CN108229088A - 振动机构在剩余空间中的模型化及可视化 - Google Patents

振动机构在剩余空间中的模型化及可视化 Download PDF

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Abstract

本发明涉及振动机构在残余空间中的模型化及可视化，且包括用于进行振动分析的系统及方法。该方法包括通过至少一个传感器获取旋转设备的振动数据及操作模式。接着，该方法可继续通过以通信方式连接到所述传感器的设备控制器，基于所述振动数据而确定至少一个振动向量。所述方法可通过所述设备控制器且基于模型来确定用于所述操作模式的预期振动向量。该方法可通过所述设备控制器计算剩余向量以作为所述振动向量与所述预期向量之间的差。该方法还可通过所述设备控制器基于所述剩余向量来确定与所述旋转设备相关联的至少一种异常。

Description

振动机构在剩余空间中的模型化及可视化
技术领域
本发明涉及振动分析，且更具体地说，涉及振动机械(vibration mechanics)在剩余空间(residual space)中的模型化(modeling)及可视化(visualization)。
背景技术
振动机构的改变可提供关于与旋转设备相关的异常及故障的信息。用于分析与旋转设备相关的振动数据的改变的常规方法可基于第一原理计算及基于物理学的模型。即使常规的解决方案可允许在旋转设备发生故障时检测到所述故障，但所述解决方案有时未能提供针对故障的足够早的警告。
可提供对旋转设备故障的较早指示的一个特征是慢滚动向量。用于俘获慢滚动向量的常规方法有时使用可能不可获得的较高采样速率数据。
发明内容
本发明涉及振动机构在剩余空间中的模型化及可视化。本发明的某些实施例涉及对旋转设备进行振动分析的系统及方法。本发明的某些实施例可促进监测旋转设备的振动机构以及检测与旋转设备相关的异常及故障。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于振动分析的系统。所述系统可包括在操作模式中操作的旋转设备。所述系统还可包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成检测及提供所述旋转设备的振动数据。所述系统还可包括以通信方式连接到所述至少一个传感器的设备控制器。所述设备控制器可被配置成基于所述振动数据确定至少一个振动向量。所述设备控制器可被配置成基于模型确定用于所述操作模式的预期振动向量(expected vibrational vector)。所述设备控制器可被进一步配置成计算剩余向量(residual vector)以作为至少一个振动向量与所述预期向量之间的差。所述设备控制器可被进一步配置成基于所述剩余向量确定与所述旋转设备相关联的至少一种异常(abnormality)。
在本发明的一些实施例中，所述操作模式可具有以下参数中的至少一个：每分钟转数、轴承金属温度、轴承油入口温度、轴承油出口温度及轴负载。
在本发明的一些实施例中，所述振动向量可包括以下向量中的至少一个：1X振幅及1X相位、2X振幅及2X相位、1/2X振幅及 1/2X相位，基于每回转一次指示的振幅及相位。
在本发明的一些实施例中，所述异常可包括以下异常中的至少一个：未对准(misalignment)、径向预载(radial preload)、高同步振动 (high synchronousvibration)、次同步摩擦(ub-synchronous rub)、转子弯曲 (rotor bow)及抖动(whipping)。
在本发明的一些实施例中，所述设备控制器可被进一步配置成将所述至少一个振动向量转换成实分量(real component)及虚分量 (imaginary component)，且将所述预期振动向量转换成预期实分量及预期虚分量。所述设备控制器可被进一步配置成将剩余实分量(residual real component)确定为所述实分量与所述预期实分量之间的差，及将剩余虚分量确定为所述虚分量与所述预期虚分量之间的差。所述设备控制器可被进一步配置成将所述剩余实分量及所述剩余虚分量转换成所述剩余向量。
