ES2639768T3 - Aparato y procedimiento para analizar la condición de una máquina con una parte rotativa - Google Patents

Aparato y procedimiento para analizar la condición de una máquina con una parte rotativa Download PDF

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Abstract

Un aparato (14, 920) para analizar la condición de una máquina que tiene una parte rotativa con una velocidad de rotación (fROT), que comprende: un primer sensor (10) adaptado para generar una señal de medición eléctrica analógica (SEA) dependiente de vibraciones mecánicas (VMD) que emanan de la rotación de dicha parte; un convertidor (40, 44) de analógico a digital adaptado para muestrear dicha señal de medición eléctrica analógica (SEA) en una frecuencia de muestreo inicial (fS) para generar una señal de datos de medición digital (SMD, SENV, SRED1) en respuesta a dicha señal de medición eléctrica analógica (SEA) recibida; un dispositivo (420) para generar una señal de posición (Ep) que tiene una secuencia de valores de señal de posición (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentáneas de dicha parte rotativa; y un generador (601) de valor de velocidad que está adaptado para registrar - una secuencia temporal de valores de muestra de medición (Se(i), S(j)) de dicha señal de datos de medición digital (SMD, SENV, SRED1), y - una secuencia temporal de dichos valores de señal de posición (P(i)) de manera que existen distancias angulares (delta-FIp1-p2, delta-FIp2-p3) y duraciones correspondientes (delta-Tp1-p2, delta-Tp2-p3) entre al menos tres señales de posición consecutivas (P1, P2, P3) e - información de tiempo (i, dt; j) de manera que un valor de muestra de medición individual (S(j)) puede ser asociado con datos indicativos de tiempo (i, dt; j) y posición angular (P(i)); y en el que el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer al menos dos valores de velocidad momentánea (VT1, VT2) basándose en dichas distancias angulares (delta-FIp1-p2, delta-FIp2-p3) y dichas duraciones correspondientes (delta-Tp1-p2; delta-Tp2-p3); y un evaluador (230; 290, 290T; 294, 290, 290F) para realizar una función de análisis de condición (F1, F2, Fn); caracterizado por el generador (601) de valor de velocidad que opera para establecer valores de velocidad momentánea adicionales (fROT(j)) para la parte (8) rotativa mediante interpolación entre los al menos dos valores de velocidad momentánea (VT1, VT2) de manera que un valor de velocidad momentánea interpolado (FROT(j)) adicional es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de detección de al menos uno de dichos valores de muestra de medición registrados (Se(i), S(j)); y por un decimador (310, 470, 470B) para generar una segunda señal digital (SRED2, R), que tiene una frecuencia de muestreo reducida (fSR2) en respuesta a dicha señal de datos de medición digital (SMD, SENV, SRED1) y por dicho decimador (470, 470B) que está adaptado para realizar dicha decimación dependiente de dicho valor de velocidad momentánea interpolado adicional (fROT(j), VT1, VT2, fROT); y por dicho evaluador (230, 290, 290T; 294, 290, 290F) que está adaptado para realizar dicha función de análisis de condición (F1, F2, Fn) dependiente de dicha segunda señal digital (SRED2).

Description

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DESCRIPCION
Aparato y procedimiento para analizar la condicion de una maquina con una parte rotativa Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento para analizar la condicion de una maquina, y a un aparato para analizar la condicion de una maquina. La invencion tambien se refiere a un sistema que incluye tal aparato y tal procedimiento de operacion de tal aparato. La invencion tambien se refiere a un programa informatico para hacer que un ordenador realice una funcion de analisis.
Descripcion de la tecnica relacionada
Las maquinas con partes moviles estan sometidas a desgaste con el paso del tiempo, lo que a menudo provoca la condicion de que la maquina se deteriore. Los ejemplos de tales maquinas con partes moviles son motores, bombas, generadores, compresores, tornos y maquinas CNC. Las partes moviles pueden comprender un arbol y cojinetes.
Para evitar el fallo de la maquina, tales maquinas debenan someterse a mantenimiento, dependiendo de la condicion de la maquina. Por tanto, la condicion operativa de tal maquina se evalua preferentemente de vez en cuando.
El documento US 2009/0164142 desvela un sistema para uso al analizar vibraciones de un cuerpo rotativo de velocidad variable para detectar condiciones que pueden requerir mantenimiento. De acuerdo con el documento US 2009/0164142 un procesador usa una senal de vibracion desde un acelerometro que actua como un sensor de vibracion y pulsa un tacometro. El procesador tambien calcula una velocidad del cuerpo rotativo en un comienzo de cada revolucion del cuerpo rotativo, y en cada final de cada revolucion del cuerpo rotativo. Estos valores de velocidad se usan para calcular una posicion angular para cada muestra de vibracion entre los dos puntos de tacometro, y un valor complejo que representa un componente de vibracion espectral en una frecuencia fundamental para cada revolucion se calcula usando dos circunvoluciones ponderadas de muestras de vibracion que se multiplican por el coseno (para el componente real) o el seno (para el componente imaginario) de las posiciones angulares interpoladas.
Sumario
Un aspecto de la invencion se refiere al problema de permitir la prevencion de una avena inesperada de la maquina debido a un desgaste o dano mecanico en una maquina que tiene una parte rotativa con una velocidad de rotacion. En particular, un aspecto de la invencion se refiere al problema de permitir una capacidad mejorada para detectar el desgaste o dano mecanico en una maquina que tiene una parte que rota con una velocidad de rotacion variable.
Este problema se aborda mediante un aparato para analizar la condicion de una maquina con una parte rotativa con una velocidad de rotacion, que comprende:
un primer sensor adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica dependiente de vibraciones mecanicas que emanan de la rotacion de dicha parte;
un convertidor de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica en una frecuencia de muestreo inicial para general una senal de datos de medicion digital en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica recibida;
un dispositivo para generar una senal de posicion que tiene una secuencia de valores de senal de posicion para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa; y un generador de valor de velocidad adaptado para registrar
- una secuencia temporal de valores de muestra de medicion de dicha senal de datos de medicion digital, y
- una secuencia temporal de dichos valores de senal de posicion de manera que existen distancias angulares y duraciones correspondientes entre al menos tres senales de posicion consecutivas, e
- informacion de tiempo de manera que un valor de datos de medicion individual puede asociarse con datos indicativos de tiempo y posicion angula; y en el que
el generador de valor de velocidad opera para establecer al menos dos valores de velocidad momentanea basandose en dichas distancias angulares y dichas duraciones correspondientes, y en el que el generador de valor de velocidad opera para establecer valores de velocidad momentanea adicionales para la parte rotativa mediante interpolacion entre los al menos dos valores de velocidad momentanea de manera que un valor de velocidad momentanea adicional interpolado es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados; y
un decimador para generar una segunda senal digital, teniendo una frecuencia de muestreo reducida, en respuesta a dicha senal de datos de medicion digital, estando adaptado dicho decimador para realizar dicha decimacion dependiente de dicho valor de velocidad momentanea adicional interpolado; y mediante un evaluador para realizar una funcion de analisis de condicion para analizar la condicion de la maquina dependiente de dicha segunda senal digital.
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Esta solucion permite ventajosamente el suministro de una secuencia temporal de valores de muestra de medicion en el que un valor de muestra de medicion individual se asocia con un valor de velocidad indicativo de una velocidad de rotacion de dicha parte rotativa en el momento de deteccion del valor de senal de sensor correspondiente al valor de datos. El uso de interpolacion para generar la velocidad de valores de rotacion permite un nivel pequeno ventajosamente de imprecision incluso durante una fase de aceleracion.
De acuerdo con una realizacion el generador de valor de velocidad opera para establecer dichos valores de velocidad momentanea adicionales mediante interpolacion lineal. De acuerdo con otra realizacion el generador de valor de velocidad opera para establecer dichos valores de velocidad momentanea adicionales mediante interpolacion no lineal.
La provision de una secuencia de valores de muestra de medicion asociados con correspondientes valores de velocidad de rotacion que tiene niveles pequenos de imprecision permite un rendimiento mejorado, en terminos de corrimiento reducido o eliminado de los valores de muestra de medicion, mediante el posterior procedimiento de decimacion durante fases de aceleracion. La reduccion o eliminacion del corrimiento de los valores de muestra de medicion que resulta del procedimiento de decimacion permite un rendimiento mejorado de la funcion de analisis de condicion. Por tanto, las caractensticas de esta solucion interaction para permitir una capacidad mejorada para detectar desgaste o dano mecanico en una maquina que tiene una parte rotativa con una velocidad variable de rotacion.
Breve descripcion de los dibujos
Para un simple entendimiento de la presente invencion, esta se describira mediante ejemplos y en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra un diagrama de bloques esquematico de una realizacion de un sistema 2 de analisis de condicion de acuerdo con una realizacion de la invencion.
La Figura 2A es un diagrama de bloques esquematico de una realizacion de una parte del sistema 2 de analisis de condicion mostrado en la Figura 1.
La Figura 3 es una ilustracion simplificada de un sensor de medicion de pulso de impacto de acuerdo con una realizacion de la invencion.
La Figura 4 es una ilustracion simplificada de una realizacion de la memoria 60 y su contenido.
La Figura 5 es un diagrama de bloques esquematico de una realizacion del aparato de analisis en una ubicacion de cliente con una maquina 6 que tiene un arbol movil.
La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques esquematico de una realizacion del preprocesador de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 7 ilustra una realizacion del evaluador 230.
La Figura 8 ilustra otra realizacion del evaluador 230.
La Figura 9 ilustra otra realizacion del preprocesador 200.
La Figura 10A es un diagrama de flujo que ilustra realizaciones de un procedimiento para mejorar patrones de senal repetitivos de senales.
La Figura 10B es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de generacion de senal de salida digital.
La Figura 10C ilustra una realizacion de un dispositivo de mejora.
La Figura 10D ilustra senales de acuerdo con una realizacion del procedimiento mejorador.
La Figura 10E ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion de una interfaz de usuario del dispositivo de mejora.
La Figura 10F ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion del dispositivo de mejora.
La Figura 10G ilustra otra realizacion del dispositivo de mejora 320.
La Figura 10H es una tabla para ilustrar una parte del calculo de los valores de senal de salida.
La Figura 11 es una ilustracion esquematica de una primera memoria que tiene posiciones de memoria plurales. La Figura 12 es una ilustracion esquematica de una segunda memoria que tiene posiciones t de memoria plurales.
La Figura 13 es una ilustracion esquematica de una senal de salida de ejemplo Smdp que comprende dos firmas de senales repetitivas.
La Figura 14A ilustra un numero de valores de muestra en la senal suministrada a la entrada del decimador 310. La Figura 14B ilustra valores de muestra de salida del periodo de tiempo correspondiente.
La Figura 15A ilustra un decimador de acuerdo con una realizacion de la invencion.
La Figura 15B ilustra otra realizacion de la invencion.
La Figura 16 ilustra una realizacion de la invencion que incluye un decimador y un dispositivo de mejora, como se ha descrito antes, y un decimador fraccionario.
La Figura 17 ilustra una realizacion del decimador fraccionario.
La Figura 18 ilustra otra realizacion del decimador fraccionario.
La Figura 19A ilustra el decimador y otra realizacion del decimador fraccionario.
La Figura 19B es un diagrama de bloques de una realizacion de un generador 601 de valor de velocidad.
La Figura 19C es una ilustracion simplificada de una realizacion de la memoria 602 y sus contenidos.
La Figura 19D es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion del generador 601 de valor de velocidad de la Figura 19B.
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La Figura 19E es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento para realizar la etapa S#40 de la Figura 19D.
La Figura 19F es un diagrama de flujo que ilustra otra realizacion de un procedimiento para realizar la etapa S#40 de la Figura 19D.
La Figura 19G es un grafico que ilustra una serie de senales de posicion consecutivas temporalmente y efectos ventajosos del procedimiento de acuerdo con una realizacion de un generador de valor de velocidad.
La Figura 20 es un diagrama de bloques de un decimador y otra realizacion adicional del decimador fraccionario. La Figura 21 es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion del decimador y el decimador fraccionario de la Figura 20.
Las Figuras 22A, 22B y 22C describen un procedimiento que puede implementarse como un programa informatico.
La Figura 23 es una vista delantera que ilustra un sistema de engranaje epidclico.
La Figura 24 es una vista lateral esquematica del sistema 700 de engranaje epidclico de la Figura 23, como se ve en la direccion de la flecha SW en la Figura 23.
La Figura 25 ilustra una version analogica de una senal ejemplar producida y emitida por el preprocesador 200 (vease la Figura 5 o la Figura 16) en respuesta a senales detectadas por el al menos un sensor 10 tras la rotacion del sistema de engranaje epidclico.
La Figura 26 ilustra un ejemplo de una porcion de la region 702A de amplitud alta de la senal mostrada en la Figura 25.
La Figura 27 ilustra un espectro de frecuencia ejemplar de una senal que comprende una pequena perturbacion 903 periodica como se ilustra en la Figura 26.
La Figura 28 ilustra un ejemplo de una porcion de la senal ejemplar mostrada en la Figura 25.
La Figura 29 ilustra otra realizacion de un sistema de analisis de condicion de acuerdo con una realizacion de la invencion.
La Figura 30 es un diagrama de bloques que ilustra las partes de la disposicion de procesamiento de senal de la Figura 29 junto con la interfaz de usuario y el sistema de representacion.
La Figura 31 es una ilustracion esquematica de un controlador de parametro.
Descripcion detallada de las realizaciones
En la siguiente descripcion, las caractensticas similares en diferentes realizaciones pueden indicarse mediante los mismos numeros de referencia.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques esquematico de una realizacion de un sistema 2 de analisis de condicion de acuerdo con una realizacion de la invencion. El numero de referencia 4 se refiere a una ubicacion de cliente con una maquina 6 que tiene una parte 8 movil. La parte movil puede comprender cojinetes 7 y un arbol 8 que, cuando la maquina esta en operacion, rota. La condicion operativa del arbol 8 o de un cojinete 7 puede determinarse en respuesta a vibraciones que emanan del arbol y/o del cojinete cuando el arbol rota. La ubicacion 4 de cliente, que tambien puede denominarse parte de cliente o parte de usuario, puede por ejemplo ser las instalaciones de un parque eolico, es decir un grupo de turbinas eolicas en una ubicacion, o las instalaciones de una planta de molino de papel, o alguna otra planta de fabricacion que tenga maquinas con partes moviles.
Una realizacion del sistema 2 de analisis de condicion es operativa cuando un sensor 10 esta unido en o sobre un punto 12 de medicion en el cuerpo de la maquina 6. Aunque la Figura 1 solo ilustra dos puntos 12 de medicion, debe entenderse que una ubicacion 4 puede comprender cualquier numero de puntos 12 de medicion. El sistema 2 de analisis de condicion mostrado en la Figura 1, comprende un aparato 14 de analisis para analizar la condicion de una maquina basandose en los valores de medicion suministrados por el sensor 10.
El aparato 14 de analisis tiene un puerto 16 de comunicacion para intercambio de datos bidireccional. El puerto 16 de comunicacion es conectable a una red 18 de comunicaciones, por ejemplo mediante una interfaz 19 de datos. La red 18 de comunicaciones puede ser las tres www, tambien conocido como Internet. La red 18 de comunicaciones tambien puede comprender una red de telefono conmutada publica.
Un ordenador 20 de servidor se conecta a la red 18 de comunicaciones. El servidor 20 puede comprender una base 22 de datos, interfaces 24 de entrada/salida de usuario y hardware 26 de procesamiento de datos, y un puerto 29 de comunicaciones. El ordenador 20 de servidor se ubica en una ubicacion 28, que esta geograficamente separada de la ubicacion 4 de cliente. La ubicacion 28 de servidor puede estar en una primera ciudad, tal como la capital de Suecia, Estocolmo, y la ubicacion de cliente puede estar en otra ciudad, tal como Stuttgart, Alemania, o Detroit en Michigan, Estados Unidos. Como alternativa, la ubicacion 28 de servidor puede estar en una primera parte de una ciudad y la ubicacion de cliente puede estar en otra parte de la misma ciudad. La ubicacion 28 de servidor tambien puede denominarse parte 28 de suministrador o ubicacion 28 de parte de suministrador.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, una ubicacion 31 de control central comprende un ordenador 33 de control que tiene hardware de procesamiento de datos y software para supervisar una pluralidad de maquinas en la ubicacion 4 de cliente. Las maquinas 6 pueden ser turbinas eolicas o cajas de engranaje usadas en turbinas eolicas. Como alternativa, las maquinas pueden incluir maquinaria en por ejemplo un molino de papel. El ordenador 33 de control puede comprender una base 22B de datos, interfaces 24B de entrada/salida de usuario y hardware 26B de
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procesamiento de datos y un puerto 29B de comunicaciones. La ubicacion 31 de control central puede separarse de la ubicacion 4 de cliente mediante una distancia geografica. Mediante el puerto 29B de comunicaciones, el ordenador 33 de control puede acoplarse para comunicarse con el aparato 14 de analisis por medio del puerto 16. El aparato 14 de analisis puede suministrar datos de medicion que se procesan parcialmente para producir un procesamiento de senal adicional y/o analisis a realizar en la ubicacion 31 central por el ordenador 33 de control.
Una compafna suministradora ocupa la ubicacion 28 de parte de suministrador. La compafna suministradora puede vender y suministrar aparatos 14 de analisis y/o software para el uso en el aparato 14 de analisis. La comparMa suministradora tambien puede vender y suministrar software de analisis para el uso en el ordenador de control en la ubicacion 31 de control central. Tal software 94, 105 de analisis se analiza en relacion con la Figura 4 a continuacion. Tal software 94, 105 de analisis puede suministrarse para transmision sobre dicha red 18 de comunicaciones.
De acuerdo con una realizacion del sistema 2, el aparato 14 es un aparato portatil que puede conectarse a la red 18 de comunicaciones de vez en cuando.
De acuerdo con otra realizacion del sistema 2, el aparato 14 puede recibir sustancial y continuamente una senal de medicion desde un sensor 10 para poder monitorizar continuamente o sustancialmente continuamente la condicion de la maquina. El aparato 14 de acuerdo con esta realizacion tambien puede ser capaz sustancialmente y continuamente de comunicarse con el ordenador 33 de control en la ubicacion 31 de control. Por tanto, el aparato 14 de acuerdo con esta realizacion puede sustancialmente siempre estar disponible en lmea para comunicacion con el ordenador 33 de control en la ubicacion 31 de control.
De acuerdo con una realizacion del sistema 2, el aparato 14 se conecta a la red 18 de comunicaciones sustancialmente continuamente. Por tanto, el aparato 14 de acuerdo con esta realizacion puede estar sustancialmente siempre “en lmea” disponible para comunicacion con el ordenador 20 de suministrador y/o con el ordenador 33 de control en la ubicacion 31 de control.
La Figura 2A es un diagrama de bloques esquematico de una realizacion de una parte del sistema 2 de analisis de condicion mostrado en la Figura 1. El sistema de analisis de condicion, como se ilustra en la Figura 2A, comprende una unidad 10 sensora para producir un valor medido. El valor medido puede ser dependiente del movimiento o mas precisamente, dependiente de vibraciones o pulsos de impacto provocados por cojinetes cuando rota el arbol.
Una realizacion del sistema 2 de analisis de condicion esta operativa cuando un dispositivo 30 se monta firmemente en o sobre un punto de medicion de una maquina 6. El dispositivo 30 montado en el punto de medicion puede denominarse clavija 30. Una clavija 30 puede comprender un acoplamiento 32 de conexion al que la unidad 10 sensora se une de manera removible. El acoplamiento 32 de conexion puede por ejemplo comprender roscas de doble inicio para permitir que la unidad sensora se acople mecanicamente con la clavija mediante una rotacion de % de vuelta.
Un punto 12 de medicion puede comprender un rebaje roscado en la caja de la maquina. Una clavija 30 puede tener una parte sobresaliente con roscas correspondientes a las del rebaje para permitir que la clavija se una firmemente al punto de medicion mediante la introduccion en el rebaje como un perno.
Como alternativa, un punto de medicion puede comprender un rebaje roscado en la caja de la maquina, y la unidad 10 sensora puede comprender roscas correspondientes para que se introduzcan directamente en el rebaje. Como alternativa, el punto de medicion se marca en la caja de la maquina unicamente con una marca pintada.
La maquina 6 ejemplificada en la Figura 2A puede tener un arbol rotativo con un diametro d1 de arbol determinado. El arbol en la maquina 24 puede rotar con una velocidad de rotacion V1 cuando la maquina 6 esta en uso.
La unidad 10 sensora puede acoplarse al aparato 14 para analizar la condicion de la maquina. En referencia a la Figura 2A, el aparato 14 de analisis comprende una interfaz 40 de sensor para recibir una senal medida o datos de medicion, producidos por el sensor 10. La interfaz 40 de sensor se acopla a un medio 50 de procesamiento de datos capaz de controlar la operacion del aparato 14 de analisis de acuerdo con el codigo de programa. El medio 50 de procesamiento de datos tambien se acopla a una memoria 60 para almacenar dicho codigo de programa.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, la interfaz 40 de sensor comprende una entrada 42 para recibir una senal analogica, conectada la entrada 42 con un convertidor 44 de analogico a digital (A/D), cuya salida 48 digital esta acoplada al medio 50 de procesamiento de datos. El convertidor 44 A/D muestrea la senal analogica recibida con una cierta frecuencia de muestreo fs para suministrar una senal de datos de medicion digital Smd que tiene una cierta frecuencia de muestreo fs y en el que la amplitud de cada muestra depende de la amplitud de la senal analogica recibida en el momento del muestreo.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el sensor es un sensor de medicion de pulso de impacto. La Figura 3 es una ilustracion simplificada de un sensor 10 de medicion de pulso de impacto de acuerdo con una realizacion de la invencion. De acuerdo con esta realizacion el sensor comprende una parte 110 que tiene una cierta masa o peso y un elemento 120 piezoelectrico. El elemento 120 piezoelectrico es algo flexible para que pueda contraerse y
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expandirse cuando se ejerce una fuerza externa. El elemento 120 piezoelectrico esta provisto de capas 130 y 140 de conduccion electricamente, respectivamente, en superficies opuestas. Cuando el elemento 120 piezoelectrico se contrae y se expande genera una senal electrica que se recoge mediante las capas 130 y 140 de conduccion. Por consiguiente, una vibracion mecanica se transforma en una senal de medicion electrica analogica Sea, que se suministra a los terminales 145, 150 de salida. El elemento 120 piezoelectrico puede colocarse entre el peso 110 y una superficie 160 que, durante la operacion, esta ffsicamente unida al punto 12 de medicion como se ilustra en la Figura 3.
El sensor 10 de medicion de pulso de impacto tiene una frecuencia de resonancia mecanica predeterminada que depende de las caractensticas mecanicas del sensor, tal como la masa m de la parte 110 de peso y la resiliencia del elemento 120 piezoelectrico. Por tanto, el elemento piezoelectrico tiene una elasticidad y una constante de resorte k. La frecuencia de resonancia mecanica fRM para el sensor es por tanto tambien dependiente de la masa m y de la constante de resorte k.
De acuerdo con una realizacion de la invencion la frecuencia de resonancia mecanica fRM para el sensor puede determinarse mediante la siguiente ecuacion:
fRM = 1/(2n) V(k/m) (ec1)
De acuerdo con otra realizacion, la frecuencia de resonancia mecanica actual para un sensor 10 de medicion de pulso de impacto tambien puede depender de otros factores, tal como la naturaleza de la union del sensor 10 al cuerpo de la maquina 6.
El sensor 10 de medicion de pulso de impacto resonante es por tanto particularmente sensible a vibraciones con una frecuencia en o cerca de la frecuencia de resonancia mecanica fRM. El sensor 10 de medicion de pulso de impacto puede disenarse para que la frecuencia de resonancia mecanica fRM este en algun lugar en el intervalo de 28 kHz a 37 kHz. De acuerdo con otra realizacion la frecuencia de resonancia mecanica fRM esta en algun lugar en el intervalo de 30 kHz a 35 kHz.
Por consiguiente, la senal de medicion electrica analogica tiene una amplitud electrica que puede variar sobre el espectro de frecuencia. Para el fin de describir el antecedente teorico, puede asumirse que si el sensor 10 de medicion de pulso de impacto se sometiera a vibraciones mecanicas con amplitud identica en todas las frecuencias desde por ejemplo 1 Hz a por ejemplo 200 000 kHz, entonces la amplitud de la senal analogica Sea desde el sensor de medicion de pulso de impacto tendra un maximo en la frecuencia de resonancia mecanica fRM, ya que el sensor resonara cuando se “empuje” con esa frecuencia.
El convertidor 44 A/D muestrea la senal analogica recibida Sea con una cierta frecuencia de muestreo fs para suministrar una senal de datos de medicion digital Smd con una cierta frecuencia de muestreo fs y en el que la amplitud de cada muestra depende de la amplitud de la senal analogica recibida en el momento del muestreo.
De acuerdo con realizaciones de la invencion la senal de datos de medicion digital Smd se suministra a un medio 180 para procesamiento de senal digital (vease la Figura 5).
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el medio 180 para procesamiento de senal digital comprende un procesador 50 de datos y codigo de programa para provocar que el procesador 50 de datos realice el procesamiento de senal digital. De acuerdo con una realizacion de la invencion, el procesador 50 se incorpora mediante un procesador de senal digital. El procesador de senal digital tambien puede denominarse DSP.
En referencia a la Figura 2A, el medio 50 de procesamiento de datos se acopla a una memoria 60 para almacenar dicho codigo de programa. La memoria 60 de programa es preferiblemente una memoria no volatil. La memoria 60 puede ser una memoria de leer/escribir, es decir que permite tanto leer datos desde la memoria como escribir nuevos datos en la memoria 60. De acuerdo con una realizacion la memoria 60 de programa se incorpora mediante una memoria FLASH. La memoria 60 de programa puede comprender un primer segmento 70 de memoria para almacenar un primer conjunto de codigo 80 de programa que es ejecutable para controlar el aparato 14 de analisis para realizar operaciones basicas (Figura 2A y Figura 4). La memoria de programa tambien puede comprender un segundo segmento 90 de memoria para almacenar un segundo conjunto de codigo 94 de programa. El segundo conjunto de codigo 94 de programa en el segundo segmento 90 de memoria puede incluir codigo de programa para provocar que el aparato de analisis procese la senal detectada, o senales para generar una senal preprocesada o un conjunto de senales preprocesadas. La memoria 60 tambien puede incluir un tercer segmento 100 de memoria para almacenar un tercer conjunto de codigo 104 de programa. El conjunto de codigo 104 de programa en el tercer segmento 100 de memoria puede incluir codigo de programa para provocar que el aparato de analisis realice una funcion 105 de analisis seleccionada. Cuando una funcion de analisis se ejecuta, puede provocarse que el aparato de analisis presente un resultado de analisis correspondiente en una interfaz 106 de usuario o suministrar el resultado de analisis en el puerto 16 (vease la Figura 1 y la Figura 2A y la Figura 7 y la Figura 8).
El medio 50 de procesamiento de datos tambien se acopla a una memoria 52 para leer/escribir para almacenamiento de datos. Ademas, el medio 50 de procesamiento de datos puede acoplarse a una interfaz 54 de comunicaciones de aparato de analisis. La interfaz 54 de comunicaciones de aparato de analisis proporciona
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comunicacion bidireccional con una interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion que puede unirse en, o sobre o en la proximidad del punto de medicion en la maquina.
El punto 12 de medicion puede comprender un acoplamiento 32 de conexion, un soporte 58 de informacion legible y para escribiry una interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion.
El soporte 58 de informacion para escribir, y la interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion pueden proporcionarse en un dispositivo 59 separado colocado en la proximidad de la clavija 30 como se ilustra en la Figura 2. Como alternativa, el soporte 58 de informacion para escribir y la interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion pueden proporcionarse dentro de la clavija 30. Esto se describe en mas detalle en el documento WO 98/01831, cuyo contenido se incorpora por referencia en el presente documento.
El sistema 2 esta dispuesto para permitir la comunicacion bidireccional entre la interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion y la interfaz 54 de comunicacion de aparato de analisis. La interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion y la interfaz 54 de comunicacion de aparato de analisis se construyen preferentemente para permitir la comunicacion inalambrica. De acuerdo con una realizacion la interfaz de comunicacion de punto de medicion y la interfaz de comunicacion de aparato de analisis se construyen para comunicarse entre sf mediante senales de radio frecuencia (RF). Esta realizacion incluye una antena en la interfaz 56 de comunicacion de punto de medicion y otra antena en la interfaz 54 de comunicacion de aparato de analisis.
La Figura 4 es una ilustracion simplificada de una realizacion de la memoria 60 y sus contenidos. La ilustracion simplificada pretende transportar el entendimiento de la idea general de almacenar diferentes funciones de programa en la memoria 60, y no es necesariamente una ensenanza tecnica correcta de la manera en la que un programa se almacenana en un circuito de memoria real. El primer segmento 70 de memoria almacena codigo de programa para controlar el aparato 14 de analisis para realizar operaciones basicas. Aunque la ilustracion simplificada de la Figura 4 muestra pseudocodigo, se entiende que el codigo 80 de programa puede constituirse mediante un codigo de maquina, o cualquier codigo de programa de nivel que puede ejecutarse o interpretarse mediante el medio 50 de procesamiento de datos (Figura 2A).
El segundo segmento 90 de memoria, ilustrado en la Figura 4, almacena un segundo conjunto de codigo 94 de programa. El codigo 94 de programa en el segmento 90, cuando se ejecuta en el medio 50 de procesamiento de datos, provocara que el aparato 14 de analisis realice una funcion, tal como funcion de procesamiento de senal digital. La funcion puede comprender un procesamiento matematico avanzado de la senal de datos de medicion digital Smd. De acuerdo con realizaciones de la invencion, el codigo 94 de programa se adapta para provocar que el medio 50 de procesador realice funciones de procesamiento de senal descritas en relacion con las Figuras 5, 6, 9 y/o la Figura 16 en este documento.
Como se ha mencionado antes en relacion con la Figura 1, un programa informatico para controlar la funcion del aparato de analisis puede descargarse desde el ordenador 20 de servidor. Esto significa que el programa a descargar puede transmitirse sobre la red 18 de comunicaciones. Esto puede realizarse modulando una onda portadora para transportar el programa sobre la red 18 de comunicaciones. Por consiguiente, el programa a descargar puede descargarse en una memoria digital, tal como la memoria 60 (veanse las Figuras 2A y 4). Por tanto, un programa 94 de procesamiento de senal y/o un programa 104, 105 de funcion de analisis puede recibirse por medio del puerto de comunicaciones, tal como el puerto 16 (Figuras 1 y 2A), para cargarlo en la memoria 60. De manera similar, un programa 94 de procesamiento de senal y/o un programa 104, 105 de funcion de analisis pueden recibirse por medio del puerto 29B de comunicaciones (Figura 1), para cargarlo en una ubicacion de memoria de programa en el ordenador 26B o en la base 22B de datos.
Un aspecto de la invencion se refiere a un producto de programa informatico, tal como un medio 94 de codigo de programa y/o un medio 104, 105 de codigo de programa que pueden cargarse en una memoria digital de un aparato. El producto de programa informatico comprendiendo porciones de codigo de software para analizar procedimientos y/o funciones de analisis de procesamiento de senal cuando dicho producto se ejecuta en una unidad 50 de procesamiento de datos de un aparato para analizar la condicion de una maquina. El termino “ejecutarse en una unidad de procesamiento de datos” significa que el programa informatico mas la unidad de procesamiento de datos lleva a cabo un procedimiento del tipo descrito en este documento.
