DE3734487A1 - Verfahren zur ueberwachung der betriebssicheren arbeitsweise und schadensfrueherkennung komplizierter technischer anlagen - Google Patents

Verfahren zur ueberwachung der betriebssicheren arbeitsweise und schadensfrueherkennung komplizierter technischer anlagen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der betriebssicheren Arbeitsweise und zur vorbeugenden Instanthaltung bzw. Schadensverhütung komplizierter technischer Anlagen, deren Einzelkomponenten mindestens teilweise in mittelbarem oder direktem Einfluß miteinander stehen, insbesondere auch mit unzugänglichen oder nur unter erschwerten Bedingungen zugänglichen Konstruktions-Komponenten, beispielsweise wie bei Kernkraftwerken, unter Verwendung von Schwingungs- Meßdaten bzw. Signalen, die durch an einzelnen Konstruktions-Komponenten angebrachte Meßwertaufnehmer ermittelt werden.
Am Beispiel von Kernkraftwerken ist die Priorität der Betriebssicherheit und der vorbeugenden Ermittlung von Schadenseinflüssen bzw. -anzeichen, d. h. die Notwendigkeit einer auf Vorbeugung bzw. Schadenfrüherkennung abgestellten Betriebsweise am augenfälligsten, schon vor allem auch deshalb, weil die einzelnen Konstruktions-Komponenten wegen der Strahlungsgefahr nicht oder nur äußerst schwierig bzw. gefährlich kurzfristig zugänglich sind.
Die Nachteile bekannter Überwachungsverfahren basierend auf der Rauschanalyse bestehen im wesentlichen darin, daß eine Vielzahl von zu berücksichtigenden Einflußgrößen Auswirkungen auf die Messung bzw. die Messungen haben und somit die Beurteilung von Langzeittrend-Analysen erschweren. Dies kann zu häufigen Fehlalarmen führen, welche letztlich die Überwachung und damit die Wirtschaftlichkeit (über rechtzeitige Schadensverhütungsmaßnahmen) beeinträchtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile durch wirtschaftliche Installation eines differenziert aufgebauten Meßgerätesystems und Betreiben eines darauf aufbauenden computergestützten Überwachungsverfahrens auszuschalten.
Demgemäß besteht die Erfindung in einem Überwachungsverfahren der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß
  • a) die ermittelten Signale der einzelnen Meßstellen in ihrem Spektrum der Schwingungsfrequenzen zerlegt werden,
  • b) aus dem so aufgelösten Frequenzspektrum bestimmte, für ein Zustands- bzw. Störungsverhalten der einzelnen Konstruktions-Komponente spezifisch relevante Frequenzbereiche - und/oder Kombinationen daraus - ermittelt und ausgewählt werden,
  • c) Änderungen dieser spektralen Frequenzbereiche sowohl hinsichtlich ihres Frequenzwertes als auch ihrer Amplitude und/oder einer Diskriminanten (z. B. Form bzw. mathematisch formulierbares Ähnlichkeitsmaß der Frequenzverteilung) mit vorbestimmten zuzuordnenden Referenzcharakteristika verglichen und
  • d) zu einem überwachungspezifischen Signal verarbeitet werden.
In spezieller Weise können erfindungsgemäß die Frequenzbereiche mit spezifischen abweichungsrelevanten Signal- Bandbreiten ausgewählt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß
  • a) die ermittelten Daten bzw. ihre Änderungen zu den Referenzwerten in ihrer zeitlichen Entwicklung festgestellt und im Vergleich zu Normalwerten bzw. Normalwert-Bereichen nicht tolerierbare Abweichungen der Meßsignale bestimmter Meßwertgeber nach Maßgabe des technisch abhängigen Zusammenwirkens der zugehörigen Konstruktions-Komponenten gegebenenfalls unter Zuordnung unterschiedlich relevanter verhaltensspezifischer Frequenzbereiche der verschiedenen Meßwertspektren miteinander verglichen werden und
  • b) diese Meßwertermittlung in problemspezifisch festgelegtem zeitlichen Ablauf laufend erfolgt, wobei
  • c) bei Auftreten eines störungsrelevanten Meßwertmusters aus einem oder mehreren Meßwert(en) ein Störungs-, Alarm- oder Warnsignal gebildet wird.
Dabei werden die wichtigsten Unterschiede der Konstruktions-Komponenten eines Kernkraftwerkes dadurch berücksichtigt, daß die Meßsignale "aktiver" Konstruktions-Komponenten der technischen Anlage in kurzfristigen Zeitintervallen und die Meßsignale "passiver" Konstruktions-Komponenten in längeren Zeitintervallen, d. h. mit größeren äquidistant zeitlichen Unterbrechungen ermittelt und diese auf unterschiedlicher Zeitzuordnungsgrundlage ermittelten Meßdaten in gleicher Weise analysiert werden.
In einer besonders wichtigen Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens ist vorgesehen, daß die für konkrete Zustands- bzw. Schadensfälle potentiell) spezifischen Veränderungen der Meßsignale bzw. ihrer diesbezüglich spezifischen Spektralbereiche zu einem bestimmten kombinierten Meßsignalmuster zusammengefaßt werden und die tatsächlich gemessenen Meßsignal-Veränderungen mit den verschiedenen vorgegebenen kombinierten Meßsignalmustern verglichen werden und beim Vorhandensein einer hinreichenden Übereinstimmung der tatsächlich gemessenen Meßwert- Veränderungen mit einem oder mehreren der für verschiedene Zustands- bzw. Störungen relevanten, bestimmten Meßsignalmuster ein beurteilbares Diagnose- Signal für eine konkrete Schadensursache abgeleitet wird.
Dabei werden vorzugsweise aus dem Signalspektrum einer Meßstelle oder mehreren Meßstellen an einer Konstruktions-Komponente bestimmte Frequenzen bzw. Frequenzbereiche oder Kombinationen davon mit aus dem Frequenz-Spektrum anderer Meßstellen ausgewählten, zu einem bestimmten konkreten Meßsignalmuster kombiniert werden, und bei Abweichungen von einem vorbestimmten zuzuordnenden Referenz-Signalmuster ein Meldungssignal für eine potentielle Störung oder Anomalie gebildet wird, welches mit den Signalen anderer bestimmter konkreter Signalmuster gemeinsam zu einem den Sicherheitszustand einer konkreten Konstruktions-Komponente anzeigenden Signal abgeleitet wird.
Erfindungsgemäß werden also insbesondere die Spektrumsänderungen ermittelt, aus verschiedenen Messungen ausgewählte Frequenzbereiche miteinander verknüpft bzw. vernetzt und daraus wird ein Diagnosebefundsignal abgeleitet.
Das erfindungsgemäße computergestützte Überwachungsverfahren erlaubt nicht nur eine verbesserte wirtschaftliche und sicherere Betriebsweise z. B. eines Kernkraftwerkes, und zwar ohne die Entstehung irreführender Falschalarme, und eine maximale Wachsamkeit des Bedienungspersonals abstumpfende zu große Zahl von Überwachungswerten.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem erlaubt eine weitgehend automatische Überwachung eines Kernkraftwerkes mit laufenden Auswertungsdaten für die Nachkontrolle sowie ein updating anhand der im Laufe der Betriebszeit gewonnenen zusätzlichen Erkenntnisse.
Dabei erfolgt die Überwachung sowohl anhand der auf die beschriebene Weise gewonnenen Signale, als auch über Monitore erkennbar, wobei eine zusätzliche Beurteilung bei exceptionellen Ausnahmesituationen möglich ist.
Das erfindungsgemäß ausgenutzte kausale Verhältnis zwischen dem Schwingungsverhalten aller verschiedenen Komponenten untereinander erlaubt eine verstärkt gesicherte Herausarbeitung der zustands- oder störungsspezifischen Signale - unter Ausschaltung aller uninteressanter Signale. Auch üblicherweise nicht genutzte Begleitsignale werden erfindungsgemäß ausgenutzt, indem die Meßsignale mehrerer Sensoren, die denselben Effekt aus ihrer speziellen Anordnung und Funktionsart sehen, für die verstärkte Erfassung bzw. schärfere Differenzierung von störungsrelevanten Signalen - selbst unter Einbeziehung von Redundanzen - verwendet werden.
