JP2013003150A

JP2013003150A - 回転装置を監視するためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2013003150A
Application number: JP2012137389A
Authority: JP
Inventors: David Whitefield Ii Charles; チャールズ・デイビッド・ホワイトフィールド，ザ・セカンド
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-01-07
Also published as: US20120330604A1; DK201270349A; CN102840880A; US8706443B2; DE102012105394A1

Abstract

【課題】回転装置の動作を監視する際に使用するためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】プロセッサは、センサ４２、入力装置、および表示装置と通信するように結合されており、所定の期間について、コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値を計算するようにプログラムされている。コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の軌道位置値は、プロセッサによって計算される。プロセッサは、前記入力装置を介するユーザ選択入力に応じて、計算された複数の時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレース、および計算された複数の軌道位置値に対応する複数の軌道トレースのうちの少なくとも１つを図で表す。
【選択図】図１

Description

本明細書に開示された対象は一般的に監視システムに関し、より具体的には回転装置の動作を監視する際に使用するためのシステムおよび方法に関する。

知られている機械は、動作中に振動や他の挙動を示すことがある。このような挙動を測定して、たとえばモーター駆動軸において示された振動の量、軸の回転位置、および／あるいは機械またはモーターの他の適切な動作特性を決定するためにセンサを使用できる。多くの場合、センサは複数のモニタおよび少なくとも１つのプロセッサを含む監視システムに結合されている。監視システムは、センサから検知した測定値を表す信号を受信して、ユーザによって使用可能な形式で測定値を表示する診断プラットフォームにそれらの測定値を送信する。

しかし、少なくともいくつかの知られている診断プラットフォームは、センサから受信した測定値を表示するために利用できる領域が限られている場合がある。したがって、知られている診断システムは、一度に所望の測定データの一部しか技術者またはユーザに表示できない場合がある。このように、技術者またはユーザは、機械内の動作障害および／またはエラーを容易におよび／または迅速に診断できない場合がある。障害および／またはエラーの診断に付随する困難、および／またはその遅延によって、機械に損傷を生じさせることもあり、および／または望ましくないことに一定期間その機械が使えなくなることもある。

米国特許出願公開第２０１１／０１２５４６１号明細書

一態様では、回転装置の動作を監視する際に使用するためのシステムが提供される。本システムは、少なくとも１つのセンサ、入力装置、表示装置、およびプロセッサを含む。センサは、回転装置に結合されたコンポーネントの位置を検知して、参照に対してコンポーネントの位置を示す信号を生成するように構成されている。入力装置は、ユーザ選択入力を示す信号を生成するように構成されている。プロセッサは、センサ、入力装置、および表示装置と通信するように結合されており、所定の期間について、コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値を計算するようにプログラムされている。コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の軌道位置値は、プロセッサによって計算される。プロセッサは、前記入力装置を介するユーザ選択入力に応じて、計算された複数の時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレース、および計算された複数の軌道位置値に対応する複数の軌道トレースのうちの少なくとも１つを図で表す。

他の態様では、コンピュータ実行可能命令を実装した１つまたは複数のコンピュータ可読記憶メディアであって、そのコンピュータ実行可能命令が少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、参照に対して回転装置に結合されたコンポーネントの位置を示す信号を受信させるコンピュータ可読記憶メディアが提供される。プロセッサは、所定の期間について、コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値も計算する。コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の軌道位置値がプロセッサによって計算される。プロセッサは、前記入力装置を介するユーザ選択入力に応じて、計算された複数の時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレース、および計算された複数の軌道位置値に対応する複数の軌道トレースのうちの少なくとも１つを図で表す。

他の態様では、回転装置の動作を監視する方法が提供される。本方法は、参照に対して、少なくとも１つのセンサから回転装置に結合されたコンポーネントの相対位置を示す１つまたは複数の信号を送信するステップを含む。コンピューティングデバイスは、所定の期間について、コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値を計算する。基準面内のコンポーネントの位置を含む複数の軌道位置値は、コンピューティングデバイスによって計算される。コンピューティングデバイスは、計算された時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレース、および計算された軌道位置値に対応する複数の軌道トレースのうちの少なくとも１つを表す。

例示的な回転装置の概略図である。図１に示される回転装置で使用できる例示的なコンポーネントの断面図である。図１に示される回転装置を監視するために使用できる例示的な監視システムのブロック図である。図１に示される回転装置の動作を監視する際に使用できる例示的方法の流れ図である。図４に示される方法で使用できる例示的なグラフィカルインターフェースである。

本明細書に記載の例示的方法およびシステムは、基準面内の回転コンポーネントの検知された振動に対応する複数のトレースを同時に表示する監視システムを提供することによって、少なくともいくつかの知られている診断プラットフォームの少なくともいくつかの欠点を克服する。さらに本明細書に記載の実施形態は、コンポーネントの検知された振動振幅に対応する複数のトレースを図で表すコンピューティングデバイスを含み、ユーザが複数の測定スケール因子から選択することによってトレースのサイズおよび形を調整できるようにする。本明細書に記載の監視システムは、回転コンポーネントの振動振幅に対応する複数のトレースを表示することによって、ユーザが知られている診断システムと比較して望ましくない振動振幅を迅速かつ効率的に識別できるようにする。その結果、回転コンポーネントの動作効率の向上が促進される。

図１は、例示的な回転装置１０の概略図である。図２は、回転装置１０で使用できる例示的な回転コンポーネント１２の断面図である。回転装置１０の動作中、回転コンポーネント１２の相対位置が知られていることが望ましい。図３は、回転装置１０を監視するために使用できる例示的な監視システム１４のブロック図である。