Las palabras “producto de programa informatico, que puede cargarse en una memoria digital de un aparato de analisis de condicion” significa que un programa informatico puede introducirse en una memoria digital de un aparato de analisis de condicion para lograr un aparato de analisis de condicion programado para ser capaz de, o adaptado para llevar a cabo un procedimiento del tipo descrito antes. El termino “cargado en una memoria digital de un aparato de analisis de condicion” significa que el aparato de analisis de condicion programado de esta manera es capaz de, o se adapta para, llevar a cabo un procedimiento del tipo antes descrito.
El producto de programa informatico antes mencionado tambien puede cargarse en un medio legible informatico, tal como un disco compacto o DVD. Tal medio legible informatico puede usarse para el suministro de programa a un cliente.
De acuerdo con una realizacion del aparato 14 de analisis (Figura 2A), este comprende una interfaz 102 de entrada
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de usuario, por lo que un operador puede interactuar con el aparato 14 de analisis. De acuerdo con una realizacion, la interfaz 102 de entrada de usuario comprende un conjunto de botones 104. Una realizacion del aparato 14 de analisis comprende una interfaz 106 de salida de usuario. La interfaz de salida de usuario puede comprender una unidad 106 de representacion. El medio 50 de procesamiento de datos, cuando ejecuta una funcion basica de programa proporcionada en el codigo 80 de programa basico, proporciona la interaccion de usuario mediante la interfaz 102 de entrada de usuario y la unidad 106 de representacion. El conjunto de botones 104 puede limitarse a unos cuantos botones, tal como por ejemplo cinco botones, como se ilustra en la Figura 2A. Un boton 107 central puede usarse para una funcion de INTRODUCCION o SELECCION, mientras que otros botones perifericos pueden usarse para mover un cursor en el sistema 106 de representacion. De esta manera debe entenderse que los sfmbolos y el texto pueden introducirse en el aparato 14 con la interfaz de usuario. La unidad 106 de representacion puede por ejemplo representar un numero de sfmbolos tal como letras del alfabeto, mientras que el cursor puede moverse en el sistema de representacion en respuesta a la entrada de usuario para permitir que el usuario introduzca informacion.
La Figura 5 es un diagrama de bloques esquematico de una realizacion del aparato 14 de analisis en una ubicacion 4 de cliente con una maquina 6 que tiene un arbol 8 movil. El sensor 10, que puede ser un sensor de medicion de pulso de impacto, se muestra unido al cuerpo de la maquina 6 para recoger vibraciones mecanicas para suministrar una senal de medicion analogica Sea indicativa de las vibraciones mecanicas detectadas en la interfaz 40 de sensor. La interfaz 40 de sensor puede disenarse como se describe en relacion con la Figura 2A o 2B. La interfaz 40 de sensor suministra una senal de datos de medicion digital Smd a un medio 180 para procesamiento de senal digital.
La senal de datos de medicion digital Smd tiene una frecuencia de muestreo fs, y el valor de amplitud de cada muestra depende de la amplitud de la senal de medicion analogica recibida Sea en el momento del muestreo. De acuerdo con una realizacion, la frecuencia de muestreo fS de la senal de datos de medicion digital Smd puede fijarse a un cierto valor fS, tal como por ejemplo fS = 102 400 Hz. La frecuencia de muestreo fS puede controlarse mediante una senal de reloj suministrada por un reloj 190 como se ilustra en la Figura 5. La senal de reloj tambien puede suministrarse al medio 180 para procesamiento de senal digital. El medio 180 para procesamiento de senal digital puede producir informacion sobre la duracion temporal de la senal de datos de medicion digital recibida Smd en respuesta a la senal de datos de medicion digital recibida Smd, la senal de reloj y la relacion entre la frecuencia de muestreo fS y la senal de reloj, ya que la duracion entre dos valores de muestra consecutivos es igual a Ts= 1/ fS.
De acuerdo con realizaciones de la invencion, el medio 180 para procesamiento de senal digital incluye un preprocesador 200 para realizar un preprocesamiento de la senal de datos de medicion digital Smd para suministrar una senal digital preprocesada Smdp en una salida 210. La salida 210 se acopla a una entrada 220 de un evaluador 230. El evaluador 230 se adapta para evaluar la senal digital preprocesada Smdp para suministrar un resultado de elaboracion a una interfaz 106 de usuario. Como alternativa, el resultado de la evaluacion puede suministrarse a un puerto 16 de comunicacion para permitir la transmision del resultado por ejemplo a un ordenador 33 de control en un sitio 31 de control (vease la Figura 1).
De acuerdo con una realizacion de la invencion, las funciones descritas en relacion con los bloques funcionales en el medio 180 para procesamiento de senal digital, el preprocesador 200 y el evaluador 230 pueden incorporarse mediante un codigo 94 y/o 104 de programa informatico como se describe en relacion con los bloques 90 y 100 de memoria en conexion con la Figura 4 anterior.
Un usuario puede necesitar solo unas cuantas funciones basicas de monitorizacion para la deteccion de si la condicion de una maquina es normal o anormal. Al detectar una condicion anormal, el usuario puede llamar a personal de mantenimiento profesional especializado para establecer la naturaleza exacta del problema, y para realizar el trabajo de mantenimiento necesario. El personal de mantenimiento profesional a menudo necesita y usa un amplio intervalo de funciones de evaluacion que hacen posible establecer la naturaleza de, y la causa de, una condicion de maquina anormal. Por tanto, diferentes usuarios de un aparato 14 de analisis pueden suponer demandas muy diferentes de la funcion del aparato. El termino funcion de monitorizacion de condicion se usa en este documento para una funcion de deteccion de si la condicion de una maquina es normal o esta algo deteriorada o anormal. El termino funcion de monitorizacion de condicion tambien comprende una funcion de evaluacion que hace posible establecer la naturaleza y la causa de una condicion de maquina anormal.
Ejemplos de funciones de monitorizacion de condicion de maquina
Las funciones de monitorizacion de condicion F1, F2...Fn incluyen funciones como: analisis de vibracion, analisis de temperatura, medicion de pulso de impacto, analisis de espectro de datos de medicion de pulso de impacto, transformada rapida de Fourier de datos de medicion de vibracion, presentacion grafica de datos de condicion en una interfaz de usuario, almacenamiento de datos de condicion en un soporte de informacion para escribir en dicha maquina, almacenamiento de datos de condicion en un soporte de informacion para escribir en dicho aparato, tacometna, deteccion de desequilibrio y deteccion de desalineacion.
De acuerdo con una realizacion, el aparato 14 incluye las siguientes funciones:
F1 = analisis de vibracion;
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F2= analisis de temperature,
F3= medicion de pulso de impacto,
F4= analisis de espectro de datos de medicion de pulso de impacto,
F5= transformada rapida de Fourier de datos de medicion de vibracion,
F6= presentacion grafica de datos de condicion en una interfaz de usuario,
F7= almacenamiento de datos de condicion en un soporte de informacion para escribir en dicha maquina,
F8= almacenamiento de datos de condicion en un soporte 52 de informacion para escribir en dicho aparato,
F9= tacometna,
F10= deteccion de desequilibrio y F11= deteccion de desalineacion.
F12= recuperacion de datos de condicion desde el soporte 58 de informacion para escribir en dicha maquina.
F 13 = realizacion de funcion de analisis de vibracion F1 y funcion de realizacion F12 “Recuperacion de datos de condicion desde un soporte 58 de informacion para escribir en dicha maquina” para permitir una comparacion o tendencia basandose en datos de medicion de vibracion actuales y datos de medicion de vibracion historicos.
F14 = realizacion de analisis de temperatura F2; y funcion de realizacion “Recuperacion de datos de condicion desde un soporte 58 de informacion para escribir en dicha maquina” para permitir una comparacion o tendencia basandose en los datos de medicion de temperatura actual y los datos de medicion de temperatura historicos. F15= recuperacion de datos de identificacion desde un soporte 58 de informacion para escribir en dicha maquina.
Las realizaciones de la funcion F7 “almacenamiento de datos de condicion en un soporte de informacion para escribir en dicha maquina”, y F13 analisis de vibracion y recuperacion de datos de condicion se describen en mas detalle en el documento WO 98/01831, cuyo contenido se incorpora por referencia en el presente documento.
La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques esquematico de una realizacion del preprocesador 200 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. En esta realizacion la senal de datos de medicion digital Smd se acopla a un filtro 240 de paso de banda digital que tiene una frecuencia de desconexion inferior fLc, una frecuencia de desconexion superior fUC y un ancho de banda de banda de paso entre las frecuencias de desconexion superior e inferior.
La salida del filtro 240 de paso de banda digital se conecta a una envolvente 250 digital. De acuerdo con una realizacion de la invencion la salida de senal de la envolvente 250 se suministra a una salida 260. La salida 260 del preprocesador 200 se acopla a la salida 210 del medio 180 de procesamiento de senal digital para el suministro a la entrada 220 del evaluador 230.
Las frecuencias de desactivacion superior e inferior del filtro 240 de paso de banda digital pueden seleccionarse para que el componente de frecuencia de la senal Smd en la frecuencia de resonancia fRM para el sensor esten en el ancho de banda de banda de paso. Como se ha mencionado antes, una amplificacion de la vibracion mecanica se logra mediante el sensor que es mecanicamente resonante en la frecuencia de resonancia fRM. Por lo tanto, la senal de medicion analogica Sea refleja un valor de amplitud de las vibraciones en y alrededor de la frecuencia de resonancia fRM. Por tanto, el filtro de paso de banda de acuerdo con la Figura 6 en la realizacion suprime ventajosamente la senal en las frecuencias por debajo y por encima de la frecuencia de resonancia fRM, por lo que una mejora adicional de los componentes de la senal de medicion se logra en la frecuencia de resonancia fRM. Ademas, el filtro 240 de paso de banda digital ventajosamente reduce ademas el ruido inherentemente incluido en la senal de medicion, ya que cualquier componente de ruido por debajo de la frecuencia de desconexion inferior fLc, y por encima de la frecuencia de desconexion superior fuc tambien se elimina o reduce. Por tanto, cuando se usa un sensor 10 de medicion de pulso de impacto resonante con una frecuencia de resonancia mecanica fRM en un intervalo desde un valor de frecuencia de resonancia inferior FRML a un valor de frecuencia de resonancia superior fRMu, el filtro 240 de paso de banda digital puede disenarse para tener una frecuencia de desactivacion inferior fLc = fRML, y una frecuencia de desactivacion superior fuc = fRMu. De acuerdo con una realizacion, la frecuencia de desactivacion inferior fLc = fRML = 28 kHz, y la frecuencia de desactivacion superior fuc = fRMu = 37 kHz.
De acuerdo con otra realizacion, la frecuencia de resonancia mecanica fRM esta en algun lugar en el intervalo de 30 kHz a 35 kHz, y el filtro 240 de paso de banda digital puede disenarse para tener una frecuencia de desactivacion inferior fLc = 30 kHz y una frecuencia de desactivacion superior fuc = 35 kHz.
De acuerdo con otra realizacion, el filtro 240 de paso de banda digital puede disenarse para tener una frecuencia de desactivacion inferior fLc que es menor que el valor de frecuencia de resonancia inferior fRM, y una frecuencia de desactivacion superior fuc que es mayor que el valor de frecuencia de resonancia mayor fRMu. Por ejemplo, la frecuencia de resonancia mecanica fRM puede ser una frecuencia en el intervalo de 30 kHz a 35 kHz, y el filtro 240 de paso de banda digital puede disenarse para tener una frecuencia de desactivacion inferior fLc = 17 kHz y una frecuencia de desactivacion superior fuc = 36 kHz.
Por consiguiente, el filtro 240 de paso de banda digital suministra una senal de datos de medicion digital de banda Sf con un contenido de ruido bajo ventajosamente y que refleja vibraciones mecanicas en la banda de paso. La senal de datos de medicion digital de banda de paso Sf se suministra a la envolvente 250.
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La envolvente 250 digital recibe por consiguiente la senal de datos de medicion digital de banda de paso Sf que puede reflejar una senal que tiene amplitudes positivas asf como negativas. En referencia a la Figura 6, la senal recibida se rectifica mediante un rectificador 270 digital y la senal rectificada puede filtrarse mediante un filtro 280 de paso bajo opcional para producir una senal de envolvente digital Senv.
Por consiguiente, la senal Senv es una representacion digital de una senal de envolvente que se produce en respuesta a la senal de datos de medicion filtrada Sf. De acuerdo con algunas realizaciones de la invencion el filtro 280 de paso bajo opcional puede eliminarse. Una de tales realizaciones se analiza en relacion con la Figura 9 a continuacion. Por consiguiente, el filtro 280 de paso bajo opcional en la envolvente 250 puede eliminarse cuando el decimador 310, analizado en relacion con la Figura 9 a continuacion, incluye una funcion de filtro de paso bajo.
De acuerdo con la Figura 6, en la realizacion de la invencion, la senal Senv se suministra a la salida 260 del preprocesador 200. Por tanto, de acuerdo con una realizacion de la invencion la senal digital preprocesada Smdp suministrada en la salida 210 (Figura 5) es la senal de envolvente digital Senv.
Aunque los dispositivos analogicos de la tecnica anterior para general una senal de envolvente en respuesta a una senal de medicion emplean un rectificador analogico que conduce inherentemente a un error de desviacion cuando se introduce en la senal resultante, la envolvente 250 digital producira ventajosamente una autentica rectificacion sin errores de desviacion. Por consiguiente, la senal de envolvente digital Senv tendra una buena relacion de senal respecto a ruido, ya que el sensor que es mecanicamente resonante en la frecuencia de resonancia en la banda de paso del filtro 240 de paso de banda digital conduce a una mayor amplitud de senal y el procesamiento de senal que se realiza en el dominio digital elimina la adicion de ruido y elimina la adicion de errores de desviacion.
En referencia a la Figura 5, la senal digital preprocesada Smdp se suministra a la entrada 220 del evaluador 230.
De acuerdo con otra realizacion, el filtro 240 es un filtro de paso alto que tiene una frecuencia de desconexion fi_c. Esta realizacion simplifica el diseno sustituyendo el filtro de paso de banda por un filtro 240 de paso alto, dejando por tanto el filtro de paso bajo para otro filtro de paso bajo corriente abajo, tal como el filtro 280 de paso bajo. La frecuencia de desconexion fi_c del filtro 240 de paso alto se selecciona para aproximadamente el valor del valor de frecuencia de resonancia mecanica esperado mas bajo fRMu del sensor l0 de medicion de pulso de impacto resonante. Cuando la frecuencia de resonancia mecanica fRM esta en algun lugar en el intervalo de 30 kHz a 35 kHz, el filtro 240 de paso alto puede disenarse para tener una frecuencia de desconexion inferior fi_c = 30 kHz. La senal filtrada de paso alto pasa por el rectificador 270 y sigue al filtro 280 de paso bajo. De acuerdo con una realizacion, debena ser posible usar sensores 10 con una frecuencia de resonancia en el intervalo de 20 kHz a 35 kHz. Para lograr esto, el filtro 240 de paso alto puede disenarse para tener una frecuencia de desconexion inferior fLc = 20 kHz.
La Figura 7 ilustra una realizacion del evaluador 230 (vease tambien la Figura 5). La realizacion de la Figura 7 del evaluador 230 incluye un analizador 290 de condicion adaptado para recibir una senal digital preprocesada Smdp indicativa de la condicion de la maquina 6. El analizador 290 de condicion puede controlarse para realizar una funcion de analisis de condicion seleccionada mediante una senal de seleccion suministrada en una entrada 300 de control. La senal de seleccion suministrada en la entrada 300 de control puede generarse mediante la interaccion del usuario con la interfaz 102 de usuario (vease la Figura 2A). Cuando la funcion de analisis seleccionada incluye la transformada rapida de Fourier, el analizador 290 se ajustara mediante la senal 300 de seleccion para operar en una senal de entrada en el dominio de frecuencia.
Dependiendo de que tipo de analisis se realice, el analizador 290 de condicion puede operar en una senal de datos preprocesada de entrada Smdp en el dominio de tiempo, o en una senal digital preprocesada de entrada Smdp en el dominio de frecuencia. Por consiguiente, dependiendo de la senal de seleccion suministrada en la entrada 300 de control, la FFT 294 puede incluirse como se muestra en la Figura 8, o la senal Smdp puede suministrarse directamente al analizador 290 como se ilustra en la Figura 7.
La Figura 8 ilustra otra realizacion del evaluador 230. En la realizacion de la Figura 8, el evaluador 230 incluye un transformador 294 rapido de Fourier opcional acoplada para recibir la senal desde la entrada 220 del evaluador 230. La salida desde el transformador 294 Ff puede suministrarse al analizador 290.
Para analizar la condicion de la parte rotativa se desean monitorizar las vibraciones detectadas durante un tiempo suficientemente largo para poder detectar senales repetitivas. Ciertas firmas de senales repetitivas son indicativas de una condicion deteriorada de la parte rotativa. Un analisis de una firma de senal repetitiva tambien puede ser indicativo del tipo de condicion deteriorada. Tal analisis puede tener como resultado la deteccion del grado de condicion deteriorada.
Por tanto, la senal de medicion puede incluir al menos un componente de senal de vibracion Sd dependiente del movimiento de vibracion de la parte 8 movil rotativamente; en el que dicho componente de senal de vibracion tiene una frecuencia de repeticion fD que depende de la velocidad de rotacion Frot de la parte 8 movil rotativamente. El componente de senal de vibracion es dependiente del movimiento de vibracion de la parte 8 movil rotativamente y puede por tanto ser indicativo de la condicion deteriorada o del dano de la maquina monitorizada. De hecho, una relacion entre la frecuencia de repeticion fD del componente de senal de vibracion Sd y la velocidad de rotacion Frot de la parte 8 movil rotativamente puede ser indicativa de que parte mecanica tiene un dano. Por tanto, en una
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maquina con una pluralidad de partes rotativas puede ser posible identificar una parte individual ligeramente danada mediante el procesamiento de la senal de medicion usando una funcion 105 de analisis, incluyendo analisis de frecuencia.
Tal analisis de frecuencia puede incluir una transformada rapida de Fourier de la senal de medicion que incluye el componente de senal de vibracion Sd. La transformada rapida de Fourier (FFT), usa una cierta resolucion de frecuencia. Esa cierta resolucion de frecuencia, que puede expresarse en terminos de celdas de frecuencia, determina el lfmite para discernir diferentes frecuencias. El termino “celdas de frecuencia” se denomina a menudo “lmeas”. Si una resolucion de frecuencia que proporciona Z celdas de frecuencia hasta la velocidad del arbol se desea, entonces es necesario registrar la senal que dura X revoluciones del arbol.
En conexion con el analisis de las partes rotativas, puede ser interesante analizar las frecuencias de senal que son mayores que la frecuencia de rotacion Frot de la parte rotativa. La parte rotativa puede incluir un arbol y cojinetes. La frecuencia de rotacion del arbol Frot se denomina a menudo “orden 1”. Las senales de cojinete interesantes pueden ocurrir alrededor de diez veces por revolucion del arbol (orden 10), es decir, frecuencia de repeticion de dano fD (medida en Hz) dividida por la velocidad rotativa Frot (medida en rps) igual a 10 Hz/rps, es decir, orden y = fp/fROT = 10 Hz/rps. Ademas, puede ser interesante analizar matices de las senales de cojinete, por lo que puede ser interesante medir hasta el orden 100. En referencia a un orden maximo como Y, y el numero total de celdas de frecuencia en la FFT a usarse como Z, se aplica lo siguiente: Z=X*Y. Al contrario, X=Z/Y, en el que
X es el numero de revoluciones del arbol monitorizado durante el que la senal digital se analiza; e Y es un orden maximo; y
Z es la resolucion de frecuencia expresada como un numero de celdas de frecuencia
Se considera un caso cuando la senal de medicion digital decimada Smdp (vease la Figura 5) se suministra al analizador 294 FFT, como se describe en la Figura 8: en tal caso, cuando el analizador 294 FFT se establece para Z = 1600 celdas de frecuencia, y el usuario se interesa en analizar frecuencias de hasta el orden Y= 100, entonces el valor para X se vuelve X=Z/Y = 1600/100 = 16.
Por tanto, es necesario medir durante X= 16 revoluciones de arbol cuando Z= 1600 celdas de frecuencia se desea y el usuario se interesa en analizar frecuencias de hasta el orden Y= 100.
La resolucion de frecuencia Z del analizador 204 FFT puede ajustarse usando la interfaz 102, 106 de usuario (Figura 2A).
Por tanto, el valor de resolucion de frecuencia Z para la funcion 105 de analisis de condicion y/o la funcion 94 de procesamiento de senal (Figura 4) puede ajustarse usando la interfaz 102, 106 de usuario (Figura 2A).
De acuerdo con una realizacion de la invencion, la resolucion Z de frecuencia puede ajustarse seleccionando un valor Z de un grupo de valores. El grupo de valores seleccionables para la resolucion de frecuencia Z puede incluir
Z= 400 Z= 800 Z=1600 Z= 3200 Z= 6400
Como se ha mencionado antes, la frecuencia de muestreo fs puede fijarse a un valor determinado tal como por ejemplo fs = 102 400 kHz, y el factor k puede ajustarse a 2,56, proporcionando por tanto la frecuencia maxima a analizar fsEAmax que es:
fsEAmax = fs / k = 102 400/2,56 = 40 kHz
Para una maquina que tiene un arbol con velocidad rotativa Frot = 1715 rpm = 28,58 rps, un valor de orden seleccionado Y= 100 proporciona una frecuencia maxima a analizar que es
fROT* Y = 28,58 rps * 100 = 2858 Hz.
El transformador 294 FF puede adaptarse para realizar una transformada rapida de Fourier en una senal de entrada recibida que tiene un cierto numero de valores de muestra. Esto es ventajoso cuando un cierto numero de valores de muestra se establece en un numero entero par que puede dividirse por dos (2) sin proporcionar un numero fraccionario.
Por consiguiente, una senal digital que representa vibraciones mecanicas que emanan de la rotacion de un arbol puede incluir patrones de senal repetitivos. Un cierto patron de senal puede repetirse asf un cierto numero de veces por revolucion del arbol que se monitoriza. Ademas, las senales repetitivas pueden ocurrir con una frecuencia de repeticion mutuamente diferente.
En el libro “Machinery Vibration Measurements and Analysis" de Victor Wowk (ISBN 36-5), se proporciona
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una pareja de ejemplos de frecuencias de repeticion mutuamente diferentes en la pagina 149:
"Frecuencia de entrenamiento fundamental (FTF)
Frecuencia de giro de bola (BS)
Pista exterior (OR)
Pista interior (IR)"
El libro tambien proporciona formulas para calcular estas frecuencias espedficas en la pagina 150. El contenido del libro “Machinery Vibration Measurements and Analysis" de Victor Wowk, se incorpora por referencia en el presente documento. En particular, las formulas antes mencionadas para calcular estas frecuencias espedficas se incorporan por referencia en el documento. Una tabla en la pagina 151 del mismo libro indica que estas frecuencias tambien vanan dependiendo del fabricante de cojinetes y que
FTF puede tener un factor de frecuencia de cojinete de 0,378;
BS puede tener un factor de frecuencia de cojinete de 1,928;
OR puede tener un factor de frecuencia de cojinete de 3,024; e IR puede tener un factor de frecuencia de cojinete de 4,976
El factor de frecuencia se multiplica por la velocidad rotativa del arbol para obtener la frecuencia de repeticion. El libro indica que para un arbol que tiene una velocidad rotativa de 1715 rpm, es decir 28,58 Hz, la frecuencia de repeticion para un pulso que emana de la pista exterior (OR) de un cojinete de tipo estandar 6311 puede ser aproximadamente 86 Hz.; y la frecuencia de repeticion FTF puede ser 10,8 Hz.
Cuando el arbol monitorizado rota a una velocidad rotativa constante tal frecuencia de repeticion puede analizarse en terminos de repeticion por unidad de tiempo o terminos de repeticion por revolucion del arbol que se monitoriza, sin distinguir entre las dos. Sin embargo, si la parte de la maquina rota a una velocidad rotativa variable el asunto es mas complicado, como se analiza despues en conexion con las Figuras 16, 17 y 20.
Maquinaria que presenta danos repentinos
Algunos tipos de maquinaria pueden sufrir fallos o avenas de maquina completas muy abruptamente. Para algunos tipos de maquina, tales como partes rotativas en una estacion de energfa eolica, se conoce que la avena ocurre de manera subita y como una sorpresa completa para el personal de mantenimiento y el propietario de la maquina. Tales avenas repentinas provocan muchos costes al propietario de la maquina y provocan otros efectos colaterales negativos, por ejemplo si algunas partes de la maquina se caen como resultado de un fallo mecanico inesperado.
El inventor aprecio que hay un nivel de ruido particularmente alto en las vibraciones mecanicas de cierta maquinaria, y que tales niveles de ruido dificultan la deteccion de los danos de la maquina. Por tanto, para algunos tipos de maquinaria, los procedimientos convencionales para evitar la monitorizacion de condicion han fallado en proporcionar un aviso suficientemente temprano y/o eficaz de las condiciones de deterioro proximas. El inventor concluyo que puede existir una vibracion mecanica Vmd indicativa de una condicion deteriorada en tal maquinaria, pero que los procedimientos convencionales para medir vibraciones hasta la fecha han sido inadecuados.
El inventor aprecio que las maquinas que tienen partes rotativas lentas estaban entre los tipos de maquinaria que parecen ser particularmente propensos a tales fallos repentinos. El inventor tambien aprecio que a velocidad rotativa baja Frot puede conducir a amplitudes menores de la vibracion mecanica Vmd. Cuando la vibracion mecanica Vmd indicativa de un dano incipiente de la maquina tiene una amplitud baja, el contenido de ruido en la senal de medicion sera mayor en terminos relativos. Cuando se mide en una maquina que tiene una velocidad relativa de menos de 50 rpm, la senal de medicion digital decimada y de envolvente Sred suministrada por el decimador 310 puede ser tan ruidosa para evitar un analisis de monitorizacion de condicion exitoso si la senal de medicion digital decimada Sred se suministra directamente al analizador 290. En otras palabras, la relacion de senal respecto a ruido SNR de la senal de medicion digital decimada Sred tambien puede ser baja para evitar la deteccion de cualquier componente de senal de vibracion Sd.
Habiendo apreciado que un nivel de ruido particularmente alto en las vibraciones mecanicas de ciertas maquinarias dificulta la deteccion de los danos de maquina, al inventor se le ocurrio un procedimiento para permitir la deteccion de senales mecanicas debiles en un entorno ruidoso. Como se ha mencionado antes, la frecuencia de repeticion fD del componente de senal de vibracion Sd en una senal de medicion ruidosa Sea depende de la vibracion mecanica Vmd que es indicativa de un dano incipiente de una parte 8 rotativa de la maquina 6 monitorizada. El inventor aprecio que puede ser posible detectar un dano incipiente, es decir un dano que esta comenzando a desarrollarse, si una senal debil correspondiente puede discernirse.
Por tanto, la senal de medicion puede incluir al menos un componente de senal de vibracion Sd dependiente de un movimiento de vibracion de la parte 8 movil rotativamente; en el que dicho componente de senal de vibracion tiene una frecuencia de repeticion fD que depende de la velocidad de rotacion fROT de la parte 8 movil rotativamente. La existencia de un componente de senal de vibracion que depende del movimiento de vibracion de la parte 8 movil rotativamente puede proporcionar por tanto una indicacion temprana de la condicion de deterioro o un dano incipiente de la maquina monitorizada.
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En una aplicacion de turbina eolica el arbol cuyo cojinete se analiza puede rotar a una velocidad menor de 120 revoluciones por minuto, es decir la frecuencia rotativa del arbol Frot es menor de 2 revoluciones por segundo (rps). Algunas veces tal arbol a analizar rota a una velocidad menor de 50 revoluciones por minuto (rpm), es decir una frecuencia rotativa de arbol Frot menor de 0,83 rps. De hecho, la velocidad de rotacion puede ser normalmente menor de 15 rpm. Mientras que un arbol con una velocidad rotativa de 1715 rpm, como se analizo en el mencionado libro, produce 500 revoluciones en solo 17,5 segundos; un arbol que rota a 50 revoluciones por minuto tarda diez minutos en producir 500 revoluciones. Algunas estaciones de energfa eolica grandes tienes arboles que pueden rotar tipicamente a 12 RPM = 0,2 rps.
Por consiguiente, cuando un cojinete a analizar se asocia con un arbol rotativo lento, y el cojinete se monitoriza mediante un detector que genera una senal de medicion analogica Sea que se muestrea usando una frecuencia de muestreo fs de aproximadamente 100 Khz, el numero de valores muestreados asociados con una revolucion completa del arbol se vuelve muy grande. Como ejemplo ilustrativo, hacen falta 60 millones (60.000.000) de valores de muestra a una frecuencia de muestreo de 100 kHz para describir 500 revoluciones cuando rota el arbol a 50 rpm.
Ademas, la realizacion del analisis matematico avanzado de la senal requiere mucho tiempo cuando la senal incluye tantas muestras. Por consiguiente, se desea reducir el numero de muestras por segundo antes de un procesamiento adicional de la senal Senv.
La Figura 9 ilustra otra realizacion del preprocesador 200. La Figura 9 en la realizacion del preprocesador 200 incluye un filtro 240 de paso de banda digital y una envolvente 250 digital como se describe en relacion con la Figura 6. Como se ha dicho antes, la senal Senv es una representacion digital de una senal de envolvente que se produce en respuesta a la senal de datos de medicion de entrada Sf.
De acuerdo con la realizacion de la Figura 9 del preprocesador 200, la senal de envolvente digital Senv se suministra a un decimador 310 adaptado para producir una senal digital Sred que tiene una frecuencia de muestreo reducida fsR1. El decimador 310 opera para producir una senal digital de salida en el que la duracion temporal entre dos valores de muestra consecutivos es mayor que la duracion temporal entre dos valores de muestra consecutivos en la senal de entrada. El decimador se describe en mas detalle en relacion con la Figura 14 a continuacion. De acuerdo con una realizacion de la invencion, el filtro 280 de paso bajo opcional puede eliminarse como se ha dicho antes. Cuando, en la realizacion de la Figura 9, la senal producida por el rectificador 270 digital se suministra al decimador 310, que incluye un filtrado de paso bajo, el filtro 280 de paso bajo puede eliminarse.
Una salida 312 del decimador 310 suministra la senal digital Sred a una entrada 315 del dispositivo de mejora 320. El dispositivo de mejora 320 es capaz de recibir la senal digital Sred y en respuesta a ello generar una senal de salida Smdp. La senal de salida Smdp se suministra al puerto 260 de salida del preprocesador 200.
La Figura 10A es un diagrama de flujo que ilustra realizaciones de un procedimiento para mejorar patrones de senal repetitivos en senales. Este procedimiento puede usarse ventajosamente para mejorar patrones de senal repetitivos en senales que representan la condicion de una maquina con un arbol rotativo. Un dispositivo de mejora 320 puede disenarse para operar de acuerdo con el procedimiento ilustrado en la Figura 10A.
Las etapas de procedimiento S1000 a S1040 en la Figura 10A representan acciones preparatorias a tomar para realizar ajustes antes de generar actualmente los valores de senal de salida.
Cuando se han ejecutado las acciones preparatorias, los valores de senal de salida pueden calcularse como se describe en referencia a la etapa S 1050.
La Figura 10B es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de generacion de senal de salida digital. Mas en particular, la Figura 10B ilustra una realizacion de un procedimiento para generar una senal de salida digital cuando las acciones preparatorias descritas en referencia a las etapas S1000 a S1040 en la Figura 10A se han realizado.
En referencia a la etapa S1000 en la Figura 10A, una longitud deseada Olongitud de una senal de salida Smdp se determina.