在本发明的一些实施例中，所述模型可包括经验模型(empirical model)、基于物理的模型(physics based model)及所述经验模型与所述基于物理的模型的混合。在某些实施例中，所述经验模型可基于所述振动向量的历史值。所述历史值可在所述旋转设备操作而无异常时被记录。
在本发明的一些实施例中，所述历史值可包括以下值中的至少一个：慢滚动振幅(slow roll amplitude)及慢滚动相位(slow roll phase)、经补偿振幅(compensatedamplitude)及经补偿相位(compensatedphase)、正向振幅(forward amplitude)及正向相位，以及反向振幅(reverse amplitude)及反相相位。
在本发明的一些实施例中，所述设备控制器可被配置成在所述旋转设备的关断时间期间记录以下中的至少一个：所述旋转设备的转速的第一曲线(first graph)、所述旋转设备的振动振幅的第二曲线及所述旋转设备的振动相位的第三曲线。所述设备控制器可被进一步配置成使所述第一曲线与第一分数时间次序衰变(first fractional time orderdecay)拟合(fit)、使所述第二曲线与第二分数时间次序衰变 (second fractional timeorder decay)拟合，及使所述第三曲线与第三分数时间次序衰变(third fractional timeorder decay)拟合。所述设备控制器可被配置成基于所述第一分数时间次序衰变与所述第二分数时间次序衰变之间的相关性估计所述慢滚动振幅。所述设备控制器可被进一步配置成基于所述相位的第一分数时间次序衰变与所述第三分数时间次序衰变之间的相关性(correlation)估计所述慢滚动相位。
在本发明的一些实施例中，所述系统可包括以通信方式连接到所述设备控制器的输出装置。所述设备控制器可被进一步配置成基于所述经验模型确定用于所述操作模式的经分配的剩余向量的区域。所述设备控制器可通过所述输出装置以极坐标(polarcoordinates) 的形式显示表示所述经分配的剩余向量的所述区域的界限的曲线及表示所述剩余向量的点。
在本发明的一些实施例中，所述设备控制器可被进一步配置成基于所述至少一个振动向量计算轨道进动(orbit precession)、椭圆度比 (ellipticity ratio)、轨道形状、进动方向(precession direction)及高1X同步比(synchronous ratio)。所述设备控制器可被进一步配置成基于所述经验模型及所述操作模式计算平面轨道(planer orbits)的归一化区域 (normalized region)、高度椭圆形轨道(highly elliptical orbits)的归一化区域及椭圆形轨道的归一化区域。所述设备控制器可被进一步配置成通过所述输出装置显示以下中的至少一个：所述轨道形状的投影、平面轨道的所述归一化区域、高度椭圆形轨道的所述归一化区域及椭圆形轨道的所述归一化区域。所述设备控制器可被进一步配置成通过所述输出装置显示所述旋转设备的旋转方向及所述进动方向。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于振动分析的方法。一种方法可包括通过至少一个传感器获取旋转设备的振动数据及操作模式。所述方法可进一步允许通过以通信方式连接到所述传感器的设备控制器，基于所述振动数据确定至少一个振动向量。所述方法还可包括通过所述设备控制器且基于模型确定用于所述操作模式的预期振动向量(expected vibrational vector)。所述方法可包括通过所述设备控制器计算剩余向量以作为所述振动向量与所述预期向量之间的差。所述方法可进一步允许通过所述设备控制器基于所述剩余向量来确定与所述旋转设备相关联的至少一种异常。
其中，所述计算所述剩余向量包括：通过所述设备控制器将所述至少一个振动向量转换成实分量及虚分量；通过所述设备控制器将所述预期振动向量转换成预期实分量及预期虚分量；通过所述设备控制器将剩余实分量确定为所述实分量与所述预期实分量之间的差；通过所述设备控制器将剩余虚分量确定为所述虚分量与所述预期虚分量之间的差；及通过所述设备控制器将所述剩余实分量及所述剩余虚分量转换成所述剩余向量。
其中，所述模型是以下模型中的一个：经验模型、基于物理的模型，以及所述经验模型与所述基于物理的模型的混合，且其中所述经验模型是基于所述至少一个振动向量的历史值，所述历史值是在所述旋转设备操作而无所述至少一种异常时记录的。其中，所述历史值包括以下值中的至少一个：慢滚动振幅及慢滚动相位、经补偿的振幅及经补偿的相位、正向振幅及正向相位，以及反向振幅及反相相位。
