JP5492214B2 - 差動軸受の損傷シグネチャのための合成同期サンプリングおよび加速度包絡線処理 - Google Patents

差動軸受の損傷シグネチャのための合成同期サンプリングおよび加速度包絡線処理 Download PDF

Info

Publication number
JP5492214B2
JP5492214B2 JP2011530084A JP2011530084A JP5492214B2 JP 5492214 B2 JP5492214 B2 JP 5492214B2 JP 2011530084 A JP2011530084 A JP 2011530084A JP 2011530084 A JP2011530084 A JP 2011530084A JP 5492214 B2 JP5492214 B2 JP 5492214B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
bearing
tachometer
differential bearing
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011530084A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012503208A5 (ja
JP2012503208A (ja
Inventor
ルオ,ホアゲン
ギャニム,ジョージ・ハンナ
クイ,ハイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2012503208A publication Critical patent/JP2012503208A/ja
Publication of JP2012503208A5 publication Critical patent/JP2012503208A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5492214B2 publication Critical patent/JP5492214B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • G01M13/045Acoustic or vibration analysis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/43Aeroplanes; Helicopters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/31Wind motors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、一般に、エンジン軸受の振動波(vibration signature)に関し、より詳細には、エンジンの差動軸受に関連する差動軸受の損傷シグネチャを強調するためのサンプリングおよび加速度包絡線処理技法に関する。
差動軸受は、最も脆弱なエンジン部品の一部であり、さらに、動作状態を監視するのが最も困難なエンジン部品の一部である。
振動波は、通常の転動体軸受システムに関連する最も信頼性のある早期の警告データを提供する。この点に関して、加速度包絡線処理ベースの技法が、何年にもわたり存在してきた。同期サンプリング技法もまた、軸受のシグネチャの強調において、特に可変速の用途で広く使用される。
同期サンプリングは、均等な時間によるサンプリングを、均等な軸円周角のサンプリングへと変換する技法であり、したがって、ロータ速度依存性が除かれる。これは通常、静的な検出器を通過する回転部分の物理的なイベントをカウントすることにより軸の動作を監視するために使用されるエンコーダを軸受に取り付けることにより達成される。
しかし、差動軸受動作における軸受の軌道輪は共に動作しており、軌道輪の速度は、通常、軸受動作中に正確には制御されない。さらに、差動軸受アセンブリは、他の機械的構成要素下に埋め込まれており、また軸受のシグネチャは軌道輪間の速度差に比例する。したがって、同期サンプリングは、元々小さくかつ速度差に依存するシグネチャを抽出する必要がある。軌道輪が移動するため、差動速度に対するエンコーダは、物理的に差動軸受には適していない。
欧州特許第1304463号
軸受の動作中に、差動軸受の損傷シグネチャを確認するための従来のサンプリング技法に関連する上記で述べた欠点を克服するサンプリング技法を提供することは有利なはずである。
簡単に言うと、本発明の一実施形態によれば、差動軸受の損傷を検出する方法は、
内側および外側で回転する軸受軌道輪に対する複数の速度信号を生成するステップと、
内側および外側軌道輪の速度差に対応する回転計信号を合成するステップと、
合成された速度差回転計信号に応じて、軸受の振動データを同期させてサンプリングし、少なくとも1つの軸受損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するステップとを含む。
本発明の他の実施形態によれば、差動軸受損傷のシグネチャを強調する方法は、
差動軸受の軌道輪のそれぞれに対する複数の速度信号を生成するステップと、
少なくとも1つの差動軸受の軌道輪に対する少なくとも1つの回転計信号を合成するステップと、
複数の速度信号、および少なくとも1つの合成された回転計信号に応じて、軌道輪速度差に対して、差動軸受に関連する振動データを同期させてサンプリングし、少なくとも1つの軸受損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するステップとを含む。
本発明のさらに他の実施形態によれば、軸受損傷を検出するためのシステムは、
軸受アセンブリの軌道輪速度に基づいて、速度信号が、欠けている回転計信号の近似的な位置に対応するように、軸受アセンブリに対する速度信号を生成するように構成された合成回転計と、
速度信号に基づいて、軸受アセンブリに関連する振動データを同期させてサンプリングして、少なくとも1つの軸受アセンブリの損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するように構成されたサンプリング機構と
を備える。
本発明のこれらの、および他の特徴、態様、ならびに利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めばさらによく理解されよう。図中、同様の文字は諸図面を通して同様の部品を表す。
当技術分野で知られている差動玉軸受アセンブリの図である。 回転する軸受の損傷シグネチャを強調させるために当技術分野で知られた加速度包絡線信号処理技法を示す流れ図である。 本発明の一実施形態による回転計により生成された均等な時間でサンプリングされたデータを、均等な空間データへと変換することを示す波形図である。 本発明の一実施形態による速度データから生成された合成された回転計データを示す波形図である。 本発明の一実施形態による合成同期サンプリング技法を示す流れ図である。 本発明の一実施形態による同期化された平均の包絡線処理されたスペクトルを、平均したFFTスペクトルと比較し、かつ平均した包絡線スペクトルと比較した図である。 本発明の一実施形態による航空機エンジンケーシング上の様々な点に速度センサおよび加速度計を配置することを示す図である。
上記で特定した諸図面は、代替の諸実施形態を記載しているが、論議の中で気付かれるように、本発明の他の実施形態も企図される。すべての場合において、本開示は、限定するためではなく、代表させるために本発明の例示された諸実施形態を提示している。本発明の原理の範囲および趣旨に含まれる数多くの他の変形形態および実施形態を、当業者であれば考案することができる。
図3〜6を参照して以下で述べられる本発明の実施形態を理解し易くするために、加速度包絡線処理および同期サンプリングの原理における背景が、当技術分野で知られた差動玉軸受アセンブリ10を示す図1と、回転する軸受の損傷シグネチャを強調するために、当技術分野で知られた加速度包絡線信号処理技法を示す流れ図を示す図2とを参照して次に以下で述べられる。減摩性軸受、すなわち、ローラまたはボールなどの転動体を含む軸受は、軸受の幾何形状および回転速度に依存する特定の周波数で振動を励起する力を生ずる。これらの振動周波数は、軸受トーン(tone)と呼ばれる。すべてのこのような軸受は、その状態に関係なく、軸受が悪化するにつれてレベルが増加する、何らかのレベルの軸受トーンを生ずるようになる。
一般に、転動体軸受に関連する周波数は4つ存在する。それらは、
1)保持器周波数、または基本列周波数(FTF:Fundamental Train Frequency)
2)転動体周波数
3)ボールが内側の軌道を通過する周波数
4)ボールが外側の軌道を通過する周波数
を含む。
多くの工業用途では、外側の軌道12は、通常、固定されており、内側の軌道14が軸16と共に回転している。しかし、最も一般的な場合では、内側の軌道14と外側の軌道12は共に、異なる速度で回転することができる。図1で示すように、外側の軌道12は、速度NORで回転しているが、内側の軌道14は、速度NIRで回転している。転動体18と、軌道12、14との間の接触点において、速度は、
Figure 0005492214
および
Figure 0005492214
であり、式中、Dおよびdは、図1で示す寸法を表す。転動体18と、軌道12、14との間は完全な回転であると仮定すると、転動体18または保持器20の中心の速度は、
Figure 0005492214
である。したがって、保持器の周波数は、
Figure 0005492214
である。
転動体18に対するスピン周波数は、転動体(ボール)18と外側軌道輪の接触点の境界面で滑りがないと仮定すると、同様に決定することができる。すべての接触点で、ボールの速度は、
Figure 0005492214
であり、式中、
Figure 0005492214
は接触点における外側軌道輪12の速度であり、
Figure 0005492214
はボール中心の速度、
Figure 0005492214
はボール中心から接触点へのベクトル、また
Figure 0005492214
はボールの絶対角速度である。ボールの角速度は2つの部分から構成される。すなわち、保持器の角速度
Figure 0005492214
および転動体の角速度
Figure 0005492214
