IT202000007249A1 - METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSIS OF FAULTS IN A MACHINERY DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR. - Google Patents

METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSIS OF FAULTS IN A MACHINERY DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR. Download PDF

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IT202000007249A1
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IT102020000007249A
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Inventor
Andrea Bonci
Giacomo Nabissi
Original Assignee
Univ Politecnica Delle Marche
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343Testing dynamo-electric machines in operation

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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:

?METODO E SISTEMA PER DIAGNOSI DI GUASTI IN UN MACCHINARIO AZIONATO DA UN MOTORE ELETTRICO?. ? METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING FAULTS IN A MACHINERY DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR ?.

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e sistema per diagnosi di guasti in un macchinario azionato da un motore elettrico, in particolare per tipologie di guasti legati ad un sistema di trasmissione collegato ad un rotore del motore elettrico e anche per tipologie di guasti legati al circuito di potenza (inverter) del motore o al motore stesso. The present invention refers to a method and system for diagnosing faults in a machinery operated by an electric motor, in particular for types of faults linked to a transmission system connected to a rotor of the electric motor and also for types of faults linked to the power circuit (inverter) of the motor or to the motor itself.

Sono noti impianti di produzione completamente automatizzati in cui Cyber-Physical Systems (CPSS) gestiscono automaticamente i processi industriali. Tali impianti di produzione comprendono una pluralit? di macchine rotanti. Una macchina rotante comprende un motore elettrico avente un rotore collegato a sistemi di trasmissione quali alberi motore, ruote dentate, ingranaggi, pulegge, cinghie, ecc., che trasmettono il moto rotativo del rotore del motore. Fully automated production plants are known in which Cyber-Physical Systems (CPSS) automatically manage industrial processes. These production plants include a plurality of of rotating machines. A rotating machine comprises an electric motor having a rotor connected to transmission systems such as drive shafts, toothed wheels, gears, pulleys, belts, etc., which transmit the rotary motion of the motor rotor.

Tali sistemi di trasmissione potrebbero essere soggetti a guasti e non funzionare correttamente per diversi fattori, quali usura, imprecisioni costruttive, errori di montaggio, sovraccarico, ecc. Lo stesso discorso vale per il motore elettrico o per il circuito di azionamento del motore elettrico, il quale si occupa della gestione della potenza da fornire al motore con il fine di eseguire determinate movimentazioni di carichi. These transmission systems could be subject to failures and not work properly due to various factors, such as wear, construction inaccuracies, assembly errors, overload, etc. The same goes for the electric motor or for the drive circuit of the electric motor, which deals with the management of the power to be supplied to the motor in order to carry out certain movements of loads.

I guasti che si verificano nei sistemi di trasmissione, piuttosto che nel motore, ecc riducono la produttivit? della fabbrica e questo diventa particolarmente critico in ambienti completamente automatizzati. Pertanto, il rilevamento dei guasti nei sistemi di automazione assume un ruolo chiave per evitare ulteriori perdite. La progettazione di un sistema PdM (Predictive Maintenance) affidabile ed efficace pu? aiutare a superare gli inconvenienti derivanti dai guasti. Per questi motivi, il PdM sta ricevendo un ruolo molto importante, a causa di fatto che un banale guasto di un sistema di trasmissione potrebbe far arrestare un'intera linea di produzione. Failures that occur in the transmission systems rather than the engine etc. reduce productivity. of the factory and this becomes particularly critical in fully automated environments. Therefore, fault detection in automation systems plays a key role in avoiding further losses. The design of a reliable and effective PdM (Predictive Maintenance) system can? help to overcome the inconveniences deriving from breakdowns. For these reasons, the PdM is receiving a very important role, due to the fact that a trivial failure of a transmission system could stop an entire production line.

Sono stati fatti studi sull?analisi di uno stato transitorio di un segnale elettrico nel tentativo di capire cosa succede al segnale di corrente di un motore elettrico che aziona una cinghia, quando aumenta l'allentamento e lo slittamento della cinghia. Tuttavia, questi problemi nelle applicazioni industriali vengono semplicemente evitati utilizzando cinghie dentate, in modo che non si verifichino slittamenti. Studies have been done on the analysis of a transient state of an electrical signal in an attempt to understand what happens to the current signal of an electric motor that drives a belt when the slack and slippage of the belt increases. However, these problems in industrial applications are simply avoided by using toothed belts, so that no slippage occurs.

Alcuni studi si basano sull'analisi dello spettro di corrente di uno statore di un motore elettrico per rilevare guasti in sistemi di trasmissione a cinghia. I multipli della frequenza naturale della cinghia nel segnale elettrico indicano problemi. In questo caso i motori sono stati testati con un riferimento di velocit? costante e fissa. Tuttavia tale ipotesi di velocit? costante del motore non ? adatta ai sistemi robotici industriali, che spesso funzionano ad elevate accelerazioni, in cui il profilo di riferimento della velocit? del rotore cambia nel tempo e gli RPM del motore cambia di conseguenza. In questo caso i cambiamenti del segnale in frequenza e tempo e quindi l'analisi spettrale classica mediante Fast Fourier Transform (FFT) danno origine a una media di tutte le frequenze dello spettro che rendono difficile o impossibile estrarre caratteristiche precise dai segnali. Per ragioni simili anche la trasformata di Fourier a breve termine (STFT) ? inutile con tali tipi di segnali. Some studies rely on analyzing the current spectrum of an electric motor stator to detect faults in belt drive systems. Multiples of the belt's natural frequency in the electrical signal indicate problems. In this case, the motors have been tested with a speed reference? constant and fixed. However, this hypothesis of speed? constant of the motor not? suitable for industrial robotic systems, which often operate at high accelerations, in which the reference profile of the speed? of the rotor changes over time and the engine RPM changes accordingly. In this case the changes of the signal in frequency and time and therefore the classical spectral analysis by Fast Fourier Transform (FFT) give rise to an average of all the frequencies of the spectrum that make it difficult or impossible to extract precise characteristics from the signals. For similar reasons also the short-term Fourier transform (STFT)? useless with such types of signals.

Sono stati fatti comunque studi su tecniche MCSA (motor current signature analysis) basati su trasformata di Fourier e STFT del segnale elettrico del motore per rilevare guasti del motore. Tuttavia con tali studi i risultati ottenuti funzionano solo con velocit? costanti del motore (caso stazionario) e non sono applicabili alla maggior parte dei casi reali. However, studies have been carried out on MCSA (motor current signature analysis) techniques based on Fourier transform and STFT of the electric signal of the motor to detect motor failures. However, with these studies, the results obtained only work with speed? motor constants (stationary case) and are not applicable to most real cases.

Scopo della presente invenzione ? di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo un metodo e sistema per diagnosi di guasti in un macchinario azionato da un motore elettrico, che siano affidabili, versatili e atti ad essere utilizzati per diagnosi di gusti in sistemi di trasmissione, motori elettrici ed inverter in qualunque condizione di lavoro sia in regime permanente che transitorio. Purpose of the present invention? to eliminate the drawbacks of the known art by providing a method and system for diagnosing faults in a machinery operated by an electric motor, which are reliable, versatile and suitable for use in the diagnosis of tastes in transmission systems, electric motors and inverters in any working condition both in permanent and transitory regime.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all?invenzione con le caratteristiche delle indipendenti. These objects are achieved in accordance with the invention with the characteristics of the independents.

