KR102391124B1 - 잔여 공간 내의 진동 역학의 모델링 및 시각화 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 잔여 공간 내의 진동 역학의 모델링 및 시각화에 관한 것으로서, 진동 분석을 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 센서에 의해, 회전 장비의 진동 데이터 및 동작 모드를 획득하는 것을 포함한다. 방법은 이어서 센서에 통신적으로 결합된 장비 제어기에 의해, 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하는 것으로 진행할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해 그리고 모델에 기초하여, 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해, 진동 벡터와 예측된 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산할 수도 있다. 방법은 또한 장비 제어기에 의해, 잔여 벡터에 기초하여 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상을 결정할 수도 있다. 방법은 할당된 잔여 벡터의 영역의 경계를 표현하는 그래프 및 잔여 벡터를 표현하는 점을 표시할 수도 있다.
Description
본 개시내용은 진동 분석에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 잔여 공간 내의 진동 역학의 모델링 및 시각화에 관한 것이다.
진동 역학의 변화는 회전 장비에 관련된 이상(abnormalities) 및 고장에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 회전 장비에 관련된 진동 데이터의 변화를 분석하기 위한 종래의 방법은 제1 원리 계산 및 물리학 기반 모델에 기초할 수 있다. 종래의 해결책은 고장이 발생함에 따라 회전 장비 내의 고장을 검출하는 것을 허용할 수도 있지만, 이들 해결책은 고장에 대한 충분히 조기의 경고를 제공하는 데 실패한다.
회전 장비 내의 고장의 조기의 지시를 제공할 수도 있는 일 특징은 저속 롤 벡터(slow roll vector)이다. 저속 롤 벡터를 캡처하기 위한 종래의 방법은 때때로 이용 가능하지 않을 수도 있는 더 높은 샘플링 레이트 데이터를 사용한다. 본원의 배경이 되는 선행기술로는 미국 특허공보 제6,021,991호 및 미국 특허공보 제6,098,022호가 참조될 수 있다.
본 개시내용은 잔여 공간 내의 진동 역학의 모델링 및 시각화에 관한 것이다. 본 개시내용의 특정 실시예는 회전 장비의 진동 분석을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 개시내용의 특정 실시예는 회전 장비의 진동 역학을 모니터링하는 것 및 회전 장비에 관련된 이상 및 고장을 검출하는 것을 용이하게 할 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 진동 분석을 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 동작 모드에서 동작하는 회전 장비를 포함할 수도 있다. 시스템은 회전 장비의 진동 데이터를 검출하고 제공하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 또한 포함할 수도 있다. 시스템은 적어도 하나의 센서에 통신적으로 결합된 장비 제어기를 또한 포함할 수도 있다. 장비 제어기는 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하도록 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 모델에 기초하여, 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정하도록 구성될 수 있다. 장비 제어기는 적어도 하나의 진동 벡터와 예측된 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 잔여 벡터에 기초하여 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상을 결정하도록 또한 구성될 수 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 동작 모드는 이하의 파라미터: 샤프트의 분당 회전수, 베어링 금속 온도, 베어링 오일 입구 온도, 베어링 오일 출구 온도, 및 부하 중 적어도 하나를 가질 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 진동 벡터는 1X 진폭 및 1X 위상, 2X 진폭 및 2X 위상, 1/2X 진폭 및 1/2X 위상, 및 회전당 1회 지시에 기초하는 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 이상은 오정렬, 반경방향 프리로드(preload), 고동기 진동(high synchronous vibration), 차동기 마찰(sub-synchronous rub), 회전자 굽힘(rotor bow), 및 휘핑(whipping) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 장비 제어기는 적어도 하나의 진동 벡터를 실수 성분 및 허수 성분으로 변환하고, 예측된 진동 벡터를 예측된 실수 성분 및 예측된 허수 성분으로 변환하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 실수 성분과 예측된 실수 성분 사이의 차이로서 잔여 실수 성분을 결정하고 허수 성분과 예측된 허수 성분 사이의 차이로서 잔여 허수 성분을 결정하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 잔여 실수 성분 및 잔여 허수 성분을 잔여 벡터로 변환하도록 또한 구성될 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 모델은 실험 모델, 물리학 기반 모델, 및 실험 모델 및 물리학 기반 모델의 혼성을 포함할 수도 있다. 특정 실시예에서, 실험 모델은 진동 벡터의 이력값에 기초할 수 있다. 이력값은 회전 장비가 이상 없이 동작하는 동안 기록될 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 이력값은 저속 롤 진폭 및 저속 롤 위상, 보상된 진폭 및 보상된 위상, 정방향 진폭 및 정방향 위상, 및 역방향 진폭 및 역방향 위상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 장비 제어기는 회전 장비의 셧다운 시간 중에, 회전 장비의 회전 속도에 대한 제1 그래프, 회전 장비의 진동의 진폭에 대한 제2 그래프, 및 회전 장비의 진동의 위상에 대한 제3 그래프 중 적어도 하나를 기록하도록 구성될 수 있다. 장비 제어기는 제1 그래프를 제1 프랙셔널 시간 차수 감쇠(fractional time order decay)로 피팅하고, 제2 그래프를 제2 프랙셔널 시간 차수 감쇠로 피팅하고, 제3 그래프를 제3 프랙셔널 시간 차수 감쇠로 피팅하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 제1 프랙셔널 시간 차수 감쇠와 제2 프랙셔널 시간 차수 감쇠 사이의 상관에 기초하여 저속 롤 진폭을 추정하도록 구성될 수 있다. 장비 제어기는 제1 프랙셔널 시간 차수 감쇠와 위상의 제3 프랙셔널 시간 차수 감쇠 사이의 상관에 기초하여 저속 롤 위상을 추정하도록 또한 구성될 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 시스템은 장비 제어기에 통신적으로 결합된 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 장비 제어기는 실험 모델에 기초하여, 동작 모드에 대한 할당된 잔여 벡터의 영역을 결정하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 출력 디바이스에 의해, 할당된 잔여 벡터의 영역의 경계를 표현하는 그래프 및 잔여 벡터를 표현하는 점을 극좌표로 표시할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 장비 제어기는 적어도 하나의 진동 벡터에 기초하여, 궤도 진행, 타원율비, 궤도 형상, 진행 방향, 및 고 1X 동기비를 계산하도록 또한 구성될 수 있다. 장비 제어기는 실험 모드 및 동작 모드에 기초하여, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역을 계산하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 출력 디바이스에 의해, 궤도 형상의 투영, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역 중 적어도 하나를 표시하도록 또한 구성될 수도 있다. 장비 제어기는 출력 디바이스에 의해, 회전 장비의 회전 방향 및 진행 방향을 표시하도록 또한 구성될 수도 있다.
본 개시내용의 다른 실시예에 따르면, 진동 분석을 위한 방법이 제공된다. 방법은 적어도 하나의 센서에 의해, 회전 장비의 진동 데이터 및 동작 모드를 획득하는 것을 포함할 수도 있다. 방법은 센서에 통신적으로 결합된 장비 제어기에 의해, 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하는 것을 또한 허용할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해 그리고 모델에 기초하여, 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정하는 것을 또한 포함할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해, 진동 벡터와 예측된 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산하는 것을 포함할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해, 잔여 벡터에 기초하여 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상을 결정하는 것을 또한 허용할 수도 있다.
다른 실시예, 시스템, 방법, 특징 및 양태가 이하의 도면과 함께 취한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시내용의 특정 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 예시적인 시스템을 도시하고 있는 블록도.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른, 샤프트, 베어링, 및 프로브의 단면을 도시하고 있는 블록도.
도 3은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 사용하여 근사된 속도에 대한 셧다운 곡선, 진폭에 대한 셧다운 곡선, 및 위상에 대한 셧다운 곡선의 플롯을 도시하고 있는 도면.
도 4는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 0/360도 경계에서 예시적인 진동 벡터의 변화를 도시하고 있는 극좌표선도.
도 5는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 벡터가 0/360도 경계를 통해 이동함에 따른 위상각의 예시적인 플롯.
도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 시각화의 예시적인 플롯.
도 7은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 경과를 도시하고 있는 예시적인 플롯.
도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 극좌표선도.
도 9는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 잔여 진동 데이터의 극좌표선도.
도 10은 본 개시내용의 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 결과의 시각화를 위한 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 12는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 궤도의 시각화를 위한 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 13은 본 개시내용의 실시예에 따른, 연소 연료 시스템을 제어하기 위한 예시적인 제어기를 도시하고 있는 블록도.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른, 샤프트, 베어링, 및 프로브의 단면을 도시하고 있는 블록도.
도 3은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 사용하여 근사된 속도에 대한 셧다운 곡선, 진폭에 대한 셧다운 곡선, 및 위상에 대한 셧다운 곡선의 플롯을 도시하고 있는 도면.
도 4는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 0/360도 경계에서 예시적인 진동 벡터의 변화를 도시하고 있는 극좌표선도.
도 5는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 벡터가 0/360도 경계를 통해 이동함에 따른 위상각의 예시적인 플롯.
도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 시각화의 예시적인 플롯.
도 7은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 경과를 도시하고 있는 예시적인 플롯.
도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 극좌표선도.
도 9는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 잔여 진동 데이터의 극좌표선도.
도 10은 본 개시내용의 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 결과의 시각화를 위한 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 12는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 궤도의 시각화를 위한 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도.
도 13은 본 개시내용의 실시예에 따른, 연소 연료 시스템을 제어하기 위한 예시적인 제어기를 도시하고 있는 블록도.
본 개시내용의 특정 실시예는 회전 장비의 진동 분석을 위한 시스템 및 방법을 포함할 수 있다. 개시된 시스템 및 방법은 회전 장비의 진동 데이터의 시각적 표현을 제공하고, 회전 장비의 하드웨어 고장을 위한 경고의 발행을 용이하게 할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 예시적인 실시예에서, 진동 분석을 위한 방법은 적어도 하나의 센서에 의해, 회전 장비의 진동 데이터 및 동작 모드를 획득하는 것을 포함할 수도 있다. 방법은 센서에 통신적으로 결합된 장비 제어기에 의해, 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하는 것을 허용할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해 그리고 모델에 기초하여, 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해, 진동 벡터와 예측된 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산할 수도 있다. 방법은 장비 제어기에 의해, 잔여 벡터에 기초하여 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상을 결정하는 것을 허용할 수도 있다.
본 개시내용의 특정 실시예의 기술적 효과는 회전 장비의 진단을 수행하는 것을 포함할 수도 있다. 본 개시내용의 특정 실시예의 추가의 기술적 효과는 회전 장비에 관련된 다가오는 하드웨어 고장의 조기의 경고를 가능하게 하기 위해 이상 검출의 더 미세한 분해능을 용이하게 할 수도 있다. 본 개시내용의 특정 실시예의 또 다른 기술적 효과는 회전 장비의 건강에 관한 정보를 제공하고, 회전 장비의 원하지 않는 셧다운, 강제 운전 정지 시간, 및 미계획된 비용을 감소시키는 것을 허용한다.
이하에는 진동 분석을 위한 시스템 및 방법에 관련된 다양한 예시적인 실시예의 상세한 설명을 제공한다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 개시내용의 특정 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 방법이 실시될 수도 있는 예시적인 회전 장비 시스템(100)을 도시하고 있는 블록도이다. 시스템(100)은 샤프트(10), 베어링(16), X-프로브(12), Y-프로브(14), 장비 제어기(1300), 및 출력 디바이스(40)를 포함할 수도 있다. 시스템(100)은 시스템(100)의 축을 따라 샤프트(10)를 회전하도록 구성된 터빈 기계(18)를 포함할 수도 있다. 샤프트(10)는 차량 또는 압축기와 같은 고정형 부하, 발전소의 발전기 등을 포함할 수도 있는 부하(20)에 연결될 수도 있다. 부하(20)는 시스템(100)의 회전 출력에 의해 동력 공급되는 것이 가능한 임의의 적합한 디바이스를 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에서, 회전 장비는 유체역학적 또는 정적 베어링에 의해 지지된 샤프트를 포함하는 임의의 장비를 포함할 수도 있다. 회전 장비는 압축기, 펌프, 터빈 등의 부분일 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른, 베어링(16), 샤프트(10), X-프로브(12), 및 Y-프로브(14)의 단면도(200)를 도시하고 있는 블록도이다. X-프로브(12) 및 Y-프로브(14)는 샤프트(10)의 모션을 측정하기 위해 베어링(16) 상에 약 90도 이격하여 장착된 동일한 또는 유사한 유형의 2개의 근접 프로브이다. 샤프트(10)가 회전함에 따라, 샤프트(10)의 중심은 회전축으로부터 벗어날 수도 있다. X-프로브(12) 및 Y-프로브(14)는 2개의 직교 좌표 내의 편차의 투영을 측정하고, 진동 데이터로서의 투영을 분석을 위해 장비 제어기(1300)에 제공할 수도 있다. 장비 제어기에 제공된 다른 파라미터는 샤프트 회전의 속도(분당 회전수 단위), 베어링 금속 온도, 베어링 오일 입구 온도, 베어링 오일 출구 온도, 샤프트의 부하, 및 진동 데이터가 그 하에서 얻어진 조건을 규정하는 다른 파라미터를 포함할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 진동 분석은 진동 데이터에 기초하여, 하나 이상의 진동 벡터를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 진동 벡터는 진폭 및 위상을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 진동 벡터는 1X 진폭 및 1X 위상, 2X 진폭 및 2X 위상, 및 1/2X 진폭 및 1/2X 위상을 포함할 수도 있다. 진동 분석은 보상된 진폭 및 보상된 위상, 정방향 진폭 및 정방향 위상, 및 역방향 진폭 및 역방향 위상을 결정하는 것을 더 포함할 수도 있다. 진동 분석은 직류(direct current: DC) 갭, 1X 주축, 1X 단축, 궤도 진행(orbit procession), 타원율비(ellipticity ratio), 궤도 형상, 높은 1X 동기비, 프로브 체크, 및 저속 롤 벡터를 결정하는 것을 더 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 진동 벡터는 키페이저(keyphaser)로 측정된 회전당 1회 지시에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 진동 분석은 오정렬, 반경방향 프리로드, 고동기 진동, 차동기 마찰, 회전자 굽힘, 및 휘핑과 같은 회전 장비의 고장 모드의 지시를 결정하는 것을 더 포함할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 회전 장비의 고장 모드의 지시는 결정된 진동 벡터와 진동 데이터가 얻어진 조건에 대해 예측된 진동 벡터의 값의 비교에 기초하여 추정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예측된 진동 벡터(본 명세서에서 잔여 진동 벡터라 칭함)로부터 진동 벡터의 편차가 회전 장비 내의 고장의 지시를 결정하도록 분석될 수 있다. 잔여 진동 벡터는 잔여 공간을 형성할 수 있다.
본 개시내용의 특정 실시예에서, 예측된 진동 벡터는 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 모델은 물리학 기반 모델, 실험 모델, 및 물리학 기반 모델 및 실험 모델의 혼성을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 실험 모델은 이력 진동 데이터에 기초할 수 있다. 이력 진동 데이터는 회전 장비의 동작의 연장된 기간(예를 들어, 1년) 중에 수집될 수 있다. 고장 모드를 지시하는 데이터 세트는 잔여 이력 데이터(샘플값이라 또한 칭함)가 회전 장비의 정상 거동을 표현하도록 이력 데이터로부터 제거될 수 있다. 이력 진동 데이터 내의 각각의 엔트리는 회전 장비가 동작되는 동작 모드와 연계될 수 있다. 동작 모드는 예를 들어 샤프트 상의 부하, 샤프트의 회전 속도, 샤프트를 구동하는 터빈 내의 가스 압력, 베어링 금속 온도 등에 의해 특징화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이력 데이터의 수집은 다수의 동작 모드에서 회전 장비의 정상 거동을 특징화하기 위해 충분한 데이터가 수집되어 있을 때까지 계속된다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 실험 모델은 회전 장비의 실행시간 중에 진동 데이터를 위한 예측된 값을 결정하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예측된 값은 부하, 회전 속도, 가스 압력, 베어링 금속 온도 등의 현재값에 기초하여 수집된 샘플링된 값의 선형 조합으로서 결정된다. 진동 데이터를 위한 예측된 값은 또한 X-프로브 및 Y-프로브로 측정된 진동 데이터에 대한 실제값에 실시간으로 비교될 수 있다. 사전결정된 경계 외부의 진동 데이터의 실제값(또는 진동 데이터를 사용하여 얻어진 진동 벡터)과 예측된 값 사이의 차이의 편차는 회전 장비의 고장을 지시할 수도 있다.
저속 롤 벡터가 샤프트 내의 결함에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 저속 롤 벡터는 셧다운 기간 중에 측정을 위한 제한된 윈도우가 존재하면 큰 에러를 가질 수도 있다. 도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른, 회전 속도에 대한 예시적인 셧다운 곡선(302), 1X 진폭에 대한 셧다운 곡선(306), 및 위상에 대한 셧다운 곡선(310)을 도시하고 있다.
본 개시내용의 특정 실시예에서, 진폭 및 위상에 대한 셧다운 곡선에서 공진 피크 및 발진은 무시될 수 있다. 속도에 대한 셧다운 곡선, 진폭에 대한 셧다운 곡선, 및 위상에 대한 셧다운 곡선은 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 사용하여 근사될 수 있다. 도 3의 예에서, 속도에 대한 셧다운 곡선(302)은 프랙셔널 시간 차수 감쇠(304)에 의해 근사되고, 진폭에 대한 셧다운 곡선(306)은 프랙셔널 시간 차수 감쇠(308)에 의해 근사되고, 위상에 대한 셧다운 곡선(310)은 프랙셔널 시간 차수 감쇠(312)에 의해 근사된다. 본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 속도에 대한 셧다운 곡선은 이하의 식에 의해 근사될 수 있고:
여기서, SSS는 정상 상태 속도이고, τs는 속도 감쇠 상수이다.
진폭에 대한 셧다운 곡선은 이하의 식에 의해 근사될 수 있고:
여기서, MSS는 정상 상태 진폭이고, τm은 진폭 감쇠 상수이다.
위상에 대한 셧다운 곡선은 이하의 식에 의해 근사될 수 있고:
여기서, PSS는 정상 상태 위상이고, τp는 위상 감쇠 상수이다.
속도에 대한 프랙셔널 시간 차수 감쇠(304) 및 진폭에 대한 프랙셔널 시간 차수 감쇠(308)는 셧다운 중에 상관될 수 있다. 유사하게, 속도에 대한 프랙셔널 시간 차수 감쇠(304) 및 위상에 대한 프랙셔널 시간 차수 감쇠(312)는 셧다운 중에 상관될 수 있다. 상관을 사용하여, 진동 벡터의 진폭 및 위상은 그 시점에 대응 속도가 또한 알려져 있으면 시점에 대해 추정될 수 있다.
식 1a, 1b, 및 1c에서 진폭 및 위상의 추정은 예를 들어 셧다운 곡선을 따른 하나의 유효 샘플점(t2)을 필요로 하기 때문에, 식 1a, 1b, 및 1c의 사용은 저속 롤 벡터의 추정을 위해 요구된 샘플링된 점의 수를 감소시키는 것을 허용한다.
식 1a, 1b, 및 1c의 해는 이하의 식을 생성하고:
여기서 MSR은 저속 롤 진폭이고, PSR은 저속 롤 위상이고, SSR은 저속 롤 속도이고, M2는 샘플링된 점에서의 진폭이고, P2는 샘플링된 점(t2)에서의 위상이고, S2는 샘플링된 점(t2)에서의 속도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 예시적인 진동 벡터(410) 및 예시적인 진동 벡터(420)를 도시하고 있는 극좌표선도이다. 진동 벡터(410)의 위상과 진동 벡터(420)의 위상 사이의 실제 차이(430)는 약 5도이고, 반면에 진동 벡터(410)의 위상과 진동 벡터(420)의 위상 사이의 수치 차이는 약 355도이다. 도 4는 진동 벡터의 위상의 작은 변화가 위상의 큰 수치 변화를 야기할 수도 있을 때 0/360 경계에서 위상 불연속성의 예를 도시하고 있다. 위상 불연속성은 실제 진동 벡터가 실험 모델에 의해 결정된 예측된 진동 벡터에 비교될 때 거짓 경보를 유도할 수도 있다. 위상 불연속성은 수집된 이력 진동 데이터에 기초하여 실험 모델을 발생할 때 수치 에러를 유도할 수도 있다.
본 개시내용의 몇몇 실시예에서, 비교에 앞서, 실제 진동 벡터 및 예측된 진동 벡터는 극좌표로부터 직사각형 좌표로 변환된다. 특정 실시예에서, 직사각형 좌표로의 진동 벡터의 변환은 실수 및 허수 성분으로의 벡터의 진폭 및 위상의 변환을 포함한다. 변환된 실제 진동 벡터 및 변환된 예측된 진동 벡터는 이어서 직사각형 좌표에서 잔여 벡터를 결정하는 데 사용될 수도 있다. 잔여 벡터는 극좌표(진폭 및 위상)로 다시 변환될 수도 있고, 이에 의해 잔여 벡터의 직관적인 시각적 해석을 허용한다.
도 5는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 벡터가 0/360도 경계를 통해 이동함에 따른 예시적인 진동 벡터의 위상각의 변화의 플롯(510, 520)을 도시하고 있다. 플롯(510)은 변화가 극좌표에서 결정될 때, 위상각의 변화를 도시하고 있다. 진동 벡터가 단지 약 10도만큼 이동하더라도, 수치 변화는 약 350도이다. 플롯(520)은 변화가 직사각형 좌표에서 결정되고 극좌표로 다시 변환될 때, 위상각의 변화를 도시하고 있다. 위상은 0의 값 약간 초과의 값으로부터 0의 값 약간 미만의 값으로 시프트한다.
도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 시각화를 도시하고 있는 예시적인 플롯(600)이다. 플롯(600)은 투영된 궤도 형상(602), 정방향 벡터(604), 네트(net) 궤도 벡터(606), 및 역방향 벡터(608)를 포함할 수 있다. 플롯(600)은 샤프트의 회전 방향(610) 및 진행 방향(612)의 지시를 또한 포함할 수도 있다. 플롯(600)은 타원형 궤도의 정규화된 영역(614), 고도의 타원형 궤도의 정규화된 영역(616), 및 평면형 궤도(618)의 정규화된 영역을 또한 포함할 수도 있는 데, 이들은 "휘핑" 고장을 경험하는 장비를 지시할 수도 있다. 투영된 궤도 형상(602), 정방향 벡터(604), 네트 궤도 벡터(606), 및 역방향 벡터(608)는 측정이 취해진 시점에 진동 데이터에 기초하여 결정될 수 있다.
투영된 궤도 형상(602)이 타원형 궤도의 정규화된 영역(614) 내에 있을 때, 궤도의 형상은 타원형 또는 원형인 데, 이는 회전 장비의 정상 거동을 지시한다. 투영된 궤도 형상(602)이 타원형 궤도의 정규화된 영역(614) 외부로 그리고 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역(616)을 향해 그리고 또한 평면형 궤도 영역(618)으로 이동할 때, 이는 휘핑과 같은 회전 장비의 고장을 지시할 수도 있다. 진행 방향(612)이 회전 방향(610)에 반대일 때, 이는 "마찰" 고장을 경험하는 회전 장비를 지시할 수도 있다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 경과를 도시하고 있는 예시적인 플롯(700)이다. 플롯(700)은 다수의 시점에 측정된 진동 데이터에 기초하여 결정된 투영된 궤도 형상(702), 정방향 벡터(704), 네트 궤도 벡터(706), 및 역방향 벡터(708)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 회전 장비의 진동 데이터의 예시적인 극좌표선도(810, 820)를 도시하고 있다. 플롯(810)은 측정된 Y-프로브 데이터(815) 및 대응 추정된 Y-프로브 데이터(825)를 표현할 수 있다. 플롯(820)은 측정된 X-프로브 데이터(830) 및 대응 추정된 X-프로브 데이터(840)를 표현한다. X-프로브 데이터(840) 및 Y-프로브 데이터(825)는 회전 장비의 현재 동작 파라미터에 기초하는 모델을 사용하여 추정될 수 있다. 측정된 Y-프로브 데이터(815) 및 추정된 Y-프로브 데이터(825)의 모두가 서로 밀접한 근접도 내에 있고 측정된 X-프로브 데이터(830) 및 추정된 X-프로브 데이터(840)가 서로 밀접한 근접도 내에 있을 때, 이는 회전 장비의 정상 거동을 지시할 수 있다. 측정된 데이터가 추정된 데이터로부터 상당히 벗어날 때, 이는 회전 장비의 고장 모드를 지시할 수도 있다.
도 9는 본 개시내용의 실시예에 따른, 회전 장비의 잔여 진동 데이터의 예시적인 극좌표선도(910, 920)를 도시하고 있다. 플롯(910)은 잔여 Y-프로브 데이터(915)를 포함할 수 있다. 잔여 Y-프로브 데이터(915)는 측정된 Y-프로브 데이터(815)와 추정된 Y-프로브 데이터(825) 사이의 차이로서 결정될 수 있다. 플롯(910)은 버터플라이형 영역(925)을 포함할 수도 있다. 버터플라이형 영역(925)의 만곡된 에지는 모델에 기초하여 추정된 진동 진폭으로부터 측정된 Y-프로브 데이터의 진동 진폭의 편차의 할당된 양을 제한할 수 있다. 에지와 원점을 연결하는 반경방향 자취는 모델에 기초하여 추정된 진동 위상으로부터 측정된 Y-프로브 데이터의 진동 위상의 편차의 할당된 양을 제한할 수 있다.
유사하게, 플롯(920)은 잔여 X-프로브 데이터(930)를 포함한다. 잔여 X-프로브 데이터(930)는 측정된 X-프로브 데이터(830)와 추정된 X-프로브 데이터(840) 사이의 차이로서 발견될 수 있다. 플롯(920)은 버터플라이형 영역(940)을 포함할 수도 있다. 버터플라이형 영역(940)의 경계 외부의 임의의 잔여 X-프로브 데이터 또는 버터플라이형 영역(925)의 경계 외부의 Y-프로브 데이터는 회전 장비의 이상 거동을 지시할 수도 있다. 유사한 플롯이 회전 장비의 진동 데이터에 기초하여 결정된 임의의 진동 벡터를 위해 제공되어 사용자가 회전 장비 내의 고장의 지시를 시각적으로 결정하는 것을 허용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 10은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 분석을 위한 예시적인 방법(1000)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(1000)의 동작은 도 1을 참조하여 전술된 회전 장비 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.
방법(1000)은 블록 1002에서, 적어도 하나의 센서[예를 들어, X-프로브(12) 및/또는 Y-프로브(14)]에 의해, 회전 장비의 진동 데이터 및 동작 모드를 획득하는 것으로 시작할 수 있다. 블록 1004에서, 방법(1000)은 센서에 통신적으로 결합된 장비 제어기(1300)에 의해, 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하는 것으로 진행할 수도 있다. 블록 1006에서, 방법(1000)은 장비 제어기(1300)에 의해 그리고 모델에 기초하여, 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정할 수도 있다. 블록 1008에서, 방법(1000)은 장비 제어기(1300)에 의해, 진동 벡터와 예측된 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산할 수 있다. 블록 1010에서, 방법은 장비 제어기(1300)에 의해, 잔여 벡터에 기초하여 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상을 결정할 수도 있다.
도 11은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 데이터의 시각화를 위한 예시적인 방법(1100)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(1100)의 동작은 도 1을 참조하여 전술된 회전 장비 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다. 방법(1100)은 도 10을 참조하여 전술된 방법(1000)의 계속일 수도 있다.
방법(1100)은 블록 1102에서, 장비 제어기(1300)에 의해 그리고 모델에 기초하여, 회전 장비의 동작 모드를 위한 할당된 잔여 벡터의 영역을 결정하는 것으로 시작할 수 있다. 블록 1104에서, 방법(1100)은 장비 제어기에 통신적으로 결합된 출력 디바이스(40) 상에 장비 제어기(1300)에 의해, 할당된 잔여 벡터의 영역의 경계를 표현하는 그래프를 극좌표로 표시하는 것을 진행할 수도 있다. 블록 1106에서, 방법(1100)은 장비 제어기에 통신적으로 결합된 출력 디바이스(40) 상에 장비 제어기(1300)에 의해 극좌표로, 잔여 벡터를 표현하는 점을 표시할 수도 있다.
도 12는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 진동 데이터의 시각화를 위한 예시적인 방법(1200)을 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(1200)의 동작은 도 1을 참조하여 전술된 회전 장비 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다. 방법(1200)은 도 10을 참조하여 전술된 방법(1000)의 계속일 수도 있다.
방법(1200)은 블록 1202에서, 장비 제어기(1300)에 의해 그리고 적어도 하나의 진동 벡터에 기초하여, 궤도 진행, 타원율비, 궤도 형상, 진행 방향, 및 고 1X 동기비를 계산하는 것으로 시작할 수도 있다.
블록 1204에서, 방법(1200)은 장비 제어기(1300) 및 회전 장비의 동작 모드 및 실험 모드에 기초하여, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역을 계산하는 것으로 진행할 수도 있다.
블록 1206에서, 방법(1200)은 장비 제어기(1300)에 의해, 궤도 형상의 유형을 나타내기 위해, 궤도 형상의 투영, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역 중 일부 또는 모두를 출력 디바이스(40) 상에 표시할 수도 있다.
블록 1208에서, 방법(1200)은 출력 디바이스(40) 상에 장비 제어기(1300)에 의해, 회전 방향 및 진행 방향을 표시할 수도 있다.
도 13은 본 개시내용의 실시예에 따른, 예시적인 제어기(1300)를 예시하고 있는 블록도를 도시하고 있다. 더 구체적으로, 제어기(1300)의 요소는 회전 장비의 진동 데이터를 분석하는 데 사용될 수도 있다. 제어기(1300)는 프로그램된 로직(1320)(예를 들어, 소프트웨어)을 저장하는 메모리(1310)를 포함할 수도 있고, 연소 연료 시스템과 연계된 동작 데이터, 상수의 세트 등과 같은 데이터(1330)를 저장할 수도 있다. 메모리(1310)는 또한 운영 체제(1340)를 또한 포함할 수도 있다.
프로세서(1350)는 프로그램된 로직(1320)을 실행하도록 운영 체제(1340)를 이용할 수도 있고, 이와 같이 함으로써 또한 데이터(1330)를 이용할 수도 있다. 데이터 버스(1060)가 메모리(1310)와 프로세서(1350) 사이의 통신을 제공할 수도 있다. 사용자는 키보드, 마우스, 제어 패널, 또는 제어기(1300)로 그리고 제어기로부터 데이터를 통신하는 것이 가능한 임의의 다른 디바이스와 같은, 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스(1370)를 거쳐 제어기(1300)와 인터페이스할 수도 있다. 제어기(1000)는 입출력(input/output: I/O) 인터페이스(1080)를 거쳐, 동작 중에 회전 장비 시스템(100)과 통신할 수도 있다. 부가적으로, 다른 외부 디바이스 또는 다른 회전 장비가 I/O 인터페이스(1080)를 거쳐 제어기(1000)와 통신할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시내용의 예시된 실시예에서, 제어기(1300)는 회전 장비 시스템(100)에 관하여 원격으로 위치될 수도 있지만, 회전 장비 시스템(100) 동일 장소에 배치되거나 심지어 통합될 수도 있다. 또한, 제어기(1300) 및 이에 의해 구현된 프로그램된 로직(1020)은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 다수의 제어기(1300)가 사용될 수도 있고, 이에 의해 본 명세서에 설명된 상이한 특징부는 하나 이상의 상이한 제어기(1300) 상에서 실행될 수도 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 시스템, 방법, 장치, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 블록도를 참조한다. 블록도의 블록의 적어도 일부, 및 블록도 내의 블록의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령은 범용 컴퓨터, 특정 용도 컴퓨터, 특정 용도 하드웨어 기반 컴퓨터, 또는 다른 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치 상에 로딩되어 기계를 생성할 수도 있어, 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치 상에서 실행하는 명령이 설명된 블록도의 블록의 적어도 일부, 또는 블록도 내의 블록의 조합의 기능성을 구현하기 위한 수단을 생성하게 한다.
이들 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 특정 방식으로 기능하도록 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치에 지시할 수 있는 컴퓨터 판독가능 메모리 내에 저장될 수도 있어, 컴퓨터 판독가능 메모리 내에 저장된 명령이 블록 또는 블록들 내에 지정된 기능을 구현하는 명령 수단을 포함하는 제조 물품을 제조하게 한다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치 상에 로딩되어 일련의 동작 및/또는 작용이 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 장치 상에서 수행되게 하여 컴퓨터 구현된 프로세스를 생성할 수도 있어, 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 장치 상에서 실행하는 명령이 블록 또는 블록들 내에 지정된 기능을 구현하기 위한 동작 및/또는 작용을 제공하게 한다.
본 명세서에 설명된 시스템의 하나 이상의 구성요소 및 방법의 하나 이상의 요소는 컴퓨터의 운영 체제 상에서 실행되는 응용 프로그램을 통해 구현될 수도 있다. 이들은 또한 핸드헬드 디바이스, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램가능 소비자 전자 기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함하는, 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수도 있다.
본 명세서에 설명된 시스템 및 방법의 구성요소인 응용 프로그램은 특정 추상 데이터 유형을 구현하고 특정 작업 또는 작용을 수행하는 루틴, 프로그램, 구성요소, 데이터 구조 등을 포함할 수도 있다. 분산형 컴퓨팅 환경에서, 응용 프로그램(전체적으로 또는 부분적으로)은 로컬 메모리 또는 다른 저장 장치 내에 위치될 수도 있다. 게다가 또는 대안적으로, 애플리케이션 프로그램(전체적으로 또는 부분적으로)은 작업이 통신 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 디바이스에 의해 수행되는 상황을 허용하기 위해 원격 메모리 또는 저장 장치 내에 위치될 수도 있다.
상기 상세한 설명은 상세한 설명의 부분을 형성하는 첨부 도면의 참조를 포함한다. 도면은 예시적인 실시예에 따른 예시를 도시하고 있다. 본 명세서에서 또한 "예"라 칭하는 이들 예시적인 실시예는 당 기술 분야의 숙련자들이 본 발명의 요지를 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 충분한 상세로 설명된다. 청구된 요지의 범주로부터 벗어나지 않고, 예시적인 실시예가 조합될 수도 있고, 다른 실시예가 이용될 수도 있고, 구조적, 논리적 및 전기적 변경이 이루어질 수도 있다. 따라서, 상기 상세한 설명은 한정적인 개념으로 취해져서는 안되고, 범주는 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물에 의해 정의된다.
이들 설명이 속하는 본 명세서에 설명된 예시적인 설명의 다수의 수정 및 다른 실시예가 상기 설명 및 연계된 도면에 제시된 교시의 이익을 갖고 상기될 것이다. 따라서, 본 발명은 다수의 형태로 실시될 수도 있고, 전술된 예시적인 실시예에 한정되어서는 안된다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되어서는 안되고, 수정 및 다른 실시예가 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 특정 용어가 본 명세서에 채용되지만, 이들 용어는 한정의 목적이 아니라 일반적인 설명적인 개념으로만 사용된다.
10: 샤프트 12: X-프로브
14: Y-프로브 16: 베어링
18: 터빈 기계 20: 부하
40: 출력 디바이스 100: 시스템
1300: 장비 제어기 1310: 메모리
1340: 운영 체제 1350: 프로세서
14: Y-프로브 16: 베어링
18: 터빈 기계 20: 부하
40: 출력 디바이스 100: 시스템
1300: 장비 제어기 1310: 메모리
1340: 운영 체제 1350: 프로세서
Claims (20)
- 진동 분석을 위한 시스템에 있어서,
동작 모드에서 동작하는 회전 장비;
X-프로브 진동 데이터를 검출하고 제공하도록 상기 회전 장비에 장착되는 X-프로브;
Y-프로브 진동 데이터를 검출하고 제공하도록 상기 회전 장비에 상기 X-프로브로부터 직교로 장착되는 Y-프로브; 및
상기 X-프로브 및 상기 Y-프로브 중 적어도 하나에 통신적으로 결합되는 장비 제어기를 포함하고, 상기 장비 제어기는:
상기 X-프로브 진동 데이터 및 상기 Y-프로브 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하고;
상기 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정하고 - 상기 장비 제어기는:
셧다운 시간 동안 기록되는 상기 회전 장비의 회전 속도에 대한 그래프에 제1 프랙셔널(fractional) 시간 차수 감쇠를 피팅하고;
상기 셧다운 시간 동안 기록되는 상기 회전 장비의 진동의 진폭에 대한 그래프에 제2 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 피팅하고;
상기 셧다운 시간 동안 기록되는 상기 회전 장비의 진동의 위상에 대한 그래프에 제3 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 피팅하고;
상기 제1, 제2, 및 제3 프랙셔널 시간 차수 감쇠들 사이의 상관에 기초하여 예측된 진폭 및 예측된 위상을 추정하고;
상기 예측된 진폭 및 상기 예측된 위상에 기초하여 상기 예측된 진동 벡터를 결정하기 위해 모델을 사용함 -;
상기 적어도 하나의 진동 벡터 및 상기 예측된 진동 벡터를 극 좌표로부터 직사각형 좌표로 변환하고;
상기 적어도 하나의 진동 벡터와 상기 예측된 진동 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산하고;
상기 잔여 벡터를 직사각형 좌표로부터 극 좌표로 변환하고;
상기 잔여 벡터에 기초하여 상기 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상(abnormality)을 결정하고;
디스플레이 디바이스를 통해, 상기 적어도 하나의 이상을 시각적으로 나타내기 위해 진폭 및 위상을 포함하는 상기 잔여 벡터를 출력하도록
구성되는 것인, 진동 분석을 위한 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 동작 모드는 이하의 파라미터: 분당 회전수, 베어링 금속 온도, 베어링 오일 입구 온도, 베어링 오일 출구 온도, 및 부하 중 적어도 하나를 갖는 것인, 진동 분석을 위한 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 진동 벡터는 1X 진폭 및 1X 위상, 2X 진폭 및 2X 위상, 1/2X 진폭 및 1/2X 위상, 및 회전당 1회 지시에 기초하는 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이상은 오정렬, 반경방향 프리로(preload)드, 고동기 진동, 차동기(sub-synchronous) 마찰, 회전자 굽힘(bow), 및 휘핑(whipping) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 장비 제어기는,
상기 적어도 하나의 진동 벡터를 실수 성분 및 허수 성분으로 변환하고;
상기 예측된 진동 벡터를 예측된 실수 성분 및 예측된 허수 성분으로 변환하고;
상기 실수 성분과 상기 예측된 실수 성분 사이의 차이로서 잔여 실수 성분을 결정하고;
상기 허수 성분과 상기 예측된 허수 성분 사이의 차이로서 잔여 허수 성분을 결정하고;
상기 잔여 실수 성분 및 상기 잔여 허수 성분을 잔여 벡터로 변환하도록
구성되는 것인, 진동 분석을 위한 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 모델은 실험 모델, 물리학 기반 모델, 및 상기 실험 모델과 물리학 기반 모델의 혼성 중 하나이고, 상기 실험 모델은 상기 적어도 하나의 진동 벡터의 이력값에 기초하고, 상기 이력값은 상기 회전 장비가 상기 적어도 하나의 이상 없이 동작하는 동안 기록되는 것인, 진동 분석을 위한 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 이력값은 저속 롤 진폭 및 저속 롤 위상, 보상된 진폭 및 보상된 위상, 정방향 진폭 및 정방향 위상, 및 역방향 진폭 및 역방향 위상 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 장비 제어기에 통신적으로 결합된 출력 디바이스를 더 포함하고,
상기 장비 제어기는 또한,
상기 모델에 포함되는 실험 모델에 기초하여, 상기 동작 모드에 대한 할당된 잔여 벡터의 영역을 결정하고;
상기 출력 디바이스에 의해, 극좌표로:
상기 할당된 잔여 벡터의 영역의 경계를 표현하는 그래프; 및
상기 잔여 벡터를 표현하는 점
을 표시하도록
구성되는 것인, 진동 분석을 위한 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 장비 제어기에 통신적으로 결합된 출력 디바이스를 더 포함하고,
상기 장비 제어기는 또한,
상기 적어도 하나의 진동 벡터에 기초하여, 궤도 진행, 타원율비, 궤도 형상, 진행 방향, 및 고 1X 동기비를 계산하고;
상기 모델에 포함되는 실험 모델 및 상기 동작 모드에 기초하여, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역을 계산하고;
상기 출력 디바이스에 의해, 궤도 형상의 투영, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역 중 적어도 하나를 표시하고;
상기 출력 디바이스에 의해, 상기 회전 장비의 회전 방향 및 진행 방향을 표시하도록
구성되는 것인, 진동 분석을 위한 시스템. - 진동 분석을 위한 방법에 있어서,
회전 장비에 장착되는 X-프로브 및 상기 회전 장비에 상기 X-프로브로부터 직교로 장착되는 Y-프로브에 의해, 상기 회전 장비의 진동 데이터 및 동작 모드를 획득하는 단계;
상기 X-프로브 및 상기 Y-프로브 중 적어도 하나에 통신적으로 결합된 장비 제어기에 의해, 상기 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해, 상기 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정하는 단계 - 상기 예측된 진동 벡터를 결정하는 단계는:
셧다운 시간 동안 기록되는 상기 회전 장비의 회전 속도에 대한 그래프에 제1 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 피팅하는 단계;
상기 셧다운 시간 동안 기록되는 상기 회전 장비의 진동의 진폭에 대한 그래프에 제2 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 피팅하는 단계;
상기 셧다운 시간 동안 기록되는 상기 회전 장비의 진동의 위상에 대한 그래프에 제3 프랙셔널 시간 차수 감쇠를 피팅하는 단계;
상기 제1, 제2, 및 제3 프랙셔널 시간 차수 감쇠들 사이의 상관에 기초하여 예측된 진폭 및 예측된 위상을 추정하는 단계; 및
상기 예측된 진폭 및 상기 예측된 위상에 기초하여 상기 예측된 진동 벡터를 결정하는 단계를 수행하기 위해 모델을 사용하는 단계를 더 포함함 -;
상기 적어도 하나의 진동 벡터 및 상기 예측된 진동 벡터를 극 좌표로부터 직사각형 좌표로 변환하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해, 상기 적어도 하나의 진동 벡터와 상기 예측된 진동 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산하는 단계;
상기 잔여 벡터를 직사각형 좌표로부터 극 좌표로 변환하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해, 상기 잔여 벡터에 기초하여 상기 회전 장비와 연계된 적어도 하나의 이상을 결정하는 단계; 및
디스플레이 디바이스를 통해, 상기 적어도 하나의 이상을 시각적으로 나타내기 위해 진폭 및 위상을 포함하는 상기 잔여 벡터를 출력하는 단계
를 포함하는, 진동 분석을 위한 방법. - 제11항에 있어서, 상기 동작 모드는 분당 회전수, 베어링 금속 온도, 베어링 오일 입구 온도, 베어링 오일 출구 온도, 및 부하 중 적어도 하나와 연계되는 것인, 진동 분석을 위한 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 진동 벡터는 1X 진폭 및 1X 위상, 2X 진폭 및 2X 위상, 1/2X 진폭 및 1/2X 위상, 및 회전당 1회 지시에 기초하는 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이상은 오정렬, 반경방향 프리로드, 고동기 진동, 차동기 마찰, 회전자 굽힘, 및 휘핑 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 잔여 벡터를 계산하는 단계는,
상기 장비 제어기에 의해, 상기 적어도 하나의 진동 벡터를 실수 성분 및 허수 성분으로 변환하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해, 상기 예측된 진동 벡터를 예측된 실수 성분 및 예측된 허수 성분으로 변환하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해, 상기 실수 성분과 상기 예측된 실수 성분 사이의 차이로서 잔여 실수 성분을 결정하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해, 상기 허수 성분과 상기 예측된 허수 성분 사이의 차이로서 잔여 허수 성분을 결정하는 단계; 및
상기 장비 제어기에 의해, 상기 잔여 실수 성분 및 상기 잔여 허수 성분을 상기 잔여 벡터로 변환하는 단계
를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 방법. - 제11항에 있어서, 상기 모델은 실험 모델, 물리학 기반 모델, 및 상기 실험 모델과 물리학 기반 모델의 혼성 중 하나이고, 상기 실험 모델은 상기 적어도 하나의 진동 벡터의 이력값에 기초하고, 상기 이력값은 상기 회전 장비가 상기 적어도 하나의 이상 없이 동작하는 동안 기록되는 것인, 진동 분석을 위한 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 이력값은 저속 롤 진폭 및 저속 롤 위상, 보상된 진폭 및 보상된 위상, 정방향 진폭 및 정방향 위상, 및 역방향 진폭 및 역방향 위상 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 진동 분석을 위한 방법.
- 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 장비 제어기에 의해 그리고 상기 모델에 포함되는 실험 모델 및 상기 동작 모드에 기초하여, 상기 동작 모드에 대한 할당된 잔여 벡터의 영역을 결정하는 단계;
상기 장비 제어기에 통신적으로 결합된 출력 디바이스 상에 상기 장비 제어기에 의해, 극좌표로
상기 할당된 잔여 벡터의 영역의 경계를 표현하는 그래프; 및
상기 잔여 벡터를 표현하는 점
을 표시하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해 그리고 상기 적어도 하나의 진동 벡터에 기초하여, 궤도 진행, 타원율비, 궤도 형상, 진행 방향, 및 고 1X 동기비를 계산하는 단계;
상기 장비 제어기에 의해 그리고 상기 실험 모델 및 상기 동작 모드에 기초하여, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역을 계산하는 단계; 및
상기 장비 제어기에 의해, 상기 궤도 형상의 유형, 회전 방향, 및 상기 진행 방향을 나타내기 위해, 상기 궤도 형상의 투영, 평면형 궤도의 정규화된 영역, 고도로 타원형 궤도의 정규화된 영역, 및 타원형 궤도의 정규화된 영역 중 일부 또는 모두를 상기 출력 디바이스 상에 표시하는 단계
를 더 포함하는, 진동 분석을 위한 방법. - 진동 분석을 위한 시스템에 있어서,
동작 모드에서 실행하는 회전 장비 - 상기 동작 모드는 분당 회전수, 베어링 금속 온도, 베어링 오일 입구 온도, 베어링 오일 출구 온도, 및 부하 중 적어도 하나를 포함함 -;
상기 회전 장비와 연계된 진동 데이터를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 센서;
그래픽을 표시하기 위한 출력 디바이스; 및
상기 적어도 하나의 센서 및 상기 출력 디바이스에 통신적으로 결합된 장비 제어기
를 포함하고,
상기 장비 제어기는,
상기 진동 데이터에 기초하여 적어도 하나의 진동 벡터를 결정하고 - 상기 적어도 하나의 진동 벡터는 1X 진폭 및 1X 위상, 2X 진폭 및 2X 위상, 1/2X 진폭 및 1/2X 위상, 및 회전당 1회 지시에 기초하는 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 포함함 -;
실험 모델에 기초하여, 상기 동작 모드를 위한 예측된 진동 벡터를 결정하고 - 상기 실험 모델은 상기 적어도 하나의 진동 벡터의 이력값에 기초하여 발생되고, 상기 이력값은 상기 회전 장비와 연계된 이상 없이 상기 회전 장비의 동작 중에 기록되고, 상기 이상은 오정렬, 반경방향 프리로드, 고동기 진동, 차동기 마찰, 회전자 굽힘, 및 휘핑 중 적어도 하나를 포함함 -;
상기 적어도 하나의 진동 벡터와 상기 예측된 벡터 사이의 차이로서 잔여 벡터를 계산하고;
상기 실험 모델에 기초하여, 상기 동작 모드에 대한 할당된 잔여 벡터의 영역을 결정하고;
상기 출력 디바이스에 의해, 극좌표로:
상기 할당된 잔여 벡터의 영역의 경계를 표현하는 그래프; 및
상기 잔여 벡터에 기초하여, 상기 회전 장비와 연계된 이상이 존재하는지 여부를 결정하도록 상기 잔여 벡터를 표현하는 점을 표시하도록
구성되는 것인, 진동 분석을 위한 시스템.
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