Die Erfindung wird nachstehend in einem vielfach variierbaren Ausführungsbeispiel bei einem Kernkraftwerk näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der wichtigsten Konstruktions-Komponenten des Primärkreislaufs eines Kernkraftwerkes mit den verschiedensten Meßstellen bzw. Meßwertaufnehmern für die Schwingungsüberwachung,
Fig. 2 eine räumliche, teilweise aufgeschnittene Darstellung eines Reaktordruckbehälters mit seinen Meßstellen bzw. Meßwertaufnehmern,
Fig. 3 ein Beispiel eines von einem Meßwertaufnehmer gelieferten Schwingungsspektrums mit gesondert herausgestellten Abweichungen,
Fig. 4 ein Beispiel eines Schwingungsspektrums mit signalmäßig definierter - unterschiedlicher - Schwingungsbandbreite,
Fig. 5 ein Grundsatzschaubild zur Darstellung der Überwachungssignalbildung aus miteinander verknüpften Meßsignalbereichen auch aus verschiedenen Meßstellen bzw. von verschiedenen Meßwertaufnehmern und
Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5, jedoch anhand ausgewählter Meßsignale eines Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt die Konstruktions-Komponenten einer Kernkraftanlage 1 mit Dampferzeuger 2, Hauptkühlpumpe 3 und Reaktordruckbehälter 4 mit den zugehörigen funktionellen Verbindungen, insbesondere Leitungsverbindungen. Sowohl die einzelnen Konstruktions-Komponenten als auch ihre Gesamtkombination in der Kernkraftanlage weisen während des Betriebs insbesondere aufgrund der Kühlmittelumwälzung Vibrationen auf, zu deren Ermittlung an als spezifisch erkannten Stellen verschiedenartige Meßwertaufnehmer 5 angebracht sind, welche in Fig. 1 zur erleichterten Übersicht durch Symbole differenziert dargestellt sind.
Beispielsweise sind die mit dem Symbol 5 a bezeichneten Meßwertaufnehmer Absolut-Schwingwegaufnehmer, die mit dem Symbol 5 b bezeichneten Relativ-Schwingwertaufnehmer, und die symbolisch gemäß 5 c eingezeichnete Piezo-Druckaufnehmer. Die mit 5 d gekennzeichneten Meßwertaufnehmer sind Neutronenfluß-Meßgeräte (z. B. Ionisationskammern) und die Symbole 5 e kennzeichnen Wirbelstrom-Meßgeräte zur berührungslosen Messung, beispielsweise der Hauptkühlpumpenwelle, welche mit den systemeigenen Bezeichnungen W 2 y und W 2 x, analog z. B. W 3 x und W 3 y und W 4 y und W 4 x sowie W 1 y und W 1 x benannt sind.
Dementsprechend stehen für die verschiedenen Absolut- Schwingwertaufnehmer 5 a der Buchstabe A, für die unterschiedlichen Relativ-Schwingwertaufnehmer der Buchstabe R, die Piezo-Druckaufnehmer 5 c der Buchstabe P und für die Meßgeräte 5 d, für den thermischen Neutronenfluß der Buchstabe X. Die einzelnen Kühlkreisläufe sind mit loop 1 bis loop 4 verdeutlicht.
Zusätzlich sind weitere Druck- und Temperaturmeßstellen installiert, deren Meßinformation jedoch lediglich ergänzend zur der die Erfindung im wesentlichen ausmachenden Schwingungsspektrum-Analyse verwertet wird.
Gemäß Fig. 2 sind während der Inbetriebssetzungsphase für einen zeitlich begrenzten Zeitraum auch innerhalb des Reaktordruckbehälters 4 zur Ermittlung von Einbau- und Komponentenschwingungen Meßgeräte 6 angebracht, so z. B. im Stutzenbereich 8, an der Gitterplatte 9, im Brennelementbereich 10, am unteren Rost 11 und am Schemel 12, welche zur Interpretation der Signale von außerhalb des Reaktordruckbehälters installierte Meßwertaufnehmern (z. B. am Deckelrand 7) Verwendung finden.