である。2つの成分は、同方向ではないことに留意されたい。
Figure 0005492214
および
Figure 0005492214
である。式(7)および(8)を代入し、両辺を接線方向に投影すると、
Figure 0005492214
または
Figure 0005492214
が得られる。
式(5)を(10)に代入すると、
Figure 0005492214
が得られる。転動体18上の損傷箇所に対しては、基本周波数は2fREとなるはずであり、それは、保持器20に対して転動体18が完全な回転を行うごとに、その箇所は、内側軌道輪14および外側軌道輪12に、それぞれ1回接触することになるからである。他方で、外側軌道輪12上の損傷箇所については、各転動体18が、外側軌道輪12に対して保持器20の各回転中に1回その箇所の上を回転することになり、したがって、
Figure 0005492214
となる。同様に内側軌道輪の損傷箇所について、
Figure 0005492214
を得る。
加速度の包絡線処理または復調は、回転する装置の状態を判定するために、分析者の能力を非常に高める信号処理技法である。簡単に言うと、包絡線処理技法は、損傷のシグネチャを強調するために、低周波数で高振幅の信号を除去し、低振幅で高周波数の成分を検出する。分離された高周波数である欠陥のシグネチャは、次いで、整流および包絡線検出を用いて、周波数ドメインへと変換される。
図2は、回転する軸受の損傷シグネチャを向上させるために当技術分野で知られた加速度包絡線信号処理技法100を示す流れ図を示している。欠陥が軸受で生じた場合、回転中に繰返し衝撃が生ずる。この種の衝撃は、ブロック102、104、106で示されるものなど、システム中に広帯域の応答を励起する。しかし、欠陥衝撃からの応答レベルは、通常、非常に低い。ダイナミックレンジが低い場合、高調波信号は雑音レベルに下がる。高いダイナミックレンジを有する場合であっても、高調波はやはり短いスパン内で消滅し、見ることはできない。軸受の欠陥を検出するための鍵は、高振幅の回転振動信号およびシステムの基本共振周波数応答を含めることなく、低振幅の軸受欠陥高調波を捕捉することである。これを達成するために、ブロック108で示されるものなど、「帯域通過」フィルタが、シグネチャ(複数可)を分離するために使用される。高周波数の損傷応答が捕捉された後、信号は、ブロック110で示されるものなどの整流装置を通り、ブロック112で示されるものなど信号の包絡線が整流された信号から検出される。包絡線信号に対して、ブロック114で示されるものなどの低域通過フィルタを、かつブロック116で示されるものなどのFFT技法を適用することにより、損傷を受けた軸受構成要素と一意に関連する1つまたは複数の周波数、および振幅(複数可)が明らかになる。
振動は、回転する機械の軸速度の倍数および約数で生ずる。例えば、軸が、60Hzである3600rpmで回転している場合、この周波数の倍数の応答を、時には、この周波数の何分の1かのこともあるが、観察することができる。これらの倍数は、次数(または音楽用語で高調波)である。次数ODRと、軸速度RPMと、Hzの周波数fとの間の一般的な関係は、
Figure 0005492214
である。
周波数Hzの代わりに次数を使用する目的は、次数は、軸速度と一定に保たれることである。1次は常に軸速度であり、2次は常に軸速度の2倍であり、以下同様である。
回転を均等に増分させてサンプリングするものなど、時間を均等に増分させるサンプリング以外のサンプリング技法を回転機械用途に対して使用しなくてはならない。回転を均等に増分させてサンプリングすることは同期サンプリングと呼ばれる。同期サンプリング技法は、回転機械に関連するデータ処理に対して非常に有用であり、特に、軸速度が変化する用途に対して有用である。
フーリエ変換が、同期させてサンプリングされたデータに対して行われた場合、その結果は、周波数タイプのスケールの関数における1組のデータであるが、今回は、それはHzではなく、次数の増分である。次数分析は、通常のFFTを行い、次いで、一定の軸速度の場合には軸速度信号を用いて、周波数ドメインを次数ドメインへと変換することにより達成することができる。速度がFFTの長さにわたって変化する場合、次数ドメインの振幅は、ある範囲の次数で不明瞭となる。
回転機械からの信号を処理する上で、同期サンプリングは好ましいが、実行するのが困難である。特に、規則的な時間ステップでサンプリングする必要のあるσ−δタイプのアナログ−デジタル変換器(ADC)を備えるものなど、何らかのデータ取得装置を使用し、同期させてサンプリングすることは不可能である。
本発明者らの認識した1つの解決策は、信号処理を使用して、データをデジタル的に再サンプリングすることである。訂正信号処理アルゴリズムを用いると、データは、軸からの1回転に1回の回転計信号を利用して、最初の均等な速度時間増分データから、等間隔の角度増分データへと再サンプリングすることができる。
1回転に1回の信号は、損傷周波数が軌道輪の速度差の関数なので、両方の軌道輪が動いているときには、物理的に得ることができない。上記の原理に留意して、このような用途に対して望ましい有効な同期サンプリングを達成するための合成同期サンプリング技法が、次に、本発明の一実施形態による図3〜6を参照して以下で述べられる。
