CN103857995B - 用于变速箱的状态监控的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于变速箱状态监控的系统，包括处理设备（101），其被配置成接收含有从被监控的变速箱（107）测量的机械振动的频谱的信息的数据。所述处理设备被配置成从所述机械振动的频谱搜索与诸如轴承故障的现象相对应的频率上的至少两个峰值。所述现象通过至少两个特定于现象的频率和涉及这些特定于现象的频率的参考幅度值限定。所述处理设备被配置成基于搜索峰值的幅度和参考幅度值，形成所述现象发生的可能性的指示器。基于涉及该现象的两个或更多峰值的幅度形成指示器的事实提高了指示器的可靠性。

Description

用于变速箱的状态监控的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种变速箱的状态监控。更具体地，本发明涉及一种用于变速箱的状态监控的系统、方法和计算机程序。
背景技术
许多用于齿轮诊断的技术都基于对从变速箱测量的机械振动的分析。目标在于在早期发展阶段检测可能存在的故障，并且监控故障的演变，以便估计变速箱的剩余寿命和/或选择适当的维护计划。监控通常基于下列动作：将表示从变速箱测量的机械振动的信号转换为频域；并且然后从产生的机械振动的频谱搜索故障的指示。例如，公开DE19933105公开了一种方法，其中当所测量的频谱偏离参考频谱时，提供有缺陷齿轮的指示。将要被监控的变速箱例如能够为但不必为风力发电站的变速箱。
监控布置通常包括：附接至要被监控的变速箱的振动传感器；从振动传感器至中心监控站的数据通信连接；以及监控站中的处理和显示设备，用于处理所测量的数据和用于向已经经过训练以分析频谱的操作者显示机械振动的频谱。监控布置可覆盖几百甚至是上千个要被监控的变速箱，并且例如每天能够从每个变速箱测量20个频谱。这将意味着，每天将分析甚至20000个测量频谱。因而，存在一种对下列方法和系统的明确需求，其适合于自动分析和/或预先修剪测量结果，以便降低所需的人力的量。
发明内容
下文提出简化发明内容，以便提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。本发明内容不是本发明的详尽概括。也无意确定本发明的关键或紧要要素，也无意描绘本发明的范围。下文发明内容仅以简化形式提出本发明的一些概念，作为本发明的示例性实施例的更详细说明的前奏。
根据本发明的第一方面，提供一种用于变速箱的状态监控的新系统。根据本发明的系统包括处理设备，其被配置成：
-接收包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，
-从机械振动的频谱搜索与现象相对应的频率上的至少两个峰值，所述现象通过至少两个特定于现象的频率以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-基于a)搜索到的峰值的幅度和b)与特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生该现象可能性的指示器。
通过从变速箱测量的机械振动的频谱中的超过一个峰值，证明许多现象，诸如齿轮齿中的故障。例如，在频谱中能够存在主峰以及一个或多个较小的侧峰。在上文公开的系统中，通过能够理论和/或经验确定的两个或更多特定于现象的频率限定每个现象。此外，例如关于轴承故障，能够由轴承的提供商提供特定于现象的频率。与特定现象相关的指示器基于都与所考虑的现象相关的两个或更多峰值幅度形成的事实提高了指示器的可靠性。自然也可能除了每个都通过两个或更多特定于现象的频率限定的一个或多个现象之外，也存在每个都仅由一个特定于现象的频率限定的一个或多个现象。正在被监控的每个变速箱能够为与另一设备，例如发电机或马达集成的变速箱，或者为单独的变速箱。
根据本发明的第二方面，提供一种用于变速箱的状态监控的新方法。根据本发明的方法包括：
-接收包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，
-从机械振动的频谱搜索与现象相对应频率上的至少两个峰值，所述现象通过至少两个特定于现象的频率以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-基于a)搜索峰值的幅度和b)与特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成该现象的发生的可能性的指示器。