Die Anbringung der Meßgeräte direkt an den Konstruktions- Komponenten ermöglicht vorteilhafterweise die Erfassung des Strukturverhaltens in Form von Schwingungsspektren, Strukturresonanzen und Schwingungseigenformen.
Dabei werden schwingungsmäßig z. B. bei einem 3-loop- Druckwasserreaktor die in der nachstehenden Tabelle Frequenzen bzw. Frequenzbereiche angesprochen.
Die von den einzelnen Schwingungs-Meßwertaufnehmern ermittelten Signale werden wie am Beispiel Fig. 3 dargestellt, in Schwingungsspektren aufgelöst, deren einzelne Schwingungsbereiche bzw. Spitzen bei bestimmten Frequenzen ganz spezifische Characteristika der Konstruktions-Komponenten zuzuordnen sind. So entspricht die Frequenz 15 der Kernbehälter-Pendelresonanzschwingung, die Frequenz 16 der gegenphasigen Pendelresonanzschwingung des Reaktordruckbehälters 4, die Frequenz 17 der Schemelresonanzschwingung und die Frequenzspitze 18 der Frequenz der Vertikalschwingung des Reaktorbehälters 4.
Der im innerhalb des Fensters F in Fig. 3 herausgehobene Frequenzverlauf zeigt einerseits den für den störungsfreien Betriebszustand typischen Frequenzverlauf 13, während der demgegenüber aktuell gemessene abweichende Frequenzverlauf 14 eine Veränderung in der Kernbehälter-Einspannung anzeigt. Der zeitliche Vergleich der aktuellen Meßwerte ergab eine langsame Verlagerung der von dem Stand der Referenzwerte gemäß Spektrum 13 in Richtung zum abweichenden Spektrum des Frequenzverlaufs 14 und über diesen hinaus zu höheren Frequenzen hin.
Gleichzeitig mit dieser Meßwert-Abweichung traten Veränderungen der Neutronenflußsignale der Außeninstrumentierung auf.
Bei einer aufgrund dieser Meßwert-Abweichungen schließlich vorgenommenen Inspektion konnte zunächst rein optisch nichts festgestellt werden. Erst eine differenzierte Federkraftuntersuchung ergab die Notwendigkeit des Austauschens ganz bestimmter defekter Niederhalter-Federpakete, die die Flanscheinspannung des Reaktordruckbehälters gewährleisten.
Aus der am Beispiel der Fig. 3 erläuterten Analyse von Spektral- bzw. Meßwertabweichungen (mechanische Schwingung plus Neutronenflußschwingung) wird deutlich, daß die im gleichen Meßwert-Spektrum, z. B. vorhandene Schemelresonanzschwingung 17 praktisch unverändert blieb. Da sämtliche Konstruktions-Komponenten der Kernkraftanlage 1 nicht nur funktionsmäßig, sondern auch schwingungs- bzw. meßwertmäßig gesamteinheitlich miteinander verknüpft sind, ergeben sich aus dem Vergleich der Abweichungen von Teilbereichen der Spektren verschiedener Meßwertnehmer mit den zugehörigen Referenzcharakteristika Störungs- bzw. Abweichungssignale für ganz bestimmte Konstruktions-Komponenten.
Durch Auswahl und Signalspezifizierung läßt sich das Überwachungsverfahren noch dadurch zusätzlich sensibilisieren bzw. verstärkt aussagefähig gestalten, daß nicht nur die Lage und die Amplitudenhöhe der einzelnen störungsrelevanten Frequenzspitzen, sondern auch der Frequenz- und/oder Amplitudenverlauf über eine verhaltensspezifische Bandbreite eines Frequenzbereiches mit vorausbestimmten festgelegten Frequenzwerten verglichen wird. Dafür werden gemäß Fig. 4 Signale aus aussagerelevanten mit spezifisch breiten Frequenzbändern (z. B. 20-24) ausgewählt und in ihren Änderungen zur Überwachung herangezogen. Der zeitlich differenzierte Vergleich von daraus abgeleiteten Diskriminantenwerten beruht auf einem mathematisch formulierten Ähnlichkeitsmaß des Frequenzverlaufs über eine vorbestimmte Frequenzbandbreite des Frequenzspektrums.