均等な時間でサンプリングされたデータは、図3で示すように、回転計を用いて容易に均等な空間のデータへと変換することができる。欠けている回転計信号の場合、また既知の速度(または速度差)関数を用いる場合、合成された回転計信号を、速度(または速度差)関数から生成することができ、さらに、均等な空間サンプリングを、本発明の一実施形態による図4を参照して以下で論ずるステップ1〜5を用いて実行することができる。
1)最初に、時間ゼロにおいて、回転計パルスが存在するものと仮定する、
2)i番目の回転計パルスが時間tに位置する場合、(i+1)番目の回転計パルスは時間tに位置するものと仮定する、
3)tからtまでの平均の軸速度nを計算し、
Δt=t−t、およびΔt=60/n
と定式化する。
4)|Δt−Δt|が最小化されるように、かつtがその場合、(i+1)番目の回転計パルスの近似的な位置にあるようなtを探す、また
5)各軌道輪に対する回転計信号を取得した後、速度差に関して同期サンプリングを実施する。
図5は、本発明の一実施形態による合成同期サンプリング技法を示す流れ図である。合成同期サンプリングは、振動センサデータ120,および回転計(速度)データ122、123を用いて実施される。合成回転計124は、上記で述べたものと同様の方法で、速度データ122、123を用いて実施される。
振動センサデータ120は、事前に調整され、望ましい高いA/Dサンプリングレートでデジタル化される。帯域通過フィルタ126が、次いで、通常10KHz以上である、対象とする周波数範囲を分離するために適用される。ヒルベルト変換128が、分離された信号の包絡線検出129に適用される。
次いで、合成回転計124データ、および分離された信号の包絡線データを用いて、同期サンプリング130が行われて、時間ドメインの包絡線を合成されたサイクルドメインデータへと変換する。
高速フーリエ変換(FFT)が、サイクルドメインデータに適用されて、所望の次数分析132を生成する。得られた次数ドメインデータは、平均されて、必要に応じて差動軸受の損傷シグネチャ(複数可)をさらに強調する。得られた損傷シグネチャ134は、次数ドメインに固定される。
一用途において、差動軸受の外側軌道輪がEDMの傷と共に組み込まれた。式(12)に基づき、速度構成における周波数は、1850Hz、または速度差の次数が15.835であると判定された。
上記で述べた合成同期サンプリングおよび加速度包絡線化技法を使用しない場合、図6の上の部分で分かるように、加速度計信号の通常のFFTスペクトルから、何らかのシグネチャを特定することは、ほとんど不可能であった。
通常の加速度包絡線処理の場合、図6の中央部分で分かるように、1850Hz付近のわずかな隆起部を、通常の加速度包絡線処理技法を用いてもほとんど視認することができなかった。これは、両方の軌道輪速度が正確に制御されていないためである。軌道輪におけるわずかなドリフトが、軸受のシグネチャ周波数において増幅された変動を増加させている。その結果、軸受のシグネチャは、1850Hz近傍で不明瞭になっている。
損傷のシグネチャは、本明細書で述べられた原理による合成同期サンプリング技法が適用された場合に限って図6の底部で示すように、限定することなく、CRTのフラットパネル表示装置など、グラフィック表示装置上で非常に強調されており、その場合、損傷のシグネチャは、正確に次数14.835に位置する。
上記で述べた原理は、限定することなく、航空機エンジンの差動軸受用途などの用途に適しており、その場合、エンジンは、内側軌道輪と外側軌道輪が共に回転しているHP軸およびLP軸を含む。上記で述べた原理はまた、かなりの伝動装置構成を使用し、かつ対象とする基本周波数の高調波である倍数を生成しうる風力タービン用途に対しても適している。
本明細書で述べた諸実施形態は、有利には、極めて低い信号対雑音比環境を提供するように、対象とする軸受から離れた位置にある、航空機エンジンのケーシング上に配置された1つまたは複数の広帯域センサを用いて使用することができる。図7は、本発明の一実施形態による実行可能な解決策を提供するのに適した、航空機エンジンのケーシング150上の様々な点に、速度センサ152、154、および加速度計156を配置することを示している。
上記で述べた原理は、有利にはさらに、時間ドメインで同期サンプリングを実行し、また周波数(次数)ドメインで平均化を実行するための技法を提供して、高精度の回転計(速度)信号に対する必要性をなくす。これらの原理は、軸の回転速度(複数可)が可変であり、かつ物理的な回転計が実現可能ではない用途の軸受監視に適している。
本発明のいくつかの機能だけが本明細書で例示され、かつ述べられてきたが、当業者であれば、多くの修正および変更が想到されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、このような修正および変更のすべてを、本発明の真の趣旨に含まれるものとして包含することが意図されることを理解されたい。
10 差動玉軸受アセンブリ
12 外側の軌道、外側軌道輪
14 内側の軌道、内側軌道輪
16 軸
18 転動体
20 保持器
150 航空機エンジンのケーシング
152 速度センサ
154 速度センサ
156 加速度計

