DE102012105394A1

DE102012105394A1 - System und Verfahren zur Überwachung einer rotierenden Vorrichtung

Info

Publication number: DE102012105394A1
Application number: DE102012105394A
Authority: DE
Inventors: Charles David Whitefield II
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-12-27
Also published as: JP2013003150A; US8706443B2; CN102840880A; US20120330604A1; DK201270349A

Abstract

Hierin wird ein System (14) zur Verwendung bei der Überwachung des Betriebs einer rotierenden Vorrichtung (10) beschrieben. Das System weist mindestens einen Sensor (44), eine Eingabevorrichtung (66), eine Anzeigevorrichtung (62) und einen Prozessor (58) auf. Der Sensor ist so gestaltet, dass er eine Position einer Komponente, die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, erfasst und ein Signal erzeugt, das die Position der Komponente in Bezug auf einen Bezugsort anzeigt. Die Eingabevorrich, das eine von einem Anwender eingegebene Auswahl anzeigt. Der Prozessor steht mit dem Sensor, der Eingabevorrichtung und der Anzeigevorrichtung in Kommunikationsverbindung und ist so programmiert, dass er eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet. Eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, wird vom Prozessor berechnet. Der Prozessor gibt eine Mehrzahl von zeitbasierten Spuren (100), die der errechneten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und/oder eine Mehrzahl von Bahnspuren (102), die der errechneten Mehrzahl von orbitalen Positionswerten entsprechen, als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl graphisch aus.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Gegenstand der vorliegenden Beschreibung betrifft allgemein Überwachungssysteme, und insbesondere Systeme und Verfahren zur Verwendung bei der Überwachung des Betriebs einer rotierenden Vorrichtung.
Bekannte Maschinen können im Betrieb Vibrationen oder anderes Verhalten zeigen. Sensoren können verwendet werden, um dieses Verhalten zu messen und um beispielsweise ein Maß an Vibration, das in einer Motorantriebswelle auftritt, eine Drehstellung einer Welle und/oder andere geeignete Betriebskennwerte einer Maschine oder eines Motors zu bestimmen. Häufig sind die Sensoren mit einem Überwachungssystem verbunden, das eine Mehrzahl von Monitoren und mindestens einen Prozessor aufweist. Das Überwachungssystem empfängt Signale, die Messergebnisse wiedergeben, die von den Sensoren erfasst worden sind, und sendet diese Messergebnisse an eine Diagnoseplattform, die die Messergebnisse in einer Form anzeigt, die von einem Anwender verwendet werden kann.
Jedoch bieten zumindest einige der bekannten Diagnoseplattformen einen nur begrenzten Platz zum Anzeigen von Messergebnissen, die von den Sensoren erhalten werden. Daher sind bekannte Diagnosesysteme möglicherweise nur in der Lage, einem Techniker oder Anwender jeweils einen Untersatz von gewünschten Daten auf einmal anzuzeigen. Somit ist der Techniker oder Anwender möglicherweise nicht in der Lage, Betriebsstörungen und/oder Fehler in einer Maschine leicht und/oder schnell zu diagnostizieren. Die Schwierigkeit im Zusammenhang mit und/oder die Verzögerung der Diagnose von Störungen und/oder Fehlern kann dazu führen, dass die Maschine beschädigt wird und/oder dass die Maschine unangenehmerweise für eine bestimmte Zeit ausfällt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt wird ein System zur Verwendung bei der Überwachung einer rotierenden Vorrichtung geschaffen. Das System weist mindestens einen Sensor, eine Eingabevorrichtung, eine Anzeigevorrichtung und einen Prozessor auf. Der Sensor ist dafür ausgelegt, eine Position einer Komponente, die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, zu erfassen und ein Signal zu erzeugen, das die Position der Komponente in Bezug auf einen Bezugsort anzeigt. Die Eingabevorrichtung ist dafür ausgelegt, ein Signal zu erzeugen, das eine von einem Anwender eingegebene Auswahl anzeigt. Der Prozessor steht mit dem Sensor, der Eingabevorrichtung und der Anzeigevorrichtung in Kommunikationsverbindung und ist so programmiert, dass er eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf einen vordefinierten Zeitraum berechnet. Eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, wird vom Prozessor berechnet. Der Prozessor gibt eine Mehrzahl von zeitbasierten bzw. Zeitspuren, die der errechneten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entspricht, und/oder eine Mehrzahl von Orbit- bzw. Bahnspuren, die der errechneten Mehrzahl von orbitalen Positionswerten entspricht, als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl graphisch aus.
Ein anderer Aspekt betrifft eines oder mehrere Computer-lesbare Speichermedien, in denen Computer-ausführbare Befehle implementiert sind, wobei die Computer-ausführbaren Befehle, wenn sie von mindestens einem Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der mindestens eine Prozessor ein Signal empfängt, das eine Position einer Komponente, die mit einer rotierenden Vorrichtung verbunden ist, in Bezug auf einen Bezugsort anzeigt. Der Prozessor berechnet außerdem eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit der relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf einen vordefinierten Zeitraum. Eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, wird vom Prozessor berechnet. Der Prozessor gibt eine Mehrzahl von Zeitspuren, die der errechneten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entspricht, und/oder eine Mehrzahl von Bahnspuren, die der errechneten Mehrzahl von orbitalen Positionswerten entspricht, als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl graphisch aus.
In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer rotierenden Vorrichtung geschaffen. Das Verfahren beinhaltet das Versenden eines oder mehrerer Signale, die eine relative Position einer Komponente, die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, in Bezug auf einen Bezugsort anzeigen, von mindestens einem Sensor aus. Die Rechenvorrichtung berechnet eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf einen vordefinierten Zeitraum. Eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die eine Position der Komponente innerhalb der Bezugsebene darstellen, wird von der Rechenvorrichtung berechnet. Die Rechenvorrichtung gibt als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl eine Mehrzahl von Zeitspuren, die der errechneten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entspricht, und/oder eine Mehrzahl von Bahnspuren, die der errechneten Mehrzahl von orbitalen Positionswerten entspricht, aus.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine rotierende Vorrichtung.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Komponente, die mit der in 1 dargestellten rotierenden Vorrichtung verwendet werden kann.
3 ist ein Blockschema eines Beispiels für ein Überwachungssystem, das verwendet werden kann, um die in 1 dargestellte rotierende Vorrichtung zu überwachen.
4 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren, das zur Überwachung des Betriebs der in 1 dargestellten rotierenden Vorrichtung angewendet werden kann.
5 ist ein Beispiel für eine graphische Schnittstelle, die mit dem in 4 dargestellten Verfahren verwendet werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin beschriebenen Verfahrens- und Systembeispiele überwinden zumindest einige Nachteile von zumindest einigen bekannten Diagnoseplattformen durch Schaffung eines Überwachungssystems, das eine Mehrzahl von Spuren, die einer erfassten Vibration einer rotierenden Komponente innerhalb einer Bezugsebene entsprechen, gleichzeitig anzeigt. Darüber hinaus beinhalten die hierin beschriebenen Ausführungsformen eine Rechenvorrichtung, die eine Mehrzahl von Spuren, die der erfassten Vibrationsamplitude der Komponente entspricht, graphisch ausgibt und die einen Anwender in die Lage versetzt, Größe und Form der Spuren durch Auswählen aus einer Mehrzahl von Messwert-Skalierungsfaktoren anzupassen. Dadurch, dass es eine Mehrzahl von Spuren anzeigt, die einer Vibrationsamplitude einer rotierenden Komponente entsprechen, ermöglicht das hierin beschriebene Überwachungssystem einem Anwender im Gegensatz zu bekannten Diagnosesystemen die schnelle und wirksame Identifizierung von ungewünschten Vibrationsamplituden. Infolgedessen kann die Betriebsleistung der rotierenden Komponente leichter gesteigert werden.
