DD289593A5 - Verfahren der integration unterschiedlicher diagnosealgorithmen zur nichtstationaeren zustandsbestimmung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren der Integration unterschiedlicher Diagnosealgorithmen zur nichtstationaeren Zustandsbestimmung ist anwendbar bei der automatisierten Maschinen- und Anlagenueberwachung. Ziel der Erfindung ist es, unter Beachtung eines minimalen geraetetechnischen Aufwandes eines maximalen Umfang spezifischer Diagnoseaufgaben an Maschinen und Anlagen zu realisieren, um letztlich den Instandhaltungsaufwand effektiver zu gestalten. Aufgabe der Erfindung ist es, unterschiedliche Diagnosealgorithmen in nur einem einzelnen Verfahren zu integrieren, ohne den geraetetechnischen Aufwand extensiv erweitern zu muessen, jedoch vielfache Einsatzgebiete zu ermoeglichen und somit auf Basis vorhandener schaltungstechnischer Grundbausteine technische Diagnoseverfahren abrufbar zu realisieren. Zwei Rechner sind miteinander koppelbar. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz im Hauptrechner A alle fuer eine Diagnoseaufgabe benoetigten Diagnosealgorithmen und Ausgangsdaten gespeichert sind. Durch den Transfer des fuer die gewaehlte Diagnoseaufgabe relevanten Diagnosealgorithmus, zumindest des Bestandteils Signalerfassung und der zugehoerigen Ausgangsdaten zum Rechner B wird dieser schaltungstechnisch so strukturiert, dasz die entsprechenden Signalpfade aktiviert werden, d. h. Baugruppen des Rechners B werden in jeweils signifikanter Weise schaltungstechnisch reversibel so gekoppelt, dasz letztlich das spezifische Programm des transferierten Diagnosealgorithmus absolviert wird. Fig. 1{automatisierte Anlagenueberwachung; automatisiertes Diagnosesystem; Computertechnik; Diagnosealgorithmus; Inspektionstechnik; Integration; Diagnoseverfahren; Rechnerkopplung; Rechnernetz; Schaedigungszustand; Schaedigungsdiagnose; technische Diagnose}

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Technischen Diagnostik an Maschinen und Anlagen. Sie ist anwendbar für eine umfassende Anlagendiagnostik mit einer Vielzahl von Meßaufgaben, die durch mobile Technik eine Diagnose am Objekt ermöglicht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Grundlage der zustandsbezogenen Instandhaltung von Maschinen und Anlagen ist die genaue Kenntnis des Schädigungszustandes. Die Informationen über den Schädigungszustand werden mit Methoden der Techniscchen Diagnostik gewonnen. Neben den Verfahren der direkten Diagnostik kommen in zunehmenden Maße die Verfahren der indirekten Diagnostik zur Anwendung, die eine Schädigungsdiagnose im laufenden Betrieb, d. h. ohne Demontage ermöglichen. Die zur Diagnose von Schädigungserscheinungen an Maschinen und Anlagen eingesetzten Geräte und Gerätekonfigurationen unterteilen sich dabei in folgende Hauptgruppen:

- einfache Inspektionsgerihe

Zu dieser Gerätegruppe zählen stationäre und mobile Geräte, die die Überwachung eines oder mehrerer Diagnosesignale ermöglichen. Die Auswertung der diagnostischen Informationen geschieht vorwiegend auf Basis von Erfahrungen, die über viele Meßauswertungen gewonnen wurden.

Als Inspektionsgeräte sind bekannt Schwingungsüberwachungs-, Temperaturmeßgeräte, Vibrationsprüfer verschiedener Hersteller.

- rechnergostützte Meß- und Auswertegeräte

Die Gerätegruppe umfaßt ebenfalls stationäre und mobile Meßtechnik, deren Einsatz sowohl unter Labor- als auch unter Betriebsbedingungen vorgesehen ist. Die Geräte beinhalten oft aufwendige Jigiialauswertefunktionen. Die Bewertung der Ergebnisse erfolgt ebenfalls auf Basis gewonnener Erfahrungen.