所述方法进一步包括：通过所述设备控制器在所述旋转设备的关断时间期间记录以下各项：所述旋转设备的转速的第一曲线；所述旋转设备的振动振幅的第二曲线；及所述旋转设备的振动相位的第三曲线；通过所述设备控制器使所述第一曲线与第一分数时间次序衰变拟合；通过所述设备控制器使所述第二曲线与第二分数时间次序衰变拟合；通过所述设备控制器使所述第三曲线与第三分数时间次序衰变拟合；通过所述设备控制器使所述第一分数时间次序衰变与所述第二分数时间次序衰变相关以估计所述慢滚动振幅；及通过所述设备控制器使所述相位的所述第一分数时间次序衰变与所述第三分数时间次序衰变相关以估计所述慢滚动相位。
所述方法进一步包括：通过所述设备控制器且基于所述经验模型及所述操作模式来确定用于所述操作模式的经分配的剩余向量的区域；通过所述设备控制器以极坐标的形式在以通信方式连接到所述设备控制器的输出装置上显示以下各项：表示所述经分配的剩余向量的所述区域的界限的曲线；及表示所述剩余向量的点；通过所述设备控制器且基于所述至少一个振动向量来计算轨道进动、椭圆度比、轨道形状、进动方向及高1X同步比；通过所述设备控制器且基于所述经验模型及所述操作模式来计算平面轨道的归一化区域、高度椭圆形轨道的归一化区域及椭圆形轨道的归一化区域；及通过所述设备控制器在所述输出装置上显示以下中的一些或全部：所述轨道形状的投影、平面轨道的所述归一化区域、高度椭圆形轨道的所述归一化区域、及椭圆形轨道的所述归一化区域，以展示所述轨道形状的类型、旋转方向及所述进动方向。
其它实施例、系统、方法、特征及方面将根据结合以下图式进行的以下描述而变得显而易见。
附图说明
图1是说明根据本发明的某些实施例的用于振动分析的实例系统的框图。
图2是说明根据本发明的实施例的轴、轴承及探针的横截面的框图。
图3展示根据本发明的实例实施例的使用分数时间级衰变近似的速度的关断曲线、振幅的关断曲线及相位的关断曲线的标绘图。
图4是展示根据本发明的实例实施例的实例振动向量在0/360度边界下的改变的极坐标图。
图5展示根据本发明的实例实施例的振动向量移动通过0/360度边界时的相角的实例标绘图。
图6是根据本发明的实例实施例的可视化显示旋转设备的振动数据的实例标绘图。
图7是展示根据本发明的实例实施例的旋转设备的振动数据的进展的实例标绘图。
图8展示根据本发明的实例实施例的旋转设备的振动数据的极坐标图。
图9展示根据本发明的实例实施例的剩余振动数据的极坐标图。
图10是说明根据本发明的实施例的用于振动分析的实例方法的流程图。
图11是说明根据本发明的实例实施例的用于可视化显示振动分析的结果的实例方法的流程图。
图12是说明根据本发明的实例实施例的用于可视化显示轨道的实例方法的流程图。
图13是说明根据本发明的实施例的用于控制燃烧燃料系统的实例控制器的框图。
具体实施方式
本发明的某些实施例可包括用于对旋转设备进行振动分析的系统及方法。所公开的系统及方法可提供对旋转设备的振动数据的视觉表示，及促进发出针对旋转设备的硬件故障的警告。
在本发明的一些实例实施例中，一种用于振动分析的方法可包括通过至少一个传感器获取旋转设备的振动数据及操作模式。所述方法可允许通过以通信方式连接到传感器的设备控制器，基于振动数据确定至少一个振动向量。所述方法可通过设备控制器且基于模型来确定用于操作模式的预期振动向量。所述方法可通过设备控制器计算剩余向量以作为振动向量与预期向量之间的差。所述方法可允许通过设备控制器基于剩余向量来确定与旋转设备相关联的至少一种异常。
本发明的某些实施例的技术效应可包括执行对旋转设备的诊断。本发明的某些实施例的另外技术效应可促进更精细地解决异常检测，以使得能够较早地警告与旋转设备相关的即将来临的硬件故障。本发明的某些实施例的又另外技术效应提供关于旋转设备的健康的信息，且允许降低旋转设备不期望的关断、强制运转中断时间及计划外的成本。
以下内容提供对与用于振动分析的系统及方法相关的各种实例实施例的详细描述。
现在转而参看图式，图1是说明根据本发明的某些实施例的实例旋转设备系统100的框图，其中可实践用于振动分析的方法。系统 100可包括轴10、轴承16、X探针12、Y探针14、设备控制器1300 及输出装置40。系统100可包括被配置成沿着系统100的轴线使轴 10旋转的涡轮机器18。轴10可连接到可包括车辆或静止负载的负载 20，例如压缩机、发电设备的发电机等等。负载20可包括能够由系统100的旋转输出供电的任何合适装置。
