线704示出了过度的振动水平。曲线702和曲线704示出了根据从两个不同机器获得的不同初始振动水平的标准化效应。曲线702和曲线704示出了根据从两个不同机器获得的不同初始振动水平的标准化效应。曲线702表示由ISO10816规范所规定的振动限度内的由机器所生成的基线振动水平，而曲线704表示了另一个机器，其展现了相对于ISO10816规范的相对差的基线振动水平。

在曲线702的情况下，阶段1部分示出了在轴承的故障发展中随着时间的逐步增加。曲线702的阶段2部分示出了健康指示符是饱和的。曲线702的阶段3部分示出了健康指示符已经进展超出了阶段2中所示出的健康指示符。阶段3部分之后，执行维护操作，使得进一步的操作在曲线702的阶段4部分处示出具有相对低的值的健康指示符。

如上所提到的，曲线704表示具有相对差的振动水平的机器。在该特定的情况下，该机器在由振动烈度分析器进行分析之前已经被使用了一段时间。因此，在数据集(18)处所获取的初始振动信号可被用于标准化来自该机器的振动信号的后续测量。然而，可相对于ISO10816或任何机群级(fleet level)阈值来标准化基线振动水平，使得随后计算的健康指示符将反映机器的实际状况。因此，标准化的初始或基线振动信号的使用可被用于标准化曲线704的剩余部分，以示出由曲线704所表示的健康指示符是差的。

尽管图7A和图7B说明了由振动烈度分析器102所获取的振动特征的示例曲线，但可对图7A和图7B进行各种改变。图7A和图7B仅仅说明了根据已经被测量的若干个机器的振动特征所确定的健康指示符的两个示例。其它机器可示出除了此处所显示的效应之外的效应。曲线702和704的目的是示出可通过根据相对于规定值的振动能量的不同水平，选择性地标准化振动信号所提供的益处，该规定值诸如是在ISO10816规范中所提供的那些。

在某些实施例中，以上所描述的各种功能由计算机程序所实现或支持，该计算机呈序由计算机可读程序代码所构成且被体现在计算机可读介质中。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码、以及可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机所访问的任何类型的的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、紧密盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其它类型的存储器。

对在本专利文件中到处所使用的某些词语或短语的定义进行阐述是有利的。术语“包括”和“包含”，以及其衍生词，意思是包括而不限制。术语“或者”使包括的，表示和/或的意思。术语“相关联”和“与其相关联”，及其衍生词，意思可以是包括、包括在内、相互连、包含、包含在内、连接到或与其连接、耦合到或与其耦合、可与其通信、与其合作、交错、并置、与其紧接、接合到或与其接合、具有、具有其属性、具有关系或与其有关系，等等。

尽管本公开已经描述了的特定实施例和通常相关联的方法，但是这些实施例和方法的变更和置换对本领域技术人员来说是明白的。由此，示例实施例的以上描述不限定或约束本公开。在不背离如由随后的权利要求限定的本公开的精神和范围情况下，其它改变、替换、以及变更也是可能的。

Claims (11)

1.一种方法，包括：

获取(602)机器(104)的基线振动水平；

以规定的阈值(108)来标准化(604)该基线振动水平，以生成标准化的基线振动水平，该规定的阈值基于该机器的类型；

获取该机器在其操作期间的操作振动水平的测量；

针对标准化的基线振动水平来标准化(616)所测量的操作振动水平；以及

基于标准化的操作振动水平来识别(624)至少该机器的状态的指示符。

2.权利要求1的方法，进一步包括：

从国际标准化组织(ISO)10816规范中获取该规定的阈值。

3.权利要求1的方法，进一步包括：

从平均基线振动水平获取该规定的阈值，该平均基线振动水平从相同类型的多个机器获取。

4.权利要求1的方法，其中，标准化该基线振动水平包括：只有在基线振动水平超过该规定的阈值规定的量时，才以该规定的阈值来标准化该基线振动水平。

5.权利要求1的方法，其中，识别至少指示符包括：通过使用根据基线振动水平的相对大小和规定的阈值所选择的规定的量的隶属函数来识别至少一个指示符。

6.一种装置，包括：

至少一个存储单元(112)，其被配置为存储一个或多个阈值(108)，每个阈值与规定的机器类型相关联；以及

至少一个处理单元(114)，其被配置为：

获取机器(104)的基线振动水平；

以该一个或多个阈值中的规定的一个阈值来标准化该基线振动水平，以生成标准化的基线振动水平，该规定的阈值基于该机器的机器类型；

获取该机器在其操作期间的操作振动水平的测量；

针对标准化的基线振动水平来标准化所测量的操作振动水平；以及

基于标准化的操作振动水平来识别至少该机器的状态的指示符。

7.权利要求6的装置，其中该至少一个处理单元被配置为：只有在基线振动水平超过该规定的阈值规定的量时，才以该规定的阈值来标准化该基线振动水平。

8.权利要求6的装置，其中该至少一个处理单元可操作来过使多个初始基线振动水平彼此平均来获取该基线振动水平。

9.权利要求6的装置，其中该至少一个处理单元可操作来在机器处于已知的良好状态时，测量该基线振动水平。

10.权利要求6的装置，其中，该至少一个处理单元可操作来在对机器执行维护过程后，测量该基线振动水平。

11.一种体现计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括计算机可读程序代码，用于：

获取(602)机器(104)的基线振动水平；

以规定的阈值(108)来标准化(604)该基线振动水平，以生成标准化的基线振动水平，该规定的阈值基于该机器的类型；

获取该机器在其操作期间的操作振动水平的测量；

针对标准化的基线振动水平来标准化(616)所测量的操作振动水平；并且

基于标准化的操作振动水平来识别(624)至少该机器的状态的指示符。

Images