La Figura 11 es una ilustracion esquematica de una primera memoria con posiciones de memoria plurales i. las posiciones de memoria i de la primera memoria contienen una senal de entrada de ejemplo l que comprende una secuencia de valores digitales. La senal de entrada de ejemplo se usa para calcular la senal de salida Smdp de acuerdo con realizaciones de la invencion. La Figura 11 muestra algunos de muchos valores digitales consecutivos para la senal de entrada l. Los valores digitales 2080 en la senal de entrada l solo ilustran algunos de los valores digitales que se presentan en la senal de entrada. En la Figura 11 dos valores digitales cercanos en la senal de entrada se separan mediante una duracion tdelta. El valor tdelta es el inverso de la frecuencia de muestreo fsR de la senal de entrada recibida por el dispositivo de mejora 320 (veanse la Figura 9 y la Figura 16).
La Figura 12 es una ilustracion esquematica de una segunda memoria que tiene posiciones de memoria plurales t. Las posiciones de memoria t de la segunda memoria contienen una senal de salida de ejemplo Smdp que comprende una secuencia de valores digitales. Por tanto, la Figura 12 ilustra una porcion de una memoria con valores digitales 3090 almacenados en posiciones de memoria consecutivas. La Figura 12 muestra los valores digitales consecutivos
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para la senal de salida Smdp. Los valores 3090 digitales en la senal de salida Smdp solo ilustran algunos de los valores digitales que estan presentes en la senal de salida. En la Figura 12, dos valores digitales cercanos en la senal de salida pueden separarse temporalmente por la duracion tdelta.
En referencia a la etapa S1000 en la Figura 10, la longitud deseada Olongitud 3010 de la senal de salida Smdp puede elegirse para que sea posible usar la senal de salida Smdp para analizar algunas frecuencias en la senal de salida. Si por ejemplo las frecuencias inferiores son de interes, una senal de salida mas larga se requiere que si las frecuencias superiores son de interes. La frecuencia mas baja puede analizarse usando la senal de salida que es 1/(Olongitud* tdelta), donde Olongitud es el numero de valores de muestra en la senal de salida. Si fsR es el mdice de muestreo de la senal de entrada l, entonces el tiempo tdelta entre cada valor de muestra digital sera 1/fSR. Como se ha dicho antes, los patrones de senal repetitivos pueden ocurrir en una senal de datos que representa vibraciones mecanicas. Por consiguiente, una senal de medicion, tal como la senal Senv suministrada por la envolvente 250 y la senal Sred suministrada al dispositivo de mejora 320 pueden incluir al menos un componente de senal de vibracion Sd dependiente del movimiento de vibracion de la parte 8 movil rotativamente; en el que dicho componente de senal de vibracion Sd tiene una frecuencia de repeticion fD que depende de la velocidad de rotacion Frot de la parte 8 movil rotativamente. Por tanto, para estar seguro de detectar la aparicion de patrones de senal repetitivos con una frecuencia de repeticion fREp = fD = 1/(Olongitud* tdelta) la senal de salida Smdp debe incluir al menos Olongitud valores digitales, cuando los valores digitales consecutivos en la senal de salida Smdp se separan por la duracion tdelta.
De acuerdo con una realizacion, el usuario puede introducir un valor que representa una frecuencia de repeticion inferior fREpmin a detectar asf como informacion sobre una velocidad de rotacion esperada inferior del arbol a monitorizar. El sistema 2 de analisis (Figura 1) incluye funcionalidad para calcular un valor adecuado para la variable Olongitud en respuesta a estos valores.
Como alternativa, en referencia a la Figura 2A, un usuario de un aparato 14 de analisis puede ajustar el valor Olongitud 3010 de la senal de salida Smdp mediante la entrada de un valor correspondiente por la interfaz 102 de usuario.
En la siguiente etapa S1010, un factor de longitud L se elige. El factor de longitud L determina como de bien las senales estocasticas se suprimen en la senal de salida Smdp. Un valor mayor de L proporciona menos senales estocasticas en la senal de salida Smdp que un valor inferior de L. por tanto, el factor de longitud L puede denominarse valor mejorador de relacion de senal respecto a ruido, y tambien valor mejorador de SNR. De acuerdo con una realizacion del procedimiento, L es un numero entero entre 1 y 10, pero L tambien puede ajustarse a otros valores. De acuerdo con una realizacion del procedimiento, el valor L puede preajustarse en el dispositivo de mejora 320. De acuerdo con otra realizacion del procedimiento, el valor L se introduce mediante el usuario del procedimiento a traves de la interfaz 102 de usuario (Figura 2A). El valor del factor L tambien tiene un impacto en el calculo del tiempo necesario para calcular la senal de salida. Un valor mayor de L requiere un tiempo de calculo mayor que un valor menor de L.
A continuacion, en la etapa S1020, una posicion de inicio Sinicio se ajusta. La posicion de inicio Sinicio puede indicar una posicion en la senal de entrada I.
La posicion de inicio Sinicio se ajusta para evitar o reducir la aparicion de patrones no repetitivos en la senal de salida Smdp. Cuando la posicion de inicio Sinicio se ajusta para que una parte 2070 de la senal de entrada antes de la posicion de inicio tenga una longitud que se corresponde con un cierto intervalo de tiempo TestocAstico_max entonces las senales estocasticas con la frecuencia correspondiente fESTocASTicA_MAx y las frecuencias superiores se atenuaran en la senal de salida O, Smdp.
En la siguiente etapa S1030, la longitud requerida de la senal de datos de entrada se calcula. La longitud requerida de la senal de datos de entrada se calcula en la etapa S1030 de acuerdo con la formula (1) a continuacion:
(1) Ilongitud Olongitud*L + Sinicio + Olongitud
A continuacion, en la etapa S1040, una longitud Clongitud en la senal de entrada de datos se calcula. La longitud Clongitud es la longitud sobre la cual el calculo de la senal de entrada de datos se realiza. Esta longitud Clongitud se calcula de acuerdo con la formula (3) a continuacion.
(3) Clongitud Ilongitud - Sinicio - Olongitud
La Formula (3) tambien puede escribirse como Ilongitud = Clongitud + Sinicio + Olongitud
La senal de salida se calcula entonces en la etapa S1050. La senal de salida se calcula de acuerdo con la Formula (5) a continuacion. En la Formula (5) un valor para la senal de salida se calcula para un valor de tiempo t en la senal de salida.
i-Clongitud
(5) SMDp(t)= X I(i) * I(i + Sinicio +t)
donde 1 2 t S Olongitud
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i=1
La senal de salida Smdp tiene una longitud Olongitud como se ha dicho antes. Para adquirir la senal de salida entera Smdp, un valor para cada valor de tiempo desde t = 1 a t = Olongitud debe calcularse con la formula (5). En la Figura 11 un valor 2081 digital ilustra un valor digital que se usa en el calculo de la senal de salida. El valor 2081 digital ilustra un valor digital que se usa en el calculo de la senal de salida donde i=1. El valor 2082 digital ilustra otro valor digital que se usa en el calculo de la senal de salida. El numero de referencia 2082 se refiere al valor digital I(1 + Sinicio + t) en la Formula (5) anterior, cuando i=1 y t=1. Por tanto, el numero de referencia 2082 ilustra el valor de muestra digital en la posicion del numero P en la senal de entrada:
P = 1+ Sinicio + 1 Sinicio + 2.
En la Figura 12, el numero de referencia 3091 se refiere al valor de muestra digital SMDp(t) en la senal de salida donde t=1.
Otra realizacion del procedimiento para operar el dispositivo de mejora 320 para mejorar patrones repetitivos en senales que representan la condicion de una maquina con un arbol rotativo se describira ahora. De acuerdo con una realizacion, la longitud Olongitud puede preajustarse en el dispositivo de mejora 320. De acuerdo con otras realizaciones del procedimiento la longitud Olongitud puede ajustarse mediante la entrada del usuario a traves de la interfaz 102 de usuario (Figura 2A). De acuerdo con una realizacion preferente del procedimiento la variable Olongitud se ajusta a un numero entero par que puede dividirse por dos (2) sin producir un numero fraccionario. La seleccion de la variable Olongitud de acuerdo con esta regla adapta ventajosamente el numero de muestras en la senal de salida para que sea adecuada para su uso en el transformador 294 rapido de Fourier. Por tanto, de acuerdo con realizaciones del procedimiento, la variable Olongitud puede ajustarse preferentemente a un numero tal como por ejemplo 1024, 2048, 4096.
En una realizacion particularmente ventajosa el valor Sinicio se ajusta, en la etapa S1020, por lo que la parte 2070 de la senal de entrada antes de la posicion de inicio tiene la misma longitud que la senal 3040 de salida, es decir Sinicio = Olongitud.
Como se ha mencionado en relacion con la ecuacion (1) anterior, la longitud requerida de la senal de datos de entrada es
Ilongitud Olongitud*L + Sinicio + Olongitud Por tanto, ajustar Sinicio = Olongitud en la ecuacion (1) produce
Ilongitud Olongitud*L + Olongitud + Olongitud = Olongitud*L + Olongitud * 2
Por consiguiente, la longitud requerida de la senal de entrada puede expresarse en terminos de la longitud de la senal de salida de acuerdo con la ecuacion (6) a continuacion.
(6) Ilongitud (L+2)*Olongitud
donde L es el factor de longitud antes analizado, y Olongitud es el numero de valores digitales en la senal de salida, como se ha mencionado antes.
La longitud Clongitud puede calcularse, en esta realizacion de la invencion, de acuerdo con la formula (7) a continuacion.
(7) Clongitud L * Olongitud
Cuando las acciones preparatorias descritas en referencia a las etapas S1000 a S1040 en la Figura 10A se han realizado, la senal de salida digital puede generarse mediante el procedimiento descrito en referencia a la Figura 10B. De acuerdo con una realizacion de la invencion, el procedimiento descrito en referencia a la Figura 10B se realiza mediante un DSP 50 (Figura 2A).
En una etapa S1100 (Figura 10B), el dispositivo de mejora 320 recibe una senal de entrada digital I con una primera pluralidad Ilongitud de valores de muestra en una entrada 315 (vease la Figura 9 y/o la Figura 16). Como se ha dicho antes, la senal de entrada digital i puede representar vibraciones mecanicas que emanan de la rotacion de un arbol para provocar la aparicion de una vibracion que tiene un periodo de repeticion Tr.
Los valores de senal recibidos se almacenan (etapa S1120) en una porcion de almacenamiento de senal de entrada de una memoria de datos asociada con el dispositivo de mejora 320. De acuerdo con una realizacion de la invencion la memoria de datos puede incorporarse mediante la memoria 52 de leer/escribir (Figura 2A).
En una etapa S1130, la variable t, usada en la ecuacion (5) anterior, se ajusta a un valor inicial. El valor inicial puede ser 1 (uno).
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En la etapa S1140, un valor de muestra de salida SMDp(t) se calcula para el numero de muestra t. El calculo puede emplear la siguiente ecuacion:
i-CLONGITUD
SMDP(t)= ^ I(i) * I(i + SlNICIO +t)
i=1
El valor de muestra resultante SMDp(t) se almacena (etapa S1150, Figura 10B) en una porcion de almacenamiento de senal de salida de la memoria 52 (vease la Figura 12).
En una etapa S1160, el procedimiento comprueba el valor de la variable t y si el valor de t representa un numero inferior que el numero deseado de valores de muestra de salida Olongitud una etapa S1160 se realiza para incrementar el valor de la variable t, antes de repetir las etapas S1140, S1150 y S1160.
Si en la etapa S1160, el valor de t representa un numero igual al numero deseado de valores de muestra de salida Olongitud, se realiza una etapa S1180.
En la etapa S1180, la senal de salida O, Smdp se suministra en la salida 260 (vease la Figura 9 y/o la Figura 16).
Como se ha mencionado antes, una senal de datos que representa vibraciones mecanicas que emanan de la rotacion de un arbol puede incluir firmas de senal repetitivas, y una cierta firma de senal puede repetirse asf un cierto numero de veces por revolucion del arbol que se monitoriza. Ademas, varias firmas de senal repetitivas mutuamente diferentes pueden ocurrir, en el que las firmas de senal repetitivas mutuamente diferentes pueden tener una frecuencia de repeticion mutuamente diferente. El procedimiento para mejorar firmas de senal repetitivas en senales, como se ha descrito antes, permite ventajosamente una deteccion simultanea de muchas firmas de senal repetitivas que tienen una frecuencia de repeticion mutuamente diferente. Esto permite ventajosamente la deteccion simultanea de, por ejemplo, una firma de dano de pista interior de cojinete y una firma de dano de pista exterior de cojinete en una unica sesion de analisis y medicion, como se describe a continuacion.
La Figura 13 es una ilustracion esquematica de una senal de salida de ejemplo Smdp que comprende dos firmas 4010 y 4020 de senales repetitivas. La senal de salida Smdp puede comprender mas firmas de senales repetitivas que las ilustradas en la Figura 13, pero por motivos ilustrativos solo dos firmas de senal repetitivas se muestran. Solo algunos de muchos valores digitales para las firmas 4010 y 4020 de senales repetitivas se muestran en la Figura 13.
En la Figura 13 la senal 4020 de frecuencia de pista exterior (OR) y la senal 4010 de frecuencia de pista interior (IR) se ilustran. Como puede verse en la Figura 13 la senal 4020 de frecuencia de pista exterior (OR) tiene una frecuencia menor que la senal 4010 de frecuencia de pista interior (IR). La frecuencia de repeticion de la senal 4020 de frecuencia de pista exterior (OR) y la senal 4010 de frecuencia de pista interior (IR) son respectivamente 1/Tor y 1/Tir.
En las realizaciones antes descritas del procedimiento de operacion del dispositivo de mejora 320 para mejorar patrones de senal repetitivos, los patrones de senal repetitivos se amplifican cuando se calcula la senal de salida en la etapa S1050. Una mayor amplificacion de los patrones de senal repetitivos se logra si al factor L se le proporciona un mayor valor, en la etapa S1010, que si L tiene un valor inferior. Un mayor valor de L significa que una senal de entrada mas larga Ilongitud se requiere en la etapa S1030. Una senal de entrada mas larga Ilongitud resulta por tanto en una mayor amplificacion de los patrones de senal repetitivos en la senal de salida. por tanto, una senal de entrada mas larga Ilongitud provoca el efecto de mejor atenuacion de las senales estocasticas en relacion con los patrones de senal repetitivos en la senal de salida.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el valor entero Ilongitud puede seleccionarse en respuesta a una cantidad deseada de atenuacion de senales estocasticas. En tal realizacion el factor de longitud L puede determinarse dependiendo del valor entero seleccionado Ilongitud.
Ahora se considera una realizacion de ejemplo del procedimiento para operar el dispositivo de mejora 320 para mejorar patrones de senal repetitivos donde el procedimiento se usa para amplificacion de un patron de senal repetitivo con una cierta frecuencia inferior. para poder analizar el patron de senal repetitivo con la frecuencia mas baja determinada, una cierta longitud de la senal de salida se necesita.
Como se ha mencionado antes, usar una senal de datos de entrada mas larga en el calculo de la senal de salida tiene como resultado que el patron de senal repetitivo se amplifique mas que si se usa una senal de datos de entrada mas corta. Si una cierta amplificacion del patron de senal repetitivo se necesita es por tanto posible usar una cierta longitud de la senal de entrada para lograr esta cierta amplificacion del patron de senal repetitivo.
para ilustrar la realizacion antes mencionada se considera el siguiente ejemplo:
Un patron de senal repetitivo con una frecuencia de repeticion inferior fi es de interes. para asegurar la deteccion
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de tal senal repetitiva sera necesario producir una senal de salida capaz de indicar un ciclo completo, es dedr, se necesita representar una duracion de Ti = 1/f|. Cuando los valores de muestra de senal de salida consecutivos se separan mediante un periodo de muestra tdelta, el numero mmimo de valores de muestra en la senal de salida
sera °Longitudmin = TI/ tdelta.
Como se ha mencionado antes, la cantidad de amplificacion de la senal repetitiva se incrementara con la longitud de la senal de entrada.
Como se ha mencionado antes, el procedimiento descrito en referencia a las Figuras 10 a 13 anteriores opera para mejorar firmas de senal repetitivas en una secuencia de datos de medicion que emanan de un arbol rotativo. Las
palabras “firma de senal repetitiva” se entienden como valores de muestra [x(t), x(t+T), x, (t+2T),.......x(t+nT)] que
incluyen un componente de amplitud que tiene un valor de amplitud no estocastico y en el que una duracion T entre estos valores de muestra es constante, siempre y cuando el arbol rote a una velocidad de rotacion constante. En referencia a la Figura 13 debe entenderse que los valores 4010 digitales resultan de la mejora de valores de senal repetitivos plurales en la senal de entrada I (vease la Figura 11), en el que los valores de senal de entrada se separan en tiempo mediante una duracion Tir. Por tanto, en ese caso puede deducirse que “la firma de senal repetitiva” se refiere a un dano en el anillo interior en el conjunto de cojinetes, cuando el periodo de repeticion Tir se corresponde a un mdice de paso de bola en el anillo interior. Por supuesto esto presume el conocimiento del diametro del arbol y la velocidad de rotacion. Ademas, cuando existe un componente de senal “de firma de senal repetitiva”, puede existir un valor de componente de senal repetitiva x de manera que x(t) tiene una amplitud similar a x(t+T) que tiene una amplitud similar a x(t+2T), que tiene una amplitud similar a x(t+nT)x, etc. Cuando existe tal “firma de senal repetitiva” presente en la senal de entrada, puede detectarse ventajosamente usando el anterior procedimiento descrito, incluso cuando la firma de senal repetitiva es tan debil que se genera un componente de amplitud menor que el de los componentes de senal estocastica.
El procedimiento descrito en conexion con las Figuras 10-13 puede realizarse mediante el aparato 14 de analisis cuando el procesador 50 ejecuta el codigo 94 de programa correspondiente, como se analiza junto con la Figura 4 anterior. El procesador 50 de datos puede incluir una unidad de procesamiento central para controlar la operacion del aparato 14 de analisis asf como el procesador de senal digital (DSP). El DSP puede estar dispuesto para ejecutar actualmente el codigo 90 de programa para provocar que el aparato 14 de analisis ejecute el programa 94 provocando que el proceso antes descrito en conexion con las Figuras 10-13 se ejecute. El procesador de senal digital puede por ejemplo ser del tipo TMS320C6722, fabricado por Texas Instruments. De esta manera el aparato 14 de analisis puede operar para ejecutar todas las funciones 94 de procesamiento de senal, incluyendo una funcion 240 de filtrado, una funcion 250 de envolvente, una funcion 310 y 470 de decimacion y una funcion 320 de mejora.
De acuerdo con otra realizacion de la invencion, el procesamiento de senal puede compartirse entre el aparato 14 y el ordenador 33, como se ha mencionado antes. Por tanto, el aparato 14 puede recibir la senal de medicion analogica Sea y generar una senal digital correspondiente Smd, y despues suministrar la senal digital Smd al ordenador 33 de control, permitiendo una funcion 94 de procesamiento de senal adicional que se realiza en la ubicacion 31 de control.
La Figura 10C ilustra una realizacion del dispositivo de mejora 320. El dispositivo de mejora 320 tiene una entrada 315 en la que puede recibir una senal digital Sred que tiene un mdice de muestreo fsRED. El dispositivo de mejora 320 puede incluir un manipulador 325 de senal adaptado para recibir la senal digital Sred en el puerto 326. El manipulador 325 de senal tambien incluye un puerto 327 para recibir un valor de control indicativo de la longitud deseada Ilongitud de la senal de entrada I.
El dispositivo de mejora 320 tambien puede incluir un medio 330 de ajuste de parametro. El medio 330 de ajuste de parametro opera para generar valores de control relevantes para realizar la mejora de senal deseada. Por tanto, el medio 330 de ajuste de parametro tiene una salida 332 para suministrar el valor de control Ilongitud al manipulador 325 de senal.
El dispositivo de mejora 320 puede recibir instrucciones de ajuste en las entradas 335. Las instrucciones de ajuste recibidas en las entradas 335 pueden incluir datos indicativos de un valor de orden Y, datos indicativos de una resolucion de frecuencia Z y datos indicativos de un valor L mejorador de SNR. Las entradas 335 pueden acoplarse para suministrar los datos recibidos al medio 330 de ajuste de parametros (vease la Figura 10C).
El dispositivo de mejora 320 puede integrarse en un aparato 14 de analisis como se ha descrito antes en referencia a la Figura 1.
Como alternativa, el dispositivo de mejora 320 puede ser parte del ordenador 33 de control en la ubicacion 31 de control central (vease la Figura 1). Por consiguiente, la senal digital Sred que tiene un mdice de muestra fSRED puede suministrarse al ordenador 33 de control en el puerto 29B, por ejemplo desde el aparato 14 de analisis por medio de la red 18 de comunicaciones.
La Figura 10D ilustra senales de acuerdo con una realizacion del procedimiento mejorador. Una senal de entrada digital I que tiene un mdice de muestra fSR se ilustra esquematicamente en la parte superior de la Figura 10D. La senal de entrada digital I incluye al menos Ilongitud valores de muestra, en el que Ilongitud es un numero entero
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positivo.
La ejecucion de un calculo como el descrito en la ecuacion (5) anterior, puede ilustrarse como una operacion que implica una primera porcion de senal S1 y una segunda porcion de senal S2.
La primera porcion de senal S1 incluye una copia de los primeros valores de muestra Sil en la senal de entrada I.
SlL Ilongitud - Olongitud
La segunda porcion de senal S2 incluye una copia de los ultimos valores de muestra S2L en la senal de entrada I.
S2L Ilongitud - Sinicio
La senal Osi en la parte inferior de la Figura 10D es una ilustracion esquematica de una senal de salida Osi obtenida en respuesta al calculo que implica la primera porcion de senal Si y la segunda porcion de senal S2.
La Figura 10E ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion del dispositivo de mejora 320.
En una etapa S310, la interfaz 24B, 102, 104 de usuario hace que el usuario introduzca valores de ajuste del dispositivo de mejora. De acuerdo con una realizacion, la interfaz de usuario se adapta para solicitar al usuario que indique una resolucion de frecuencia deseada Z; y una frecuencia de repeticion mayor deseada fomax a detectar, e informacion indicativa de una mejora de relacion de senal respecto a ruido. La informacion indicativa de la mejora SNR deseada puede introducirse en la forma de un valor L mejorador de SNR. La frecuencia de repeticion mayor deseada puede introducirse en la forma de un numero de orden OvAlto, Y. En este contexto el numero de orden OvAlto, Y es igual a la relacion (Y, Ov, Ovalto) entre una frecuencia de repeticion mayor (fDmax) para ser detectable y dicha velocidad de rotacion (fROT):
OvAlto-Y fDmax /fROT
De acuerdo con una realizacion de la invencion, la interfaz 24B, 102, 104 de usuario hace que el usuario introduzca una resolucion de frecuencia deseada Z (etapa S310) y despues se adapte para esperar la entrada (etapa S320) en la forma de datos indicativos de una resolucion de frecuencia deseada Z o la entrada en la forma de datos que dan instrucciones al dispositivo de mejora 320 para ajustar la resolucion de frecuencia Z automaticamente. Si los datos indicativos de una resolucion de frecuencia deseada Z se introducen por el usuario, entonces los datos introducidos se suministraran al ajustador 330 de parametros (etapa S330). Si el usuario introduce datos que indican el deseo de dejar que la resolucion de frecuencia Z se ajuste automaticamente, la interfaz de usuario indicara (etapa S340) al ajustador 330 de parametros que establezca la resolucion de frecuencia Z en el valor por defecto.
Despues, la interfaz 24B, 102, 104 de usuario hace que el usuario (S350) introduzca una frecuencia de repeticion superior deseada a detectar. La interfaz 24B, 102, 104 de usuario se adapta para esperar la entrada (etapa S360) indicativa de una frecuencia de repeticion superior deseada o entrada en la forma de datos que dan instrucciones al dispositivo de mejora 320 para establecer la frecuencia de repeticion superior automaticamente. Si los datos indicativos de una frecuencia de repeticion superior deseada se introducen por el usuario, entonces los datos introducidos se recibiran y suministraran al ajustador 330 de parametros (etapa S370). Si el usuario introduce datos que indican el deseo de dejar que la frecuencia de repeticion superior se ajuste automaticamente, la interfaz de usuario indicara (etapa S380) al ajustador 330 de parametros que establezca la frecuencia de repeticion superior en un valor por defecto. La frecuencia de repeticion superior puede introducirse y/o ajustarse en la forma de un numero de orden OvAlto, Y. Como se ha dicho antes, el valor de orden OvAlto, Y es un ajuste de la frecuencia de repeticion superior a detectar en la senal de salida Os a generar. Cuando por ejemplo las senales de cojinete interesantes pueden ocurrir aproximadamente y veces por revolucion del arbol 8, 801A, 801B, 801C, 803 monitorizado, el valor de orden OvAlto, Y debena ajustarse a al menos y. Usando numeros, esto significa que cuando las senales de cojinete interesantes pueden ocurrir aproximadamente 100 veces por revolucion del arbol 8, 801A, 801B, 801C, 803 monitorizado, el valor de orden OvAlto, Y debena establecerse al menos en 100.
Por tanto, la interfaz 24B, 102, 104 de usuario hace que el usuario (S390) introduzca una mejora de SNR deseada. La interfaz 24B, 102, 104 de usuario se adapta entonces para esperar la entrada (etapa S400) indicativa de una mejora de SNR deseada o entrada en la forma de datos que dan instrucciones al dispositivo de mejora 320 para ajustar la mejora de SNR automaticamente. Si los datos indicativos de la mejora de SNR se introducen por el usuario, entonces los datos introducidos se recibiran y suministraran al ajustador 330 de parametros (etapa S410). Si el usuario introduce datos que indican el deseo de dejar que la mejora de SNR se ajuste automaticamente, la interfaz de usuario indicara (etapa S420) al ajustador 330 de parametros que deje la mejora de SNR en un valor por defecto. La mejora de SNR puede introducirse en la forma de un valor L mejorador de sNr.
Los valores de control se suministran al ajustador 320 de parametros en los puertos 335 (Figuras 10C y 10E).
El ajustador 330 de parametros incluye un calculador 340 de revolucion acoplado para recibir los valores de control Z e Y. El calculador 340 de revolucion opera para calcular un valor Xe. El valor Xe indica a cuantas “revoluciones mejoradas” del arbol 8, 801A, 801B, 801C, 803 monitorizado debenan corresponder las muestras en la senal de
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salida Osi (vease la Figura 10D y/o la Figura 12 y/o la Figura 13). Por ejemplo, cuando la resolucion de frecuencia Z se ajusta a 1600 y el valor de orden se ajusta a Y = 100, entonces de acuerdo con una realizacion de la invencion las muestras en la senal de salida Os1 debenan corresponder a Xe = Z / Y = 16 "revoluciones mejoradas" del arbol 8, 801A, 801B, 801C, 803 monitorizado. Por tanto, el calculador 340 de revolucion tiene entradas para recibir datos indicativos de un valor de ajuste de resolucion de frecuencia Z y datos indicativos de un valor de orden de ajuste Y. El calculador 340 de revolucion genera un valor de datos Xe en respuesta al valor de ajuste de resolucion de frecuencia Z y datos indicativos de un valor de orden de ajuste Y.
El calculador 340 de revolucion suministra el valor de datos Xe a un calculador 345 de longitud de senal de salida.
Como se ilustra en la Figura 10C, el dispositivo de mejora tiene una entrada 350 para recibir datos indicativos de un mdice de muestra fsR de la senal Sred recibida en la entrada 315. En referencia a la Figura 9, la Figura 16 y Figura 30, el valor de mdice de muestra fsR puede corresponder al valor fsR1 o fsR2.
El dispositivo de mejora 320 tambien puede tener una entrada 360 para recibir datos indicativos de una velocidad rotativa Frot. Parar algunas maquinas la velocidad de rotacion esta preestablecida a un valor constante, y en tales casos el valor de velocidad puede proporcionarse a la entrada 360. Como alternativa, un detector 420 de velocidad (vease la Figura 1 y la Figura 5 y la Figura 29) puede proporcionarse para suministrar una senal indicativa de una velocidad de rotacion fROT del arbol 8. La velocidad de rotacion fROT del arbol 8 puede proporcionarse en terminos de revoluciones por segundo, rps, es decir hercios (Hz). Tal como se analiza en relacion con la Figura 19B y la Figura 30, los valores de velocidad de rotacion fROT (j) pueden generarse mediante el generador 601 de valor de velocidad dependiendo de la senal de posicion, de acuerdo con realizaciones de la invencion.
El calculador 345 de longitud de senal de salida opera para calcular un valor Ol indicativo del numero de valores de muestra Olongitud necesarios en la senal de salida Os1 (vease la Figura 10D) en respuesta a los datos recibidos, es decir, en respuesta al valor Xe de “revoluciones mejoradas” del arbol, el valor Frot de velocidad rotativa del arbol y el valor fsR de mdice de muestra.
Por tanto, si Xe= 16, el valor fsR de mdice de muestra = 30,72 Hz y el valor de velocidad rotativa del arbol Frot = 0,12 rps, entonces el numero de valores de muestra necesarios en la senal de salida Os1 sera Ol = Xe * fsR / Frot = 4096.
Por tanto, de acuerdo con una realizacion, el numero mmimo de valores de muestra Ol necesarios en la senal de salida Os1, Smdp para permitir un analisis posterior de frecuencias de repeticion hasta el orden OvAlto, Y con una resolucion de frecuencia Z puede calcularse dependiendo de los parametros Y, Z, fROT y fsR, en el que fsR es un valor de mdice de muestra de manera que un numero de muestras por revolucion del arbol 8, 801A, 801B, 801C, 803 monitorizado es constante. El numero de muestras por revolucion del arbol monitorizado es constante cuando la velocidad rotativa es constante, y/o cuando un decimador fraccionario se usa para compensar la velocidad de arbol variable, como se analiza en mas detalle a continuacion en este documento.
Por consiguiente, el numero de valores de muestra Olongitud a generar debe ser Ol o superior, en el que Ol = Xe *
fsR / FROT.
El calculador 345 de longitud de senal de salida opera para calcular un valor Ol y para ajustar el valor Olongitud. El valor Olongitud se establece a un valor igual o mayor que el valor calculado Ol.
El calculador 345 de longitud de senal de salida opera para suministrar el valor Olongitud a la entrada 364 del calculador 365 de longitud de senal de entrada. El calculador 345 de longitud de senal de salida tambien opera para suministrar el valor Olongitud a un operador 370 de ajuste de atenuador de frecuencia de senal estocastica. El operador 370 de ajuste de atenuador de frecuencia de senal estocastica esta dispuesto para ajustar una variable Sinicio. La variable Sinicio controla el lfmite de frecuencia para la atenuacion de senales estocasticas.
Como puede verse a partir de la Figura 10D, el valor Sinicio dividido por el mdice de muestra fsR corresponde a un periodo de tiempo Ts:
Ts Sinicio/ fsR Sinicio*Tsr
En el que Tsr puede representar la duracion de tiempo entre dos muestras consecutivas.
Sinicio es el numero de muestras de retraso o desplazamiento entre senales S1 y S2 a correlacionar, como puede verse en la Figura 10D.
Cuando la variable Sinicio se ajusta al mismo valor que Olongitud entonces las senales estocasticas con una frecuencia correspondiente fESTocAsTicA_MAX = 1/Ts y las mayores frecuencias se atenuaran en la senal de salida O, Smdp. Por consiguiente, es ventajoso ajustar la variable Sinicio a un valor igual a Olongitud o a un valor mayor que Olongitud. Por tanto, el operador 370 de ajuste de atenuador de frecuencia de senal estocastica esta dispuesto para ajustar la variable Sinicio a un valor igual a Olongitud o a un valor superior que Olongitud.
El calculador 365 de longitud de senal de entrada opera para calcular un valor Il y ajustar el valor Ilongitud. El valor
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variable Il se genera dependiendo de la informacion indicativa de mejora de SNR deseada que puede recibirse en el puerto 366, el valor de la variable Sinicio que puede recibirse en el puerto 367 y el valor Olongitud que puede recibirse en el puerto 364.
