DE102019127449A1

DE102019127449A1 - Schwingungsspektrenfensterverbesserung

Info

Publication number: DE102019127449A1
Application number: DE102019127449.4A
Authority: DE
Inventors: Anthony J. Hayzen; Stewart V. Bowers; Christopher G. Hilemon; John W. Willis
Original assignee: Computational Systems Inc
Current assignee: Computational Systems Inc
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-02-11
Also published as: CN112326282A; CN112326282B; US11148244B2; US20210039218A1

Abstract

Während des Überwachens des Zustands einer Maschine werden von einem erfahrenen Analytiker oft Schwingungsdaten zur Analyse erfasst. Systeme und Verfahren zum Analysieren von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung werden hierin offenbart. Ein System kann dazu konfiguriert sein, Schwingungsdaten von einem oder mehreren Schwingungssensoren zu erfassen, ein Schwingungsspektrum der Schwingungsdaten zu erzeugen und einen Spektralplot des Schwingungsspektrums zu erzeugen. Das System kann eine Auswahl einer Region des Spektralplots empfangen und ein modifizierbares Fenster des Schwingungsspektrums erzeugen, das in den Spektralplot eingebettet ist. Das System kann ein Set an grafischen Darstellungstools zusammen mit einem modifizierbaren Fenster anzeigen, die es einem Benutzer ermöglichen, an dem Fenster Änderungen vorzunehmen. Das System kann die Änderungen erkennen und das modifizierbare Fenster entsprechend aktualisieren.

Description

GEBIET
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Maschinenzustandsüberwachung. Insbesondere betrifft diese Erfindung Systeme und Verfahren zur Analyse von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung.
HINTERGRUND
Sofern hierin nichts anderes angegeben ist, sind die in diesem Abschnitt beschriebenen Materialien nicht Stand der Technik der Ansprüche in dieser Anmeldung und werden durch Einbeziehung in diesen Abschnitt nicht als Stand der Technik anerkannt.
Während der Zustand einer Maschine überwacht wird, werden oft Schwingungsdaten erfasst, und sie können verwendet werden, um lose Teile, aus dem Gleichgewicht geratene Komponenten oder fehlerhafte Komponenten zu identifizieren. Schwingungsdaten werden typischerweise als Schwingungsspektrum erfasst und analysiert. Ein scharfsinniger Analytiker, oft jemand mit jahrelanger Erfahrung, wird benötigt, um Schwingungsspektren genau zu analysieren, die Merkmale des Spektrums zu klassifizieren und Bestimmungen zum Zustand der Maschine und ihrer Komponenten vorzunehmen.
Es entstehen jedoch sogar für eine erfahrene Fachperson noch Schwierigkeiten und Ineffizienzen. Zum Beispiel kann ein bestimmter Abschnitt des Schwingungsspektrums für den Analytiker von Interesse sein, die in diesem Abschnitt vorliegenden Peaks können jedoch im Vergleich zu dem gesamten Spektrum kleine Amplituden aufweisen und daher schwierig zu erkennen sein. In einem weiteren Beispiel kann ein bestimmter Peak Merkmale aufweisen, die besser in einem anderen Bereich analysiert würden. In beiden Fällen wäre es erforderlich, dass der Analyst zu den erfassten Daten zurückkehrt und einen zweiten Plot mit den gewünschten Eigenschaften erstellt. Darüber hinaus weisen derzeitige Analyseverfahren zusätzliche Folgen auf. In dem Beispiel, in dem der Analytiker den Abschnitt mit kleinen Peaks amplifiziert hat, kann der Analytiker außerstande sein, den Abschnitt mit dem Rest des Spektrums zu vergleichen, da andere Peaks außerhalb des Bereichs des angezeigten Spektrums liegen. In dem Fall, in dem die geplottete Variable geändert wurde, können die anderen Regionen des Plots nach der Umwandlung unentzifferbar werden. Daher muss der Analytiker die Daten, um den Abschnitt mit dem Rest des Spektrums zu vergleichen, wiederholt erneut plotten und viele Fenster öffnen. In beiden Fällen verwenden die vorliegenden Verfahren die Datenverarbeitungsressourcen sowie die Zeit des Analytikers ineffizient.
Deshalb werden Verfahren und Vorrichtungen zur vergleichenden Analyse von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung benötigt.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung ist im Allgemeinen auf Techniken zur vergleichenden Analyse von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung ausgerichtet.
Einige hierin beschriebene Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung zum Analysieren von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung bereit. Die Vorrichtung umfasst einen oder mehrere Schwingungssensoren, die konfiguriert sind, Maschinenschwingungsdaten zu erfassen, und einen Prozessor, der kommunikativ mit dem einen oder den mehreren Schwingungssensoren gekoppelt ist. Der Prozessor ist dazu konfiguriert:

- eine schnelle Fourier-Transformation an den Maschinenschwingungsdaten durchzuführen, um ein Schwingungsspektrum zu erzeugen, das eine Amplitude einer ersten Variablen als Frequenzfunktion definiert,
- einen Spektralplot des Schwingungsspektrums zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung zu erzeugen, wobei der Spektralplot eine x-Achse, die die Frequenz angibt, und eine y-Achse, die die Amplitude der ersten Variablen angibt, aufweist;
- ein modifizierbares Fenster innerhalb des Spektralplots zu erzeugen, wobei das modifizierbare Fenster mindestens einen Abschnitt des Schwingungsspektrums in Bezug auf eine zweite y-Achse anzeigt; und
- eine Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eine oder beide Positionsänderungen des modifizierbaren Fensters entlang der x-Achse des Spektralplots und eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert.

In einigen Ausführungsformen umfasst die erste y-Achse des Spektralplots ein erstes Etikett und einen ersten Maßstab, und die zweite y-Achse des modifizierbaren Fensters umfasst ein zweites Etikett und einen zweiten Maßstab.
In einigen Ausführungsformen unterscheiden sich das erste Etikett und der erste Maßstab von dem zweiten Etikett und dem zweiten Maßstab.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert:

- das modifizierbare Fenster zu erzeugen, das eine Vorderflanke, die einer ersten Frequenz auf der x-Achse entspricht, und eine Rückflanke, die einer zweiten Frequenz auf der x-Achse entspricht, aufweist;
- eine Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eines oder beide aus einer Bewegung einer Position der Vorderflanke entlang der x-Achse und einer Bewegung einer Position der Rückflanke entlang der x-Achse spezifiziert; und
- das modifizierbare Fenster zu regenerieren, das eines oder beide aus der Vorderflanke und der Rückflanke gemäß der einen oder den mehreren durch die Eingabe von der von der Benutzeroberfläche spezifizierten Bewegung neu positioniert aufweist.

In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert:

- eine Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert; und
- das modifizierbare Fenster zu regenerieren, das den Maßstab der y-Achse wie von der Eingabe von der Benutzeroberfläche geändert aufweist. In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert:
- eine Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eine zweite innerhalb des modifizierbaren Fensters zu plottende Variable anstelle der ersten Variablen spezifiziert; und
- das modifizierbare Fenster zu regenerieren, um einen Spektralplot der zweiten Variablen als Frequenzfunktion anzuzeigen.

In einigen Ausführungsformen wird der Spektralplot der zweiten Variablen durch Anwenden einer Transferfunktion auf die erste Variable innerhalb des von dem modifizierbaren Fenster definierten Frequenzbereichs erzeugt.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert, ein Etikett und einen Maßstab der zweiten y-Achse zu aktualisieren, um der zweiten Variablen zu entsprechen.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert, einen Plot der Transferfunktion zu erzeugen, die angewendet wird, um den Spektralplot der zweiten Variablen zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert, eine Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die angibt, dass eine Auswahl der ersten Variablen Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert:

- den Spektralplot des Schwingungsspektrums in einer ersten Farbe zu erzeugen; und
- das modifizierbare Fenster in einer zweiten Farbe zu erzeugen, die sich von der ersten Farbe unterscheidet.

In einem weiteren Aspekt werden hierin beschriebene Ausführungsformen auf eine Vorrichtung zum Analysieren von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung ausgerichtet. Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens umfasst die folgenden Schritte:

(a) Erheben von Maschinenschwingungsdaten von einem oder mehreren Schwingungssensoren;
(b) Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation an den Maschinenschwingungsdaten, um ein Schwingungsspektrum zu erzeugen, das eine Amplitude einer ersten Variablen als Frequenzfunktion definiert,
(c) Erzeugen eines Spektralplots des Schwingungsspektrums zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Spektralplot eine x-Achse, die die Frequenz angibt, und eine y-Achse, die die Amplitude der ersten Variablen angibt, aufweist;
(d) Erzeugen eines modifizierbaren Fensters innerhalb des Spektralplots, wobei das modifizierbare Fenster mindestens einen Abschnitt des Schwingungsspektrums in Bezug auf eine zweite y-Achse anzeigt; und
(e) Empfangen einer Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung, die eine oder beide Positionsänderungen des modifizierbaren Fensters entlang der x-Achse des Spektralplots und eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert.