根据本发明的第三方面，提供一种用于变速箱的状态监控的新计算机程序。该计算机程序包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制可编程处理器：
-接收包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，
-从机械振动的频谱搜索与现象相对应的频率上的至少两个峰值，所述现象通过至少两个特定于现象的频率以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-基于a)搜索峰值的幅度和b)与特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生该现象可能性的指示器。
根据本发明的计算机程序产品包括非易失性计算机可读介质，例如通过根据本发明的计算机程序编码的高密度光盘（“CD”）。
在附加从属权利要求中描述了本发明的许多示例性实施例。
当结合附图阅读时，将通过下文特定示例性实施例的说明最好地理解本发明的各种示例性实施例的构造和操作方法，及其另外的目标和优点。
动词“包括”在本文献中被用作开放限制，不排除也不要求存在所列特征。除非另外明确指出，否则从属权利要求中所列的特征都可互相自由地组合。
附图说明
下文作为实例并且参考附图，更详细地解释本发明的示例性实施例和它们的优点，其中：
图1示出了变速箱和根据本发明实施例的用于变速箱的状态监控的系统，
图2a示出了能够在根据本发明的一些实施例的系统和方法中使用的参数定义，并且图2b-2d示出了机械振动的示例性频谱，
图3示出了设有根据本发明实施例的、用于风力发电厂的变速箱的状态监控的系统的风力发电厂，和
图4示出根据本发明实施例的、用于变速箱的状态监控的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了变速箱107和根据本发明实施例的用于变速箱状态监控的系统。在图1中未示出被连接至变速箱的输入和输出轴的机械装置。变速箱例如能够为，但不必为风力发电站的变速箱，其中变速箱位于风力涡轮机和发电机之间。变速箱设有振动传感器104、105和106，用于从变速箱的不同测量点测量机械振动。每个振动传感器都可包括用于在三个互相垂直的方向中测量振动的装置，或者可替选地，能够在一些或全部测量点处存在用于不同方向的单独振动传感器。用于变速箱的状态监控的系统包括处理设备101，其被配置成接收包含从变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据。振动传感器104-106产生的原始信号是表示机械振动的时域信号。处理设备101被有利地配置成将时域信号转换为频域，以便获得所测量的机械振动的频谱。能够通过快速傅立叶变换“FFT”实现到频谱的转换。自然也可能在振动传感器和处理设备之间存在单独的转换引擎。也可能是，振动传感器104-105包括集成转换引擎。
处理设备101被配置成从机械振动的频谱搜索与现象相对应的频率上的峰值，所述现象通过至少两个特定于现象的频率以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定。
特定于现象的频率和对应的参考幅度值表示下列数据，其被预先存储在处理设备本身中，或外部存储器装置102中。优选地，处理设备101被连接至用户接口设备103。处理设备101可包括：一个或多个处理器单元，其中每一个都能够为可编程处理器单元；专用硬件处理器单元，诸如专用集成电路“ASIC”；或可配置处理器单元，诸如现场可编程门阵列“FPGA”；或这些单元的组合。
能够通过下列方式从频谱中搜索上述峰值：读取对应于特定于现象的频率的幅度并且然后将这些幅度与机械振动的背景水平进行比较。例如能够在下列情况下做出存在峰值的决定，即其中幅度至少为机械振动的背景水平的预定常数倍。能够通过下列方式形成背景水平，即通过滑动窗口均值滤波器，通过滑动窗口中值滤波器，或者通过使用一些其它适当的数学方法，对频率上的幅度进行滤波。处理设备被配置成，基于a)所搜索的峰值的幅度，即对应于特定于现象的频率的幅度，和b)与特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生该现象可能性的指示器。该现象例如能够为静态不平衡、动态不平衡、角对齐错误、径向对齐错误、轴承外滚道故障、轴承内滚道故障、轴承滚子元件故障、轴承滚子元件座故障、机械共振、齿轮齿故障或松配合。