例示的実施形態では、回転装置１０はタービンエンジンシステムである。あるいは、回転装置１０はスチームタービンエンジン、ポンプ、モーター、または回転コンポーネントを含む他の任意のシステムでもよい。例示的実施形態では、タービンエンジンシステム１０は、吸気部分１６、吸気部分１６の下流に結合された圧縮部分１８、圧縮部分１８の下流に結合された燃焼部分２０、燃焼部分２０の下流に結合されたタービン部分２２、および排気部分２４を含む。駆動軸２８は、中心軸３０に沿ってタービン部分２２と圧縮部分１８との間に拡張する。さらに、タービンエンジンシステム１０は、駆動軸２８を支持するために、少なくとも１つのベアリング３２などの少なくとも１つの支持要素も含む。燃焼部分２０は複数の燃焼器３４を含む。燃焼部分２０は、それぞれの燃焼器３４が圧縮部分１８と流体連通できるように圧縮部分１８に結合されている。

燃料アセンブリ３６は、燃料の流れを燃焼器３４に提供するためにそれぞれの燃焼器３４に結合されている。タービン部分２２は、タービンエンジンシステム１０の動作中に発電機３８に電力負荷を与えるために、駆動軸２８で圧縮部分１８および発電機３８に回転自在に結合されている。発電機３８は、ユーティリティグリッドに電力を供給するために、たとえば電気ユーティリティグリッド（図示せず）などの電源に結合されている。あるいは、回転装置１０は他の構成を有して、他のタイプのコンポーネントを使用してもよい。たとえば、回転装置１０は複数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、および／または他のタイプの発電装置を含んでもよい。

例示的実施形態では、監視システム１４は、複数のセンサ４２と通信するように結合されたコンピューティングデバイス４０を含む。それぞれのセンサ４２は、タービンエンジンシステム１０の動作および環境状態に関する様々なパラメータを検知する。センサ４２は、振動センサ、位置センサ、温度センサ、加速センサ、速度センサ、流圧センサ、電力負荷センサ、および／またはタービンエンジンシステム１０の動作に関する様々なパラメータを検知する他の任意のセンサを含むことができるが、それらだけに限定されない。本明細書で使用されるように、「パラメータ」という用語は、定められた位置での温度、流圧、電力負荷、振動、回転速度、および流量など、その値がタービンエンジンシステム１０の動作および環境状態を定義するために使用できる物理的プロパティを指す。

例示的実施形態では、監視システム１４は、コンポーネント１２の振動および／または位置を検知するために、たとえば圧縮部分１８、タービン部分２２、および／または駆動軸２８などの、タービンエンジンシステム１０のコンポーネント１２の近傍に、または隣接して位置する少なくとも１つの近接センサ４４を含む。近接センサ４４はコンピューティングデバイス４０と通信できるように結合されており、近接センサ４４に対するコンポーネント１２の位置を検知して、検知した位置をコンピューティングデバイス４０に送信するように構成されている。一実施形態では、近接センサ４４は、ベアリング３２に対する駆動軸２８の振動および／または位置を検知するために、駆動軸２８に隣接して、およびベアリング３２の近傍にまたは隣接して位置する。他の実施形態では、近接センサ４４は、コンポーネント１２の位置および／または振動を示す信号を生成するために渦電流を生成する。さらに、近接センサ４４は、駆動軸２８と近接センサ４４との間の間隙またはスペースなどの、回転機械コンポーネント１２間の間隙４６またはスペースを示す信号を生成するために渦電流を生成する。

例示的実施形態では、駆動軸２８に関する３次元のデカルト座標系を定義するために、３つの直交軸Ｘ、Ｙ、およびＺが使用されている。具体的には、Ｚ軸はコンポーネント１２の中心点４８を通じて実質的に同軸で拡張するように配置され、Ｘ軸およびＹ軸はタービンエンジンシステム１０内に基準面５０を形成するように交差している。例示的実施形態では、監視システム１４は、Ｙ軸に対するコンポーネント１２の位置を検知する際に使用するための、および検知した位置をコンピューティングデバイス４０に送信するための、Ｙ軸に沿ってコンポーネント１２に隣接して位置する第１近接センサ５２を含む。監視システム１４は、Ｘ軸に対するコンポーネント１２の位置を検知する際に使用するための、および検知した位置を示す信号をコンピューティングデバイス４０に送信するための、Ｘ軸に沿ってコンポーネント１２に隣接して位置する第２近接センサ５４も含む。

さらに、例示的実施形態では、監視システム１４は、コンポーネント１２の回転速度および／または回転周波数を検知する際に使用するための、および検知した回転速度および／または検知した回転周波数を示す信号をコンピューティングデバイス４０に送信するための、少なくとも１つの速度センサ５６を含む。より具体的には、コンポーネント１２のそれぞれの回転中にマークまたはノッチ（図示せず）が速度センサ５６を超えて回転すると、それぞれの速度センサ５６は、コンポーネント１２上に、所定のマーク、あるいは磁気ストライプまたはコンポーネント１２からの異なる物質、あるいはノッチなどの目印を検出する。他の増分回転／時間目印±９０°、±１８０°などがあってよい。例示的実施形態では、速度センサ５６は、コンポーネント１２の回転周波数を計算または決定する際に使用するために、マークまたはノッチの検出を表す信号をコンピューティングデバイス４０に送信する。