在各种实施例中，旋转设备可包括任何设备，任何设备包括由流体动力或静态轴承支撑的轴。旋转设备可为压缩机、泵、涡轮机等等的部分。
图2是说明根据本发明的实施例的轴承16、轴10、X探针12及 Y探针14的横截面200的框图。X探针12及Y探针14是两个属于相同或相似类型的接近式探针(proximityprobes)，其分开约90度安装在轴承16上以测量轴10的运动。当轴10旋转时，轴10的中心可偏离旋转轴线。X探针12及Y探针14可测量在两个正交坐标中的偏离投影(projections ofthe deviation)，且向设备控制器1300提供作为振动数据的投影以供分析。提供到设备控制器的其它参数可包括轴旋转速度(以每分钟转数为单位)、轴承金属温度、轴承油入口温度、轴承油出口温度、轴负载、及界定获得振动数据所在条件的其它参数。
在本发明的一些实施例中，振动分析可包括基于振动数据确定一个或多个振动向量。一个或多个振动向量可包括振幅及相位。在一些实施例中，振动向量可包括1X振幅及1X相位、2X振幅及2X 相位，以及1/2X振幅及1/2X相位。振动分析可进一步包括确定经补偿的振幅(compensated amplitude)及经补偿的相位、正向振幅(forward amplitude)及正向相位(forward phase)，以及反向振幅(reverse amplitude)及反相相位(reverse phase)。振动分析可进一步包括确定直流电(DC)间隙、主要1X轴线(major 1X axis)、次要1X轴线(minor 1Xaxis)、轨道进动(orbit procession)、椭圆度比、轨道形状、高1X同步比、探针检查(probe check)及慢滚动向量(slow roll vector)。在一些实施例中，可基于用键控相位器(keyphaser)测量的每回转一次指示 (once per revolution indication)来确定一个或多个振动向量。
在本发明的一些实施例中，振动分析可进一步包括确定对旋转设备的故障模式的指示，例如未对准、径向预载、高同步振动、次同步摩擦、转子弯曲及抖动。
在本发明的一些实施例中，基于用于获得振动数据的条件而预期的对所确定的振动向量与振动向量的值的比较，可估计对旋转设备的故障模式的指示。在一些实施例中，可分析振动向量与预期振动向量的偏差(deviations)(在本说明书中被称作剩余振动向量)来确定对旋转设备中的故障的指示。剩余振动向量可形成剩余空间。
在本发明的某些实施例中，可基于模型确定预期振动向量。在一些实施例中，模型可包括基于物理的模型(physics based model)、经验模型(empirical model)、及基于物理的模型与经验模型的混合 (hybrid)。在一些实施例中，经验模型可基于历史振动数据。可在延长的旋转设备操作周期(例如，一年)期间收集历史振动数据。可从历史数据去除指示故障模式的数据组(Data sets)，使得剩余历史数据(还被称作采样值)表示旋转设备的正常特性(normal behaviour)。历史振动数据中的每一项可与操作旋转设备所按照的操作模式相关联。举例来说，可由以下特性化操作模式：轴上负载、轴转速、驱动轴的涡轮机中的气体压力、轴承金属温度等等。在一些实施例中，继续收集历史数据直到收集到足够数据以在若干操作模式中特性化(characterize)旋转设备的正常特性为止。
在本发明的一些实施例中，可使用经验模型来确定在旋转设备的运行时间期间振动数据的期望值。在一些实施例中，基于当前负载值、转速、气体压力、轴承金属温度等等，将期望值确定为所收集的采样值的线性组合。可进一步将振动数据的期望值与用X探针及Y探针进行实时测量的振动数据的实际值相比较。振动数据的实际值 (或使用振动数据获得的振动向量)与超出预定界限的期望值之间的差的偏差可指示旋转设备发生故障。
慢行矢量可提供关于轴变形的信息。如果在关断周期期间用于进行测量的窗口受限，那么慢滚动向量可具有大误差。图3展示根据本发明的实施例的转速的实例关断曲线302、1X振幅的关断曲线 306、及相位的关断曲线310。