例如能够根据下列等式计算发生的可能性的指示器：
在等式（1）中，C是当所测量的机械振动的频谱包含对应于预先存储的特定于现象的频率f1,f2,...,fN的峰值时，与可能发生的现象相关的发生的可能性的指示器。因此，fi是对应于第i个所搜索的峰值的频率。A(fi)是第i个所搜索的峰值的幅度，并且AR(fi)是与第i个特定于现象的频率相关的预先存储参考幅度值。优选地，基于经验和/或理论信息选择预先存储的参考幅度值AR(f1),...,AR(fN)，以便当幅度A(f1),...,A(fN)中的每一个都超过对应的参考值时，实际上确定正在发生该现象。在该情况下，根据等式（1）能够看出，发生的可能性的指示器C是统一的。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备101被配置成：接收指示变速箱107传递的机械功率的功率指示器；和基于功率指示器和根据功率指示器的限定参考幅度值的预先存储数据，计算与特定于现象的频率，即AR(f1),...,AR(fN)相关的一个或多个参考幅度值。例如，功率指示器能够为被连接至变速箱的发电机的电输出功率的测量值。优选地，参考幅度值是功率指示器的增函数，以便随着通过变速箱107传递的机械功率增加，参考值增加。关于机械振动的频谱的许多峰值，内在特性在于，峰值的幅度随着功率增加而增大。当变速箱重载时，特定幅度可能是正常的，但是另一方面，如果在无负载或低负载条件期间发生这些幅度时，则将为强故障的指示器。
为了提供实例，我们考虑下列示例性情况，其中现象为故障，并且通过下列频率ffault,2×ffault和3×ffault，以及通过与这些频率相关的下列幅度参考值限定，分别是：0.35mm/s、0.25mm/s和0.15mm/s。然后我们假定，在对应于频率ffault和2×ffault的所测量的机械振动的频谱中存在峰值，以便这些峰值的幅度分别为0.40mm/s和0.10mm/s。此外，我们假定，对应于频率3×ffault，不存在峰值，即不超过背景水平。将这些数值代入等式（1），我们获得发生的可能性的指示器C≈0.47。能够基于经验数据，对发生的可能性的不同指示器值进行分类。例如，分类能够如下：
-当C<0.6时，无故障，
-当0.6≤C<1时，早期故障，和
-当C=1时，故障。
优选地，处理设备101被配置成同时处理两个或更多现象。在该情况下，处理设备101被配置成，从机械振动的频谱搜索该两组或更多组频率上的峰值，该峰值对应于每个都通过至少两个特定于现象的频率，以及与特定于现象的频率相关的参考幅度值限定的两个或更多现象。处理设备101被配置成，对于至少两个现象中的每一个现象，都基于a)对应于该现象的搜索峰值的幅度和b)与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生的可能性的指示器。
在根据本发明的实施例系统中，处理设备101被配置成，在与机械振动的频谱相关的旋转速度，以及与特定于现象的频率相关的参考旋转速度的帮助下，将特定于现象的频率和机械振动的频谱布置成彼此对应。在下列情况下需要这样布置，其中在测量机械振动期间，变速箱107的旋转速度与对应于预先存储的特定于现象的频率的参考旋转速度不同。优选地，处理设备101被配置成，接收变速箱的测量旋转速度，以及关于机械振动的信息。处理设备101还能够被配置成，从机械振动的频谱搜索参考峰值，根据已知理论，其频率是变速箱旋转速度的已知整数或有理数倍。例如，两个互操作齿轮的啮合频率是旋转速度的已知有理数倍。能够通过参考峰值频率和已知整数或有理数的帮助，精细调节所测量的旋转速度值。
能够通过将特定于现象的频率的第一子集乘以旋转速度和参考旋转速度的比，将特定于现象的频率转换为对应于机械振动的频谱。特定于现象的频率的第一子集是这样的频率，它们与旋转速度成比例，并且特定于现象的频率的其余的至少一部分是与旋转速度不成比例的机械共振的频率。可替选地，能够通过将机械振动的频谱的频率的第一子集乘以参考旋转速度与旋转速度的比，将机械振动的频谱转换为对应于特定于现象的频率。机械振动的频谱的频率的第一子集是与旋转速度成比例的频率，并且机械振动的频谱的频率的其余的至少一部分是机械共振的频率。在转换中，应考虑到，如果被表达为位移，例如mm的幅度在不同旋转速度下相同，则当旋转速度变化时，被表达为速度，例如mm/s，或者加速度，例如mm/s2时，幅度也按比例伸缩。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备101被配置成执行下列动作a)-e)，以便从机械振动的频谱搜索峰值：