例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、プログラムされた命令を実行するためにメモリ装置６０と通信するように結合されたプロセッサ５８を含む。いくつかの実施形態では、実行可能命令はメモリ装置６０に格納される。あるいは、実行可能命令はコンピュータネットワークを介して他の装置から取得されてもよい。例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、プログラミングプロセッサ５８によって本明細書に記載の１つまたは複数の動作を実行するようにプログラム可能である。たとえば、プロセッサ５８は、動作を１つまたは複数の実行可能命令として符号化して、その実行可能命令をメモリ装置６０内に提供することによってプログラムできる。プロセッサ５８は１つまたは複数の処理装置を含むことができる（たとえばマルチコア構成で）。

プロセッサ５８は、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、および／あるいは本明細書に記載の機能を実行できる他の回路またはプロセッサを含むことができるが、それらに限定されない。本明細書に記載の方法は、これに限定されないが記憶装置および／またはメモリ装置を含む、持続性コンピュータ可読メディアで実施される実行可能命令として符号化できる。プロセッサによって実行されると、このような命令は本明細書に記載の方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。上記の例は例示的なものに過ぎず、プロセッサという用語を定義および／または意味を限定することを意図するものでは決してない。

例示的実施形態では、メモリ装置６０は、実行可能命令および／または他のデータなどの情報を選択的に格納および取得できるようにする１つまたは複数の装置である。メモリ装置６０は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、および／またはハードディスクなどの１つまたは複数のコンピュータ可読メディアを含むことができるが、それらに限定されない。メモリ装置６０は、これに限定されないが、実行可能命令および／または本明細書に記載の方法で使用することに適した他の任意のタイプのデータを格納するように構成され得る。

例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、プロセッサ５８に結合されたプレゼンテーションインターフェース６２を含む。プレゼンテーションインターフェース６２は、これに限定されないが、コンポーネント１２の検知された振動振幅に対応する複数のトレースなどの情報をユーザ６４に出力（たとえば、表示、印刷、および／またはその他の出力）するように構成されている。たとえば、プレゼンテーションインターフェース６２は、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または「電子インク」ディスプレイなどの表示装置に結合されたディスプレイアダプタ（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、プレゼンテーションインターフェース６２は複数の表示装置を含む。

コンピューティングデバイス４０は、ユーザ６４から入力を受信する入力インターフェース６６も含む。入力インターフェース６６は、構成データ（たとえばディスプレイ上に提示されるトレースの倍率を増減させるためのスケール因子）の選択またはエントリ、および／または本明細書に記載の方法およびシステムで使用することに適した他の任意の情報を受信するように構成され得る。

例示的実施形態では、入力インターフェース６６は、たとえばキーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、タッチパネル（たとえばタッチパッドまたはタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出器、トグルスイッチ、セレクタダイヤル、および／または音声入力インターフェースを含むことができ、プロセッサ５８に結合される。タッチスクリーンなどの単一のコンポーネントは、プレゼンテーションインターフェース６２の表示装置、および入力インターフェース６６の両方として機能できる。

さらに、コンピューティングデバイス４０は、少なくとも１つのセンサ４２に結合されたセンサインターフェース６８を含む。それぞれのセンサ４２は、コンポーネント１２の検知された動作パラメータに対応する信号を送信する。それぞれのセンサ４２は信号を連続的、定期的、または一度だけ、および／あるいはコンピューティングデバイス４０が本明細書に記載されるように機能できるようにする他の任意の信号タイミングで送信できる。さらに、それぞれのセンサ４２は信号をアナログ形式でもデジタル形式でも送信できる。

コンピューティングデバイス４０は、プロセッサ５８に結合された通信インターフェース７０を含むことができる。通信インターフェース７０は、他のコンピューティングデバイス４０などの遠隔装置と通信するように結合されている。たとえば、通信インターフェース７０は、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、および／またはモバイル遠隔通信アダプタを含むことができるが、それらに限定されない。他の任意の装置もコンピューティングデバイス４０に対して遠隔にあると考えることができる。たとえば、コンピューティングデバイス４０が通信インターフェース７０を介して通信する（たとえば、共有メモリ装置６０を介して通信することとは対照的に）他の任意のコンピューティングデバイス４０も遠隔にあると考えることができる。あるいは、コンピューティングデバイス４０からの所定の距離よりも離れた場所にある場合、その装置は遠隔にあると考えることができる。所定の距離は、たとえば、地理の観点（たとえば１０メートル、１００メートル、または１キロメートル）、および／またはネットワークトポロジの観点（たとえば１ネットワークリンク、２ネットワークリンク、または５ネットワークリンク離れている）から表すことができる。

例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、コンポーネント１２の振幅を計算する際、および／または計算されたコンポーネント振動に対応するトレースを表示する際に使用するデータをメモリ装置６０に格納する、および／または通信インターフェース７０を介して（たとえば他のコンピューティングデバイス４０から）それらのデータにアクセスするように動作可能である。