Por tanto, para poder generar una senal de salida O, Smdp desde el dispositivo de mejora 320 que tiene los valores de muestra Olongitud, el dispositivo de mejora debe recibir al menos Il valores de muestra en el puerto 315. De acuerdo con una realizacion el valor de la variable Il es:
IL Olongitud*L + Sinicio + Olongitud
Por consiguiente, es ventajoso ajustar la variable Ilongitud a un valor igual a Il o a un valor mayor que Il. Por tanto, el calculador 365 de longitud de senal de entrada esta dispuesto para ajustar la variable Ilongitud a un valor igual a Il o a un valor mayor que Il. El calculador 365 de longitud de senal de entrada esta dispuesto para suministrar el valor de control Ilongitud en la salida 332 al manipulador 325 de senal (vease la Figura 10C).
El calculador 365 de longitud de senal de entrada esta dispuesto para suministrar el valor de control Ilongitud a una entrada de un determinador 375 de suma. El determinador 375 de suma tambien tiene una entrada para recibir datos indicativos de la variable Sinicio. Ademas, el determinador 375 de suma tambien tiene una entrada para recibir datos indicativos del numero de valores de muestra Olongitud a generar en la forma de senal de salida Osi, Smdp. Por consiguiente, el operador 370 de ajuste de atenuador de frecuencia de senal estocastica esta dispuesto para suministrar datos indicativos de la variable Sinicio al determinador 375 de suma, y el calculador 345 de longitud de senal de salida esta dispuesto para suministrar datos indicativos del valor Olongitud al determinador 375 de suma.
El determinador 375 de suma esta dispuesto para generar un valor Clongitud dependiendo de los valores Ilongitud, Olongitud y Sinicio.
El valor Clongitud se establece a un valor sustancialmente igual a la diferencia entre el valor Ilongitud y la suma de valores Sinicio y Olongitud. Por tanto, el determinador 375 de suma puede suministra un valor Clongitud + Ilongitud - Sinicio - Olongitud.
El determinador 375 de suma puede estar dispuesto para suministrar el valor Clongitud en una salida 377 del medio 330 de ajuste de parametro.
La Figura 10G ilustra otra realizacion del dispositivo de mejora 320, en el que una realizacion 375B del determinador de suma tiene una entrada para recibir datos indicativos del numero de valores de muestra Olongitud a generar, y otra entrada para recibir un valor L mejorador de SNR. El determinador 375B de suma se adapta para generar un valor Clongitud dependiendo de los valores Olongitud y el valor L mejorador de SNR. El determinador 375B de suma se adapta para ajustar Clongitud = L * Olongitud.
El determinador 375B de suma puede estar dispuesto para suministrar el valor Clongitud en la salida 377 del medio 330 de ajuste de parametro.
El calculador 345 de longitud de senal de salida tambien opera para suministrar el valor Olongitud en una salida 379 del medio 330 de ajuste de parametro.
Como se ha mencionado antes, el manipulador 325 de senal incluye un puerto 326 para recibir la senal de dominio de tiempo digital Sred, y un puerto 327 para recibir un valor de control indicativo de la longitud deseada Ilongitud de la senal de entrada I.
El manipulador 325 de senal coopera con una memoria 380 que tiene porciones de memoria plurales. De acuerdo con una realizacion, la memoria puede incluir una porcion 382 de memoria para almacenar al menos Ilongitud valores de muestra consecutivos de la senal Sred. Por tanto, el manipulador 325 de senal puede, en respuesta a la recepcion de una senal de activacion en una entrada 384, operar para leer el valor Ilongitud en la entrada 327 y por tanto opera para recibir Ilongitud valores de muestra consecutivos en el puerto 326. El manipulador 325 de senal tambien puede, en respuesta a la recepcion de una senal de activacion en una entrada 384 de activacion, en cooperacion con la memoria 380 operar para almacenar estos valores de muestra en la porcion 382 de memoria. Por tanto, el contenido de la porcion 382 de memoria representa una senal de entrada I, como se representa en la Figura 10D.
Un generador 386 de valor de muestra de salida opera para generar una primera porcion de senal S1 y una segunda porcion de senal S2 dependiendo de la senal de entrada I.
En respuesta a recibir la senal de activacion en la entrada 388 de activacion, el generador 386 de valor de muestra de salida puede operar para leer muestras I(b) a I(i0 + Clongitud), y para almacenar estas muestras en una segunda porcion 390 de memoria como la porcion de senal S1; y el generador 386 de valor de muestra de salida puede operar para leer muestras I(i0 + Sinicio + 1 + 1) a I(Sinicio+Clongitud + Olongitud)) y almacenar estas muestras en una tercera porcion 392 de memoria, en la que ig es un numero entero positivo constante.
Por tanto, el contenido de las porciones 390 y 392 de memoria respectivamente puede representar la primera
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porcion de senal S1 y la segunda porcion de senal S2, como se representa en la Figura 10D. Por tanto, el generador 386 de valor de muestra de salida puede operar para correlacionar las senales S1 y S2 de forma cruzada.
Como alternativa, la correlacion implica leer los valores de muestra de la senal de entrada I como se almacenan en la porcion 382 de memoria, como se ilustra esquematicamente en la Figura 10C y en la parte superior de la Figura 10D. En referencia a la Figura 10F, el generador 386 de valor de muestra de salida puede operar para realizar las siguientes etapas:
Etapa S500: ajustar una variable t a un primer valor to. El primer valor to puede ser to=1.
Etapa S510: calcular un valor de muestra de salida:
i=i0+CLONGITUD-1
SMDP(t) = ^I(i')* I(i + SlNICIO +t)
i=i0
Etapa S520: suministrar el valor de muestra de salida generado SMDp(t) en el puerto 394 de salida.
Etapa S530: aumentar el valor contador t, es decir ajustar t: = t +1;
Etapa S540: comprobar si el valor t es mayor que el valor Olongitud + to-1. Si el valor t es mayor que el valor Olongitud + to-1 entonces generar una senal para indicar que la senal de salida completa se ha generado (etapa S550). Si el valor t no es mayor que el valor Olongitud + to-1 entonces repetir la etapa S5io usando el valor t incrementado.
La Figura 10H es una tabla para ilustrar una realizacion de una parte del calculo en la etapa S51o. El dispositivo de mejora 32o se adapta para generar un valor de muestra de salida SMDp(t) dependiendo de la pluralidad Clongitud de productos de senal de entrada P (i, t). Clongitud es un numero entero positivo.
En referencia a la tabla 1 (vease la Figura 1oH) un producto de senal de entrada P(i, t) para una posicion de muestra
de salida t se obtiene multiplicando un primer valor de muestra de entrada I(i) en una primera posicion i por un segundo valor de muestra de entrada I(i + t + Sinicio). El segundo valor de muestra de entrada se encuentra en una segunda posicion de muestra i + t + Sinicio en el vector de senal de entrada I (vease la Figura 1oD o la Figura 11). Por tanto, el segundo valor de muestra de entrada se separa del primer valor de muestra de entrada por un numero determinado Nc de posiciones de muestra. Ese numero determinado de posiciones de muestra puede ser Nc = (i + t
+ Sinicio) - i = t + Sinicio. Por tanto, el numero determinado Nc puede ser igual a la suma del valor de posicion de
muestra de salida t y el valor determinado Sinicio.
Como se ha indicado antes en relacion con la descripcion de la Figura 1oD, el valor determinado Sinicio es un numero de posiciones de muestra que se pueden corresponder con un periodo de tiempo Ts. Cuando el valor determinado Sinicio se ajusta al mismo valor que Olongitud, entonces las senales estocasticas con una frecuencia correspondiente fESTocAsTicA_MAx y las mayores frecuencias se atenuaran en la senal de salida Smdp. El valor de este valor de frecuencia Kmite fESTocAsTicA_MAx es:
fESTOCASTICA_MAX = 1/Ts,
en el que
Ts= Sinicio / fsR
en el que
fsR = el mdice de muestra de la senal de entrada I.
Por tanto, de acuerdo con una realizacion preferente, el numero determinado Nc es igual a o mayor que el valor determinado Sinicio. Por tanto, de acuerdo con una realizacion preferente, la diferencia Nc entre dos valores de mdice de los dos terminos en un producto de senal de entrada P(i, t) es igual a o mayor que el valor determinado
Sinicio.
En el anterior ejemplo, un termino es el primer valor de muestra de entrada I(i) que tiene un mdice i, y el otro termino es un segundo valor de muestra de entrada I(i + t + Sinicio) que tiene un valor de mdice i + t + Sinicio. En esta conexion es de importancia que los valores de mdice i e i + t + Sinicio, respectivamente son valores asociados con valores de muestra dentro del vector de senal de entrada I. Por tanto, el intervalo Ilongitud de los valores de muestra de entrada y los valores de indexacion i e i + t + Sinicio, respectivamente deben seleccionarse para que los valores de mdice sean valores dentro del vector de senal de entrada. En referencia a la porcion superior de la Figura 1oD, que ilustra una realizacion del vector de senal de entrada I, esto significa que los valores de mdice i e i + t + Sinicio, respectivamente deben ser valores en el intervalo desde iiNicio a iiNicio+ Ilongitud -1. Por tanto, si la constante iiNicio se ajusta a iiNicio = 1, entonces los valores de mdice i e i + t + Sinicio, respectivamente deben ser valores en el intervalo desde i=1 a i = Ilongitud.
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La senal de entrada I puede incluir Ilongitud valores de muestra como se ha mencionado antes.
El dispositivo de mejora recibe un vector de senal de entrada que tiene una primera pluralidad Ilongitud de valores de muestra de entrada. La primera pluralidad Ilongitud de valores de muestra de entrada se procesan para generar una secuencia de senal de salida Smdp con una segunda pluralidad Olongitud de valores de muestra de salida SMDp(t); dicha segunda pluralidad es un numero entero positivo.
Un valor de muestra de salida SMDp(t) se calcula dependiendo de una tercera pluralidad Clongitud de productos de senal de entrada P(i, t); dicha tercera pluralidad (Clongitud) es un numero entero positivo.
Como se ha indicado antes en las ecuaciones (1) y (3), la siguiente relacion puede usarse de acuerdo con una realizacion:
(1) Ilongitud Olongitud*L + Sinicio + Olongitud
y
(3) Clongitud
Ilongitud - Sinicio - Olongitud
Como un ejemplo, los siguientes valores numericos pueden usarse: L = 10
Olongitud = 1024 Sinicio = 1024 Clongitud = 10240 Ilongitud= 12288
Por tanto, si por ejemplo Sinicio = 1024 y t vana desde t= tMiN = 1 a t = tMAx = Olongitud = 1024, y se usa la siguiente ecuacion (8):
i=io+CLONGITUD-1
(8) Smdp (t) = £ I(i) * I(i + Sinicio +t)
i=io
entonces la diferencia Nc entre dos valores de mdice de los dos terminos variara desde Nc = 1025 a Nc = 2048. Esto es ya que la diferencia de valor de mdice mayor sera NcmAx = Sinicio +tMAx = Sinicio + Olongitud = 1024+1024 = 2048; y la diferencia de valor de mdice menor sera NcmIn = Sinicio +tMiN = 1024+1 = 1025.
Por tanto, si la constante i0 = 1, el vector de senal de entrada I debe tener entonces valores de mdice que varian desde i = i0 = 1 a i= Ilongitud= 12288.
En referencia a la Figura 10C, los valores de muestra de salida SMDp(t) suministrados al puerto 394 de salida pueden suministrarse a la memoria 396, y la memoria 396 puede almacenar los valores de muestra recibidos para que puedan leerse como una secuencia de valores de muestra de salida Os-i, Smdp, como se ilustra esquematicamente en la esquina inferior izquierda en la Figura 10D.
Como alternativa, los valores de muestra de salida SMDp(t) suministrados al puerto 394 de salida del generador 386 de valor de muestra de salida pueden suministrarse directamente al puerto 398 se salida del dispositivo de mejora 320.
De acuerdo con otra realizacion, la ecuacion para generar un valor de muestra de salida SMDp(t) puede modificarse para leer:
i=lLONGiTUD - Olongitud
(9) Smdp (t) = £ I(i - Sinicio) * I(i +t)
i=I+SlNICIO
La anterior ecuacion (9) proporcionara una secuencia de senal de salida O, Smdp que es equivalente a la secuencia de senal de salida O, Smdp generada por las ecuaciones (5) y (8) anteriores. Puede mostrarse que la ecuacion (9) es una manera alternativa de expresar la ecuacion (5).
Por tanto, tambien de acuerdo con la realizacion de la ecuacion (9) para generar un valor de muestra de senal de salida individual SMDp(t), el numero de posiciones de muestra Nc entre los valores de muestra a multiplicar sera Nc = t + Sinicio.
Decimacion de mdice de muestreo
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Puede ser aconsejable proporcionar un decimador 310 para reducir la frecuencia de muestreo de la senal digital antes del suministro al dispositivo de mejora 320. Tal decimador 310 reduce ventajosamente el numero de muestras en la senal a analizar, reduciendo asf la cantidad de espacio de memoria necesario para almacenar la senal a usar. La decimacion tambien permite un procesamiento mas rapido en el posterior dispositivo de mejora 320.
La Figura 14A ilustra un numero de valores de muestra en la senal suministrada a la entrada del decimador 310, y la Figura 14B ilustra los valores de muestra de salida del periodo de tiempo correspondiente. La senal que se introduce en el decimador 310 puede tener una frecuencia de muestreo fs. Tal como puede verse, la senal de salida tiene una frecuencia de muestra reducida fsR1. El decimador 310 se adapta para realizar una decimacion de la senal envuelta digitalmente Senv para suministrar una senal digital Sred que tiene un mdice de muestra reducido fsR1 de manera que el mdice de muestra de salida se reduce mediante un factor de numero entero M en comparacion con el mdice de muestra de entrada fs.
Por tanto, la senal de salida Sred incluye solo cada valor de muestra M:esimo presente en la senal de entrada Senv. La Figura 14B ilustra un ejemplo donde M es 4, pero M podna ser cualquier numero entero positivo. De acuerdo con una realizacion de la invencion el decimador puede operar como se describe en el documento US 5.633.811, cuyo contenido se incorpora por referencia en el presente documento.
La Figura 15A ilustra un decimador 310 de acuerdo con una realizacion de la invencion. En la realizacion 310A del decimador 310 de acuerdo con la Figura 15A, un filtro 400 de peine filtra y decima la senal entrante en una relacion de 16:1. Es decir, el mdice de muestreo de salida se reduce mediante un primer factor de numero entero M1 de dieciseis (M1 = 16) en comparacion con el mdice de muestreo de entrada. Un filtro 401 de respuesta de impulso finita (FIR) recibe la salida del filtro 400 de peine y proporciona otra reduccion del mdice de muestreo mediante un segundo factor de numero entero M2. Si el factor de numero entero M2 = 4, el filtro 401 FIR produce una reduccion de 4:1 del mdice de muestreo, y por tanto el decimador 310A proporciona una decimacion total de 64:1.
La Figura 15B ilustra otra realizacion de la invencion, en la que la realizacion 310B del decimador 310 incluye un filtro 402 de paso bajo, seguido por un selector 403 de muestra. El selector 403 de muestra se adapta para elegir cada muestra M:esima de la senal recibida desde el filtro 402 de paso bajo. La senal resultante Sred1 tiene un mdice de muestra de fsR1= fs /M, donde fs es el mdice de muestra de la senal recibida Senv. La frecuencia de desconexion del filtro 402 de paso bajo se controla por el valor M.
De acuerdo con una realizacion, el valor M se preajusta a un valor determinado. De acuerdo con otra realizacion, el valor M puede ser ajustable. El decimador 310 puede ser ajustable para realizar una decimacion seleccionada M:1, en la que M es un numero entero positivo. El valor M puede recibirse en un puerto 404 del decimador 310.
La frecuencia de desconexion del filtro 402 de paso bajo es fsR1/(G * M) hercios. El factor G puede seleccionarse en un valor de dos (2,0) o un valor mayor que dos (2,0). De acuerdo con una realizacion el valor G se selecciona de un valor entre 2,5 y 3. Esto permite ventajosamente evitar la generacion de alias. El filtro 402 de paso bajo puede incorporarse mediante un filtro FIR.
La senal suministrada por el filtro 402 de paso bajo se suministra al selector 403 de muestra. El selector de muestra recibe el valor M en un puerto y la senal del filtro 402 de paso bajo en otro puerto, y genera una secuencia de valores de muestra en respuestas a esas entradas. El selector de muestra se adapta para recoger cada muestra M:esima de la senal recibida desde el filtro 402 de paso bajo. La senal resultante Sred1 tiene un mdice de muestra fsR1= 1/M * fs, donde fs es el mdice de muestra de la senal Senv recibida en el puerto 405 del decimador 310.
Un procedimiento para compensar la velocidad de arbol variable
Como se ha dicho antes, una firma de senal repetitiva que esta presente en la senal de entrada puede ventajosamente detectarse usando el procedimiento antes descrito, incluso cuando la firma de senal repetitiva es tan debil que se genera un componente de amplitud menor que el de los componentes de senal estocastica.
Sin embargo, en algunas aplicaciones la velocidad rotativa del arbol puede variar. Realizar una autocorrelacion usando una secuencia de medicion de entrada en la que la velocidad de la rotacion del arbol varia conduce a una calidad deteriorada de la senal de salida resultante Smdp.
Por consiguiente, un objeto de un aspecto de la invencion es lograr una calidad igualmente alta de la senal de salida Smdp resultante desde la autocorrelacion cuando la velocidad rotativa del arbol vana, como cuando la velocidad rotativa del arbol es constante durante la secuencia de medicion completa, cuyos datos se autocorrelacionan.
La Figura 16 ilustra una realizacion de la invencion que incluye un decimador 310 y un dispositivo de mejora 320, como se ha descrito antes y un decimador 470 fraccionario.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, mientras que el decimador 310 opera para decimar el mdice de muestreo mediante M:1, en el que M es un numero entero, la realizacion de la Figura 16 incluye un decimador 470 fraccionario para decimar el mdice de muestreo mediante U/N, en el que tanto U como N son numeros enteros positivos. Por tanto, el decimador 470 fraccionario permite ventajosamente la decimacion del mdice de muestreo
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mediante un numero fraccionario. De acuerdo con una realizacion los valores para U y N pueden seleccionarse en el intervalo de 2 a 2000. De acuerdo con una realizacion, los valores para U y N pueden seleccionarse en el intervalo de 500 a 1500. De acuerdo con otra realizacion adicional, los valores para U y N pueden seleccionarse para estar en el intervalo de 900 a 1100.
En la realizacion de la Figura 16, la senal de salida del decimador 310 se suministra a un selector 460. El selector permite una seleccion de la senal a introducir en el dispositivo de mejora 320. Cuando la monitorizacion de condicion se realiza en una parte rotativa que tiene una velocidad de rotacion constante, el selector 460 puede establecerse en la posicion para suministrar la senal Sred que tiene una frecuencia de muestra fsR1 a la entrada 315 del dispositivo de mejora 320, y el decimador 470 fraccionario puede deshabilitarse. Cuando la monitorizacion de condicion se realiza en la parte rotativa que tiene una velocidad de rotacion variable, el decimador 470 fraccionario puede activarse y el selector 460 se ajusta en la posicion para suministrar la senal Sred2 que tiene una frecuencia de muestra fsR2 a la entrada 315 del dispositivo de mejora 320.
El decimador 470 fraccionario tiene una entrada 480. La entrada 480 puede acoplarse para recibir la salida de senal desde el decimador 310. El decimador 470 fraccionario tambien tiene una entrada 490 para recibir informacion indicativa de la velocidad rotativa del arbol 8.
Un detector 420 de velocidad (vease la Figura 5 y la Figura 1 y la Figura 29) puede proporcionarse para suministrar una senal indicativa de la velocidad de rotacion fROT del arbol 8. La senal de velocidad puede recibirse en un puerto 430 del medio 180 de procesamiento, permitiendo asf que el medio 180 de procesamiento suministre la senal de velocidad a la entrada 490 del decimador 470 fraccionario. La velocidad de rotacion fROT del arbol 8 puede proporcionarse en terminos de rotaciones por segundo, es decir hercios (Hz).
La Figura 17 ilustra una realizacion de un decimador 470 fraccionario que permite la alteracion del mdice de muestra mediante un numero fraccionario U/N, en el que U y N son numeros enteros positivos. Esto permite un control muy preciso del mdice de muestra fsR2 a suministrar al dispositivo de mejora 320, permitiendo asf una deteccion muy buena de firmas de senal repetitivas debiles incluso cuando vana la velocidad del arbol.
La senal de velocidad, recibida en la entrada 490 del decimador 470 fraccionario, se suministra a un generador 500 de numero fraccionario. El generador 500 de numero fraccionario genera salidas de numeros enteros U y N en salidas 510 y 520 respectivamente. La salida U se suministra a un muestreador 530 ascendente. El muestreador 530 ascendente recibe la senal Sred (vease la Figura 16) por medio de la entrada 480. El muestreador 530 ascendente incluye un introductor 540 de muestra para introducir valores de muestra U-1 entre cada valor de muestra recibido en el puerto 480. Cada uno de tales valores de muestra anadidos se proporciona con un valor de amplitud. De acuerdo con una realizacion cada valor de muestra anadido es de amplitud cero (0).
La senal resultante se suministra a un filtro 550 de paso bajo cuya frecuencia de desconexion se controla mediante el valor U suministrado al generador 500 de numero fraccionario. La frecuencia de desconexion del filtro 550 de paso bajo es fsR2/(K*U) hercios. El factor K puede seleccionarse en un valor de dos (2) o un valor mayor de dos (2).
La senal resultante se suministra a un decimador 560. El decimador 560 incluye un filtro 570 de paso bajo cuya frecuencia de desconexion se controla mediante el valor N suministrado por el generador 500 de numero fraccionario. La frecuencia de desconexion del filtro 570 de paso bajo es fsR2/(K*N) hercios. El factor K puede seleccionarse a un valor de dos (2) o un valor mayor de dos (2).
La senal suministrada mediante el filtro 570 de paso bajo se suministra a un selector 580 de muestra. El selector de muestra recibe el valor N en un puerto y la senal desde el filtro 570 de paso bajo en otro puerto, y genera una secuencia de valores de muestra en respuesta a estas entradas. El selector de muestra se adapta para recoger cada muestra N:esima de la senal recibida del filtro 570 de paso bajo. La senal resultante Sred2 tiene un mdice de muestra de fsR2= U/N * Fsr-i, donde fsR1 es el mdice de muestra de la senal Sred recibida en el puerto 480. La senal resultante Sred2 se suministra en un puerto 590 de salida.
Los filtros 550 y 570 de paso bajo pueden incorporarse mediante filtros FIR. Esto elimina ventajosamente la necesidad de realizar multiplicaciones con valores de amplitud cero introducidos por el introductor 540 de muestra.
La Figura 18 ilustra otra realizacion del decimador 470 fraccionario. La realizacion de la Figura 18 reduce ventajosamente la cantidad de calculo necesario para producir la senal Sred2.
En la realizacion de la Figura 18, el filtro 570 de paso bajo se ha eliminado, por lo que la senal suministrada por el filtro 550 de paso bajo se suministra directamente al selector 580 de muestra. Cuando el decimador 470 fraccionario se incorpora mediante el hardware de la realizacion de la Figura 18 ventajosamente se reduce una cantidad de hardware, reduciendo asf el coste de produccion.
Cuando el decimador 470 fraccionario se incorpora mediante el software en la realizacion de la Figura 18 se reduce ventajosamente una cantidad de codigo de programa que necesita ejecutarse, reduciendo asf la carga en el procesador e incrementando la velocidad de ejecucion.
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En referencia a las Figuras 17 y 18, la senal resultante Sred2, que se suministra en el puerto de salida del decimador 470 fraccionario, tiene un mdice de muestra de fSR2= U/N * Fsr-i, donde Fsri es el mdice de muestra de una senal Sred recibida en el puerto 480. El valor fraccionario U/N es dependiente de una senal de control de mdice recibida en el puerto 490 de entrada. Como se ha mencionado antes, la senal de control de mdice puede depender de una senal indicativa de la velocidad de rotacion del arbol 8, que puede suministrarse mediante el detector 420 de velocidad (vease la Figura 1 y/o la Figura 5). El detector 420 de velocidad puede incorporarse mediante un dispositivo 420 que proporciona una senal de pulso con una resolucion seleccionada adecuadamente para permitir la precision deseada de la senal de velocidad. En una realizacion, el dispositivo 420 se adapta para suministrar una senal de marcador de revolucion completa una vez por revolucion completa de arbol 8. Tal senal de marcador de revolucion puede estar en la forma de un pulso electrico que tiene un borde que puede detectarse adecuadamente e indicativo de una cierta posicion relativa del arbol 8 monitorizado. De acuerdo con otra realizacion, el dispositivo 420 puede suministrar muchas senales de pulso por revolucion del arbol monitorizado.
De acuerdo con una realizacion, el generador 500 de numero fraccionario controla los valores de U y N por lo que el mdice de muestra reducido Fsr2 tiene tal valor que se proporciona una senal Sred2 en la que el numero de muestras por revolucion del arbol 8 es sustancialmente constante, independientemente de cualquier variacion de velocidad del arbol 8. Por consiguiente, cuanto mayor sean los valores de U y N, mejor sera la capacidad del decimador 470 fraccionario de mantener el numero de valores de muestra por revolucion del arbol 8 en un valor sustancialmente constante.
La Figura 19A ilustra el decimador 310 y otra realizacion del decimador 470 fraccionario. El decimador 310 recibe la senal Senv que tiene una frecuencia de muestreo fs en el puerto 405, y un numero entero M en un puerto 404, como se ha descrito antes. El decimador 310 suministra una senal Sredi con una frecuencia de muestreo fsRi en la salida 312, que se acopla a la entrada 480 del decimador 470A fraccionario. La frecuencia de muestreo de salida fsRi es
fsR1 = fs / M
en la que M es un numero entero.
El decimador 470A fraccionario recibe la senal Sred-i, con una frecuencia de muestreo fsR1, como una secuencia de valores de datos S(j) y suministra una senal de salida Sred2 como otra secuencia de valores de datos R(q) en su salida 590.
El decimador 470A fraccionario puede incluir una memoria 604 adaptada para recibir y almacenar valores de datos S(j) asf como informacion indicativa de la velocidad de rotacion correspondiente fROT de la parte rotativa monitorizada. Por tanto, la memoria 604 puede almacenar cada valor de datos S(j) por lo que se asocia con un valor indicativo de la velocidad de rotacion del arbol monitorizado en el momento de la deteccion del valor Sea de senal de sensor correspondiente al valor de datos S(j).
Establecer un valor de velocidad mejorado
Cuando se generan valores de datos de salida R(q), el decimador 470A fraccionario se adapta para leer valores de datos S(j) asf como informacion indicativa de la velocidad de rotacion fROT correspondiente desde la memoria 604.
En referencia a las Figuras 17 y 18, la senal resultante Sred2, que se suministra en el puerto de salida del decimador 470 fraccionario tiene un mdice de muestra de
fsR2 = U/N * fsR1
donde Fsri es el mdice de muestra de la senal Sred recibida en el puerto 480.
El valor fraccionario U/N es dependiente de una senal de control de mdice recibida en el puerto 490 de entrada. Como se ha mencionado antes, la senal de control de mdice puede ser una senal indicativa de la velocidad de rotacion del arbol 8, que puede suministrarse mediante el detector 420 de velocidad (vease la Figura 1 y/o la Figura 5).
Como se ha mencionado antes, la senal de control de mdice puede depender de una senal indicativa de la velocidad de rotacion del arbol 8, que puede suministrarse mediante el detector 420 de velocidad (vease la Figura 1 y/o la Figura 5). El detector 420 de velocidad puede incorporarse mediante un dispositivo 420 que proporciona una senal de pulso con una resolucion seleccionada adecuadamente para permitir la precision deseada de la senal de velocidad. En una realizacion, el dispositivo 420 se adapta para suministrar una senal de marcador de revolucion completa una vez por revolucion completa de arbol 8. Tal senal de marcador de revolucion puede estar en la forma de un pulso electrico que tiene un borde que puede detectar con precision y ser indicativo de una posicion rotativa determinada del arbol 8 monitorizado. De acuerdo con otra realizacion, el dispositivo 420 puede suministrar muchas senales de pulso por revolucion del arbol 8 monitorizado.
La senal de posicion, que puede denominarse pulso de mdice, puede producirse en una salida del dispositivo 420 en respuesta a la deteccion de un patron de angulo cero en un disco de codificacion que rota cuando rota el arbol
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monitorizado. Esto puede lograrse de varias maneras, as^ como conocen los expertos en la materia. El disco de codificacion puede por ejemplo proporcionarse con un patron de angulo cero que producira una senal de angulo cero con cada revolucion del disco. Una correcta interpretacion de la senal de posicion puede tambien requerir informacion de relacion de engranaje. La informacion de relacion de engranaje puede ser indicativa de aproximadamente la relacion de engranaje entre la parte 8 monitorizada y la parte rotativa del dispositivo 420 que genera la senal de posicion.
Las variaciones de velocidad pueden detectarse por ejemplo mediante el registro de “un marcador de revolucion completa” en la memoria 604 cada vez que el arbol monitorizado pasa por la posicion rotativa determinada, y asociando el “marcador de revolucion completa” con un valor de muestra s(j) recibido en el mismo instante. De esta manera, la memoria 604 almacenara un mayor numero de muestras entre dos marcadores de revolucion completa consecutivos cuando rote mas lento el arbol, ya que el convertidor A/D suministra un numero constante fs o fREDi o muestras por segundo.
En efecto, el aparato 14, 920 de analisis de condicion puede adaptarse para registrar valores de datos de medicion S(j), senales de pulso de codificador Pi e informacion de tiempo de manera que cada valor de datos de medicion S(j) puede asociarse con datos indicativos del tiempo y la posicion angular. Esto a su vez hace posible asociar un valor de velocidad muy preciso con cada valor de datos de medicion S(j).
De acuerdo con una realizacion, la informacion sobre los bordes positivos de la senal P de codificador se procesa en paralelo con el filtrado 240, la envolvente 250 y la decimacion 310 de manera que se mantiene la relacion de tiempo entre los bordes positivos de la senal de codificador P y correspondientes valores de muestra de vibracion Se(i) y S(j). Este procesamiento de senal se ilustra esquematicamente en la Figura 30.
La Figura 19B es un diagrama de bloques de una realizacion de un generador 601 de valor de velocidad. De acuerdo con una realizacion, el generador 601 de valor de velocidad comprende una memoria 602. El generador 601 de valor de velocidad se adapta para recibir una secuencia de valores de medicion S(j) y una secuencia de senales de posicion, junto con relaciones temporales entre ambas, y el generador 601 de valor de velocidad se adapta para proporcionar, en su salida, una secuencia de pares SP de valores de medicion S(j) asociados con valores de velocidad correspondientes fROT(j). Esto se describe en detalle a continuacion.
La Figura 19C es una ilustracion simplificada de una realizacion de la memoria 602 y sus contenidos, y las columnas #01, #02, #03, #04 y #05 en el lado a mano izquierda de la ilustracion de la memoria 602, proporcionan una imagen explicativa destinada a ilustrar la relacion temporal entre el tiempo de deteccion de las senales de pulso de codificador Pi (vease la columna #02) y los valores de medicion de vibracion correspondientes S(j) (vease la columna #05).
Como se ha mencionado antes, el convertidor 40, 44 de analogico a digital muestrea la senal de medicion electrica analogica Sea en una frecuencia de muestreo inicial fS para generar una senal de datos de medicion digital Smd. La senal de codificador P tambien puede detectarse con sustancialmente la misma resolucion temporal inicial fS, como se ilustra en la columna #02 de la Figura 19C. El procesamiento de senal tambien se ilustra en la Figura 30, como se analiza en detalle en relacion con la descripcion de la Figura 30 a continuacion. La columna #01 ilustra la progresion de tiempo como una serie de franjas de tiempo, teniendo cada franja de tiempo una duracion dt = 1/fMuestra; en el que fMuestra es una frecuencia de muestra que tiene una relacion de numero entero con la frecuencia de muestra inicial fS con la que la senal de medicion electrica analogica Sea se muestrea. De acuerdo con una realizacion preferente, la frecuencia de muestra fMuestra es la frecuencia de muestra inicial fS. De acuerdo con otra realizacion, la frecuencia de muestra fMuestra es la primera frecuencia de muestreo reducida fSR1, que se reduce mediante un factor M de numero entero en comparacion con la frecuencia de muestreo inicial fS.