a)选择涵盖与考虑中的现象相关的特定于现象的频率的频带，
b)形成对应于属于所选频带的机械振动的频谱的一部分的时域信号，
c)例如，通过求平方或形成绝对值，对时域信号整流，
d)通过傅立叶变换，例如FFT，将被整流的时域信号转换为频域，以便形成辅助频谱，和
e)从辅助频谱搜索该至少两个峰值。
能够通过下列方式形成上述时域信号，即带通滤波时域中的测量机械振动信号，或者从机械振动的频谱中剪切对应于所选择的频带的一部分，然后通过逆傅立叶变换，例如IFFT，将该部分频谱转换为时域。
上述辅助频谱表示下列包络频谱，与原始机械振动的频谱相比，更易于从该包络频谱检测表示早期故障的弱峰值。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备101被配置成执行下列动作a)-f)，以便形成感兴趣度数字L：
a)根据机械振动的频谱计算总振动水平，其中总振动水平例如能够为整个频谱表示的振动的均方根“RMS”值，
b)将感兴趣度数字L设置为总振动水平，
c)从机械振动的频谱提取在它们不对应于与所考虑的现象相关的任何特定于现象的频率的意义上为未知的峰值，
d)向感兴趣度数字L添加取决于未知峰值数目的值，
e)对于每个未知峰值，都向感兴趣度数字L添加下列值，其取决于未知峰值和该未知峰值周围的频域中主要存在的背景振动水平的比，其中能够通过滑动窗口均值滤波器，通过滑动窗口中值滤波器，或者通过使用一些其它适当的数学方法，对频率上的幅度滤波，形成背景振动水平，和
f)对于考虑中的每种现象，都向感兴趣度数字L添加下列值，其取决于与该现象相关的发生的可能性的指示器。
感兴趣度数字L是单个数，例如，其能够用于指示是否值得进一步关注机械振动的频谱。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备101被配置成，比较感兴趣度数字L与较早对相同变速箱形成的感兴趣度数字Learlier，以便获得关于感兴趣度数字趋势的信息。例如，能够通过下列方式完成该比较，即计算正在比较的感兴趣度数字的差，通过计算正在比较的感兴趣度数字的比，或者通过使用一些其它适当的数学方法。对应于不同瞬时时间的感兴趣度数字也能够被表现为显示屏上的曲线，以便使得操作者能够监控感兴趣度数字的估计。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备101被配置成，比较感兴趣度数字L和对相同并且在类似状态下操作的另一变速箱形成的对应的感兴趣度数字Lother，以便获得关于变速箱和另一变速箱之间差异的信息。
为了提供实例，我们考虑可能在图2a中所示的滚球轴承中发生的一些故障。我们假定轴承的外圈固定，并且内圈以fR圈/秒旋转。当在轴承的外滚道211中存在故障时，能够通过下列已知等式计算对该故障导致的振动频率的估计：
其中n为轴承滚球的数目，D为图2a中所示的轴承相对侧中的滚球中点之间的距离，d为图2a中所示的滚球的直径，并且α为图2a中所示的截面A-A中所示的滚球的接触角。
当在轴承的内滚道212中存在故障时，能够通过下列已知等式计算对该故障导致的振动频率的估计：
当在轴承的滚球210中存在故障时，能够通过下列已知等式计算对该故障导致的振动频率的估计：
当在轴承的滚球座213中存在故障时，能够通过下列已知等式计算对该故障导致的振动频率的估计：
图2b示出当在轴承中存在故障时，机械振动的频谱的示意图。例如，图2b中所示的频率ffault能够为上述频率中的一个：fouter,finner,fball,或fholder。在频谱中，峰值220表示由轴承故障导致的基本振动分量，并且峰值221和222分别表示基本振动分量的第二和第三谐波。峰值223、224、225和226是基本振动分量的侧峰。侧峰223-226由基本振动分量和处于表示旋转速度的频率fR处的振动之间的互相调制导致。此外，该频谱包含频率fR处的峰值及其谐波，以及背景振动227。例如，能够通过峰值220-222的频率，即ffault,2ffault和3ffault，以及通过这些峰值幅度的参考值，限定表示轴承故障的现象。在一些情况下，也能够将一些侧峰的频率，即ffault±整数×fR，和相应幅度的参考值包含进轴承故障的定义中。当基于许多峰值，而非仅检查ffault处的峰值存在和幅度检测轴承故障时，能够更可靠地检测轴承故障和/或能够形成检测可靠性的指示器。
为了提供另一实例，图2c示出当齿轮齿已经磨损时，机械振动的频谱的示意图。磨损齿导致齿轮啮合频率fGM处的峰值230增大，并且侧峰231和232增大，这由啮合频率分量和对应于输入和输出齿轮的旋转速度的振动之间的互相调制导致。此外，磨损齿轮导致的振动可唤醒变速箱输出齿轮和/或其它机械结构中的共振振动。在图2b中所示的频谱中，峰值235表示共振振动。峰值235可具有共振振动和对应于输入或输出齿轮的旋转速度的振动之间的互相调制导致的侧峰236和237。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备101被配置成比较机械振动的频谱的波形和预先存储波形，其指示机械振动的频谱测量中的不可靠性。例如，能够通过下列方式，将频谱的波形与预先存储波形比较。机械振动的频谱被表示为N维向量s，以便s的第i个元素是第i个频率点处的幅度，其中i=1,...,N。相应地，预先存储波形被表示为N维向量p，以便p的第i个元素是对应于第i个频率点处的预先存储波形的幅度。然后，确定参数β，以便最小化差向量s–βp的向量范数。例如，向量范数能够为根据基础数学已知的平方范数√[(s–βp)T(s–βp)]。向量范数的最小化值能够被用作机械振动的频谱的波形多接近预先存储波形的指示器。应注意，上述数学方法仅为单一实例，并且存在能够用于比较机械振动的频谱的波形和预先存储波形的许多其它数学方法。
例如，预先存储的波形是这样的，即其表示通常在下列情况下发生的所谓滑雪坡现象，即振动传感器存在问题，和/或振动传感器受到如此强的机械振动，以致其不能产生可靠的测量结果。滑雪坡现象的特征在于，幅度在低频率处强，并且幅度随着低频率处的频率升高强烈降低，并且在较高频率处缓慢降低。图2d示出了当滑雪坡现象发生时的频谱波形。
图3示出了设有根据本发明实施例用于风力发电厂的变速箱的状态监控的系统的风力发电厂300。变速箱位于风力发电厂的风力发电站的机舱340、341、342、343和344中。变速箱设有振动传感器，用于测量变速箱的机械振动。用于变速箱的状态监控的系统包括处理设备301，其被配置成接收包含从变速箱测量的机械振动的频谱的信息的数据。处理设备301被配置成，从每个机械振动的频谱搜索与考虑中的现象相对应的频率上的峰值。通过至少两个特定于现象的频率以及通过与这些特定于现象的频率相关的幅度参考值限定每个现象。处理设备301被配置成，基于a)与该现象相关的所搜索的峰值的幅度和b)参考幅度值，对于考虑中的每个现象，形成发生的可能性的指示器。
风力发电厂300的所有变速箱不必彼此类似。在根据本发明实施例的系统中，处理设备301被配置成，从包含与几种类型的变速箱相关的现象库中，选择与考虑中的变速箱相关的数据子集。所选择的数据子集包含特定于现象的频率，和与考虑中的变速箱的特定于现象的频率相关的参考幅度值。现象库能够被存储在外部存储器装置302中，或者处理装置本身可包括足够的存储器量，用于存储现象库。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备301被配置成，比较发生的可能性的指示器，与较早并且在相同变速箱的类似状态下形成的相应发生的可能性的指示器，以便获得与发生的可能性指示器相关的现象趋势的信息。趋势信息能够被用作检测可能存在的处于发展早期的故障。
在根据本发明实施例的系统中，处理设备301被配置成，比较发生的可能性的指示器与对相同并且在类似状态下操作的另一变速箱形成的相应发生的可能性的指示器，以便获得关于该变速箱和另一变速箱之间差异的信息。该差异信息能够被用作检测可能存在的处于发展早期的故障。
图4示出根据本发明实施例的用于变速箱状态监控的方法的流程图。该方法包括：
-动作401：接收包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，
-动作402：从机械振动的频谱搜索与现象相对应的频率上的峰值，所述现象通过以下限定：至少两个特定于现象的频率，以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值，以及
-动作403：基于以下形成发生该现象的可能性的指示器：a)所搜索的峰值的幅度，和b)参考幅度值。
根据本发明实施例的方法包括：
-从机械振动的频谱搜索与两个或更多现象相对应的至少两组频率上的峰值，所述两个或更多现象中的每一个都通过至少两个特定于现象的频率以及与特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-对于至少两个现象中的每一个，都基于a)对应于该现象的搜索峰值的幅度和b)与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生的可能性的指示器。