1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine rotierende Vorrichtung 10. 2 ist ein Querschnitt eines Beispiels für eine rotierende Komponente 12, die mit der rotierenden Vorrichtung 10 verwendet werden kann. Es ist erwünscht, die relative Position der rotierenden Komponente 12 während des Betriebs der rotierenden Vorrichtung 10 zu kennen. 3 ist ein Blockschema eines Beispiels für ein Überwachungssystem 14, das verwendet werden kann, um die rotierende Vorrichtung 10 zu überwachen.
In dem Ausführungsbeispiel ist die rotierende Vorrichtung 10 ein Turbinenmotorsystem. Alternativ dazu kann die rotierende Vorrichtung 10 eine Dampfturbinenmaschine, eine Pumpe, ein Elektromotor oder ein anderes System sein, das eine rotierende Komponente aufweist. In dem Ausführungsbeispiel weist das Turbinenmotorsystem 10 einen Einlassabschnitt 16, einen Kompressorabschnitt 18, der stromabwärts vom Einlassabschnitt 16 angeschlossen ist, einen Brennerabschnitt 20, der stromabwärts vom Kompressorabschnitt 18 angeschlossen ist, einen Turbinenabschnitt 22, der stromabwärts vom Brennerabschnitt 20 angeschlossen ist, und einen Auslassabschnitt 24 auf. Eine Antriebswelle 28 verläuft zwischen dem Turbinenabschnitt 22 und dem Kompressorabschnitt 18 entlang einer Mittelachse 30. Außerdem weist das Turbinenmotorsystem 10 auch mindestens ein Trägerelement, beispielsweise mindestens ein Lager 32 auf, das die Antriebswelle 28 trägt. Der Brennerabschnitt 20 weist eine Mehrzahl von Brennern 34 auf. Der Brennerabschnitt 20 ist so mit dem Kompressorabschnitt 18 verbunden, dass jeder Brenner 34 mit dem Kompressorabschnitt 18 in Fließverbindung steht.
Eine Brennstoffanordnung 36 ist mit jedem Brenner 34 verbunden, um dem Brenner 34 einen Brennstoffstrom zuzuführen. Der Turbinenabschnitt 22 ist drehbar mit dem Kompressorabschnitt 18 und mit einem elektrischen Generator 38 verbunden, der eine Antriebswelle 28 aufweist, um einem Generator 38 während des Betriebs des Turbinenmotorsystems 10 Leistung zuzuführen. Der Generator 38 ist mit einer Leistungsquelle, beispielsweise mit einem Stromversorgungsnetz (nicht dargestellt), verbunden, um elektrische Leistung in das Stromversorgungsnetz abzugeben. Alternativ dazu kann die rotierende Vorrichtung 10 andere Konfigurationen aufweisen und andere Arten von Komponenten verwenden. Beispielsweise kann die rotierende Vorrichtung 10 mehrere Gasturbinenmotoren, andere Arten von Turbinen und/oder andere Arten von Leistungserzeugungsausrüstung aufweisen.
In dem Ausführungsbeispiel weist das Überwachungssystem 14 eine Rechenvorrichtung 40 auf, die mit einer Mehrzahl von Sensoren 42 in Kommunikationsverbindung steht. Jeder Sensor 42 erfasst verschiedene Parameter in Bezug auf den Betrieb und die Umgebungsbedingungen des Turbinenmotorsystems 10. Die Sensoren 42 können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Vibrationssensoren, Positionssensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsensoren, Fluiddrucksensoren, Strombelastungssensoren und/oder andere Sensoren, die verschiedene Parameter in Bezug auf den Betrieb des Turbinenmotorsystems 10 erfassen, beinhalten. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „Parameter” physikalische Parameter, deren Werte verwendet werden können, um die Betriebs- und die Umgebungsbedingungen des Turbinenmotorsystems 10, wie Temperaturen, Fluiddrücke, Strombelastungen, Vibrationen, Drehzahlen und Fluidströme, an definierten Stellen zu definieren.
In dem Ausführungsbeispiel weist das Überwachungssystem 14 mindestens einen Näherungs- bzw. Abstandssensor 44 auf, der in der Nähe einer oder angrenzend an eine Komponente 12 des Turbinenmotorsystems 10 angeordnet ist, beispielsweise am Kompressorabschnitt 18, am Turbinenabschnitt 22 und/oder an der Antriebswelle 28, um eine Vibration und/oder eine Position der Komponente 12 zu erfassen. Der Abstandssensor 44 steht in Kommunikationsverbindung mit der Rechenvorrichtung 40 und ist so gestaltet, dass er eine Position der Komponente 12 in Bezug auf den Abstandssensor 44 erfasst und die erfasste Position an die Rechenvorrichtung 40 sendet. In einer Ausführungsform ist der Abstandssensor 44 angrenzend an die Antriebswelle 28 und in der Nähe von dem oder angrenzend an das Lager 32 angeordnet, um eine Vibration und/oder Position einer Antriebswelle 28 in Bezug auf das Lager 32 zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform produziert der Abstandssensor 44 Wirbelströme, um ein Signal zu erzeugen, das eine Position und/oder Vibration der Komponente 12 anzeigt. Darüber hinaus produziert der Abstandssensor 44 Wirbelströme, um ein Signal zu erzeugen, das eine Lücke 46 oder einen Abstand zwischen der rotierenden Maschinenkomponente 12, beispielsweise eine Lücke oder einen Abstand zwischen der Antriebswelle 28 und dem Abstandssensor 44 anzeigt.
In dem Ausführungsbeispiel werden drei senkrechte Achsen X, Y und Z verwendet, um ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem in Bezug auf die Antriebswelle 28 zu definieren. Genauer ist die Z-Achse so ausgerichtet, dass sie im Wesentlichen koaxial durch einen Mittelpunkt 48 der Komponente 12 verläuft, und die X-Achse und die Y-Achse schneiden einander, um eine Bezugsebene 50 innerhalb des Turbinenmotorsystems 10 zu bilden. Das Überwachungssystem 14 weist in dem Ausführungsbeispiel einen ersten Abstandssensor 52 auf, der in Richtung der Y-Achse angrenzend an die Komponente 12 angeordnet ist und der dazu dient, eine Position der Komponente 12 in Bezug auf die Y-Achse zu erfassen und die erfasste Position an die Rechenvorrichtung 40 zu senden. Das Überwachungssystem 14 weist auch einen zweiten Näherungs- bzw. Abstandssensor 54 auf, der in Richtung der X-Achse und angrenzend an die Komponente 12 angeordnet ist und dazu dient, eine Position der Komponente 12 in Bezug auf die X-Achse zu erfassen und ein Signal, das die erfasste Position anzeigt, an die Rechenvorrichtung 40 zu senden.
Außerdem weist das Überwachungssystem 14 in dem Ausführungsbeispiel mindestens einen Drehzahlsensor 56 auf, der dazu dient, eine Drehzahl und/oder eine Drehfrequenz der Komponente 12 zu erfassen und ein Signal, das die erfasste Drehzahl und/oder die erfasste Drehfrequenz anzeigt, an die Rechenvorrichtung 40 zu senden. Genauer erfasst jeder Drehzahlsensor 56 bei jeder Umdrehung der Komponente 12 eine vordefinierte Markierung oder ein Zeichen, beispielsweise einen Magnetstreifen aus anderem Material als die Komponente 12 oder eine Kerbe (nicht dargestellt) an der Komponente 12, wenn die Markierung oder die Kerbe am Drehzahlsensor 56 vorbei rotiert. Es können andere inkrementale Drehungs-/Zeitmarkierungen bei ±90°, ±180° usw. vorhanden sein. In dem Ausführungsbeispiel sendet der Drehzahlsensor 56 Signale, die die Erfassung der Markierung oder Kerbe darstellen, an die Rechenvorrichtung 40 zur Verwendung bei der Berechnung oder Bestimmung einer Drehfrequenz der Komponente 12.