So wurden beispielsweise vier Frequenzbereiche zur Diskriminantenberechnung ausgewählt, nämlich bei 8 Hz (Kernbehälter-Biegeschwingung 21), bei etwa 12 Hz (Reaktordruckbehälter-Pendelschwingung 22), bei 16 Hz (Reaktordruckbehälter-Vertikalschwingung 23) und bei 29 Hz (Schemelbiegeschwingung).
Am unteren Rand der Fig. 4 ist der Diskriminanten- Zeitverlauf 25 der vier oben genannten Frequenzbereiche dargestellt.
Für eine zuverlässige Überwachung ist grundsätzlich zwischen "passiven" und "aktiven" Konstruktions- Komponenten zu unterscheiden, welche sich hinsichtlich der Störungshäufigkeit bzw. Störungsentstehung grundsätzlich unterscheiden.
Bei "passiven" Konstruktions-Komponenten wie beispielsweise statisch gelagerten Reaktor- und Pumpengehäusen, das Leitungssystem sowie die Dampferzeuger und andere Trägheitsmassen, entwickeln sich Fehler vergleichsweise viel langsamer - über Wochen oder Monate - aber in der Regel schleichender, d. h. schwerer feststellbar als bei "aktiven" Konstruktions-Komponenten. Bei letzteren, zu denen insbesondere laufende Motorwellen, die Pumpenwellen oder die Turbinenrotoren gehören, sind die Lastwechsel derartig hoch und schnell, daß sich Störungen plötzlich entwickeln können.
Hinzukommen zusätzliche Systemeinflüsse wie Änderungen der Betriebsweise, Ladungsvorgänge etc., welche sich nur zwischen wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden erstrecken.
Entsprechend dieses sehr unterschiedlichen Zeit- und Bewegungsverhaltens sind die betriebenen Meßwertsignale bzw. die Änderungen ihrer aktuellen Werte gegenüber den als Normalwerte vorbestimmten Referenzwerten zu quantifizieren bzw. zu bewerten. Jeder Meßzyklus wird nach der entsprechend postulierten Schadensentwicklung an einer Konstruktions-Komponente eingestellt, z. B. bei einer passiven Komponente im Bereich von Wochen und bei einer aktiven Komponente im Bereich von Stunden, und zwar jeweils im äquidistanten Zeitabständen voneinander.
Entsprechend kann bei den passiven Konstruktions- Komponenten von einer diskontinuierlichen Meßwert- Abtastung bzw. Überwachung gesprochen werden und bei den aktiven Konstruktions-Komponenten von einer quasi kontinuierlichen Meßwert-Abtastung. Allein die Auswahl der optimal störungsrelevanten Zeit-Taktfolge der Meßwertabgreifung verbessert das Auflösungsvermögen bei der Signalauswertung.
Die vorauszubestimmenden, dem Überwachungsverfahren als vorherbestimmte Referenzwerte zugrundeliegenden Daten, sowohl der Daten der Frequenzspektren als auch der optimalen Meß-Zeitfolge, werden mit vorausgehenden, eingehenden Korrelationsmethoden ermittelt, wobei beim Auftreten von systematischen Veränderungen im Langzeitverhältnis der Signale verbessernde Lernphasen eingeschoben werden können.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens wird nachstehend anhand der Fig. 5 und 6 unter besonderer Berücksichtigung der Verknüpfung bzw. Vernetzung verschiedenster Meßsignaldaten erläutert.
In jeder Ebene der drei Beurteilungskriterien - Amplitude, Frequenz und Diskriminante - sind mehrere störungs- bzw. zustands- oder verhaltensrelevante Meßwerte aus den Signalen 1, i, j und M. Über der numerierten Kennzeichnung den ihnen zuzuordnenden Frequenzspitzen dargestellt.
Dabei erfolgt die Informationsverknüpfung in folgender Form:
Dementsprechend sind Frequenzspitzen bzw. Frequenzbereiche aus den Frequenzspektren verschiedener Meßwertsignale zu verhaltens- bzw. störungsrelevanten Gruppen zu Meßsignalmustern zusammengefaßt.