動作中、吸気部分１６は圧縮部分１８に向けて空気を流す。圧縮部分１８は流入空気を高圧および高温に圧縮して、圧縮された空気を燃焼部分２０に排出する。燃料は燃料アセンブリ３６からそれぞれの燃焼器３４に流され、そこで燃料が圧縮された空気と混ざって燃焼部分２０で点火される。燃焼部分２０は燃焼ガスをタービン部分２２に流し、そこで熱エネルギーが圧縮部分１８および／または発電機３８を駆動するための機械回転エネルギーに変換される。排気ガスはタービン部分２２から出て、排気部分２４を通って大気に流れる。近接センサ５２および５４は、コンポーネント１２の基準面５０に対する位置および／または振動を検知して、検知した位置および／または振動を示す信号をコンピューティングデバイス４０に送信する。コンピューティングデバイス４０は、所定の期間について、所定の軸に沿ったコンポーネント１２の位置を含む複数の時間ベースの位置値を計算する。より具体的には、コンピューティングデバイス４０は、所定の期間について、Ｙ軸に沿ったコンポーネント１２の位置を含む複数の第１の時間ベースの位置値を計算する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、所定の期間について、Ｘ軸に沿ったコンポーネント１２の位置を含む複数の第２の時間ベースの位置値を計算する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、基準面５０内のコンポーネント中心点４８の位置を含む複数の軌道位置値を計算する。

例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、プレゼンテーションインターフェース６２を介して、計算された時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレースを図で表す。さらに、コンピューティングデバイス４０は、計算された軌道位置値に対応する複数の軌道トレースを図で表す。例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、コンピューティングデバイス４０へのユーザ選択入力に応じて複数の時間ベースのトレースおよび／または複数の軌道トレースを選択的に提示する。

図４は、回転装置１０（図１に示される）の動作を監視する際に使用できる例示的方法２００の流れ図である。方法２００の一部は、コンピューティングデバイス４０のいずれか１つ、または任意の組合せによって実行され得る（図１に示される）。図５は、回転装置１０の動作を監視するために使用できる例示的なグラフィカルインターフェース７２である。例示的実施形態では、グラフィカルインターフェース７２はコンピューティングデバイス４０によって提示され（たとえば、図３に示されるプレゼンテーションインターフェース６２を介して）、入力インターフェース６６（図３に示される）を介して入力（たとえば、選択および／またはエントリ）を受信できる。一実施形態では、本明細書に記載の選択のうちの１つまたは複数は、通信インターフェース７０（図３に示される）を介して受信される。たとえば、選択は遠隔コンピューティングデバイス４０の入力インターフェース６６を介して受信でき、遠隔コンピューティングデバイス４０の通信インターフェース７０によって送信できる。

例示的実施形態では、方法２００は、近接センサ４４からコンピューティングデバイス４０に、基準面５０に対するコンポーネント１２の位置を示す信号を送信するステップ２０２を含む。コンピューティングデバイス４０は、受信した信号に少なくとも部分的に基づいて、所定の期間について、所定の軸に沿ったコンポーネント１２の振動振幅を含む、複数の時間ベースの位置値を計算する（２０４）。コンピューティングデバイス４０は、基準面５０内のコンポーネント１２の中心点４８の位置を含む、複数の軌道位置値も計算する（２０６）。例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、計算された時間ベースの位置値に対応する、および所定の軸に沿ったコンポーネント１２の振動振幅を表す、複数の時間ベースのトレース１００を提示する（２０８）。さらに、コンピューティングデバイス４０は、計算された軌道位置値に対応する、およびＸ軸およびＹ軸に沿った基準面５０内の中心点４８の位置を表す、複数の軌道トレース１０２を提示する（２１０）。さらに、コンピューティングデバイス４０は、コンピューティングデバイス４０へのユーザ選択入力に応じて、時間ベースのトレース１００、軌道トレース１０２、または時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２の両方を選択的に提示する（２１２）。一実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、コンポーネント１２の回転方向を示す、軌道トレース１０２に隣接する矢印１０４を表示する。

方法２００は、Ｙ軸に沿ったコンポーネント１２の位置を含む、第１の複数の時間ベースの位置値を計算するステップ（２１４）、およびＸ軸に沿ったコンポーネント１２の位置を含む、第２の複数の時間ベースの位置値を計算するステップ（２１６）も含む。さらに、コンピューティングデバイス４０は、所定の期間について、計算された第１の複数の時間ベースの位置値に対応する、およびＹ軸に沿ったコンポーネント１２の振動振幅を表す、第１の複数の時間ベースのトレース１０６を提示する（２１８）。さらに、コンピューティングデバイス４０は、所定の期間について、計算された第２の時間ベースの位置値に対応する、およびＸ軸に沿ったコンポーネント１２の振動振幅を表す、第２の複数の時間ベースのトレース１０８を提示する（２２０）。

例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０はグラフィカルインターフェース７２にデータディスプレイ１１０および複数のセレクタ１１２を提示する。それぞれのセレクタ１１２は、データディスプレイ１１０内に提示される時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２を可変的に選択および調整できるようにするために、ユーザ選択入力を受信するように構成されている。さらに、データディスプレイ１１０は、時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２を表示する複数のデータ部分１１４を含む。それぞれのデータ部分１１４は、縦軸１２０に沿って、および横軸１２２に沿って配置された、複数の区分１１８に分割されたグラフィカルスケール１１６を含む。