Realizzazioni vantaggiose dell?invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti. Advantageous embodiments of the invention appear from the dependent claims.

Il metodo e il sistema secondo l?invenzione sono definiti dalle rivendicazioni indipendenti. The method and the system according to the invention are defined by the independent claims.

Ulteriori caratteristiche dell?invenzione appariranno pi? chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui: Further features of the invention will appear more? clear from the detailed description that follows, referring to a purely exemplary and therefore non-limiting embodiment thereof, illustrated in the attached drawings, in which:

la Fig. 1 ? uno schema a blocchi illustrante schematicamente il metodo e il sistema di diagnosi secondo l?invenzione; Fig. 1? a block diagram schematically illustrating the method and the diagnosis system according to the invention;

la Fig. 2 ? un grafico nel dominio del tempo di un segnale di correte assorbito dal motore elettrico durante il suo funzionamento; Fig. 2? a time domain graph of a current signal absorbed by the electric motor during its operation;

la Fig. 3 ? un grafico nel dominio del tempo del segnale di corrente di Fig. 2, di cui ? stato valutato il suo inviluppo; Fig. 3? a time domain graph of the current signal of Fig. 2, of which? its envelope was evaluated;

la Fig. 4 ? una tabella illustrante i livelli di approssimazione e i livelli di dettaglio ottenuti con una decomposizione di wavelet di 10 livelli del segnale di Fig. 3; la Fig. 5 mostra dei grafici illustranti i livelli di segnale di Fig. 4; Fig. 4? a table illustrating the approximation levels and the levels of detail obtained with a 10-level wavelet decomposition of the signal of Fig. 3; Fig. 5 shows graphs illustrating the signal levels of Fig. 4;

la Fig. 6 ? una tabella illustrante valori di un indice calcolati sperimentalmente ed utilizzati per determinare almeno un indice di soglia; Fig. 6? a table illustrating values of an index calculated experimentally and used to determine at least one threshold index;

la Fig. 7 ? una vista schematica di un sistema di tensionamento di una cinghia; e Fig. 7? a schematic view of a belt tensioning system; And

la Fig. 8 ? una vista schematica illustrante un microtensionatore applicato ad una cinghia. Fig. 8? a schematic view showing a micro tensioner applied to a belt.

La Fig. 1 illustra un motore elettrico (1) avente uno rotore (10) collegato ad un sistema di trasmissione (2). Il sistema di trasmissione (2) pu? comprendere una cinghia (20) rinviata su pulegge (21), in cui una puleggia ? collegata al rotore (10) del motore. Fig. 1 illustrates an electric motor (1) having a rotor (10) connected to a transmission system (2). The transmission system (2) can? comprise a belt (20) returned on pulleys (21), in which a pulley? connected to the rotor (10) of the motor.

Il motore elettrico (1) ha uno statore (11) con avvolgimenti statorici. Un sistema di alimentazione elettrica (3) ? collegato elettricamente agli avvolgimenti dello statore (11) per alimentare il motore elettrico. Un sensore di corrente (4) ? disposto in modo da rilevare una corrente elettrica di alimentazione del motore elettrico (1). Tale sensore di corrente (4) potrebbe essere disposto nel sistema di alimentazione (3), nel motore elettrico (1) o nei cavi elettrici che collegano il sistema di alimentazione al motore elettrico. The electric motor (1) has a stator (11) with stator windings. An electrical power system (3)? electrically connected to the stator windings (11) to power the electric motor. A current sensor (4)? arranged so as to detect an electric current supplying the electric motor (1). This current sensor (4) could be arranged in the power supply system (3), in the electric motor (1) or in the electrical cables connecting the power system to the electric motor.

Nel caso in cui il motore elettrico (1) ? un motore trifase a corrente alternata (AC), il sistema di alimentazione elettrica (3) comprende un inverter collegato mediante tre fasi (U, V, W) agli avvolgimenti dello statore (11). In case the electric motor (1)? a three-phase alternating current (AC) motor, the electrical power supply system (3) comprises an inverter connected by three phases (U, V, W) to the stator windings (11).

Durante il funzionamento del motore elettrico (1), le correnti nelle tre fasi (U, V, W) sono identiche e sfasate tra loro di 120 gradi. Pertanto il sensore di corrente (4) potrebbe essere messo in una qualsiasi delle tre fasi (U, V, W). During the operation of the electric motor (1), the currents in the three phases (U, V, W) are identical and out of phase with each other by 120 degrees. Therefore the current sensor (4) could be placed in any of the three phases (U, V, W).

Il sensore di corrente (4) rileva un segnale di corrente s(t) nel dominio del tempo, indicativo della corrente assorbita dal motore elettrico (1). The current sensor (4) detects a current signal s (t) in the time domain, indicative of the current absorbed by the electric motor (1).

La Fig. 2 illustra un esempio del segnale di corrente s(t) rilevato dal sensore di corrente (4). Fig. 2 illustrates an example of the current signal s (t) detected by the current sensor (4).

Il segnale di corrente s(t) ? inviato ad un processore di segnale digitale (DSP) (5) configurato per eseguire un filtraggio di inviluppo del segnale di corrente e ottenere un segnale di corrente filtrato S(t) nel dominio del tempo. Il DSP (5) pu? comprendere un filtro di Hilbert preso in valore assoluto che esegue una trasformata di Hilbert nel dominio del tempo, o un filtro di inviluppo equivalente. The current signal s (t)? sent to a digital signal processor (DSP) (5) configured to perform envelope filtering of the current signal and obtain a filtered current signal S (t) in the time domain. The DSP (5) can? include a Hilbert filter taken in absolute value that performs a Hilbert transform in the time domain, or an equivalent envelope filter.

La Fig. 3 illustra il segnale di corrente filtrato S(t) uscente dal DSP (5). Il segnale di corrente filtrato S(t) ? un segnale equivalente passa-basso del segnale di corrente s(t) rilevato dal sensore di corrente (4), che ha la stessa ampiezza di banda, ma solo frequenze positive. Tale filtraggio di inviluppo elimina elementi ridonatati inutili del segnale e lascia solo componenti utili del segnale per le successive elaborazioni del segnale. Fig. 3 illustrates the filtered current signal S (t) outgoing from the DSP (5). The filtered current signal S (t)? an equivalent low-pass signal of the current signal s (t) detected by the current sensor (4), which has the same bandwidth, but only positive frequencies. Such envelope filtering eliminates unnecessary redone elements of the signal and leaves only useful signal components for subsequent signal processing.