Claims (23)

  1. 差動軸受の損傷を検出する方法であって、
    速度信号が、前記差動軸受アセンブリの軌道輪速度に基づいて、欠けている回転計信号の近似的な位置に対応するように、差動軸受アセンブリの前記速度信号を生成するように構成された合成回転計を提供するステップと、
    前記速度信号に基づいて、前記差動軸受アセンブリに関連する振動データを同期させてサンプリングして、それから少なくとも1つの損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するように構成されたサンプリング機構を提供するステップと、
    前記差動軸受アセンブリの回転を生じさせ、前記回転に応答して、内側および外側で回転する軸受軌道輪に対する複数の速度信号を生成するステップと、
    複数の速度信号に基づいて、前記合成回転計により、前記内側および外側軌道輪の速度差に対応する欠けている回転計信号を合成するステップと、
    前記合成された速度差回転計信号に応じて、前記サンプリング機構により、前記差動軸受アセンブリの軸受振動データを同期させてサンプリングし、前記差動軸受の少なくとも1つの軸受損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するステップと、
    前記合成されたサイクルドメインデータに応答して、グラフィック表示装置に、次数ドメインで、得られた差動軸受の損傷シグネチャのスペクトラムを表示するステップと、
    を含む方法。
  2. 回転計信号を合成するステップが、
    開始時に回転計パルスが存在すると仮定するステップと、
    前記開始時間の後で、かつ欠けている回転計パルスの直前の第1の時間における回転計パルスの位置を特定するステップと、
    前記欠けている回転計パルスに対応する第2の時間に、回転計パルスが存在すると仮定するステップと、
    前記第1の時間と前記第2の時間の間における平均の軸受アセンブリ軸速度を決定するステップと、
    前記第1の時間における偏差と、前記第2の時間における偏差との間の差の絶対値を最小化して、前記少なくとも1つの合成された回転計信号の近似的な位置を決定するステップと
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記合成されたサイクルドメインデータに対して、高速フーリエ変換(FFT)を適用して、差動軸受速度の次数の増分に対応する次数ドメインで、差動軸受の損傷シグネチャを生成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記次数ドメインデータに対してスペクトル平均化を適用して、前記差動軸受の損傷シグネチャを強調するステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記合成された速度差回転計信号に応じて、軸受の振動データを同期させてサンプリングし、少なくとも1つの軸受損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成する前記ステップが、
    前記振動データを事前に調整し、かつ望ましい高いA/Dサンプリングレートでデジタル化するステップと、
    対象とする所望の周波数範囲で信号を分離するために、前記事前に調整され、かつデジタル化された振動データを帯域通過フィルタリングするステップと、
    前記分離された信号にヒルベルト変換を適用して、前記分離された信号の包絡線を生成するステップと
    を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 軸受軌道輪の振動データを同期させてサンプリングする前記ステップが、前記分離された信号の前記包絡線を生成する前記ステップの後に実行される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記内側軌道輪および外側軌道輪が、航空機エンジンの差動軸受アセンブリに対応する、請求項1に記載の方法。
  8. 前記複数の速度信号が、前記差動軸受アセンブリから離れた位置にある航空機エンジンケーシング上の望ましい位置に配置された広帯域センサにより生成される、請求項1に記載の方法。
  9. 差動軸受の損傷シグネチャを強調する方法であって、
    速度信号が、前記差動軸受アセンブリの軌道輪速度に基づいて、欠けている回転計信号の近似的な位置に対応するように、差動軸受アセンブリの前記速度信号を生成するように構成された合成回転計を提供するステップと、
    前記速度信号に基づいて、前記差動軸受アセンブリに関連する振動データを同期させてサンプリングして、それから少なくとも1つの損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するように構成されたサンプリング機構を提供するステップと、
    前記差動軸受アセンブリの回転を生じさせ、前記回転に応答して、それぞれの軸受軌道輪に対する複数の速度信号を生成するステップと、
    複数の速度信号に基づいて、前記合成回転計により、少なくとも1つの作動軸受の軌道輪に対する、少なくとも1つの欠けている回転計信号を合成するステップと、
    前記複数の速度信号と前記少なくとも1つの合成された回転計信号とに応じて、前記サンプリング機構により、軌道輪速度差に対して、前記差動軸受アセンブリの軸受振動データを同期させてサンプリングし、少なくとも1つの軸受損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するステップと、
    前記合成されたサイクルドメインデータに応答して、グラフィック表示装置に、次数ドメインで、得られた差動軸受の損傷シグネチャのスペクトラムを表示するステップと、
    を含む方法。