例示的実施形態では、データディスプレイ１１０は、第１データ部分１２４、第２データ部分１２６、および第３データ部分１２８を含む。第１データ部分１２４は第１グラフィカルスケール１３０に関する第１の時間ベースのトレース１０６を提示しており、縦軸１２０に沿ってＹ軸に関するコンポーネントの振動振幅を表示して、横軸１２２に沿って時間を表示している。第２データ部分１２６は軌道トレース１０２を提示しており、縦軸１２０に沿ってＹ軸に関するコンポーネントの振動振幅を表示して、横軸１２２に沿ってＸ軸に関するコンポーネントの振動振幅を表示する、第２グラフィカルスケール１３２を含む。第３データ部分１２８は、第３グラフィカルスケール１３４に関する第２の時間ベースのトレース１０８を提示しており、縦軸１２０に沿ってＸ軸に関するコンポーネントの振動振幅を表示して、横軸１２２に沿って時間を表示している。例示的実施形態では、第２データ部分１２６は、縦軸１２０に沿って第１データ部分１２４と第３データ部分１２８との間にあるので、第１の時間ベースのトレース１０６と第２の時間ベースのトレース１０８との間に軌道トレース１０２が表示される。さらに、例示的実施形態では、第１グラフィカルスケール１３０のスケール単位は、第２グラフィカルスケール１３２および第３グラフィカルスケール１３４のスケール単位とほぼ等しいので、第１の時間ベースのトレース１０６は第２の時間ベースのトレース１０８および軌道トレース１０２に対応して、ユーザが第１の時間ベースのトレース１０６および第２の時間ベースのトレース１０８、ならびに軌道トレース１０２を視覚的に比較して、コンポーネント１２を監視できるようにする。

例示的実施形態では、方法２００は、複数の所定のスケール振幅因子を含む時間ベースの位置値および軌道位置値を計算するステップを含む。コンピューティングデバイス４０は、ユーザ選択入力に応じて、所定のスケール振幅因子に対応する時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２を選択的に提示する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、１、２、５、および１０の倍数の振幅などの、スケール振幅因子に対応する時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２を選択的に提示する。

方法２００は、複数の所定のスケール期間を含む時間ベースの位置値を計算するステップも含む。コンピューティングデバイス４０は、ユーザ選択入力に応じて所定のスケール期間に対応する第１の時間ベースのトレース１０６および第２の時間ベースのトレース１０８を選択的に提示する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、１、２、５、および１０の倍数の期間などの、スケール期間に対応する第１の時間ベースのトレース１０６および第２の時間ベースのトレース１０８を選択的に提示する。

例示的実施形態では、それぞれの区分１１８は、振動振幅単位および／または時間単位などの所定の測定単位に対応する。コンピューティングデバイス４０は、ユーザ選択入力に応じて、それぞれの区分１１８によって定義された測定単位の量を選択的に調整することによって、時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２のサイズおよび形を調整する。さらに、グラフィカルスケール１１６内のそれぞれの軸１２０および１２２は、所定の測定単位の量を含む。コンピューティングデバイス４０は、ユーザ選択入力に応じて、それぞれの軸１２０および１２２によって定義された測定単位の量を選択的に調整することによって、時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２のサイズおよび形も調整する。

例示的実施形態では、方法２００は、速度センサ５６からコンピューティングデバイス４０に、回転装置１０および／またはコンポーネント１２の回転周波数を示す信号を送信するステップも含む。コンピューティングデバイス４０は、検知された回転周波数に少なくとも部分的に基づいて、複数のフィルタリングされた時間ベースの位置値を計算する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、検知された回転周波数に基づいて、複数のフィルタリングされた軌道位置値を計算する。より具体的には、コンピューティングデバイス４０は、たとえばコンポーネント１２の検知された回転周波数についての中心周波数とともにバンドパスフィルタ（図示せず）を使用して、フィルタリングされた時間ベースの位置値および軌道位置値を計算する。このように、例示的実施形態では、フィルタはセンサ５２および５４から受信した信号から望ましくない周波数コンポーネントを除去するので、それぞれのコンポーネント１２の振動の振幅を分離することもでき、および／またはより容易に見られるようにすることもできる。あるいは、フィルタはローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、または監視システム１４が本明細書に記載されるように機能できるようにする他の任意のフィルタでよい。

例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、フィルタリングされていない時間ベースの位置値に対応する複数の直接時間ベースのトレース１３６、および計算されたフィルタリングされた時間ベースの位置値に対応する複数のフィルタリングされた時間ベースのトレース１３８を選択的に提示する。同様に、コンピューティングデバイス４０は、フィルタリングされていない軌道位置値に対応する複数の直接軌道トレース１４０、および計算されたフィルタリングされた軌道位置値に対応する複数のフィルタリングされた軌道トレース１４２を選択的に提示する。例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、ユーザ選択入力に応じて、フィルタリングされた時間ベースのトレース１３８および／または直接時間ベースのトレース１３６を選択的に提示する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、縦軸１２０に沿って直接時間ベースのトレース１３６に隣接するフィルタリングされた時間ベースのトレース１３８を提示する。コンピューティングデバイス４０は、ユーザ選択入力に応じて、フィルタリングされた軌道トレース１４２および／または直接軌道トレース１４０も選択的に提示する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、横軸１２２に沿ってフィルタリングされた軌道トレース１４２に隣接する直接軌道トレース１４０を提示する。

例示的実施形態では、グラフィカルインターフェース７２は、トレース表示セレクタ１４４、フィルタリングセレクタ１４６、振幅因子セレクタ１４８、時間ベースの因子セレクタ１５０、およびスケーリングセレクタ１５２を含む。トレース表示セレクタ１４４は、データディスプレイ１１０内に表示されるべきトレースをユーザが選択できるように構成されている。トレース表示セレクタ１４４は、軌道トレース選択１５４、時間ベース選択１５６、および軌道／時間ベース（ＯＴＢ）トレース選択１５８を含む。コンピューティングデバイス４０は、軌道トレース選択１５４、時間ベース選択１５６、またはＯＴＢトレース選択１５８に対応するユーザ選択入力に応じて、時間ベースのトレース１００および／または軌道トレース１０２を選択的に提示する。例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、軌道トレース選択１５４のユーザ選択に応じて軌道トレース１０２を提示する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、時間ベース選択１５６の選択に応じて時間ベースのトレース１００を提示して、ＯＴＢトレース選択１５８の選択に応じて時間ベースのトレース１００と軌道トレース１０２の両方を提示する。