Il segnale di corrente filtrato S(t) viene analizzato e decomposto mediante un?analisi multi-risoluzione con trasformata di wavelet che in seguito verr? chiamata decomposizione di wavelet (6). In questo modo si ottiene una decomposizione del segnale in diversi livelli e sotto-bande di frequenza. Il contenuto in frequenza della corrente assorbita dal motore elettrico (1) viene quindi suddiviso in diversi livelli di segnale che sono chiamati livelli di approssimazione (a1,?a10) e livelli di dettaglio (d1,? d10). The filtered current signal S (t) is analyzed and decomposed by means of a multi-resolution analysis with wavelet transform which will later come? called wavelet decomposition (6). In this way, a decomposition of the signal into different levels and frequency sub-bands is obtained. The frequency content of the current absorbed by the electric motor (1) is then divided into different signal levels which are called approximation levels (a1,? A10) and detail levels (d1 ,? d10).

La Fig. 4, illustra una tabella 1 che riporta 10 livelli di approssimazione e 10 livelli di dettaglio, suddivisi in bande di frequenza. Fig. 4 illustrates a table 1 which reports 10 levels of approximation and 10 levels of detail, divided into frequency bands.

La Fig. 5 illustra i grafici dei livelli di approssimazione e dei livelli di dettaglio, relativamente al segnale di corrente filtrato S(t). Fig. 5 illustrates the graphs of the approximation levels and the levels of detail, relative to the filtered current signal S (t).

La decomposizione di wavelet (6) applicata sul segnale di corrente filtrato S(t), restituisce un vettore di coefficienti C (C1, C2, ?. Cn) che sono rappresentativi di livelli energetici di dettaglio Edi e di livelli energetici di approssimazione Eai . The wavelet decomposition (6) applied on the filtered current signal S (t), returns a vector of coefficients C (C1, C2,?. Cn) which are representative of energy levels of detail Edi and energy levels of approximation Eai.

Tali coefficienti del vettore di coefficienti (C) sono elaborati da un?unit? di elaborazione (F), in modo da ottenere un indice (Wx) relativo al livello di dettaglio x-esimo (dx). These coefficients of the coefficient vector (C) are processed by a? Unit? processing (F), in order to obtain an index (Wx) relative to the x-th level of detail (dx).

L?energia totale esatta del segnale di corrente filtrato S(t) viene calcolata con la seguente formula: The exact total energy of the filtered current signal S (t) is calculated with the following formula:

Et = C<2 >(F1) Et = C <2> (F1)

Nello specifico, volendo considerare il contenuto energetico (Ed10) che corrisponde al decimo livello di dettaglio (d10), tale contenuto energetico viene calcolato dalla seguente formula: Specifically, if we want to consider the energy content (Ed10) which corresponds to the tenth level of detail (d10), this energy content is calculated by the following formula:

Ed10 = 100*(C10)<2>/Et (F2) Dove C10 sono i coefficienti estratti dal vettore dei coefficienti C che appartengono, nello specifico, al livello di dettaglio d10 e l?energia totale (Et) ? calcolata dalla formula (F1). Ed10 = 100 * (C10) <2> / Et (F2) Where C10 are the coefficients extracted from the vector of the coefficients C which belong, specifically, to the level of detail d10 and the total energy (Et)? calculated by the formula (F1).

Quindi il contenuto energetico del segnale viene valutato in percentuale rispetto all?energia dell?intero segnale. Considerando che l?intero segnale ha un contenuto energetico Et pari al 100% del segnale, esso ? rappresentato dalla somma del contenuto energetico di ogni singolo livello di dettaglio [Ed1,?Ed10], e dalla somma del contenuto energetico di ogni singolo livello di approssimazione [Ea1, ?Ean]. Then the energy content of the signal is evaluated as a percentage of the energy of the entire signal. Considering that the entire signal has an energy content Et equal to 100% of the signal, it? represented by the sum of the energy content of each single level of detail [Ed1,? Ed10], and by the sum of the energy content of each single approximation level [Ea1,? Ean].

La somma del contenuto energetico dei livelli di approssimazione ? data dalla seguente formula: The sum of the energy content of the approximation levels? given by the following formula:

Ea = [Ea1+Ea2+?+Ea10] (F3) Quindi viene calcolato l?indice (W10) relativo al livello di dettaglio pi? alto, cio? al decimo livello dettaglio (d10). Tale indice (W10) ? uguale al rapporto tra il contenuto energetico (Ed10) del decimo livello di dettaglio (dato dalla formula (F2)) e la somma del contenuto energetico dei livelli di approssimazione (Ea) (dato dalla formula (F3)), cio? l?indice (W10) ? dato dalla seguente formula Ea = [Ea1 + Ea2 +? + Ea10] (F3) Then is calculated the index (W10) relative to the level of detail pi? high, that is? at the tenth detail level (d10). This index (W10)? equal to the ratio between the energy content (Ed10) of the tenth level of detail (given by the formula (F2)) and the sum of the energy content of the approximation levels (Ea) (given by the formula (F3)), that is? the index (W10)? given by the following formula

W10 = Ed10/Ea (F4) Sperimentalmente viene identificato almeno un valore di frequenza di soglia (f1, f2) della vibrazione della cinghia (20). Ad esempio sono identificati due valori di frequenza di soglia (f1, f2) per individuare tre range di frequenza (T1, T2, T3) in cui la cinghia funziona in sicurezza, in condizioni quasi critiche e in condizioni critiche. W10 = Ed10 / Ea (F4) Experimentally, at least one threshold frequency value (f1, f2) of the belt vibration (20) is identified. For example, two threshold frequency values (f1, f2) are identified to identify three frequency ranges (T1, T2, T3) in which the belt works safely, in almost critical conditions and in critical conditions.

Quando la cinghia (20) vibra ad una frequenza al di sotto del valore di frequenza di soglia, significa che la cinghia non ? tensionata correttamente e quindi c?? pericolo di guasto; invece, quando la cinghia vibra ad una frequenza maggiore del valore di frequenza di soglia, significa che la cinghia ? tensionata correttamente e funziona in sicurezza. When the belt (20) vibrates at a frequency below the threshold frequency value, does this mean that the belt is not? tensioned correctly and therefore c ?? danger of failure; instead, when the belt vibrates at a frequency greater than the threshold frequency value, it means that the belt? tensioned correctly and works safely.

Vantaggiosamente sono individuati due valori di frequenza di soglia (f1, f2) che indentificano tre range di frequenza (T1, T2, T3). Ad esempio il primo valore di frequenza di soglia ? f1 = 50 Hz e il secondo valore di frequenza di soglia ? f2 = 32 Hz). In questo caso si ottiene Advantageously, two threshold frequency values (f1, f2) are identified which identify three frequency ranges (T1, T2, T3). For example the first threshold frequency value? f1 = 50 Hz and the second threshold frequency value? f2 = 32 Hz). In this case it is obtained

- un primo range di frequenza (T1) per frequenze maggiori o uguali 50Hz (cio? T1 > 50 Hz), che identifica un funzionamento in sicurezza della cinghia; - a first frequency range (T1) for frequencies greater than or equal to 50Hz (ie T1> 50 Hz), which identifies safe operation of the belt;

- un secondo range di frequenze (R2) per frequenze comprese nell?intervallo tra 32 Hz e 50 Hz escluso gli estremi (cio? 32Hz < T2 < 50Hz), che identifica un funzionamento quasi critico della cinghia; e - a second frequency range (R2) for frequencies between 32 Hz and 50 Hz excluding the extremes (ie 32Hz <T2 <50Hz), which identifies an almost critical operation of the belt; And

- un terzo range di frequenza (R3) per frequenze minori o uguali a 32Hz (cio? T3 < 32 Hz), che identifica un funzionamento critico della cinghia. - a third frequency range (R3) for frequencies lower than or equal to 32Hz (ie T3 <32 Hz), which identifies a critical operation of the belt.