在本发明的某些实施例中，可忽略振幅及相位的关断曲线中的共振峰值及振荡。可使用分数时间次序衰变(fractional time order decay)来近似速度的关断曲线(shutdown curve)、振幅的关断曲线及相位的关断曲线。在图3的实例中，通过分数时间次序衰变304来近似速度的关断曲线302，通过分数时间次序衰变308来近似振幅的关断曲线306，且通过分数时间次序衰变312来近似速度的关断曲线 310。在本发明的一些实施例中，可通过下式来近似速度的关断曲线：
其中SSS是稳态速度且τs是速度衰变常数。
可通过下式来近似振幅的关断曲线：
其中MSS是稳态振幅且τm是振幅衰变常数。
可通过下式来近似振幅的关断曲线：
其中PSS是稳态相位且τp是相位衰变常数。
在关断期间，速度的分数时间次序衰变304与振幅的分数时间次序衰变308可相关。相似地，在关断期间，速度的分数时间级衰变 304与相位的分数时间级衰变312可相关。在使用相关性的情况下，可针对时间点估计振动向量的振幅及相位，其限制条件为所述时间点的对应速度也是已知的。
使用公式1a、1b及1c允许减小估计慢滚动向量所需要的经采样点的数目，这是因为以公式1a、1b及1c的形式对振幅及相位进行估计需要例如沿着关断曲线的一个有效样本点(t2)。
对公式1a、1b及1c求解会产生下式：
其中MSR是慢滚动振幅，PSR是慢滚动相位，SSR是慢滚动速度， M2是经采样点处的振幅，P2是经采样点t2处的相位，且S2是经采样点 t2处的速度。
图4是展示根据本发明的实施例的实例振动向量410及实例振动向量420的极坐标图(polar plot)。振动向量410的相位与振动向量420 的相位之间的实际差430为约5度，同时振动向量410的相位与振动向量420的相位之间的数值差为约355度。图4展示0/360边界处的相位不连续的实例，当时/那时振动向量的相位的较小改变可引起相位数值的较大改变。当将实际振动向量与用经验模型进行确定的预期振动向量相比较时，相位不连续(phase discontinuity)可导致错误警报。当基于所收集的历史振动数据产生经验模型时，相位不连续可导致数值误差。
在本发明的一些实施例中，在比较之前，将实际振动向量及预期振动向量从极坐标转换成矩形坐标。在某些实施例中，将振动向量转换成矩形坐标包括将向量的振幅及相位转换成实分量及虚分量 (real and imaginary components)。可接着使用所转换的实际振动向量及所转换的预期振动向量来确定矩形坐标中的剩余向量。可将剩余向量转换回到极坐标(振幅及相位)，从而允许对剩余向量进行直观的视觉解译(intuitive visualinterpretation)。
图5展示根据本发明的实施例的实例振动向量移动通过0/360边界时实例振动向量的相角改变的标绘图510及520。当在极坐标中确定所述改变时，标绘图(plot)510展示相角的改变。即使振动向量仅移动约10度，但数值改变量到约350度。当在矩形坐标中确定所述改变且将其转换回到极坐标时，标绘图520展示相角的改变。相位从稍微高于零值偏移到稍微低于零值。
图6是展示根据本发明的实施例的可视化显示旋转设备的振动数据的实例标绘图600。标绘图600可包括投影的轨道形状(projected orbit shape)602、正向向量(forwardvector)604、净轨道向量(net orbit vector)606及反向向量(reverse vector)608。标绘图600还可包括对轴的旋转方向的指示610及进动方向612。标绘图600还可包括椭圆形轨道的归一化区域614、高度椭圆形轨道的归一化区域616及平面轨道的归一化区域618，其可指示经历“抖动”故障的设备。基于在进行测量的时间点的振动数据，可确定投影的轨道形状602、正向向量604、净轨道向量606及反向向量608。
当突出的轨道形状602在椭圆形轨道的归一化区域614内时，轨道形状为椭圆形或圆形，其指示旋转设备的正常特性。当突出的轨道形状602移出椭圆形轨道的归一化区域614、且朝向高度椭圆形轨道的归一化区域616移动、并进一步移动到平面轨道区域618时，其可指示旋转设备发生故障，例如抖动。当进动方向612与旋转方向 610相对时，其可指示经历“摩擦”故障的旋转设备。