In einigen Ausführungsformen umfasst die erste y-Achse des Spektralplots ein erstes Etikett und einen ersten Maßstab, und die zweite y-Achse des modifizierbaren Fensters umfasst ein zweites Etikett und einen zweiten Maßstab.
In einigen Ausführungsformen unterscheiden sich das erste Etikett und der erste Maßstab von dem zweiten Etikett und dem zweiten Maßstab.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes:

Schritt (d), umfassend ein Erzeugen des modifizierbaren Fensters, das eine Vorderflanke, die einer ersten Frequenz auf der x-Achse entspricht, und eine Rückflanke, die einer zweiten Frequenz auf der x-Achse entspricht, aufweist;
(e) Empfangen einer Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung, die eines oder beide aus einer Bewegung einer Position der Vorderflanke entlang der x-Achse und einer Bewegung einer Position der Rückflanke entlang der x-Achse spezifiziert; und
(f) Regenerieren des modifizierbaren Fensters, das eines oder beide aus der Vorderflanke und der Rückflanke gemäß der einen oder den mehreren durch die Eingabe von der Benutzeroberfläche spezifizierten Bewegungen neu positioniert aufweist.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes:

Schritt (e), umfassend ein Empfangen einer Eingabe von der
Benutzeroberflächenvorrichtung, die eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert; und
(f) Regenerieren des modifizierbaren Fensters, das den Maßstab der y-Achse wie von der Eingabe von der Benutzeroberfläche geändert aufweist.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes:

(f) Empfangen einer Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung, die eine zweite innerhalb des modifizierbaren Fensters zu plottende Variable anstelle der ersten Variablen spezifiziert; und
(g) Regenerieren des modifizierbaren Fensters, um einen Spektralplot der zweiten Variablen als Frequenzfunktion anzuzeigen.

In einigen Ausführungsformen umfasst Schritt (g) ein Anwenden einer Transferfunktion auf die erste Variable innerhalb des von dem modifizierbaren Fenster definierten Frequenzbereichs.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Aktualisieren eines Etiketts und eines Maßstabs der zweiten y-Achse, um der zweiten Variablen zu entsprechen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Erzeugen eines Plots der Transferfunktion, die angewendet wird, um den Spektralplot der zweiten Variablen zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Empfangen einer Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung, die angibt, dass eine Auswahl der ersten Variablen Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung ist.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens:

umfasst Schritt (c) ein Erzeugen des Spektralplot des Schwingungsspektrums in einer ersten Farbe, und

Schritt (d) ein Erzeugen des modifizierbaren Fensters in einer zweiten Farbe, die sich von der ersten Farbe unterscheidet.
Die vorstehende Zusammenfassung dient nur der Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Zusätzlich zu den veranschaulichenden Aspekten und oben beschriebenen Merkmalen werden durch Verweis auf die Zeichnungen und die folgende ausführliche Beschreibung weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale ersichtlich.
Figurenliste
Weitere Ausführungsformen werden durch Verweis auf die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Figuren ersichtlich, wobei Elemente nicht darauf zu beschränken sind, die Einzelheiten klarer zu zeigen, und wobei gleiche Referenznummern gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten angeben, und wobei:

1 Komponenten einer Vorrichtung zur Analyse von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;
2, 3 und 4 Schwingungsspektralgraphen zeigen, die von dem Prozessor der in 1 gezeigten Vorrichtung hergestellt werden; und
5 ein Verfahren zum Erzeugen von Schwingungsspektralgraphen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden. Die in der ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen sollen den Umfang nicht einschränken. Es können weitere Ausführungsformen verwendet werden und weitere Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Sinn oder dem Geltungsbereich des hierin vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Diese Offenbarung ist im Allgemeinen auf Verfahren, Geräte, Systeme und/oder Vorrichtungen ausgerichtet, die mit dem Analysieren und Anzeigen von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung zusammenhängen.
Vorrichtungen und Systeme zum Analysieren von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung können einen oder mehrere Schwingungssensoren umfassen, die zum Überwachen von Maschinenverschiebung, - geschwindigkeit, -beschleunigung oder einer Kombination der drei konfiguriert ist. In verschiedenen Ausführungsformen können die Schwingungssensoren mikroelektromechanische Systemsensoren (MEMS), piezoresistive Sensoren, piezoelektrische Sensoren, elektromagnetische Sensoren, Laserverschiebungssensoren, akustische Sensoren oder dergleichen sein. Wie zu erkennen ist, sollen die Schwingungssensoren nicht so interpretiert werden, dass sie auf einen bestimmten Modus des Sammelns von Maschinenschwingungsdaten beschränkt sind. Schwingungsdaten beziehen sich auf Daten, die von den Schwingungssensoren gesammelt werden, und Merkmale der Daten können basierend auf dem/den Sensor(en), die in einer bestimmten Ausführungsform angeordnet sind, variieren.
Gemäß einigen Ausführungsformen können Systeme und Vorrichtungen eine Computerhardwarevorrichtung umfassen. Die Computerhardwarevorrichtung kann ein Server, ein Desktopcomputer, eine Spezialcomputervorrichtung, ein Tabletcomputer, ein Smartphone oder ein Komponentenebenenprozessor sein. Die Computerhardwarevorrichtung umfasst unter anderem einen Speicher, der konfiguriert ist, Anweisungen zu speichern, und einen oder mehrere Prozessoren, die kommunikativ mit dem Speicher gekoppelt sind.
Die Computerhardwarevorrichtung kann auch andere Komponenten umfassen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen, die entfernbar oder nicht entfernbar sein können, Audio- und Videoeingangskomponenten, Peripheriekomponenten und Kommunikationskomponenten. Peripheriekomponenten können Eingangsvorrichtungen umfassen (z. B. Tastatur, Maus, Stift, Spracheingangsvorrichtung, Berührungseingabevorrichtung usw.) und andere Peripherievorrichtungen (z. B. Drucker, Scanner usw.), die über eine serielle Bus-Schnittstelle, wie beispielsweise einen USB-Anschluss oder eine Parallelanschlussschnittstelle kommunizieren können. Eine Kommunikationskomponente kann unter anderem eine Netzwerksteuerung umfassen, die konfiguriert ist, Kommunikationen mit einer oder mehreren anderen Computervorrichtungen über eine Netzwerkkommunikationsverbindung über einen oder mehrere Kommunikationsanschlüsse, wie beispielsweise einen Ethernet-Anschluss, oder über ein drahtloses Netzwerk zu ermöglichen. Die eine oder die mehreren anderen Computervorrichtungen sind nicht auf Vorrichtungen beschränkt, die sich an demselben Ort befinden wie die Computerhardwarevorrichtung, und können Computervorrichtungen wie beispielsweise Server in einem Remote-Rechenzentrum umfassen.