Es werden z.B. Schwingungsmeßverfahren, Werkstoffprüfverfahren auf Ultraschallbasis usw. zugrundegelegt, die gerätetechnisch durch z. B. Echtzeitanalysatoren, FFt-Analysatoren, Signalanalyserechner usw. untersetzt sind.

- rechnergestützte Meßtechnik in Kombination mit darübergestellten Rechenanlagen

Die Meßtechnik innerhalb dieser Gerätegruppe ist vorwiegend für den mobilen Einsatz vorgesehen. Die Kopplung mit zentralen Rechenanlagen dient dem Ein- und Auslesen von Daten, darunter den mit der Meßtechnik gesammelten Informationen. An Meß- und Diagnosetechnik diesor Gruppe sind bekannt:

- Schwingungsdiagnosgegerät M1302 von VEB Robotron-Meßelektronik mit PC 1715 (DD-PS 208497);

- Bearing Analyser BEA52 mit MAC 10 von SPM-Instrument AB;

- Data-collector System von IRD;

- VibrocamSOOOderCarl-SchenkAG.

Sofern die Geräte der 3 genannten Hauptgruppen Mikrorechner enthalten, ist er fest programmiert, begründet durch die Dominanz nur einer Aufgabenstellung.

Die vorgeschalteten peripheren Signalerfassungsschaltungen zur Umsetzung des Sensorausgangssignals in ein rechnergerechtes Digitalsignal sind ebenfalls der spezifischen Aufgabenstellung angepaßt, hier begründet durch die Erzielung einer möglichst hohen Genauigkeit, Selektivität und Vermeidung von schaltungstechnischer Redundanz, die die Zuverlässigkeit reduziert.

Auf Grund der Vielzahl, der in jüngster Zeit entwickelten bauteilsperifischen Diagnoseverfahren ist in großen Betrieben zur Durchsetzung einer umfassenden Anlagenüberwachung ein umfangreiches Gerätesortiment erforderlich, sowohl zur Gewinnung als auch zur Auswertung der Diagnoseinformationen. Neben den hohen Investitionskosten für die Beschaffung der Gerätetechnik besteht natürlich auch ein hoher Bedienungs- und Wartungsaufwand. Die unterschiedlichen Meß- und Analyseverfahren stellen, auch wegen der unterschiedlichen Geräteausstattungen und Bedienphilosophien, hohe Anforderungen an die Qualifikation des Bedienpersonals, siehe

- Renkes, D.:

Wandel in der Instandhaltung durch technischen Fortschritt Der Maschinenschaden 61 (1988), Nr. 2, S. 63-68 Allianz-Versicherungs-AG Berlin und München und

- Collacot, R.: Mechanical Fault Diagnosis Chapman and Hall, London, 1977.

Die intensiven Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Technischen Diagnostik von Maschinen und Anlagen tendieren in jüngster Zeit in Richtung der Suche nach effektiveren Meßmethoden bzw. der Senkung des Geräteaufwandes.

Neue Wege sind erforderlich, vgl. auch

K.W.Bonfig

Neue Wege der Meßdatenaufbereitung und Registrierung

Messen Prüfen Automatisieren, 1988, H. 3, S. 65

Hans Holzmann Verlag.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, unter Beachtung eines minimalen gerätetechnischen Aufwandes einen maximalen Umfang spezifischer Diagnoseaufgaben an Maschinen und Anlagen zu realisieren, um letztlich den Instandhaltungsaufwand effektiver zu gestalten.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, unterschiedliche Diagnosealgorithmen in nur ein Verfahren zu integrieren, ohne den gerätetechnischen Aufwand extensiv erweitern zu müssen, jedoch vielfache Einsatzgebiete zu ermöglichen und somit auf Basis einer Vielzahl vorhandener schaltungstechnischer Grundbausteine technische Diagnosoverfahren abrufbar zu realisieren. Zwei Rechner sind miteinander koppelbar. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Hauptrechner A alle für die Diagnose benötigten Diagnosealgorithmen und Ausgangsparameter gespeichert sind (Figur 1). Charakteristisch für die Diagnosealgorithmen ist, daß diese klassifiziert sind in

Signalerfassungsalgorithmen Verarbeitungsalgorithmen und Bewertungsalgorithmen.