图7是展示根据本发明的实施例的旋转设备的振动数据的进展的实例标绘图700。标绘图700可包括基于在若干时间点进行测量的振动数据而确定的投影的轨道形状702、正向向量704、净轨道向量706 及反向向量708。
图8展示根据本发明的实施例的旋转设备的振动数据的实例极坐标图810及820。标绘图810可表示所测量的Y探针数据815及对应估计的Y探针数据825。标绘图820表示所测量的X探针数据830及对应估计的X探针数据840。基于旋转设备的当前操作参数，可使用模型来估计X探针数据840及Y探针数据825。当所测量的Y探针数据815及所估计的Y探针数据825两者彼此极为接近、且所测量的X 探针数据830及所估计的X探针数据840彼此极为接近时，其可指示旋转设备的正常特性。当所测量的数据与所估计的数据明显偏离时，其可指示旋转设备的故障模式。
图9展示根据本发明的实施例的旋转设备的剩余振动数据的实例极坐标图910及920。标绘图910可包括剩余Y探针数据915。可将剩余Y探针数据915确定为所测量的Y探针数据815与所估计的Y 探针数据825之间的差。标绘图910可包括蝶形区域925。蝶形区域925的弯曲边缘可限定所测量的Y探针数据的振动振幅与基于模型进行估计的振动振幅的偏离的分配量(allotted amount)。连接边缘及原点的径向迹线(radial traces)可限定所测量的Y探针数据的振动相位与基于模型进行估计的振动相位的偏离的分配量。
相似地，标绘图920可包括剩余X探针数据930。可发现剩余X 探针数据930以作为所测量的X探针数据830与所估计的X探针数据 840之间的差。标绘图920可包括蝶形区域940。超出蝶形区域940 的界限的任何剩余X探针数据或超出蝶形区域925的界限的Y探针数据可指示旋转设备的异常情况(abnormal behaviour)。应理解，可向基于旋转设备的振动数据进行确定的任何振动向量提供相似标绘图，振动数据允许用户视觉上确定对旋转设备中的故障的指示。
图10是说明根据本发明的实例实施例的用于振动分析的实例方法1000的流程图。可由上文参考图1描述的旋转设备系统100执行方法1000的操作。
方法1000可在框1002中开始，通过至少一个传感器(例如，X 探针12及/或Y探针14)获取旋转设备的振动数据及操作模式。在框 1004中，方法1000可继续通过以通信方式连接到传感器的设备控制器1300基于振动数据来确定至少一个振动向量。在框1006中，方法 1000可通过设备控制器1300且基于模型来确定用于操作模式的预期振动向量。在框1008中，方法1000可通过设备控制器1300计算剩余向量以作为振动向量与预期向量之间的差。在框1010中，方法可通过设备控制器1300基于剩余向量来确定与旋转设备相关联的至少一种异常。
图11是说明根据本发明的实例实施例的用于可视化显示振动数据的实例方法1100的流程图。可由上文参考图1描述的旋转设备系统100执行方法1100的操作。方法1100可以是上文参考图10描述的方法1000的接续。
方法1100可在框1102中开始，通过设备控制器1300且基于模型来确定用于旋转设备的操作模式的经分配剩余向量的区域。在框 1104中，方法1100可继续通过设备控制器1300以极坐标的形式将表示经分配的剩余向量的区域的界限的曲线显示在以通信方式连接到设备控制器的输出装置40上。在框1106中，方法1100可通过设备控制器1300以极坐标的形式将表示剩余向量的点显示在以通信方式连接到设备控制器的输出装置40上。
图12是说明根据本发明的实例实施例的用于可视化显示振动数据的实例方法1200的流程图。可由上文参考图1描述的旋转设备系统100执行方法1200的操作。方法1200可以是上文参考图10描述的方法1000的接续。
方法1200可在框1202中开始，通过设备控制器1300且基于至少一个振动向量来计算轨道进动、椭圆度比、轨道形状、进动方向及高1X同步比。
在框1204中，方法1200可继续通过设备控制器1300且基于旋转设备的经验模型及操作模式来计算平面轨道的归一化区域、高度椭圆形轨道的归一化区域及椭圆形轨道的归一化区域。
在框1206中，方法1200可通过设备控制器1300将以下中的一些或全部显示在输出装置40上：轨道形状的投影、平面轨道的归一化区域、高度椭圆形轨道的归一化区域，及椭圆形轨道的归一化区域以展示轨道形状的类型。
在框1208中，方法1200可通过设备控制器1300将旋转方向及进动方向显示在输出装置40上。
图13描绘说明根据本发明的实施例的实例控制器1300的框图。更确切地说，可使用控制器1300的元件来分析旋转设备的振动数据。控制器1300可包括存储器1310，存储器1310存储编程逻辑1320 (例如，软件)且可存储数据1330，例如与燃烧燃料系统相关联的操作数据、常数组及其类似数据。存储器1310还可包括操作系统 1340。
处理器1350可利用操作系统1340来执行编程逻辑1320，且在这样做时，还可利用数据1330。数据总线(data bus)1060可提供存储器1310与处理器1350之间的通信。用户可经由至少一个用户接口装置1370与控制器1300介接，用户接口装置1370例如键盘、鼠标、控制面板或能够将数据传达到控制器1300且从控制器1300传达数据的任何其它装置。控制器1000可在操作时经由输入/输出(I/O)接口 1080而与旋转设备系统100通信。另外，应了解，其它外部装置或其它旋转设备可经由I/O接口1080而与控制器1000通信。在本发明的所说明实施例中，可相对于旋转设备系统100远程地定位控制器 1300；然而，控制器1300可与旋转设备系统100处于相同位置或甚至与其集成。此外，控制器1300及由此实施的编程逻辑1020可包括软件、硬件、固件或其任何组合。还应了解，可使用多个控制器 1300，由此可在一个或多个不同控制器1300上执行本说明书中所描述的不同特征。
参考根据本发明的实例实施例的系统、方法、设备及计算机程序产品的框图。应理解，可至少部分地通过计算机程序指令来实施框图中的至少一些框及框图中的框的组合。这些计算机程序指令可装载到通用计算机、专用计算机、基于硬件的专用计算机或其它可编程数据处理设备上以产生一种机器，使得在计算机或其它可编程数据处理设备上执行的指令产生用于实施所论述的框图中的至少一些框或框图中的框的组合的功能性的构件。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器可引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制品，包括实施框中所指定的功能的指令构件。计算机程序指令也可以加载到计算机或其它可编程数据处理设备上以使一系列操作及/或动作在计算机或其它可编程设备上执行以产生计算机实施过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施框中所指定的功能的操作及/或动作。
系统的一个或多个组件及本说明书中所描述的方法的一个或多个元件可通过在计算机的操作系统上运行的应用程序加以实施。其还可用其它计算机系统配置加以实践，所述计算机系统配置包括手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程消费型电子装置、微型计算机、大型主机计算机及其类似配置。
作为本说明书中所描述的系统及方法的组件的应用程序可包括实施某些抽象数据类型且执行某些任务或动作的例程、程序、组件、数据结构等等。在分布式计算环境中，应用程序(整体或部分地)可位于本地存储器或其它存储装置中。另外或替代地，应用程序(整体或部分地)可位于远程存储器或存储装置中以允许通过通信网络链接的远程处理装置执行任务的情况。
以上详细描述包括对附图的参考，所述附图形成所述详细描述的一部分。所述图式描绘根据实例实施例的说明。足够详细地描述这些实例实施例以使得所属领域的技术人员能够实践本发明主题，这些实例实施例在本说明书中也被称作“实例”。在不脱离所要求主题的范围的情况下，可组合所述实例实施例，可利用其它实施例，或可作出结构、逻辑及电气的改变。因此，以上详细描述不应以限制性意义加以理解，且范围由所附权利要求书及其等效物界定。
得益于前文描述及相关联图式中所呈现的教示内容，将了解这些描述所相关的本说明书中阐述的实例描述的许多修改及其它实施例。因此，应了解，本发明可按许多形式体现，且不应限于上文所描述的实例实施例。
因此，应理解，本发明不应限于所公开的具体实施例，且修改及其它实施例意图包括在所附权利要求书的范围内。尽管本说明书中使用了特定术语，但所述术语仅在通用及描述性意义上使用，而不用于限制目的。

Claims (10)

1.一种用于振动分析的系统，所述系统包括：
在操作模式中操作的旋转设备；