En la columna #02 de la Figura 19B cada borde positivo de la senal de codificador P se indica mediante una figura "1". En este ejemplo, un borde positivo de la senal de codificador P se detecta en la franja de tiempo 3a, la 45, la 78 y en la franja de tiempo 98, como se indica en la columna #02. De acuerdo con otra realizacion, los bordes negativos de la senal de posicion se detectan, lo que proporciona un resultado equivalente para detectar los bordes positivos. De acuerdo con otra realizacion adicional, tanto los bordes positivo como negativo de la senal de posicion se detectan, para obtener una redundancia que permite una seleccion posterior de si usar o no el borde positivo o negativo.
La columna #03 ilustra una secuencia de valores de muestra de vibracion Se(i), tal como se genera mediante el convertidor 40, 44 de analogico a digital y la columna #05 ilustra la secuencia correspondiente de valores de muestra de vibracion S(j), como se genera por el decimador 310 de numero entero. Por tanto, cuando el decimador de numero entero se ajusta para proporcionar un factor de decimacion total M=10, se proporcionara un valor de muestra de vibracion S(j) por el decimador 310 para cada diez muestras Se(i) suministradas al decimador 310 de numero entero. De acuerdo con una realizacion, una posicion muy precisa e informacion de tiempo PT, referentes al valor de muestra de vibracion decimado S(j), se mantiene ajustando la amplitud de la senal de tiempo de posicion en la columna #04 al valor PT = 3, para indicar que el borde positivo (vease la columna #02) se detecto en la franja de tiempo #03. Por tanto, el valor de amplitud de la senal de tiempo de posicion despues de la fase 310 de decimacion de numero entero es indicativa del tiempo de deteccion del borde de senal de posicion P en relacion con el valor de
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muestra S(1).
En el ejemplo de la Figura 19B, el valor de amplitud de la senal de tiempo de posicion en la muestra i=3 es PT=3, y ya que el factor de decimacion M=10 por lo que la muestra S(1) se suministra en la franja de tiempo 10, esto significa que el borde se detecto M-PT=10-3=7 franjas antes de la franja de la muestra S(1).
Por consiguiente, como se ilustra en la Figura 30, el aparato 14, 920 puede operar para procesar la informacion sobre los bordes positivos de la senal de codificador P en paralelo con el filtrado 240, la envolvente 250 y la decimacion 310 de las muestras de vibracion de una manera que se mantiene la relacion de tiempo entre los bordes positivos de la senal del codificador P y los valores de muestra de vibracion correspondientes Se(i) y S(j) a traves del procesamiento de senal antes mencionado desde la deteccion de las senales analogicas al establecimiento de los valores de velocidad para usar mediante el decimador fraccionario.
La Figura 19D es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion del generador 601 de valor de velocidad de la Figura 19B.
De acuerdo con una realizacion, el generador 601 de valor de velocidad analiza (etapa S#10) la relacion temporal entre tres senales de posicion recibidas sucesivamente, para establecer si la parte 8 rotativa monitorizada esta en una fase de velocidad constante o en una fase de aceleracion. Este analisis puede realizarse basandose en la informacion en la memoria 602 como se ha descrito antes (vease la Figura 19C).
Si el analisis revela que existe un numero identico de franjas de tiempo entre las senales de posicion, el generador de valor de velocidad concluye (en la etapa #20) que la velocidad es constante en cuyo caso la etapa S#30 se realiza.
En la etapa S#30, el generador de valor de velocidad puede calcular la duracion entre dos senales de posicion sucesivas, por multiplicacion de la duracion de una franja de tiempo dt= 1/fs con el numero de franjas de tiempo entre las dos senales de posicion sucesivas. Cuando la senal de posicion se proporciona una vez por revolucion completa de la parte 8 monitorizada, la velocidad de revolucion puede calcularse como
V= 1 /(ndiff *dt),
en el que ndiff = el numero de franjas de tiempo entre dos senales de posicion sucesivas. Durante la fase de velocidad constante, todos los valores de muestra S(j) (vease la columna #05 en la Figura 19C) asociados con las tres senales de posicion analizadas pueden asignarse al mismo valor de velocidad V= 1 /(ndiff *dt) como se ha dicho antes. Por tanto, la etapa S#10 puede realizarse de nuevo en las tres siguientes senales de posicion recibidas sucesivamente. Como alternativa, cuando se repite la etapa S#10, la tercera senal de posicion P3 anterior se usara como la primera senal de posicion P1 (es decir P1: = P3), por lo que se determina si cualquier cambio de velocidad esta por llegar.
Si el analisis (etapa S#10) revela que el numero de franjas de tiempo entre la 1a y la 2a senal de posicion difiere del numero de franjas de tiempo entre la 2a y 3a senal de posicion, el generador de valor de velocidad concluye, en la etapa S#20, que la parte 8 rotativa monitorizada esta en la fase de aceleracion.
En una siguiente etapa S#40, el generador 601 de valor de velocidad opera para establecer valores de velocidad momentanea durante la fase de aceleracion y para asociar cada uno de los valores de datos de medicion S(j) con un valor de velocidad momentanea Vp que es indicativo de la velocidad de rotacion de la parte monitorizada en el momento de deteccion del valor de senal del sensor (Sea) correspondiente a ese valor de datos S(j).
De acuerdo con una realizacion, el generador 601 de valor de velocidad opera para establecer valores de velocidad momentanea mediante interpolacion lineal. De acuerdo con otra realizacion, el generador 601 de valor de velocidad opera para establecer valores de velocidad momentanea mediante interpolacion no lineal.
La Figura 19E es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento para realizar la etapa S#40 de la Figura 19D. De acuerdo con una realizacion, se asume que la aceleracion tiene un valor constante para la duracion entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P (vease la columna #02 en la Figura 19C). Por tanto, cuando
• el indicador de posicion P se suministra una vez por revolucion, y
• la relacion de engranaje es 1/1: entonces
- la distancia angular recorrida entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P es 1 revolucion, que puede expresarse tambien como 360 grados, y
- la duracion es T = ndiff *dt,
■ donde ndiff es el numero de franjas de duracion dt entre los dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P.
En referencia a la Figura 19C, un primer indicador de posicion P se detecto en la franja i1= #03 y el siguiente
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indicador de posicion P se detecto en la franja i2=#45. Por tanto, la duracion fue ndiffi = i2-il = 45-3= 42 franjas de tiempo.
Por tanto, en la etapa S#60 (vease la Figura 19E junto con la Figura 19C), el generador 601 de valor de velocidad opera para establecer un primer numero de franjas ndm entre las dos primeras senales de posicion sucesivas P1 y P2, es decir entre la senal de posicion P(i=3) y la senal de posicion P(i=45).
En la etapa S#70, el generador 601 de valor de velocidad opera para calcular un primer valor de velocidad de revolucion VT1. El primer valor de velocidad de revolucion VT1 puede calcularse como
VT1= 1 /(ndf *dt),
en el que VT1 es la velocidad expresada como revoluciones por segundo,
ndiff1 = el numero de franjas de tiempo entre las dos senales de posicion sucesivas; y
dt es la duracion de una franja de tiempo, expresada en segundos.
Ya que se asume que la aceleracion tiene un valor constante para la duracion entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P, el primer valor de velocidad calculado VT1 se asigna a la franja de tiempo en la parte media entre las dos senales de posicion sucesivas (etapa S#80).
Por tanto, en este ejemplo en el que el primer indicador de posicion P1 se detecto en la franja ip1= #03 y el siguiente indicador de posicion p2 se detecto en la franja iP2 =#45; la primera franja de tiempo media es
franja iP1-2 = ip1 + (iP2 - iP1 )/2= 3+ (45-3)/2= 3+21) = 24.
Por tanto, en la etapa S#80 el primer valor de velocidad de revolucion VT1 puede asignarse a una franja de tiempo (por ejemplo franja de tiempo i= 24) que representa un punto en el tiempo que esta antes que el punto en el tiempo de deteccion del segundo borde de senal de posicion P(i=45), vease la Figura 19C.
La asignacion retroactiva de un valor de velocidad a una franja de tiempo que representa un punto en el tiempo entre dos senales de posicion sucesivas permite ventajosamente una reduccion significativa de la imprecision del valor de velocidad. Mientras los procedimientos del estado de la tecnica de lograr un valor de velocidad momentanea han sido satisfactorios para establecer valores de velocidad constante en varias velocidades de rotacion mutuamente diferentes, las soluciones del estado de la tecnica han demostrado ser poco satisfactorias cuando se usan para establecer valores de velocidad para una parte rotativa durante una fase de aceleracion.
En comparacion, los procedimientos de acuerdo con realizaciones de la invencion permiten el establecimiento de valores de velocidad con un nivel ventajosamente pequeno de imprecision incluso durante una fase de aceleracion.
En la siguiente etapa S#90, el generador 601 de valor de velocidad opera para establecer un segundo numero de franjas ndf entre dos senales de posicion sucesivas. En el ejemplo de la Figura 19C, ese es el numero de franjas ndiff2 entre la franja 45 y la franja 78, es decir ndf = 78-45 = 33.
En la etapa S#100, el generador 601 de valor de velocidad opera para calcular un segundo valor de velocidad de revolucion VT2. El segundo valor de velocidad de revolucion vT2 puede calcularse como
VT2= Vp61= 1 /(ndiff2 *dt),
en el que ndif = el numero de franjas de tiempo entre las dos senales de posicion sucesivas siguientes P2 y P3. Por tanto, en el ejemplo de la Figura 19C, ndf = 33, es decir el numero de franjas de tiempo entre la franja 45 y la franja 78.
Ya que la aceleracion puede asumirse como que tiene un valor constante para la duracion entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P, el valor de velocidad segundo calculado VT2 se asigna (etapa S#110) para la franja de tiempo en la parte intermedia entre las dos senales de posicion sucesivas.
Por tanto, en el ejemplo de la Figura 19C, el valor de velocidad segundo calculado VT2 se asigna a una franja 61. Por tanto, la velocidad en la franja 61 se establece en
V(61) := VT2.
Por tanto, en la etapa S#110, el segundo valor de velocidad VT2 puede asignarse a una franja de tiempo (por ejemplo franja de tiempo i= 61) que representa un punto en el tiempo que es anterior al punto en el tiempo de deteccion del tercer borde de senal de posicion P(i=78), vease la Figura 19C.
Por tanto, en este ejemplo en el que un indicador de posicion P se detecto en la franja i2= #45 y el siguiente indicador de posicion P se detecto en la franja i3=#78; la segunda franja de tiempo intermedia es la parte de numero entero de:
iP2-3= iP2 + (iP3 - iP2)/2= 45+ (78-45)/2 = 45+33/2 = 61,5 28
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Por tanto, la franja 61 es la franja de tiempo intermedia segunda ip2-3.
En la siguiente etapa S#120, un primer valor de aceleracion se calcula para el periodo de tiempo relevante. El primer valor de aceleracion puede calcularse como:
a12 =(VT2-VT1)/((ivT2- ivTi)*dt)
En el ejemplo de la Figura 19C, el segundo valor de velocidad VT2 se asigno a la franja 61, por lo que ivi2 = 61 y el primer valor de velocidad VT1 se asigno a la franja 24, por lo que ivT1 = 24. Por tanto, ya que dt=1/fs, el valor de aceleracion puede ajustarse a
a12 = fs* (VT2-VT1)/(ivT2- ivn)
para el periodo de tiempo entre la franja 24 y la franja 60, en el ejemplo de la Figura 19C.
En la siguiente etapa S#130, el generador 601 de valor de velocidad opera para asociar el primer valor de aceleracion establecido a12 con las franjas de tiempo para las que el valor de aceleracion establecido a12 es valido. Estas pueden ser todas las franjas de tiempo entre la franja del primer valor de velocidad VT1 y la franja del segundo valor de velocidad VT2. Por tanto, el primer valor de aceleracion establecido a12 puede asociarse con cada franja de tiempo de la duracion entre la franja del primer valor de velocidad VT1 y la franja del segundo valor de velocidad VT2. En el ejemplo de la Figura 19C son las franjas 25 a 60. Esto se ilustra en la columna #07 de la Figura 19C.
En la siguiente etapa S#140, el generador 601 de valor de velocidad opera para establecer valores de velocidad para valores de medicion s(j) asociados con la duracion para la que es valido el valor de aceleracion establecido. Por tanto, los valores de velocidad se establecen para cada franja de tiempo que esta
asociada con un valor de medicion s(j), y
asociada con el primer valor de aceleracion establecido a12.
Durante la aceleracion lineal, es decir cuando la aceleracion a es constante, la velocidad en cualquier punto determinado en el tiempo se proporciona con la ecuacion:
V(i) = V(i-1) + a * dt,
en el que
V(i) es la velocidad momentanea en el punto de tiempo de la franja i
V(i-1) es la velocidad momentanea en el punto de tiempo de la franja inmediatamente anterior a la franja i a es la aceleracion
dt es la duracion de una franja de tiempo.
De acuerdo con una realizacion, la velocidad para cada franja desde la franja 25 a la franja 60 puede calcularse sucesivamente de esta manera, como se ilustra en la columna #08 en la Figura 19C. Por tanto, los valores de velocidad momentanea para asociarse con los valores de medicion detectados S(3), S(4), S(5) y S(6) asociados con el valor de aceleracion a12 pueden establecerse de esta manera.
De acuerdo con otra realizacion, la velocidad momentanea para la franja 30 referente al valor de medicion primero s(j)= S(3) puede calcularse como:
V(i=30) = Vp30 = VT1+ a* (30-24)*dt = Vp24 + a * 6*dt
La velocidad momentanea para la franja 40 referente al primer valor de medicion s(j)= S(4) puede calcularse como:
V(i=40) = Vp40 = VT1+ a* (40-24)*dt = Vp40 + a* 16*dt
o como:
V(i=40) = Vp40 = V(30) + (40-30)*dt = Vp30 + a* 10*dt
La velocidad momentanea para la franja 50 referente al primer valor de medicion s(j)= S(5) puede posteriormente calcularse como:
V(i=50) = Vp50 = V(40) + (50-40)*dt = Vp40 + a* 10*dt
y la velocidad momentanea para la franja 60 referente al primer valor de medicion s(j)= S(6) puede posteriormente calcularse como:
V(i=60) = Vp50 + a* 10*dt
Cuando los valores de muestra de medicion S(j) asociados con el valor de aceleracion establecido se han asociado
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con un valor de velocidad momentanea, como se ha descrito antes, un conjunto de datos que incluye una secuencia temporal de valores de muestra de medicion S(j), asociado cada valor con un valor de velocidad V(j), fROT(j), se suministra en una salida de dicho generador 601 de valor de velocidad.
La secuencia temporal de los valores de muestra de medicion S(j), con valores de velocidad asociados V(j), fROT(j) puede usarse mediante el decimador 470, 470B fraccionario de las Figuras 17, 18 o 19A, por ejemplo cuando se realiza el procedimiento descrito en referencia a las Figuras 21 y 22.
En referencia a la Figura 19H, otra realizacion del procedimiento se describe. De acuerdo con esta realizacion, el generador de valor de velocidad opera para registrar (vease la etapa S#160 en la Figura 19H) una secuencia temporal de valores de senal de posicion Pq de la senal de posicion (Ep) de manera que existe una primera relacion temporal ndm entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (Pq), tal como por ejemplo entre un primer valor de senal de posicion P1® y un segundo valor de senal de posicion p2q. De acuerdo con una realizacion, el segundo valor de senal de posicion P2® se recibe y se registra en una franja de tiempo (i) que llega ndiffl franjas despues de recibir el primer valor de senal de posicion P1q (vease la etapa S#160 en la Figura 19H). Despues, el tercer valor de senal de posicion P3(i) se recibe y se registra (vease la etapa S#170 en la Figura 19H) en una franja de tiempo (i) que llega ndiff2 franjas despues de recibir el segundo valor de senal de posicion P2(i).
Como se ilustra por la etapa S#160 en la Figura 19H, el generador de valor de velocidad puede operar para calcular el valor de relacion
a 12= ndiff1 / ndiff2
Si el valor de relacion es igual a la unidad, o sustancialmente la unidad, entonces el generador de valor de velocidad opera para establecer que la velocidad es constante, y puede continuar con el calculo de la velocidad de acuerdo con un procedimiento de fase de velocidad constante.
Si el valor de relacion a12 es mayor que la unidad, el valor de relacion es indicativo de un incremento de velocidad porcentual.
Si el valor de relacion a12 es menor que la unidad, el valor de relacion es indicativo de una disminucion de velocidad porcentual.
La Figura 19F es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento para realizar la etapa S#40 de la Figura 19D. De acuerdo con una realizacion, se asume que la aceleracion tiene un valor constante para la duracion entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P (vease la columna #02 en la Figura 19C). Por tanto, cuando
• el indicador de posicion P se suministra una vez por revolucion, y
• la relacion de engranaje es 1/1: entonces
- la distancia angular recorrida entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P es 1 revolucion, que puede expresarse tambien como 360 grados, y
- la duracion es T = n*dt,
■ donde n es el numero de franjas de duracion dt entre los primeros dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P1 y P2.
En una etapa S#200, el primer valor de velocidad de revolucion VT1 puede calcularse como
VT1= 1 /(ndiff1 *dt),
en el que VT1 es la velocidad expresada como revoluciones por segundo,
ndiff1 = el numero de franjas de tiempo entre las dos senales de posicion sucesivas; y
dt es la duracion de una franja de tiempo expresada en segundos. El valor de dt puede ser por ejemplo la inversa de la frecuencia de muestra inicial fs.
Ya que se asume que la aceleracion tiene un valor constante para la duracion entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P, el primer valor de velocidad calculado VT1 se asigna a la primera franja de tiempo intermedia en la parte media entre las dos senales de posicion sucesivas P1 y P2.
En una etapa S#210, un segundo valor de velocidad VT2 puede calcularse como
VT2= 1 /(ndiff2 *dt),
en el que VT2 es la velocidad expresada como revoluciones por segundo,
ndiff2 = el numero de franjas de tiempo entre las dos senales de posicion sucesivas; y
dt es la duracion de una franja de tiempo expresada en segundos. El valor de dt puede ser por ejemplo la inversa de la frecuencia de muestra inicial fs.
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Ya que se asume que la aceleracion tiene un valor constante para la duracion entre dos indicadores de posicion mutuamente adyacentes P, el segundo valor de velocidad calculado VT2 se asigna a la segunda franja de tiempo intermedia en la parte media entre las dos senales de posicion sucesivas P2 y P3.
Por tanto, la diferencia de velocidad VDelta puede calcularse como
V Delta = VT2-VT1
Este valor VDelta de velocidad diferencial puede dividirse por el numero de franjas de tiempo entre la segunda franja de tiempo intermedia y la primera franja de tiempo intermedia. El valor resultante es indicativo de la diferencia de velocidad dV entre franjas adyacentes.
El valor de velocidad momentanea a asociar con franjas de tiempo seleccionadas puede calcularse entonces dependiendo de dicho primer valor de velocidad de revolucion VT1, y el valor indicativo de la diferencia de velocidad entre franjas adyacentes.
Cuando los valores de muestra de medicion S(j), asociados con las franjas de tiempo entre la primera franja de tiempo intermedia y la segunda franja de tiempo intermedia, se han asociado con un valor de velocidad momentanea, como se ha descrito antes, un grupo de datos que incluyen una secuencia de datos de tiempo de valores de muestra de medicion S(j), asociado cada valor con un valor de velocidad V(j), se suministra en una salida de dicho generador 601 de valor de velocidad. El valor de velocidad momentanea V(j) tambien puede denominarse
fROT(j).
La secuencia temporal de valores de muestras de medicion S(j) con valores de velocidad asociados V(j), fROT(j) puede usarse mediante el decimador 470, 470B fraccionario, por ejemplo cuando se realiza el procedimiento descrito en referencia a las Figuras 21 y 22.
En resumen, de acuerdo con realizaciones de la invencion, un primer valor de velocidad momentanea VT1 puede establecerse dependiendo de
la distancia angular delta-FIpi-P2 entre una primera senal posicional P1 y una segunda senal posicional P2 y dependiendo de
la duracion correspondiente
la duracion correspondiente delta-Tpi_P2 = tp2-tpi.
Por tanto, un segundo valor de velocidad momentanea VT2 puede establecerse dependiendo de
la distancia angular delta-FIp2-p3 entre la segunda senal posicional P2 y la tercera senal posicional P3 y dependiendo de
la duracion correspondiente
la duracion correspondiente delta-Tp2-p3 = tP2-tPi.
Por tanto, los valores de velocidad momentanea para la parte 8 rotativa pueden establecerse mediante interpolacion entre el primer valor de velocidad momentanea VT1 y el segundo valor de velocidad momentanea VT2.
En otras palabras, de acuerdo con realizaciones de la invencion, dos valores de velocidad momentanea VT1 y VT2 pueden establecerse basandose en las distancias angulares delta-FIpi-p2, delta-FIp2-p3 y las duraciones correspondientes entre tres senales de posicion consecutivas, y por tanto los valores de velocidad momentanea para la parte 8 rotativa pueden establecerse mediante interpolacion entre el primer valor de velocidad momentanea VTi y el segundo valor de velocidad momentanea VT2.
La Figura 19G es un grafico que ilustra una serie de senales de posicion consecutivas temporalmente Pi, P2, P3, ..., cada senal de posicion P siendo indicativa de una revolucion completa de la parte 8 monitorizada. Por tanto, el valor de tiempo, contado en segundos, se incrementa a lo largo del eje horizontal hacia la derecha.
El eje vertical es indicativo de la velocidad de rotacion, y se gradua en revoluciones por minuto (RPM).
Con referencia a la Figura i9G, los efectos del procedimiento de acuerdo con una realizacion de la invencion se ilustran. Un primer valor de velocidad momentanea V(ti) = VTi puede establecerse dependiendo de
la distancia angular delta-FIpi-p2 entre la primera senal posicional Pi y la segunda senal posicional P2 y dependiendo de
la duracion correspondiente delta-Ti-2 = tP2 - tPi. El valor de velocidad obtenido dividiendo la distancia angular delta-FIpi-p2 por la duracion correspondiente (tP2 - tPi) representa la velocidad V(ti) de la parte 8 rotativa en el primer punto de tiempo medio ti tambien denominado mtp (punto de tiempo medio), como se ilustra en la figura i9G.
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Por tanto, un segundo valor de velocidad momentanea V(t2) = VT2 puede establecerse dependiendo de
la distancia angular delta-FI entre la segunda senal posicional P2 y la tercera senal posicional P3, y dependiendo de
la duracion correspondiente
la duracion correspondiente delta-T2-3 = tp3 -tp2.
El valor de velocidad obtenido dividiendo la distancia angular delta-FI por la duracion correspondiente (tp3 - tp2) representa la velocidad V(t2) de la parte de 8 rotativa en el segundo punto de tiempo medio t2 (2° mtp) como se ilustra en la figura 19G.
Por tanto, los valores de velocidad momentanea para los valores de tiempo entre el primer punto de tiempo medio y el segundo punto de tiempo medio pueden establecerse mediante interpolacion entre el primer valor de velocidad momentanea VT1 y el segundo valor de velocidad momentanea VT2, como se ilustra por la curva fROTint.
Matematicamente, esto puede expresarse por la siguiente ecuacion:
V(t12) = V(t1) + a * (t12 -tl)
Por tanto, si la velocidad del arbol 8 puede detectarse en dos puntos de tiempo (t1 y t2), y la aceleracion a es constante, entonces la velocidad momentanea en cualquier punto de tiempo puede calcularse. En particular, la velocidad V(t12) del arbol en el tiempo t12 que es un punto en el tiempo despues de tl y antes de t2, puede calcularse por
V(t12) = V(ti) + a * (t12 -ti)
en el que
a es la aceleracion, y
ti es el primer punto de tiempo medio ti (vease la Figura 19G).
El establecimiento de un valor de velocidad como se ha descrito antes, asf como la decimacion fraccionaria como se ha descrito en referencia a las Figuras 17, 18, 19A, 21 y 22 puede lograrse realizando las etapas de procedimiento correspondientes, y esto puede lograrse mediante un programa 94 informatico almacenado en la memoria 60, como se ha descrito antes. El programa informatico puede ejecutarse mediante un DSP 50. Como alternativa, el programa informatico puede ejecutarse mediante un circuito de Matriz de Compuerta Programable en Campo (FPGA).
El establecimiento de un valor de velocidad descrito antes, asf como la decimacion fraccionaria como se describe en referencia a las Figuras 17, 18, 19A, 21 y 22, puede realizarse mediante el aparato 14 de analisis cuando el procesador 50 ejecuta el codigo 94 de programa correspondiente, como se analiza junto con la Figura 4 anterior. El procesador 50 de datos puede incluir una unidad 50 de procesamiento central para controlar el funcionamiento del aparato 14 de analisis. Como alternativa, el procesador 50 puede incorporarse mediante un Procesador 50B de Senal Digital (DSP). El DSP 50B puede estar dispuesto para ejecutar actualmente el codigo 90 de programa para provocar que el aparato 14 de analisis ejecute el programa 94 provocando la ejecucion de los procesos antes descritos. De acuerdo con otra realizacion, el procesador 50B es un circuito de Matriz de Compuerta Programable en Campo (FPGA).
Decimacion fraccionaria
Los valores de datos S(j) lefdos desde la memoria 604 se suministran al introductor 540 de muestra para introducir U-1 valores de muestra entre cada valor de muestra recibido en el puerto 480. Cada uno de tales valores de muestra anadidos se proporciona con un valor de amplitud. De acuerdo con una realizacion, cada valor de muestra anadido es una amplitud cero (0).
La senal resultante se suministra a un filtro 550 de paso bajo cuya frecuencia de desconexion se controla por el valor U suministrado por el generador 500 de Numero Fraccionario, como se ha descrito antes.
La senal resultante se suministra a un selector 580 de muestra. El selector de muestra recibe el valor N en un puerto y la senal desde el filtro 550 de paso bajo en otro puerto, y genera una secuencia de valores de muestra en respuesta a estas entradas. El selector de muestra se adapta para recoger cada N:esima muestra de la senal recibida desde el filtro 550 de paso bajo. La senal resultante Sred2 tiene un mdice de muestra de fSR2 = U/N * Fsr1, donde fsRi es el mdice de muestra de una senal Sred recibida en el puerto 480. La senal resultante Sred2 se suministra al puerto 590 de salida.
Por tanto, la frecuencia de muestreo fsR2 para los valores de datos de salida R(q) es menor que la frecuencia de muestreo de entrada Fsri por el factor D. D puede ajustarse a un numero arbitrario mayor que 1 y puede ser un numero fraccionario. De acuerdo con realizaciones preferentes, el factor D es ajustable a valores entre 1,0 y 20,0. En una realizacion preferente, el factor D es un numero fraccionario ajustable a un valor entre aproximadamente i,3
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y aproximadamente 3,0. El factor D puede obtenerse mediante el ajuste de los numeros enteros U y N a valores adecuados. El factor D es igual a N dividido por U:
D = N/U
De acuerdo con una realizacion de la invencion, los numeros enteros U y N son ajustables a numeros enteros grandes para permitir que el factor D = N/U siga variaciones de velocidad con un mmimo de imprecision. La seleccion de variables U y N a los numeros enteros mayores que 1000 proporciona ventajosamente una alta precision al adaptar la frecuencia de muestra de salida para rastrear cambios en la velocidad rotativa del arbol motorizado. Asf, por ejemplo, ajustar N a 500 y U a 1001 proporciona D = 2,002.
La variable D se ajusta a un valor adecuado en el comienzo de la medicion y ese valor se asocia con una cierta velocidad de rotacion de una parte rotativa a monitorizar. Por tanto, durante la sesion de monitorizacion de condicion, el valor fraccionario D se ajusta automaticamente en respuesta a la velocidad de rotacion de la parte rotativa a monitorizar por lo que la senal enviada en el puerto 590 proporciona un numero sustancialmente constante de valores de muestra por revolucion de la parte rotativa monitorizada.
Como se ha mencionado antes, el codificador 420 puede suministrar una senal de marcador de revolucion completa una vez por revolucion completa del arbol 8. Tal senal de marcador de revolucion completa puede estar en la forma de un pulso electrico que tiene un borde que puede detectar con precision y ser indicativo de una posicion rotativa determinada del arbol 8 monitorizado. La senal de marcador de revolucion completa, que puede denominarse pulso de mdice, puede producirse en una salida del codificador 420 en respuesta a la deteccion de un patron de angulo cero en un disco de codificacion que rota cuanto rota el arbol monitorizado. Esto puede lograrse de varias maneras, asf como es conocido por los expertos en la materia. El disco de codificacion puede por ejemplo proporcionarse con un patron de angulo cero que producira una senal de angulo cero con cada revolucion del disco. Las variaciones de velocidad pueden detectarse por ejemplo registrando un “marcador de revolucion completa” en la memoria 604 cada vez que el arbol monitorizado pasa por la posicion rotativa determinada, y asociando el “marcador de revolucion completa” con un valor de muestra s(j) recibido en el mismo instante. De esta manera, la memoria 604 almacenara un numero mayor de muestras entre dos marcadores de revolucion completa consecutivos cuando el arbol rota mas despacio, ya que el convertidor A/D suministra un numero constante de muestras fs por segundo.
La Figura 20 es un diagrama de bloques del decimador 310 y otra realizacion adicional del decimador 470 fraccionario. Esta realizacion del decimador fraccionario se indica con 470B. El decimador 470B fraccionario puede incluir una memoria 604 adaptada para recibir y almacenar valores de datos S(j) asf como informacion indicativa de la velocidad de rotacion correspondiente fROT de la parte rotativa monitorizada. Por tanto, la memoria 604 puede almacenar cada valor de datos S(j) por lo que se asocia con un valor indicativo de la velocidad de rotacion fROT(j) del arbol monitorizado en el momento de la deteccion del valor Sea de senal de sensor correspondiente al valor de datos S(j). La provision de valores de datos S(j) asociados con valores de velocidad de rotacion correspondientes fROT(j) se describe con referencia a las Figuras 19A-19G anteriores.
El decimador 470B fraccionario recibe la senal Sred-i, con una frecuencia de muestreo fSR1, como una secuencia de valores de datos S(j) y suministra una senal de salida Sred2, con una frecuencia de muestreo fSR2 como otra secuencia de valores de datos R(q) en la salida 590.
El decimador 470B fraccionario puede incluir una memoria 604 adaptada para recibir y almacenar valores de datos S(j) asf como informacion indicativa de la velocidad de rotacion fROT correspondiente de la parte rotativa monitorizada. La memoria 604 puede almacenar valores de datos S(j) en bloques por lo que cada bloque se asocia con un valor indicativo de una velocidad de rotacion relevante del arbol monitorizado, como se describe despues en relacion con la Figura 21.
El decimador 470B fraccionario tambien puede incluir un generador 606 variable de decimacion fraccionaria, que se adapta para generar un valor D fraccionario. El valor D fraccionario puede ser un numero flotante. Por tanto, el numero fraccionario puede ser controlado por un valor de numero flotante en respuesta a un valor de velocidad recibido fROT por lo que un valor de numero flotante es indicativo del valor de velocidad fROT con una cierta imprecision. Cuando se implementa mediante un DSP programado adecuadamente, como se ha mencionado antes, la imprecision del valor de numero flotante puede depender de la capacidad del DSP para generar valores de numeros flotantes.