Aus jeder dieser Meßwertgruppen resultiert jeweils ein aktueller gruppenspezifischer Überwachungsmeßwert, wobei es die Vielzahl der verhaltensrelevanten Meßsignalmuster ermöglicht, eine eventuelle Schadensursache sowohl örtlich als auch entstehungsmäßig und entwicklungsmäßig genau einzugrenzen.
Andererseits fallen andere, sich entweder in sämtlichen Meßsignalmustern findenden oder in keinem zugehörigen Meßsignalmuster wiederfindenden Signale als irrelevant bzw. zufällig oder außerhalb des Systems liegend heraus, so daß Fehlinterpretationen stark reduziert werden und als Alarmkriterien von vornherein ausscheiden. Der überwachungsspezifische Wert der Wahl der Zeitfolge bzw. Zeitspanne der Signale erlaubt es auch, bestimmte Signale schon deshalb nicht-alarmkritisch auszuschalten, weil sie nicht über eine gewisse Zeitspanne hinaus wiederholt auftreten bzw. andauern bzw. periodisch wiederholt auftreten.
In dem in Fig. 6 wiedergegebenen Fall - nämlich der bereits in Fig. 3 behandelten Störung der Niederhaltefedern der Kernbehälter-Einspannung - sieht die Prüffolge zur Ausbildung eines dafür spezifischen Fehlzustandssignals folgendermaßen aus:
Vorausgesetzt es liegen keine allgemeinen elektrischen Störungen vor und
wenn keinerlei Signalbeeinflussungen durch die momentane Betriebsweise oder andere gewollte Einflüsse vorliegen und
wenn die der entsprechenden Resonanzfrequenz ihren Alarmwert überschritten hat und sich die Frequenz aus den A-Signalen (A₁, A₂, A₃ und A₄) sowie der X-Signale (X 10 und X 20) erniedrigt hat und
wenn sonst keine Spektrumsänderung bezüglich einer Frequenzband-Verlagerung der vorstehend geprüften Frequenzbänder vorliegt
dann ist die Vornahme von Untersuchungen an den Niederhalterfedern angezeigt.
Dieses Beispiel ist zur Vereinfachung auf das Vorhandensein bzw. Zusammenwirken von nur zwei absoluten Schwingwegaufnehmern 5 a, einem Druckwertsignal und einem Neutronenflußmeßgerät abgestellt, denen die Signalnummern 1-4 entsprechen.
Dieses Beispielergebnis gilt außerdem unter der Annahme, daß die Frequenzspitzen für die Kernbehälter- Pendelschwingung, die Stehwellen in der Einlaßleitung mit der Frequenzspitzen-Numerierung 1, 2 und sowie ein bestimmtes Zeitverhalten eingehalten sind.
Bezugszeichenliste:
1 Kernkraftanlage
2 Dampferzeuger
3 Hauptkühlpumpe
4 Reaktordruckbehälter
5 Meßwertaufnehmer
5 a Absolut-Schwingwegaufnehmer
5 b Relativ-Schwingwegaufnehmer
5 c Piezo-Druckaufnehmer
5 d Neutronenflußmeßgeräte (Ionisationskammern)
5 e Wirbelstrom-Meßgeräte
loop (1-4)
6 Meßgeräte am Reaktordruckbehälter
7 Deckel
8 Stützenbereich
9 Gitterplatte
10 Brennelementbereich
11 unterer Rost
12 Schemel
13 Frequenzverlauf
14 atypischer Frequenzverlauf (Störung)
15 Frequenz der Kernbehälter-Pendelresonanzschwingung
16 Reaktordruckbehälter-Pendelresonanzschwingung
17 Schemelresonanzschwingung
18 19 20 21-24 verschiedene Frequenzbänder
25 zeitlicher Verlauf

Claims (7)

1. Verfahren zur Überwachung der betriebssicheren Arbeitsweise und zur vorbeugenden Instanthaltung bzw. Schadensverhütung komplizierter, d. h. aus einer Vielzahl von einzelnen Konstruktions-Komponenten bestehender technischer Anlagen, deren Einzelkomponenten mindestens teilweise in mittelbarem oder direktem Einfluß miteinander stehen, insbesondere auch mit schwer zugänglichen oder unzugänglichen Konstruktions-Komponenten, beispielsweise wie bei Kernkraftwerken, unter Verwendung von Schwingungs-Meßdaten bzw. Signalen, die durch an einzelnen Konstruktions-Komponenten angebrachte Meßwertaufnehmer ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die ermittelten Signale der einzelnen Meßstellen in ihrem Spektrum der Schwingungsfrequenzen zerlegt werden,