Zusätzlich kann eine Vorrichtung, ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, wie beispielsweise ein Prozessor, kommunikativ mit einer Anzeigevorrichtung verbunden sein. Die Anzeigevorrichtung kann ein Monitor, Fernseher, Projektor, eine Virtual-Reality-Vorrichtung (VR) oder eine Anzeigevorrichtung mit zusätzlichen Fähigkeiten sein, wie beispielsweise der Touchscreen eines Handys oder eines Tabletgeräts. Im Allgemeinen kann jede Art von Anzeigevorrichtung in Verbindung mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Sammeln und Analysieren von Schwingungsspektrendaten im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung. 5 zeigt Schritte einer Ausführungsform eines Verfahrens, das unter Verwendung der Vorrichtung 100 durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung 100 umfasst einen oder mehrere Schwingungssensoren 104, die an einer Maschine 102 angebracht sind, einen Prozessor 106, der Schwingungssignale von dem einen oder den mehreren Sensoren 104 empfängt und Schwingungsdaten basierend auf den Schwingungssignalen verarbeitet, und eine Anzeigevorrichtung 110 zum Anzeigen von Schwingungsdaten für einen Analytiker.
Der eine oder die mehreren Schwingungssensoren 104 sind dazu konfiguriert, Schwingungsdaten im Zusammenhang mit der Maschine 102 zu sammeln (5 Schritt 502). Zum Beispiel können der eine oder die mehreren Schwingungssensoren 104 piezoelektrische Beschleunigungsmesser umfassen, die an verschiedenen Bereichen der Maschine 102 montiert sind. Die von dem einen oder den mehreren Schwingungssensoren 104 erzeugten Schwingungssignale werden aufbereitet und in digitale Daten umgewandelt, bevor sie von dem Prozessor 106 analysiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt der Prozessor 106 eine FFT an den Zeitdomänenschwingungsdaten aus, um ein Schwingungsspektrum zu erzeugen (Schritt 506). Im Allgemeinen definiert das Schwingungsspektrum eine Amplitude einer ersten Variablen als Frequenzfunktion. Die erste Variable kann Verschiebung, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder ein anderer Schwingungsamplitudenwert sein. Die erste Variable kann ein Standardwert sein, der durch das Programmieren des Prozessors 106 bestimmt wird, oder sie kann von einem Benutzer über eine Benutzeroberfläche (user interface, UI) ausgewählt werden (Schritt 504). Zum Beispiel kann der Prozessor 106 eine erste Standardvariable basierend auf den Eigenschaften von dem einen oder den mehreren Schwingungssensoren 104 bestimmten.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Prozessor 106 dazu konfiguriert, einen Spektralplot 108 des Schwingungsspektrums zu erzeugen und den Spektralplot 108 auf der Anzeigevorrichtung 110 anzuzeigen (Schritt 508). Der Spektralplot 108 kann eine x-Achse 114 und eine y-Achse 116 umfassen. Der Spektralplot zeigt die Amplitude der ersten Variablen auf der y-Achse 116 und ihre Frequenz auf der x-Achse 114. Jede Achse des Spektralplots umfasst bevorzugt ein Etikett und einen Maßstab, die die auf die Achse geplottete Variable reflektieren. Zum Beispiel umfasst die x-Achse 114, die in 1 gezeigt wird, ein Etikett, das angibt, dass die Frequenz entlang der Achse in Hertz (Hz) geplottet ist. Der Maßstab der x-Achse 114 reicht von 0 Hz bis 2000 Hz mit Rasterlinien, die den Bereich alle 200 Hz unterteilen.
Wie in 2 gezeigt, kann der Prozessor 106 auch dazu konfiguriert sein, die Anzeige eines modifizierbaren Fensters 212 innerhalb des Spektralplots 108 basierend auf der Eingabe von der Benutzeroberfläche 112 zu erzeugen (Schritt 510). Das modifizierbare Fenster 212 ist bevorzugt zumindest teilweise durch einen Bereich von Frequenzen definiert, die durch eine Vorderflanke 204 und eine Rückflanke 206 begrenzt sind.
In bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich die Vorder- und Rückflanke 204 und 206 linear vom Boden des Spektralplots 108 bis zuoberst. Die Flanken 204 und 206 können auswählbare Eigenschaften wie beispielsweise eine Dicke (d. h. Gewicht), Farbe oder einen Stil (d. h. gestrichelt, gepunktet usw.) umfassen. Die Vorderflanke 204 und die Rückflanke 206 können auf dem Spektralplot 108 von einem Benutzer verschoben werden, um einen Frequenzbereich innerhalb des Spektralplots zu definieren, wodurch ein interessierender Bereich ausgewählt wird (Schritt 512). Der Benutzer kann die Vorderflanke 204 und die Rückflanke 206 auf dem Spektralplot 108 unter Verwendung einer Peripheriekomponente wie beispielsweise einer Maus oder eines Touchpads verschieben, um jede Flanke auszuwählen und an die gewünschte Position auf dem Spektralplot 108 zu ziehen. Zum Beispiel kann der Benutzer auf die Pfeile 208 klicken, um die Vorder- und Rückflanke 204 und 206 entlang der x-Achse des Spektralplots 108 nach links oder rechts zu einer gewünschten Position zu ziehen.