フィルタリングセレクタ１４６は、直接時間ベースのトレース１３６および直接軌道トレース１４０、あるいは／またはフィルタリングされた時間ベースのトレース１３８およびフィルタリングされた軌道トレース１４２をユーザが選択的に提示できるように構成されている。フィルタリングセレクタ１４６は、直接トレース選択１６０、フィルタリングされたトレース選択１６２、および直接／フィルタリングされたトレース選択１６４を含む。コンピューティングデバイス４０は、直接トレース選択１６０のユーザ選択に応じて、直接時間ベースのトレース１３６および直接軌道トレース１４０を提示して、フィルタリングされたトレース選択１６２のユーザ選択に応じて、フィルタリングされた時間ベースのトレース１３８およびフィルタリングされた軌道トレース１４２を提示する。さらに、コンピューティングデバイス４０は、直接／フィルタリングされたトレース選択１６４のユーザ選択に応じて、直接時間ベースのトレース１３６および直接軌道トレース１４０と、フィルタリングされた時間ベースのトレース１３８およびフィルタリングされた軌道トレース１４２との両方を提示する。

振幅因子セレクタ１４８によって、ユーザはグラフィカルスケール１１６またはそれぞれの区分１１８によって定義された測定単位を調整することによって時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２のサイズおよび形を調整できるようになる。振幅因子セレクタ１４８は、グラフィカルスケール１１６またはそれぞれの区分１１８によって定義された振幅単位に対応する複数の振幅因子１６６を含む。コンピューティングデバイス４０は、選択された振幅因子に対応する時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２を提示する。例示的実施形態では、振幅因子セレクタ１４８は、１、２、５、および１０の倍数のスケール単位を含む振幅因子を含む。あるいは、振幅因子セレクタ１４８は、監視システム１４が本明細書に記載されるように機能できるようにするために、任意の適切な数のスケーリング因子を含むことができる。

時間ベースの因子セレクタ１５０によって、ユーザはグラフィカルスケール１１６またはそれぞれの区分１１８によって定義された期間を調整することによって時間ベースのトレース１００のサイズおよび形を調整できるようになる。時間ベースの因子セレクタ１５０は、１、２、５、および１０の倍数のスケール単位を含む複数の期間スケーリング因子１６８を含む。あるいは、時間ベースの因子セレクタ１５０は、監視システム１４が本明細書に記載されるように機能できるようにするために、他の適切な数のスケーリング因子を含むことができる。例示的実施形態では、コンピューティングデバイス４０は、選択された期間スケーリング因子に対応するようにグラフィカルスケール１１６またはそれぞれの区分１８によって定義された期間を調整することによって、選択された期間振幅因子に対応する時間ベースのトレース１００を選択的に提示する。

スケーリングセレクタ１５２によって、ユーザはグラフィカルスケール１１６またはそれぞれの区分１１８によって定義されたスケールを調整できるようになる。スケーリングセレクタ１５２は、区分ごとの選択１７０およびフルスケール選択１７２を含む。コンピューティングデバイス４０は、区分ごとの選択１７０のユーザ選択に応じてそれぞれの区分１１８によって定義された測定単位の量を調整する。より具体的には、区分ごとの選択１７０を選択した後、振幅因子１６６および期間スケーリング因子１６８がそれぞれの区分１１８によって定義された測定単位の量を調整する。さらに、フルスケール選択１７２を選択した後、振幅因子１６６および期間スケーリング因子１６８がグラフィカルスケール１１６によって定義された測定単位の総数を調整する。

ユーザがＸ軸およびＹ軸に沿ったコンポーネント１２の検知された振動振幅を相互に関連付けて、コンポーネント１２内の望ましくない振動振幅を迅速かつ効率的に識別できるようにするために、データディスプレイ１１０内の時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２の配置および位置が選択される。さらに、監視システム１４によって、ユーザは時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２の振幅および期間を調整することによって時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２のサイズおよび形を調整できるようになる。時間ベースのトレース１００および軌道トレース１０２を選択的に提示することによって、監視システムによってユーザは望ましくない振動振幅を識別できるようになるので、ユーザは修正措置を取ってコンポーネント１２および／または回転装置１０に損傷が生じるのを減らすことができる。

上述のシステムおよび方法は、基準面内の回転コンポーネントの検知された振動振幅に対応する複数のトレースを選択的に提示できるようにする監視システムを提供することによって、知られている診断プラットフォームの少なくともいくつかの欠点を克服する。さらに本明細書に記載の実施形態は、Ｘ軸およびＹ軸に沿った回転コンポーネントの位置を検知して、検知された振動振幅に対応する複数のトレースをデカルト座標系内に図で表す監視システムを提供する。さらに、監視システムによって、ユーザは複数のスケール因子から選択することによってトレースのサイズおよび形を選択的に調整して、表示されたトレースに対応するスケール振幅およびスケール期間を調整できるようになる。回転コンポーネントの振動振幅に対応する複数のトレースを表示することによって、本明細書に記載の監視システムによってユーザは知られている診断システムと比較して望ましくない振動振幅を迅速かつ効率的に識別できるようになり、したがって回転コンポーネントの動作効率が向上する。