Diagnosealgorithmen sind separate technische Verfahren zur Bestimmung des Schädigungszustandes von Maschinen und Anlagen. Diese Algorithmen sind schaltungsgebunden und durch spezifische Schaltungsanordnungen beschreibbar.

Ein mobiler Diagnoserecriner B (Figur 1), bestehend aus einer Anordnung anfangs inaktiver elektronischer Schaltungen zur Signalerfassung, -verarbeitung und -bewegung 7,8,9 sowie einem oder mehreren Eingängen für unterschiedliche Sensoren 1 bis 6, wird durch den Hauptrechner A aktiviert. Die Aktivierung erfolgt durch einen Steueralgorithmus, der Bestandteil des Signalerfassungsalgorithmus ist.

Durch den Transfer des für die gewählte Diagnoseaufgabe relevanten Diagnosealgorithmus, zumindest des Bestandteils Signalerfassung und der zugehörigen Ausgangsdaten zum Rechner B wird dieser schaltungstechnisch so strukturiert, daß die entsprechenden Signalpfade aktiviert werden, d. h. die Baugruppen des Rechners B werden in jeweils signifikanter Weise schaltungstechnisch reversibel so miteinander gekoppelt, daß letztlich das spezifische Programm des transferierten Diagnosealgorithmus absolviert wird.

Damit erhält die Rechnerkopplung eine solche Architektur, die eine schaltungstechnische Umwandlung solcher Diagnoseverfahren wie

- Schwingungsmessung

a: Spitzenwert der Schwingbeschleunigung ä: Effektivwert der Schwingbeschleunigung v: Spitzenwert der Schwinggeschwindigkeit v: Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit

- α, β, γ-Kernstrahlungsmessung

- Impulsdichte der Schallemission

- Materialprüfung

z. B. Rißprüfung auf Ultraschallbasis

- Messung elektrotechnischer Parameter z.B. u Spannung

κ Leitfähigkeit

b: Magnetflußdichte

h: Magnetfeldstärke

e: Stärke des elektrischen Feldes

R, L, C: Widerstand, Induktivität, Kapazität

- Temperaturmessung

- optische Messung

z. B. Temperaturverteilung, Grauwertverteilung, Spektralanalyse

- binäre Information

und deren Kombination untereinander ermöglicht.

In solchen Fällen, wo die Diagnosealgrithmen in beiden Rechnern fest programmiert sind, entsteht eine veränderte Aufteilung der bisher beschriebenen Verfahrensweise in der Form, daß der Rechner B zumindest den Signalerfassungsalgorithmus enthält. Im weiteren ist bei einer zu erledigenden Aufgabe eine Übertragung von Steuerkommandos zur Auswahl des relevanten Teilbzw. Diagnosealgorithmus vom Hauptrechner A zum Rechner B vorzunehmen.

AusfOhrungsbelspiel Es sei ein Hauptrechner A gegeben, in dem folgende Diagnosealgorithmen und Parameter vereinbart sind, dazu Figur 1:

- Schwingungsmessung (Körperschall) SM

ä(t): Effektivwert dor Schwingbeschleunigung zum Zeitpunkt t ä(t): Spitzenwert der Schwingbeschleunigung zum Zeitpunkt t v(t): Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit zum Zeitpunkt t v(t): Spitzenwert der Schwinggeschwindigkeit zum Zeitpunkt t K(t)-Faktor nach DD-PS 208497

- α, ß,Y-Kern£trahlungsmessung

- Impulsdichteanalyse der Schallemission

- Materialprüfung, z.B. Rißprüfung auf Ultraschallbasis

- Messung elektrotechnischer Parameter u Spannung

i Strom

κ Leitfähigkeit

b Magnetflußdichte

h Magnetfeldstärke

e Stärke des elektrischen Feldes

R, L, C Widerstand, Induktivität, Kapazität

- Temperaturmessung

- optische Messung

z.B. Temperaturverteüung, Grauwertverteilung, Spektralanylase

- binäre Information

und Kombinationen untereinander.

Dazu existiert ein zweiter Rechner B, der einen Sensoreingang für Sensoren 1...6 hat und mit Signalerfassungs·, Verarbeitungsund Bewertungsschaltungen 7...9 ausgerüstet ist, um die o.g. Parameter zu gewinnen. Ausgangsdaten für die Schwingungsmessung K(t) (Vgl. DD-PS 208497) sind z. B. ä(t = 0): Spitzenwert der Schwingbeschleunigung mit Ausgangszustand t = ä(t = 0): Effektivwert der Schwingbeschleunigung mit Ausgangszustand t = MTM: Integrationszeitkonstante FC: Filtercode Standort, Aggregat, Lager

NTM und FC stellen Einstellparameter für Baugruppen im Rechner B dar. Mit den Daten Standort, Aggregat, Lager wird der Bediener an die entsprechende Meßstelle geführt.

Der zweite Rechner B ist zunächst inaktiv, d. h., er ist für keine Diagnoseaufgabe vorbereitet, und entsprechende interne Schaltungsverbindungen sind nicht vorgenommen.

Soll nun eine Diagnoseaufgabe erledigt werden, übergibt der erste Hauptrechner A dem zweiten den entsprechenden Diagnosealgorithmus, zumindest den Bestandteil der Signalerfassung und die zugehörigen Ausgangsdaten. Damit werden im Rechner B die entsprechenden Schaltverbindungen hergestellt, die entsprechenden Schaltungen aktiviert, und das Meß- und Diagnoseprogramm kann absolviert werden, wie es mit herkömmlichen Meßwert-, Datenerfassungs- und Diagnosegeräten, die über interne Speichermöglichkeiten verfügen, üblich ist.

Claims (2)

1. Verfahren der Integration unterschiedlicher Diagnosealgorithmen zur nichtstationären Zustandsbestimmung mittels Kopplung zweier Rechner zur Bearbeitung technischer Diagnoseaufgaben an Maschinen und Anlagen, wobei der Hauptrechner (A) die für die Diagnose benötigten Ausgangsdaten einschließlich Diagnosealgorithmus gespeichert hat und als Hauptrechner (A) den Prozessor des Rechners (B) aktiviert, gekennzeichnet dadurch, daß der Hauptrechner (A) die Ausgangsdaten für unterscniedliche Meßgrößen und die Software zur Berechnung der jeweiligen Diagnosekenngrößen speichert, der Speicherplatz des Rechners (B) so dimensioniert ist, daß ein Diagnosealgorithmus, zumindest aber dessen Teil Signalerfassungsalgorithmus einschließlich dazugehöriger Ausgangsdaten und Diagnosedaten gespeichert werden können und direkte schaltbare Verbindungen zu den Detektoren (1) bis (6) existieren und mit Auslösung eines Startbefehls zur Realisierung einer der Diagnoseaufgaben der signifikanten Diagnosealgorithmus, zumindest aber dessen Signalerfassungsalgorithmus und die dazugehörigen Ausgangsdaten vom Hauptrechner (A) zum Rechner (B) übertragen werden und durch den Steueralgorithmus: Signalpfade innerhalb des Rechners (B) aktiviert werden, so daß eine schaltungstechnische Architektur der Kopplung eines der Detektoren (1) bis (6) mit Signalerfassungs-, Verarbeitungs- und Auswertebaugruppen (7), (8), (9) des Rechners (B) erfolgt und zugleich die Signalerfassungs-, Verarbeitungs- und Auswertebaugruppen (7), (8), (9) des Rechners B schaltungstechnisch reversibel so miteinander gekoppelt sind, daß letztlich das spezifische Programm des transferierten Diagnosealgorithmus absolviert wird und mittels dieser Schaltungsanordnung die Diagnosedaten gewonnen und ausgewertet werden und zwecks Speicherung auf den Hauptrechner (A) transferiert werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Diagnosealgorithmus so zwischen beiden Rechnern aufgeteilt ist, daß der Rechner (B) zumindest den Signalerfassungsalgorithmus enthält und daß bei einer zu realisierenden Diagnoseaufgabe vom Hauptrechner (A) zum Rechner (B) nur Steuerkommandos zur Auswahl des relevanten Teils des Diagnosealgorithmus und die zugehörigen Ausgangsdaten übergeben werden und somit bei Einsatz fest programmierter Rechner der Rechner (B) für Meßwerterfassung, -verarbeitung und -bewertung eigenständig arbeitet.