  10. 前記合成されたサイクルドメインデータに対してFFTを適用して、差動軸受の損傷シグネチャの次数の増分に対応する次数ドメインで、差動軸受の損傷シグネチャを生成するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
  11. 少なくとも1つの回転計信号を合成する前記ステップが、
    開始時間の後で、かつ欠けている回転計パルスの直前の第1の時間における回転計パルスの位置を特定するステップと、
    前記欠けている回転計パルスに対応する第2の時間に、回転計パルスが存在すると仮定するステップと、
    前記第1の時間と前記第2の時間の間における平均の軸受アセンブリ軸速度を決定するステップと、
    前記少なくとも1つの合成された回転計信号の近似的な位置を決定するために、前記第1の時間の偏差と前記第2の時間の偏差との間の差の絶対値を最小化するステップと
    を含む、請求項10に記載の方法。
  12. 前記次数ドメインデータに対してスペクトル平均化を適用して、前記差動軸受の損傷シグネチャを強調するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記複数の速度信号、および前記少なくとも1つの合成された回転計信号に応じて、軌道輪速度差に対して、前記差動軸受に関連する振動データを同期させてサンプリングし、少なくとも1つの軸受損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成する前記ステップが、
    前記振動データを事前に調整し、かつ望ましい高いA/Dサンプリングレートでデジタル化するステップと、
    対象とする所望の周波数範囲で信号を分離するために、前記事前に調整され、かつデジタル化された振動データを帯域通過フィルタリングするステップと、
    前記分離された信号にヒルベルト変換を適用して、前記分離された信号の包絡線を生成するステップと
    を含む、請求項9に記載の方法。
  14. 軸受軌道輪の振動データを同期させてサンプリングする前記ステップが、前記分離された信号の前記包絡線を生成する前記ステップの後に実行される、請求項13に記載の方法。
  15. 前記差動軸受が、航空機エンジンの差動軸受アセンブリの一部を含む、請求項9に記載の方法。
  16. 前記少なくとも1つの合成された回転計信号が、内側軌道輪速度および外側軌道輪速度の両方に基づく、請求項15に記載の方法。
  17. 前記複数の速度信号が、前記差動軸受アセンブリから離れた位置にある航空機エンジンケーシング上の望ましい位置に配置された広帯域センサにより生成される、請求項9に記載の方法。
  18. 軸受の損傷を検出するためのシステムであって、
    差動軸受アセンブリの外側および内側の軌道輪速度に基づいて、速度信号が、欠けている回転計信号の近似的な位置に対応するように、前記差動軸受アセンブリに対する前記速度信号を生成するように構成された合成回転計と、
    前記速度信号に基づいて、前記差動軸受アセンブリに関連する振動データを同期させてサンプリングして、少なくとも1つの差動軸受アセンブリの損傷シグネチャに対応する合成されたサイクルドメインデータを生成するように構成されたサンプリング機構と、
    前記合成されたサイクルドメインデータに応答して、次数ドメインで、得られた差動軸受の損傷シグネチャのスペクトラムを表示するように構成されたグラフィック表示装置と、
    を備えるシステム。
  19. 前記軸受アセンブリが、航空機エンジンの差動軸受を含む、請求項18に記載の軸受の損傷を検出するためのシステム。
  20. 各軸受軌道輪を監視し、かつそれから振動信号を生成するように構成された振動センサと、
    前記振動信号を事前に調整し、かつデジタル化して、前記振動データをそれから生成するように構成された信号処理手段と
    をさらに備える、請求項18に記載の軸受の損傷を検出するためのシステム。
  21. 信号を、対象とする所望の周波数範囲で分離するために、前記事前に調整され、かつデジタル化された信号データをフィルタするように構成された帯域通過フィルタと、
    ヒルベルト変換を、前記分離された信号に対して適用して、前記振動データに対応する前記分離された信号の包絡線を生成するように構成された信号処理手段と
    をさらに備える、請求項20に記載の軸受の損傷を検出するためのシステム。
  22. 前記合成されたサイクルドメインデータに対してFFTを適用して、差動軸受の損傷シグネチャの次数の増分に対応する次数ドメインで、差動軸受の損傷シグネチャを生成するように構成された信号処理手段をさらに備える、請求項18に記載の軸受の損傷を検出するためのシステム。
  23. 前記次数ドメインデータに対してスペクトル平均化を適用して、前記差動軸受の損傷シグネチャを強調するための信号処理手段をさらに備える、請求項22に記載の方法。
JP2011530084A 2008-09-22 2009-08-25 差動軸受の損傷シグネチャのための合成同期サンプリングおよび加速度包絡線処理 Expired - Fee Related JP5492214B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/284,441 2008-09-22
US12/284,441 US7930111B2 (en) 2008-09-22 2008-09-22 Synthesized synchronous sampling and acceleration enveloping for differential bearing damage signature
PCT/US2009/054826 WO2010033352A1 (en) 2008-09-22 2009-08-25 Synthesized synchronous sampling and acceleration enveloping for differential bearing damage signature