Ademas, el decimador 470B fraccionario tambien puede incluir un filtro 608 FIR. El filtro 608 FIR es un filtro FIR de paso bajo que tiene una cierta frecuencia de desconexion de paso bajo adaptada para la decimacion por un factor DmAx. El factor DmAx puede ajustarse a un valor adecuado, por ejemplo 20 000. Ademas, el decimador 470B fraccionario tambien puede incluir un generador 610 de parametro de filtro.
La operacion del decimador 470B fraccionario se describe en referencia a las Figuras 21 y 22 a continuacion.
La Figura 21 es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion de un procedimiento de operacion del decimador 310 y el decimador 470B fraccionario de la Figura 20.
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En una primera etapa S2000, la velocidad de rotacion fROT de la parte cuya condicion se va a monitorizar se registra en la memoria 604 (Figura 20 y 21), y esto puede realizarse sustancialmente al mismo tiempo que la medicion de vibraciones o pulsos de impacto comienza. De acuerdo con otra realizacion, la velocidad de rotacion de la parte en la que se va a monitorizar la condicion se supervisa durante un periodo de tiempo. La velocidad detectada superior FROTmax y la velocidad detectada inferior FROTmin pueden registrarse por ejemplo en la memoria 604 (Figura 20 y 21).
En la etapa S2010, los valores de velocidad registrados se analizan, con el fin de establecer si la velocidad de rotacion varfa. Si la velocidad se determina como constante, el selector 460 (Figura 16) puede ajustarse automaticamente en la posicion para suministrar la senal Sred con una frecuencia de muestra Fsr1 en la entrada 315 del dispositivo de mejora 320, y el decimador 470, 470B fraccionario puede deshabilitarse. Si la velocidad se determina como variable, el decimador 470, 470B fraccionario puede activarse automaticamente y el selector 460 se establece automaticamente en la posicion para suministrar la senal Sred2 que tiene la frecuencia de muestra fsR2 en la entrada 315 del dispositivo de mejora 320.
En la etapa S2020, la interfaz 102, 106 de usuario representa el valor de velocidad registrado fROT o valores de velocidad fROTmin, fROTmax y solicita a un usuario que introduzca un valor de orden deseado Ov. Como se ha mencionado antes, la frecuencia de rotacion del arbol fROT se denomina a menudo “orden 1”. Las senales interesantes pueden ocurrir aproximadamente diez veces por revolucion del arbol (Orden 10). Ademas, puede ser interesante analizar matices de algunas senales, por lo que puede ser interesante medir hasta el orden 100 o el orden 500 o incluso superior. Por tanto, un usuario puede introducir un numero de orden Ov usando la interfaz 102 de usuario.
En la etapa S2030, un fndice de muestra de salida adecuado fsR2 se determina. De acuerdo con una realizacion, un fndice de muestra de salida fsR2 se establece en fsR2 = C * Ov * fROTmin en el que
C es una constante que tiene un valor mayor que 2,0
Ov es un numero indicativo de la relacion entre la velocidad de rotacion de la parte monitorizada y la frecuencia de repeticion de la senal a analizar.
FROTmin es una velocidad de rotacion inferior de la parte monitorizada que se espera durante una sesion de medicion futura.
De acuerdo con una realizacion, el valor fROTmin es un valor de rotacion inferior detectado en la etapa S2020, como se ha descrito anteriormente.
La constante C puede seleccionarse a un valor de 2,00 (dos) o mayor a la vista del muestreo de la misma. De acuerdo con realizaciones de la invencion la Constante C puede preajustarse a un valor entre 2,40 y 2,70. en el que
k es un factor que tiene un valor mayor de 2,0.
Por consiguiente, el factor k puede seleccionarse a un valor mayor que 2,0. De acuerdo con una realizacion, el factor C se selecciona ventajosamente de manera que 100*C/2 proporciona un numero entero. De acuerdo con una realizacion, el factor C puede ajustarse a 2,56. La seleccion de C a 2,56 produce 100* C = 256 = 2 elevado a 8.
En la etapa S2040, el valor entero M se selecciona dependiendo de la velocidad de rotacion detectada fROT de la parte a monitorizar. El valor de M puede seleccionarse automaticamente dependiendo de la velocidad de rotacion detectada de la parte a monitorizar de manera que la frecuencia de muestreo reducida intermedia fsR1 sera mayor que la frecuencia de muestreo de senal de salida deseada fsR2. El valor de la frecuencia de muestreo reducida Fsr1 tambien se selecciona dependiendo de cuanto de la variacion de velocidad rotativa se espera que exista durante la sesion de medicion. De acuerdo con una realizacion, el fndice de muestra fs del convertidor A/D puede ser 102,4 kHz. De acuerdo con una realizacion, el valor entero M puede ser ajustable a un valor entre 100 y 512 para proporcionar valores fsR1 de frecuencia de muestreo reducida intermedia entre 1024 Hz y 100 Hz.
En la etapa S2050, un valor D variable de decimacion fraccionaria se determina. Cuando la velocidad de rotacion de la parte cuya condicion se va a motorizar varfa, el valor D variable de decimacion fraccionaria puede variar dependiendo del valor de velocidad detectada momentanea.
De acuerdo con otra realizacion de las etapas S2040 y S2050, el valor entero M se ajusta de manera que la frecuencia de muestreo reducida intermedia fsR1 es al menos un tanto por ciento tan superior que fsR2 (como se determina en la etapa S2030 anterior) que la relacion entre el valor de velocidad detectado superior fROTmax dividido por el valor de velocidad detectado inferior fROTmin. De acuerdo con esta realizacion, un valor DmAx variable de decimacion fraccionaria maximo se ajusta a un valor de DmAx = tROTmax/fROTmm, y un valor DmIn variable de decimacion fraccionaria mfnimo se ajusta a 1,0. Por tanto, una medicion en tiempo real momentanea del valor de velocidad actual fROT se realiza y un valor fraccionario momentaneo D se ajusta por consiguiente. fROT es un valor indicativo de una velocidad de rotacion medida de la parte rotativa a monitorizar.
En la etapa S2060, la medicion actual se inicia, y una duracion total deseada de la medicion puede determinarse. Esta duracion puede determinarse dependiendo del grado de atenuacion de las senales estocasticas necesarias en el dispositivo de mejora. Por tanto, la duracion total deseada de la medicion puede ajustarse para que se corresponda con, o para que supere, la duracion necesaria para obtener la senal de entrada Ilongitud, tal como se
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ha descrito antes en relacion con las Figuras 10A a 13. Como se ha mencionado antes en relacion con las Figuras 10A a 13, una senal de entrada mas larga Ilongitud proporciona el efecto de mejor atenuacion de senales estocasticas en relacion con los patrones de senal repetitivos en la senal de salida.
La duracion total de la medicion tambien puede determinarse dependiendo del numero deseado de revoluciones de la parte monitorizada.
Cuando la medicion se inicia, el decimador 310 recibe la senal digital Senv en un mdice fs y suministra una senal digital Sredi a un mdice reducido Fsr1 = fs/M a la entrada 480 del decimador fraccionario. A continuacion, la senal Sredi se analiza en terminos de una senal que tiene valores de muestra S(j), donde j es un numero entero.
En la etapa S2070, se registran valores de datos S(j) en la memoria 604, y se asocia cada valor de datos con un valor de velocidad de rotacion Frot. De acuerdo con una realizacion de la invencion, el valor de velocidad de rotacion fROT se lee y se registra en un mdice fRR = 1000 veces por segundo. El mdice de leer y registrar fRR puede ajustarse a otros valores, dependiendo de cuanto vana la velocidad fROT de la parte monitorizada rotativa.
En una etapa posterior S2080, se analizan los valores de velocidad de rotacion registrados, y se dividen los valores de datos registrados S(j) en bloques de datos dependientes de los valores de velocidad de rotacion. De esta manera, un numero de bloques del bloque de valores de datos S(j) puede generarse, cada bloque de valores de datos S(j) asociandose con un valor de velocidad de rotacion. El valor de velocidad de rotacion indica la velocidad de rotacion de la parte monitorizada, cuando estos valores de datos de bloque particulares S(j) se registraron. Los bloques individuales de datos pueden ser de tamano mutuamente diferente, es decir, los bloques individuales pueden contener numeros mutuamente diferentes de valores de datos S(j).
Si, por ejemplo, la parte rotativa monitorizada primero rota a una primera velocidad Frot1 durante un primer penodo de tiempo, y despues cambia la velocidad para rotar a una segunda velocidad fROT2 durante un segundo penodo de tiempo mas corto, los valores de datos registrados S(j) pueden dividirse en dos bloques de datos, el primer bloque de valores de datos asociandose con el primer valor de velocidad fROT1 y el segundo bloque de valores de datos asociandose con el segundo valor de velocidad fROT2. En este caso, el segundo bloque de datos contendna menos valores de datos que el primer bloque de datos ya que el segundo penodo de tiempo fue mas corto.
De acuerdo con una realizacion, cuando todos los valores de datos registrados S(j) se han dividido en bloques, y todos los bloques se han asociado con un valor de velocidad de rotacion, entonces el procedimiento continua a ejecutar la etapa S2090.
En la etapa S2090, se selecciona un primer bloque de valores de datos S(j) y se determina un valor D de decimacion fraccionaria correspondiente al valor de velocidad de rotacion Frot asociado. Se asocia este valor D de decimacion fraccionaria con el primer bloque de valores de datos S(j). De acuerdo con una realizacion, cuando todos los bloques se han asociado con un valor D de decimacion fraccionaria correspondiente, entonces el procedimiento continua a ejecutar la etapa S2090. Por tanto, el valor del valor D de decimacion fraccionaria se adapta en dependencia de la velocidad Frot.
En la etapa S2100, se selecciona un bloque de valores de datos S(j) y el valor D de decimacion fraccionaria asociado como se describe en la etapa S2090 anterior.
En la etapa S2110, se genera un bloque de valores de salida R en respuesta al bloque seleccionado de valores de entrada S y el valor D de decimacion fraccionaria asociado. Esto puede realizarse como se describe en referencia a la Figura 22.
En la etapa S2120, se comprueba si existe cualquier valor de datos de entrada restante a procesar. Si existe otro bloque de valores de datos de entrada a procesar, entonces se repite la etapa S2100. Si no existe ningun bloque restante de valores de datos de entrada a procesar, entonces la sesion de medicion se completa.
Las Figuras 22A, 22B y 22C ilustran un diagrama de flujo de una realizacion de un procedimiento para operacion del decimador 470B fraccionario de la Figura 20.
En la etapa S2200, se recibe un bloque de valores de datos de entrada S(j) y un valor D de decimacion fraccionaria espedfica asociado. De acuerdo con una realizacion, los datos recibidos son como se describe en la etapa S2100 para la Figura 21 anterior. Los valores de datos de entrada S(j) en el bloque recibido de valores de datos de entrada S estan todos asociados con el valor D de decimacion fraccionaria espedfico.
En las etapas S2210 a S2390 el filtro 608 FIR se adapta para el valor D de decimacion fraccionaria espedfico como se recibe en la etapa S2200 y un conjunto de valores de senal de salida correspondientes R(q) se generan. Esto se describe mas espedficamente a continuacion.
En la etapa S2210, los ajustes de filtro adecuados para el valor D de decimacion fraccionaria espedfico se seleccionan. Como se ha mencionado en relacion con la Figura 20 anterior, el filtro 608 FIR es un filtro FIR de paso bajo que tiene una cierta frecuencia de desconexion de paso bajo adaptada para decimacion mediante un factor
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DmAx. El factor DmAx puede ajustarse a un valor adecuado, por ejemplo 20.
Un valor Fr de relacion de filtro se establece en un valor dependiente del factor DmAx y el valor D de decimacion fraccionaria espedfico como se recibe en la etapa S2200. La etapa S2210 puede realizarse mediante el generador 610 de parametro de filtro (Figura 20).
En una etapa S2220, se selecciona un valor x de posicion de inicio en el bloque de datos de entrada recibido s(j). Debe apreciarse que el valor x de posicion de inicio no necesita ser un numero entero. El filtro 608 FIR tiene una longitud Flongitud y el valor x de posicion inicial se selecciona entonces dependiendo de la longitud del filtro Flongitud y el valor Fr de relacion de filtro. El valor Fr de relacion de filtro es como se establece en la etapa S2210 anterior. De acuerdo con una realizacion, el valor x de posicion inicial puede ajustarse a x: = Flongitud/Fr.
En una etapa S2230, un valor de suma de filtro SUM se prepara, y se ajusta a un valor inicial, tal como por ejemplo SUM: = 0,0.
En una etapa S2240, una posicion j en los datos de entrada recibidos adyacentes y antes de la posicion x se selecciona. La posicion j puede seleccionarse como una porcion de numero entero de x.
En una etapa S2250 se selecciona una posicion Fpos en el filtro FIR que corresponde a la posicion seleccionada j en los datos de entrada recibidos. La posicion Fpos puede ser un numero fraccionario. La posicion Fpos de filtro, en relacion con la posicion media del filtro, puede determinarse como
Fpos = [(x-j) * Fr]
en donde Fr es el valor de relacion de filtro.
En la etapa S2260 se comprueba si el valor Fpos de posicion de filtro determinado esta fuera de los valores de lfmite permisibles, es decir, puntos en una posicion fuera del filtro. Si ocurre eso, entonces se continua con la etapa S2300 a continuacion. De lo contrario, se continua con la etapa S2270.
En una etapa S2270, un valor de filtro se calcula mediante interpolacion. Debe apreciarse que los valores de coeficiente de filtro adyacentes en un filtro de paso bajo FIR generalmente tendran valores numericos similares. Por tanto, un valor de interpolacion sera ventajosamente preciso. Primero, un valor IFpos de posicion de numero entero se calcula:
IFpos := porcion de numero entero de Fpos El valor Fval de filtro para la posicion Fpos sera:
Fval = A(IFpos) + [A(IFpos+1) - A(IFpos)] * [Fpos - Ifpos]
en el que A(IFpos) y A(Ifpos+1) son valores en un filtro de referencia, y la posicion Fpos de filtro es una posicion entre estos valores.
En una etapa S2280, se calcula una actualizacion del valor SUM de suma de filtro en respuesta a la posicion de senal j:
SUM := SUM +Fval * S(j)
En una etapa S2290 se mueve a otra posicion de senal:
Ajustar j := j-1
Despues se va a la etapa S2250.
En una etapa 2300, una posicion j en los datos de entrada recibidos adyacentes a y posteriores a la posicion x se selecciona. Esta posicion j puede seleccionarse como la porcion de numero entero de x mas 1 (uno), es decir j: = 1 + porcion de numero entero de x.
En una etapa S2310 se selecciona una posicion en el filtro FIR que corresponde a la posicion seleccionada j en los datos de entrada recibidos. La posicion Fpos puede ser un numero fraccionario. La posicion Fpos de filtro, en relacion con la posicion media del filtro, puede determinarse como
Fpos = [(j-x) * Fr]
en donde Fr es el valor de relacion de filtro.
En la etapa S2320, se comprueba si el valor Fpos de posicion de filtro determinado esta fuera de valores de lfmite permisible, es decir puntos en una posicion fuera del filtro. Si ocurre eso, se continua con la etapa S2360 a continuacion. De lo contrario, se continua con la etapa S2330.
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En una etapa S2330, se calcula un valor de filtro mediante interpolacion. Se aprecia que unos valores de coeficiente de filtro adyacentes en un filtro de paso bajo FIR generalmente tendran valores numericos similares. Por tanto, un valor de interpolacion sera ventajosamente preciso. Primero, un valor IFpos de posicion de numero entero se calcula:
IFpos := porcion de numero entero de Fpos
El valor de filtro para la posicion Fpos sera:
Fval (Fpos) = A(IFpos) + [A(IFpos+1) - A(IFpos)] * [Fpos - Ifpos]
en el que A(IFpos) y A(Ifpos+1) son valores en un filtro de referencia, y la posicion Fpos de filtro es una posicion entre estos valores.
En una etapa S2340, se calcula una actualizacion del valor SUM de suma de filtro en respuesta a la posicion de senal j:
SUM := SUM +Fval * S(j)
En una etapa S2350 se mueve a otra posicion de senal:
Ajustar j := j+1
Despues se va a la etapa S2310.
En una etapa S2360, se suministra un valor de datos de salida R(j). El valor de datos de salida R(j) puede suministrarse a una memoria para que unos valores de datos de salida consecutivos se almacenen en posiciones de memoria consecutivas. El valor numerico de valor de datos de salida R(j) es:
R(j) := SUM
En una etapa S2370, se actualiza el valor x de posicion:
x := x + D
En una etapa S2380, se actualiza el valor j de posicion
j :=j+1
En una etapa S2390, se comprueba si el numero deseado de valores de datos de salida se ha generado. Si el numero deseado de valores de datos de salida no se ha generado, entonces se va a la etapa S2230. Si el numero deseado de valores de datos de salida se ha generado, se va a la etapa S2120 en el procedimiento descrito en relacion con la Figura 21.
En efecto, la etapa S2390 se disena para asegurar que un bloque de valores de senal de salida R(q), correspondiente al bloque de valores de datos de entrada S recibidos en la etapa S2200, se genere, y que cuando los valores de senal de salida R correspondientes a los valores de datos de entrada S se han generado, entonces la etapa S2120 en la Figura 21 debena ejecutarse.
El procedimiento descrito en referencia a la Figura 22 puede implementarse como una subrutina de programa informatico, y las etapas S2100 y S2110 pueden implementarse como un programa principal.
Monitorizacion de condicion de sistemas de engranaje
Debena apreciarse que las realizaciones de la invencion tambien pueden usarse para supervisar, monitorizar y detectar la condicion de sistemas de engranaje. Algunas realizaciones proporcionan efectos particularmente ventajosos cuando se monitorizan sistemas de engranaje epidclicos que comprenden transmisiones, engranajes y/o cajas de engranajes epidclicas. Esto se describira en mas detalle a continuacion. Las transmisiones, engranajes y/o cajas de engranajes epidclicas tambien pueden denominarse transmisiones, engranajes y/o cajas de engranajes planetarias.
La Figura 23 es una vista delantera que ilustra un sistema 700 de engranaje epidclico. El sistema 700 de engranaje epidclico comprende al menos uno o mas engranajes 702, 703, 704 exteriores que giran alrededor de un engranaje 701 central. Los engranajes 702, 703, 704 exteriores se denominan comunmente engranajes planetarios, y el engranaje 701 central se denomina comunmente engranaje solar. El sistema 700 de engranaje epidclico tambien puede incorporar el uso de un engranaje 705 de anillo exterior, denominado comunmente anillo. Los engranajes 702, 703, 704 planetarios pueden comprender un numero P de dientes 707, el engranaje 701 solar puede comprender un numero S de dientes 708, y el anillo 705 puede comprender un numero A de dientes 706. El numero A de dientes del anillo 705 estan dispuestos para engranar con el numero P de dientes de los engranajes 702, 703, 704 planetarios, que a su vez tambien estan dispuestos para engranar con el numero S de dientes del engranaje 701 solar. Sin
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embargo, debena apreciarse que el engranaje 701 solar es normalmente mayor que los engranajes 702, 703, 704 planetarios, por lo que la ilustracion mostrada en la Figura 23 no debena interpretarse como limitante en este sentido. Cuando existen diferentes tamanos en el engranaje 701 solar y los engranajes 702, 703, 704 planetarios, el aparato 14 de analisis puede tambien distinguir entre condiciones detectadas de diferentes arboles y engranajes del sistema 700 de engranaje epidclico, como sera aparente a partir de lo siguiente.
En muchos sistemas de engranaje epidclico, uno de estos tres componentes basicos, es decir, el engranaje 701 solar, los engranajes 702, 703, 704 planetarios o el anillo 705 se mantiene estacionario. Uno de los dos componentes restantes puede funcionar entonces como entrada y proporcionar energfa al sistema 700 de engranaje epidclico. El ultimo componente restante puede funcionar entonces como una salida y recibir energfa desde el sistema 700 de engranaje epidclico. La relacion de rotacion de entrada con rotacion de salida depende del numero de dientes en cada engranaje, y de que componente se mantenga estacionario.
La Figura 24 es una vista lateral esquematica del sistema 700 de engranaje epidclico de la Figura 23, como se ve en la direccion de la flecha SW en la Figura 23. Una disposicion 800 ejemplar, que incluye el sistema 700 de engranaje epidclico, puede comprender al menos un sensor 10 y al menos un aparato 14 de analisis de acuerdo con la invencion como se ha descrito antes. La disposicion 800 puede por ejemplo usarse como caja de engranajes para turbinas eolicas.
En una realizacion de la disposicion 800, el anillo 705 se mantiene fijo. Un arbol 801 rotativo tiene varios brazos moviles o soportes 801A, 801B, 801C dispuestos para acoplarse a los engranajes 702, 703, 704 planetarios. Al proporcionar una rotacion 802 de entrada al arbol 801 rotativo, el arbol 801 rotativo y los brazos 801A, 801B y 801C moviles y los engranajes 702, 703, 704 planetarios pueden funcionar como una entrada y proporcionar energfa al sistema 700 de engranaje epidclico. El arbol 801 rotativo y los engranajes 702, 703, 704 planetarios pueden entonces rotar en relacion con el engranaje 701 solar. El engranaje 701 solar, que puede montarse en un arbol 803 rotativo puede funcionar entonces como una salida y recibir energia desde el sistema 700 de engranaje epiciclico.
G=l + —
Esta configuracion producira un incremento en la relacion de engranaje $ . Como ejemplo, la relacion de
engranaje G cuando se usa una caja de engranajes en una turbina eolica puede estar dispuesta de manera que la rotacion de salida es aproximadamente 5-6 veces la rotacion de entrada. Los engranajes 702, 703, 704 planetarios pueden montarse, mediante cojinetes 7A, 7B y 7C, respectivamente, en los brazos moviles o soportes 801A, 801B y 801C (tal como se muestra en ambas Figuras 23-24). El arbol 801 rotativo puede montarse en cojinetes 7D. De manera similar, el arbol 803 rotativo puede montarse en cojinetes 7E, y el engranaje 701 solar puede montarse mediante cojinetes 7F en el arbol 803 rotativo.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el al menos un sensor 10 puede unirse en o sobre un punto 12 de medicion del anillo 705 fijo del sistema 700 de engranaje epidclico. El sensor 10 tambien puede estar dispuesto para comunicarse con el aparato 14 de analisis. El aparato 14 de analisis puede estar dispuesto para analizar la condicion del sistema 700 de engranaje epidclico basandose en los datos de medicion o valores de senal suministrados por el sensor 10 tal como se ha descrito antes en este documento. El aparato 14 de analisis puede incluir un evaluador 230 como se ha dicho antes.
La Figura 25 ilustra una version analogica de una senal ejemplar producida por y emitida por el preprocesador 200 (vease la Figura 5 o la Figura 16) en respuesta a las senales detectadas por el al menos un sensor 10 tras la rotacion del sistema 700 de engranaje epidclico en la disposicion 800. La senal se muestra para una duracion de Trev, que representa valores de senal detectados durante una revolucion del arbol 801 rotativo. Debe entenderse que la senal suministrada por el preprocesador 200 en el puerto 260 (vease la Figura 5 y la Figura 16) puede suministrarse a la entrada 220 del evaluador 230 (vease la Figura 8 o la Figura 7).
Tal como puede verse a partir de la senal en la Figura 25, la amplitud o salida de senal de la senal se incrementa a medida que cada engranaje 702, 703, 704 planetario pasa el punto 12 de medicion del sensor 10 en la disposicion 800. Estas porciones de la senal se denominan a continuacion regiones 702A, 703A, 704A de alta amplitud, que pueden comprender puntas 901 de amplitud alta. Tambien puede mostrarse que la cantidad total de puntas 901, 902 en la senal sobre una revolucion del arbol 801 rotativo, es decir, durante el penodo de tiempo Trev, se correlaciona directamente con la cantidad de dientes del anillo 705. Por ejemplo, si el numero de dientes en el anillo 705 es A = 73, el numero total de puntas en la senal durante un periodo de tiempo Trev sera 73; o si el numero de dientes en el anillo 705 es A = 75, el numero de puntas en la senal durante un penodo de tiempo Trev sera 75, etc. Esto ha demostrado ser cierto teniendo en cuenta que no hay errores o fallos en los engranajes 702, 703, 704, 705 de la disposicion 800.
La Figura 26 ilustra un ejemplo de una porcion de la region 702A de amplitud alta de la senal mostrada en la Figura 25. Esta porcion de senal puede generarse cuando el engranaje 702 planetario pasa por su posicion mecanicamente mas cercana al punto 12 de medicion y el sensor 10 (veanse las Figuras 23-24). Se ha apreciado que unas pequenas vibraciones o perturbaciones 903 periodicas, que se ilustran en la Figura 26, pueden ocurrir a veces. En este caso, las pequenas perturbaciones 903 periodicas se han vinculado con la aparicion de errores, fallos o desgarros en los cojinetes 7A, como se muestra en las Figuras 23-24, que pueden montarse en uno de los brazos
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801A moviles. Las perturbaciones 903 periodicas pequenas puede propagarse asf (o trasladarse) desde un cojinete 7A a traves del engranaje 702 planetario del sistema 700 de engranaje epidclico, al anillo 705 donde unas pequenas perturbaciones 903 periodicas pueden recogerse por el sensor l0 como se ha descrito antes, por ejemplo en relacion con las Figuras 1-24. De manera similar, unos errores, fallos o desgarros en los cojinetes 7B o 7C montados en uno de los brazos 801B u 801C moviles tambien pueden generar tales pequenas perturbaciones 903 periodicas que de la misma manera de antes pueden recogerse por el sensor l0. Tambien debena apreciarse que las pequenas perturbaciones 903 periodicas tambien pueden emanar de errores, fallos o desgarros en los cojinetes 7F que pueden montarse en el arbol 803 rotativo. La deteccion de estas pequenas perturbaciones periodicas en la senal puede ser indicativa de que los cojinetes 7A, 7B, 7C y/o 7F comienzan a deteriorarse, o indicativa de que estan en el lfmite de su vida util activa. Esto puede por ejemplo ser importante ya que puede ayudar a predecir cuando el sistema 700 de engranaje epidclico y/o la disposicion 800 tienen necesidad de mantenimiento o sustitucion.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el analizador 290 de condicion en el evaluador 230 del aparato 14 de analisis puede estar dispuesto para detectar estas pequenas perturbaciones 903 periodicas en la senal recibida desde el sensor 10. Esto se hace posible mediante las realizaciones de la invencion antes descritas. Las pequenas perturbaciones 903 periodicas tambien pueden denominarse pulsos 903 de impacto o vibraciones 903. De acuerdo con una realizacion de la invencion, el aparato 14 de analisis que emplea un dispositivo de mejora 320 como se ha descrito antes permite la deteccion de estos pulsos 903 de impacto o vibraciones 903 que se originan de los cojinetes 7A (o 7B, 7C o 7F) usando un sensor 10 montado en el anillo 705 como se ha descrito antes. Aunque el pulso de impacto mecanico o senal de vibracion como se recoge por el sensor 10 unido al anillo 705 puede ser debil, la provision de un dispositivo de mejora 320 como se ha descrito antes hace posible monitorizar la condicion de los cojinetes 7A (o 7B, 7C o 7F) incluso aunque el pulso de impacto mecanico o senal de vibracion se haya propagado por medio de uno o varios engranajes 702, 703 o 704 planetarios.
Como se ha mencionado previamente y mostrado en las Figuras 7-9, el analizador 290 de condicion puede estar dispuesto para realizar un analisis adecuado operando en una senal en el dominio de tiempo, o una senal en el dominio de frecuencia. Sin embargo, la deteccion de pequenas perturbaciones 903 periodicas en la senal recibida del sensor 10 se describe de manera mas adecuada en el dominio de frecuencia, como se muestra en la Figura 27.
La Figura 27 ilustra un espectro de frecuencia ejemplar de una senal que comprende una pequena perturbacion 903 periodica como se ilustra en la Figura 26. El espectro de frecuencia de la senal comprende un maximo 904 en una frecuencia que esta directamente correlacionada con el acoplamiento o engranaje de los dientes de los engranajes 702, 703, 704 planetarios y el anillo 705. De hecho, la frecuencia del maximo 904 en el espectro de frecuencia se ubicara en A x Q, donde
A es el numero total de dientes del anillo 705, y
Q es el numero de revoluciones por segundo mediante el arbol 801 rotativo, cuando la rotacion 802 ocurre a una
velocidad constante de rotacion.
Ademas del maximo 904 en el espectro de frecuencia, la pequena perturbacion 903 periodica tal como se ilustra en la Figura 26 puede generar maximos 905, 906 en las frecuencias f-i, f2 centradas alrededor del maximo 904 en el espectro de frecuencia. Los maximos 905, 906 en las frecuencias f-i, f2 pueden entonces denominarse bandas laterales simetricas alrededor del maximo 904 central. De acuerdo con una realizacion ejemplar de la invencion, el analizador 290 de condicion puede estar dispuesto para detectar uno o varios maximos en el espectro de frecuencia, y estar dispuesto asf para detectar pequenas perturbaciones periodicas en la senal recibida del sensor 10. Tambien puede mostrarse que los maximos 905, 906 en las frecuencias f-i, f2 se relacionan con el maximo 904 central de acuerdo con las ecuaciones Ec. 1-2:
f1 = (A xQ)-(fDx f702) (Ec. 1) f2 = (A xQ)-f x f702) (Ec. 2)
en las que
A es el numero total de dientes del anillo 705;
Q es el numero de revoluciones por segundo mediante el arbol 801 rotativo; y
fD es una frecuencia de repeticion de la firma de senal repetitiva que puede ser indicativa de una condicion deteriorada; y
f702 es el numero de revoluciones por segundo mediante el planeta 702 alrededor de su propio centro.
La frecuencia de repeticion fD de la firma de senal repetitiva es indicativa de que una de las piezas rotativas es el origen de la firma de senal repetitiva. La frecuencia de repeticion fD de la firma de senal repetitiva tambien puede usarse para distinguir entre diferentes tipos de condiciones deterioradas, tal como se ha analizado por ejemplo en
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conexion con la Figura 8. Por consiguiente, una frecuencia de repeticion detectada fD de la firma de senal repetitiva puede ser indicativa de una frecuencia de entrenamiento fundamental (FTF), una frecuencia de giro de bola (BS), una frecuencia de pista exterior (OR) o una frecuencia de pista interior (IR) referente a un cojinete 7A, 7B, 7C o 7F en el sistema 700 de engranaje epidclico en la disposicion 800 de la Figura 24.
Por tanto como se ha descrito antes, una senal de datos que representa vibraciones mecanicas que emanan de la rotacion de uno o varios arboles, tal como el arbol 801 rotativo, y/o el arbol 803 rotativo (veanse las Figuras 23-24), puede incluir varias firmas de senal repetitivas, y una firma de senal determinada puede de esta manera repetirse un cierto numero de veces por revolucion de uno de los arboles monitorizados. Ademas, varias firmas de senal repetitivas mutuamente diferentes pueden ocurrir, en el que las firmas de senal repetitivas mutuamente diferentes pueden tener frecuencias de repeticion mutuamente diferentes. El procedimiento para mejorar las firmas de senal repetitivas en las senales, como se ha descrito antes, permite ventajosamente la deteccion simultanea de muchas firmas de senal repetitivas que tienen frecuencias de repeticion mutuamente diferentes. Esto permite ventajosamente la monitorizacion simultanea de varios cojinetes 7A, 7B, 7C, 7F asociados con diferentes arboles 801, 803 usando un unico detector 10. La monitorizacion simultanea tambien puede usar el hecho de que el tamano del engranaje 701 solar y los engranajes 702, 703, 704 planetarios normalmente son de tamanos diferentes, lo que puede permitir ademas una facil deteccion de cual de los cojinetes 7A, 7B, 7C, 7F en las Figuras 23-24 es el que esta generando la pequena perturbacion 903 periodica, y de esta manera cual de los cojinetes 7A, 7B, 7C, 7F en las Figuras 23-24 puede necesitar mantenimiento o sustitucion. El procedimiento para mejorar firmas de senal repetitivas en las senales, como se ha descrito antes, tambien puede hacer ventajosamente posible distinguir entre por ejemplo una firma de dano de Pista Interior de Cojinete y una firma de dano de Pista Exterior de Cojinete en una unica sesion de analisis y medicion.