考虑中的每个现象例如都能够为静态不平衡、动态不平衡、角对齐错误、径向对齐错误、轴承外滚道故障、轴承内滚道故障、轴承滚子元件故障、轴承滚子元件座故障、机械共振、齿轮齿故障或松配合。
根据本发明实施例的方法包括，在与机械振动的频谱相关的旋转速度，以及与特定于现象的频率相关的参考旋转速度的帮助下，将特定于现象的频率和机械振动的频谱布置成彼此对应。
根据本发明实施例的方法包括，通过将特定于现象的频率的第一子集乘以旋转速度和参考旋转速度的比，将所述特定于现象的频率转换为对应于机械振动的频谱。所述特定于现象的频率的第一子集是与旋转速度成比例的频率，并且所述特定于现象的频率的其余的至少一部分为机械共振的频率。
根据本发明实施例的方法包括，通过将所述机械振动的频谱的频率的第一子集乘以参考旋转速度与旋转速度的比，将所述机械振动的频谱转换为对应于特定于现象的频率。所述机械振动的频谱的频率的第一子集为与旋转速度成比例的频率，并且所述机械振动的频谱的频率的其余的至少一部分为机械共振的频率。
根据本发明实施例的方法包括，从包含与几种类型的变速箱相关的数据的现象库中，选择与考虑中的变速箱相关的数据子集。所述数据子集包含特定于现象的频率和与特定于现象的频率相关的参考幅度值。
根据本发明实施例的方法包括，将发生的可能性的指示器与较早并且在相同变速箱的类似状态下形成的对应发生的可能性的指示器进行比较，以便获得与发生的可能性指示器相关的现象趋势的信息。
根据本发明实施例的方法包括，将发生的可能性的指示器与对相同并且在类似状态下操作的另一变速箱形成的对应发生的可能性的指示器进行比较，以便获得关于该变速箱和另一变速箱之间差异的信息。
根据本发明实施例的方法包括下列动作，以便从机械振动的频谱中选择该至少两个峰值：
-选择覆盖与考虑中的现象相关的特定于现象的频率的频带，
-形成对应于属于所选择频带的机械振动的频谱的一部分的时域信号，
-对时域信号整流，
-将被整流的时域信号转换为频域，以便形成辅助频谱，和
-从辅助频谱搜索该至少两个峰值。
根据本发明实施例的方法包括，比较机械振动的频谱的波形与下列预先存储波形，其指示机械振动的频谱测量中的不可靠性。
根据本发明实施例的方法包括，接收变速箱的测量的旋转速度，测量的旋转速度表示与机械振动的频谱相关的旋转速度。
根据本发明实施例的方法包括：
-从机械振动的频谱搜索参考峰值，根据已知理论，所述参考峰值的频率是变速箱旋转速度的已知整数或有理数倍，和
-通过参考峰值频率和已知整数或有理数的帮助，修正与机械振动的频谱相关的旋转速度。
根据本发明实施例的方法包括，对于考虑中的每个现象，都根据下列等式形成发生的可能性的指示器：
其中，C是发生的可能性的指示器，fi是第i个搜索峰值的频率，A(fi)是第i个搜索峰值的幅度，AR(fi)是与第i个特定于现象的频率相关的参考幅度值，并且N为特定于现象的频率数目。
根据本发明实施例的方法包括下列动作，以形成感兴趣度数字：
-根据机械振动的频谱计算总振动水平，
-将感兴趣度数字设置为总振动水平，
-从机械振动的频谱提取在它们不对应于任何特定于现象的频率的意义上为未知的峰值，
-向感兴趣度数字添加取决于未知峰值数目的值，
-对于每个未知峰值，都向感兴趣度数字添加取决于未知峰值和该未知峰值周围的频域中主要存在的背景振动水平的比的值，
-对于考虑中的每种现象，都向感兴趣度数字添加取决于与该现象相关的发生的可能性的指示器的值。
根据本发明实施例的方法包括，将感兴趣度数字与较早对相同变速箱形成的感兴趣度数字进行比较，以便获得关于感兴趣度数字趋势的信息。
根据本发明实施例的方法包括，将感兴趣度数字和对相同并且在类似状态下操作的另一变速箱形成的对应感兴趣度数字进行比较，以便获得关于变速箱和另一变速箱之间差异的信息。
根据本发明实施例的方法包括，基于指示变速箱传递的机械功率的功率指示器，和根据功率指示器限定参考幅度值的预先存储数据，计算与特定于现象的频率相关的一个或多个参考幅度值。
根据本发明实施例的计算机程序包括用于变速箱状态监控的软件模块。该软件模块包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制可编程处理器：
-接收包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，
-从机械振动的频谱搜索与现象相对应的频率上的至少两个峰值，所述现象通过至少两个特定于现象的频率，以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-基于a)搜索峰值的幅度和b)与特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生该现象可能性的指示器。
例如，软件模块能够为通过适当的编程语言产生的子程序和函数。
根据本发明的计算机程序产品包括非易失性计算机可读介质，例如通过根据本发明的计算机程序编码的高密度光盘（“CD”）。
根据本发明实施例的信号被编码，以传送定义根据本发明实施例的计算机程序的信息。
在上述说明书中提供的特定实例不应被视为限制。因此，本发明不仅限于上述实施例。

Claims (17)

1.一种包括处理设备(101、301)的系统，所述处理设备被配置成接收包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，其特征在于所述系统包括：
-用于从所述机械振动的频谱搜索与现象相对应的通过至少两个预定的特定于现象的频率确定的频率上的至少两个峰值的装置，所述现象通过所述至少两个预定的特定于现象的频率以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-用于基于a)所搜索到的峰值的幅度和b)与所述特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生所述现象的可能性的指示器的装置，至少两个所述参考幅度值彼此不相等。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括：
-用于从所述机械振动的频谱搜索与两个或更多现象相对应的至少两组频率上的峰值的装置，所述现象中的每一个都通过至少两个特定于现象的频率以及与特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-用于对于所述至少两个现象中的每一个现象，基于a)对应于所述现象的搜索到的峰值的幅度和b)与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成发生的可能性的指示器的装置。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述系统包括：用于在与所述机械振动的频谱相关的旋转速度以及与所述特定于现象的频率相关的参考旋转速度的帮助下，将所述特定于现象的频率和所述机械振动的频谱布置成彼此对应的装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述系统包括：用于通过将所述特定于现象的频率的第一子集乘以所述旋转速度和所述参考旋转速度的比，将所述特定于现象的频率转换为对应于所述机械振动的频谱的装置，所述特定于现象的频率的所述第一子集是与所述旋转速度成比例的频率，并且所述特定于现象的频率的其余的至少一部分为机械共振的频率。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述系统包括：用于通过将所述机械振动的频谱的频率的第一子集乘以所述参考旋转速度与所述旋转速度的比，将所述机械振动的频谱转换为对应于所述特定于现象的频率的装置，所述机械振动的频谱的频率的所述第一子集为与所述旋转速度成比例的频率，并且所述机械振动的频谱的频率的其余的至少一部分为机械共振的频率。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括：用于从包含与几种类型的变速箱相关的数据的现象库中选择与考虑中的变速箱相关的数据的子集的装置，所述数据的子集包含所述特定于现象的频率和与所述特定于现象的频率相关的参考幅度值。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括：
-用于选择覆盖与考虑中的现象相关的所述特定于现象的频率的频带的装置，
-用于形成与属于所选择的频带的所述机械振动的频谱的一部分相对应的时域信号的装置，
-用于对所述时域信号整流的装置，
-用于将所整流的时域信号转换为频域，以便形成辅助频谱的装置，和
-用于从所述辅助频谱搜索所述至少两个峰值的装置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括用于将所述机械振动的频谱的波形与预先存储的波形进行比较的装置，所述预先存储的波形指示所述机械振动的频谱的测量中的不可靠性。
9.根据权利要求3所述的系统，其中，所述系统包括用于接收所述变速箱的测量的旋转速度的装置，所述测量的旋转速度表示与所述机械振动的频谱相关的所述旋转速度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统包括：
-用于从所述机械振动的频谱搜索参考峰值的装置，根据已知理论，所述参考峰值的频率是所述变速箱的旋转速度的已知整数或有理数倍，和
-用于通过所述参考峰值的频率和所述已知整数或有理数的帮助，修正与所述机械振动的频谱相关的旋转速度的装置。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括用于对于考虑中的每个现象，根据下列等式形成发生的可能性的指示器的装置：
<mrow> <mi>C</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>{</mo> <mfrac> <mrow> <mi>A</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>A</mi> <mi>R</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>}</mo> </mrow> <mi>N</mi> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，C是发生的可能性的指示器，fi是第i个搜索的峰值的频率，A(fi)是第i个搜索的峰值的幅度，AR(fi)是与第i个特定于现象的频率相关的参考幅度值，并且N为所述特定于现象的频率的数目。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括：
-用于从所述机械振动的频谱计算总振动水平的装置，
-用于将感兴趣度数字设置为所述总振动水平的装置，所述感兴趣度数字是单个数值，
-用于从所述机械振动的频谱提取在它们不对应于任何所述特定于现象的频率的意义上为未知的未知峰值的装置，
-用于向所述感兴趣度数字添加取决于所述未知峰值的数目的值的装置，
-用于对于每个未知峰值，向所述感兴趣度数字添加取决于所述未知峰值和所述未知峰值周围的频域中主要的背景振动水平的比的值的装置，
-用于对于考虑中的每个现象，向所述感兴趣度数字添加取决于与所述现象相关的发生的可能性的指示器的值的装置。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述系统包括用于将所述感兴趣度数字与较早针对相同变速箱形成的感兴趣度数字进行比较，以便获得关于所述感兴趣度数字的趋势的信息的装置。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，所述系统包括用于将所述感兴趣度数字和针对相同并且在类似状态下操作的另一变速箱形成的对应的感兴趣度数字进行比较，以便获得关于所述变速箱和所述另一变速箱之间的差异的信息的装置。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括：用于基于i)指示所述变速箱传递的机械功率的功率指示器和ii)作为所述功率指示器的函数限定所述参考幅度值的预先存储数据，计算与所述特定于现象的频率相关的所述参考幅度值中的一个或多个的装置。
16.一种用于变速箱的状态监控的方法，所述方法包括：
-接收(401)包含从至少一个变速箱测量的机械振动的至少一个频谱的信息的数据，
其特征在于所述方法进一步包括：
-从所述机械振动的频谱搜索(402)与现象相对应的通过至少两个预定的特定于现象的频率确定的频率上的至少两个峰值，所述现象通过所述至少两个预定的特定于现象的频率以及与这些特定于现象的频率相关的参考幅度值限定，和
-基于a)所搜索到的峰值的幅度和b)与所述特定于现象的频率相关的参考幅度值，形成(403)发生所述现象的可能性的指示器，至少两个所述参考幅度值彼此不相等。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述现象为下列中的一个：静态不平衡、动态不平衡、角对齐错误、径向对齐错误、轴承外滚道故障、轴承内滚道故障、轴承滚子元件故障、轴承滚子元件座故障、机械共振、齿轮齿故障、松配合。
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