Sperimentalmente (utilizzando il sistema di Fig. 1) sono stati calcolati una pluralit? di valori di riferimento (W10R) dell?indice (W10) per determinate vibrazioni note della cinghia. Tali valori di riferimento (W10R) sono utilizzati per individuare almeno un valore di soglia (W10T) che definisce una soglia tra un funzionamento nominale dell?apparecchiatura e un guasto. Experimentally (using the system of Fig. 1) have a plurality been calculated? of reference values (W10R) of the index (W10) for certain known vibrations of the belt. These reference values (W10R) are used to identify at least one threshold value (W10T) which defines a threshold between a nominal operation of the equipment and a fault.

Dato che erano gi? stati individuati i range di frequenze (T1, T2, T3) in cui la cinghia funziona in sicurezza o in condizioni quasi critiche o critiche, i valori di riferimento (W10R) dell?indice si possono suddividere in gruppi di valori di riferimento dell?indice (W10T) corrispondenti ai rispettivi range di frequenze (T1, T2, T3) che identificano differenti condizioni di funzionamento. Since they were already? the frequency ranges (T1, T2, T3) in which the belt works safely or in almost critical or critical conditions have been identified, the reference values (W10R) of the index can be divided into groups of index reference values (W10T) corresponding to the respective frequency ranges (T1, T2, T3) which identify different operating conditions.

La tabella 2 di Fig. 6 illustra alcuni valori di riferimento (W10R) dell?indice calcolati sperimentalmente, variando il tensionamento della cinghia (20). Per ogni frequenza di vibrazione della cinghia sono riportai sei valori di riferimento dell?indice che rappresentano sei acquisizioni fatte; vale a dire sei valori di riferimento dell?indice calcolati su sei segnali per ogni valore di frequenza indicato in tabella 2. A titolo esemplificativo sono stati calcolati valori di riferimento dell?indice a 64 Hz e a 53Hz (nel primo range di frequenze (T1) (condizione di sicurezza)), a 43 Hz e a 35 Hz (nel secondo range di frequenze (T2) (condizione quasi critica)) e a 23 Hz (nel terzo range di frequenze (T3) (condizione critica)). Table 2 of Fig. 6 illustrates some reference values (W10R) of the index calculated experimentally, by varying the tensioning of the belt (20). For each frequency of vibration of the belt, six reference values of the index are reported which represent six acquisitions made; that is to say six reference values of the index calculated on six signals for each frequency value indicated in table 2. By way of example, reference values of the index at 64 Hz and 53Hz have been calculated (in the first frequency range (T1) (safe condition)), at 43 Hz and at 35 Hz (in the second frequency range (T2) (almost critical condition)) and at 23 Hz (in the third frequency range (T3) (critical condition)).

Dai valori di riferimento (W10R) si pu? individuare almeno un valore di soglia (W10T) che definisce una soglia tra un funzionamento nominale dell?apparecchiatura e un guasto. A titolo esemplificativo nella tabella 2 sono stati individuati due valori di soglia W10T1 = 0,0060 e W10T2 = 0,0098. Quando il valore dell?indice W10 ? minore del primo valore di soglia W10T1 l?apparecchiatura funziona in condizioni nominali; quando il valore dell?indice W10 ? compreso tra il primo valore di soglia W10T1 e il secondo valore di soglia W10T2 l?apparecchiatura funziona in condizioni quasi critiche. Quando il valore dell?indice W10 ? maggiore del secondo valore di soglia W10T1 l?apparecchiatura ? in condizioni critiche. From the reference values (W10R) you can? identify at least one threshold value (W10T) that defines a threshold between a nominal operation of the equipment and a fault. By way of example, in Table 2 two threshold values W10T1 = 0.0060 and W10T2 = 0.0098 have been identified. When is the value of the index W10? less than the first threshold value W10T1 the equipment works in nominal conditions; when the value of the index W10? between the first threshold value W10T1 and the second threshold value W10T2 the equipment works in almost critical conditions. When is the value of the index W10? greater than the second threshold value W10T1 the equipment? in critical condition.

I valori di riferimento (W10R) dell?indice e l?almeno un valore di soglia (W10T). calcolati sperimentalmente. sono memorizzati in una memoria (7). The reference values (W10R) of the index and the at least one threshold value (W10T). experimentally calculated. are stored in a memory (7).

Durante il funzionamento del motore (1) e la rotazione della cinghia (20), l?indice (W10) ? calcolato in continuo. Tale indice (W10) ? inviato ad un comparatore (8) che lo confronta con l?almeno un valore di soglia (W10T) memorizzato nella memoria (7). During the operation of the motor (1) and the rotation of the belt (20), the index (W10)? calculated continuously. This index (W10)? sent to a comparator (8) which compares it with at least one threshold value (W10T) stored in the memory (7).

Se l?indice (W10) calcolato in continuo ? maggiore o uguale all?almeno un valore di soglia (W10T) viene attivato un all?arme (9). If the index (W10) calculated continuously? greater than or equal to at least one threshold value (W10T) an alarm is activated (9).

In particolare se l?indice (W10) ? minore al primo valore di soglia, la cinghia sta vibrando nel primo range di frequenze di funzionamento (T1) e non viene attivato alcun allarme. In particular if the index (W10)? less than the first threshold value, the belt is vibrating in the first operating frequency range (T1) and no alarm is activated.

Se l?indice (W10) ? compreso tra il primo e il secondo valore di soglia, la cinghia sta vibrando nel secondo range di frequenze di funzionamento (T2) e viene attivato l?allarme (9) che indica un funzionamento quasi critico. If the index (W10)? between the first and the second threshold value, the belt is vibrating in the second range of operating frequencies (T2) and the alarm (9) is activated which indicates an almost critical operation.

Se l?indice (W10) ? maggiore il secondo valore di soglia, la cinghia sta vibrando nel secondo range di frequenze di funzionamento (T2) e viene attivato l?allarme (9) che indica un funzionamento critico della cinghia. If the index (W10)? the greater the second threshold value, the belt is vibrating in the second range of operating frequencies (T2) and the alarm (9) is activated which indicates a critical operation of the belt.

Dai valori della tabella 2 di Fig. 6, ? possibile notare come al diminuire del tensionamento della cinghia (e quindi al diminuire della frequenza di vibrazione della cinghia) il contenuto energetico del segnale di corrente rilevato dal sensore di corrente (4) si sposta da intervalli a frequenza pi? alta (che sono quelli con livello di dettaglio pi? basso ovvero [d7, d8, d9]) fino all?ultimo livello di dettaglio d10 che ? quello a frequenza pi? bassa. Quindi l?energia percentuale dell?ultimo livello di dettaglio d10 cresce rispetto a quella degli altri livelli. Tali prove sperimentali mostrano come l?ultimo livello di dettaglio d10 sia il livello significativo per capire a quale range la cinghia stia lavorando. From the values of table 2 of Fig. 6,? It is possible to notice how as the tension of the belt decreases (and therefore the vibration frequency of the belt decreases) the energy content of the current signal detected by the current sensor (4) moves from intervals at a frequency pi? high (which are those with the lowest level of detail ie [d7, d8, d9]) up to the last level of detail d10 which? the one at frequency pi? low. So the percentage energy of the last level of detail d10 increases with respect to that of the other levels. These experimental tests show that the last level of detail d10 is the significant level to understand at which range the belt is working.