本明細書に記載の方法、システム、および装置の例示的な技術効果は、（ａ）参照に対して少なくとも１つのセンサから回転装置に結合されたコンポーネントの相対位置を示す１つまたは複数の信号を送信することと、（ｂ）所定の期間について、コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値を計算することと、（ｃ）基準面内のコンポーネントの位置を含む複数の軌道位置値を計算することと、（ｄ）計算された時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレースと、計算された軌道位置値に対応する複数の軌道トレースとのうちの少なくとも１つを提示することとのうちの少なくとも１つを含む。

回転装置の動作を監視する際に使用するための監視システムおよび方法の例示的実施形態を上記で詳細に説明した。システムおよび方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、方法のシステムおよび／またはステップのコンポーネントは単独で、ならびに本明細書に記載の他のコンポーネントおよび／またはステップとは別々に利用できる。たとえば、方法は他の回転装置と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載のタービンエンジンシステムだけで実施することに限定されない。むしろ、例示的実施形態は他の多くの回転システムアプリケーションと接続して実装および利用できる。

本明細書に記載の実施形態は、本明細書に記載のコンピュータベースおよび／またはコンピュータ装置ベースの動作環境を使用して実行できる。コンピュータまたはコンピューティングデバイスは、１つあるいは複数のプロセッサまたは処理装置、システムメモリ、および任意の形式の持続性コンピュータ可読メディアを含むことができる。例示的な持続性コンピュータ可読メディアには、フラッシュメモリドライブ、ハードディスクドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、フロッピー（商標）ディスク、およびテープカセットがある。例を挙げると、これに限定されないが、コンピュータ可読メディアはコンピュータ記憶メディアおよび通信メディアを備える。コンピュータ可読記憶メディアは持続性であり、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を格納する。通信メディアは一般的に、搬送波または他の転送機構などの変調されたデータ信号内のコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを実施し、あらゆる情報配信メディアを含む。上記の任意の組合せも、コンピュータ可読メディアの範囲内に含まれる。

例示的なコンピューティングシステム環境に関連して説明したが、本発明の実施形態は他の多くの汎用または専用コンピューティングシステム環境または構成で動作可能である。本発明の態様で使用することに適している良く知られたコンピューティングシステム、環境、および／または構成には、これに限定されないが、モバイルコンピューティング装置、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップ装置、マルチプロセッサシステム、ゲーム機、マイクロプロセッサベースシステム、セットトップボックス、プログラマブル家電、モバイル電話、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上述のシステムまたは装置のうちのいずれかを含む分散コンピューティング環境などがある。

本発明の態様は、本明細書に記載の命令を実行するように構成されると、汎用コンピュータを専用コンピューティング装置に変える。本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、ある図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは便宜上そのようになっているに過ぎない。本発明の原則に従って、ある図面のあらゆる特徴を他の図面のあらゆる特徴と組み合わせて参照および／または主張できる。

本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置またはシステムを作成および使用し、かつ任意の組み込まれる方法を遂行すること含めて本発明を実施できるようにするために、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定められ、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの記載から差異のない構造的要素を持つ場合、あるいはそれらが特許請求の範囲の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内であるものとする。

本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、特許請求の趣旨および範囲内で修正を加えて本発明を実施できることが当業者なら理解できよう。

１０回転装置
１２回転コンポーネント
１４監視システム
１６吸気部分
１８圧縮部分
２０燃焼部分
２２タービン部分
２４排気部分
２８駆動軸
３０中心軸
３２ベアリング
３４燃焼器
３６燃料アセンブリ
３８発電機
４０コンピューティングデバイス
４２センサ
４４近接センサ
４６間隙
４８中心点
５０基準面
５２第１近接センサ
５４第２近接センサ
５６速度センサ
５８プロセッサ
６０メモリ装置
６２プレゼンテーションインターフェース
６４ユーザ
６６入力インターフェース
６８センサインターフェース
７０通信インターフェース
７２グラフィカルインターフェース
１００時間ベースのトレース
１０２軌道トレース
１０４矢印
１０６第１の複数の時間ベースのトレース
１０８第２の複数の時間ベースのトレース
１１０データディスプレイ
１１２セレクタ
１１４データ部分
１１６グラフィカルスケール
１１８区分
１２０縦軸
１２２横軸
１２４第１データ部分
１２６第２データ部分
１２８第３データ部分
１３０第１グラフィカルスケール
１３２第２グラフィカルスケール
１３４第３グラフィカルスケール
１３６直接時間ベースのトレース
１３８フィルタリングされた時間ベースのトレース
１４０直接軌道トレース
１４２フィルタリングされた軌道トレース
１４４トレース表示セレクタ
１４６フィルタリングセレクタ
１４８振幅因子セレクタ
１５０時間ベースの因子セレクタ
１５２スケーリングセレクタ
１５４軌道トレース選択
１５６時間ベース選択
１５８ＯＴＢトレース選択
１６０直接トレース選択
１６２フィルタリングされたトレース選択
１６４直接／フィルタリングされたトレース選択
１６６振幅因子
１６８期間スケーリング因子
１７０区分ごとの選択
１７２フルスケール選択
２００方法
２０２信号を送信する
２０４複数の時間ベースの位置値を計算する
２０６複数の軌道位置値を計算する
２０８複数の時間ベースのトレースを提示する
２１０複数の軌道トレースを提示する
２１２時間ベースのトレースおよび軌道トレースを提示する
２１４第１の時間ベースの位置値を計算する
２１６第２の時間ベースの位置値を計算する
２１８第１の複数の時間ベースのトレースを提示する
２２０第２の複数の時間ベースのトレースを提示する

Claims

回転装置（１０）に結合されたコンポーネント（１２）の相対位置を検知して、参照に対して前記コンポーネントの前記位置を示す信号を生成するように構成された少なくとも１つのセンサ（４４）と、
ユーザ選択入力を示す信号を生成するように構成された入力装置（６６）と、
表示装置（６２）と、
前記少なくとも１つのセンサ、前記入力装置、および前記表示装置と通信するように結合されたプロセッサ（５８）であって、
所定の期間について、前記コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値を計算して、
前記コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の軌道位置値を計算して、
前記入力装置を介するユーザ選択入力に応じて、前記計算された複数の時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレース（１００）、および前記計算された複数の軌道位置値に対応する複数の軌道トレース（１０２）のうちの少なくとも１つを図で表すようにプログラムされたプロセッサとを備える、前記回転装置の動作を監視する際に使用するためのシステム（１４）。
前記プロセッサ（５８）が、
所定の測定単位の量を含むグラフィカルスケール（１１６）に関して前記複数の時間ベースのトレース（１００）および前記複数の軌道トレース（１０２）を提示して、
前記時間ベースのトレースの形および前記軌道トレースの形を選択的に調整するために、ユーザ選択に応じて前記グラフィカルスケール内の測定単位の前記量を調整する
ようにさらにプログラムされる、請求項１記載のシステム（１４）。
Ｙ軸に沿った前記コンポーネント（１２）の位置を検知するように構成された第１センサ（５２）と、
Ｘ軸に沿った前記コンポーネントの位置を検知するように構成された第２センサ（５４）とをさらに備える、請求項１記載のシステム（１４）。
前記プロセッサ（５８）が、
所定の期間について、前記Ｙ軸に沿った前記コンポーネント（１２）の相対位置を含む第１の複数の時間ベースの位置値を計算して、
前記所定の期間について、前記Ｘ軸に沿った前記コンポーネントの相対位置を含む第２の複数の時間ベースの位置値を計算して、
前記計算された第１の複数の時間ベースの位置値に対応する第１の時間ベースのトレース（１０６）、および前記計算された第２の複数の時間ベースの位置値に対応する第２の時間ベースのトレース（１０８）を図で表すようにさらにプログラムされる、請求項３記載のシステム（１４）。
前記プロセッサ（５８）が、
複数の所定のスケール振幅因子で、前記複数の時間ベースの位置値および前記複数の軌道位置値を計算して、
ユーザ選択に応じて所定のスケール振幅因子に対応する前記時間ベースおよび軌道のトレース（１００、１０２）を選択的に提示するようにさらにプログラムされる、請求項１記載のシステム（１４）。
前記プロセッサ（５８）が、
複数の所定の期間を含む前記複数の時間ベースの位置値を計算して、
ユーザ選択に応じて所定の期間で前記計算された時間ベースの位置値に対応する前記時間ベースのトレース（１００）を選択的に提示するようにさらにプログラムされる、請求項５記載のシステム（１４）。
前記回転装置（１０）の回転周波数を検知して、前記検知された回転周波数を示す信号を生成するように構成された第２センサ（５６）をさらに備え、前記プロセッサ（５８）が前記第２センサと通信するように結合され、前記プロセッサが、
前記受信信号に少なくとも部分的に基づいてフィルタリングされた時間ベースの位置値を計算して、
ユーザ選択に応じて前記計算されたフィルタリングされた時間ベースの位置値に対応するフィルタリングされた時間ベースのトレース（１３８）を提示するようにプログラムされる、請求項１記載のシステム（１４）。
コンピュータ実行可能命令を実装した１つまたは複数のコンピュータ可読記憶メディアであって、前記コンピュータ実行可能命令が少なくとも１つのプロセッサ（５８）によって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、
参照に対して回転装置（１０）に結合されたコンポーネント（１２）の位置を示す信号を受信させて、
所定の期間について、前記コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の時間ベースの位置値を計算させて、
前記コンポーネントの相対位置に関連付けられる複数の軌道位置値を計算させて、
前記入力装置（６６）を介するユーザ選択入力に応じて、前記計算された複数の時間ベースの位置値に対応する複数の時間ベースのトレース（１００）、および計算された複数の軌道位置値に対応する複数の軌道トレース（１０２）のうちの少なくとも１つを図で表させる、コンピュータ可読記憶メディア。
前記コンピュータ実行可能命令が少なくとも１つのプロセッサ（５８）によって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、
複数の区分（１１８）を含むグラフィカルスケール（１１６）に関して前記複数の時間ベースのトレース（１００）および前記複数の軌道トレース（１０２）を提示させて、
ユーザ選択に応じて所定のスケール区分因子に対応する前記複数の時間ベースのトレースおよび軌道のトレースを選択的に提示させる、請求項８記載の１つまたは複数のコンピュータ可読記憶メディア。
前記コンピュータ実行可能命令が少なくとも１つのプロセッサ（５８）によって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、
所定の期間について前記Ｙ軸に沿った前記コンポーネント（１２）の相対位置を含む第１の複数の時間ベースの位置値を計算させて、
所定の期間について前記Ｘ軸に沿った前記コンポーネントの相対位置を含む第２の複数の時間ベースの位置値を計算させて、
前記計算された第１の複数の時間ベースの位置値に対応する第１の時間ベースのトレース（１０６）、および前記計算された第２の複数の時間ベースの位置値に対応する第２の時間ベースのトレース（１０８）を図で表させる、請求項８記載の１つまたは複数のコンピュータ可読記憶メディア。