KR101538906B1 - 기계 진동 모니터링하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

기계 진동 모니터링하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101538906B1
KR101538906B1 KR1020127033708A KR20127033708A KR101538906B1 KR 101538906 B1 KR101538906 B1 KR 101538906B1 KR 1020127033708 A KR1020127033708 A KR 1020127033708A KR 20127033708 A KR20127033708 A KR 20127033708A KR 101538906 B1 KR101538906 B1 KR 101538906B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vibration
machine
operating condition
rotating element
signals
Prior art date
Application number
KR1020127033708A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130031854A (ko
Inventor
얀시아 선
피터 제이. 클레이톤
알버트 씨. 주니어 시스무어
Original Assignee
지멘스 에너지, 인코포레이티드
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 지멘스 에너지, 인코포레이티드 filed Critical 지멘스 에너지, 인코포레이티드
Publication of KR20130031854A publication Critical patent/KR20130031854A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101538906B1 publication Critical patent/KR101538906B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis

Abstract

회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하는 시스템 및 방법으로서, 여기서 합성 진동 신호가 측정되어 기계 작동 주파수와 연관된 개별 벡터 성분으로 필터링된다. 필터링된 벡터는 이어서 평균 및 표준 편차를 얻기 위해 평가되고, 여기서 추가의 값이 얻어져서 이전의 값에 비교된다. 트립 조건이 조건의 만족에 기초하여 특정 동작을 개시하기 위해 설정될 수 있다. 기계의 작동 조건에 관련된 부가의 데이터는 관찰될 수 있는 진동 이상(anomalies)에 대한 원인을 제공하는 것으로서 고려될 진동 데이터와 함께 분석될 수 있다. 기계의 작동 조건은 예를 들어 개별 벡터 성분의 제 1 레벨 폴더에 대한 제 2 레벨 폴더 내에서 개별 벡터 성분과 연관하여 컴퓨터 디스플레이에 표시될 수 있다.

Description

기계 진동 모니터링하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING VIBRATIONS IN A MACHINE }
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로서 인용되어 있는 2010년 5월 25일 출원된 미국 가특허 출원 제61/347,990호의 출원일의 이득을 청구한다.
본 발명은 회전 요소를 갖는 기계로부터 진동 신호의 모니터링(monitoring)에 관한 것이다. 기계류 내의 회전 요소는 작동 주파수에 관련된 상이한 벡터에서 기계류에 진동을 인가할 수 있는 것이 잘 알려져 있지만, 대부분의 진동 모니터는 모든 벡터에 대해 합성으로서 데이터를 수집한다. 이와 같이, 예를 들어 1X(1배) 작동 주파수, 2X(2배) 작동 주파수 및 3X(3배) 작동 주파수 진동 벡터의 합성으로부터 발생하더라도 단일의 합성 진동 벡터가 측정된다. 통상적으로, 이 합성 주파수 벡터는 끔찍하게 느린 분석 방법에서 예를 들어 수동으로 분석된다. 이 기술은 유용하지만, 예를 들어 개별 1X, 2X 및 3X 벡터와 같은 더 세밀화된 방식으로 진동 신호의 진정한 효과를 분석하고 예측하는 기계 사용자의 능력을 제한하고, 따라서 기계 진동 분석에 대한 제한된 접근법을 제시하고 있다.
사용자가 그 개별 벡터로 필터링된 진동 데이터를 신속하고 효율적으로 분석하는 것을 가능하게 하는 것이 유리할 것이다. 이어서 이 필터링된 데이터를 실시간으로 또는 그에 근접하여 기계의 다양한 진동 조건과 비교하는 것이 또한 유리할 것이다. 예측된 표준(norm)으로부터의 편차가 지금까지 상상 불가능한 속도 및 정확도로 식별되어 고려될 수 있다.
이들 결과를 성취하기 위해, 본 발명은 일 실시예에서, 회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템을 제공한다. 이러한 실시예에서, 시스템은 기계 내의 합성 진동을 측정하고 측정된 합성 진동에 대응하는 합성 디지털 진동 신호를 출력하도록 적용된 진동 측정 장치와, 기계의 작동 조건을 측정하는 작동 조건 센서와, 합성 디지털 진동 신호를 수신하여 제 1 진동 벡터 신호와 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하도록 적용되고, 측정된 작동 조건을 수신하도록 또한 적용되는 프로세서와, 제 1 진동 신호, 제 2 진동 신호 및 작동 조건을 저장하는 저장 유닛과, 작동 조건과 연관하여 제 1 진동 신호를 표시하는 디스플레이 장치를 포함한다.
디스플레이 장치는 작동 조건과 연관하여 제 2 진동 신호를 표시할 수 있다.
N에 대응하는 복수의 합성 진동 측정치가 진동 측정 장치에 의해 시간 경과에 따라 측정되고, N개의 측정치는 N개의 합성 디지털 진동 신호로서 출력된다. 프로세서는 이에 의해 N개의 측정치를 수신하여 N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하고, 프로세서는 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차를 결정한다. 이러한 시스템에서, 프로세서는 이후의 시간에 N+1 합성 진동 측정치를 수신하여 N+1 제 1 진동 벡터 신호 및 N+1 제 2 진동 벡터 신호로 필터링한다. N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 1 임계값을 초과하는 N+1 제 1 진동 벡터의 발생시에, 프로세서는 제 1 동작을 활성화할 수 있다. 제 1 동작은 청취 가능한 경보일 수 있다. N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 2 임계값을 초과하는 N+1 제 1 진동 벡터의 발생시에, 프로세서는 제 2 동작을 활성화하고, 제 2 임계값은 제 1 임계값보다 평균값으로부터 더 큰 편차를 나타낸다. 제 2 동작은 기계 작동 변경 또는 기계 운전 정지 절차 중 하나일 수 있다. N개의 측정치는 동일한 시간 증분에 측정될 수 있다.
제 1 임계값은 작동 조건에 관련될 수 있고, 작동 조건은 속도 입력, 메가와트 입력, 필드 전류 입력 또는 클러치 위치 입력 중 하나일 수 있다.
제 1 진동 벡터 신호 및 제 2 진동 벡터 신호는 각각 1X 및 2X 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하는 방법이 제공될 수 있고, 여기서 방법은 시간 경과에 따라 기계 내의 N개의 합성 진동을 프로세서에 측정하는 단계와, 측정된 N개의 합성 진동에 대응하는 N개의 합성 디지털 진동 신호를 프로세서에 출력하는 단계와, 측정된 N개의 합성 진동에 대응하는 N개의 합성 디지털 진동 신호를 수신하는 단계와, 각각의 N개의 합성 디지털 진동 신호를 N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하고, N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차를 계산하는 단계와, 기계의 작동 조건을 측정하는 단계와, 하나 이상의 작동 조건과 연관하여 N개의 제 1 진동 벡터 신호 중 하나 이상을 표시하는 단계를 포함한다.
N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호는 각각 1X 및 2X 진동 신호일 수 있다.
하나 이상의 작동 조건과 연관하여 N개의 제 1 진동 벡터 신호 중 하나 이상을 표시하는 단계는 컴퓨터의 제 1 레벨 폴더(first level folder) 내에 N개의 제 1 진동 벡터 신호를, 컴퓨터의 제 2 레벨 폴더 내에 하나 이상의 작동 조건을 표시할 수 있다.
방법은 기계 내의 N+1 합성 진동을 측정하는 단계, 측정된 N+1 합성 진동에 대응하는 N+1 합성 디지털 진동 신호를 프로세서에 출력하는 단계, 측정된 N+1 합성 진동에 대응하는 N+1 합성 디지털 진동 신호를 수신하는 단계, N+1 합성 디지털 진동 신호를 N+1 제 1 진동 벡터 신호 및 N+1 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하는 단계, N+1 제 1 진동 벡터 신호를 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 1 임계값에 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. N+1 제 1 진동 벡터 신호를 제 1 임계값에 비교하는 단계가 제 1 임계값을 초과할 때, 제 1 동작이 개시될 수 있다. 방법은 N+1 제 1 진동 벡터 신호를 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 2 임계값에 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. N+1 제 1 진동 벡터 신호를 제 2 임계값에 비교하는 단계가 제 2 임계값을 초과할 때, 제 2 동작이 개시된다. 제 1 동작은 청취 가능한 경보이고, 제 2 동작은 기계 작동 변경 또는 기계 운전 정지 중 하나일 수 있다.
본 발명의 상기 설명, 뿐만 아니라 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취할 때 진동 모니터링 시스템 및 방법의 이하의 상세한 설명을 참조하여 어 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 진동 모니터링 시스템의 개략도이다.
도면과 관련하여 예시되고 설명될 요지의 바람직한 실시예를 설명하는데 있어서, 특정 용어가 명료화를 위해 재분류될 것이다. 그러나, 본 발명은 이와 같이 선택된 특정 용어에 한정되도록 의도되는 것은 아니고, 각각의 특정 용어는 유사한 목적을 성취하기 위해 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적 등가물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 진동 모니터링 시스템 및 방법의 실시예가 본 명세서에 설명된다. 일반적으로, 본 발명은 회전 요소들 또는 단일 회전 요소를 갖는 기계로부터, 가속도계 또는 근접 계측기(proximiter)에 의해 측정된 측방향 진동 신호 또는 자기 픽업 또는 광학 센서에 의해 측정된 비틀림 진동 신호를 얻도록 설계된다. 이들 진동 신호는 예를 들어 1X, 2X 및 3X 작동 속도에서의 것들과 같은 벡터의 조합을 표현한다. 신호는 이어서 예를 들어 1X, 2X 및 3X 작동 속도를 위한 개별 벡터와 같은 개별 진동 벡터를 얻도록 필터링될 수 있다. 이 필터링 프로세스는 푸리에 변환(Fourier transform) 분석과 같은 공지의 방법에 따라 프로그램된 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨터 프로세서는 이어서 개별 진동 벡터의 평균값 및 표준 편차값을 계산할 수 있고, 이를 배경으로 하여 경고 및 트립 한계(warnina and trip limits)(제 1 동작 및 제 2 동작 아이템)가 역사적인 기계 진동 벡터 경향 및 가능하게는 기계의 특정 작동 조건에 기초하여 설정될 수 있다.
이들 경고 및 트립 한계는 바람직하게는 기계의 가능한 문제점을 조작자에게 경고함으로써 또는 가능하게는 기계를 자동으로 운전 정지함으로써 기계의 비극적인 고장을 방지하도록 설계된다. 경고 한계 및 트립 한계는 고정값은 아니고, 역사적인 경향에 기초하여 계산되거나 결정될 수 있고, 부가의 진동 판독치가 시간 경과에 따라 취해짐에 따라 자동으로 업데이트된다.
이와 관련하여, 본 발명은 회전 요소를 갖는 기계를 위한 조건 기반 보호를 제공하여, 회전자 균열, 느슨한 부품, 파괴된 부품 등으로부터 발생할 수 있는 구조적 고장에 대해 보호한다.
이러한 기계의 구조적 변경 또는 고장은 진동 벡터를 변경한다는 것이 알려져 있다. 따라서, 진동 벡터가 변경될 때, 진동의 진폭은 증가하고, 불변 유지되고, 또는 감소될 수 있다. 전통적인 진동 모니터링은 단지 진폭 조건만을 증가시키기 위해 경보/트립 조건을 셋업하기 위해 필터링되지 않은 신호의 진폭을 사용하고, 또한 단지 경보/트립 조건을 위해 사전 결정된 고정값을 사용한다. 이 때문에, 전통적인 방법은 단지 진동 진폭의 증가만을 고려할 수 있어, 손상/고장이 불변 또는 심지어 감소하는 진폭을 야기하는 이들 상황을 간과하게 된다. 게다가, 종래의 방법은 단지 일 진동 판독치에서 경보/트립 조건을 설정하고, 이들 판독치들로의 상승 경향의 변화를 평가할 수 없다.
도 1에는 회전 요소를 갖는 기계의 진동 특성을 모니터링하기 위한 시스템(100)의 개략도가 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 기계(M)에는 가속도계 또는 근접 계측기와 같은 통상의 측방향 진동 측정 장치(102)가 부착된다(본 명세서의 나머지 부분에서 편의상 측방향 진동 신호를 언급하지만, 측방향, 비틀림 또는 다른 진동이 본 발명의 범주 내에 포함된다는 것이 이해되어야 한다). 이 장치는 기계(M)의 부분일 수 있고 또는 본 발명의 시스템의 부분으로서 추가될 수도 있다. 측방향 진동 측정 장치(102)는 예정된 시간 간격으로 합성 진동을 측정한다. 이와 같이, 총 N개의 판독치가 시간 경과에 따라 취해질 수 있다. 단지 예로서, 판독치는 24시간 동안 매 시간마다 취해질 수 있어, N=24 이산 합성 진동 판독치를 생성한다. 다른 예로서, 판독치는 1년 동안 매일 1회 취해질 수 있어, 총 N=365 이산 합성 진동 판독치가 된다.
아날로그 신호로부터 디지털 신호로 판독치를 변환하기 위한 아날로그 디지털 컨버터(104)가 측방향 진동 측정 장치(102)와 연관된다. 이 유닛은 또한 기계(M)의 부분 또는 본 발명의 시스템의 부분일 수 있다. 이들 신호는 이어서 직접 케이블링 또는 무선 기술을 포함하는 임의의 수의 방식으로 컨버터(104)로부터 컴퓨터 프로세서(108)로 합성 디지털 진동 신호(106)로서 송신된다. 신호는 마찬가지로 국부적으로 또는 인터넷을 통해 송신될 수 있다.
컴퓨터 프로세서(108)는 신호(106)를 수용하고 합성 디지털 진동 신호(106)를 기계(M)의 작동 주파수에 관련된 진폭 및 위상의 개별 진동 벡터로 변환하기 위해 푸리에 변환을 적용한다. 이들 개별 진동 벡터는 1X, 2X 또는 3X 작동 주파수에 관련될 수 있지만, 또한 1.5X와 같은 중간 증분과 연관될 수도 있다. 프로세서(108)는 이어서 각각의 개별 벡터를 위한 평균값 및 표준 편차를 계산한다. 용이한 설명을 위해, 가정된 1X 벡터가 고려될 것이다.
이 1X 벡터에 대해, 프로세서(108)는 N개의 판독치에 대한 진폭을 결정할 수 있고, N은 취해진 판독의 수와 동일하다. 이들 N개의 판독치에 대해, 프로세서는 이어서 평균값 및 표준 편차를 계산할 것이다.
다음의 판독치, 판독 번호 N+1이 이어서 측방향 진동 측정 장치(102)에 의해 프로세서에 그리고 이어서 아날로그 디지털 컨버터(104)에 송신될 수 있다. 프로세서가 이 신호를 수신하고 개별 1X 벡터를 필터링할 때, 이 판독치는 이전의 판독치에 비교된다. 값이 표준 편차에 기초하여 제 1 사전 설정값을 초과하면, 제 1 동작이 프로세서(108)에 의해 취해질 수 있다. 필터 동작의 예는 청취 가능한 경보 또는 시각적 지시이고, 시각적 지시는 프로세서(108)와 연관된 디스플레이 장치(110) 상에 표시된다. 유사하게, 값이 표준 편차에 기초하여 제 2 사전 설정값을 초과하면, 제 2 동작이 프로세서(108)에 의해 취해질 수 있다. 제 2 동작의 예는 기계의 완전한 정지까지의 기계 작동 변경을 포함할 수 있다. 사전 설정값은 판독치의 경향 분석이 착수됨에 따라 조작자에 의해 시간 경과에 따라 조정될 수 있다.
현재의 진동 모니터링 시스템은 일반적으로 단지 트립되고, 여기서 프로세서는 사전 설정된 진동 한계가 측정될 때 동작을 취한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 이들 한계는 일반적으로 산업 표준 및 기계 디자인 가이드라인과 연관되고, 종종 비극적인 기계 고정에 접근하는 한계와 연관된다. 본 발명의 시스템에서, 조작자는 예를 들어 상한이 접근되는 것으로서 경향을 관찰할 수 있다. 경향이 시간 경과에 따라 일정하면, 조작자는 이러한 경향에 대한 이유를 평가할 수 있고, 프로세서에 의해 취해질 수 있는 동작에 무관한 어떠한 동작도 취하지 않을 수 있다. 그러나, 조작자는 마찬가지로 동작을 취할 수도 있다. 이 분석의 레벨은 이전에는 가능하지 않았다.
부가적으로, 경향이 고려되는 경우에도, 경향의 외측에 있지만 여전히 종래의 시스템을 트립할 수 있는 레벨 미만에 있는 판독치의 신속한 변경이 존재할 수 있다. 이 경우에, 증가된 데이터가 현재 시스템 하에서 입수 가능하면, 조작자는 진동이 기계(M)를 트립하기 위한 프로세서(108)를 필요로 할 수 있는 레벨에 접근하기 전에도, 동작이 취해질 필요가 있는지 여부를 판정하기 위해 기계(M)를 평가할 수 있다.
시간 경과에 따른 경향을 평가하기 위해, 그리고 조작자가 과거 진동값을 재검토할 수 있게 하기 위해, 프로세서(108)는 프로세서에 의해 얻어진 진동값을 저장하는 하드 드라이브 또는 다른 메모리 장치와 같은 저장 유닛(112)과 연관될 수 있다.
프로세서(108)에 의해 평가된 진동 신호에 추가하여, 시스템은 하나 이상의 작동 조건 센서(OC)를 또한 포함할 수 있다. 이들 센서는 무엇보다도 온도 조건, 기계 구성 요소의 속도, 기계에 의해 생성된 또는 기계에 의해 사용된 메가와트, 발전기를 통한 필드 전류, 기계의 다양한 구성 요소의 클러치 위치와 같은 기계(M) 내 및 주위의 프로세서(108) 조건을 감지하고 보고할 수 있다. 이 데이터(114)는 또한 저장 유닛(112) 내에 저장되어 각각의 N 진동 판독치로 자동으로 디스플레이 장치(110)에 의해 표시되거나 조작자에 의해 프롬프팅될 수 있다. 이 방식으로, 진동 경향은 진동 경향의 임의의 변경의 원인을 판정하는 것을 지원하기 위해 다른 작동 조건에 용이하게 비교될 수 있다.
예를 들어, 특정 기계(M)의 1X에서 진동은 종종 외부 온도가 특정 온도 판독치를 넘어 증가할 때 단지 하나의 표준 편차 초과만큼 증가하는 것이 주목될 수도 있다. 이러한 경우에, 특정 설비에서 1X 진동의 이 표준 편차 증가의 발생시에, 조작자는 온도의 증가가 진동 증가를 유발하는지 여부를 판정하기 위해 온도 데이터를 즉시 얻을 수 있다. 만일 그렇지 않으면, 조작자는 이어서 다른 가능한 상관 관계를 식별하기 위해 또는 기계(M)의 급박한 고장 조건이 존재하는지 여부를 식별하기 위해 다른 조건 파라미터 정보를 통독(通讀)할 수 있다.
프로세서(108) 및 디스플레이 장치(110)와 연관된 소프트웨어는 용이한 평가를 위해 상이한 입력 및 작동 조건과 연관된 상이한 "폴더"를 디스플레이 장치 상에 시각적으로 표시하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 기계의 최대 작동 속도에서의 진동 판독치의 폴더가 생성될 수 있다. 각각의 작동 조건에 대한 "하위 폴더"가 이어서 일반 폴더 내에 나타나도록 프로그램될 수 있다. 이와 관련하여, 예로서 온도를 사용하면, 제 1 온도에 대한 "하위 폴더" 및 제 2 온도에 대한 "하위 폴더"가 생성될 수도 있다.
기계가 운전하고 진동 신호가 수집됨에 따라, 데이터는 이후의 평가를 위해 폴더를 추가(populating)한다. 재차 예로서 온도를 사용하면, 최대 작동 속도에 대한 폴더가 생성된다. 이 "폴더" 아래에, 70℉(21.1℃)에서 작동을 위한 "하위 폴" 및 80℉(26.7℃)에서 작동을 위한 제 2 "하위 폴더"가 존재할 수 있다. 기계(M)가 최대 속도에서 작동되고 온도가 70℉(21.1℃)일 때, 데이터는 "최대 속도" 폴더 아래에 70℉(21.1℃) "하위 폴더"를 추가할 것이다. 다른 한편으로, 온도가 80℉(26.7℃)로 상승할 때, 데이터는 "최대 속도" 폴더 아래에 80℉(26.7℃) "하위 폴더"를 추가할 것이다. 조작자는 그 후에 필요에 따라 특정 작동 조건과 연관된 데이터를 용이하게 검토할 수 있다. 물론, 메인 "폴더" 아래의 부가의 "하위 폴더"는 다른 작동 조건을 위해 생성될 수도 있다. 마찬가지로, 이와 같이 프로그램되면, 제 3 레벨 "하위 폴더"가 다른 작동 조건을 위해 생성될 수도 있다. 예로서, 제 3 레벨 "하위 폴더"는 소정의 구성 요소의 특정 클러치 위치(레벨 3)를 갖고 70℉(21.1℃)(레벨 2)에서 최대 속도 작동(레벨 1)에 대해 생성될 수도 있다. 물론, 다른 예가 제공될 수도 있다.
다수의 방법이 진동 데이터를 수집하고 평가하기 위해 제공될 수 있지만, 이하의 것이 예로서 사용될 수 있다. 이 방법에서, 기계 내의 N개의 합성 측방향 진동 레벨이 시간 경과에 따라 측정될 수 있다. 재차, 시간 기간은 다양할 수 있지만, 통상의 예는 시간당 1회 또는 1일 1회일 수 있다. 측정수(N)가 증가함에 따라, 최종 분석 정확도가 또한 증가된다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
이들 측정된 N개의 합성 측방향 진동 레벨은 이어서 디지털 신호로서 출력될 수 있고(또는 다른 방식으로 이어서 변환됨) 여기서 이들은 프로세서에 의해 수신된다. 프로세서는 이어서 N개의 합성 신호의 각각을 적어도 N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호로 필터링할 수 있다. 필터링은 푸리에 변환 분석을 사용하여 성취될 수 있다. 물론, 부가의 진동 벡터 신호가 또한 증가된 정확도를 위해 필터링될 수 있다. 예로서, 필터링될 수 있는 벡터는 1X 및 2X 작동 속도 벡터일 수 있다.
일단 필터링이 완료되면, N개의 필터링된 벡터는 평균 및 표준 편차에 대해 분석된다. 이는 N개의 필터링된 벡터의 모든 세트 또는 단지 개별 세트를 포함할 수 있다. 이어서 기준선, 특히 취해진 측정의 수(N)에 기초하는 이동 기준선을 설정한 후에, N+1 측정이 취해지고, 필터링되고, 이어서 평균 및 표준 편차에 비교될 수 있다. 평균 및 표준 편차에 기초하여 제 1 임계치 또는 사전 결정된 값의 외측의 값이 초과되면, 프로세서는 제 1 동작을 취할 수 있다. 이러한 동작은 다른 작동 중에서, 청취 가능한 경보 또는 시각적 경보를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 임계치가 초과되면, 제 2 동작이 착수될 수도 있다. 이 동작은 일반적으로 표준 편차로부터의 큰 불일치를 고려하고, 따라서 일반적으로 기계 작동 변화 또는 운전 정지와 같은 더 결정적인 동작으로 이루어진다.
모든 이들 발생들을 통해, N개의 진동값이 저장 유닛에 저장되어 디스플레이 장치 상에서 재검토될 수 있다. 이들은 또한 전술된 바와 같이, N개의 판독치의 각각과 동시에 취해진 기계의 다른 작동 조건에 비교될 수 있다.
본 발명이 본 명세서에 특정 실시예를 참조하여 설명되어 있지만, 이들 실시예는 단지 본 발명의 원리 및 용례를 예시하는 것이라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 수많은 수정이 예시적인 실시예에 수행될 수 있고, 다른 배열이 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 안출될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링(monitoring)하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 기계 내의 합성 진동을 측정하고 측정된 합성 진동에 대응하는 합성 디지털 진동 신호를 출력하도록 적용된 진동 측정 장치와,
    상기 기계의 작동 조건(operating conditions)을 측정하는 작동 조건 센서와,
    상기 합성 디지털 진동 신호를 수신하여 제 1 진동 벡터 신호와 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하도록 적용되고, 측정된 작동 조건을 수신하도록 또한 적용되는 프로세서와,
    상기 제 1 진동 벡터 신호, 상기 제 2 진동 벡터 신호 및 상기 작동 조건을 저장하는 저장 유닛과,
    상기 작동 조건과 연관하여 상기 제 1 진동 벡터 신호를 표시하는 디스플레이 장치(display device)를 포함하고,
    상기 작동 조건 센서에 의해 측정된 상기 기계의 작동 조건이 상기 기계의 제 1 작동 조건 및 제 2 작동 조건을 포함하고,
    상기 디스플레이 장치에 의해 제공된 디스플레이가 일반 폴더, 및 상기 일반 폴더 내에 제 1 하위폴더 및 제 2 하위폴더를 포함하고,
    상기 일반 폴더는 상기 기계가 상기 제 1 작동 조건의 제 1 상태에서 작동 중일 때 수집된 상기 제 1 진동 벡터 신호를 포함하고, 상기 제 1 하위폴더는 상기 기계가 상기 제 1 작동 조건의 제 1 상태 및 상기 제 2 작동 조건의 제 1 상태에서 작동 중일 때 수집된 상기 제 1 진동 벡터 신호를 포함하고, 상기 제 2 하위폴더는 상기 기계가 상기 제 1 작동 조건의 제 1 상태 및 상기 제 2 작동 조건의 제 2 상태에서 작동 중일 때 수집된 상기 제 1 진동 벡터 신호를 포함하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 작동 조건과 연관하여 상기 제 2 진동 벡터 신호를 표시하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    N에 대응하는 복수의 합성 진동 측정치가 상기 진동 측정 장치에 의해 시간 경과에 따라 측정되고, N개의 측정치는 N개의 합성 디지털 진동 신호로서 출력되고,
    상기 프로세서는 이에 의해 상기 N개의 측정치를 수신하여 N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하고, 상기 프로세서는 상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차를 결정하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이후의 시간에 측정된 N+1 합성 진동 측정치를 수신하여 N+1 제 1 진동 벡터 신호 및 N+1 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 상기 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 1 임계값을 초과하는 상기 N+1 제 1 진동 벡터 신호의 발생시에, 상기 프로세서는 제 1 동작을 활성화하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 동작은 청취 가능한 경보인,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 상기 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 2 임계값을 초과하는 상기 N+1 제 1 진동 벡터 신호의 발생시에, 상기 프로세서는 제 2 동작을 활성화하고, 상기 제 2 임계값은 상기 제 1 임계값보다 상기 평균값으로부터 더 큰 편차를 나타내는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 동작은 기계 작동 변경 또는 기계 운전 정지 절차 중 하나인,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값은 상기 작동 조건에 관련되는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 작동 조건은 속도 입력, 메가와트 입력(megawatt input), 필드(field input) 전류 입력 또는 클러치 위치 입력(clutch position input) 중 하나인,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 벡터 신호 및 제 2 진동 벡터 신호는 각각 1X(1배) 및 2X(2배) 신호인,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 N개의 측정치는 동일한 시간 증분에 측정되는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 시스템.
  13. 회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하는 방법에 있어서,
    시간 경과에 따라 상기 기계 내의 N개의 합성 진동을 측정하는 단계와,
    측정된 상기 N개의 합성 진동에 대응하는 N개의 합성 디지털 진동 신호를 프로세서에 출력하는 단계와,
    측정된 상기 N개의 합성 진동에 대응하는 N개의 합성 디지털 진동 신호를 수신하는 단계와,
    각각의 N개의 합성 디지털 진동 신호를 N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하는 단계와,
    N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차를 계산하는 단계와,
    상기 기계의 작동 조건을 측정하는 단계와,
    하나 이상의 작동 조건과 연관하여 N개의 제 1 진동 벡터 신호 중 하나 이상을 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 작동 조건을 측정하는 단계는 상기 기계의 제 1 작동 조건 및 제 2 작동 조건을 측정하는 단계를 포함하고
    상기 표시하는 단계는 일반 폴더, 및 상기 일반 폴더 내에 제 1 하위폴더 및 제 2 하위폴더를 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 일반 폴더는 상기 기계가 상기 제 1 작동 조건의 제 1 상태에서 작동 중일 때 수집된 상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호를 포함하고, 상기 제 1 하위폴더는 상기 기계가 상기 제 1 작동 조건의 제 1 상태 및 상기 제 2 작동 조건의 제 1 상태에서 작동 중일 때 수집된 상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호를 포함하고, 상기 제 2 하위폴더는 상기 기계가 상기 제 1 작동 조건의 제 1 상태 및 상기 제 2 작동 조건의 제 2 상태에서 작동 중일 때 수집된 상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호를 포함하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기계 내의 N+1 합성 진동을 측정하는 단계,
    측정된 상기 N+1 합성 진동에 대응하는 N+1 합성 디지털 진동 신호를 프로세서에 출력하는 단계,
    측정된 상기 N+1 합성 진동에 대응하는 N+1 합성 디지털 진동 신호를 수신하는 단계,
    상기 N+1 합성 디지털 진동 신호를 N+1 제 1 진동 벡터 신호 및 N+1 제 2 진동 벡터 신호로 필터링하는 단계,
    상기 N+1 제 1 진동 벡터 신호를 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 1 임계값에 비교하는 단계를 더 포함하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 N+1 제 1 진동 벡터 신호를 제 1 임계값에 비교하는 단계가 제 1 임계값을 초과할 때, 제 1 동작이 개시되는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 N+1 제 1 진동 벡터 신호를 N개의 제 1 진동 벡터 신호의 평균값 및 표준 편차에 관련된 제 2 임계값에 비교하는 단계를 더 포함하는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 N+1 제 1 진동 벡터 신호를 제 2 임계값에 비교하는 단계가 제 2 임계값을 초과할 때, 제 2 동작이 개시되는,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 동작은 청취 가능한 경보이고, 상기 제 2 동작은 기계 작동 변경 또는 기계 운전 정지 중 하나인,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 N개의 제 1 진동 벡터 신호 및 N개의 제 2 진동 벡터 신호는 각각 1X(1배) 및 2X(2배) 진동 신호인,
    회전 요소를 갖는 기계 내의 진동을 모니터링하기 위한 방법.
  20. 삭제
KR1020127033708A 2010-05-25 2011-05-24 기계 진동 모니터링하기 위한 시스템 및 방법 KR101538906B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34799010P 2010-05-25 2010-05-25
US61/347,990 2010-05-25
US13/020,413 US9176003B2 (en) 2010-05-25 2011-02-03 Machine vibration monitoring
US13/020,413 2011-02-03
PCT/US2011/037641 WO2011149869A2 (en) 2010-05-25 2011-05-24 Machine vibration monitoring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130031854A KR20130031854A (ko) 2013-03-29
KR101538906B1 true KR101538906B1 (ko) 2015-07-23

Family

ID=44626833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127033708A KR101538906B1 (ko) 2010-05-25 2011-05-24 기계 진동 모니터링하기 위한 시스템 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9176003B2 (ko)
EP (1) EP2577241B1 (ko)
JP (1) JP5669933B2 (ko)
KR (1) KR101538906B1 (ko)
WO (1) WO2011149869A2 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5742312B2 (ja) * 2011-03-10 2015-07-01 株式会社ジェイテクト びびり振動検出方法
US9389165B2 (en) * 2011-06-23 2016-07-12 Virtjoule, Inc. System responsive to machine vibrations and method of use
JP5992169B2 (ja) * 2011-12-28 2016-09-14 Ｊｆｅスチール株式会社 機械設備から発生する低周波音の低減化方法
US9459176B2 (en) * 2012-10-26 2016-10-04 Azima Holdings, Inc. Voice controlled vibration data analyzer systems and methods
US10271115B2 (en) * 2015-04-08 2019-04-23 Itt Manufacturing Enterprises Llc. Nodal dynamic data acquisition and dissemination
CN107588947B (zh) * 2017-08-23 2020-04-28 电子科技大学 考虑运行工况和信息简化的风电机组传动链状态监测方法
CN110193753A (zh) * 2019-06-24 2019-09-03 长沙理工大学 基于内置编码器信号的机床爬行监测方法
KR20210002268A (ko) * 2019-06-28 2021-01-07 현대자동차주식회사 차량의 클러치 제어장치
CN113299042B (zh) * 2021-05-24 2022-11-01 淮北市华明工业变频设备有限公司 一种用于工业电器变频设备的安全预警系统
CN116277161B (zh) * 2023-05-25 2023-12-08 山东理工职业学院 一种基于三维模型坐标的机械臂动态偏移监测系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63222229A (ja) * 1987-03-12 1988-09-16 Toshiba Corp 回転機械の振動監視装置
US6904371B2 (en) * 1997-10-17 2005-06-07 Test Devices, Inc. Method and apparatus for measuring rotor unbalance

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633418A (en) * 1984-07-11 1986-12-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Battery control and fault detection method
JPS62151725A (ja) 1985-12-26 1987-07-06 Toshiba Corp 回転軸系のクラツク発生異常診断装置
JP2539864B2 (ja) 1987-11-26 1996-10-02 バブコツク日立株式会社 音響異常検出装置
JPH01245122A (ja) 1988-03-28 1989-09-29 Toshiba Corp 異常検知方法
US5210704A (en) * 1990-10-02 1993-05-11 Technology International Incorporated System for prognosis and diagnostics of failure and wearout monitoring and for prediction of life expectancy of helicopter gearboxes and other rotating equipment
JPH0579903A (ja) 1991-09-19 1993-03-30 Hitachi Ltd 回転機の異常診断方法及びその装置
DE4229340C2 (de) 1992-09-04 1998-10-01 Schenck Process Gmbh Verfahren zur Früherkennung eines Risses in einer rotierenden Welle
EP0673505A1 (en) * 1992-12-08 1995-09-27 Skf Condition Monitoring, Inc. Envelope enhancement system for detecting anomalous vibration measurements
JPH07128134A (ja) 1993-11-04 1995-05-19 Toshiba Corp 回転機器の監視診断装置
JP3272144B2 (ja) 1994-04-18 2002-04-08 株式会社東芝 回転機器の監視診断装置
US5544073A (en) * 1994-06-02 1996-08-06 Computational Systems, Inc. Rotor balancing calculator
JPH08297049A (ja) 1995-04-26 1996-11-12 A & D Co Ltd 回転機械の周波数解析装置
US5812134A (en) * 1996-03-28 1998-09-22 Critical Thought, Inc. User interface navigational system & method for interactive representation of information contained within a database
US5739698A (en) * 1996-06-20 1998-04-14 Csi Technology, Inc. Machine fault detection using slot pass frequency flux measurements
JPH1020925A (ja) 1996-07-05 1998-01-23 Toshiba Corp プラント診断装置
DE19702234A1 (de) 1997-01-23 1998-08-06 Acida Gmbh Aachener Ct Fuer In Verfahren zur Überwachung und Qualitätsbeurteilung von sich bewegenden und/oder rotierenden Maschinenteilen insbesondere von Maschinenlagern
US5852793A (en) 1997-02-18 1998-12-22 Dme Corporation Method and apparatus for predictive diagnosis of moving machine parts
US6742003B2 (en) * 2001-04-30 2004-05-25 Microsoft Corporation Apparatus and accompanying methods for visualizing clusters of data and hierarchical cluster classifications
DE19943689A1 (de) 1999-09-06 2001-03-08 Busch Dieter & Co Prueftech Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder Diagnose sich bewegender Maschinen und/oder Maschinenteile
US6868348B1 (en) * 1999-10-29 2005-03-15 Entek Ird International Corporation Adaptive high frequency energy detection
WO2001054045A2 (en) * 2000-01-21 2001-07-26 Lion Bioscience Ag Data analysis software
JP4629263B2 (ja) 2000-05-16 2011-02-09 富士通株式会社 ポータルサーバ、および、情報処理プログラム
US6801864B2 (en) * 2001-03-13 2004-10-05 Ab Skf System and method for analyzing vibration signals
JP2002358219A (ja) 2001-05-31 2002-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd データ操作方法、およびデータ操作プログラム
US7089226B1 (en) * 2001-06-28 2006-08-08 Microsoft Corporation System, representation, and method providing multilevel information retrieval with clarification dialog
US6729186B1 (en) * 2002-02-28 2004-05-04 Eaton Corporation Multi-channel vibration analyzer
US6845340B2 (en) * 2003-03-06 2005-01-18 Ford Motor Company System and method for machining data management
SE526507C2 (sv) * 2003-06-05 2005-09-27 Metso Paper Inc Förfarande och system för övervakning av ett lager i en roterande maskin
US7030746B2 (en) * 2004-04-15 2006-04-18 General Electric Company Method and system for generating automatic alarms based on trends detected in machine operation
US7249287B2 (en) * 2004-04-19 2007-07-24 General Electric Company Methods and apparatus for providing alarm notification
US7571022B2 (en) * 2004-10-25 2009-08-04 Ford Motor Company System and method for monitoring machine health
JP2006341659A (ja) 2005-06-07 2006-12-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の異常検知方法
US7702675B1 (en) * 2005-08-03 2010-04-20 Aol Inc. Automated categorization of RSS feeds using standardized directory structures
US7525443B2 (en) * 2005-12-01 2009-04-28 General Electric Company Method and apparatus for machine state quantification in machinery management systems
US7623694B2 (en) * 2006-01-31 2009-11-24 Mevis Medical Solutions, Inc. Method and apparatus for classifying detection inputs in medical images
US20080065705A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-13 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Process Data Collection for Process Plant Diagnostics Development
US20080186194A1 (en) * 2006-09-29 2008-08-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Dynamic condition monitoring system employing a multi-core processor
JP2009257806A (ja) 2008-04-14 2009-11-05 Nsk Ltd 転がり直動装置の異常判定方法および異常判定装置
US8224492B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Lakomiak Jason E Auto-configuring condition monitoring system and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63222229A (ja) * 1987-03-12 1988-09-16 Toshiba Corp 回転機械の振動監視装置
US6904371B2 (en) * 1997-10-17 2005-06-07 Test Devices, Inc. Method and apparatus for measuring rotor unbalance

Also Published As

Publication number Publication date
JP5669933B2 (ja) 2015-02-18
WO2011149869A3 (en) 2012-09-27
WO2011149869A2 (en) 2011-12-01
EP2577241B1 (en) 2020-07-08
KR20130031854A (ko) 2013-03-29
US9176003B2 (en) 2015-11-03
US20110291850A1 (en) 2011-12-01
EP2577241A2 (en) 2013-04-10
JP2013526724A (ja) 2013-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101538906B1 (ko) 기계 진동 모니터링하기 위한 시스템 및 방법
US9797808B2 (en) Diagnosis of gear condition by comparing data from coupled gears
KR101962246B1 (ko) 기어박스의 상태를 모니터링하는 방법 및 시스템
US8988238B2 (en) Change detection system using frequency analysis and method
US8720275B2 (en) Detecting rotor anomalies
EP2713146B1 (en) System and method for vibration severity assessment independently of vibration frequency
WO2014096014A1 (en) Method of monitoring the condition of a wind turbine
EP2345894B1 (en) Trending of vibration data taking into account torque effect
CN103733034A (zh) 用于监控发电机的绕组头振动的方法和设备
JP2012163439A (ja) 回転機振動監視システムおよび監視方法
US7249287B2 (en) Methods and apparatus for providing alarm notification
KR101633972B1 (ko) 비틀림 진동의 진단 및 평가 장치와 그 방법
JPS6327652B2 (ko)
KR101406778B1 (ko) 가상 주파수 응답함수 기반의 기계이상 진단방법 및 이를 이용한 진단 시스템
Shah et al. 8 channel vibration monitoring and analyzing system using LabVIEW
JPH02232529A (ja) 回転機械の振動診断方法およびその振動診断装置
JP2022158570A (ja) 異常検出装置、異常検出方法、およびプログラム
US10094743B2 (en) Order analysis system
JP7057760B2 (ja) 回転電機の異常診断システム
CN112485000B (zh) 基于振动趋势信息的机器故障预测
Kannoju et al. Design and Implementation of a System on FPGA for Fault Detection on Industrial Machines through Vibration Sensing
Arion Predictive Maintenance Software for the Motors Wear Condition Determination
CN117825947A (zh) 驱动电机故障检测方法、装置、计算机设备和存储介质
Bednarz Example of the application of operational modal analysis method for damage detection of the rotating blades
JP2006153774A (ja) 周期運動体の状態診断方法、診断装置、診断システム、コンピュータプログラム及び記録媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee