DE102019127524A1

DE102019127524A1 - Vorhersage von maschinenausfall auf grundlage von schwingungstrendinformationen

Info

Publication number: DE102019127524A1
Application number: DE102019127524.5A
Authority: DE
Inventors: John S. Turner; Robert D. Skeirik
Original assignee: Computational Systems Inc
Current assignee: Computational Systems Inc
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-02-25
Also published as: CN112485000A; US11573153B2; CN112485000B; US20210055183A1

Abstract

Ein Verfahren zum Detektieren von Defekten in einem Rotationselement einer Maschine auf Grundlage von Änderungen der gemessenen Schwingungsenergie beinhaltet: (a) Sammeln von Schwingungsdaten über einen längeren Zeitraum unter Verwendung von Schwingungssensoren, die an der Maschine befestigt sind; (b) Verarbeiten der Schwingungsdaten zum Erzeugen einer Zeitwellenform, umfassend verarbeitete Schwingungswerte, die während sequenzieller Abtastzeitintervalle innerhalb des längeren Zeitraums abgetastet werden; (c) Detektieren von mehreren Zeitblöcken innerhalb des längeren Zeitraums, in denen die verarbeiteten Schwingungswerte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen; und (d) Erzeugen von Warnungen auf Grundlage einer Detektion der mehreren Zeitblöcke, in denen die verarbeiteten Schwingungswerte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen. Die mehreren Zeitblöcke können einen ersten Zeitblock, in dem die verarbeiteten Schwingungswerte mit einer ersten Rate steigen, und einen zweiten Zeitblock, der nach dem ersten Zeitblock auftritt und in dem die verarbeiteten Schwingungswerte mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist, steigen, beinhalten.