In einigen Ausführungsformen wird der modifizierbare Subplot 212 als unabhängig vom Spektralplot angesehen, bis zu dem Ausmaß, dass er mit seiner eigenen y-Achse geplottet wird, die hierin als zweite y-Achse bezeichnet wird, die einen Maßstab 216 und ein Etikett 214 aufweist, die von dem Maßstab und dem Etikett der y-Achse 116 des Rests des Spektralplots 108 unabhängig sind. Das modifizierbare Fenster 212 kann auch in einer anderen Farbe als der Rest des Spektralplots 108 erzeugt werden. Das Etikett 214 und der Maßstab 216 können basierend auf den innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 geplotteten Daten von dem Prozessor 106 automatisch bestimmt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Prozessor 106, nachdem der Prozessor 106 erkennt, dass sich der Frequenzbereich zwischen der Vorderflanke 204 und der Rückflanke 206 wegen der Bewegung der Flanken durch den Benutzer verändert hat, das modifizierbare Fenster 212 innerhalb des Spektralplots 108 regenerieren, um den interessierenden Bereich mit den angepassten Frequenzgrenzen anzuzeigen (Schritt 516).
Wie in 2 gezeigt, kann die Platzierung des modifizierbaren Fensters 212 innerhalb des Spektralplots 108 unter Verwendung eines Tools 302, das Links-Rechts-Pfeile und Auf-Ab-Pfeile umfasst, angepasst werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Benutzer unter Verwendung einer Maus oder eines Touchpads auf das Tool 302 klicken, um eine Drag-and-Drop-Funktion zu implementieren, um das gesamte modifizierbare Fenster 212 entlang der Frequenzskala 114 des Spektralplots 108 nach links oder rechts zu bewegen. Alternativ kann der Benutzer auf den linken und rechten Pfeil des Tools 302 klicken, um das gesamte Fenster 212 entlang der Frequenzskala 114 des Spektralplots 108 inkrementell nach links oder rechts zu bewegen.
Die Skala 216 der zweiten y-Achse des modifizierbaren Fensters 212 kann auch unter Verwendung des Tools 302 angepasst werden, wodurch die Amplitude der Schwingungsspektrumspeaks innerhalb des von dem modifizierbaren Fenster 212 definierten interessierenden Bereichs erhöht oder verringert wird. Zum Beispiel kann der Benutzer die Skala 216 des modifizierbaren Fensters 212 durch Klicken auf den Pfeil nach oben des Tools 302 oder nach oben Scrollen auf dem Scrollrad einer Maus inkrementell verringern (Schritt 514). Der Prozessor 106 erkennt die Veränderung der Skala der zweiten y-Achse und skaliert die Amplitude des Schwingungsspektrums innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 neu, um die Veränderung zu reflektieren (Schritt 516). In einer Ausführungsform implementiert der Prozessor 106 eine automatische Anpassungsfunktion, um die Skala 216 der zweiten y-Achse in Übereinstimmung mit Veränderungen der Amplitude des größten Amplitudepeaks innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 automatisch anzupassen, wobei die Veränderungen auf eine Bewegung des modifizierbaren Fensters 212 innerhalb des Spektralplots 108 oder auf Veränderungen der gemessenen Schwingungsdaten zurückzuführen sind.
In dem Beispiel von 3 wurde die Skala der zweiten y-Achse hineingezoomt (Skala im Vergleich zu der Skala des Plots in 2 verringert), und das Schwingungsspektrum wurde neu skaliert (amplifiziert), um der Veränderung zu entsprechen. In der bevorzugten Ausführungsform aktualisiert der Prozessor 106 auch automatisch die Amplitudenwerte, die in der Skala 216 der zweiten y-Achse aufgelistet sind, um der Veränderung zu entsprechen. Zum Beispiel wurde die Skala 216 der zweiten y-Achse von 0 - 0,010 (2) auf 0 - 0,00250 (3) gesenkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Benutzer eine zweite Variable auswählen, die innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 geplottet werden soll, die sich von der ersten in