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012503208A JP2012503208A (ja) 2012-02-02
JP2012503208A5 JP2012503208A5 (ja) 2012-10-11
JP5492214B2 true JP5492214B2 (ja) 2014-05-14

Family

ID=41454395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011530084A Expired - Fee Related JP5492214B2 (ja) 2008-09-22 2009-08-25 差動軸受の損傷シグネチャのための合成同期サンプリングおよび加速度包絡線処理

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7930111B2 (ja)
JP (1) JP5492214B2 (ja)
CA (1) CA2736667C (ja)
DE (1) DE112009002248T5 (ja)
GB (1) GB2475817B (ja)
WO (1) WO2010033352A1 (ja)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012915A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Schädigungszustands eines Radlagers
US8364424B2 (en) * 2010-07-30 2013-01-29 General Electric Company System and method for monitoring a wind turbine gearbox
US9845012B2 (en) * 2011-07-06 2017-12-19 General Electric Company System and method for predicting mechanical failure of a motor
WO2013102202A1 (en) * 2011-12-31 2013-07-04 Aktiebolaget Skf Systems and methods for energy efficient machine condition monitoring of fans, motors, pumps, compressors and other equipment
US9903090B2 (en) * 2012-01-18 2018-02-27 Harnischfeger Technologies, Inc. System and method for vibration monitoring of a mining machine
FR2986070B1 (fr) * 2012-01-24 2014-11-28 Snecma Systeme d'acquisition d'un signal vibratoire d'un moteur rotatif
CN102759448B (zh) * 2012-06-26 2014-11-05 西安瑞特快速制造工程研究有限公司 基于柔性时域平均的齿轮箱故障检测方法
US20150204757A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method for Implementing Rolling Element Bearing Damage Diagnosis
US9897509B2 (en) 2014-06-03 2018-02-20 Gilbarco Inc. Fuel dispensing environment component health monitoring
CN105067248B (zh) * 2015-08-17 2018-04-27 安徽容知日新科技股份有限公司 设备转速和振动数据采集方法、装置和监测系统
EP3465127B1 (en) * 2016-05-24 2022-07-13 Nuovo Pignone Tecnologie S.r.l. Method and system to monitor the health status of a rolling bearing of a machinery, and machinery equipped with said system
US10643405B2 (en) 2016-08-17 2020-05-05 Bell Helicopter Textron Inc. Diagnostic method, system and device for a rotorcraft drive system
US10424134B2 (en) 2016-08-17 2019-09-24 Bell Helicopter Textron Inc. Diagnostic method, system and device for a rotorcraft drive system
US10464689B2 (en) 2016-08-17 2019-11-05 Bell Helicopter Textron Inc. Diagnostic method, system and device for a rotorcraft drive system
US10380810B2 (en) 2016-08-17 2019-08-13 Bell Helicopter Textron Inc. Diagnostic method, system and device for a rotorcraft drive system
JP6388103B1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-12 日本精工株式会社 振動分析器及び機械部品診断システム
US10655607B2 (en) * 2017-06-02 2020-05-19 General Electric Company Systems and methods for detecting damage in wind turbine bearings
EP3627134B1 (en) * 2018-09-21 2021-06-30 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method for detecting an incipient damage in a bearing
US11506569B2 (en) 2019-01-15 2022-11-22 Computational Systems, Inc. Bearing and fault frequency identification from vibration spectral plots
US11300482B2 (en) 2019-08-06 2022-04-12 Computational Systems, Inc. Graphical differentiation of spectral frequency families
DE102019218105A1 (de) * 2019-11-22 2021-05-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gleitlagervorrichtung, ein Verfahren zum Betrieb einer Gleitlagervorrichtung und ein Gasturbinentriebwerk
EP3957970A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-23 ABB Schweiz AG Method of detecting a bearing fault
US11499889B1 (en) 2021-09-10 2022-11-15 Computational Systems, Inc. Fault frequency matching of periodic peaks in spectral machine data

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237454A (en) 1979-01-29 1980-12-02 General Electric Company System for monitoring bearings and other rotating equipment
JPS55138616A (en) 1979-04-16 1980-10-29 Kansai Electric Power Co Inc:The Bearing fault discriminating device
JPS56117128A (en) * 1980-02-22 1981-09-14 Hitachi Ltd Diagnostic device for oscillation of rotary apparatus
DE3875398T2 (de) 1987-06-03 1993-04-08 Kawasaki Steel Co Vorrichtung zum feststellen von fehlern in lagern.
JP2943272B2 (ja) * 1990-07-31 1999-08-30 日本鋼管株式会社 可変速回転機械の診断方法
US5381692A (en) 1992-12-09 1995-01-17 United Technologies Corporation Bearing assembly monitoring system
US5477730A (en) 1993-09-07 1995-12-26 Carter; Duncan L. Rolling element bearing condition testing method and apparatus
US5895857A (en) * 1995-11-08 1999-04-20 Csi Technology, Inc. Machine fault detection using vibration signal peak detector
US6847917B2 (en) * 2001-05-24 2005-01-25 Simmonds Precision Products, Inc. Method and apparatus for selecting condition indicators in determining the health of a component
US6711952B2 (en) * 2001-10-05 2004-03-30 General Electric Company Method and system for monitoring bearings
EP1451540B8 (en) 2001-12-04 2010-12-15 Skf Condition Monitoring, Inc. Cyclic time averaging for machine monitoring
US6681634B2 (en) 2001-12-11 2004-01-27 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Bearing defect detection using time synchronous averaging (TSA) of an enveloped accelerometer signal
JP2003232674A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Nsk Ltd 機械設備又は機器の異常診断方法及び異常診断装置
US7133801B2 (en) * 2002-06-07 2006-11-07 Exxon Mobil Research And Engineering Company System and methodology for vibration analysis and condition monitoring
US6999884B2 (en) 2003-01-10 2006-02-14 Oxford Biosignals Limited Bearing anomaly detection and location
JP2005233789A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Nsk Ltd 回転機械の異常診断方法、異常診断装置および異常診断システム
US7640139B2 (en) 2004-10-18 2009-12-29 Nsk Ltd. Abnormality diagnosing system for mechanical equipment
US20060222278A1 (en) 2005-03-30 2006-10-05 General Electric Company Bearing assembly and method of monitoring same
US7634913B2 (en) 2005-03-30 2009-12-22 General Electric Company Bearing assembly and method of monitoring same
US7523615B2 (en) 2005-03-30 2009-04-28 General Electric Company Telemetry system

Also Published As

Publication number Publication date
GB201104376D0 (en) 2011-04-27
WO2010033352A1 (en) 2010-03-25
JP2012503208A (ja) 2012-02-02
GB2475817A (en) 2011-06-01
GB2475817B (en) 2012-08-15
CA2736667A1 (en) 2010-03-25
DE112009002248T5 (de) 2011-09-29
CA2736667C (en) 2017-12-12
US7930111B2 (en) 2011-04-19
US20100071469A1 (en) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5492214B2 (ja) 差動軸受の損傷シグネチャのための合成同期サンプリングおよび加速度包絡線処理
JP5073533B2 (ja) エンジン軸受への損傷を検出する方法
CN106481785B (zh) 一种用于轴承的状态监测方法和单元
US6681634B2 (en) Bearing defect detection using time synchronous averaging (TSA) of an enveloped accelerometer signal
Renaudin et al. Natural roller bearing fault detection by angular measurement of true instantaneous angular speed
JP2012503208A5 (ja)
JP5757936B2 (ja) 回転部材を含んでいる機械的なアッセンブリにおける構造的な異常の検出方法
JPH09113416A (ja) ころがり軸受の損傷診断方法
US5811683A (en) Method and apparatus for location of anomalous signal in a radial bearing
CN112105907B (zh) 用于监测齿轮系统的方法和设备
Luo et al. Effective and accurate approaches for wind turbine gearbox condition monitoring
WO2016052039A1 (ja) 振れ測定装置
Bruand et al. Reconstructing shaft orbit using angle measurement to detect bearing faults
JP7082585B2 (ja) 軸受情報解析装置及び軸受情報解析方法
WO2018113415A1 (zh) 一种滚动轴承检测方法及装置
WO2020183797A1 (ja) 転がり軸受の状態監視システムおよび状態監視方法
CN111854917A (zh) 一种基于机器视觉的非接触式扭振测量方法
JP5321646B2 (ja) 異常検査方法及び異常検査装置
Maynard et al. Blade and shaft crack detection using torsional vibration measurements part 2: resampling to improve effective dynamic range
Thanagasundram et al. Autoregressive based diagnostics scheme for detection of bearing faults
US10914656B2 (en) Condition monitoring
Maynard et al. Application of double resampling to shaft torsional vibration measurement for the detection of blade natural frequencies
WO2023282028A1 (ja) 機械装置の状態監視装置、風力発電装置、状態監視方法、およびプログラム
Wang et al. Estimating Bearing Fault Size using Vibration Analysis
Luo et al. Torsional vibration detection using high sampling rate and high resolution keyphasor information

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120822

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130919

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131015

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5492214

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees