KR20230083630A - Anomaly diagnosis system basesd on unique for steel making bearing - Google Patents

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KR20230083630A
KR20230083630A KR1020210171803A KR20210171803A KR20230083630A KR 20230083630 A KR20230083630 A KR 20230083630A KR 1020210171803 A KR1020210171803 A KR 1020210171803A KR 20210171803 A KR20210171803 A KR 20210171803A KR 20230083630 A KR20230083630 A KR 20230083630A
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박기영
최형기
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썬메디텍(주)
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Abstract

The present invention relates to an abnormality diagnosis system based on a specific sound of a steel tilting bearing and, more specifically, to a system for diagnosing abnormality based on a specific sound caused by a rotation sound of a low-speed bearing in a steel tilting bearing. According to the present invention, the abnormality diagnosis system based on the specific sound of the steel tilting bearing includes: a sensor collecting the generated sound by being installed in the tilting bearing; a system server collecting acoustic data; and an integrated server diagnosing an acoustic waveform and a pattern according to an angle (-180 to 180 degrees) through an ADC by converting a PLC current signal generated by the tilting bearing into a voltage signal and amplifying the voltage signal. The abnormality diagnosis system based on the specific sound of the steel tilting bearing can improve reliability of a prediction system by diagnosing the abnormality through acoustic analysis before a problem of the tilting bearing occurs as the abnormality diagnosis system analyzes the rotation sound of the low-speed bearing generated when tilting.

Description

제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템{Anomaly diagnosis system basesd on unique for steel making bearing}Anomaly diagnosis system bases on unique for steel making bearing}

본 발명은 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강 경동베어링의 저속베어링 회전음으로부터 발생되는 고유 음향을 기반으로 이상 진단을 하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for diagnosing an abnormality based on a specific sound of a steel-made tilt-rolling bearing, and more particularly, to a system for diagnosing an abnormality based on a specific sound generated from a rotational sound of a low-speed bearing of a steel-made tilt-rolled bearing.

전로 경동장치는 제철소에서 용선을 강으로 정련하는 설비인 전로를 경동하여 용강을 출강하는 장치로서 고도의 설계기술과 제조기술이 요구되는 제강플랜트의 핵심설비이다.The converter tilting device is a device that taps molten steel by tilting the converter, which is a facility that refines molten iron into steel at a steel mill, and is a key facility in a steelmaking plant that requires advanced design and manufacturing technology.

일반적으로, 용선을 용강으로 정련하는 전로의 작업 공정은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고철(5) 또는 고로 출선 용선(6)이 장입 래들로부터 출선되어, 고철 장입 크레인(8) 또는 용선 장입 크레인(9)을 이용하여 전로(1)에 장입되고, 일정 기간 동안 산소 렌스(100)를 통해 전로(1) 내로 산소가 취입되어, 전로(1) 내의 용선과 반응하여, 전로(1)에서 용강 정련 작업된다. 그런 다음, 정련된 용강의 출강 작업을 위하여 전로(1)는 측부에 설치된 전로 경동 장치(4)에 의해 경동 작업이 반복적으로 수행되고, 이러한 전로(1)의 경동 작업을 위하여 전로(1)는 경동 베어링(7)에 의해 양측이 지지된다.In general, in the working process of a converter for refining molten iron into molten steel, as shown in Figs. The molten iron is charged into the converter 1 using the charging crane 9, and oxygen is blown into the converter 1 through the oxygen lance 100 for a certain period of time, reacts with the molten iron in the converter 1, and converts the converter 1 ) in molten steel refining work. Then, for the tapping work of the refined molten steel, the converter 1 is repeatedly performed by the converter tilting device 4 installed on the side, and for the tilting work of the converter 1, the converter 1 Both sides are supported by tilting bearings (7).

이러한 전로(1)의 경동 작업 과정에서, 전로의 고정 및 경동 작업용 베어링(7)의 마모 발생 및 베어링(7)의 이상 유무는 노 수리 작업기간을 이용하여 전로 베어링 커버(13)를 개방하고, 베어링(7)의 로울러(10a) 및 리테이너 점검 작업에 의해 확인 점검된다. 종래의 이러한 경동 베어링(7)의 점검 작업은 베어링 점검용 내시경 장치를 이용하여 수행된다. 참고로, 점검작업은 수리하기 전에 베어링의 음향을 작업자(전로 명장)가 청진기를 통해 소리를 듣고 이상 유무를 판단한다. 베어링 점검용 내시경 장치를 이용하여 전로(1)의 경동 베어링(7)의 국부적인 손상 및 마모를 점검하기 위해서는 경동 베어링(7) 내부의 그리스를 완전하게 청소하고, 경동 베어링(7)의 마모 및 손상부위를 점검한다.In the process of tilting the converter 1, wear of the bearing 7 for fixation and tilting of the converter and whether or not there is an abnormality in the bearing 7 is performed by opening the converter bearing cover 13 using the furnace repair work period, The roller 10a of the bearing 7 and the retainer are checked for confirmation by inspection work. In the related art, inspection of the tilting bearing 7 is performed using an endoscope for inspecting the bearing. For reference, in the inspection work, the operator (converter master) listens to the sound of the bearing through a stethoscope and determines whether there is an abnormality before repair. In order to check the local damage and wear of the tilting bearing (7) of the converter (1) using an endoscope device for bearing inspection, the grease inside the tilting bearing (7) must be completely cleaned, and the wear and tear of the tilting bearing (7) Check the damaged area.

그러나, 상기된 바와 같은 종래의 전로 경동 베어링 점검 장치는 경동 베어링의 대형화 및 노 보수 작업 시에 전로의 경동 불가에 의한 정확한 점검이 어려우며, 노 수리 작업시 마다 경동 베어링 점검에 의한 작업자의 심적 부담 증가되고, 무엇보다도 경동 베어링의 정확한 점검이 어렵다는 문제뿐만 아니라, 종래의 경동 베어링의 점검 방법에서는 경동 베어링 하우징의 외부에 베어링 진동 점검용 센서를 조립하여 경동베어링의 진동 점검 작업이 이루어지지만, 전로 베어링 내부 하우징 부시 및 가이드 부시 설치에 의한 베어링 센서를 부착하여도 진동의 점검이 불가능하고 전로 취련 작업시 발생되는 전로의 열팽창에 의한 전로의 변위를 점검할 수 없다는 문제점이 있었다.However, in the conventional converter tilting bearing inspection device as described above, it is difficult to accurately inspect due to the large size of the tilting bearing and the inability to tilt the converter during furnace maintenance work, and the operator's psychological burden is increased by checking the tilting bearing every time the furnace is repaired Above all, not only is it difficult to accurately inspect the tilting bearing, but in the conventional tilting bearing inspection method, a sensor for inspecting bearing vibration is assembled outside the tilting bearing housing to check the vibration of the tilting bearing, but the inside of the converter bearing Even if the bearing sensor is attached by installing the housing bush and the guide bush, there is a problem that it is impossible to check the vibration and the displacement of the converter due to thermal expansion of the converter generated during the converter blowing operation cannot be checked.

공개특허 2004-0036009 (2004.04.30)Patent Publication 2004-0036009 (2004.04.30)

본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 고안한 것으로, 경동신호(제강의 기울기 각도)와 고유의 음향신호를 비교하여 경동베어링의 음향신호를 실시간 진단함으로써 제강 경동베어링의 문제점을 미연에 방지하고, 전로의 고장에 의한 제강 손실을 줄일 수 있는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템을 제공함에 목적이 있다. The present invention was conceived to solve the above-mentioned problems, and by comparing the tilt signal (steel inclination angle) and the unique sound signal to diagnose the sound signal of the tilt bearing in real time, the problems of the steel tilt motion bearing are prevented in advance, and the converter An object of the present invention is to provide a system for diagnosing an abnormal sound based on a specific sound of a steel-making tilt-roll bearing that can reduce steel-making loss due to a failure of the steel-making.

또한 자연열화, 보수불량 및 사용(베어링 접촉)시 이물질 등의 문제가 발생시 제강 경동베어링의 저속베어링 회전음으로부터 발생되는 고유 음향을 기반으로 경동베어링의 문제점이 생기기 전에 음향분석을 통해 진단하는데 목적이 있다.In addition, when problems such as natural deterioration, poor maintenance, and foreign substances during use (bearing contact) occur, the purpose is to diagnose through acoustic analysis before problems occur in the tilting bearing based on the unique sound generated from the low-speed bearing rotation sound of the steelmaking tilting bearing. there is.

본 발명에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템은 경동 베어링에 설치되어 발생되는 소리를 수집하는 센서; 상기 센서로부터 음향데이터를 수집하는 시스템서버; 및 상기 시스템서버로부터 음향데이터를 전달받아 상기 경동베어링에서 발생되는 경동신호전류(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180도 ~ 180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단하는 종합서버;를 포함한다.The system for diagnosing abnormalities based on unique acoustics of steel-making tilting bearings according to the present invention includes a sensor installed in a tilting bearing to collect generated sounds; a system server that collects sound data from the sensor; And by receiving the sound data from the system server, converting and amplifying the PLC current signal generated from the tilting bearing into a voltage signal, and then using the ADC to generate sound waveforms and patterns according to angles (-180 degrees to 180 degrees). A comprehensive server for diagnosing;

바람직하게 센서는 경동베어링의 구동축과 종동축의 양쪽 또는 앞뒤로 배치된다.Preferably, the sensors are disposed on both sides of, or in front of, the drive shaft and the driven shaft of the tilting bearing.

시스템서버는 경동베어링의 정방향, 역방향의 음향에 대해 상시 감시 및 녹음하여 DB화한다.The system server constantly monitors and records the sound in the forward and reverse directions of the tilting bearing and converts it into a database.

종합서버는 상기 경동베어링에서 발생되는 음향의 패턴을 시간영역, 주파수 영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR 중 어느 하나로 음향신호를 처리하여 모양, 크기를 분석하는 음향데이터 처리모듈 및 상기 경동 베어링으로부터 유선 또는 무선으로 수신하는 경동신호전류(PLC current signal)와 상기 시스템서버의 음향신호를 전달받고, 상기 경동신호전류를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180 내지 180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단하는 진단모듈을 포함한다.The comprehensive server processes the pattern of sound generated from the tilting bearing in any one of time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, and RLCR, Acoustic data processing module that analyzes the shape and size, receives the PLC current signal received wired or wirelessly from the tilting bearing and the sound signal of the system server, converts the tilting signal current into a voltage signal, and A diagnostic module for amplifying and diagnosing the acoustic waveform and pattern according to the angle (-180 to 180 degrees) through the ADC.

종합서버는 상기 경동베어링에서 발생되는 음향의 패턴을 시간영역, 주파수 영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR 중 어느 하나로 음향신호를 처리하여 모양, 크기를 분석하는 음향데이터 처리모듈 및 상기 경동 베어링으로부터 유선 또는 무선으로 수신하는 경동신호전류(PLC current signal)와 상기 시스템서버의 음향신호를 전달받고, 상기 경동신호전류를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180 내지 180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단하는 진단모듈을 포함한다.The comprehensive server processes the pattern of sound generated from the tilting bearing in any one of time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, and RLCR, Acoustic data processing module that analyzes the shape and size, receives the PLC current signal received wired or wirelessly from the tilting bearing and the sound signal of the system server, converts the tilting signal current into a voltage signal, and A diagnostic module for amplifying and diagnosing the acoustic waveform and pattern according to the angle (-180 to 180 degrees) through the ADC.

종합서버는 제강 경동베어링의 회전에 의한 음향을 시간영역, 주파수영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR 중 어느 하나로 음향신호를 처리하고, 경동신호(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180 내지 180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단한다.The integrated server processes the sound signal from the rotation of the steel-making tilt bearing in one of time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR, The PLC current signal is converted and amplified into a voltage signal, and the acoustic waveform and pattern according to the angle (-180 to 180 degrees) are diagnosed through the ADC.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 경동시 발생되는 저속 베어링 회전음 고장원인으로 자연열화, 보수불량 및 사용(베어링 접촉)시 이물질 등의 문제가 발생시 회전음향의 소리가 다르게 들리는 음향을 분석하여 경동베어링의 문제점이 생기기 전(예지)에 음향분석을 통해 진단하여 예지시스템의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.The system according to an embodiment of the present invention analyzes the sound in which the sound of the rotation sound is heard differently when problems such as natural deterioration, poor maintenance, and foreign matter during use (bearing contact) occur as a cause of failure of low-speed bearing rotation noise generated during tilting. There is an effect of improving the reliability of the predictive system by diagnosing problems of the tilting bearing through acoustic analysis before they occur (prediction).

또한 제강 경동베어링의 경제적인 보수, 유지 및 교체로 경비절감 및 차별화된 고유음향기반 이상 예지 시스템 개발로 국내제강산업체의 위상을 제고할 수 있다.In addition, it is possible to improve the status of the domestic steel industry by reducing costs through economical repair, maintenance, and replacement of steel-making tilting bearings, and by developing a unique acoustic-based anomaly prediction system.

도 1은 일반적인 전로 용강 정련 작업도이고,
도 2는 일반적으로 사용되는 전로 고철 장입도이며,
도 3은 일반적으로 사용되는 전로 용강 장입도이고,
도 4는 일반적으로 사용되는 전로 베어링의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템을 나타낸 도면이며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템의 경동 베어링의 센서설치 위치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 모니터 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 시스템의 경동베어링 음향데이터 분석을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 시스템의 음향센서에 입력되는 경동신호데이터를 분석하여 보여주는 화면이다.
도 10은 본 실시예에 따른 시스템의 예측된 정상데이터(위)와 비정상데이터(아래)를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 실시예에 따른 시스템의 LPCC에 의한 평균값을 적색으로 표시한 도면이다.
도 12는 본 실시예에 따른 시스템의 RLCR의 파형을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 실시예에 따른 시스템의 경동신호, 구동축, 종동축의 경동베이링 신호 모니터링을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 실시예에 따른 시스템의 경동신호가 없는 상태(12mA)의 모니터링 화면을 나타낸 도면이다.
도 15는 경동신호가 상중하로 변화하면서 신호와 LPCC모니터링화면을 나타낸 것이다.
도 16은 경동신호가 하강하면서 변화되는 데이터신호와 LPCC모니터링화면을 나타낸 것이다.
도 17은 경동신호의 전구간에 대해 변화되는 데이터신호와 RLCR파형과 평균치값과 LPCC모니터링화면이다.
도 18은 경동베어링의 흠집이 있는(실험실에서 조사한 데이터) LPCC 파형이다.
도 19는 경동신호가 정상(12mA, 0도)에서 상(20mA, 90도)의 각도변화 모니터링 화면이다.
도 20은 경동신호가 없는 상태의 LPCC모니터링화면이다.
도 21은 경동신호(3번) 데이터를 5가지 알고리즘에 의해 분석한 모니터링화면이다.
도 22는 외부의 잡음(3번)에 의한 5가지 알고리즘의 변화를 볼 수 있는 모니터링화면이다.
도 23은 외부의 잡음(3번)이 많은 경우의 음향신호와 주파수 스펙트로그램에 의한 5가지 알고리즘의 변화를 볼 수 있는 모니터링화면이다.
도 24는 외부의 잡음(3번)과 경동신호가 같이 섞여서 들어오는 음향신호에 대한 변화를 볼 수 있는 모니터링화면이다.
도 25는 실시간으로 센서에 들어오는 경동신호 모니터링 화면을 나타낸 것이다.
도 26은 경동신호(3번) 데이터를 5가지 알고리즘에 의해 분석한 모니터링화면을 나타낸 것이다
도 27은 실시간으로 4개 센서에 들어오는 신호와 경동신호 모니터링 화면을 나타낸 것이다.
도 28은 경동신호가 상(20mA)에서 정상상태(12mA)로 변화하면서 각도변화 모니터링 화면이다.
도 29는 경동신호가 있는 상태(2)에서 시간영역의 파형(2) 모니터링화면이다.
도 30은 경동신호가 정상(12mA, 0도)에서 상(20mA, 90도)의 각도변화 모니터링 화면이다.
도 31은 경동신호가 없는 경우(3번)의 LPCC의 파형을 나타내는 그래프를 볼 수 있다.
1 is a general converter molten steel refining work diagram,
2 is a generally used converter scrap iron charging diagram,
3 is a generally used converter molten steel charging diagram,
4 is a cross-sectional view of a generally used converter bearing.
5 is a view showing a system for diagnosing an abnormal sound based on a specific sound of a steel-making tilt-roll bearing according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing the sensor installation position of the tilting bearing of the unique sound-based abnormal diagnosis system for the steelmaking tilting bearing according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a monitor configuration of a system according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing the analysis of acoustic data of a tilting bearing of the system according to this embodiment.
9 is a screen showing analysis of tilting signal data input to the acoustic sensor of the system according to the present embodiment.
10 is a diagram showing predicted normal data (top) and abnormal data (bottom) of the system according to the present embodiment.
11 is a diagram in which the average value by LPCC of the system according to the present embodiment is displayed in red.
12 is a diagram showing the waveform of the RLCR of the system according to the present embodiment.
13 is a diagram illustrating monitoring of a tilting signal, a driving shaft, and a tilting bearing signal of a driven shaft in the system according to the present embodiment.
14 is a view showing a monitoring screen in a state (12 mA) without tilt signal of the system according to the present embodiment.
15 shows the signal and the LPCC monitoring screen while the tilting signal changes to high, middle, and low.
16 shows a data signal and an LPCC monitoring screen that are changed as the tilt signal falls.
17 is a data signal, RLCR waveform, average value, and LPCC monitoring screen that change for the entire period of the tilt signal.
18 is a LPCC waveform of a tilting bearing with flaws (data investigated in a laboratory).
19 is an angle change monitoring screen of a tilt signal from normal (12 mA, 0 degree) to phase (20 mA, 90 degree).
20 is an LPCC monitoring screen in a state in which there is no tilting signal.
21 is a monitoring screen in which the data of the tilting signal (No. 3) is analyzed by 5 algorithms.
22 is a monitoring screen showing changes in 5 algorithms caused by external noise (No. 3).
23 is a monitoring screen showing changes in five algorithms based on a sound signal and a frequency spectrogram when there is a lot of external noise (No. 3).
24 is a monitoring screen on which a change in an incoming sound signal in which an external noise (No. 3) and a tilt signal are mixed together can be seen.
25 shows a monitoring screen of a tilt signal coming into a sensor in real time.
26 shows a monitoring screen in which the tilting signal (No. 3) data is analyzed by 5 algorithms.
27 shows a monitoring screen of signals coming into four sensors and tilting signals in real time.
28 is an angle change monitoring screen while the tilting signal changes from phase (20mA) to steady state (12mA).
29 is a monitoring screen of a waveform (2) in the time domain in a state (2) with a tilt signal.
30 is an angle change monitoring screen of a tilt signal from normal (12 mA, 0 degrees) to phase (20 mA, 90 degrees).
31 shows a graph showing the waveform of the LPCC when there is no tilt signal (No. 3).

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are merely exemplified for the purpose of explaining embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in this specification, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, terms such as first and/or second may be used to describe various elements, but the elements are not limited to the above terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, within a range not departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be referred to as a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description is omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템은The system for diagnosing an abnormality based on the unique sound of a steel-making tilt-roll bearing according to an embodiment of the present invention

본 발명의 일 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템은 제강 전로 경동베어링의 고유음향 진동으로부터 발생되는 음향을 센서(청음봉센서, 음향센서, 진동센서, MEMS sensor)로 증폭하고 음향신호를 디지털로 변환하여 진단장치로 전송하며, 수신한 디지털 신호를 경동신호(제강의 기울기 각도)에 맞춘 음향신호와 경동신호가 없는 일반적인 음향신호를 원격으로 저장 및 음향패턴 분석을 통하여 음향패턴의 변동을 실시간 진단함으로써 패턴의 변화가 감지되었을 때, 제강 경동베어링의 문제점을 확인하고 조치를 취하므로써, 전로의 경동베어링의 고장에 의한 제강 손실을 줄일 수 있는 고유음향기반 이상 진단 시스템 기술에 관한 것이다. According to an embodiment of the present invention, the system for diagnosing an abnormality based on the specific sound of a steel-making tilting bearing is amplifying sound generated from the specific sound vibration of a tilting bearing in a steelmaking converter with a sensor (listening rod sensor, acoustic sensor, vibration sensor, MEMS sensor) and amplifying sound The signal is converted into digital and transmitted to the diagnostic device, and the received digital signal is stored remotely as an acoustic signal tailored to the tilting signal (tilt angle of steelmaking) and a general sound signal without tilting signal, and through sound pattern analysis When a change in pattern is detected by diagnosing fluctuations in real time, it is related to a unique sound-based abnormality diagnosis system technology that can reduce steelmaking loss due to failure of the tilting roller bearing in the converter by checking and taking action on the problem of the tilting roller bearing in steelmaking. .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템(10)은 센서(410), 시스템서버(420), 종합서버(430), 모니터(440)를 포함한다. 도 5에서 스피커는 작업자(전로 명장님)들이 청진기로 직접 경동베어링에 갖다 대고 듣는 경우가 있다. 전로의 열이 약 3,400도가 되어 작업자가 땀을 뻘뻘 흘리면서 듣는데, 원격으로 스피커를 통해 들을 수 있는 장점이 있다. 5 is a diagram showing a system for diagnosing an abnormality based on specific sound of a steel-making tilt-roll bearing according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5 , the system 10 for diagnosing an abnormality based on the specific sound of a steel-making tilting bearing includes a sensor 410, a system server 420, a comprehensive server 430, and a monitor 440. In FIG. 5, there are cases in which workers (converter masters) directly touch and listen to the tilting bearing with a stethoscope. The heat of the converter reaches about 3,400 degrees and the worker listens while sweating.

센서(410)는 경동베어링에 설치되어 경동시 발생되는 소리를 수집한다. The sensor 410 is installed on the tilting bearing to collect sound generated during tilting.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템의 경동 베어링의 센서설치 위치를 나타낸 도면이다. 도 5(6)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 센서는 경동베어링의 구동축과 종동축의 양쪽 또는 앞뒤로 배치되어 경동시 발생되는 소리를 수집한다. 이러한 기능을 수행하기 위한 센서는 경동시 발생되는 저속 베어링 회전음을 증폭하고, 필터를 거쳐 디지털신호로 변환하여 외부로 시스템서버로 전달하는 음향수집기(411)를 포함한다. 이러한 음향수집기는 데이터 센싱, 증폭, 필터, ADC, 샘플링(sampling), DSP를 통한 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환한다.6 is a view showing the sensor installation position of the tilting bearing of the unique sound-based abnormal diagnosis system for the steelmaking tilting bearing according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5(6), the sensor according to the present embodiment is disposed on both sides or in front and behind the driving shaft and the driven shaft of the tilting bearing to collect sound generated during tilting. The sensor for performing this function includes a sound collector 411 that amplifies the low-speed bearing rotation sound generated during tilting, converts it into a digital signal through a filter, and transmits it to the system server to the outside. These sound collectors convert analog signals into digital signals through data sensing, amplification, filtering, ADC, sampling, and DSP.

본 실시예에 따른 센서는 신호에 매우 강한 Capacitor microphone과 Dynamic microphone를 사용한다. 여기서 Instrumentation Amp로 신호와 잡음 신호를 분리하여 증폭한다. 증폭한 신호는 필터를 통과해서 필요 없는 주위 잡음 주파수는 제거하고 ADC와 MPU를 통해 신호를 전송하는 센서이다. 여기서 받아 들인 신호를 프로그램에서 시간영역(RLCR)분석과 주파수영역(Energy Square analysis)에 의해 색깔별 스펙트로그램으로 베어링의 신호를 찾아낸다.The sensor according to this embodiment uses a capacitor microphone and a dynamic microphone that are very strong against signals. Here, the signal and noise signal are separated and amplified by the Instrumentation Amp. The amplified signal passes through a filter to remove unnecessary ambient noise frequencies, and the sensor transmits the signal through the ADC and MPU. The signal received here is analyzed in the time domain (RLCR) and frequency domain (Energy Square analysis) in the program to find the bearing signal as a spectrogram for each color.

본 실시예에 따른 센서는 도 5의 음향수집기(411)와 같은 블록도에 나와 있는 AE Sensor3(음향센서3) 회로를 구성한 센서이다. 음향센서는 4가지 센서(청음봉센서, 음향센서, 진동센서, MEMS sensor)로 사용하되, 경동베어링이 위치한 환경에 따라서 센서를 조합해서 사용한다. 여기서, 센서는 MEMS sensor와 청음봉센서를 사용하여, MEMS sensor의 특징과 청음봉센서의 특징을 이용한 것이다.The sensor according to this embodiment is a sensor comprising the AE Sensor3 (acoustic sensor 3) circuit shown in the same block diagram as the acoustic collector 411 of FIG. 5 . Acoustic sensors are used as four types of sensors (hearing rod sensor, acoustic sensor, vibration sensor, MEMS sensor), but a combination of sensors is used depending on the environment where the tilting bearing is located. Here, the sensor uses a MEMS sensor and a sound rod sensor, and uses the characteristics of the MEMS sensor and the sound rod sensor.

본 실시예에 따른 청음봉센서는 기존의 구조적인 청음봉의 특징에 capacitor microphone을 이용하여 만든 센서이다. 즉, 청음봉센서는 capacitor microphone이 적용된 센서이다. 이러한 본 실시예의 청음봉센서의 특징은 외부 잡음을 완전히 제거하고 음향부분만 듣게 한다.The listening rod sensor according to this embodiment is a sensor made by using a capacitor microphone in addition to the characteristics of the existing structural listening rod. That is, the listening rod sensor is a sensor to which a capacitor microphone is applied. The characteristic of the hearing rod sensor of this embodiment is that external noise is completely removed and only the sound part is heard.

이 센서는 MEMS 진동 센서를 사용한 것이다. MEMS 진동 센서의 특징은 히스테리시스 현상이 없고 감도와 선형성이 매우 우수하다. MEMS 진동 센서에 감지된 베어링 신호를 증폭하고 필터를 통해 전기신호로 변환하고 이 신호를 ADC변환하여 데이터로 전송한다.This sensor uses a MEMS vibration sensor. The characteristics of the MEMS vibration sensor are that there is no hysteresis phenomenon, and sensitivity and linearity are excellent. The bearing signal detected by the MEMS vibration sensor is amplified and converted into an electrical signal through a filter, and the signal is ADC converted and transmitted as data.

여기서 받아들인 신호를 종합서버에서 시간영역(RLCR)분석과 주파수영역(Energy Square analysis)에 의해 색깔별 스펙트로그램으로 베어링의 신호를 찾아내고 또한 Bark scale, MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficients)로 분석하여 시간축으로 하여 막대그래프로 표시하고, 또한 LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficients)로 주파수를 실시간으로 표시하는 방식이다.The signals received here are analyzed by time domain (RLCR) and frequency domain (Energy Square analysis) in the comprehensive server to find bearing signals with spectrograms for each color, and also analyzed by Bark scale and MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficients) to , and displays the frequency in real time with LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficients).

위에 언급한 센서, 시스템과 프로그램으로 경동베어링의 신호를 검출하게 되는 전체 시스템을 설명하였다. 여기서 필터에 대한 주파수영역의 스펙트로그램 분석(특허)방법은 아래의 주파수대역을 3단계로 설정하여 데이터를 분석하는 방식이다.The entire system that detects the signal of the tilting bearing with the above-mentioned sensor, system and program has been explained. Here, the spectrogram analysis (patented) method of the frequency domain for the filter is a method of analyzing data by setting the frequency band below in three steps.

- Low spectral energy frequency:0-20KHz- Low spectral energy frequency:0-20KHz

- Medium spectral energy frequency:20-50KHz- Medium spectral energy frequency:20-50KHz

- High spectral energy frequency:50-100KHz로 설정하였다. 이 설정은 프로그램에서 환경에 따라 변경할 수 있다.(아래 수식 참고)- High spectral energy frequency: 50-100KHz was set. This setting can be changed according to the environment in the program (refer to the formula below).

[수식][formula]

Figure pat00001
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시스템서버(420)는 센서로부터 음향데이터를 수집하는 구성이다. 이러한 시스템서버는 경동베어링의 정방향, 역방향의 음향에 대해 상시 감시 및 녹음하여 DB화한다. 한편, 종합서버(430)는 경동베어링의 시스템에서 발생되는 경동 베어링의 경동신호(PLC current signal)를 유선 또는 무선으로 전송받는다. 참고로, 경동 베어링의 경동신호는 시스템서버에서 발생되는 것이 아니고, 경동베어링의 시스템에서 발생되는 경동신호를 종합서버에서 받아 적용시키는 것이다.The system server 420 is a component that collects acoustic data from sensors. This system server constantly monitors and records the sound of the forward and reverse directions of the tilting bearing and converts it into a database. On the other hand, the integrated server 430 receives the PLC current signal of the tilting bearing generated in the system of the tilting bearing by wire or wirelessly. For reference, the tilting signal of the tilting bearing is not generated from the system server, but the tilting signal generated from the tilting bearing system is received and applied by the comprehensive server.

종합서버(430)는 시스템서버로부터 음향데이터를 전달받아 상기 경동베어링에서 발생되는 음향의 패턴을 분석하기 위한 구성이다. 이러한 종합서버는 경동베어링에서 발생되는 음향의 패턴을 시간영역, 주파수 영역, 모양, 크기를 분석하는 음향데이터 처리모듈을 포함한다. 또한 종합서버는 경동베어링 시스템 자체에서 발생되는 경동신호전류를 유선 또는 무선으로 수신하고, 시스템서버로부터 음향신호를 전달받고, PLC의 전류를 전압으로 변환하며, 아날로그디지털 변환 및 증폭기를 통해 경동 각도를 표시하여 음향파형과 패턴을 통해 경동베어링의 문제점을 찾아서 미연에 전로의 고장을 예측하도록 진단하는 진단모듈(I-V-ADC)을 포함한다. 이러한 진단모듈은 경동신호전류(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180~0도~180도)에 따른 음향파형과 패턴을 통해 경동베어링의 문제점을 찾아서 미연에 전로의 고장을 예측하게 한다.The integrated server 430 is a component for receiving sound data from the system server and analyzing the pattern of sound generated from the tilting bearing. This comprehensive server includes a sound data processing module that analyzes the pattern of sound generated from the tilting bearing in the time domain, frequency domain, shape, and size. In addition, the integrated server receives the tilting signal current generated by the tilting bearing system itself wired or wirelessly, receives the sound signal from the system server, converts the PLC current into voltage, and converts the analog to digital and converts the tilting angle through an amplifier. It includes a diagnostic module (I-V-ADC) that displays and diagnoses to predict the failure of the converter in advance by finding problems in the tilting bearing through acoustic waveforms and patterns. This diagnosis module converts and amplifies the PLC current signal into a voltage signal, finds problems in the tilting bearing through the sound waveform and pattern according to the angle (-180~0 degree ~ 180 degree) through the ADC, and Predict circuit failure.

모니터(440)는 종합서버에서 처리된 음향데이터와 경동각도표시 데이터를 전달받아 이상 진단여부를 모니터링한다. 그리고 이상이 있을 경우, 도 5의 스피커를 통해 전로전문가가 경동베어링의 음향을 듣고 베어링의 문제 여부를 재확인하게 한다.The monitor 440 receives the acoustic data and tilting angle display data processed by the comprehensive server and monitors whether or not an abnormal diagnosis has been made. In addition, if there is an abnormality, the converter specialist listens to the sound of the tilting bearing through the speaker of FIG. 5 and reconfirms whether the bearing has a problem.

본 실시예에 따른 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템은 센싱 기술로서, 제강 경동베어링의 회전에 의한 음향을 시간영역, 주파수영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR로 종합적인 분석을 적용하였고, 여기에서 경동신호(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180도~0도~180도)에 따른 음향파형과 패턴으로 음향소리를 직접 원격에서 들어 봄으로써, 경동베어링의 문제점을 찾아서 미연에 전로의 고장을 예측하게 한다.The steel-making tilt-rolling bearing specific sound-based abnormality diagnosis system according to this embodiment is a sensing technology, and the sound by rotation of the steel-making tilt-rolling bearing is measured in the time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, and RLCR, a comprehensive analysis was applied, where the PLC current signal was converted and amplified into a voltage signal, and the sound according to the angle (-180 degrees ~ 0 degrees ~ 180 degrees) through the ADC. By directly listening to the acoustic sound with waveform and pattern remotely, it is possible to find the problem of the tilting bearing and predict the failure of the converter in advance.

또한 본 실시예에 따른 시스템은 제강경동베어링의 회전음에 대한 음향신호 표준화기술 및 유, 무선 네트워크를 이용한 데이터 전송방식을 사용한다. 여기에 임베디드 프로그램에 의한 실시간 전송통신 기술로 원격진단감시시스템으로 확장한다. 이러한 동작을 설명하면 다음과 같다. In addition, the system according to the present embodiment uses a sound signal standardization technology for rotational sound of steel-making tilting bearings and a data transmission method using wired and wireless networks. Here, real-time transmission and communication technology by embedded program is extended to remote diagnosis and monitoring system. These operations are described as follows.

먼저, 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템은 경동베어링의 구동축과 종동축의 양쪽 또는 앞뒤로 배치되는 센서를 통해 제강 경동베어링의 실질적인 데이터를 수집한다. 이를 시스템 서버에서 제강경동베어링의 실질적인 데이터 수집을 하고, 제강 경동베어링 데이터 분류 및 데이터베이스를 확보한다. First, the unique sound-based abnormality diagnosis system for steel-making tilt-rolling bearings collects actual data of steelmaking tilt-rolling bearings through sensors disposed on both sides or in the front and rear of the drive shaft and driven shaft of the tilt motion bearing. The system server collects actual data of steel-made tilt-roll bearings, classifies steel-made tilt-roll bearing data, and secures a database.

다음으로 종합서버에서는 경동신호전류를 포함하는 제강 경동베어링의 신호와 잡음의 분리를 통해 경동베어링에서 발생되는 음향의 패턴을 시간영역, 주파수 영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR로 모양, 크기를 음향데이터처리모듈에서 분석한다. 종합서버의 진단모듈(I-V-ADC)은 경동베어링 시스템으로부터 유선 또는 무선으로 수신하는 경동신호전류(경동베어링 자체에서 발생되는 신호(PLC current signal))와 시스템서버로부터 음향신호를 전달받아 경동신호전류(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180도~0도~180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단한다. Next, in the comprehensive server, the pattern of sound generated in the tilting bearing through the separation of the noise and the signal of the steelmaking tilting bearing including the tilting signal current is analyzed in the time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC ( Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, and RLCR to analyze the shape and size in the acoustic data processing module. The diagnostic module (I-V-ADC) of the comprehensive server receives the Kyung-Dong signal current (PLC current signal generated from the Kyung-Dong bearing itself) received from the Kyung-Dong bearing system by wire or wirelessly and the acoustic signal from the system server. (PLC current signal) is converted into a voltage signal and amplified to diagnose the acoustic waveform and pattern according to the angle (-180 degree ~ 0 degree ~ 180 degree) through ADC.

본 실시예에 따른 모니터는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템(또는 제강 경동베어링 음향기반 예지시스템)의 임베디드 S/W를 통해 월별, 날짜, 시간에 따른 시스템의 데이터 정보를 표시하여 모니터링을 수행한다. 이러한 모니터 구성을 통해 시스템별 진단레벨을 설정하여 진단을 하도록 제어할 수 있다. 또한 모니터는 각 시스템의 데이터 월별 보관 및 감시시스템 기능을 수행하도록 하고, 각 시스템의 데이터 수집 및 분석 기능을 수행하도록 한다. The monitor according to this embodiment performs monitoring by displaying data information of the system according to month, date, and time through the embedded S/W of the steel-making tilting bearing sound-based abnormal diagnosis system (or steelmaking tilting bearing sound-based prognosis system). do. Through this monitor configuration, it is possible to control diagnosis by setting a diagnosis level for each system. In addition, the monitor performs the function of monthly data storage and monitoring system of each system, and performs the function of data collection and analysis of each system.

본 실시예에 따른 모니터 구성은 수집된 시스템의 실시간 모니터링 및 사운드 출력을 하고 고해상도의 샘플링을 통한 완벽한 신호를 구현할 수 있다. 또한 음향진단 데이터의 재생 및 replay 기능 및 데이터 저장을 수행한다. 또한 측정데이터 시계열 분석 / 주파수계열 분석을 기능을 제어하고 데이터 확대/축소 및 편집 기능을 구현하여 이상 데이터 진단 및 표시 기능을 구현한다. 본 실시예에 따른 모니터는 전반적인 시스템의 제어를 수행하여 데이터베이스 기능과 MS-SQL을 이용한 자동 DB 구성 및 DB 입출력 설계를 수행할 수 있다.The monitor configuration according to this embodiment can perform real-time monitoring and sound output of the collected system and implement a perfect signal through high-resolution sampling. In addition, it performs replay and replay functions of acoustic diagnosis data and data storage. In addition, it controls the measurement data time series analysis / frequency series analysis function and realizes data expansion/reduction and editing functions to diagnose and display abnormal data. The monitor according to the present embodiment can control the overall system and perform automatic DB configuration and DB input/output design using database functions and MS-SQL.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 모니터 구성을 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 실시간으로 센서에 들어오는 경동음향신호를 모니터링한 화면으로서, 본 실시예에 따른 모니터는 총 4개(여기서, 센서에 따라 화면은 추가될 수 있다)의 화면으로 구성하여 분석되고 있는 실시간 화면으로, 각 센서에 대한 파형분석(구동축의 윗단)과 Bark Scale(종동축의 아랫단)을 추가하여 구동축과 종동축을 실시간으로 모니터링 하고, 이상신호는 event 표시한다.7 is a diagram showing a monitor configuration of a system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, as a screen for monitoring the tilting sound signal coming into the sensor in real time, the monitor according to this embodiment is composed of a total of four screens (here, screens can be added depending on the sensor) It is a real-time screen being analyzed. Waveform analysis for each sensor (upper end of drive shaft) and Bark Scale (lower end of driven shaft) are added to monitor drive and driven axes in real time, and abnormal signals are displayed as events.

도 8은 본 실시예에 따른 시스템의 경동베어링 음향데이터 분석을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 센서에 신호가 들어오면, 왼쪽의 화면과 같이 윗면에는 실시간으로 데이터가 시간파형으로 표시되고, 아래쪽에는 실시간 Bark Scale로 데이터를 표시한다. 모니터는 실시간으로 구동축 센서 2개에 의한 화면과, 종동축 센서 2개에 의한 데이터가 총 8개의 화면으로 표시된다(센서에 따라 화면은 추가될 수 있다). 도 7에서 센서화면①에 위쪽에는 실시간 파형, 아래는 Bark Scale로 데이터 표시한 화면이다.8 is a diagram showing the analysis of acoustic data of a tilting bearing of the system according to this embodiment. As shown in FIG. 8, when a signal is input to the sensor, data is displayed as a time waveform in real time on the upper side as shown on the screen on the left, and data is displayed in real time Bark Scale on the lower side. The monitor displays a total of 8 screens in real time, a screen by 2 drive shaft sensors and data by 2 driven shaft sensors (screens can be added depending on the sensor). In FIG. 7, the upper part of the sensor screen ① is a real-time waveform, and the lower part is a screen displaying data in Bark Scale.

도 9는 본 실시예에 따른 시스템의 음향센서에 입력되는 경동음향신호 데이터를 분석하여 보여주는 화면이다. 도 9의 "1"화면은 경동음향신호 데이터가 들어오면 신호의 주파수를 색깔(스펙트럼)로 표시한다. 주파수는 저역, 중간, 고역주파수대를 나누어서 아래의 식에 의해 색깔로 표시한다. 여기서 적색(스펙트럼)을 각대역주파수의 최대 에너지를 표시하여 색깔로 표시하고 에너지가 낮은 것은 파랑색이나 백색스펙트럼으로 표시하여 구분한다.9 is a screen showing analysis of the dynamic sound signal data input to the acoustic sensor of the system according to the present embodiment. Screen “1” of FIG. 9 displays the frequency of the signal as a color (spectrum) when the dynamic sound signal data is received. The frequency is divided into low, middle, and high frequency bands and displayed in color according to the formula below. Here, red (spectrum) indicates the maximum energy of each band frequency and displays it as a color, and low energy is classified as a blue or white spectrum.

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도 9의 "2"화면은 경동음향신호 데이터가 들어오면 신호를 Bark Scale(1961년 독일 음향과학자)의 척도로 주파수를 Bar(막대그래프)로 표시한다. Bark Scale은 소리의 크기를 1~24단계로 구분하고 있다. 이것은 청각의 24임계 대역에 대응하고 있는데, 바크가 설정한 주파수는 20, 100, 200 ~9500, 12000, 15500(Hz)로 총 24개의 주파수로 설정(바크가 설정한 주파수임)되어 있는 주파수로 Bar(막대)로 표시하고 있다. 본 화면에서는 24개의 Bar를 14개로 축소하여 표시하고 있다. 참고로 Bar의 높낮이를 보고 어느 주파수대의 데이터가 들어오는지 여부를 확인 가능하다.Screen “2” of FIG. 9 displays the frequency as a bar (bar graph) on the scale of the Bark Scale (acoustic scientist in Germany in 1961) when the dynamic acoustic signal data is received. The Bark Scale categorizes the loudness on a scale of 1 to 24. This corresponds to the 24 critical bands of hearing, and the frequencies set by Bark are 20, 100, 200 ~9500, 12000, 15500 (Hz), with a total of 24 frequencies (the frequencies set by Bark). It is indicated by a bar. In this screen, 24 bars are reduced to 14 and displayed. For reference, you can check which frequency band data is coming in by looking at the height of the bar.

도 9의 "3"화면은 경동음향신호 데이터가 들어오면 신호의 주파수를 Bar(막대그래프)로 표시한다. 여기서 Bar(막대그래프)는 "1"화면 설명의 알고리즘을 적용한 주파수를 순수한 Bar(막대그래프) 표시하여 어느주파수가 높게 나타나는지 여부를 확인한다.(정상때의 주파수와 비정상때의 주파수가 많이 다르게 표시된다.) 여기서, "1"화면 설명의 알고리즘은 경동신호데이터가 들어오면 신호의 주파수를 색깔(스펙트럼)로 표시한다. 주파수는 저역, 중간, 고역주파수대를 나누어서 아래의 식에 의해 색깔로 표시한다. 여기서 적색(스펙트럼)을 각대역주파수의 최대 에너지를 표시하여 색깔로 표시하고 에너지가 낮은 것은 파랑색이나 백색스펙트럼으로 표시하여 구분한다.Screen “3” of FIG. 9 displays the frequency of the signal as a bar (bar graph) when the dynamic sound signal data is received. Here, Bar (bar graph) displays the pure bar (bar graph) of the frequency to which the algorithm of the “1” screen description is applied, and checks which frequency appears high. ) Here, the algorithm of “1” screen description displays the frequency of the signal as a color (spectrum) when the dynamic signal data is received. The frequency is divided into low, middle, and high frequency bands and displayed in color according to the formula below. Here, red (spectrum) indicates the maximum energy of each band frequency and is displayed as a color, and low energy is classified as a blue or white spectrum.

도 9의 "4"화면은 경동음향신호 데이터가 들어오면 신호의 주파수를 LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficients)에 의해 표시한다.Screen “4” of FIG. 9 displays the frequency of the signal by LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficients) when the dynamic acoustic signal data is received.

LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficients)는 선형예측필터계수라고 하여, 과거의 샘플을 기반으로 하여 real number(실수)값 time sequence(시계열) x의 현재값을 예측하여 FIR(Finite impulse response filter, 즉 입력신호의 일정한 값들만 갖고 필터링을 수행하는 것을 의미한다. 필터인 p차 선형 예측변수의 계수를 구해서 데이터의 계열을 추정한다.LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficients) is called a linear prediction filter coefficient, and based on past samples, predicts the current value of real number value time sequence (time series) x to generate FIR (Finite impulse response filter, that is, input signal This means that filtering is performed with only constant values of , and the series of data is estimated by obtaining the coefficients of the p-order linear predictor, which is a filter.

식은 [a, g] = 1pc(x, p)로 표시한다. 즉 예측된 신호와 들어오는 경동음향베어링의 신호를 256개의 샘플을 floating(플로팅)하여 비교한다.The expression is expressed as [a, g] = 1pc(x, p). That is, the predicted signal and the incoming tilting acoustic bearing signal are compared by floating 256 samples.

도 10은 본 실시예에 따른 시스템의 예측된 정상데이터(위)와 비정상데이터(아래)를 나타낸 도면이다. 도 10에서 보면, 데이터는 LPCC에 의해 예측된 정상과 비정상이 뚜렷하게 구분된다.10 is a diagram showing predicted normal data (top) and abnormal data (bottom) of the system according to the present embodiment. Referring to FIG. 10, the normal and abnormal data predicted by LPCC are clearly distinguished.

여기서 LPCC에 의해 예측된 정상(윗부분 파형)과 비정상(아래 2개 파형)으로 구분된다.Here, it is divided into normal (upper waveform) and abnormal (lower two waveforms) predicted by LPCC.

도 11은 본 실시예에 따른 시스템의 LPCC에 의한 평균값을 적색으로 표시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 가운데 적색선은 LPCC의 평균값으로 현재 경동베어링의 정상상태를 확인할수 있는 간단한 기준라인을 표시한다.11 is a diagram in which the average value by LPCC of the system according to the present embodiment is displayed in red. As shown in FIG. 11, the red line in the middle is the average value of LPCC, and displays a simple reference line that can confirm the normal state of the current tilting bearing.

도 9의 "5"화면은 경동신호데이터가 들어오면 신호의 주파수를 RLCR(Relative Level Crossing Rate)로 표시한다. RLCR(Relative Level Crossing Rate)는 경동음향데이터 신호가 들어올 때 정상적인 신호(정상 동작)가 들어오면 들어오는 신호를 기준으로 설정하는데, 기기마다 신호의 기준이 다르므로 그 기준을 상대적으로 설정(Relative)하고, 그 설정된 기준(프로그램화면에서 조정)으로 어느정도 신호가 교차하는지를 수치(Level Crossing Rate)로 표시한다. 그러므로 수치값으로 현재 문제가 있는지? 없는지도 확인할 수있다. 수식은 아래와 같다.Screen “5” of FIG. 9 displays the frequency of the signal as RLCR (Relative Level Crossing Rate) when the dynamic signal data is received. RLCR (Relative Level Crossing Rate) is set based on the incoming signal when the normal signal (normal operation) comes in when the Kyungdong Acoustic data signal comes in. , it displays how much the signal crosses with the set standard (adjusted on the program screen) as a numerical value (Level Crossing Rate). So, are there any current problems with numerical values? You can also check if there is no The formula is:

[수식][formula]

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

도 12는 본 실시예에 따른 시스템의 RLCR의 파형을 나타낸 도면이다. 도 12에서, 왼쪽 위(4.5sec)에서 오른쪽 윗부분(8.9sec)로 표시된다. 즉 8.9-4.5=4.4초 동안에 RLCR은 (a)화면에서, 오른쪽 끝에 3.9숫자가 나오는데, 이 숫자가 상대레벨교차율 3.9회 교차하였다는 내용이다. 반면에 비정상적일 경우, (b)89, (c)43회의 교차율을 보이고 있다. 이와 같이 정상의 수치는 적지만, 비정상의 수치는 값이 높게 표시된다.12 is a diagram showing the waveform of the RLCR of the system according to the present embodiment. In Fig. 12, it is indicated from the upper left (4.5 sec) to the upper right (8.9 sec). That is, during 8.9-4.5=4.4 seconds, RLCR shows the number 3.9 at the right end of (a) screen, which indicates that this number crossed the relative level crossing rate 3.9 times. On the other hand, when it is abnormal, (b) 89 and (c) 43 crossover rates are shown. As such, the normal value is small, but the abnormal value is displayed as a high value.

도 13은 본 실시예에 따른 시스템의 경동신호, 구동축, 종동축의 경동베이링 음향신호 모니터링을 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 실시간으로 센서에 들어오는 경동신호 모니터링 화면을 살펴보면, 구동축과 종동축에 각 센서 2개씩 연결하여 시간영역의 파형과 Bark Scale로 모니터링(1, 2)하게 하였다. 이때, 센서가 추가되면 화면도 추가된다. 분석은 주파수 스펙트럼, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, RLCR로 분석한다. 그리고 경동신호의 전류신호를 전압과 ADC를 통한 하드웨어시스템에 의해 (3)번과 같이 경동신호 전(20mA), 멈춤(12mA), 역회전(4mA)을 표시하도록 하였다. 이로써 경동신호에 의한 경동베어링의 상태 분석을 정확하게 할 수 있다.13 is a view showing the monitoring of the tilting signal, the driving shaft, and the tilting bearing sound signal of the driven shaft of the system according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, looking at the monitoring screen of the tilting signal coming into the sensor in real time, two sensors were connected to the driving shaft and the driven shaft to monitor (1, 2) with the time domain waveform and Bark Scale. At this time, when a sensor is added, a screen is also added. Analysis is performed by frequency spectrum, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, and RLCR. And the current signal of the tilting signal was displayed as before (20mA), stop (12mA), and reverse rotation (4mA) of the tilting signal as shown in (3) by the hardware system through voltage and ADC. This makes it possible to accurately analyze the condition of the tilting bearing by the tilting signal.

본 실시예에 따른 시스템은 경동신호에 의한 음향데이터와 LPCC에 의해 분석하여 경동베어링의 문제점을 정확히 확인할 수 있다.The system according to this embodiment can accurately identify the problem of the tilt bearing by analyzing the sound data by the tilt signal and the LPCC.

도 14는 본 실시예에 따른 시스템의 경동신호가 없는 상태(12mA)의 모니터링 화면을 나타낸 도면이다. 경동신호가 정상일 경우(12mA, 3번), 구동축과 종동축의 경동베어링의 데이터 신호와 LPCC의 평균신호(가운데 적색선)가 일정하게 표시되는 것을 볼 수 있다.14 is a view showing a monitoring screen in a state (12 mA) without tilt signal of the system according to the present embodiment. If the tilting signal is normal (12mA, No. 3), you can see that the data signal of the tilting bearing of the drive shaft and the driven shaft and the average signal of the LPCC (red line in the middle) are constantly displayed.

도 15는 경동신호가 상중하로 변화하면서 신호와 LPCC모니터링화면을 나타낸 것이다. 경동신호가 아래 (-)90도, 정상 0도, 상 90도일경우의 경동베어링의 위치가 상(90도 이상) 중간(0도) 하((-)90도 이상)로 변화되는 그래프를 볼 수 있다(3번). 여기서 상 중 하로 움직일 때 LPCC의 파형은 변화되나(외부 잡음 등의 영향과 경동신호의 음향소리), LPCC의 평균신호(가운데 적색선)가 일정하게 표시되는 것을 볼 수 있다. 즉, 경동베어링의 문제가 없다는 의미이다.15 shows the signal and the LPCC monitoring screen while the tilting signal changes to high, middle, and low. When the tilting signal is down (-)90 degrees, normal 0 degrees, and up 90 degrees, you can see the graph where the position of the tilting bearing changes from up (over 90 degrees) to mid (0 degrees) down (over (-) 90 degrees). can (3 times). Here, the waveform of LPCC changes when moving from top to bottom (external noise and sound of tilt signal), but it can be seen that the average signal of LPCC (red line in the middle) is constantly displayed. In other words, it means that there is no problem with the tilting bearing.

도 16은 경동신호가 하강하면서 변화되는 데이터신호와 LPCC모니터링화면을 나타낸 것이다. 경동신호가 하강하면서 보여지는 데이터 신호와 LPCC의 변화값을 볼 수 있다. 여기서 LPCC가 큰 것은 경동신호가 일정하게 변화되는 것을 의미한다.16 shows a data signal and an LPCC monitoring screen that are changed as the tilt signal falls. You can see the data signal and the change value of LPCC shown as the tilt signal falls. Here, the large LPCC means that the tilt signal is constantly changed.

도 17은 경동신호의 전구간에 대해 변화되는 데이터신호와 RLCR파형과 평균치값과 LPCC모니터링화면이다. 경동신호의 각도가 지속적으로 변화하는 것을 모니터링한 것(전구간)이다. 여기서 '4'번이 RLCR의 데이터 신호와 값을 나타내는데 약 8~10의 평균 값을 나타낸다. 이는 LPCC가 일정하게 유지되는 것을 의미하면서 경동베어링의 문제가 없음을 의미한다.17 is a data signal, RLCR waveform, average value, and LPCC monitoring screen that change for the entire period of the tilt signal. It is monitoring that the angle of the tilt signal continuously changes (all sections). Here, '4' represents the data signal and value of RLCR, and represents the average value of about 8 to 10. This means that the LPCC is kept constant and there is no problem with the tilting bearing.

도 18은 경동베어링의 흠집이 있는(실험실에서 조사한 데이터) LPCC 파형이다. 경동신호에 의해 잘못된 신호(베어링문제, 실험실에서 진행된 베어링 결함)의 LPCC 파형을 다시 표시하였다. 위에 설명한 내용을 종합하면, 문제가 없을 때 RLCR의 값이 평균값을 유지(8~10)하고 있고, LPCC평균 곡선도 일정하게 표시되고 있으므로 도 18과 유사한 그래프가 표시될 때에는 경동베어링의 문제가 있음을 예측할 수 있다.18 is a LPCC waveform of a tilting bearing with flaws (data investigated in a laboratory). The LPCC waveform of the wrong signal (bearing problem, bearing defect in the laboratory) was displayed again by the tilt signal. Summarizing the contents described above, when there is no problem, the RLCR value maintains the average value (8 to 10), and the LPCC average curve is also displayed constantly, so when a graph similar to FIG. 18 is displayed, there is a problem with the tilting bearing can predict

본 실시예에 따른 경동신호, 구동축과 종동축의 경동베어링의 신호를 모니터하는 시스템은 도 13에 도시된 바와 같이, 구동축과 종동축에 각 센서 2개씩 연결하여 시간영역의 파형과 Bark Scale로 모니터링(1, 2)하게 하였다. 분석은 주파수스펙트럼, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, RLCR로 분석한다. 그리고 경동신호의 전류신호를 전압과 ADC를 통한 하드웨어시스템에 의해 (3)번과 같이 경동신호 전(20mA), 멈춤(12mA), 역회전(4mA)을 표시하도록 하였다. 이로써 경동신호에 의한 경동베어링의 상태 분석을 정확하게 할 수 있다. 그리고 모니터링 화면에서 센서에 입력되는 신호파형과 RLCR(신호의 기준 주파수 설정한 값 기준으로 교차하는 수치값으로 일반적으로 7.0~14.0의 값을 표시한다.) 신호파형에서 지속적으로 파형이 적색으로 표시되거나 RLCR값이 6이하나, 15이상의 높은 값을 표시할 때에는 경동베어링의 이상이 있음을 확인 할 수 있다. 이때 신호 분석화면을 통해 확실하게 알 수 있다.As shown in FIG. 13, the system for monitoring the tilting signal and the signals of the tilting bearings of the drive shaft and the driven shaft according to this embodiment connects two sensors each to the drive shaft and the driven shaft and monitors the waveform in the time domain and the Bark Scale. (1, 2). Analysis is performed by frequency spectrum, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, and RLCR. And the current signal of the tilting signal was displayed as before (20mA), stop (12mA), and reverse rotation (4mA) of the tilting signal as shown in (3) by the hardware system through voltage and ADC. This makes it possible to accurately analyze the condition of the tilting bearing by the tilting signal. And on the monitoring screen, the signal waveform input to the sensor and RLCR (a numerical value that intersects based on the set value of the reference frequency of the signal, generally displays a value of 7.0 to 14.0). If the RLCR value is less than 6 but displays a high value of 15 or more, it can be confirmed that there is an error in the tilting bearing. At this time, it can be known clearly through the signal analysis screen.

도 19는 경동신호가 정상(12mA, 0도)에서 상(20mA, 180도)의 각도변화 모니터링 화면이다. 경동신호에 의한 음향데이터와 LPCC에 의해 분석하여 경동베어링의 문제점을 정확히 확인 할 수 있다. 도 19에서 경동신호가 멈춤상태의 경우(12mA, 3번)로 유지되고, 전(20mA, 3번)으로 이동하는 경동베어링의 시간과 각도를 표시하고 있다. 데이터 신호가 정상적으로 동작 될 때의 LPCC 그래프의 모양과 평균신호(가운데 적색선)가 일정하게 표시(평균값 7~12내외이면 정상)되는 것을 볼 수 있다.19 is an angle change monitoring screen of a tilt signal from normal (12 mA, 0 degree) to phase (20 mA, 180 degree). It is possible to accurately identify the problem of the tilting bearing by analyzing the sound data by the tilting signal and LPCC. In FIG. 19, the tilting signal is maintained in the case of a stop state (12mA, No. 3), and the time and angle of the tilting bearing moving forward (20mA, No. 3) are displayed. It can be seen that the shape of the LPCC graph and the average signal (red line in the middle) are constantly displayed when the data signal is operating normally (normal if the average value is between 7 and 12).

도 20은 경동신호가 없는 상태의 LPCC모니터링 화면이다. 경동신호가 없는 경우(3번)의 LPCC의 파형을 나타내는 그래프를 볼 수 있다. 여기서 LPCC 그래프의 모양과 평균신호(가운데 적색선)가 일정하게 표시(평균값 7~12 내외이면 정상)되는 것을 볼 수 있다. 즉, 경동베어링의 문제가 없다는 의미이다.20 is an LPCC monitoring screen in a state in which there is no tilting signal. You can see a graph showing the waveform of the LPCC in the case of no tilt signal (No. 3). Here, it can be seen that the shape of the LPCC graph and the average signal (red line in the middle) are constantly displayed (average values of 7 to 12 are normal). In other words, it means that there is no problem with the tilting bearing.

도 21은 경동신호(3번) 데이터를 5가지 알고리즘에 의해 분석한 모니터링화면이다. 경동신호(3번)가 일정한 간격으로 보이고 있다. 이 경동신호를 주파수스펙트로그램 화면(1번)에도 적색과 진한 막대의 경동신호가 보이는 것을 확인 할 수 있다. 그리고 주파수스펙트럼, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, RLCR값으로 분석한 화면을 모두 확인 할 수 있다. 여기서도 LPCC값과 RLCR값이 설정된 값(위의 1, 2번 참고) 범위에 있음을 확인할 수 있다. (여기서 1번은 주파수스펙트로그램과 Bark Scale화면, 2번은 Bar Graph, LPCC분석화면, 3번은 음향신호와 확대된 파형속에 경동신호가 일정하게 보이는 것을 확인할 수있다.)21 is a monitoring screen in which the data of the tilting signal (No. 3) is analyzed by 5 algorithms. The tilting signal (No. 3) is shown at regular intervals. It can be confirmed that the tilting signal in red and dark bars is also shown on the frequency spectrogram screen (No. 1). And you can check all the screens analyzed with the frequency spectrum, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, and RLCR values. Here, too, it can be confirmed that the LPCC value and the RLCR value are within the range of the set values (refer to 1 and 2 above). (Here, number 1 is the frequency spectrogram and Bark Scale screen, number 2 is the Bar Graph and LPCC analysis screen, and number 3 is the sound signal and the tilting signal in the enlarged waveform.)

도 22는 외부의 잡음(3번)에 의한 5가지 알고리즘의 변화를 볼 수 있는 모니터링화면이다. 외부잡음(3번)에 의해 5가지 알고리즘에 의해 표시되는 화면인데, 여기서 주파수 스펙트로그램이 전체적으로 적색으로 표시되면서 잡음이 있는 곳은 주파수스펙트로그램의 에너지가 많이 표시(진한 적색)되는 것을 확인 할 수 있다. 이와같이 외부 잡음은 있으나 LPCC와 RLCR의 변화는 없는 것으로 잡음과 경동베어링의 문제점을 확연히 구분된다.22 is a monitoring screen showing changes in 5 algorithms caused by external noise (No. 3). It is a screen displayed by 5 algorithms by external noise (No. 3). Here, the frequency spectrogram is displayed in red as a whole, and it can be seen that a lot of energy in the frequency spectrogram is displayed (dark red) in areas where there is noise. there is. In this way, there is external noise, but there is no change in LPCC and RLCR, and noise and problems of tilting bearings are clearly distinguished.

도 23은 외부의 잡음(3번)이 많은 경우의 음향신호와 주파수 스펙트로그램에 의한 5가지 알고리즘의 변화를 볼 수 있는 모니터링화면이다. 외부잡음(3번)이 많은 경우에 5가지 알고리즘에 의해 표시되는 화면인데, 여기서 주파수스펙트로그램(1번)이 넓게 적색으로 표시되면서 주파수스펙트로그램의 에너지가 많이 표시(진한 적색)되는 것을 확인할 수 있다.23 is a monitoring screen showing changes in five algorithms based on a sound signal and a frequency spectrogram when there is a lot of external noise (No. 3). It is a screen displayed by 5 algorithms when there is a lot of external noise (No. 3). Here, you can see that the frequency spectrogram (No. 1) is displayed in a wide red color and a lot of energy in the frequency spectrogram is displayed (dark red). there is.

도 24는 외부의 잡음(3번)과 경동신호가 같이 섞여서 들어오는 음향신호에 대한 변화를 볼 수 있는 모니터링화면이다. 외부잡음(3번)과 경동신호가 같이 섞여 들어오고 있다. 여기서 LPCC의 파형이 많이 변화되고 있다. 그러나 평균값은 9.1을 나타내고 있다(문제가 없음을 의미한다). 그리고 주파수 스펙트로그램에도 경동시그날의 에너지를 확인(진한 막대 모양 적색)할 수 있다. 이상과 같이 경동신호에 첫째는 실시간 모니터링화면(음향신호와 Bark Scale)에 의한 분석화면과 둘째는 LPCC와 RLCR 알고리즘에 의한 분석 프로그램으로 표시하고, 마지막으로 5가지 알고리즘(주파수스펙트럼, Bark Scale, Bar Graph, LPCC, RLCR값)과 음향 원신호(original signal)와 확대된 음향신호를 표시하고 분석하여 최종적으로 경동베어링의 문제점을 미리 정확히 밝혀 낼 수 있음을 확인하였다.24 is a monitoring screen on which a change in an incoming sound signal in which an external noise (No. 3) and a tilt signal are mixed together can be seen. The external noise (No. 3) and the tilting signal are mixed together. Here, the waveform of LPCC changes a lot. However, the average value shows 9.1 (meaning there is no problem). In addition, the energy of the tilting signal can be confirmed (dark bar-shaped red) in the frequency spectrogram. As described above, the first analysis screen by the real-time monitoring screen (sound signal and Bark Scale) and the second analysis program by the LPCC and RLCR algorithm are displayed on the tilting signal, and finally, the five algorithms (frequency spectrum, Bark Scale, Bark Scale) Graph, LPCC, RLCR value), the original sound signal, and the enlarged sound signal were displayed and analyzed to finally confirm that the problem of the tilting bearing can be accurately identified in advance.

한편, 도 25와 같이, 경동신호의 전류신호를 전압과 ADC를 통한 하드웨어시스템에 의해 (3)번과 같이 경동신호 전(20mA), 멈춤(12mA), 역회전(4mA)을 표시하도록 하였다. 이로써 경동신호에 의한 경동베어링의 상태 분석을 정확하게 할 수 있다. 그리고 모니터링 화면에서 센서에 입력되는 신호파형과 RLCR(신호의 기준 주파수 설정한 값 기준으로 교차하는 수치값으로 일반적으로 7.0~14.0의 값을 표시한다.) 신호파형에서 지속적으로 파형이 적색으로 표시되거나 RLCR값이 6이하나, 15이상의 높은 값을 표시할 때에는 경동베어링의 이상이 있음을 확인 할 수 있다. 이때 신호 분석화면을 통해 확실하게 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 25, the current signal of the tilting signal is displayed as before (20mA), stop (12mA), and reverse rotation (4mA) of the tilting signal as shown in (3) by the hardware system through voltage and ADC. This makes it possible to accurately analyze the condition of the tilting bearing by the tilting signal. And on the monitoring screen, the signal waveform input to the sensor and RLCR (a numerical value that intersects based on the set value of the reference frequency of the signal, generally displays a value of 7.0 to 14.0). If the RLCR value is less than 6 but displays a high value of 15 or more, it can be confirmed that there is an error in the tilting bearing. At this time, it can be known clearly through the signal analysis screen.

도 26은 경동신호(3번) 데이터를 5가지 알고리즘에 의해 분석한 모니터링화면을 나타낸 것이다. 경동베어링의 소리를 도 25와 같이 그대로 들을 수 있다. 경동신호가 있는 경우에 3번에 나타난 음향신호 중(원신호 증폭된 파형)에서 막대같이 일정한 간격으로 표시된 부분이 경동베어링의 동작 시간을 나타내고 있다. 또한 주파수 스펙트로그램에서도 1번을 보면 주파수 스펙트럼 가운데 진한 적색 막대가 나타나고 있는데, 이것이 경동베어링의 동작상태를 보여주고 있다. 이 음향신호를 들어보면, 경동베어링의 동작상태와 아닌 상태를 뚜렷이 구분할 수 있다. 26 shows a monitoring screen obtained by analyzing data of a tilting signal (No. 3) by 5 algorithms. The sound of the tilting bearing can be heard as it is as shown in FIG. When there is a tilting signal, among the sound signals shown in No. 3 (waveform amplified by the original signal), the bar-like part marked at regular intervals indicates the operation time of the tilting bearing. Also, if you look at number 1 in the frequency spectrogram, a dark red bar appears in the middle of the frequency spectrum, which shows the operating state of the tilting bearing. If you listen to this sound signal, you can clearly distinguish between an operating state and a non-operating state of the tilting bearing.

도 27은 실시간으로 4개 센서에 들어오는 신호와 경동신호 모니터링 화면을 나타낸 것이다. 4개의 센서(구동축 2개, 종동축 2개)에서 들어오는 신호를 실시간으로 시간영역의 파형과 Bark Scale로 보여주는 화면이 "1번"이다. 그리고 경동신호에 의해 시작(경동베어링 동작)과 끝(경동베어링의 멈춤)의 신호에 대해서 이벤트("2번")가 발생하도록 하였다. 이 이벤트신호를 클릭하여 분석하면에 들어가면 도 30과 도 31과 같은 화면으로 볼 수 있다. 27 shows a monitoring screen of signals coming into four sensors and tilting signals in real time. "No. 1" is the screen that shows the signals coming from 4 sensors (2 drive axes, 2 driven axes) in real time in time domain waveform and Bark Scale. In addition, an event ("No. 2") was generated for the signal of the start (moving the tilting bearing) and the end (stopping the tilting bearing) by the tilting signal. When this event signal is clicked and analyzed, the screens shown in FIGS. 30 and 31 can be seen.

도 27의 "3번"은 경동신호를 나타낸 것으로 시간과 각도를 표시한다. 여기서 경동신호는 PLC 전류신호를 전압으로 변환하고, ADC를 통한 데이터에 의해 "3"번과 같이 경동신호 전(20mA), 멈춤(12mA), 역회전(4mA)을 표시하도록 하였다. 이로써 경동신호에 의한 경동베어링의 상태 분석을 정확하게 할 수 있다. 그리고 모니터링 화면에서 센서에 입력되는 신호파형과 RLCR(신호의 기준 주파수 설정한 값 기준으로 교차하는 수치값으로 일반적으로 7.0~14.0의 값을 표시한다.) 신호파형에서 지속적으로 파형이 적색으로 표시되거나 RLCR값이 6이하나, 15이상의 높은 값을 표시할 때에는 경동베어링의 이상이 있음을 확인 할 수 있다. 이때 신호 분석화면을 통해 확실하게 알 수 있다."3" in FIG. 27 indicates a tilting signal and indicates time and angle. Here, the tilting signal converts the PLC current signal into a voltage, and displays the before (20mA), stop (12mA), and reverse rotation (4mA) of the tilting signal as shown in “3” by the data through the ADC. This makes it possible to accurately analyze the condition of the tilting bearing by the tilting signal. And on the monitoring screen, the signal waveform input to the sensor and RLCR (a numerical value that intersects based on the set value of the reference frequency of the signal, generally displays a value of 7.0 to 14.0). If the RLCR value is less than 6 but displays a high value of 15 or more, it can be confirmed that there is an error in the tilting bearing. At this time, it can be known clearly through the signal analysis screen.

도 28은 경동신호가 상(20mA)에서 정상상태(12mA)로 변화하면서 각도변화 모니터링 화면이다. 도 27은 모니터링하는 화면으로써, 경동신호가 상(20mA)으로 갔다가 정상상태(12mA)로 이동하는 경동베어링의 시간과 각도를 표시하고 있다. 여기서 RLCR값이 8.03~12.3이내의 값을 표시하므로써, 경동베어링의 상태가 정상임을 확인할 수 있다. 더 자세한 분석은 "2번"의 데이터 신호를 분석화면에서 보면 확인할 수 있다.28 is an angle change monitoring screen while the tilting signal changes from phase (20mA) to steady state (12mA). 27 is a monitoring screen, and displays the time and angle of the tilting bearing in which the tilting signal moves from phase (20mA) to steady state (12mA). Here, by displaying a value within 8.03 to 12.3 of the RLCR value, it can be confirmed that the condition of the tilting bearing is normal. More detailed analysis can be confirmed by viewing the data signal of "No. 2" on the analysis screen.

도 29는 경동신호가 있는 상태(2)에서 시간영역의 파형(2) 모니터링화면이다. 도 29는 도 28의 종동축 센서부분(S3,4)을 확대한 그림이다. 여기서 경동신호가 진행할 때(2번)에 시간영역의 파형에서 경동신호소리가 적색으로 표시(1)되고 있다. 이 시간영역의 파형소리를 들으면 경동베어링의 소리를 정확히 들을 수 있다. 적색으로 표시되는 것은 정상일 때는 파형이 파랑색이지만, 경동신호가 있을 때에는 기준치 보다 높은 소리이기에 적색으로 표시되는 것이다. 그리고 이 적색에 의해 경동베어링이 동작됨을 확인할 수 있다. 그리고 RLCR값이 8.3을 표시하고 있다. 즉 경동베어링의 동작에 있어 아무 문제가 없음을 확인해 주는 것이다. 즉, 경동베어링의 문제가 없다는 의미이다.29 is a monitoring screen of a waveform (2) in the time domain in a state (2) with a tilt signal. FIG. 29 is an enlarged view of the driven shaft sensor parts S3 and 4 of FIG. 28 . Here, when the tilting signal proceeds (No. 2), the tilting signal sound is displayed in red (1) in the waveform of the time domain. If you listen to the waveform sound in this time domain, you can accurately hear the sound of the tilting bearing. What is displayed in red is that the waveform is blue when it is normal, but when there is a tilt signal, it is displayed in red because the sound is higher than the reference value. And it can be confirmed that the tilting bearing is operated by this red color. And the RLCR value is indicating 8.3. That is, it confirms that there is no problem in the operation of the tilting bearing. In other words, it means that there is no problem with the tilting bearing.

도 30은 경동신호가 정상(12mA, 0도)에서 상(20mA, 180도)의 각도변화 모니터링 화면이다. 경동신호가 멈춤상태의 경우(12mA, 3번)로 유지되고, 전(20mA, 3번)으로 이동하는 경동베어링의 시간과 각도를 표시하고 있다. 데이터 신호가 정상적으로 동작 될 때의 LPCC 그래프의 모양과 평균신호(가운데 적색선)가 일정하게 표시(평균값 7~12내외이면 정상)되는 것을 볼 수 있다.30 is an angle change monitoring screen of a tilt signal from normal (12 mA, 0 degrees) to phase (20 mA, 180 degrees). When the tilting signal is stopped (12mA, No. 3), it is maintained, and the time and angle of the tilting bearing moving forward (20mA, No. 3) are displayed. It can be seen that the shape of the LPCC graph and the average signal (red line in the middle) are constantly displayed when the data signal is operating normally (normal if the average value is between 7 and 12).

도 31은 경동신호가 없는 경우(3번)의 LPCC의 파형을 나타내는 그래프를 볼 수 있다. 여기서 LPCC 그래프의 모양과 평균신호(가운데 적색선)가 일정하게 표시(평균값 7~12 내외이면 정상)되는 것을 볼 수 있다. (즉, 경동베어링의 문제가 없다는 의미이다).31 shows a graph showing the waveform of the LPCC when there is no tilt signal (No. 3). Here, it can be seen that the shape of the LPCC graph and the average signal (red line in the middle) are constantly displayed (average values of 7 to 12 are normal). (In other words, it means that there is no problem with the tilting bearing).

경동시 발생되는 저속 베어링 회전음 고장원인으로 자연열화, 보수불량 및 사용(베어링 접촉)시 이물질 등의 문제가 발생된다. 이러한 본 실시예에 따른 시스템은 회전음향의 소리가 다르게 들리는 음향을 분석하여 경동베어링의 문제점이 생기기 전(예지)에 음향분석을 통해 진단하여 예지시스템의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 제강 경동베어링의 경제적인 보수, 유지 및 교체로 경비절감 및 차별화된 고유음향기반 이상 예지 시스템 개발로 국내제강산업체의 위상을 제고할 수 있다.Low-speed bearing rotation noise generated during tilting causes problems such as natural deterioration, poor maintenance, and foreign substances during use (bearing contact) as the cause of failure. The system according to this embodiment has the effect of improving the reliability of the predictive system by analyzing the sound in which the sound of the rotational sound is heard differently and diagnosing through acoustic analysis before the problem of the tilting bearing occurs (prediction). In addition, it is possible to improve the status of the domestic steel industry by reducing costs through economical repair, maintenance, and replacement of steel-making tilting bearings, and by developing a unique acoustic-based anomaly prediction system.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention will be apparent to those skilled in the art.

Claims (5)

경동 베어링에 설치되어 발생되는 소리를 수집하는 센서;
상기 센서로부터 음향데이터를 수집하는 시스템서버; 및
상기 시스템서버로부터 음향데이터를 전달받아 상기 경동베어링에서 발생되는 경동신호전류(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도에 따른 음향파형과 패턴을 진단하는 종합서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템.
A sensor installed on the tilting bearing to collect generated sound;
a system server that collects sound data from the sensor; and
A comprehensive server that receives sound data from the system server, converts and amplifies the PLC current signal generated from the tilt bearing into a voltage signal, and diagnoses the acoustic waveform and pattern according to the angle through the ADC. Characterized in that the steel-making tilt-dong bearing unique sound-based abnormality diagnosis system.
제1항에 있어서,
상기 센서는 경동베어링의 구동축과 종동축의 양쪽 또는 앞뒤로 배치되는 것을 특징으로 하는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템.
According to claim 1,
The sensor is a steel-making tilt bearing unique sound-based abnormal diagnosis system, characterized in that disposed on both sides or in front of the drive shaft and the driven shaft of the tilt bearing.
제1항에 있어서,
상기 시스템서버는 상기 경동베어링의 정방향, 역방향의 음향에 대해 상시 감시 및 녹음하여 DB화하는 것을 특징으로 하는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템.
According to claim 1,
The system server constantly monitors and records the sound in the forward and reverse directions of the tilting bearing and converts it into a DB.
제1항에 있어서,
상기 종합서버는 상기 경동베어링에서 발생되는 음향의 패턴을 시간영역, 주파수 영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR 중 어느 하나로 음향신호를 처리하여 모양, 크기를 분석하는 음향데이터 처리모듈 및
상기 경동 베어링으로부터 유선 또는 무선으로 수신하는 경동신호전류(PLC current signal)와 상기 시스템서버의 음향신호를 전달받고, 상기 경동신호전류를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180 내지 180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단하는 진단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템.
According to claim 1,
The comprehensive server processes the pattern of sound generated from the tilting bearing in any one of time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, and RLCR sound data processing module that analyzes shape and size by
The PLC current signal received by wire or wirelessly from the tilting bearing and the sound signal of the system server are received, and the tilting signal current is converted into a voltage signal and amplified to obtain an angle (-180 to 180 degrees) through the ADC. A steel-making tilt-rolling bearing specific sound-based abnormality diagnosis system, characterized in that it comprises a diagnosis module for diagnosing the acoustic waveform and pattern according to FIG.
제1항에 있어서,
상기 종합서버는 제강 경동베어링의 회전에 의한 음향을 시간영역, 주파수영역, Bark Scale, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, RLCR 중 어느 하나로 음향신호를 처리하고, 경동신호(PLC current signal)를 전압신호로 변환 및 증폭하여 ADC를 통해 각도(-180 내지 180도)에 따른 음향파형과 패턴을 진단하는 것을 특징으로 하는 제강 경동베어링 고유음향기반 이상 진단 시스템.
According to claim 1,
The comprehensive server processes the sound signal by any one of the time domain, frequency domain, Bark Scale, LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient), MFCC (Mel Frequency Cepstral Coefficient), Frequency_Bar Graph, and RLCR for the sound caused by the rotation of the steel-making tilt bearing. , Steel-making tilt-rolling bearing specific sound-based abnormal diagnosis system, characterized by converting and amplifying the PLC current signal into a voltage signal and diagnosing the acoustic waveform and pattern according to the angle (-180 to 180 degrees) through the ADC.
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