至少一个传感器，被配置成检测及提供与所述旋转设备相关联的振动数据；
设备控制器，以通信方式连接到所述至少一个传感器，所述设备控制器被配置成：
基于所述振动数据确定至少一个振动向量；
基于模型确定用于所述操作模式的预期振动向量；
计算剩余向量以作为所述至少一个振动向量与所述预期向量之间的差；及
基于所述剩余向量确定与所述旋转设备相关联的至少一种异常。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述操作模式具有以下参数中的至少一个：每分钟转数、轴承金属温度、轴承油入口温度、轴承油出口温度及轴负载。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个振动向量包括以下向量中的至少一个：1X振幅及1X相位、2X振幅及2X相位、1/2X振幅及1/2X相位，以及基于每回转一次指示的振幅及相位。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一种异常包括以下异常中的至少一个：未对准、径向预载、高同步振动、次同步摩擦、转子弯曲及抖动。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述设备控制器被配置成：
将所述至少一个振动向量转换成实分量及虚分量；
将所述预期振动向量转换成预期实分量及预期虚分量；
将剩余实分量确定为所述实分量与所述预期实分量之间的差；
将剩余虚分量确定为所述虚分量与所述预期虚分量之间的差；及
将所述剩余实分量及所述剩余虚分量转换成所述剩余向量。
6.一种用于振动分析的方法，所述方法包括：
通过至少一个传感器获取旋转设备的振动数据及操作模式；
基于所述振动数据，通过以通信方式连接到所述至少一个传感器的设备控制器确定至少一个振动向量；
通过所述设备控制器且基于模型来确定用于所述操作模式的预期振动向量；
通过所述设备控制器计算剩余向量以作为所述至少一个振动向量与所述预期向量之间的差；及
基于所述剩余向量，通过所述设备控制器确定与所述旋转设备相关联的至少一种异常。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述操作模式是与以下中的至少一个相关联：每分钟转数、轴承金属温度、轴承油入口温度、轴承油出口温度及负载。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个振动向量包括以下向量中的至少一个：1X振幅及1X相位、2X振幅及2X相位，以及1/2X振幅及1/2X相位、基于每回转一次指示的振幅及相位。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一种异常包括以下异常中的至少一个：未对准、径向预载、高同步振动、次同步摩擦、转子弯曲及抖动。
10.一种用于振动分析的系统，所述系统包括：
旋转设备，在操作模式中运行，其中所述操作模式包括以下中的至少一个：每分钟转数、轴承金属温度、轴承油入口温度、轴承油出口温度及负载；
至少一个传感器，被配置成提供与所述旋转设备相关联的振动数据；
输出装置，用以显示图形；
设备控制器，以通信方式连接到所述至少一个传感器及所述输出装置，所述设备控制器被配置成：
基于所述振动数据确定至少一个振动向量，其中所述至少一个振动向量包括以下向量中的至少一个：1X振幅及1X相位、2X振幅及2X相位、1/2X振幅及1/2X相位，以及基于每回转一次指示的振幅及相位；
基于经验模型确定用于所述操作模式的预期振动向量，其中基于所述至少一个振动向量的历史值产生所述经验模型，所述历史值是在没有与所述旋转设备相关联的异常的情况下于所述旋转设备的操作期间记录的，其中所述异常包括以下异常中的至少一个：未对准、径向预载、高同步振动、次同步摩擦、转子弯曲及抖动；
计算剩余向量以作为所述至少一个振动向量与所述预期向量之间的差；
基于所述经验模型确定用于所述操作模式的经分配剩余向量的区域；及
通过所述输出装置以极坐标的形式显示以下各项：
表示所述经分配的剩余向量的所述区域的界限的曲线；及
表示所述剩余向量的点，用以基于所述剩余向量确定是否存在与所述旋转设备相关联的异常。
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