El valor relevante para Q, que representa la velocidad de rotacion de los engranajes 702, 703, 704 planetarios puede indicarse mediante un sensor 420 (vease la Figura 24). El sensor 420 puede adaptarse para generar una senal indicativa de la rotacion del arbol 803 en relacion con el anillo 705, y desde esta senal el valor relevante para Q puede calcularse cuando el numero de dientes del anillo 705, los engranajes 702, 703, 704 planetarios y el engranaje 701 solar se conocen.
La Figura 28 ilustra un ejemplo de una porcion de la senal ejemplar mostrada en la Figura 25. Esta porcion ejemplar demuestra otro ejemplo de un error o fallo que el analizador 290 de condicion tambien puede estar dispuesto para detectar de manera similar a como se ha descrito antes. Si un diente en uno o varios de los engranajes 701, 702, 703, 704, 705 se rompe o se desgasta sustancialmente, el analizador 290 de condicion puede estar dispuesto para detectar que diente esta roto o desgastado ya que tambien generara una perturbacion periodica, es decir, debido a la falta de acoplamiento o engranaje de diente del diente gastado o que falta. Esto puede detectarse mediante el analizador 290 de condicion, por ejemplo en el espectro de frecuencia de la senal recibida desde el sensor 10. Tambien debena apreciarse que este tipo de error o fallo puede detectarse mediante el analizador 290 de condicion en cualquier tipo de engranaje y/o sistema de engranaje. La frecuencia de este tipo de error de acoplamiento de dientes, o error de engranaje, en un engranaje y/o sistema de engranaje se ubica a menudo en una frecuencia sustancialmente mayor que por ejemplo las frecuencias f-i, f2 en la Figura 27.
La Figura 29 ilustra otra realizacion adicional de un sistema 2 de analisis de condicion de acuerdo con una realizacion de la invencion. El sensor 10 esta ffsicamente asociado con una maquina 6 que puede incluir un sistema 700 de engranaje que tiene partes rotativas plurales (vease la Figura 1 y la Figura 29). El sistema de engranaje de la Figura 29 puede ser un sistema 700 de engranaje epidclico de la Figura 24. El sistema 700 de engranaje epidclico puede por ejemplo usarse como una caja de engranajes para turbinas eolicas.
La unidad 10 sensora puede ser un Sensor de Medicion de Pulso de Impacto adaptado para producir una senal analogica Sea que incluye un componente de senal de vibracion que depende de un movimiento de vibracion de la parte rotativamente movil en el sistema 700 de engranaje. El sensor 10 suministra la senal analogica Sea a una disposicion 920 de procesamiento de senal.
La disposicion 920 de procesamiento de senal puede incluir una interfaz 40 de sensor y un medio 50 de procesamiento de datos. La interfaz 40 de sensor incluye un convertidor 44 A/D (Figura 2A, Figura 2B) que genera la senal de medicion digital Smd. El convertidor 44 A/D se acopla al medio 50 de procesamiento de datos para suministrar la senal de datos de medicion digital Smd al medio 50 de procesamiento de datos.
El medio 50 de procesamiento de datos se acopla a la interfaz 102 de usuario. La interfaz 102 de usuario puede incluir un medio 104 de entrada de usuario que permite al usuario proporcionar entrada de usuario. Tal entrada de usuario puede incluir la seleccion de una funcion 105, 290, 290T, 290F de analisis deseada (Figura 4, Figura 7, Figura 8) y/o ajustes de las funciones 94, 250, 310, 470, 470A, 470B, 320, 294 de procesamiento de senal (vease la Figura 4 y la Figura 30).
La interfaz 102 de usuario tambien puede incluir una unidad 106 de representacion, como se describe por ejemplo en relacion con la Figura 2A y la Figura 5.
La Figura 30 es un diagrama de bloques que ilustra las partes de la disposicion 920 de procesamiento de senal de
la Figura 29 junto con la interfaz 102, 104 de usuario y el sistema 106 de representacion.
La interfaz 40 de sensor comprende una entrada 42 para recibir una senal analogica Sea del sensor 10, y un convertidor 44 A/D. Un acondicionador 43 de senal (Figura 2B) tambien puede proporcionarse opcionalmente. El sensor puede ser un sensor de medicion de pulso de impacto. El convertidor 44 A/D muestrea la senal analogica 5 recibida con una cierta frecuencia de muestreo fs para suministrar una senal de datos de medicion digital Smd que tiene una cierta frecuencia de muestreo fs.
La frecuencia de muestreo fs puede ajustarse a
fs _ k fSEAmax
en la que
10 k es un factor que tiene un valor superior a 2,0.
Por consiguiente, el factor k puede seleccionarse como un valor superior que 2,0. Preferentemente, el factor k puede seleccionarse en un valor entre 2,0 y 2,9 para evitar efectos de generacion de alias. La seleccion del factor k en un valor superior que 2,2 proporciona un margen de seguridad con respecto a los efectos de generacion de alias, como se ha mencionado antes en este documento. El factor k puede seleccionarse en un valor entre 2,2 y 2,9 para 15 proporcionar dicho margen de seguridad mientras se evita generar innecesariamente muchos valores de muestra. De acuerdo con una realizacion, el factor k se selecciona ventajosamente de manera que 100*k/2 proporciona un numero entero. De acuerdo con una realizacion, el factor k puede ajustarse a 2,56. La seleccion k en 2,56 proporciona 100*k = 256 = 2 elevado a 8.
De acuerdo con una realizacion, la frecuencia de muestreo fs de la senal de datos de medicion digital Smd puede 20 fijarse a un cierto valor fs, tal como por ejemplo fs = 102,4 kHz.
Por tanto, cuando la frecuencia de muestreo fs se fija en un determinado valor fs, la frecuencia fsEAmax de la senal analogica sea sera:
fsEAmax = fs / k
en la que fsEAmax es la frecuencia mayor a analizar en la senal muestreada.
25 Por tanto, cuando la frecuencia de muestreo fs se fija a un cierto valor fs = 102,4 kHz y el factor k se ajusta en 2,56, la frecuencia maxima fsEAmax de la senal analogica sea sera:
fsEAmax = fs / k = 102 400/2,56 = 40 kHz
La senal de datos de medicion digital smd que tiene frecuencia de muestreo fs se recibe por el filtro 240. De acuerdo con una realizacion, el filtro 240 es un filtro de paso alto que tiene una frecuencia de desconexion f_c. Esta 30 realizacion simplifica el diseno sustituyendo el filtro de paso de banda, descrito en relacion con la Figura 6, por un filtro 240 de paso alto. La frecuencia de desconexion f_c del filtro 240 de paso alto se selecciona aproximadamente en el valor del valor de frecuencia de resonancia mecanica esperado mas bajo fRMu del sensor 10 de medicion de pulso de impacto resonante. Cuando la frecuencia de resonancia mecanica fRM esta en algun lugar en el intervalo de 30 kHz a 35 kHz, el filtro 240 de paso alto puede disenarse para tener una frecuencia de desconexion inferior fLc = 35 30 kHz. La senal filtrada de paso alto pasa entonces al rectificador 270 y despues al filtro 280 de paso bajo.
De acuerdo con una realizacion, debena ser posible usar sensores 10 que tienen una frecuencia de resonancia en el intervalo de 20 kHz a 35 kHz. Para lograr esto, el filtro 240 de paso alto puede disenarse para tener una frecuencia de desconexion inferior fLc = 20 kHz.
La senal de salida del filtro 240 digital se suministra a una envolvente 250 digital.
40 Mientras que los dispositivos analogicos de la tecnica anterior para generar una senal de envolvente en respuesta a la senal de medicion emplean un rectificador analogico que inherentemente conduce a un error de desviacion que se introduce en la senal resultante, la envolvente 250 digital producira ventajosamente una autentica rectificacion sin errores de desviacion. Por consiguiente, la senal de envolvente digital senv tendra una buena Relacion de senal respecto a Ruido, ya que el sensor que es mecanicamente resonante en la frecuencia de resonancia en la banda de 45 paso del filtro 240 digital conduce a una amplitud de senal alta. Ademas, el procesamiento de senal que se realiza en el dominio digital elimina la adicion de ruido y elimina la adicion de errores de desviacion.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el filtro 280 de paso bajo opcional en la envolvente 250 puede eliminarse. En efecto, el filtro 280 de paso bajo opcional en la envolvente 250 se elimina ya que el decimador 310 incluye una funcion de filtro de paso bajo. Por tanto, la envolvente 250 de la Figura 30 comprende eficazmente un 50 rectificador 270 digital, y la senal producida por el rectificador 270 digital se suministra al decimador 310 de numero entero, que incluye el filtrado de paso bajo.
El decimador 310 de numero entero se adapta para realizar una decimacion de la senal digitalmente envuelta senv
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para suministrar una senal digital Sred que tiene un mdice de muestra reducido fsRi de manera que el mdice de muestra de salida se reduce mediante un factor de numero entero M en comparacion con el mdice de muestra de entrada fs.
El valor M puede ajustarse en dependencia de la velocidad de rotacion detectada Frot. El decimador 310 puede ajustarse para realizar una decimacion seleccionada M:1, en el que M es un numero entero positivo. El valor M puede recibirse en un puerto 404 del decimador 310. La decimacion de numero entero se realiza ventajosamente en varias etapas usando filtros de respuesta de impulso finito de paso bajo, en el que cada filtro FIR es ajustable a un grado de decimacion deseado. Una ventaja asociada con la realizacion de la decimacion en varios filtros es que solo el ultimo filtro tendra una pendiente inclinada. Un filtro FIR de pendiente inclinada debe tener inherentemente muchas canillas, es decir un filtro FIR inclinado debe ser un filtro largo. El numero de canillas de FIR es una indicacion de
1) la cantidad de memoria requerida para implementar el filtro,
2) el numero de calculos requeridos, y
3) la cantidad de “filtrado” que el filtro debe hacer; en efecto, muchas canillas significan mas atenuacion de banda de tope, menos ondas, filtros mas estrechos etc. Por tanto, cuanto mas corto sea el filtro mas rapido se ejecutara mediante el DSP 50. La longitud del filtro FIR tambien es proporcional al grado de decimacion que puede lograrse. Por tanto, de acuerdo con una realizacion del decimador de numero entero, la decimacion se realiza en mas de dos etapas.
De acuerdo con una realizacion preferente, la decimacion de numero entero se realiza en cuatro etapas: M1, M2, M3 y M4. La decimacion total M es igual a M1* M2* M3* M4. Esto puede lograrse proporcionando un banco de diferentes filtros FIR, que pueden combinarse en varias combinaciones para lograr una decimacion total deseada M. De acuerdo con una realizacion, existen ocho filtros FIR diferentes en el banco.
Ventajosamente, el grado maximo de decimacion en la ultima etapa, la 4a, es cinco (M4 = 5), proporcionando un filtro razonablemente corto que tiene solo 201 canillas. De esta manera, los filtros FIR en las etapas 1, 2 y 3 pueden permitirse tener un numero incluso menor de canillas. De hecho, esto permite que los filtros en las etapas 1, 2 y 3 tengan 71 canillas cada uno o menos. Para lograr una decimacion total de M = 4000, es posible seleccionar los tres filtros FIR que proporcionan una decimacion M1 = 10, M2 =10 y M3 = 10, y el filtro FIR que proporciona la decimacion M4 = 4. Esto proporciona un mdice de muestra de salida fsR1 = 25,6, cuando fs = 102 400 Hz, y un intervalo de frecuencia de 10 Hz. Estos cuatro filtros FIR tendran un total de 414 canillas, y aun una atenuacion de tope de banda resultante muy buena. De hecho, si la decimacion de M = 4000 fuera a realizarse en una unica etapa se requerinan alrededor de 160 000 canillas para lograr una atenuacion de banda de tope igualmente buena.
La salida 312 del decimador 310 de numero entero se acopla al generador 610 de valor de velocidad (vease la Figura 30 junto con la Figura 19B).
Tal como se ilustra en la Figura 30, la senal de indicador de posicion P, generada por el generador 420 de senal de posicion, puede procesarse en paralelo con el filtrado 240, la envolvente 250 y la decimacion 310 de manera que se mantenga sustancialmente una relacion de tiempo inicial entre bordes positivos de la senal de indicador de posicion P y valores de la muestra de vibracion correspondientes Se(i) y S(j). Este procesamiento paralelo de la senal de indicador de posicion P que se origina desde el generador 420 de senal de posicion y los valores de muestra de vibracion que se originan desde el sensor 10 de senal de vibracion asegura ventajosamente que cualquier retraso debido al procesamiento de senal afectara a los valores de senal de indicador de posicion P(i) y los valores de muestra de vibracion correspondientes Se(i) en un grado igual sustancialmente. De hecho, el aparato 14, 920 se adapta para procesar la senal de indicador de posicion P para mantener una relacion de tiempo inicial entre los valores de senal de indicador de posicion P(i) y los valores de muestra de vibracion correspondientes Se(i) desde el tiempo de deteccion por los respectivos sensores 420 y 10, respectivamente hasta el momento de suministro de la secuencia temporal de valores de muestra de medicion Se(i) de dicha senal de datos de medicion digital Sred1 (vease la Figura 30 junto con la Figura 19C).
Por tanto, el generador 610 de valor de velocidad puede adaptarse para recibir valores de muestra de vibracion Se(i) y valores de senal de indicador de posicion correspondientes P(i) desde el decimador 310 de numero entero. Tal como se analiza en relacion con las Figuras 19B y 19C, el generador 601 de valor de velocidad se adapta para recibir una secuencia de valores de medicion Se(i) y una secuencia de senales de posicion P(i), junto con relaciones temporales entremedias, y el generador 601 de valor de velocidad se adapta para proporcionar, en la salida, una secuencia de parejas SP de valores de medicion S(j) asociados con valores de velocidad correspondientes FrotQ).
Estas parejas SP de valores de medicion S(j) y valores de velocidad correspondientes fROT(j) pueden suministrarse a entradas del decimador 470, 470B, 94 fraccionario como se ilustra en la Figura 30.
La salida 312 del decimador 310 de numero entero tambien puede acoplarse a una entrada del selector 460. El selector permite una seleccion de la senal a introducir en el dispositivo de mejora 320.
Cuando la monitorizacion de condicion se realiza en una parte rotativa que tiene una velocidad de rotacion constante, el selector 460 puede establecerse en la posicion para suministrar la senal Sred con una frecuencia de
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muestra fsRi a la entrada 315 del dispositivo de mejora 320, y el decimador 470 fraccionario puede deshabilitarse. Cuando la monitorizacion de condicion se realiza en la parte rotativa que tiene una velocidad de rotacion variable, el decimador 470 fraccionario puede activarse y el selector 460 se ajusta en la posicion para suministrar la senal Sred2 que tiene una frecuencia de muestra fsR2 a la entrada 315 del dispositivo de mejora 320.
El decimador 470 fraccionario puede incorporarse mediante un decimador 470B, 94 fraccionario que incluye un filtro 608 FIR adaptable como se describe en relacion con las Figuras 20, 21 y 22 y la Figura 4.
El decimador 470 fraccionario se acopla para suministrar una senal decimada Sred2 que tiene un mdice de muestra menor fsR2 al selector 460, por lo que cuando el analizador de condicion se establece para monitorizar una maquina con velocidad de rotacion variable, la salida del decimador 470B fraccionario se suministra al dispositivo de mejora 320.
El dispositivo de mejora 320, 94 puede incorporarse como se describe en relacion con las Figuras 10A, 10B, 11, 12 y 13 y la Figura 4. La entrada de senal de medicion al dispositivo de mejora 320 es la senal Sred (vease la Figura 30), que tambien se Ilustra en la Figura 11 como con valores de muestra Ilongitud. La senal Sred tambien se denomina I ademas de 2060 en la descripcion de la Figura 11. El procesamiento de senal de dispositivo de mejora implica la autocorrelacion discreta para la senal de entrada discreta Sred. De acuerdo con una realizacion, el dispositivo de mejora opera en el dominio de tiempo para lograr una autocorrelacion discreta para la senal de entrada discreta Sred. Por tanto, de acuerdo con la realizacion, el procesamiento de senal de dispositivo de mejora no incluye una transformada de Fourier ni incluye tampoco una Transformada Rapida de Fourier. La senal de salida O, tambien denominada Smdp, se ilustra en las Figuras 12 y 13.
La senal de medicion Sred-i, Sred, a introducir en el dispositivo de mejora, puede incluir al menos un componente de senal de vibracion Sd dependiente del movimiento de vibracion de dicha parte movil rotativamente; en el que dicho componente de senal de vibracion tiene una frecuencia de repeticion fD que depende de la velocidad de rotacion fROT de dicha primera parte. La frecuencia de repeticion fD del componente de senal Sd puede ser proporcional a la velocidad de rotacion fROT de la parte rotativa monitorizada.
Dos firmas de dano diferentes SD1, SD2 pueden tener frecuencias diferentes fd1, fd2 y todavfa mejorarse, es decir mejorarse con SNR, mediante el dispositivo de mejora. Por tanto, el dispositivo de mejora 320 se adapta ventajosamente para mejorar diferentes firmas Sdi, Sd2 que tienen frecuencias de repeticion mutuamente diferentes fDi y fD2. Ambas frecuencias de repeticion fDi y fD2 son proporcionales a la velocidad de rotacion fROT de la parte rotativa monitorizada, mientras que fDi es diferente de fD2 (fDi <> fD2). Esto puede expresarse matematicamente de la siguiente manera:
fDi = k1 * fROT,
y
fD2 = k2 * fROT,
en las que
k1 y k2 son valores positivos reales, y k1<>k2, y
k1 mayor que o igual a uno (1), y k2 mayor que o igual a uno (1)
El dispositivo de mejora suministra una secuencia de senal de salida a una entrada del analizador 290T de dominio de tiempo, por lo que cuando un usuario selecciona mediante la interfaz 102, 104 de usuario realizar un analisis de dominio de tiempo, el analizador 290T, 105 de dominio de tiempo (Figura 30 y Figura 4) ejecutara la funcion 105 seleccionada y suministrara datos relevantes al sistema 106 de representacion. Una ventaja con el dispositivo de mejora 320 es que suministra la senal de salida en el dominio de tiempo. Por tanto, las funciones 105, 290T de monitorizacion de condicion que requieren una senal de entrada en el dominio de tiempo pueden ajustarse para operar directamente en los valores de senal de la salida de senal ilustrada en las Figuras 12 y 13.
Cuando un usuario selecciona mediante la interfaz 102, 104 de usuario realizar un analisis de dominio de frecuencia, el dispositivo de mejora suministrara la secuencia de senal de salida al transformador 294 rapido de Fourier, y el transformador FF suministrara los datos de dominio de frecuencia resultantes al analizador 290F, 105 de dominio de frecuencia (Figura 30 y Figura 4). El analizador 290F, 105 de dominio de frecuencia ejecutara la funcion 105 seleccionada y suministrara datos relevantes al sistema 106 de representacion.
En la realizacion mostrada en la Figura 29 y 30, es ventajosamente facil para el usuario realizar un analisis que emplea el dispositivo de mejora y el decimador fraccionario. Como se ilustra en la Figura 30, la interfaz 102, 104, 24B de usuario coopera con un controlador 930 de parametro adaptado para proporcionar ajustes para la
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disposicion 920. La Figura 31 es una ilustracion esquematica del controlador 930 de parametro.
Lo siguiente es un ejemplo de ajustes de parametro
Para realizar un analisis en el dominio de frecuencia el usuario puede introducir los siguientes datos mediante la interfaz 102, 104, 24B de usuario:
1) informacion indicativa de la frecuencia de repeticion mayor fD de interes. La frecuencia de repeticion fD es la frecuencia de repeticion de una firma SD de interes. Esta informacion puede introducirse en la forma de frecuencia o en la forma de un numero de orden OvAlto indicativo de la frecuencia de repeticion mayor de la firma de dano SD de interes.
2) Informacion indicativa de la mejora deseada del valor SNR para una firma de senal repetitiva Sd. Esta informacion puede introducirse en la forma de un valor L mejorador de SNR. El valor L mejorador de SNR tambien se analiza a continuacion y en relacion con la Figura 10A anterior.
3) Informacion indicativa de la resolucion de frecuencia deseada en la FFT 294, cuando se desea realizar una FFT de la salida de senal del dispositivo de mejora. Esto puede ajustarse como celdas de frecuencia de valor Z. De acuerdo con una realizacion de la invencion, la resolucion de frecuencia Z es ajustable seleccionando un valor Z de un grupo de valores. El grupo de valores seleccionables para la resolucion de frecuencia Z puede incluir
Z= 400 Z= 800 Z= 1600 Z= 3200 Z= 6400
Por tanto, aunque el procesamiento de senal es bastante complejo, la disposicion 920 se ha disenado para proporcionar una interfaz de usuario simple ventajosamente en terminos de informacion requerida por el usuario. Cuando el usuario introduce o selecciona valores para los tres parametros anteriores, todos los otros valores se establecen o predeterminan automaticamente en la disposicion 920.
El valor L mejorador de SNR
La senal a introducir en el dispositivo de mejora puede incluir un componente de senal de vibracion dependiente del movimiento de vibracion de la parte movil rotativamente; en el que dicho componente de senal de vibracion tiene una frecuencia de repeticion fD que depende de la velocidad de rotacion fROT de dicha primera parte; incluyendo dicha senal de medicion ruido asf como dicho componente de senal de vibracion por lo que dicha senal de medicion tiene una primera relacion de senal respecto a ruido respecto a dicho componente de senal de vibracion. El dispositivo de mejora produce una secuencia de senal de salida (O) que tiene componentes de senal repetitivos que se corresponden con dicho al menos un componente de senal de vibracion por lo que dicha secuencia de senal de salida (O) tiene un segundo valor de relacion de senal respecto a ruido con respecto a dicho componente de senal de vibracion. El inventor ha establecido mediante mediciones que el segundo valor de relacion de senal respecto a ruido es significativamente mayor que la primera relacion de senal respecto a ruido cuando el valor L mejorador de SNR se establece en un valor uno (1).
Ademas, el inventor ha establecido mediante mediciones que cuando el valor L mejorador de SNR se incrementa a L = 4, entonces el valor SNR resultante respecto a dicho componente de senal de vibracion en la senal de salida se dobla en comparacion con el valor SNR asociado con L = 1. Incrementar el valor L mejorador de SNR a L = 10 parece proporcionar una mejora del valor SNR asociado mediante un factor de 3 para el componente de senal de vibracion en la senal de salida, en comparacion con el valor SNR para la misma senal de entrada cuando L = 1. Por tanto, cuando se incrementa el valor L mejorador de SNR desde L-i=1 a L2, el valor SNR resultante puede incrementarse mediante la rafz cuadrada de L2.
Adicionalmente, el usuario puede introducir un ajuste para hacer que la disposicion 920 repita la medicion. El usuario puede ajustarla para repetir la medicion con un cierto penodo de repeticion Tpm, es decir empezar siempre una nueva medicion cuando el tiempo Tpm ha pasado. Tpm puede establecerse en una semana, una hora o diez minutos. El valor a seleccionar para esta frecuencia de repeticion depende de las condiciones de medicion relevantes.
Ya que el procedimiento mejorador requiere muchos valores de entrada de datos, es decir, el numero de valores de muestra de entrada puede ser alto, y se adapta para medir solo partes rotativas lentamente, la duracion de la medicion a veces sera bastante larga. Por tanto, existe el riesgo de que los ajustes del usuario para la frecuencia de repeticion de mediciones sea incompatible con la duracion de mediciones. Por tanto, una de las etapas realizadas por la disposicion 920, inmediatamente tras recibir la entrada de usuario anterior, es calcular una estimacion de la duracion de mediciones esperada Tm. La duracion Tm es:
Tm = I Longitud / fSR2,
En la que Longitud es el numero de muestras en la senal a introducir en el dispositivo de mejora para lograr
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mediciones de acuerdo con ajustes del usuario seleccionados como se define a continuacion, y fSR2 es como se define a continuacion.
La disposicion 920 tambien se adapta para comparar la duracion de mediciones Tm con el valor del periodo de repeticion Tpm como se selecciona por el usuario. Si el valor de periodo de repeticion Tpm es mas corto o aproximadamente igual que la duracion esperada de mediciones Tm, un controlador 930 de parametros se adapta para proporcionar una indicacion de aviso por medio de la interfaz 102, 106 de usuario, por ejemplo, mediante un texto adecuado en el sistema de representacion. El aviso tambien puede incluir un sonido, o una luz parpadeante.
De acuerdo con una realizacion, la disposicion 920 se adapta para calcular un valor mmimo sugerido para el valor de periodo de repeticion Tpm dependiendo de la estimacion calculada de duracion de las mediciones Tm.
Basandose en los anteriores ajustes del usuario, el controlador 930 de parametro de la disposicion 920 de procesamiento de senal es capaz de ajustar todos los parametros para la funcion 94 de procesamiento de senal (Figura 4), es decir, ajustes de decimador de numero entero y ajustes del dispositivo de mejora. Ademas, el controlador 930 de parametro es capaz de ajustar todos los parametros para el decimador fraccionario cuando es necesario. El controlador 930 de parametro es capaz de ajustar el parametro para la FFT 294 cuando se desea un analisis de frecuencia.
El siguiente parametro puede preestablecerse en la disposicion 920 (Figura 30): frecuencia de muestra fs del convertidor 40,44 A/D.
El siguiente parametro puede medirse: fROT
Como se ha mencionado antes, el valor de parametro fROT puede medirse y almacenarse en asociacion con los valores de muestra correspondientes de la senal Sredi cuyos valores de muestra se suministran al decimador 470B fraccionario.
Los siguientes parametros pueden ajustarse automaticamente en la disposicion 920: fndice de muestra en la salida de senal desde el dispositivo de mejora 320:
fsR2 - C *Ov * fROT
en el que
C es una constante de valor mayor que 2,0
Ov es el numero de orden introducido por el usuario, o calculado en respuesta al valor de frecuencia mayor a monitorizar tal como se selecciona por el usuario
Frot es la velocidad rotativa medida momentanea de la parte rotativa durante la monitorizacion de condicion actual;
M - el valor decimador de numero entero para uso en el decimador 310 se selecciona a partir de una tabla que incluye un conjunto de valores predeterminados para la decimacion total de numero entero. Para seleccionar el valor M mas adecuado, el controlador 930 de parametro (Figura 30) primero calcula un valor bastante cercano
M_calc - fs/fsR2 * fROTmin / fROTmax
en el que
fs y fsR2 se definen anteriormente y fROTmin/fROTmax es un valor indicativo de la relacion
entre la velocidad de rotacion inferior y superior que se permite durante la medicion. Basandose en el valor M_calc, el selector elige entonces un valor M adecuado de la lista de valores preestablecidos. Esto puede realizarse por ejemplo seleccionando el valor M mas cercano que es inferior que M_calc de la tabla antes mencionada.
fsRi - el mdice de muestra a suministrar desde el decimador 310 de numero entero. fsRi se ajusta a fsRi - fs / M.
D es el valor del decimador fraccionario para el decimador fraccionario. D puede establecerse en D - fsr1/fsr2, en el que fsr1 y fsr2 se definen como anteriormente.
Olongitud - C * Z
en el que
C es una constante de valor superior que 2,0 tal como por ejemplo 2,56 como se ha mencionado antes Z es el numero seleccionado de celdas de frecuencia, es decir, informacion indicativa de la resolucion de
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frecuencia deseada en la FFT 294, cuando se desea realizar una FFT de la salida de senal del dispositivo de mejora.
Sinicio = Olongitud o un valor superior que Olongitud, en el que Olongitud es como se ha definido inmediatamente antes.
iLongitud = Olongitud * L +S|NICIO + Olongitud CLongitud = Ilongitud - Sinicio - Olongitud
SMDP(t) = los valores de las muestras de la senal de salida, como se ha definido en la ecuacion (5) (vease la Figura 10A).
Por tanto, el controlador 930 de parametro se adapta para generar los valores de ajuste correspondientes como se ha definido antes, y para suministrarlos a las funciones 94 de procesamiento de senal relevantes (Figura 30 y Figura
4).
Una vez que la senal de salida se ha generado por el dispositivo de mejora 320, el analizador 290 de condicion puede controlarse para realizar una funcion 105, 290, 290T, 290F de analisis de condicion seleccionada mediante una senal de seleccion suministrada en una entrada 300 de control (Figura 30). La senal de seleccion suministrada a la entrada 300 de control puede generarse mediante una interaccion de usuario con la interfaz 102 de usuario (veanse las Figuras 2A y 30). Cuando la funcion de analisis seleccionada incluye la Transformada Rapida de Fourier, el analizador 290F se ajustara mediante la senal 300 de seleccion para operar en una senal de entrada en el dominio de frecuencia.
El transformador 294 FF puede adaptarse para realizar la Transformada Rapida de Fourier en un senal de entrada recibida que tiene un cierto numero de valores de muestra. Esto es ventajoso cuando el cierto numero de valores de muestra se ajusta a un numero entero par que puede dividirse por dos (2) sin proporcionar un numero fraccionario.
De acuerdo con una realizacion ventajosa de la invencion, el numero de muestras Olongitud en la senal de salida desde el dispositivo de mejora se ajusta dependiendo de la resolucion de frecuencia Z. La relacion entre la resolucion de frecuencia Z y el numero de muestras Olongitud en la senal de salida desde el dispositivo de mejora es:
Olongitud = k * Z
en el que
Olongitud es el numero de muestra de valores de muestra en la senal suministrada desde el dispositivo de mejora 320.
k es un factor que tiene un valor mayor que 2,0.
Preferentemente, el factor k puede seleccionarse a un valor entre 2,0 y 2,9 para proporcionar un buen margen de seguridad mientras se evita generar muchos valores de muestra innecesariamente.
De acuerdo con una realizacion, el factor k se selecciona ventajosamente de manera que 100*k/2 produce un numero entero. Esta seleccion produce valores para Olongitud que se adaptan para ser adecuados como entrada en el transformador 294 FF. De acuerdo con una realizacion, el factor k puede ajustarse a 2,56. La seleccion de k en
2,56 proporciona 100*k = 256 = 2 elevado a 8.
La Tabla A indica ejemplos de valores de resolucion de frecuencia seleccionables Z y valores correspondientes para
Olongitud.