A titolo esemplificativo con rifermento a Fig. 7, viene descritto come ? stata effettuata la determinazione dei range di frequenza (T1, T2, T3) di vibrazione della cinghia. By way of example, with reference to Fig. 7, it is described how? The determination of the frequency ranges (T1, T2, T3) of the belt vibration has been carried out.

Una tensione statica (Fp) della cinghia viene misurata a priori. Il valore di tensione statica ottimale ? calcolato seguendo i riferimenti contenuti nel datasheet della cinghia fornito dalla casa costruttrice. Il valore di tensione statica (Fp) deve tener conto per? del sistema su cui verr? montata la cinghia, considerando le varie inerzie che andr? a movimentare A static tension (Fp) of the belt is measured a priori. The optimal static voltage value? calculated following the references contained in the belt datasheet provided by the manufacturer. The static voltage value (Fp) must take into account for? of the system on which it will come? mounted the belt, considering the various inertia that will go? to move

Viene calcolata la frequenza naturale (Fr) della cinghia necessaria, affinch? la cinghia abbia una tensione statica sufficiente per movimentare i vari carichi, applicando la seguente equazione: Is the natural frequency (Fr) of the necessary belt calculated, so that? the belt has sufficient static tension to handle the various loads, applying the following equation:

Fp = m * (2l * Fr)<2 >(1) Fp = m * (2l * Fr) <2> (1)

In cui l = lunghezza della cinghia in metri, ? = massa della cinghia per unit? di lunghezza Where l = length of the belt in meters,? = mass of the belt per unit? of length

Pi? precisamente, la puleggia motrice (P1) ? collegata direttamente su un riduttore di giri collegato al rotore del motore; ci sono altre due pulegge (P2, P3) poste alla stessa altezza, che semplicemente garantiscono un corretto allineamento e una corretta stabilit? alla cinghia. Pi? precisely, the driving pulley (P1)? connected directly to a speed reducer connected to the motor rotor; there are two other pulleys (P2, P3) placed at the same height, which simply guarantee correct alignment and correct stability? to the belt.

Nel caso particolare in esame, la cinghia (20) ? fissata alle estremit? di un asse su cui si muove un robot. Il motore agendo sulla rotazione della cinghia dentata (P1) fa s? che il robot sia in grado di spostarsi lungo tutta la lunghezza dell?asse. In the particular case under consideration, the belt (20)? fixed at the ends? of an axis on which a robot moves. The motor acting on the rotation of the toothed belt (P1) does s? that the robot is able to move along the entire length of the axis.

Mt rappresenta il momento torcente. Mt represents the torque.

Mt = Fu * r Mt = Fu * r

In cui Fu ? la forza periferica. Where was it? the peripheral force.

Fp = 2 Fu Fp = 2 Fu

I datasheet delle cinghie riportano la stretta relazione tra il tempo di vita del sistema di trasmissione (RUL) e il tensionamento adeguato della cinghia, quindi di conseguenza l?affidabilit? dell?intero sistema di trasmissione. Infatti per tensionamenti non adeguati, la cinghia potrebbe non essere in grado di avere le stesse prestazioni e pu? non riuscire a sopportare i carichi a cui viene sottoposta, con conseguente deformazione o rottura della stessa. The datasheets of the belts show the close relationship between the life time of the transmission system (RUL) and the adequate tensioning of the belt, therefore consequently the reliability? of the entire transmission system. In fact, for inadequate tensioning, the belt may not be able to have the same performance and can? not being able to withstand the loads to which it is subjected, with consequent deformation or breakage of the same.

La tensione statica (Fp) ? la forza necessaria ad evitare salti della cinghia sulla puleggia durante un normale funzionamento. The static voltage (Fp)? the force necessary to avoid skipping of the belt on the pulley during normal operation.

Il corretto valore della tensione statica ? pari a Fp = 2*Fu. La forza periferica Fu pu? essere calcolata in diversi modi, solitamente a partire dal peso massimo che il robot pu? trasportare e dalle inerzie degli assi. The correct static voltage value? equal to Fp = 2 * Fu. The peripheral force Fu pu? be calculated in different ways, usually starting from the maximum weight that the robot can? transport and from the inertia of the axes.

Per ogni asse vengono riportati i valori necessari di pretensionamento (Fp) delle cinghie, calcolati come valori di frequenza di un tratto libero. Ovvero seguendo l?equazione (1), una volta calcolata la tensione statica (Fp ) necessaria alla cinghia per eseguire i movimenti in sicurezza, viene calcolato il corrispondente valore di frequenza in Hz dipendente dal tratto di lunghezza libero della cinghia. For each axis, the necessary belt pretensioning values (Fp) are reported, calculated as frequency values of a free section. In other words, following equation (1), once the static tension (Fp) necessary for the belt to perform the movements in safety has been calculated, the corresponding frequency value in Hz is calculated, depending on the free length of the belt.

Con riferimento a Fig. 8, viene utilizzato un microtensionatore o fonometro (M) per misurare la frequenza di vibrazione della cinghia (20). Il micro-tensionatore (M) ha una testa sensibile, che viene tenuta sopra la cinghia (20). Quando la cinghia viene pizzicata da ferma, inizia a vibrare alla sua frequenza naturale, le vibrazioni vengono rilevate dal microtensionatore (M) e la frequenza di vibrazione viene quindi visualizzata sullo schermo del micro-tensionatore (M). With reference to Fig. 8, a micro-tensioner or sound level meter (M) is used to measure the vibration frequency of the belt (20). The micro tensioner (M) has a sensitive head, which is held above the belt (20). When the belt is pinched while stationary, it begins to vibrate at its natural frequency, the vibrations are detected by the micro tensioner (M) and the vibration frequency is then displayed on the micro tensioner screen (M).

Il micro-tensionatore (M) ? utilizzato al fine di trovare range di vibrazione (T1) in cui la cinghia funziona in condizione di sicurezza. Infatti, quando la tensione statica (Fp) della cinghia calcolata come valore di frequenza di vibrazione, scende sotto il valore in Hz corrispondente al valore della necessaria forza periferica (Fu), la tensione statica (Fp) non ? pi? sufficiente per spostare tutti i carichi e la cinghia (20) inizia a presentare deformazione durante il movimento. Proprio questo fenomeno d? origine ai vari failures comuni (rottura, abrasioni, pezzi della cinghia rotti, denti di cinghia rovinati, ecc). The micro-tensioner (M)? used in order to find the vibration range (T1) in which the belt works in a safe condition. In fact, when the static tension (Fp) of the belt, calculated as the vibration frequency value, falls below the value in Hz corresponding to the value of the necessary peripheral force (Fu), the static tension (Fp) does not? pi? sufficient to move all loads and the belt (20) begins to deform during movement. Just this phenomenon d? origin of various common failures (breakage, abrasions, broken belt pieces, damaged belt teeth, etc.).