Description

GEBIET
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Maschinenschwingungsanalyse. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein System zum Vorhersagen von Maschinenausfall auf Grundlage einer Änderungsrate eines gemessenen Maschinenschwingungswerts.
HINTERGRUND
Benutzer von Maschinenschwingungsüberwachungssystemen können aus einer Vielzahl von Produktangeboten zum Messen, Filtern und Erzeugen von Alarmen an verschiedenen Schwingungswerten auswählen. In jedem Fall wird der Schwingungswert mit voreingestellten Warngrenzen verglichen. Der Standard 10816 der International Standardization Organization (ISO) versucht, absolute, zuvor festgesetzte Grenzen für Gesamtschwingung zwischen 10 Hz und 1000 Hz zu definieren. Obwohl dies beim Detektieren von groben Fehlern, wie z. B. einer massiven Rotorunwucht, nützlich sein kann, ist es weniger nützlich beim Detektieren von größeren und lähmenden Problemen, wie z. B. Wälzlagerdefekten, Zahnraddefekten und Unterschmierung.
Folglich wurde Schmalbandanalyse entwickelt, die die Berechnung des Gesamtschwingungswerts auf Schwingung, die innerhalb eines begrenzten Frequenzbereichs auftritt, beschränkt. Dieser Gesamtschwingungswert in einem begrenzten Frequenzbereich wird dann mit einem spezifischen potenziellen Defekt, der an einer Maschine auftreten könnte (z. B. beschädigte oder korrodierte Flügel eines Lüfters), korreliert. Unter Verwendung verschiedener mathematischer Formeln kann die Gesamtschwingung innerhalb des Frequenzbands charakterisiert und mit einer absoluten, zuvor festgesetzten Grenze verglichen werden. Im spezifischen Fall von PeakVue™-Signalverarbeitung, die von Emerson Process Management entwickelt wurde, werden die Schwingungssignale, auf die oben Bezug genommen wird, herausgefiltert, um auf hochfrequente Einwirkung zu achten. Es ist auch möglich, bedeutungsvolle Warngrenzen auf Grundlage der Drehgeschwindigkeit der Maschine festzusetzen. Selbst dieses Verfahren erzeugt jedoch Warnungen auf Grundlage eines Vergleichs mit einer absoluten, zuvor festgesetzten Grenze.
Es gibt auch softwarebasierte Warnungen, die den Trend von Schwingungswerten zusammen mit mathematischen Modellen nutzen, um den Trend in die Zukunft zu projizieren. Diese Projektion wird typischerweise mit einer absoluten, zuvor festgesetzten Grenze verglichen, in einem Versuch, den Zeitpunkt, zu dem der Schwingungswert die Grenze erreichen wird (und der Maschinendefekt vermutlich eine „kritische“ Stufe erreichen wird), zu bestimmen.
All diese Verfahren teilen eine Abhängigkeit von einer absoluten, zuvor festgesetzten Warngrenze. In vielen Fällen muss die zuvor festgesetzte Warngrenze durch den Endbenutzer eingegeben werden. In manchen Fällen kann die Warngrenze von anderen Eingaben wie z. B. der Maschinengeschwindigkeit und dem Maschinentyp abgeleitet sein. In anderen Anwendungen kann die Warngrenze unter Verwendung einer prozentualen Steigerung über eine Basislinienablesung abgeleitet sein. Komplexere Verfahren können diese Techniken kombinieren. Im Allgemeinen vergleichen all diese Verfahren jedoch einen berechneten Schwingungswert (und/oder einen extrapolierten Wert) mit einem absoluten, zuvor festgesetzten Warnpegel.
In allen Fällen ist die Erzeugung einer Warnung auf Grundlage eines gemessenen oder extrapolierten Schwingungswerts ein Versuch, einem Endbenutzer mitzuteilen, dass sich der Zustand der Maschine, die überwacht wird, auf ein inakzeptables Niveau verschlechtert hat, sodass entsprechende Wartungsarbeiten initiiert werden können.
In vorigen Systemen wurde die Qualität dieser Warnungen einzig durch die Fähigkeit des Endbenutzers und/oder der Softwareroutinen, einen bedeutungsvollen absoluten, zuvor definierten Warnpegel festzusetzen, bestimmt. Endbenutzer haben jedoch selten ausreichend Zeit, die Funktion des Warnmechanismus zu meistern, sie zu implementieren und sie aufrechtzuerhalten. Aufgrund von ungenügender Personalausstattung müssen Endbenutzer laufend Entscheidungen in Bezug auf die kritischsten Anlagegüter treffen, auf die Wartungsarbeiten während eines geplanten Ausfalls fokussiert werden sollen, oder bestimmen, ob ein ungeplanter Ausfall auf Grundlage des Zustands der Ausrüstung gerechtfertigt ist.
Zusammenfassend basierten vorige Verfahren zum Erzeugen von Warnungen auf einem absoluten, zuvor bestimmten Warnpegel und keines hat ein verlässliches Anzeichen von unmittelbar bevorstehendem Maschinenausfall ohne Manipulation des Modells durch den Endbenutzer bereitgestellt.
Darum wird ein System zum Erzeugen von Benutzerwarnungen auf Grundlage von gemessener Maschinenschwingung benötigt, das keine spezifischen Warnpegel erfordert, die durch den Endbenutzer zuvor festgesetzt werden oder die automatisch durch einen Algorithmus berechnet werden oder von einem Standard wie z. B. ISO 10816 für die überwachte Maschine bezogen werden.
KURZDARSTELLUNG
Die obigen und andere Bedürfnisse werden durch ein automatisiertes System zum Detektieren der Stufe eines mechanischen Defekts - wie z. B. eines Fehler in einem Wälzlager - und Erzeugen von Benutzerwarnungen auf Grundlage der detektierten Stufe erfüllt. Bevorzugte Ausführungsformen stellen diese Funktionalität bereit, ohne zu erfordern, dass der Endbenutzer spezifische Warnpegel festsetzt. Obwohl keine Benutzereingabe erforderlich ist, kann die Qualität von Warnungen verbessert werden, indem der Benutzer eine Nennrotationsgeschwindigkeit oder einen Geschwindigkeitsbereich für die Maschine eingibt.

Mechanische Abnutzung bei Maschinen aufgrund von bestimmten häufigen Fehlern (z. B. Wälzlagerausfall) kann typischerweise in definierbare Verschleißstufen in einer Fortschreitung hin zum Maschinenausfall heruntergebrochen werden. Zum Beispiel können die Stufen im Fall eines Außenringdefekts in einem Wälzlager wie folgt gekennzeichnet sein.