Tabla A.
k Z Olongitud

2.56 400 1024

2.56 800 2048

2.56 1600 4096

2.56 3200 8192

2.56 6400 16384

2.56 12800 32768
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2.56 25600 65536
2.56 51200 131072
Una realizacion de la invencion se refiere a un aparato para analizar la condicion de una maquina que tiene una primera parte que es movil rotativamente a una velocidad de rotacion en relacion con la segunda parte de maquina; incluyendo dicho aparato:
un sensor para monitorizar dicha parte movil para generar al menos una senal de medicion analogica que incluye al menos un componente de senal de vibracion dependiente de un movimiento de vibracion de dicha parte movil rotativamente; en el que dicho componente de senal de vibracion tiene una frecuencia de repeticion (fD) que depende de la velocidad de rotacion (fROT) de dicha primera parte; incluyendo dicha senal de medicion ruido asf como el componente de senal de vibracion por lo que dicha senal de medicion tiene un primer valor de relacion de senal respecto a ruido con respecto a dicho componente de senal de vibracion;
un convertidor (40, 44) A/D para generar una secuencia de datos de medicion digital (Smd) en respuesta a dicha senal de medicion; teniendo dicha secuencia de datos de medicion digital (Smd) un primer mdice de muestra (fs); un primer filtro (240) digital para realizar un filtrado digital de la secuencia de datos de medicion digital (Smd) para obtener una senal de medicion filtrada (Sf);
una envolvente para generar una primera senal digital (Senv, Smdp) en respuesta a la senal de medicion filtrada
(Sf);
un decimador para realizar una decimacion de la primera senal digital (Senv, Smdp) para lograr una senal digital decimada (Sred) que tiene una frecuencia de muestreo reducida (fsRi, fsR2); teniendo dicho decimador (470, 470A, 470B)
una primera entrada para recibir dicha primera senal digital (Senv, Smdp); y
una segunda entrada para recibir una senal indicativa de dicha velocidad de rotacion variable (fROT); una tercera entrada para recibir una senal indicativa de una senal de ajuste de mdice de muestra de salida; dicho decimador (470, 470A, 470B) estando adaptado para generar dicha senal digital decimada (Sred) dependiendo de
dicha primera senal digital (Smd, Senv),
dicha senal indicativa de dicha velocidad de rotacion (fROT), y
dicha senal indicativa de una senal de ajuste de mdice de muestra de salida; en el que dicho decimador (470, 470A, 470B) se adapta para generar dicha senal digital decimada (Sred) de manera que el numero de valores de muestra por revolucion de dicha parte rotativa se mantiene sustancialmente a un valor constante cuando dicha velocidad de rotacion vana; y
un dispositivo de mejora (320) que tiene una entrada para recibir dicha senal digital decimada (Sred); estando adaptado dicho dispositivo de mejora para producir una secuencia de senal de salida (O) que tiene componentes de senal repetitivos correspondientes a dicho al menos un componente de senal de vibracion por lo que dicha secuencia de senal de salida (O) tiene un segundo valor de relacion de senal respecto a ruido con respecto a dicho componente de senal de vibracion; dicho segundo valor de relacion de senal respecto a ruido siendo mayor que dicho primer valor de relacion de senal respecto a ruido; y un analizador (105; 290; 290T; 294, 290F) para indicar una condicion de la maquina dependiente de dicho movimiento de vibracion de dicha parte rotativamente movil en respuesta a dicha secuencia de senal de salida (O). Esta solucion proporciona ventajosamente una solucion muy austera minimizando la complejidad de los filtros mientras se logra una mejora de rendimiento significativa.
Diversas realizaciones se describen a continuacion.
Una realizacion E1 comprende: un procedimiento para analisis de condicion de una maquina que tiene una parte rotativa que comprende:
generar una senal de posicion (P, P(i); P(1), P(2), P(3), Ep) indicativa de una posicion de rotacion de dicha parte rotativa;
generar una senal de medicion analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas que emanan de la rotacion de dicha parte;
muestrear dicha senal de medicion analogica (Sea) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd) con una frecuencia de muestreo (fs, fsR1) en respuesta a dicha senal de medicion analogica (Sea); realizar una decimacion de la senal de datos de medicion digital (Smd) para lograr una senal digital (Sred1, Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR2);
realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) para analizar la condicion de la maquina dependiente de dicha senal digital (Sred, Sred2, O) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR1, fsR2); en el que dicha decimacion incluye
registrar una secuencia temporal de valores de muestra de medicion (Se(i), S®) de dicha senal de datos de medicion digital (Sred1, Smd) y
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registrar una secuencia temporal de dichos valores de senal de posicion (P(i)) de dicha senal de posicion (Ep) de manera que existe
una primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, ndiff2) entre al menos alguno de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y de manera que existe
una segunda relacion temporal entre al menos uno de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y al menos uno de los valores de muestra de medicion registrados (Se(i), Sq);
generar un valor indicativo de una aceleracion (a, ai-2, a2-3) de dicha parte (8) rotativa dependiendo de dicha primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, nd^);
generar un valor de velocidad (VT1, VT2, IRot) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa dependiendo de
dicho valor indicativo de una aceleracion (a, ai-2, a2-3) y un cierto valor de tiempo
de manera que el valor de velocidad (VT1, VT2, fROT) es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i), S®); y en el que
dicha decimacion se realiza dependiendo de dicho valor de velocidad (VT1, VT2, fROT).
Realizacion E2. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E1, en el que dicho valor de tiempo determinado depende de dicha segunda relacion temporal.
Realizacion E3. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E1, en el que dicho valor de tiempo determinado es dicha segunda relacion temporal.
Realizacion E4. Un procedimiento para analizar la condicion de una maquina con una parte rotativa, que comprende:
generar una senal de posicion (Ep) indicativa de la posicion rotativa de dicha parte rotativa;
generar una senal de medicion analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas que emanan de la
rotacion de dicha parte;
muestrear dicha senal de medicion analogica (Sea) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd), con una frecuencia de muestreo (fS, fSRi) en respuesta a dicha senal de medicion analogica (Sea); realizar una decimacion de la senal de datos de medicion digital (Smd) para lograr una senal digital (Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fSR2);
realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) para analizar la condicion de la maquina dependiendo de dicha senal digital (Sred, Sred2, O) con una frecuencia de muestreo reducida (fSRi, fSR2); en el que
dicha decimacion incluye
registrar una secuencia temporal de valores de muestra de medicion (Se(i), Sq) de dicha senal de datos de medicion digital (Smd) y
registrar una secuencia temporal de dichos valores de senal de posicion (P(i)) de dicha senal de posicion (Ep) de manera que existe
una primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, ndiff2) entre al menos alguno de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y de manera que existe
una segunda relacion temporal entre al menos uno de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y al menos uno de los valores de muestra de medicion registrados (Se(i), Sq);
generar un valor indicativo de un cambio de velocidad de (dfROT, a, ai-2, a2-3) de dicha parte (8) rotativa dependiendo de dicha primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, ndiff2);
generar un valor de velocidad indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa dependiendo de
dicho valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, ai-2, a2-3) y un cierto valor de tiempo
de manera que el valor de velocidad es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i), S®) y en el que dicha decimacion se realiza dependiendo de dicho valor de velocidad (VTi, VT2, fROT).
Realizacion E5. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E4, en el que dicho valor de tiempo determinado depende de dicha segunda relacion temporal.
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Realizacion E6. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E4, en el que dicho valor de tiempo determinado es dicha segunda relacion temporal.
Realizacion E7. El procedimiento de acuerdo con cualquier realizacion E1 a E6 anterior, en el que la etapa de
registrar una secuencia temporal de valores de senal de posicion (P(i)) de dicha senal de posicion (Ep) comprende las etapas de:
registrar un primer valor de senal de posicion (P1(i)) de dicha senal de posicion (Ep) e informacion indicativa del tiempo de aparicion de dicho primer valor de senal de posicion (P1q);
registrar un segundo valor de senal de posicion (P2q) de dicha senal de posicion (Ep) e informacion indicativa del tiempo de aparicion de dicho segundo valor de senal de posicion (P2q);
incluyendo el procedimiento ademas la etapa de:
establecer un primer valor de velocidad (VT1) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa en un primer momento en el tiempo entre la aparicion de dicho primer valor de senal de posicion (P1(i)) y la aparicion de dicho segundo valor de senal de posicion (P2q).
Realizacion E8. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E7,
identificar un valor de datos de medicion registrado seleccionado (S(j)), e
identificar el momento de deteccion (i, j) de dicho valor de datos de medicion registrado seleccionado (Se(i), S(j)); establecer un valor (delta-t) indicativo de una primera duracion de tiempo desde dicho primer momento a dicho momento de deteccion (i, j) de dicho valor de datos de medicion registrado seleccionado (Se(i), S(j));
establecer un segundo valor de velocidad (Vp30, Vp40, Vp50, Vp60, fROT) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte rotativa en dicho momento de deteccion (i, j) dependiendo de dicho primer valor de velocidad (VT1), dicha primera duracion e
informacion indicativa de un cambio de velocidad durante dicha primera duracion.
Realizacion E9. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E8, en el que
dicha informacion indicativa de un cambio de velocidad durante dicha primera duracion es dicho valor indicativo de una aceleracion (a, ai-2, a2-3).
Realizacion E10. El procedimiento de acuerdo con la realizacion E8, en el que
dicha informacion indicativa de un cambio de velocidad durante dicha primera duracion es dicho valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, ai-2, a2-3).
Realizacion E11. El procedimiento de acuerdo con cualquier realizacion E1 a E10 anterior, en el que la etapa de realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) incluye
realizar una autocorrelacion de dicha senal digital (Sred, Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR1, fsR2) para obtener una senal digital autocorrelacionada (O) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR2); y realizar la funcion de analisis (F1, F2, Fn, 290T) usando la senal digital autocorrelacionada (O) como entrada al analizador (290T) de condicion.
Realizacion E12. El procedimiento de acuerdo con cualquier realizacion E1 a E11 anterior, en el que la etapa de realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) incluye
realizar una autocorrelacion de dicha senal digital (Sred, Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR1, fsR2) para obtener una senal digital autocorrelacionada (O) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR2); y realizar una transformada (294, 94) rapida de Fourier, usando la senal digital autocorrelacionada (O) como entrada al transformador (294, 94) rapido de Fourier para obtener una senal digital autocorrelacionada en el dominio de frecuencia; y
realizar una funcion de analisis (F1, F2, Fn, 290F) usando la senal digital autocorrelacionada en el dominio de frecuencia como entrada al analizador (290F) de condicion.
Realizacion E13. Un aparato para analizar la condicion de una maquina que tiene una parte rotativa con una velocidad de rotacion (fROT) que comprende:
un primer sensor (10) adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas (Vmd) que emanan de la rotacion de dicha parte;
un convertidor (40, 44) de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) en una frecuencia de muestreo inicial (fs) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica recibida (Sea);
un dispositivo (420) para generar una senal de posicion (Ep) que tiene una secuencia de valores de senal de posicion (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa;
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un primer decimador (310) para realizar una decimacion de la senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) para lograr una primera senal digital (Sredi) con una primera frecuencia de muestreo reducida (fSR1) de manera que la primera frecuencia de muestreo reducida (fsRi) se reduce mediante un factor de numero entero (M) en comparacion con la frecuencia de muestreo inicial (fs);
un segundo decimador (470, 470B) para generar una segunda senal digital (Sred2, R), que tiene una segunda frecuencia de muestreo reducida (fsR2) en respuesta a dicha primera senal digital (Sredi), y un evaluador (230; 290, 290T; 294, 290, 290f) para realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) para analizar la condicion de la maquina dependiendo de dicha segunda senal digital (Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fSRi, fSR2); en el que
un generador de valor de velocidad se adapta para registrar una secuencia temporal de valores de medicion de muestra (Se(i), S®) de dicha senal de datos de medicion digital (Smd) y
dicho generador de valor de velocidad se adapta para registrar una secuencia temporal de dichos valores de senal de posicion (P(i)) de dicha senal de posicion (Ep) de manera que existe
una primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, nd^) entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y de manera que existe
una segunda relacion temporal entre al menos uno de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y al menos uno de los valores de muestra de medicion registrados (Se(i), Sq);
estando adaptado dicho generador de valor de velocidad para generar un valor indicativo de una aceleracion (a, ai-2, a2-3) de dicha parte (8) rotativa dependiendo de dicha primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, nd^); dicho generador de valor estando adaptado para generar un valor de velocidad (VT1, VT2, fROT) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa dependiendo de
dicho valor indicativo de una aceleracion (a, ai-2, a2-3) y un determinado valor de tiempo
de manera que el valor de velocidad (VT1, VT2, fROT) es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de la deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i) Sq); y en el que dicho segundo decimador (470, 470B) se adapta para realizar dicha decimacion dependiente de dicho valor de velocidad (VT1, VT2, fROT).
Realizacion E14. Un aparato para analizar la condicion de una maquina con una parte rotativa con una velocidad de rotacion (fROT), que comprende:
un primer sensor (10) adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas (Vmd) que emanan de la rotacion de dicha parte;
un convertidor (40, 44) de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) a una frecuencia de muestreo inicial (fS) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica recibida (Sea);
un dispositivo (420) para generar una senal de posicion (Ep) con una secuencia de valores de senal de posicion (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa;
un primer decimador (310) para realizar una decimacion de la senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) para lograr una primera senal digital (Sredi) con una primera frecuencia de muestreo reducida (fSRi) de manera que la primera frecuencia de muestreo reducida (fSRi) se reduce mediante un factor de numero entero (M) en comparacion con la frecuencia de muestreo inicial (fS);
un segundo decimador (470, 470B) para generar una segunda senal digital (Sred2, R) con una segunda frecuencia de muestreo reducida (fSR2) en respuesta a dicha primera senal digital (Sredi) y un evaluador (230; 290, 290T; 294, 290, 290f) para realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) para analizar la condicion de la maquina dependiendo de dicha segunda senal digital (Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fSRi, fSR2); en el que
un generador de valor de velocidad se adapta para registrar una secuencia temporal de valores de muestra de medicion (Se(i), S®) de dicha senal de datos de medicion digital (Smd); en el que
dicho generador de valor de velocidad se adapta para registrar una secuencia temporal de valores de senal de posicion (P®) de dicha senal de posicion (Ep) de manera que existe
una primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, nd^) entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y de manera que existe
una segunda relacion temporal entre al menos uno de los valores de senal de posicion registrados (P@) y al menos uno de los valores de muestra de medicion registrados (Se(i), Sq); en el que
dicho generador de valor de velocidad se adapta para generar un valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, ai-2, a2-3) de dicha parte (8) rotativa dependiendo de dicha primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, ndiff2); y dicho generador de valor de velocidad se adapta para generar un valor de velocidad indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa dependiendo de
dicho valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, ai-2, a2-3) y
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un cierto valor de tiempo
de manera que el valor de velocidad es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de la deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i), S(j)); y en el que
dicho segundo decimador (470, 470B) se adapta para realizar dicha decimacion dependiente de dicho valor de velocidad (VT1, VT2, fROT).
Realizacion E15. Un aparato para analizar la condicion de una maquina que tiene una parte rotativa con una velocidad de rotacion (fROT) que comprende:
un primer sensor (10) adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas (Vmd) que emanan de la rotacion de dicha parte;
un convertidor (40, 44) de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) a una frecuencia de muestreo inicial (fs) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica recibida (Sea);
un dispositivo (420) para generar una senal de posicion (Ep) con una secuencia de valores de senal de posicion (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa;
un generador (601) de valor de velocidad adaptado para registrar una secuencia temporal de valores de muestra de medicion (Se(i), S®) de dicha senal de datos de medicion digital (Smd); en el que dicho generador de valor de velocidad se adapta para registrar una secuencia temporal de valores de senal de posicion (P®) de dicha senal de posicion (Ep) de manera que existe
una primera relacion temporal (ndiff, ndm, nd^) entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (P(i)) y de manera que existe
una segunda relacion temporal entre al menos uno de los valores de senal de posicion registrados (P@) y al menos uno de los valores de muestra de medicion registrados (Se(i), Sq); en el que
dicho generador de valor de velocidad se adapta para generar un valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, a-i-2, a2-3) de dicha parte (8) rotativa dependiendo de dicha primera relacion temporal (ndiff, ndiffi, ndiff2); y dicho generador de valor de velocidad se adapta para generar un valor de velocidad indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa dependiendo de
dicho valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, ai-2, a2-3) y un cierto valor de tiempo
de manera que el valor de velocidad es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i) S®).
Realizacion E16. Un aparato para analizar la condicion de una maquina que tiene una parte rotativa con una velocidad de rotacion (fROT) que comprende:
un primer sensor (10) adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas (Vmd) que emanan de la rotacion de dicha parte;
un convertidor (40, 44) de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) en una frecuencia de muestreo inicial (fs) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica recibida (Sea);
un dispositivo (420) para generar una senal de posicion (Ep) con una secuencia de valores de senal de posicion (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa; y
un generador (601) de valor de velocidad adaptado para registrar una secuencia temporal de dichos valores de senal de posicion (Pq) de manera que existe una primera relacion temporal (ndiff, ndm, ndiff2) entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (Pq); en el que
dicho generador de valor de velocidad comprende funcionalidad adaptada para distinguir entre una fase de velocidad constante (S#30) y una fase de aceleracion (S#40) en respuesta a dicha primera relacion temporal (ndiff, ndiff1, ndiff2) entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (Pq).
Realizacion E17. Un aparato para analizar la condicion de una maquina con una parte rotativa con una velocidad de rotacion (fROT) que comprende:
un primer sensor (10) adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas (Vmd) que emanan de la rotacion de dicha parte;
un convertidor (40, 44) de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) en una frecuencia de muestreo inicial (fs) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd, Senv) en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica recibida (Sea);
un dispositivo (420) para generar una senal de posicion (Ep) que tiene una secuencia de valores de senal de posicion (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa; y
un generador (601) de valor de velocidad adaptado para registrar una secuencia temporal de dichos valores de
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senal de posicion (P(i)) de manera que existen distancias angulares (delta-FIpi-p2, delta-FIP2-P3) y duraciones correspondientes (delta-Tp1-p2; delta-Tp2-p3) entre al menos tres senales de posicion consecutivas (P1, P2, P3) en el que
el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer al menos dos valores de velocidad momentanea (VT1, VT2) basandose en dichas distancias angulares (delta-FIpi-p2, delta-FIp2-p3) y dichas duraciones correspondientes (delta-Tpi-p2; delta-Tp2-p3) .
Realizacion E18. El aparato de acuerdo con la realizacion E17, en el que
unos valores de velocidad momentanea adicionales para la parte (8) rotativa se establecen mediante interpolacion entre los al menos dos valores de velocidad momentanea (VT1, VT2).
Realizacion E19. El aparato de acuerdo con la realizacion E17, en el que
una diferencia de velocidad (VDelta) se genera dependiendo de dichos al menos dos valores de velocidad momentanea (VT1; VT2), tal como por ejemplo calculando
VDelta = VT2-VT1
Realizacion E20. El aparato de acuerdo con la realizacion E17, E18 o E19, en el que
el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#70) un primer valor de velocidad de revolucion (VT1) en dependencia de
la distancia angular (delta-FIpi-p2) entre una primera senal de posicion (Pi) y una segunda senal de posicion (P2) y dependiendo de
una primera duracion correspondiente (delta-Tpi-p2); y en el que el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#i00) un segundo valor de velocidad momentanea (VT2) dependiendo de
la distancia angular (delta-FIp2-p3) entre la segunda senal de posicion (P2) y la tercera senal de posicion (P3) y dependiendo de
una segunda duracion correspondiente (delta-Tp2-p3).
Realizacion E2i. El aparato (i4, 920) de acuerdo con la realizacion E20, en el que
el generador (60i) de valor de velocidad opera para asignar (S#80) el primer valor de velocidad calculado (VTi, V(ti)) a una primera franja de tiempo (ti) en la parte intermedia entre la primera senal de posicion (Pi) y la segunda senal de posicion (P2); y en el que
el generador (60i) de valor de velocidad opera para asignar (S#ii0) el segundo valor de velocidad calculado (VT2, V(t2)) a una segunda franja de tiempo media (t2) en la parte media entre la segunda senal de posicion (P2) y la tercera senal de posicion (P3).
Realizacion E22. El aparato (i4, 920) de acuerdo con la realizacion E2i cuando incluye la realizacion Ei9, en el que la diferencia de velocidad (VDelta) se divide por el numero de franjas de tiempo entre la segunda franja de tiempo media y la primera franja de tiempo media para generar un valor de diferencia de velocidad dV indicativo de una diferencia de velocidad entre franjas adyacentes.

Claims (24)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato (14, 920) para analizar la condicion de una maquina que tiene una parte rotativa con una velocidad de rotacion (fROT), que comprende:
    un primer sensor (10) adaptado para generar una senal de medicion electrica analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas (Vmd) que emanan de la rotacion de dicha parte;
    un convertidor (40, 44) de analogico a digital adaptado para muestrear dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) en una frecuencia de muestreo inicial (fs) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd, Senv, Sredi) en respuesta a dicha senal de medicion electrica analogica (Sea) recibida; un dispositivo (420) para generar una senal de posicion (Ep) que tiene una secuencia de valores de senal de posicion (P(i)) para indicar posiciones rotativas momentaneas de dicha parte rotativa; y un generador (601) de valor de velocidad que esta adaptado para registrar
    - una secuencia temporal de valores de muestra de medicion (Se(i), S®) de dicha senal de datos de medicion digital (Smd, Senv, Sredi), y
    - una secuencia temporal de dichos valores de senal de posicion (P(i)) de manera que existen distancias angulares (delta-FIpi.P2, delta-FIP2-P3) y duraciones correspondientes (delta-Tpi_P2, delta-TP2-P3) entre al menos tres senales de posicion consecutivas (Pi, P2, P3) e
    - informacion de tiempo (i, dt; j) de manera que un valor de muestra de medicion individual (S(j)) puede ser asociado con datos indicativos de tiempo (i, dt; j) y posicion angular (P®); y en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer al menos dos valores de velocidad momentanea (VT1, VT2) basandose en dichas distancias angulares (delta-FIpi-p2, delta-FIp2-p3) y dichas duraciones correspondientes (delta-Tpi-p2; delta-Tp2-p3); y
    un evaluador (230; 290, 290T; 294, 290, 290f) para realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn); caracterizado por
    el generador (601) de valor de velocidad que opera para establecer valores de velocidad momentanea adicionales (fROT®) para la parte (8) rotativa mediante interpolacion entre los al menos dos valores de velocidad momentanea (vTl, VT2) de manera que un valor de velocidad momentanea interpolado (Frotg)) adicional es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i), S®); y por
    un decimador (310, 470, 470B) para generar una segunda senal digital (Sred2, R), que tiene una frecuencia de muestreo reducida (fsR2) en respuesta a dicha senal de datos de medicion digital (Smd, Senv, Sredi) y por dicho decimador (470, 470B) que esta adaptado para realizar dicha decimacion dependiente de dicho valor de velocidad momentanea interpolado adicional (fROT(j), VT1, VT2, fROT); y por
    dicho evaluador (230, 290, 290T; 294, 290, 290F) que esta adaptado para realizar dicha funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) dependiente de dicha segunda senal digital (Sred2).
  2. 2. El aparato (14, 920) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#70) un primer valor de velocidad momentanea (VT1) dependiendo de
    la distancia angular (delta-FIpi-p2) entre una primera senal de posicion (Pi) y una segunda senal de posicion (P2), y dependiendo de
    una primera duracion correspondiente (delta-Tpi-p2); y en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#100) un segundo valor de velocidad momentanea (VT2) dependiendo de
    la distancia angular (delta-FIp2-p3) entre la segunda senal de posicion (P2) y una tercera senal de posicion (P3), y dependiendo de
    una segunda duracion correspondiente (delta-Tp2-p3); y en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#140) los valores de velocidad momentanea adicionales para la parte (8) rotativa mediante interpolacion entre el primer valor de velocidad momentanea (VT1) y el segundo valor de velocidad momentanea (VT2).
  3. 3. El aparato (14, 920) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para calcular el primer valor de velocidad momentanea (VT1) como
    VT1= 1 /(ndiffi *dt),
    en la que
    VT1 es el primer valor de velocidad momentanea,
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    50
    ndiffi = el numero de franjas de tiempo entre la primera senal de posicion (P1) y la segunda senal de posicion (P2); y
    dt es la duracion de una franja de tiempo.
  4. 4. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1,2 o 3, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para asignar (S#80) el primer valor de velocidad momentanea (VT1, V(t1)) a una primera franja de tiempo media (t1) en la parte media entre la primera senal de posicion (P1) y la segunda senal de posicion (P2).
  5. 5. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3 o 4, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para calcular (S100) el segundo valor de velocidad momentanea (VT2) como
    VT2= 1 /(ndf *dt),
    en la que
    VT2 es el segundo valor de velocidad momentanea,
    ndiff2 = el numero de franjas de tiempo entre la segunda senal de posicion (P12) y la tercera senal de posicion (P3), y
    dt es la duracion de una franja de tiempo.
  6. 6. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para asignar (S#110) el segundo valor de velocidad momentanea (VT2, V(t2)) a una segunda franja de tiempo media (t2) en la parte media entre la segunda senal de posicion (P2) y la tercera senal de posicional (P3).
  7. 7. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#120) un primer valor de aceleracion (a12) como:
    a12 = (VT2-VT1)/((ivT2 - ivn)*dt),
    en la que
    ivT1 es un numero indicativo de la franja de tiempo asociada con el primer valor de velocidad momentanea VT1, ivT2 es un numero indicativo de la franja de tiempo asociada con el segundo valor de velocidad momentanea VT2;
    y
    dt es la duracion de una franja de tiempo.
  8. 8. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#140) dichos valores de velocidad momentanea adicionales (V(t12)) dependiendo de dicho primer valor de aceleracion (a12).
  9. 9. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#140) dichos valores de velocidad momentanea adicionales (V(t12)) mediante la siguiente ecuacion:
    V(t12) = V(t1) + a * (t12 -t1),
    en la que
    t12 es un punto en el tiempo despues de la primera franja de tiempo media t1 y antes de la segunda franja de tiempo media (t2); y
    V(t12) es un valor de velocidad indicativo de una velocidad de rotacion en el punto de tiempo t12; y V(t1) es el primer valor de velocidad momentanea.
  10. 10. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#140) dichos valores de velocidad momentanea adicionales mediante interpolacion lineal.
  11. 11. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que
    el generador (601) de valor de velocidad opera para establecer (S#140) dichos valores de velocidad momentanea adicionales mediante interpolacion no lineal.
  12. 12. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende ademas:
    un dispositivo de mejora adaptado para realizar autocorrelacion de dicha segunda senal digital (Sred2) para obtener una senal digital autocorrelacionada (O) que tiene una frecuencia de muestreo reducida (fSR2); en el que
    dicho evaluador (290T) esta adaptado para realizar dicha funcion de analisis (F1, F2, Fn, 290T) usando la senal
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    digital autocorrelacionada (O).
  13. 13. El aparato (14, 920) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende ademas:
    un dispositivo de mejora adaptado para realizar autocorrelacion de dicha segunda senal digital (Sred2) para obtener una senal digital autocorrelacionada (O) que tiene una frecuencia de muestreo reducida (fsF2); un transformador (294, 94) rapido de Fourier adaptado para realizar una transformada (294, 94) rapida de Fourier usando la senal digital autocorrelacionada (O) como senal de entrada para obtener una senal digital autocorrelacionada en el dominio de frecuencia; y en el que
    dicho evaluador (290T) esta adaptado para realizar dicha funcion de analisis (F1, F2, Fn, 290F) usando la senal digital autocorrelacionada en el dominio de frecuencia.
  14. 14. Un procedimiento para analizar la condicion de una maquina que tiene una parte rotativa, que comprende:
    generar una senal de posicion (Ep) indicativa de una posicion rotativa de dicha parte rotativa;
    generar una senal de medicion analogica (Sea) dependiente de vibraciones mecanicas que emanan de la
    rotacion de dicha parte;
    muestrear dicha senal de medicion analogica (Sea) para generar una senal de datos de medicion digital (Smd), con una frecuencia de muestreo (fs, fsR-i) en respuesta a dicha senal de medicion analogica (Sea); realizar una decimacion de la senal de datos de medicion digital (Smd) para lograr una senal digital (Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR2);
    realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) para analizar la condicion de la maquina dependiendo de dicha senal digital (Sred, Sred2, O) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR1, fsR2); en el que dicha decimacion incluye
    registrar una secuencia temporal de valores de muestra de medicion (Se(i), S®) de dicha senal de datos de medicion digital (Smd) y
    registrar una secuencia temporal de valores de senal de posicion (P(i)) de dicha senal de posicion (Ep) de manera que existe
    una primera relacion temporal (ndiff, ndm, ntf entre al menos algunos de los valores de senal de posicion registrados (P(i)), y de manera que existe
    una segunda relacion temporal entre al menos uno de los valores de senal de posicion registrados (P@) y al menos uno de los valores de muestra de medicion registrados (Se(i), Sq);
    generar un valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, a-i-2, a2-3) de dicha parte (8) rotativa dependiendo de dicha primera relacion temporal (ndiff, ndm, nd^);
    generar, por interpolacion, un valor de velocidad (V(j), Frot®) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa dependiendo de
    dicho valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, a-i-2, a2-3) y un determinado valor de tiempo
    de manera que el valor de velocidad generado (V(j), Frot®) es indicativo de la velocidad rotativa en el momento de deteccion de al menos uno de dichos valores de muestra de medicion registrados (Se(i), S®); y en el que dicha decimacion se realiza dependiendo de dicho valor de velocidad (VT1, VT2, fROT).
  15. 15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que dicho cierto valor de tiempo depende de dicha segunda relacion temporal.
  16. 16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que Dicho cierto valor de tiempo es dicha segunda relacion temporal.
  17. 17. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que la etapa de
    registrar una secuencia temporal de valores de senal de posicion (P(i)) de dicha senal de posicion (Ep) comprende las etapas de:
    registrar un primer valor de senal de posicion (P1(i)) de dicha senal de posicion (Ep) e informacion indicativa del tiempo de aparicion de dicho primer valor de senal de posicion (P1(i));
    registrar un segundo valor de senal de posicion (P2(i)) de dicha senal de posicion (Ep) e informacion indicativa del tiempo de aparicion de dicho segundo valor de senal de posicion (P2q);
    incluyendo el procedimiento ademas la etapa de:
    establecer un primer valor de velocidad (VT1) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte (8) rotativa en un primer momento en el tiempo entre la aparicion de dicho primer valor de senal de posicion (P1(i)) y la aparicion de dicho segundo valor de senal de posicion (P2q).
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  18. 18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 17,
    identificar un valor de datos de medicion registrado seleccionado (S(j)), e
    identificar el momento de deteccion (i, j) de dicho valor de datos de medicion registrado seleccionado (Se(i), S(j)); establecer un valor (delta-t) indicativo de una primera duracion de tiempo desde dicho primer momento a dicho momento de deteccion (i, j) de dicho valor de datos de medicion registrado seleccionado (Se(i), S(j));
    establecer un segundo valor de velocidad (Vp30, Vp40, Vp50, Vp60, fROT) indicativo de una velocidad de rotacion momentanea de dicha parte rotativa en dicho momento de deteccion (i, j) dependiendo de dicho primer valor de velocidad (VT1), dicha primera duracion e
    informacion indicativa de un cambio de velocidad durante dicha primera duracion.
  19. 19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 18, en el que
    dicha informacion indicativa de un cambio de velocidad durante dicha primera duracion es dicho valor indicativo de una aceleracion (a, a-i-2, a2-3).
  20. 20. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 18, en el que
    dicha informacion indicativa de un cambio de velocidad durante dicha primera duracion es dicho valor indicativo de un cambio de velocidad (dfROT, a, a-i-2, a2-3).
  21. 21. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-20, en el que la etapa de realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) incluye
    realizar una autocorrelacion de dicha senal digital (Sred, Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR1, FSR2) para obtener una senal digital autocorrelacionada (O) que tiene una frecuencia de muestreo reducida (fsR2);
    y
    realizar una funcion de analisis (F1, F2, Fn, 290T) usando la senal digital autocorrelacionada (O) como entrada al analizador (290T) de condicion.
  22. 22. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-20, en el que la etapa de realizar una funcion de analisis de condicion (F1, F2, Fn) incluye
    realizar una autocorrelacion de dicha senal digital (Sred, Sred2) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR1, FSR2) para obtener una senal digital autocorrelacionada (O) con una frecuencia de muestreo reducida (fsR2); y realizar una transformada (294, 94) rapida de Fourier, usando la senal digital autocorrelacionada (O) como entrada al transformador (294, 94) rapido de Fourier, para obtener una senal digital autocorrelacionada en el dominio de frecuencia; y
    realizar la funcion de analisis (F1, F2, Fn, 290F) usando la senal digital autocorrelacionada en el dominio de frecuencia como entrada al analizador (290F) de condicion.
  23. 23. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-22, en el que dicha interpolacion es una interpolacion lineal.
  24. 24. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-22, en el que dicha interpolacion es una interpolacion no lineal.
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