In questo modo invertendo l?equazione (1), si pu? ottenere la correlazione fra il valore della pressione statica Fp desiderata (solitamente calcolata dal reparto meccanico che istala la cinghia), al quale corrisponde una certa frequenza naturale della cinghia in Hz: In this way, by inverting the equation (1), one can? obtain the correlation between the desired static pressure value Fp (usually calculated by the mechanical department that installs the belt), which corresponds to a certain natural frequency of the belt in Hz:

Nella tabella 3 sono riportati i valori in Hz della frequenza di vibrazione della cinghia, al variare della lunghezza (l) del tratto libero della cinghia. Table 3 shows the values in Hz of the vibration frequency of the belt, as the length (l) of the free belt section varies.

Tabella 3 Table 3

A seguito di questi studi si ? perci? pensato di individuare tre range di frequenza (T1, T2 e T3) rilevati sperimentalmente su un tratto libero l=500 mm, Following these studies, yes? why? thought of identifying three frequency ranges (T1, T2 and T3) experimentally detected on a free section l = 500 mm,

Il primo range di frequenza (T1) si ha per frequenze maggiori a 50 Hz in cui si ha una corretta pressione statica (Fp) della cinghia. The first frequency range (T1) occurs for frequencies higher than 50 Hz in which there is a correct static pressure (Fp) of the belt.

Il secondo range di frequenza (T2) si ha per frequenze comprese tra 32 Hz e 50 Hz, in cui si hanno valori minimi della forza periferica Fu al fine di non avere deformazione della cinghia. The second frequency range (T2) occurs for frequencies between 32 Hz and 50 Hz, in which there are minimum values of the peripheral force Fu in order to avoid deformation of the belt.

Il terzo range di frequenza (T3) si ha per frequenze minori o uguali a 32 Hz, in cui la cinghia inizia a presentare deformazione durante il suo funzionamento. The third frequency range (T3) occurs for frequencies lower than or equal to 32 Hz, in which the belt begins to show deformation during its operation.

Per la rilevazione di guasti nel motore elettrico (1) o nell?azionamento del motore viene preso in considerazione il contenuto energetico (Ed2) che corrisponde al secondo livello di dettaglio (d2), tale contenuto energetico viene calcolato dalla seguente formula: For the detection of faults in the electric motor (1) or in the motor drive, the energy content (Ed2) which corresponds to the second level of detail (d2) is taken into consideration, this energy content is calculated by the following formula:

Ed2 = 100*(C2)<2>/Et (F5) Ed2 = 100 * (C2) <2> / Et (F5)

Dove C2 sono i coefficienti estratti dal vettore dei coefficienti C che appartengono, nello specifico, al livello di dettaglio d2 e l?energia totale (Et) ? calcolata dalla formula (F1). Where C2 are the coefficients extracted from the vector of the coefficients C which belong, specifically, to the level of detail d2 and the total energy (Et)? calculated by the formula (F1).

L?indice W2 del contenuto energetico del secondo livello di dettaglio ? dato dalla seguente formula The W2 index of the energy content of the second level of detail? given by the following formula

W2 = Ed2/Ea (F6) W2 = Ed2 / Ea (F6)

In cui Ed2 ? dato dalla formula F5 ed Ea ? dato dalla formula F3. Where Ed2? given by the formula F5 and Ea? given by the formula F3.

In questo caso l?indice W2 del contenuto energetico del secondo livello di dettaglio serve ad identificare un particolare guasto di natura elettrica che equivale al corto circuito di una delle fasi statoriche. Questo guasto pu? dipendere da un problema sulle fasi statoriche stesse, oppure da un malfunzionamento del circuito che eroga la potenza (inverter). In this case the W2 index of the energy content of the second level of detail serves to identify a particular fault of an electrical nature which is equivalent to a short circuit in one of the stator phases. This failure can? depend on a problem on the stator phases themselves, or on a malfunction of the circuit that supplies the power (inverter).

Quando un guasto di natura elettrica si presenta nel motore o nell?inverter, variazioni in termini di ampiezza e frequenza, sono riscontrabili nel segnale elettrico uscente dal motore. Queste variazioni si ripresentano in range di frequenza dipendenti dal segnale di output gestito dall?inverter. When an electrical fault occurs in the motor or in the inverter, variations in terms of amplitude and frequency can be found in the electrical signal coming out of the motor. These variations recur in frequency ranges depending on the output signal managed by the inverter.

Un inverter ? un apparato elettronico di ingresso/uscita in grado di convertire una corrente continua (bus DC) in ingresso in una corrente alternata in uscita e di variarne i parametri di ampiezza e frequenza. An inverter? an electronic input / output device capable of converting a direct current (DC bus) at the input into an alternating current at the output and to vary the parameters of amplitude and frequency.

I segnali di corrente assorbiti dal motore hanno una componente in frequenza fondamentale, chiamata frequenza di alimentazione che dipende proprio dal segnale modulante generato dall?inverter. Questa frequenza di alimentazione ? strettamente correlata con la velocit? del rotore ad esempio nel caso di motori sincroni a magneti permanenti, vale la formula: The current signals absorbed by the motor have a fundamental frequency component, called the power frequency which depends on the modulating signal generated by the inverter. This power frequency? strictly correlated with the speed? of the rotor, for example in the case of permanent magnet synchronous motors, the following formula applies:

Dove P ? il numero di coppie di poli del motore. Where P? the number of pole pairs of the motor.

Quindi per motori che lavorano in regime transitorio e quindi con valori di velocit? del rotore ( ?) variabili nel tempo, la frequenza di alimentazione (?) non ? una sola frequenza ben definita, bens? varier? nel tempo, cos? come varia il segnale di comando modulato. So for motors that work in transient regime and therefore with speed values? of the rotor (?) variable over time, the power frequency (?) not? a single well-defined frequency, but? varier? over time, cos? how the modulated control signal varies.

Nel caso di guasto su una fase del motore (ad esempio la prima fase a), l?inverter genera un segnale modulato con periodo massimo ad esempio pari a T = 0.0005 sec., equivalente ad un segnale modulato di frequenza pari a 2 kHz. Per poter inseguire lo stesso profilo di velocit?, e quindi mantenere le prestazioni, l?inverter dovr? sopperire alle mancanze dovute al guasto sulla prima fase, fornendo maggiore corrente nelle due fasi restanti (b e c). In the event of a fault on a motor phase (for example the first phase a), the inverter generates a modulated signal with a maximum period for example equal to T = 0.0005 sec., Equivalent to a modulated signal with a frequency equal to 2 kHz. In order to follow the same speed profile, and thus maintain performance, the inverter will have to? make up for the shortcomings due to the fault on the first phase, supplying more current in the two remaining phases (b and c).