Stufe	Charakteristiken
1	Rissbildung unter der Oberfläche und Schwächung des Lagermetalls, jedoch kein tatsächlicher Verlust von Lagermetall und somit für das menschliche Auge nicht sichtbar.
2	Kleiner Lochfraß im Lagermetall, mit Freisetzung von feinen Teilchen in das Öl, die durch das Lager zirkulieren und eine leichte Beschleunigung der Verschleißrate erzeugen.
3	Großer Lochfraß im Lagermetall, mit Freisetzung von größeren Teilchen in das Öl. Das Lager agiert als eine „Mühle“, die die Teilchen zermahlt. Die Teilchen erzeugen signifikanten Folgeschaden und Beschleunigung von Verschleiß.
4	Schwerer Lochfraß setzt die „Mühlen“-Wirkung mit einer beschleunigten Rate fort. Zusätzlich legt er Ecken und Kanten frei. Diese zwei Faktoren kombiniert verursachen einen steilen Anstieg der Amplitude der Einwirkung, die schnelle Bewegung hin zu vollständigem Ausfall des Lagers erzeugt.

Dieses Grundmuster der Abnutzung tritt typischerweise bei einem Lagerdefekt auf, ungeachtet der absoluten Amplitude eines gemessenen oder extrapolierten Schwingungswerts.

Bevorzugte Ausführungsformen eines hier beschriebenen System überwachen die Abnutzungsrate, um zwischen den verschiedenen Stufen zu unterscheiden. Spezifischer stellen bevorzugte Ausführungsformen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Änderungsrate eines gemessenen Schwingungswerts und Verwenden relativer Steigerungen der Änderungsrate zum Identifizieren der Abnutzungsstufe für den gegebenen mechanischen Defekt bereit.
Bevorzugte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens sind besonders nützlich beim Analysieren von Wälzlagern und Zahnradsätzen. Diese Ausführungsformen erfordern nicht, dass der Benutzer Schwellenwerte für den Schwingungswert festlegt, und sind nicht auf einen absoluten Schwellwert, der durch den Endbenutzer festgesetzt wird, durch einen Algorithmus automatisch berechnet wird oder von einem Standard wie z. B. ISO 10816 bezogen wird, angewiesen. Stattdessen stellen bevorzugte Ausführungsformen dem Endbenutzer ein automatisiertes und verlässliches Mittel zum Bestimmen der kritischsten bevorstehenden Anlagegut-Punktausfälle durch Fokussieren auf aufeinanderfolgende Steigerungen der Änderungsrate des Schwingungswerts bereit.
Manche hier beschriebene Ausführungsformen sind auf ein Verfahren zum Detektieren von Defekten in einem Rotationselement einer Maschine auf Grundlage von Änderungen der gemessenen Schwingungsenergie über einen längeren Zeitraum gerichtet. Das Verfahren beinhaltet:

(a) Sammeln von Schwingungsdaten über den längeren Zeitraum unter Verwendung eines oder mehrerer Schwingungssensoren, die an der Maschine befestigt sind;
(b) Verarbeiten der Schwingungsdaten, um eine Zeitwellenform zu erzeugen, und Verwenden eines Algorithmus (z. B. höchste Amplitudenwerte, selektive Dezimierung) zum Erzeugen eines berechneten Parameters, von nun an bezeichnet als VIBX, der das Schwingungssignal charakterisiert, das während sequenzieller Abtastzeitintervalle innerhalb des längeren Zeitraums abgetastet wird.
(c) Detektieren von mehreren Zeitblöcken innerhalb des längeren Zeitraums, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen; und
(d) Erzeugen von einer oder mehreren Warnungen auf Grundlage der Detektion der mehreren Zeitblöcke, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen.

In manchen Ausführungsformen beinhalten die mehreren Zeitblöcke einen ersten Zeitblock, in dem die VIBX-Werte mit einer ersten Rate steigen, und einen zweiten Zeitblock, der nach dem ersten Zeitblock auftritt und in dem die VIBX-Werte mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist, steigen.
In manchen Ausführungsformen weist die erste Steigerungsrate der VIBX-Werte auf eine erste Abnutzungsstufe des Rotationselements aufgrund eines Defekts darin hin und weist die zweite Steigerungsrate der VIBX-Werte auf eine zweite Abnutzungsstufe des Rotationselements, die schwerer als die erste Stufe ist, hin.
In manchen Ausführungsformen umfassen die VIBX-Werte PeakVue-Werte.
In manchen Ausführungsformen werden die Steigerungsraten der VIBX-Werte auf Grundlage einer Kurvenanpassung oder linearen Regression, die über ein bewegliches Zeitfenster berechnet wird, bestimmt.
In einem anderen Aspekt sind manche hier beschriebene Ausführungsformen auf eine Vorrichtung zum Detektieren von Defekten in einem Rotationselement einer Maschine auf Grundlage von Änderungen der gemessenen Schwingungsenergie über einen längeren Zeitraum gerichtet. Die Vorrichtung beinhaltet einen oder mehrere an der Maschine befestigte Schwingungssensoren zum Sammeln von Schwingungsdaten über den längeren Zeitraum. Ein Prozessor empfängt die Schwingungsdaten und führt Anweisungen zum Verarbeiten der Schwingungsdaten aus, um:

- eine Zeitwellenform, umfassend VIBX-Werte, die während sequenzieller Abtastzeitintervalle innerhalb des längeren Zeitraums abgetastet werden, zu erzeugen;
- mehrere Zeitblöcke innerhalb des längeren Zeitraums, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen, zu detektieren; und
- eine oder mehrere Warnungen auf Grundlage der Detektion der mehreren Zeitblöcke, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen, zu erzeugen.

In manchen Ausführungsformen ist der Prozessor eine Komponente eines tragbaren Schwingungsanalysators, eines batteriebetriebenen Überwachungsgeräts (z. B. eines Senders), das intermittierend abtastet, das auch eine drahtlose Verbindung nutzen könnte, eines kontinuierlichen oder fast kontinuierlichen Online-Schwingungsüberwachungssystems oder eines Schwingungsanalysecomputers.
Figurenliste
Andere Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Figuren deutlich, wobei Elemente nicht maßstabsgetreu sind, um die Einzelheiten deutlicher zu zeigen, wobei gleiche Referenznummern gleiche Elemente in den mehreren Ansichten angeben und wobei:

1 ein Schwingungsdatensammlungs- und Schwingungsdatenanalysesystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 ein Verfahren zum Verarbeiten von Schwingungsdaten zum Identifizieren von Abnutzungsstufen von Rotationskomponenten einer Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
3 Gesamtschwingungsdaten und PeakVue™-Daten, die an einem innenliegenden Lager eines riemengetriebenen Lüfters über einen längeren Zeitraum gemessen werden, darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein Schwingungsmessungs- und Schwingungsanalysesystem 10 Schwingungssensoren 16, die an einer Maschine 12 befestigt sind. 2 stellt einen durchgeführten Prozess 100 dar, der das System 10 von 1 zum Sammeln und Analysieren von Schwingungsdaten verwendet, um eine Änderungsrate eines gemessenen skalaren Schwingungswerts, der mit der Maschine 12 verbunden ist, zu bestimmen, und der die Änderungsrate verwendet, um Abnutzungsstufen von Komponenten der Maschine 12 zu identifizieren. Die Maschine 12 beinhaltet mindestens eine Rotationskomponente 14, wie z. B. eine Welle, die durch Lager B1, B2 und B3 gestützt ist. Die Schwingungssensoren 16 können an der Maschine 12 in vertikalen, horizontalen und axialen Positionen an jedem Lagerort platziert sein. Die Schwingungssensoren 16 erzeugen für die Schwingung der Maschine 12 repräsentative Schwingungssignale, die Schwingungskomponenten beinhalten, die mit den Lagern B1, B2 und B3 verbunden sind. Die Schwingungssignale werden durch einen oder mehrere Schwingungsdatensammler, wie z. B. einen tragbaren Schwingungsanalysator 18, einen Schwingungssender/-empfänger 19 (verdrahtet oder drahtlos) oder ein kontinuierliches Online-Schwingungsüberwachungssystem 20 empfangen, konditioniert und in digitale Zeitwellenformdaten umgewandelt (Schritt 102 in 2). Die Schwingungsdatensammler 18, 19 und 20 beinhalten Signalkonditionierungsschaltung und Analog-Digital-Umwandlungsschaltung zum Konditionieren der Schwingungssignale von den Sensoren 16 und Erzeugen der digitalen Zeitwellenformschwingungsdaten auf Grundlage davon.
Die Schwingungszeitwellenformdaten sind bevorzugt in einer Schwingungsdatenbank 22 gespeichert, aus der die Daten zur Analyse durch Softwareroutinen, die auf einem Schwingungsanalysecomputer 24 ausgeführt werden, verfügbar sind. Alternativ sind die Schwingungszeitwellenformdaten in Datenspeichergeräten in dem tragbaren Schwingungsanalysator 18, dem Schwingungssender/-empfänger 19 oder dem kontinuierlichen Online-Schwingungsüberwachungssystem 20 gespeichert. In bevorzugten Ausführungsformen beinhaltet das System 10 eine Benutzerschnittstelle 28, wie z. B. ein Touchscreen, die einem Benutzer ermöglicht, Messergebnisse zu betrachten, bestimmte Messparameter auszuwählen und andere Eingaben, wie hier beschrieben, bereitzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen führt ein Prozessor in dem tragbaren Schwingungsanalysator 18, dem Schwingungssender/-empfänger 19, dem kontinuierlichen Online-Schwingungsüberwachungssystem 20 oder dem Schwingungsanalysecomputer 24 Schritte 104 bis 110 in dem Verfahren von 2 durch. In Schritt 104 werden die Schwingungszeitwellenformdaten verarbeitet, um skalare PeakVue™-Daten zu erzeugen, die ein Beispiel von VIBX-Datenwerten umfassen (Schritt 104). Es wird allgemein verstanden, dass PeakVue™-Daten die Spitzenamplitudenwerte umfassen, die während sequenzieller Abtastzeitintervalle in der gleichgerichteten Schwingungszeitwellenform abgetastet werden. PeakVue™-Trenddaten werden dann durch Erfassen von Trendwerten aus den PeakVue™-Daten in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen für denselben Messort an der Maschine 12 erzeugt (Schritt 106). So wie der Begriff hier verwendet wird, bezieht sich „aufeinanderfolgend“ auf verschiedene periodische Abstände von Trendwert-Erfassungsintervallen. Während die Periodizität dieser Erfassungsintervalle in einem beliebigen Abstand sein kann, sollten die Erfassungsintervalle im Allgemeinen zeitlich nah genug sein, damit die Bewertung der Änderungsrate bedeutungsvoll ist. In einer Ausführungsform ist der Abstand der Trendwerte einmal pro Minute. Der Abstand könnte in anderen Ausführungsformen größer oder kleiner sein, ist jedoch bevorzugt nicht größer als 60 Minuten.
Die Änderungsrate der Trendwerte wird über einen längeren Zeitraum bestimmt, wie z. B. über eine Anzahl von Tagen, Wochen oder Monaten (Schritt 108). In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Änderungsrate auf Grundlage einer Kurvenanpassung oder linearen Regression, die über ein bewegliches Zeitfenster in den Trendwerten, wie z. B. über die vorigen 24 Stunden, berechnet wird, bestimmt. Zum Bereitstellen zusätzlicher Verifizierung implementieren manche Ausführungsformen zwei oder mehr Zeitfenster unterschiedlicher Länge zum Bestimmen der Änderungsrate, wie z. B. den letzten Tag, die letzten drei Tage und die letzte Woche.
Ein Identifizieren der Abnutzungsstufe eines Rotationselements basiert bevorzugt auf einem Bestimmen der Änderungsrate der PeakVue™-Trendwerte im Laufe der Zeit und einem Bewerten der Beschleunigung der Änderung der PeakVue™-Trendwerte. In manchen Ausführungsformen wird auf Datenbanken von historischen Sammlungen von PeakVue™-Werten, die während verschiedener Arten von Rotationselementausfällen gemessen wurden, zugegriffen, um Verbindungen zwischen Abnutzungsstufen und der Beschleunigung der Änderung von PeakVue™-Werten, die während der verschiedenen Stufen auftreten, zu bestimmen.
3 stellt Gesamtschwingungsdaten (blau) und PeakVue™-Daten (rot) dar, die an einem innenliegenden Lager eines riemengetriebenen Lüfters über eine Dauer von etwa zwei Monaten gemessen werden, in der das Lager einen Defekt, der zu Totalausfall hin fortschreitet, entwickelte. Obwohl die Gesamtschwingungsdaten kein Anzeichen von unmittelbar bevorstehendem Ausfall bereitstellen, geben die PeakVue™-Daten deutlich Perioden von beschleunigter Steigerung von Spitzenschwingungswerten an, die auf verschiedene Stufen der Lagerabnutzung hinweisen. Zum Beispiel beginnend am Anfang des Graphen geben die PeakVue™-Daten (gesammelt in sechzehn 90-Stunden-Datenblöcken) an, dass die Spitzenschwingungswerte beginnen, mit einer Rate von etwa 0,03 g pro Tag zu steigen. Dies Steigerungsrate wird über die ersten 33 Tage des Trends aufrechterhalten. An etwa Tag 33 gibt es einen bemerkbaren Wendepunkt, bei dem die PeakVue™-Amplitude beginnt, mit einer zehnmal schnelleren Steigerungsraten von etwa 0,3 g pro Tag über die nächsten zwei Wochen zu steigen. An etwa Tag 47 gibt es erneut einen markierten Wendepunkt, bei dem die PeakVue™-Amplitude beginnt, mit einer Rate von etwa 0,8 g pro Tag für die nächsten 10 Tage zu steigen. An Tag 57 gibt es den auffälligsten Wendepunkt, bei dem die PeakVue™-Amplitude beginnt, um fast 8 g pro Tag zu steigen. Auf Grundlage der erhöhten Steigung der Steigerung wurde ein Ausfall des Lagers als unmittelbar bevorstehend prognostiziert und tatsächlich fiel es an Tag 60 nach nur 3 Tagen der Steigerung mit dieser beschleunigten Rate aus.
Wie in 3 angegeben, wird der erste Ausfall durch kleine und wachsende Oszillationen in den gesammelten Schwingungsamplitudenwerten angegeben, wenn ein Lager oder anderes mechanisches System beginnt zu auszufallen. Da PeakVue™-Daten nur positive Werte beinhalten, gehen die Oszillationen in aufeinanderfolgenden Datenblöcken leicht auf und ab (wie auf der linken Seite von 3 angegeben) und nehmen dann einen starken positiven Trend an (wie auf der rechten Seite von 3 angegeben). Wenn die Höhe jedes aufeinanderfolgenden Datenblocks (sein gesamter Amplitudenbereich) größer als die Höhe des vorigen Datenblocks ist, ist dies ein gutes Zeichen dafür, dass ein Ausfall der überwachten mechanischen Komponente unmittelbar bevorsteht. In dieser Situation sollte die Komponente bei nächster Gelegenheit zur Inspektion oder zum Austausch angesetzt werden.
Die vorangehende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen für diese Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die offenbarte genaue Form zu beschränken. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen sind im Angesicht der obigen Lehren möglich. Die Ausführungsformen sind ausgewählt und beschrieben in dem Bestreben, die besten Veranschaulichungen der Grundsätze der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung bereitzustellen und dadurch einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die vorgesehene bestimmte Verwendung geeignet sind, zu nutzen. All diese Modifikationen und Variationen liegen innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung, wie bestimmt durch die angehängten Ansprüche, wenn sie in Übereinstimmung mit dem Umfang, zu dem sie fair, rechtlich und gerecht berechtigt sind, interpretiert werden.

Claims

Verfahren zum Detektieren von Defekten in einem Rotationselement einer Maschine auf Grundlage von Änderungen der gemessenen Schwingungsenergie über einen längeren Zeitraum, umfassend: (a) Sammeln von Schwingungsdaten über den längeren Zeitraum unter Verwendung eines oder mehrerer Schwingungssensoren, die an der Maschine befestigt sind; (b) Verarbeiten der Schwingungsdaten zum Erzeugen einer Zeitwellenform, umfassend VIBX-Werte, die während sequenzieller Abtastzeitintervalle innerhalb des längeren Zeitraums abgetastet werden; (c) Detektieren von mehreren Zeitblöcken innerhalb des längeren Zeitraums, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen; und (d) Erzeugen von einer oder mehreren Warnungen auf Grundlage der mehreren Zeitblöcke, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Zeitblöcke einen ersten Zeitblock, in dem die VIBX-Werte mit einer ersten Rate steigen, und einen zweiten Zeitblock, der nach dem ersten Zeitblock auftritt und in dem die VIBX-Werte mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist, steigen, beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Steigerungsrate der VIBX-Werte auf eine erste Abnutzungsstufe des Rotationselements aufgrund eines Defekts darin hinweist und die zweite Steigerungsrate der VIBX-Werte auf eine zweite Abnutzungsstufe des Rotationselements, die schwerer als die erste Stufe ist, hinweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die VIBX-Werte PeakVue-Werte umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steigerungsraten der VIBX-Werte auf Grundlage einer Kurvenanpassung, die über ein bewegliches Zeitfenster oder ein fixiertes Intervallzeitfenster berechnet wird, oder auf Grundlage eines Gesamtbereichs, der über ein bewegliches Zeitfenster oder fixiertes Intervallzeitfenster berechnet wird, bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Kurvenanpassung eine lineare Regression oder eine Exponentialkurvenanpassung umfasst.
Vorrichtung zum Detektieren von Defekten in einem Rotationselement einer Maschine auf Grundlage von Änderungen der gemessenen Schwingungsenergie über einen längeren Zeitraum, umfassend: einen oder mehrere an der Maschine befestigte Schwingungssensoren zum Sammeln von Schwingungsdaten über den längeren Zeitraum; einen Prozessor, der die Schwingungsdaten empfängt und Anweisungen zum Verarbeiten der Schwingungsdaten ausführt, um: - eine Zeitwellenform, umfassend VIBX-Werte, die während sequenzieller Abtastzeitintervalle innerhalb des längeren Zeitraums abgetastet werden, zu erzeugen; - mehrere Zeitblöcke innerhalb des längeren Zeitraums, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen, zu detektieren; und - eine oder mehrere Warnungen auf Grundlage der Detektion der mehreren Zeitblöcke, in denen die VIBX-Werte nachhaltige Steigerungen mit schrittweise steigenden Raten aufweisen, zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Prozessor eine Komponente eines tragbaren Schwingungsanalysators, eines verdrahteten oder drahtlosen Senders, eines kontinuierlichen Online-Schwingungsüberwachungssystems oder eines Schwingungsanalysecomputers ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Prozessor Anweisungen ausführt, um die mehreren Zeitblöcke zu detektieren, einschließlich eines ersten Zeitblocks, in dem die VIBX-Werte mit einer ersten Rate steigen, und eines zweiten Zeitblocks, der nach dem ersten Zeitblock auftritt und in dem die VIBX-Werte mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist, steigen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Steigerungsrate der VIBX-Werte auf eine erste Abnutzungsstufe des Rotationselements aufgrund eines Defekts darin hinweist und die zweite Steigerungsrate der VIBX-Werte auf eine zweite Abnutzungsstufe des Rotationselements, die schwerer als die erste Stufe ist, hinweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die VIBX-Werte PeakVue-Werte umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Prozessor Steigerungsraten der VIBX-Werte auf Grundlage einer Kurvenanpassung, die über ein bewegliches Zeitfenster berechnet wird, bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kurvenanpassung eine lineare Regression oder eine Exponentialkurvenanpassung umfasst.