  • b) aus dem so aufgelösten Frequenzspektrum bestimmte, für ein Zustands- bzw. Störungsverhalten der einzelnen Konstruktions-Komponente spezifisch relevante Frequenzbereiche - und/oder Kombinationen daraus - ermittelt und ausgewählt werden,
  • c) Änderungen dieser spektralen Frequenzbereiche sowohl hinsichtlich ihres Frequenzwertes als auch ihrer Amplitude und/oder einer Diskriminanten (z. B. Form bzw. mathematisch formulierbares Ähnlichkeitsmaß der Frequenzverteilung) mit vorbestimmten zuzuordnenden Referenzcharakteristika verglichen und
  • d) zu einem überwachungspezifischen Signal verarbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbereiche mit spezifischen abweichungsrelevanten Signal-Bandbreiten ausgewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die ermittelten Daten bzw. ihre Änderungen zu den Referenzwerten in ihrer zeitlichen Entwicklung festgestellt und im Vergleich zu Normalwerten bzw. Normalwert-Bereichen nicht tolerierbare Abweichungen der Meßsignale bestimmter Meßwertgeber nach Maßgabe des technisch abhängigen Zusammenwirkens der zugehörigen Konstruktions-Komponenten gegebenenfalls unter Zuordnung unterschiedlich relevanter verhaltensspezifischer Frequenzbereiche der verschiedenen Meßwertspektren miteinander verglichen werden und
  • b) diese Meßwertermittlung in problemspezifisch festgelegtem zeitlichen Ablauf laufend erfolgt, wobei
  • c) bei Auftreten eines störungsrelevanten Meßwertmusters aus einem oder mehreren Meßwert(en) ein Störungs-, Alarm- oder Warnsignal gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale "aktiver" Konstruktions-Komponenten der technischen Anlage in kurzfristigen Zeitintervallen und die Meßsignale "passiver" Konstruktions-Komponenten in längeren Zeitintervallen, d. h. mit größeren äquidistant zeitlichen Unterbrechungen ermittelt und diese auf unterschiedlicher Zeitzuordnungsgrundlage ermittelten Meßdaten in gleicher Weise analysiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für konkrete Zustands- bzw. Schadensfälle potentiell spezifischen Veränderungen der Meßsignale bzw. ihrer diesbezüglich spezifischen Spektralbereiche zu einem bestimmten kombinierten Meßsignalmuster zusammengefaßt werden und die tatsächlich gemessenen Meßsignal- Veränderungen mit den verschiedenen vorgegebenen kombinierten Meßsignalmustern verglichen werden und beim Vorhandensein einer hinreichenden Übereinstimmung der tatsächlich gemessenen Meßwert-Veränderungen mit einem oder mehreren der für verschiedene Zustände bzw. Störungen relevanten, bestimmten Meßsignalmuster ein beurteilbares Diagnose-Signal für eine konkrete Schadensursache abgeleitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Signalspektrum einer Meßstelle oder mehreren Meßstellen an einer Konstruktions-Komponente bestimmte Frequenzen bzw. Frequenzbereiche oder Kombinationen davon mit aus dem Frequenz-Spektrum anderer Meßstellen ausgewählten zu einem bestimmten konkreten Meßsignalmuster kombiniert werden, und bei Abweichungen von einem vorbestimmten zuzuordnenden Referenz-Signalmuster ein Meldungssignal für eine potentielle Störung oder Anomalie gebildet wird, welches mit den Signalen anderer bestimmter konkreter Signalmuster gemeinsam zu einem den Betriebs- und Sicherheitszustand einer konkreten Konstruktions-Komponente anzeigenden Signal abgeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektrumsänderungen ermittelt, aus verschiedenen Messungen ausgewählte Frequenzbereiche miteinander verknüpft bzw. vernetzt werden und daraus ein Diagnosesignalbefund abgeleitet wird.
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