Con il metodo proposto, quindi, analizzando la corrente nel secondo livello di dettaglio d2 che contiene le componenti in frequenza presenti nel segnale fra i 2 e i 4 kHz (ovvero il range di frequenza in cui lavora l?inverter), si evidenzia una crescita in termini di energia del segnale in questa particolare sotto-banda. Questo aumento in termini di energia viene monitorato, attraverso l?indice W2 corrispondete al secondo livello di dettaglio. With the proposed method, therefore, by analyzing the current in the second level of detail d2 which contains the frequency components present in the signal between 2 and 4 kHz (i.e. the frequency range in which the inverter works), there is a growth in terms of signal energy in this particular sub-band. This increase in terms of energy is monitored, through the W2 index corresponding to the second level of detail.

Di seguito viene riportata una Tabella 4 in cui sono indicati alcuni valori di riferimento W2R dell?indice, ottenuti su valori di corrente del motore acquisiti durante cicli di lavoro della macchina sia in caso nominale sia in caso di guasto. Below is a Table 4 which indicates some reference values W2R of the index, obtained on the motor current values acquired during the working cycles of the machine both in the nominal case and in the event of a fault.

Tabella 4 Table 4

Da tale tabella si pu? notare la notevole crescita dell?indice W2 nel caso di presenza di guasto, questo permette di scegliere un valore di soglia W2T che consenta di stabilire quando l?apparecchiatura funziona in condizioni nominali e quando funziona in condizioni di guasto. From this table you can? note the considerable increase of the W2 index in the event of a fault, this allows you to choose a threshold value W2T that allows you to establish when the equipment works in nominal conditions and when it works in fault conditions.

In questo caso il valore e di soglia potrebbe essere scelto pari a W2T = 0.1500. In this case the threshold value e could be chosen equal to W2T = 0.1500.

Se l?indice W2 calcolato in continuo ? minore del valore di soglia W2T, il macchinario funziona in condizioni nominali e non viene attivato alcun allarme. If the W2 index calculated continuously? less than the threshold value W2T, the machinery operates in nominal conditions and no alarm is activated.

Se l?indice W2 calcolato in continuo ? maggiore o uguale al valore di soglia W2T, il macchinario funziona in condizioni di guasto e viene attivato l?allarme (9). If the W2 index calculated continuously? greater than or equal to the threshold value W2T, the machinery operates in fault conditions and the alarm (9) is activated.

Alle presenti formi di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse. Equivalent variations and modifications can be made to the present embodiments of the invention, within the reach of a person skilled in the art, which however fall within the scope of the invention expressed by the appended claims.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la diagnosi di guasti in un macchinario azionato da un motore elettrico (1), il metodo comprendendo i seguenti passi: - rilevazione di un segnale di corrente (s(t)) assorbita dal motore elettrico (1) durante il suo funzionamento, - processamento del segnale di corrente (s(t)) con un filtraggio di inviluppo, in modo da ottenere un segnale di corrente filtrato (S(t)), - scomposizione del segnale di corrente filtrato (S(t)) mediante una decomposizione di wavelet (6) in modo da ottenere un vettore di coefficienti (C) rappresentativi di livelli energetici di dettaglio (Edi) e di livelli energetici di approssimazione (Eai), - elaborazione di detti coefficienti del vettore di coefficienti (C) in modo da ottenere un indice (Wx) relativo al livello di dettaglio x-esimo, - calcolo sperimentale di una pluralit? di valori di riferimento (WxR) di detto indice (Wx) in condizioni nominali del macchinario e in condizioni di guasto del macchinario, - individuazione di almeno un valore di soglia (WxT) tra detti valori di riferimento dell?indice (WxR) che definisce una soglia tra il funzionamento del macchinario in condizioni nominali e il funzionamento del macchinario in condizioni di guasto; - confronto di detto indice (Wx) calcolato in continuo durante il funzionamento dell?apparecchiatura con detto almeno un valore di soglia (WxT); - attivazione di un allarme (9) se il valore di detto indice (Wx) ? maggiore o uguale a detto almeno un valore di soglia (WxT). CLAIMS 1. Method for diagnosing faults in machinery driven by an electric motor (1), the method comprising the following steps: - detection of a current signal (s (t)) absorbed by the electric motor (1) during its operation, - processing of the current signal (s (t)) with an envelope filtering, in order to obtain a filtered current signal (S (t)), - decomposition of the filtered current signal (S (t)) by means of a wavelet decomposition (6) in order to obtain a vector of coefficients (C) representing detailed energy levels (Edi) and approximation energy levels (Eai) , - processing of said coefficients of the coefficient vector (C) so as to obtain an index (Wx) relative to the x-th level of detail, - experimental calculation of a plurality? of reference values (WxR) of said index (Wx) in nominal conditions of the machinery and in conditions of failure of the machinery, - identification of at least one threshold value (WxT) between said reference values of the index (WxR) which defines a threshold between the operation of the machinery under nominal conditions and the operation of the machinery under fault conditions; - comparison of said index (Wx) calculated continuously during the operation of the apparatus with said at least one threshold value (WxT); - activation of an alarm (9) if the value of said index (Wx)? greater than or equal to said at least one threshold value (WxT). 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto indice (Wx) ? uguale al rapporto tra il contenuto energetico (Edx) di un livello di dettaglio (dx) scelto per identificare la presenza di un guasto nell?apparecchiatura e la somma del contenuto energetico di tutti i livelli di approssimazione (Ea). Method according to claim 1, wherein said index (Wx)? equal to the ratio between the energy content (Edx) of a level of detail (dx) chosen to identify the presence of a fault in the equipment and the sum of the energy content of all levels of approximation (Ea). 3. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto segnale di corrente (s(t)) ? ottenuto mediante un rilevatore di corrente (4) disposto nel motore elettrico (1) o in un sistema di alimentazione elettrica (3) del motore elettrico. Method according to any one of the preceding claims, wherein said current signal (s (t))? obtained by means of a current detector (4) arranged in the electric motor (1) or in an electric power supply system (3) of the electric motor. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detto motore elettrico (1) ? un motore trifase a corrente alternata (AC) alimentato da un sistema di alimentazione elettrica (3) comprendente un inverter collegato mediante tre fasi (U, V, W) agli avvolgimenti di uno statore (11) del motore elettrico e detto rilevatore di corrente (4) ? disposto su una delle tre fasi (U, V, W) del motore elettrico. Method according to claim 3, wherein said electric motor (1)? a three-phase alternating current (AC) motor powered by an electric power supply system (3) comprising an inverter connected by three phases (U, V, W) to the windings of a stator (11) of the electric motor and said current detector ( 4)? arranged on one of the three phases (U, V, W) of the electric motor. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta apparecchiatura comprende un sistema di trasmissione (2) collegato ad un rotore (10) del motore elettrico (1); detta pluralit? di valori di riferimento (WxR) dell?indice sono calcolati sperimentalmente a determinate frequenze di vibrazione del sistema di trasmissione (2); e detto indice (Wx) corrisponde all?indice (W10) del livello di dettaglio pi? alto (d10) della decomposizione di wavelet. Method according to any one of the preceding claims, wherein said apparatus comprises a transmission system (2) connected to a rotor (10) of the electric motor (1); dictates plurality? the reference values (WxR) of the index are experimentally calculated at certain vibration frequencies of the transmission system (2); and said index (Wx) corresponds to the index (W10) of the level of detail pi? high (d10) of the wavelet decomposition. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detta pluralit? di valori di riferimento (WxT) comprendono valori di riferimento (W10T) calcolati con l?indice del livello di dettaglio pi? alto (d10) a frequenze di vibrazione del sistema di trasmissione (2) suddivise in tre range di frequenze: - un primo range di frequenze (T1) in cui il sistema di trasmissione funziona in condizioni di sicurezza; - un secondo range di frequenze (T2) in cui il sistema di trasmissione funziona in condizioni quasi critiche; e - un terzo range di frequenze (T3) in cui il sistema di trasmissione funziona in condizioni citriche. 6. A method according to claim 5, wherein said plurality? of reference values (WxT) include reference values (W10T) calculated with the index of the level of detail pi? high (d10) at vibration frequencies of the transmission system (2) divided into three frequency ranges: - a first range of frequencies (T1) in which the transmission system operates in safe conditions; - a second range of frequencies (T2) in which the transmission system works in almost critical conditions; And - a third frequency range (T3) in which the transmission system works in citric conditions. 7. Metodo secondo le rivendicazioni 6, in cui detto primo range di frequenze (T1) comprende frequenze maggiori o uguali a 50 Hz; detto secondo range di frequenze (T2) comprende frequenze comprese tra 32 Hz e 50 Hz, esclusi gli estremi del range; detto terzo range di frequenze (T3) comprende frequenze minori o uguali a 32 Hz. 7. Method according to claims 6, wherein said first frequency range (T1) comprises frequencies greater than or equal to 50 Hz; said second frequency range (T2) includes frequencies between 32 Hz and 50 Hz, excluding the extremes of the range; said third frequency range (T3) includes frequencies lower than or equal to 32 Hz. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti valori di riferimento (WxT) dell?indice sono calcolati sperimentalmente scegliendo una sottobanda di frequenza del segnale di corrente del motore che presenta maggiori alterazioni di contenuto energetico in caso di guasto, rispetto al caso di funzionamento nominale. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein said index reference values (WxT) are calculated experimentally by selecting a frequency sub-band of the motor current signal which exhibits greater alterations in energy content in the event of a fault , compared to the case of nominal operation. 9. Sistema di diagnosi di guasti di un?apparecchiatura azionata da un motore elettrico, detto sistema comprendendo: - un rilevatore di corrente (4) disposto nel motore elettrico (1) o in un sistema di alimentazione elettrica (3) del motore per rilevare un segnale di corrente (s(t)) assorbita dal motore elettrico (1) durante il suo funzionamento, - un elaboratore di segnale digitale DSP (5) configurato per effettuare un filtraggio di inviluppo del segnale di corrente (s(t)) in modo da ottenere un segnale di corrente filtrato (S(t)), - una decomposizione di wavelet (6) configurata per scomporre il segnale di corrente filtrato (S(t)) in modo da ottenere un vettore di coefficienti (C) rappresentativi di livelli energetici di dettaglio (Edi) e di livelli energetici di approssimazione (Eai), - un?unit? di elaborazione (F) configurata per elaborare detti coefficienti del vettore di coefficienti (C) in modo da ottenere un indice (Wx) relativo ad un livello di dettaglio xesimo, - una memoria (7) in cui ? memorizzato almeno un valore di soglia (WxT) individuato tra una pluralit? di valori di riferimento (WxR) di detto indice (Wx) calcolati sperimentalmente in condizioni nominali del macchinario e in condizioni di guasto del macchinario; in cui detto valore di soglia (WxT) definisce una soglia tra un funzionamento del macchinario in condizioni nominali e un funzionamento del macchinario in condizioni di guasto; - un comparatore (8) configurato per confrontare detto indice (Wx) calcolato in continuo durante il funzionamento dell?apparecchiatura con detto almeno un valore soglia (WxT), - un allarme (9) configurato in modo da essere attivato se il valore di detto indice (Wx) ? maggiore o uguale a detto almeno un valore di soglia (WxT). 9. Failure diagnosis system of equipment driven by an electric motor, said system comprising: - a current detector (4) arranged in the electric motor (1) or in an electric power supply system (3) of the motor to detect a signal of current (s (t)) absorbed by the electric motor (1) during its operation , - a digital signal processor DSP (5) configured to carry out an envelope filtering of the current signal (s (t)) in order to obtain a filtered current signal (S (t)), - a wavelet decomposition (6 ) configured to decompose the filtered current signal (S (t)) in order to obtain a vector of coefficients (C) representing detailed energy levels (Edi) and approximation energy levels (Eai), - a? unit? processing (F) configured to process said coefficients of the coefficient vector (C) so as to obtain an index (Wx) relative to a xth level of detail, - a memory (7) in which? memorized at least one threshold value (WxT) identified among a plurality of of reference values (WxR) of said index (Wx) calculated experimentally in nominal conditions of the machinery and in conditions of failure of the machinery; wherein said threshold value (WxT) defines a threshold between an operation of the machinery in nominal conditions and an operation of the machinery in fault conditions; - a comparator (8) configured to compare said index (Wx) calculated continuously during the operation of the equipment with said at least one threshold value (WxT), - an alarm (9) configured to be activated if the value of said index (Wx)? greater than or equal to said at least one threshold value (WxT). 10. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui detto DSP comprende un filtro di inviluppo di Hilbert. 10. A system according to claim 9, wherein said DSP comprises a Hilbert envelope filter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117436024B (en) * 2023-12-19 2024-03-08 湖南翰文云机电设备有限公司 Fault diagnosis method and system based on drilling machine operation data analysis

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007033258A2 (en) * 2005-09-14 2007-03-22 University Of Massachusetts Multi-scale enveloping spectrogram signal processing for condition monitoring and the like
WO2013180723A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 University Of Connecticut Methods apparatuses for defect diagnosis in a mechanical system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20110722A1 (en) 2011-08-03 2013-02-04 Microelettrica Scientifica Spa DEVICE OF EMULATOR OF VARIABLE IMPEDANCE, AND SYSTEM OF CONTROL AND REGULATION OF THE STATE OF NEUTRAL IN A THREE-PHASE SYSTEM, INCLUDING SUCH A DEVICE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007033258A2 (en) * 2005-09-14 2007-03-22 University Of Massachusetts Multi-scale enveloping spectrogram signal processing for condition monitoring and the like
WO2013180723A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 University Of Connecticut Methods apparatuses for defect diagnosis in a mechanical system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIN XIAOHANG ET AL: "Anomaly Detection and Fault Prognosis for Bearings", IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 65, no. 9, 1 September 2016 (2016-09-01), pages 2046 - 2054, XP011619123, ISSN: 0018-9456, [retrieved on 20160809], DOI: 10.1109/TIM.2016.2570398 *
RIVAS E ET AL: "Condition Assessment of Power OLTC by Vibration Analysis Using Wavelet Transform", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, IEEE SERVICE CENTER, NEW YORK, NY, US, vol. 24, no. 2, 1 April 2009 (2009-04-01), pages 687 - 694, XP011253870, ISSN: 0885-8977 *

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