dem Rest des Spektralplots geplotteten Variablen unterscheidet (Schritt 518). Zum Beispiel kann für die zweite Variable, die innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 geplottet ist, wie in 4 gezeigt, ausgewählt werden, dass sie Geschwindigkeit ist, wobei die erste geplottete Variable innerhalb des Rests des Spektralplots 108 Beschleunigung sein kann. In einigen Ausführungsformen wird die Auswahl der zweiten Variablen unter Verwendung eines Dropdown-Menus, das irgendwo innerhalb der Benutzeroberfläche 112 angezeigt wird, erreicht werden. Zum Beispiel kann das Dropdown-Menu Optionen zu Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung für die zweite Variable bereitstellen.
Nach Auswahl der zweiten Variablen wendet der Prozessor 106 bevorzugt eine Transferfunktion an, um das Schwingungsspektrum innerhalb des durch das modifizierbare Fenster 212 definierten Frequenzbereichs von der ersten Variablen in die zweite Variable umzuwandeln. Die Transferfunktion wird basierend auf der ersten Variablen und der zweiten Variablen ausgewählt. Zum Beispiel kann die Beschleunigung ursprünglich in dem Spektralplot 108 geplottet sein, einschließlich innerhalb des modifizierbaren Fensters 212, wie in 3 gezeigt. Der Benutzer kann die zweite Variable so auswählen, dass sie Geschwindigkeit ist, die in das modifizierbare Fenster 212 geplottet werden soll. (4.) Der Prozessor 106 verwendet dann eine Integrationstransferfunktion, um Beschleunigung in Geschwindigkeit umzuwandeln und den Plot innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 entsprechend zu aktualisieren (Schritt 516). In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die innerhalb des modifizierbaren Fensters 212 geplotteten Spektralpeaks der zweiten Variablen in einer anderen Farbe vor als die innerhalb des Restes des Spektralplots 108 geplotteten Spektralpeaks der ersten Variablen.
Zusätzlich kann der Prozessor 106 das Etikett 214 und den Maßstab 216 der zweiten y-Achse des modifizierbaren Fensters 212 aktualisieren, um mit der Veränderung von der ersten Variablen zu der zweiten Variablen übereinzustimmen. Zum Beispiel wurden das Etikett 214 und der Maßstab 216 der zweiten y-Achse, die in 4 gezeigt sind, aktualisiert, um die Veränderung von Beschleunigung zu Geschwindigkeit zu reflektieren.
Wie in 4 gezeigt, kann der Prozessor 106 auch einen Plot der Transferfunktion 410 erzeugen, der zusammen mit dem Schwingungsspektrum und dem modifizierbaren Fenster 212 angezeigt werden soll (Schritt 518). In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Prozessor 106 die Transferfunktion 410 in einer Farbe oder einem Linienstil plotten, der sich von den Farben oder Linienstils der ersten und zweiten Variablen unterscheidet. Eine dritte y-Achse 412 für die Amplitude der Transferfunktion kann auch durch den Prozessor 106 erzeugt werden und ein Etikett und einen Maßstab umfassen, die von den Etiketten und Maßstäben der ersten und zweiten y-Achse unabhängig sind. Wie in 4 gezeigt, kann die dritte y-Achse 412 als „Transferfunktion“ gekennzeichnet sein und einen angemessenen Maßstab für die ausgewählte Transferfunktion umfassen.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen für diese Erfindung wurde zu Illustrations- und Beschreibungszwecken vorgestellt. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die präzise offenbarte Form beschränken. Offensichtliche Modifikationen oder Abweichungen sind angesichts der obigen Lehren möglich. Die Ausführungsformen sind in dem Bestreben ausgewählt und beschrieben, die besten Darstellungen der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung bereitzustellen, und es Fachleuten dadurch zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die besondere vorgesehene Verwendung geeignet sind, zu verwenden. Alle solchen Modifikationen und Abweichungen liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie sie von den angehängten Ansprüchen definiert wird, wenn sie in Übereinstimmung mit dem Umfang, den sie fair, rechtlich und gerecht beanspruchen, interpretiert werden.

Claims

Vorrichtung zum Analysieren von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen oder mehrere Schwingungssensoren, die konfiguriert sind, Maschinenschwingungsdaten zu erfassen; und einen Prozessor, der kommunikativ mit dem einen oder den mehreren Schwingungssensoren gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist: - eine schnelle Fourier-Transformation an den Maschinenschwingungsdaten durchzuführen, um ein Schwingungsspektrum zu erzeugen, das eine Amplitude einer ersten Variablen als Frequenzfunktion definiert, - einen Spektralplot des Schwingungsspektrums zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung zu erzeugen, wobei der Spektralplot eine x-Achse, die die Frequenz angibt, und eine y-Achse, die die Amplitude der ersten Variablen angibt, aufweist; - ein modifizierbares Fenster innerhalb des Spektralplots zu erzeugen, wobei das modifizierbare Fenster mindestens einen Abschnitt des Schwingungsspektrums in Bezug auf eine zweite y-Achse anzeigt; und - eine Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eine oder beide Positionsänderungen des modifizierbaren Fensters entlang der x-Achse des Spektralplots und eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste y-Achse des Spektralplots ein erstes Etikett und einen ersten Maßstab, und die zweite y-Achse des modifizierbaren Fensters ein zweites Etikett und einen zweiten Maßstab umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich das erste Etikett und der erste Maßstab von dem zweiten Etikett und dem zweiten Maßstab unterscheiden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist: - das modifizierbare Fenster zu erzeugen, das eine Vorderflanke, die einer ersten Frequenz auf der x-Achse entspricht, und eine Rückflanke, die einer zweiten Frequenz auf der x-Achse entspricht, aufweist; - eine Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eines oder beide aus einer Bewegung einer Position der Vorderflanke entlang der x-Achse und einer Bewegung einer Position der Rückflanke entlang der x-Achse spezifiziert; und - das modifizierbare Fenster zu regenerieren, das eines oder beide aus der Vorderflanke und der Rückflanke gemäß der einen oder den mehreren durch die Eingabe von der Benutzeroberfläche spezifizierten Bewegungen neu positioniert aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist: - eine Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert; und - das modifizierbare Fenster zu regenerieren, das den Maßstab der y-Achse wie von der Eingabe von der Benutzeroberfläche geändert aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist: - eine Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die eine zweite innerhalb des modifizierbaren Fensters zu plottende Variable anstelle der ersten Variablen spezifiziert; und - das modifizierbare Fenster zu regenerieren, um einen Spektralplot der zweiten Variablen als Frequenzfunktion anzuzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Spektralplot der zweiten Variablen durch Anwenden einer Transferfunktion auf die erste Variable innerhalb des von dem modifizierbaren Fenster definierten Frequenzbereichs erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, ein Etikett und einen Maßstab der zweiten y-Achse zu aktualisieren, um der zweiten Variablen zu entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, einen Plot der Transferfunktion zu erzeugen, die angewendet wird, um den Spektralplot der zweiten Variablen zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner dazu konfiguriert ist, eine Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung zu empfangen, die angibt, dass eine Auswahl der ersten Variablen Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist: - den Spektralplot des Schwingungsspektrums in einer ersten Farbe zu erzeugen; und - das modifizierbare Fenster in einer zweiten Farbe zu erzeugen, die sich von der ersten Farbe unterscheidet.
Verfahren zum Analysieren von Schwingungsspektren im Zusammenhang mit Maschinenzustandsüberwachung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) Erfassen von Maschinenschwingungsdaten von einem oder mehreren Schwingungssensoren; (b) Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation an den Maschinenschwingungsdaten, um ein Schwingungsspektrum zu erzeugen, das eine Amplitude einer ersten Variablen als Frequenzfunktion definiert; (c) Erzeugen eines Spektralplots des Schwingungsspektrums zur Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Spektralplot eine x-Achse, die die Frequenz angibt, und eine y-Achse, die die Amplitude der ersten Variablen angibt, aufweist; (d) Erzeugen eines modifizierbaren Fensters innerhalb des Spektralplots, wobei das modifizierbare Fenster mindestens einen Abschnitt des Schwingungsspektrums in Bezug auf eine zweite y-Achse anzeigt; und (e) Empfangen einer Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung, die eine oder beide Positionsänderungen des modifizierbaren Fensters entlang der x-Achse des Spektralplots und eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste y-Achse des Spektralplots ein erstes Etikett und einen ersten Maßstab, und die zweite y-Achse des modifizierbaren Fensters ein zweites Etikett und einen zweiten Maßstab umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei sich das erste Etikett und der erste Maßstab von dem zweiten Etikett und dem zweiten Maßstab unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Schritt (d), umfassend ein Erzeugen des modifizierbaren Fensters, das eine Vorderflanke, die einer ersten Frequenz auf der x-Achse entspricht, und eine Rückflanke, die einer zweiten Frequenz auf der x-Achse entspricht, aufweist; Schritt (e), umfassend ein Empfangen einer Eingabe von einer Benutzeroberflächenvorrichtung, die eines oder beide aus einer Bewegung einer Position der Vorderflanke entlang der x-Achse und einer Bewegung einer Position der Rückflanke entlang der x-Achse spezifiziert; und (f) Regenerieren des modifizierbaren Fensters, das eines oder beide aus der Vorderflanke und der Rückflanke gemäß der einen oder den mehreren durch die Eingabe von der Benutzeroberfläche spezifizierten Bewegungen neu positioniert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Schritt (e), umfassend ein Empfangen einer Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung, die eine Maßstabsänderung der zweiten y-Achse spezifiziert; und (f) Regenerieren des modifizierbaren Fensters, das den Maßstab der y-Achse wie von der Eingabe von der Benutzeroberfläche geändert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: (f) Empfangen einer Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung, die eine zweite innerhalb des modifizierbaren Fensters zu plottende Variable anstelle der ersten Variablen spezifiziert; und (g) Regenerieren des modifizierbaren Fensters, um einen Spektralplot der zweiten Variablen als Frequenzfunktion anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei Schritt (g) ein Anwenden einer Transferfunktion auf die erste Variable innerhalb des von dem modifizierbaren Fenster definierten Frequenzbereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend ein Aktualisieren eines Etiketts und eines Maßstabs der zweiten y-Achse, um der zweiten Variablen zu entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend ein Erzeugen eines Plots der Transferfunktion, die angewendet wird, um den Spektralplot der zweiten Variablen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Empfangen einer Eingabe von der Benutzeroberflächenvorrichtung, die angibt, dass eine Auswahl der ersten Variablen Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: Schritt (c) ein Erzeugen des Spektralplot des Schwingungsspektrums in einer ersten Farbe umfasst; und Schritt (d) ein Erzeugen des modifizierbaren Fensters in einer zweiten Farbe, die sich von der ersten Farbe unterscheidet, umfasst.