In dem Ausführungsbeispiel weist die Rechenvorrichtung 40 einen Prozessor 58 auf, der in Kommunikationsverbindung mit einer Speichervorrichtung 60 steht und der programmierte Befehle ausführt. In einigen Ausführungsformen sind ausführbare Befehle in der Speichervorrichtung 60 gespeichert. Alternativ dazu können ausführbare Befehle über ein Computernetz von einer anderen Vorrichtung abgerufen werden. In dem Ausführungsbeispiel ist die Rechenvorrichtung 40 programmierbar, um eine oder mehrere hierin beschriebene Operationen durch Programmieren des Prozessors 58 auszuführen. Beispielsweise kann der Prozessor 58 durch Kodieren einer Operation in Form von einem oder mehreren ausführbaren Befehlen und Bereitstellen der ausführbaren Befehle in der Speichervorrichtung 60 programmiert werden. Der Prozessor 58 kann eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten (z. B. in einer Multi-Core-Konfiguration) aufweisen.
Der Prozessor 58 kann, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine universale zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU), einen Mikro-Controller, einen Prozessor eines Computers mit einem reduzierten Befehlssatz (Reduced Instruction Set Computer, RISC), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), eine programmierbare logische Schaltung (Programmable Logic Circuit, PLC) und/oder irgendeine andere Schaltung oder irgendeinen anderen Prozessor beinhalten, die bzw. der in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hierin beschriebenen Verfahren können als ausführbare Befehle kodiert sein, die in einem nicht-flüchtigen, Computer-lesbaren Medium verwirklicht sind, das unter anderem eine Speichervorrichtung und/oder interne Speicher- bzw. Memory-Vorrichtung aufweist. Wenn diese Befehle von einem Prozessor ausgeführt werden, bewirken sie, dass der Professor mindestens einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren ausführt. Die gennannten Beispiele sind nur stellvertretend genannt und sollen daher die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs Prozessor nicht beschränken.
In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Memory-Vorrichtung 60 um eine oder mehrere Vorrichtungen, die in der Lage sind, Informationen, wie ausführbare Befehle und/oder andere Daten, selektiv zu speichern und abzurufen. Die Memory-Vorrichtung 60 kann eines oder mehrere Computer-lesbare Medien, wie beispielsweise unter anderem ein dynamisches RAM (DRAM), ein statisches RAM (SRAM), eine Festplatte mit Halbleiterspeichertechnik (Solid State Disk) und/oder eine Festplatte mit Magnetaufzeichnungstechnik (Hard Disk), beinhalten. Die Memory-Vorrichtung 60 kann so gestaltet sein, dass sie unter anderem ausführbare Befehle und/oder jede andere Art von Daten speichert, die zur Verwendung mit den hierin beschriebenen Verfahren geeignet sind.
In dem Ausführungsbeispiel weist die Rechenvorrichtung 40 eine Präsentations- bzw. Ausgabeschnittstelle 62 auf, die mit einem Prozessor 68 verbunden ist. Die Präsentations- bzw. Ausgabeschnittstelle 62 ist so gestaltet, dass sie Informationen, wie unter anderem eine Mehrzahl von Spuren, die einer erfassten Vibrationsamplitude der Komponente 12 entsprechen, an einen Anwender 64 ausgibt (z. B. anzeigt, ausdruckt und/oder auf andere Weise ausgibt). Beispielsweise kann die Ausgabeschnittstelle 62 einen Anzeigenadapter (nicht dargestellt) aufweisen, der mit einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einer Kathodenröhre (Cathode Ray Tube, CRT) einer Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LCD), einer organischen LED-(OLED-)Anzeige und/oder einer „elektronischen Tinten”-Anzeige verbunden ist. In einigen Ausführungsformen weist die Ausgabeschnittstelle 62 mehr als eine Anzeigevorrichtung auf.
Die Rechenvorrichtung 40 weist auch eine Eingabeschnittstelle 66 auf, die eine Eingabe von einem Anwender 64 empfängt. Die Eingabeschnittstelle 66 kann so gestaltet sein, dass sie eine Auswahl oder einen Eintrag von Konfigurationsdaten (z. B. einen Skalierungsfaktor zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Spur, die auf der Anzeige präsentiert bzw. ausgegeben wird) und/oder anderen Informationen empfängt, die zur Verwendung mit den hierin beschriebenen Verfahren und Systemen geeignet sind.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Eingabeschnittstelle 66 mit dem Prozessor 58 verbunden und kann beispielsweise eine Tastatur, eine Pointer-Vorrichtung, eine Maus, einen Stift, ein berührungsempfindliches Panel (z. B. ein Touch Pad oder einen Touch Screen), ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, einen Positionsdetektor, einen Kippschalter, eine Wählscheibe und/oder eine Audio-Eingabeschnittstelle aufweisen. Eine einzelne Komponente, beispielsweise ein Touch Screen, kann sowohl als Ausgabeschnittstelle 62 als auch als Eingabeschnittstelle 66 dienen.
Außerdem weist die Rechenvorrichtung 40 eine Sensorschnittstelle 68 auf, die mit mindestens einem Sensor 42 verbunden ist. Jeder Sensor 42 sendet ein Signal aus, das einem zweiten Betriebsparameter der Komponente 12 entspricht. Jeder Sensor 42 kann ein Signal kontinuierlich, periodisch oder nur einmal und/oder zu irgendwelchen anderen Signalisierungszeiten, die es der Rechenvorrichtung 40 ermöglichen, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen, senden. Darüber hinaus kann jeder Sensor 42 ein Signal entweder in analoger oder in digitaler Form senden.
Die Rechenvorrichtung 40 kann eine Kommunikationsschnittstelle 70 aufweisen, die mit dem Prozessor 58 verbunden ist. Die Kommunikationsschnittstelle 70 steht mit einer Vorrichtung, die sich an einem anderen Ort befindet, beispielsweise einer anderen Rechenvorrichtung 40, in Verbindung. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle 70 unter anderem einen Adapter für ein verdrahtetes Netz, einen Adapter für ein drahtloses Netz und/oder einen Adapter für eine mobile Telekommunikationseinrichtung beinhalten. Es können auch andere Vorrichtungen für die Rechenvorrichtung 40 in Betracht gezogen werden. Beispielsweise können andere Rechenvorrichtungen 40, mit denen die Rechenvorrichtung 40 über eine Kommunikationsschnittstelle 70 kommuniziert (z. B. im Gegensatz zu einer Kommunikation über eine gemeinsame Speichervorrichtung 60), als an einem anderen Ort befindlich gelten. Alternativ dazu kann eine Vorrichtung als an einem anderen Ort befindlich gelten, wenn sie mehr als einen vorgegebenen Abstand zur Rechenvorrichtung 40 aufweist. Der vorgegebene Abstand kann beispielsweise geographisch (z. B. 10 Meter, 100 Meter oder 1 Kilometer) und/oder netztopologisch (z. B. 1 Netzverbindung, 2 Netzverbindungen order 5 Netzverbindungen entfernt) ausgedrückt werden.
In dem Ausführungsbeispiel werden Daten zur Verwendung bei der Berechnung einer Vibrationsamplitude der Komponente 12 und/oder zur Anzeige einer Spur, die einer errechneten Vibration der Komponente entspricht, in der Speichervorrichtung 60 der Rechenvorrichtung 40 gespeichert und/oder stehen dieser über eine Kommunikationsschnittstelle 70 zum Zugriff bereit (z. B. von einer anderen Rechenvorrichtung 40 aus).
Während des Betriebs leitet der Einlassabschnitt 16 Luft in Richtung auf den Kompressorabschnitt 18. Der Kompressorabschnitt 18 verdichtet die eingelassene Luft auf einen höheren Druck und eine höhere Temperatur und trägt die verdichtete Luft in Richtung auf einen Brennerabschnitt 20 aus. Brennstoff wird von der Brennstoffanordnung 36 zu den einzelnen Brennern 34 geleitet, wo der Brennstoff mit der verdichteten Luft gemischt und im Brennerabschnitt 20 entzündet wird. Der Brennerabschnitt 20 leitet Verbrennungsgase zum Turbinenabschnitt 22, wo Wärmeenergie in mechanische Rotationsenergie umgewandelt wird, um den Kompressorabschnitt 18 und/oder den Generator 38 anzutreiben. Abgase verlassen den Turbinenabschnitt 22 und strömen durch den Auslassabschnitt 24 in die umgebende Atmosphäre. Abstandssensoren 52 und 54 erfassen eine Position und/oder Vibration einer Komponente 12 in Bezug auf eine Bezugsebene 50 und senden ein Signal, das die erfasste Position und/oder Vibration anzeigt, an die Rechenvorrichtung 40. Die Rechenvorrichtung 40 berechnet eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die eine Position einer Komponente 12 entlang der Y-Achse in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne beinhalten. Genauer berechnet die Rechenvorrichtung 40 eine Mehrzahl von ersten zeitbasierten Positionswerten, die eine Position der Komponente 12 in Richtung der Y-Achse mit Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne beinhalten. Außerdem berechnet die Rechenvorrichtung 40 eine Mehrzahl von zweiten zeitbasierten Positionswerten, die eine Position einer Komponente 12 in Richtung der X-Achse in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne beinhalten. Darüber hinaus berechnet die Rechenvorrichtung 40 eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die eine Position eines Mittelpunkts 48 einer Komponente innerhalb der Bezugsebene 50 beinhalten.
In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 über eine Ausgabeschnittstelle 62 auf graphische Weise eine Mehrzahl von Zeitspuren aus, die den errechneten zeitbasierten Positionswerten entsprechen. Außerdem gibt die Rechenvorrichtung 40 auf graphische Weise eine Mehrzahl von Bahnspuren aus, die den errechneten orbitalen Positionswerten entsprechen. In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 als Reaktion auf eine vom Anwender in die Rechenvorrichtung 40 eingegebene Auswahl selektiv die Mehrzahl von Zeitspuren und/oder die Mehrzahl von Bahnspuren aus.
4 ist ein Flussdiagramm eines Beispielsverfahrens 200, das bei der Überwachung eines Betriebs einer rotierenden Vorrichtung 10 (in 1 dargestellt) verwendet werden kann. Teile des Verfahrens 200 können von irgendeiner von den Rechenvorrichtungen 40 (in 1 und 2 dargestellt) oder von irgendeiner Kombination davon ausgeführt werden. 5 ist ein Beispiel für eine graphische Schnittstelle 72, die verwendet werden kann, um eine Betrieb der rotierenden Vorrichtung 10 zu überwachen. In dem Ausführungsbeispiel wird die graphische Schnittstelle 72 von der Rechenvorrichtung 40 (z. B. über eine Ausgabeschnittstelle 62, die in 2 dargestellt ist) bereitgestellt und kann über eine Eingabeschnittstelle (in 2 dargestellt) Eingaben (z. B. Auswahlen und/oder Einträge) empfangen. In einer Ausführungsform wird bzw. werden eine oder mehrere der hierin beschriebenen Auswahlen über eine Kommunikationsschnittstelle 70 (in 2 dargestellt) empfangen. Beispielsweise kann eine Auswahl über die Eingabeschnittstelle 66 einer an einem anderen Ort befindlichen Rechenvorrichtung 70 empfangen werden und kann durch eine Kommunikationsschnittstelle 70 der an einem anderen Ort befindlichen Rechenvorrichtung 40 gesendet werden.
In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Verfahren 200 das Senden eines Signals, das eine Position einer Komponente 12 in Bezug auf eine Bezugsebene 50 anzeigt, vom Abstandssensor 44 an die Rechenvorrichtung 40, 200. Die Rechenvorrichtung 40 berechnet eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, einschließlich einer Vibrationsamplitude der Komponente 12 entlang einer vordefinierten Achse in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne, zumindest teilweise auf Basis des empfangenen Signals, 204. Die Rechenvorrichtung 40 berechnet außerdem eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die eine Position eines Mittelpunkts 48 der Komponente 12 innerhalb der Bezugsebene 50 beinhalten, 206. In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 eine Mehrzahl von Zeitspuren 100 aus, die den errechneten zeitbasierten Positionswerten entsprechen und die eine Vibrationsamplitude der Komponente 12 in Richtung einer vordefinierten Achse darstellen, 208. Außerdem gibt die Rechenvorrichtung 40 eine Mehrzahl von Bahnspuren 102 aus, die den errechneten orbitalen Positionswerten entsprechen und die eine Position eines Mittelpunkts 48 innerhalb der Bezugsebene 50 in Richtung der X-Achse und der Y-Achse darstellen, 210. Darüber hinaus gibt die Rechenvorrichtung 40 als Reaktion auf eine vom Anwender in die Rechenvorrichtung 40 eingegebene Auswahl selektiv Zeitspuren 100, Bahnspuren 102 oder sowohl Zeit- als auch Bahnspuren 100 und 102 aus, 212. In einer Ausführungsform zeigt die Rechenvorrichtung 40 neben Bahnspuren 102 einen Pfeil 104 an, der eine Drehrichtung der Komponente 12 angibt.
Das Verfahren 200 beinhaltet auch das Berechnen einer ersten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, einschließlich einer Position einer Komponente 12 in Richtung der Y-Achse, 214, und das Berechnen einer zweiten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, einschließlich einer Position der Komponente 12 in Richtung der X-Achse, 216. Außerdem gibt die Rechenvorrichtung 40 eine erste Mehrzahl von Zeitspuren 106 aus, die der errechneten ersten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entsprechen und die eine Vibrationsamplitude der Komponente 12 in Richtung der Y-Achse in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne darstellen, 218. Darüber hinaus gibt die Rechenvorrichtung 40 eine zweite Mehrzahl von Zeitspuren 108 aus, die der errechneten zweiten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entsprechen und die eine Vibrationsamplitude der Komponente 12 in Richtung der X-Achse in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne darstellen, 220.
In dem Ausführungsbeispiel stellt die Rechenvorrichtung 40 eine graphische Schnittstelle 72 mit einer Datenanzeige 110 und einer Mehrzahl von Selektoren 112 bereit. Jeder Selektor 112 ist so gestaltet, dass er eine vom Anwender eingegebene Auswahl empfängt, mit der Zeit- und Bahnspuren 100 und 102, die auf der Datenanzeige 110 präsentiert bzw. ausgegeben werden, variabel ausgewählt und angepasst werden können. Außerdem weist die Datenanzeige 110 eine Mehrzahl von Datenabschnitten 114 auf, die Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 anzeigen. Jeder Datenabschnitt 114 weist eine grafische Skala 116 auf, die in eine Mehrzahl von Teilungen 118 unterteilt ist, die entlang einer vertikalen Achse 120 und entlang einer horizontalen Achse 122 ausgerichtet sind.
In dem Ausführungsbeispiel weist die Datenanzeige 110 einen ersten Datenabschnitt 124, einen zweiten Datenabschnitt 126 und einen dritten Datenabschnitt 128 auf. Der erste Datenabschnitt 124 stellt erste Zeitspuren 106 in Bezug auf eine erste graphische Skala 130 dar, die eine Vibrationsamplitude einer Komponente in Bezug auf die Y-Achse entlang einer vertikalen Achse 120 darstellt und eine Zeit entlang der horizontalen Achse 122 darstellt. Ein zweiter Datenabschnitt 126 stellt Bahnspuren 102 dar und weist eine zweite grafische Skala 132 auf, die eine Vibrationsamplitude einer Komponente in Bezug auf die Y-Achse entlang der vertikalen Achse 120 darstellt und eine Vibrationsamplitude der Komponente in Bezug auf die X-Achse entlang der horizontalen Achse darstellt. Ein dritter Datenabschnitt 128 stellt zweite Zeitspuren 108 in Bezug auf eine dritte grafische Skala 134 dar, die eine Vibrationsamplitude der Komponente in Bezug auf die X-Achse entlang der vertikalen Achse 120 darstellt und eine Zeit entlang der horizontalen Achse 122 darstellt. In dem Ausführungsbeispiel liegt der zweite Datenabschnitt 126 entlang der vertikalen Achse 120 zwischen dem ersten Datenabschnitt 124 und dem dritten Datenabschnitt 128, so dass die Bahnspuren zwischen den ersten Zeitspuren 106 und den zweiten Zeitspuren 108 angezeigt werden. In dem Ausführungsbeispiel sind außerdem die skalierten Einheiten der ersten graphischen Skala 130 den skalierten Einheiten der zweiten grafischen Skala 132 und der dritten graphischen Skala 134 ungefähr gleich, so dass die ersten Zeitspuren 106 den zweiten Zeitspuren 108 und den Bahnspuren 102 entsprechen, damit ein Anwender, der die ersten und zweiten Zeitspuren 106 und 108 und die Bahnspuren 102 visuell vergleicht, die Komponente 12 überwachen kann.
In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Verfahren 200 das Berechnen der zeitbasierten und orbitalen Positionswerte einschließlich einer Mehrzahl von vordefinierten Amplitudenskalierungsfaktoren. Die Rechenvorrichtung 40 gibt als Reaktion auf eine vom Anwender eingegebene Auswahl selektiv Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 aus, die einem vordefinierten Amplitudenskalierungsfaktor entsprechen. Außerdem gibt die Rechenvorrichtung 40 selektiv Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 aus, die Amplitudenskalierungsfaktoren, beispielsweise einer 1-, 2-, 5- und 10-fachen Amplitude, entsprechen.
Das Verfahren 200 beinhaltet auch das Berechnen von zeitbasierten Positionswerten, die eine Mehrzahl von vordefinierten skalierten Zeitspannen beinhalten. Die Rechenvorrichtung 40 gibt als Reaktion auf eine vom Anwender eingegebene Auswahl selektiv erste und zweite Zeitspuren 106 und 108 aus, die einer vordefinierten skalierten Zeitspanne entsprechen. Darüber hinaus gibt die Rechenvorrichtung 40 selektiv erste und zweite Zeitspuren 106 und 108 aus, die Zeitspannen-Skalierungen vom 1-, 2-, 5- und 10-fachen der Zeitspanne entsprechen.
In dem Ausführungsbeispiel entspricht jede Teilung 118 einer vordefinierten Messeinheit, wie beispielsweise einer Vibrationsamplitudeneinheit und/oder einer Zeiteinheit. Die Rechenvorrichtung 40 passt die Größe und die Form von Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 als Reaktion auf eine vom Anwender eingegebene Auswahl durch Anpassen einer Menge von Messeinheiten, die von den einzelnen Teilungen 118 definiert werden, selektiv an. Außerdem beinhaltet jede Achse 120 und 122 innerhalb der graphischen Skala 116 eine vordefinierte Menge an Messeinheiten. Die Rechenvorrichtung 40 passt außerdem als Reaktion auf eine vom Anwender eingegebene Auswahl die Größe und die Form von Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 durch selektives Anpassen einer Menge an Messeinheiten, die von den einzelnen Achsen 120 und 122 definiert werden, an.
In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Verfahren 200 außerdem das Senden eines Signals, das eine Drehfrequenz der rotierenden Vorrichtung 10 und/oder der Komponente 12 anzeigt, vom Drehzahlsensor 56 zur Rechenvorrichtung 40. Die Rechenvorrichtung 40 berechnet eine Mehrzahl von gefilterten zeitbasierten Positionswerten zumindest teilweise auf Basis der erfassten Drehfrequenz. Außerdem berechnet die Rechenvorrichtung 40 eine Mehrzahl von gefilterten orbitalen Positionswerten auf Basis der erfassten Drehfrequenz. Genauer berechnet die Rechenvorrichtung 40 gefilterte zeitbasierte und orbitale Positionswerte unter Verwendung eines Bandpassfilters (nicht dargestellt) mit einer Mittenfrequenz von beispielsweise etwa einer Drehfrequenz der Komponente 12. Somit entfernt der Filter in dem Ausführungsbeispiel unerwünschte Frequenzkomponenten aus den Signalen, die von den Sensoren 52 und 54 empfangen werden, so dass die Vibrationsamplitude der einzelnen Komponenten 12 isoliert werden kann und/oder leichter zu unterscheiden ist. Alternativ dazu kann der Filter ein Tiefpassfilter, ein Hochpassfilter oder irgendein anderer Filter sein, der eine Funktion des Überwachungssystems 14 wie hierin beschrieben ermöglicht.
In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 selektiv eine Mehrzahl von direkten Zeitspuren 136, die ungefilterten zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und eine Mehrzahl von gefilterten Zeitspuren 138, die den errechneten und gefilterten zeitbasierten Positionswerten entsprechen, aus. Ebenso gibt die Rechenvorrichtung 40 selektiv eine Mehrzahl von direkten Bahnspuren 140, die ungefilterten orbitalen Positionswerten entsprechen, und eine Mehrzahl von gefilterten Bahnspuren 142, die den errechneten und gefilterten orbitalen Positionswerten entsprechen, aus. In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 als Reaktion auf eine vom Anwender eingegebene Auswahl selektiv gefilterte Zeitspuren 138 und/oder direkte Zeitspuren 136 aus. Außerdem gibt die Rechenvorrichtung gefilterte Zeitspuren 138 neben direkten Zeitspuren 136 entlang der vertikalen Achse 120 aus. Die Rechenvorrichtung 40 gibt außerdem als Reaktion auf eine vom Anwender eingegebene Auswahl selektiv gefilterte Bahnspuren 142 und/oder direkte Bahnspuren 140 aus. Darüber hinaus gibt die Rechenvorrichtung 40 direkte Bahnspuren 140 neben gefilterten Bahnspuren 142 entlang der horizontalen Achse 122 aus.
In dem Ausführungsbeispiel weist die grafische Schnittstelle 72 einen Spuranzeigenselektor 144, einen Filterungsselektor 146, einen Amplitudenfaktorselektor 148, einen Zeitfaktorselektor 150 und einen Skalierungsselektor 152 auf. Der Spuranzeigenselektor 144 ist so gestaltet, dass er den Anwender in die Lage versetzt, die Auswahl der Spuren, die auf der Datenanzeige 110 angezeigt werden sollen, auszuwählen. Der Spuranzeigenselektor 144 beinhaltet eine Bahnspurauswahl 154, eine Zeitbasisauswahl 156 und eine Bahn-/Zeitbasis-(OTB-)Spurauswahl 158. Die Rechenvorrichtung 40 gibt als Reaktion auf die Eingabe eines Anwenders in Bezug auf die Bahnspurauswahl 154, die Zeitbasisauswahl 156 oder die OTB-Spurauswahl 158 selektiv Zeitspuren 100 und/oder Bahnspuren 102 aus. In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 als Reaktion auf eine Bahnspurauswahl 154 durch den Anwender Bahnspuren 102 aus. Darüber hinaus gibt die Rechenvorrichtung 40 als Reaktion auf eine Zeitbasisauswahl 156 durch den Anwender Zeitspuren 100 aus und gibt als Reaktion auf eine OTB-Spurauswahl durch den Anwender sowohl Zeit- als auch Bahnspuren 100 und 102 aus.
Der Filterungsselektor 146 ist so gestaltet, dass er einen Anwender in die Lage versetzt, selektiv Zeit- und Bahnspuren 136 und 140 und/oder gefilterte Zeit- und Bahnspuren 138 und 142 auszugeben. Der Filterungsselektor 146 beinhaltet eine Direktspurauswahl 160, eine Filterspurauswahl 162 und eine Direkt-/Filterspurauswahl 164. Die Rechenvorrichtung 40 gibt als Reaktion auf eine Auswahl einer Direktspurauswahl 160 durch den Anwender direkte Zeit- und Bahnspuren 136 und 140 aus und gibt als Reaktion auf die Auswahl einer Filterspurauswahl 162 durch den Anwender gefilterte Zeit- und Bahnspuren 138 und 142 aus. Außerdem gibt die Rechenvorrichtung 40 als Reaktion auf die Auswahl einer Direkt-/Filterspurauswahl 164 durch den Anwender sowohl direkte Zeit- und Bahnspuren 136 und 140 als auch gefilterte Zeit- und Bahnspuren 138 und 142 aus.
Der Amplitudenfaktorselektor 148 versetzt einen Anwender in die Lage, die Größe und die Form von Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 durch Anpassen einer Messeinheit, die von der graphischen Skala 116 oder den einzelnen Teilungen 118 definiert wird, anzupassen. Der Amplitudenfaktorselektor 148 weist eine Mehrzahl von Amplitudenfaktoren 166 auf, die einer Amplitudeneinheit entsprechen, die von der graphischen Skala 116 oder von den einzelnen Unterteilungen 118 definiert wird. Die Rechenvorrichtung 40 gibt Zeit- und Bahnspuren 100 und 200 aus, die dem ausgewählten Amplitudenfaktor entsprechen. In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Amplitudenfaktorselektor 148 Amplitudenfaktoren, die das 1-, 2-, 5- und 10-fache der skalierten Einheit beinhalten. Alternativ dazu kann der Amplitudenfaktorselektor 148 jede geeignete Zahl von Skalierungsfaktoren beinhalten, um das Überwachungssystem 14 in die Lage zu versetzen, wie hierin beschrieben zu arbeiten.
Der Zeitfaktorselektor 150 versetzt einen Anwender in die Lage, die Größe und die Form von Zeitspuren 100 durch Anpassen einer Zeitspanne, die von der graphischen Skala 116 oder den einzelnen Teilungen 118 definiert wird, anzupassen. Der Zeitfaktorselektor 150 weist eine Mehrzahl von Zeitspannen-Skalierungsfaktoren 168 auf, die das 1-, 2-, 5- und 10-fache der skalierten Einheit beinhalten. Alternativ dazu kann der Zeitfaktorselektor 150 jede geeignete Zahl von Skalierungsfaktoren beinhalten, mit denen das Überwachungssystem 14 in die Lage versetzt wird, wie hierin beschrieben zu arbeiten. In dem Ausführungsbeispiel gibt die Rechenvorrichtung 40 dadurch, dass sie die Zeitspanne, die von der graphischen Skala 116 oder den einzelnen Teilungen 118 definiert wird, so anpasst, dass diese einem ausgewählten Zeitspannen-Skalierungsfaktor entspricht, selektiv Zeitspuren 100 aus, die dem ausgewählten Zeitspannen-Amplitudenfaktor entsprechen.
Der Skalierungsselektor 152 versetzt einen Anwender in die Lage, eine Skalierung, die von einer graphischen Skala 116 oder den einzelnen Teilungen 118 definiert wird, anzupassen. Der Skalierungsselektor 152 beinhaltet eine auf einzelne Teilungen bezogene Auswahl 170 und eine auf die volle Größe bzw. die gesamte Skala bezogene Auswahl 172. Die Rechenvorrichtung 40 passt als Reaktion auf eine Auswahl einer auf die einzelnen Teilungen bezogenen Auswahl 170 durch den Anwender eine Menge von Messeinheiten, die von den einzelnen Teilungen 118 definiert wird, an. Genauer wird nach der Auswahl der auf die einzelnen Teilungen bezogenen Auswahl 170 die Menge der Messeinheiten, die von den einzelnen Teilungen 118 definiert werden, durch die Amplitudenfaktoren 166 und die Zeitspannen-Skalierungsfaktoren 168 angepasst. Darüber hinaus wird die Gesamtzahl der Messeinheiten, die von der graphischen Skala 116 definiert werden, nach Auswahl der auf die gesamte Skala bezogenen Auswahl 172 durch die Amplitudenfaktoren 166 und die Zeitspannen-Skalierungsfaktoren 168 angepasst.
Die Ausrichtung und die Position von Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 auf der Datenanzeige 110 wird so ausgewählt, dass sie einen Anwender in die Lage versetzt, erfasste Vibrationsamplituden der Komponente 12 entlang der X-Achse und der Y-Achse zu korrelieren, um unerwünschte Vibrationsamplituden innerhalb der Komponente 12 schnell und effizient zu identifizieren. Außerdem ermöglicht das Überwachungssystem 14 einem Anwender die Anpassung der Größe und der Form von Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 durch Anpassen der Amplitude und der Zeitspanne der Zeit- und Bahnspuren 100 und 102. Durch selektives Präsentieren bzw. Ausgeben von Zeit- und Bahnspuren 100 und 102 versetzt das Überwachungssystem den Anwender in die Lage, unerwünschte Vibrationsamplituden zu identifizieren, so dass der Anwender Korrekturmaßnahmen ergreifen kann, damit es seltener zu Beschädigungen der Komponente 12 und/oder der rotierenden Vorrichtung 10 kommt.
Die oben beschriebenen Systeme und Verfahren überwinden zumindest einige der Nachteile von bekannten Diagnoseplattformen durch die Schaffung eines Überwachungssystems, das die selektive Darstellung einer Mehrzahl von Spuren, die einer erfassten Vibrationsamplitude einer rotierenden Komponente innerhalb einer Bezugsebene entsprechen, ermöglicht. Darüber hinaus schaffen die hierin beschriebenen Ausführungsformen ein Überwachungssystem, das eine Position einer rotierenden Komponente in Richtung einer X-Achse und einer Y-Achse erfasst und eine Mehrzahl von Spuren, die der erfassten Vibrationsamplitude entsprechen, innerhalb des Kartesischen Koordinatensystems graphisch ausgibt. Außerdem versetzt das Überwachungssystem einen Anwender in die Lage, Größe und Form der Spuren durch Auswählen aus einer Mehrzahl von Skalierungsfaktoren zur Anpassung der skalierten Amplitude und der skalierten Zeitspannen, die den angezeigten Spuren entsprechen, selektiv anzupassen. Durch Anzeigen einer Mehrzahl von Spuren, die einer Vibrationsamplitude einer rotierenden Vorrichtung entsprechen, versetzt das hierin beschriebene Überwachungssystem einen Anwender in die Lage, unerwünschte Vibrationsamplituden im Gegensatz zu bekannten Diagnosesystemen schnell und effizient zu identifizieren, wodurch die Betriebsleistung der rotierenden Komponente erhöht wird.
Ein Beispiel für die technischen Auswirkungen der hierin beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen beinhaltet zumindest einen der folgenden Schritte: (a) Senden eines oder mehrerer Signale, die eine relative Position einer Komponente, die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, in Bezug auf einen Bezugsort anzeigen, von mindestens einem Sensor aus; (b) Berechnen einer Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne; (c) Berechnen einer Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die eine Position der Komponente innerhalb einer Bezugsebene beinhalten; und (d) Präsentieren bzw. Ausgeben einer Mehrzahl von Zeitspuren, die den errechneten zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und/oder einer Mehrzahl von Bahnspuren, die den errechneten orbitalen Positionswerten entsprechen.
Ausführungsbeispiele eines Überwachungssystems und -verfahrens zur Verwendung bei der Überwachung des Betriebs einer rotierenden Vorrichtung sind oben ausführlich beschrieben. Die Systeme und Verfahren sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt; vielmehr können Komponenten des Systems und/oder Verfahrensschritte hierin unabhängig und getrennt von anderen Komponenten verwendet werden und sind nicht nur auf die Verwirklichung im Zusammenhang mit dem Turbinensystem, das hierin beschrieben ist, beschränkt. Das Ausführungsbeispiel kann vielmehr im Zusammenhang mit vielen anderen Anwendungen für rotierende Systeme verwendet werden.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können unter Verwendung einer Computer-basierten und/oder Rechenvorrichtungs-basierten Betriebsumgebung ausgeführt werden, wie hierin beschrieben. Eine Computer- oder Rechenvorrichtung kann einen oder mehrere Prozessoren oder Prozessoreinheiten, einen Systemspeicher und irgendeine Form von nicht-flüchtigem, Computer-lesbarem Medium aufweisen. Beispiele für nicht-flüchtige Computer-lesbare Medien sind unter anderem Flash-Speichervorrichtungen, Festplattenlaufwerke, Digital Versatile Discs (DVDs), Compact Discs (CDs), Floppy Disks und Bandkassetten. Als Beispiel und ohne eine Beschränkung darzustellen, beinhalten Computer-lesbare Medien Computer-Speichermedien und Kommunikationsmedien. Computer-lesbare Speichermedien sind nicht-flüchtig und speichern Informationen, wie Computer-lesbare Befehle, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten. Kommunikationsmedien beinhalten in der Regel Computer-lesbare Befehle, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem modulierten Datensignal, wie einer Trägerwelle oder einem anderen Übertragungsmechanismus und beinhalten irgendeine Art von informationslieferndem Medium. Beliebige Kombinationen der obigen sind ebenfalls im Bereich der Computer-lesbaren Medien eingeschlossen.
Obwohl sie in Verbindung mit einem Beispiel für eine Rechensystemumgebung beschrieben worden sind, eignen sich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für einen Betrieb mit zahlreichen anderen universalen oder speziellen Rechensystemumgebungen oder konfigurationen. Beispiele für bekannte Computersysteme, -umgebungen und/oder -konfigurationen, die zur Verwendung mit Aspekten der Erfindung geeignet sein können, sind unter anderem mobile Computer-Vorrichtungen, Personal Computer, Server-Computer, in der Hand zu haltende oder Laptop-Vorrichtungen, Multiprozessorsysteme, Spielekonsolen, Mikroprozessor-basierte Systeme, Set-Top-Boxen, programmierbare Unterhaltungs- bzw. Verbraucherelektronik, mobile Telefone, Netz-PCs, Minicomputer, Mainframe-Computer, verteilte Rechnerumgebungen, die eines der oben genannten Systeme oder Geräte aufweisen, und dergleichen.
Aspekte der Erfindung wandeln einen Universal-Computer in eine spezielle Rechenvorrichtung um, wenn er dafür ausgelegt wird, die hierin beschriebenen Befehle auszuführen. Obwohl in manchen Zeichnungen bestimmte Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sein können, die in anderen fehlen, dient dies nur der Vereinfachung. Gemäß den Grundlagen der Erfindung kann auf jedes Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit jedem anderen Merkmal einer anderen Zeichnung Bezug genommen oder Anspruch erhoben werden.
In der obigen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Erfindung einschließlich der bestehen Weise zu offenbaren, und auch, um Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu auch die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen und Systemen und die Durchführung zugehöriger Verfahren gehört. Der Schutzbereich der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele umfassen, die einem Fachmann einfallen mögen. Diese anderen Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche eingeschlossen sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche kaum unterscheiden.
Obwohl die Erfindung anhand verschiedener spezieller Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen ausgeführt werden kann, die im Gedanken und Bereich der Ansprüche liegen.
Hierin wird ein System 14 zur Verwendung bei der Überwachung einer rotierenden Vorrichtung 10 beschrieben. Das System weist mindestens einen Sensor 44, eine Eingabevorrichtung 66, eine Anzeigevorrichtung 62 und einen Prozessor 58 auf. Der Sensor ist so ausgelegt, dass er eine Position einer Komponente, die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, erfasst und ein Signal erzeugt, das die Position der Komponente mit Bezug auf einen Bezugsort anzeigt. Die Eingabevorrichtung ist so ausgelegt, dass sie ein Signal erzeugt, das eine Auswahl anzeigt, die von einem Anwender eingegeben wird. Der Prozessor steht in Kommunikationsverbindung mit dem Sensor, der Eingabevorrichtung und der Anzeigevorrichtung und ist so programmiert, dass er eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, mit Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet. Eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, wird von dem Prozessor berechnet. Der Prozessor gibt als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl eine Mehrzahl von Zeitspuren 100, die der errechneten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und/oder eine Mehrzahl von Bahnspuren 102, die der errechneten Mehrzahl von orbitalen Positionswerten entsprechen, aus.
Hierin wird ein System 14 zur Verwendung bei der Überwachung des Betriebs einer rotierenden Vorrichtung 10 beschrieben. Das System weist mindestens einen Sensor 44, eine Eingabevorrichtung 66, eine Anzeigevorrichtung 62 und einen Prozessor 58 auf. Der Sensor ist so gestaltet, dass er eine Position einer Komponente, die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, erfasst und ein Signal erzeugt, das die Position der Komponente in Bezug auf einen Bezugsort anzeigt. Die Eingabevorrichtung ist so gestaltet, dass sie ein Signal erzeugt, das eine von einem Anwender eingegebene Auswahl anzeigt. Der Prozessor steht mit dem Sensor, der Eingabevorrichtung und der Anzeigevorrichtung in Kommunikationsverbindung und ist so programmiert, dass er eine Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet. Eine Mehrzahl von orbitalen Positionswerten, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, wird vom Prozessor berechnet. Der Prozessor gibt eine Mehrzahl von zeitbasierten Spuren 100, die der errechneten Mehrzahl von zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und/oder eine Mehrzahl von Bahnspuren 102, die der errechneten Mehrzahl von orbitalen Positionswerten entsprechen, als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl graphisch aus.
Bezugszeichenliste

10: ROTIERENDE VORRICHTUNG
12: ROTIERENDE KOMPONENTE
14: ÜBERWACHUNGSSYSTEM
16: EINLASSABSCHNITT
18: KOMPRESSORABSCHNITT
20: BRENNERABSCHNITT
22: TURBINENABSCHNITT
24: AUSLASSABSCHNITT
28: ANTRIEBSWELLE
30: MITTELACHSE
32: LAGER
34: BRENNER
36: BRENNSTOFFANORDNUNG
38: GENERATOR
40: RECHENVORRICHTUNG
42: SENSOR
44: ABSTANDSSENSOR
46: LÜCKE
48: MITTELPUNKT
50: BEZUGSEBENE
52: ERSTER ABSTANDSSENSOR
54: ZWEITER ABSTANDSSENSOR
56: DREHZAHLSENSOR
58: PROZESSOR
60: SPEICHERVORRICHTUNG
62: AUSGABESCHNITTSTELLE
66: EINGABESCHNITTSTELLE
68: SENSORSCHNITTSTELLE
70: KOMMUNIKATIONSSCHNITTSTELLE
72: GRAPHISCHE SCHNITTSTELLE
100: ZEITSPUREN
102: BAHNSPUREN
104: PFEIL
106: ERSTE ZEITSPUREN
108: ZWEITE ZEITSPUREN
110: DATENANZEIGE
112: SELEKTOR
114: DATENABSCHNITT
116: GRAPHISCHE SKALA
118: TEILUNG
120: VERTIKALE ACHSE
122: HORIZONTALE ACHSE
124: ERSTER DATENABSCHNITT
126: ZWEITER DATENABSCHNITT
128: DRITTER DATENABSCHNITT
130: ERSTE GRAPHISCHE SKALA
132: ZWEITE GRAPHISCHE SKALA
134: DRITTE GRAPHISCHE SKALA
136: DIREKTE ZEITSPUREN
138: GEFILTERTE ZEITSPUREN
140: DIREKTE BAHNSPUREN
142: GEFILTERTE BAHNSPUREN
144: SPURANZEIGESELEKTOR
146: FILTERUNGSSELEKTOR
148: AMPLITUDENFAKTORSELEKTOR
150: ZEITFAKTORSELEKTOR
152: SKALIERUNGSSELEKTOR
154: AUSWAHL VON BAHNSPUREN
156: AUSWAHL VON ZEITBASIS
158: AUSWAHL VON OTB-SPUREN
160: AUSWAHL VON DIREKTEN SPUREN
162: AUSWAHL VON GEFILTERTEN SPUREN
164: AUSWAHL VON DIREKTEN/GEFILTERTEN SPUREN
166: AMPLITUDENFAKTOREN
168: ZEITSPANNEN-SKALIERUNGSFAKTOREN
170: TEILUNGSAUSWAHL
172: VOLLSKALAAUSWAHL
200: VERFAHREN
202: SENDEN EINES SIGNALS
204: BERECHNEN EINER MEHRZAHL VON ZEITBASIERTEN POSITIONSWERTEN
206: BERECHNEN EINER MEHRZAHL VON ORBITALEN POSITIONSWERTEN
208: DARSTELLEN EINER MEHRZAHL VON ZEITSPUREN
210: DARSTELLEN EINER MEHRZAHL VON BAHNSPUREN
212: DARSTELLEN DER ZEITSPUREN UND DER BAHNSPUREN
214: BERECHNEN EINES ERSTEN ZEITBASIERTEN POSITIONSWERTS
216: BERECHNEN EINES ZWEITEN ZEITBASIERTEN POSITIONSWERTS
218: AUSGEBEN VON ERSTEN ZEITSPUREN
220: AUSGEBEN VON ZWEITEN ZEITSPUREN

Claims

System (14) zur Verwendung bei der Überwachung des Betriebs einer rotierenden Vorrichtung (10), wobei das System aufweist: mindestens einen Sensor (44), der so gestaltet ist, dass er eine relative Position einer Komponente (12), die mit der rotierenden Vorrichtung verbunden ist, erfasst und ein Signal erzeugt, das die Position der Komponente in Bezug auf einen Bezugsort angibt; eine Eingabevorrichtung (66), die so gestaltet ist, dass sie ein Signal erzeugt, das eine von einem Anwender eingegebene Auswahl anzeigt; eine Anzeigevorrichtung (62); und einen Prozessor (58), der in Kommunikationsverbindung mit dem mindestens einen Sensor, der Eingabevorrichtung und der Anzeigevorrichtung steht, wobei der Prozessor so programmiert ist, dass er: mehrere zeitbasierte Positionswerte, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet; mehrere orbitale Positionswerte berechnet, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind; und als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung eingegebene Auswahl mehrere Zeitspuren (100), die den errechneten zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und/oder mehrere Bahnspuren (102) graphisch ausgibt, die den errechneten orbitalen Positionswerten entsprechen.
System (14) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (58) ferner so programmiert ist, dass er: die Zeitspuren (100) und die Bahnspuren (102) in Bezug auf eine graphische Skala (116) ausgibt, die eine vordefinierte Menge von Messeinheiten aufweist; und als Reaktion auf eine Anwenderauswahl, mit der eine Form der Zeitspuren und der Bahnspuren selektiv angepasst werden soll, die Menge an Messeinheiten innerhalb der graphischen Skala anpasst.
System (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen ersten Sensor (52), der so gestaltet ist, dass er eine Position der Komponente (12) in Richtung der Y-Achse erfasst; und einen zweiten Sensor (54), der so gestaltet ist, dass er eine Position der Komponente in Richtung der X-Achse erfasst.
System (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (58) ferner so programmiert ist, dass er: eine erste Gruppe von zeitbasierten Positionswerten, die eine relative Position der Komponente (12) in Richtung der Y-Achse beinhalten, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet; eine zweite Gruppe von zeitbasierten Positionswerten, die eine relative Position der Komponente in Richtung der X-Achse beinhalten, in Bezug auf die vordefinierte Zeitspanne berechnet; und eine erste Zeitspur (106), die der errechneten ersten Gruppe von zeitbasierten Positionswerten entspricht, und eine zweite Zeitspur (108) graphisch ausgibt, die der errechneten Gruppe von zeitbasierten Positionswerten entspricht.
System (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (58) ferner so programmiert ist, das er: die zeitbasierten Positionswerte und die orbitalen Positionswerte mit vordefinierten Amplitudenskalierungsfaktoren berechnet; und die Zeit- und Bahnspuren (100, 102), die einem vordefinierten Amplitudenskalierungsfaktor entsprechen, als Reaktion auf eine Anwenderauswahl selektiv ausgibt.
System (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (58) ferner so programmiert ist, dass er: die zeitbasierten Positionswerte einschließlich von vordefinierten Zeitspannen berechnet; und die Zeitspur (100), die den errechneten zeitbasierten Positionswerten in einer vordefinierten Zeitspanne entspricht, als Reaktion auf eine Anwenderauswahl selektiv ausgibt.
System (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner einen zweiten Sensor (56) aufweisend, der so gestaltet ist, dass er eine Drehfrequenz der rotierenden Vorrichtung (10) erfasst und ein Signal, das die erfasste Drehfrequenz anzeigt, erzeugt, wobei der Prozessor (58) mit dem Sensor in Kommunikationsverbindung steht und der Prozessor so programmiert ist, dass er: einen ersten gefilterten zeitbasierten Positionswert zumindest teilweise auf Basis des empfangenen Signals berechnet; und eine gefilterte Zeitspur (138), die dem errechneten gefilterten zeitbasierten Positionswert entspricht, als Reaktion auf eine Anwenderauswahl ausgibt.
Eines oder mehrere Computer-lesbare Speichermedien, auf denen sich Computer-ausführbare Befehle befinden, wobei die Computer-ausführbaren Befehle, wenn sie von mindestens einem Prozessor (58) ausgeführt werden, bewirken, dass der mindestens eine Prozessor: ein Signal empfängt, das eine Position einer Komponente (12), die mit einer rotierenden Vorrichtung (1) verbunden ist, in Bezug auf einen Bezugsort anzeigt; zeitbasierte Positionswerte, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet; orbitale Positionswerte berechnet, die mit einer relativen Position der Komponente assoziiert sind; und Zeitspuren (100), die den errechneten zeitbasierten Positionswerten entsprechen, und/oder Bahnspuren (102), die den errechneten orbitalen Positionswerten entsprechen, als Reaktion auf eine von einem Anwender über die Eingabevorrichtung (66) eingegebene Auswahl graphisch ausgibt.
Eines oder mehrere Computer-lesbare Speichermedien nach Anspruch 8, wobei die Computer-lesbaren Befehle, wenn sie von mindestens einem Prozessor (58) ausgeführt werden, bewirken, dass der mindestens eine Prozessor: die Zeitspuren (100) und die Bahnspuren (102) in Bezug auf eine graphische Skala (116) ausgibt, die eine Mehrzahl von Teilungen (118) aufweist; und die Zeit- und Bahnspuren, die einem vordefinierten Teilungsskalierungsfaktor entsprechen, als Reaktion auf eine Anwenderauswahl selektiv ausgibt.
Eines oder mehrere Computer-lesbare Speichermedien nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Computer-ausführbaren Befehle, wenn sie von mindestens einem Prozessor (58) ausgeführt werden, bewirken, dass der mindestens eine Prozessor: eine erste Gruppe von zeitbasierten Positionswerten, die eine relative Position der Komponente (12) in Richtung der Y-Achse beinhalten, in Bezug auf eine vordefinierte Zeitspanne berechnet; eine zweite Gruppe von zeitbasierten Positionswerten, die eine relative Position der Komponente entlang der X-Achse beinhalten, in Bezug auf die vordefinierte Zeitspanne berechnet; und eine erste Zeitspur (106), die der errechneten ersten Gruppe von zeitbasierten Positionswerten entspricht, und eine zweite Zeitspur (108), die der errechneten zweiten Gruppe von zeitbasierten Positionswerten entspricht, graphisch ausgibt.