NO339870B1 - Fremgangsmåte og innretning for detektering av en impulslignende innvirkning på en anleggsdel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en innretning for detektering av en impulslignende mekanisk innvirkning på en anleggsdel.

I et stort antall anvendelser er det nødvendig kontinuerlig å kunne overvåke driften av en anleggsdel, eksempelvis en rørledning eller en beholder innenfor den kjemiske industrien eller en strømningsmaskin, for på den måten i rett tid å kunne oppdage forstyrrelser og unngå avgjørende skader som følge av slike forstyrrelser. Det er kjent flere fremgangsmåter for gjennomføring av en slik overvåkning.

I EP 0 765 466 Bl foreslås det eksempelvis en overvåking av turbinskovlsvingninger ved hjelp av mikrobølger som rettes mot turbinskovlene. Ut fra moduleringen av de fra turbinskovlende reflekterte mikrobølger kan man bestemme turbinens svingningstilstand.

Ved den fra DE 198 57 552 Al kjente fremgangsmåte kan akselbrudd i en turbin registreres med måling av rotasjonsfrekvensen ved akselenden.

I DE 198 43 615 C2 foreslås det å foreta en diagnose av tilstanden til en forbrenningsdrivinnretning ved hjelp av en analyse av målesignalenes frekvensspektrum, hvilke signaler registreres ved hjelp av en lydopptaker som er anordnet i luftinnløps- eller avgassområdet.

I DE 197 27 114 C2 overvåkes en maskin ved detektering av en legemelyd som treffer dette istedenfor luftlyden. Også i denne kjente fremgangsmåten skjer det en analyse av de respektive bestemte frekvensspektrene til målesignalene detektert av legemelydopptakeren.

Også i den i DE 195 45 008 C2 beskrevne fremgangsmåte blir under driften av maskinen frekvensspekteret til de ved hjelp av en overvåkingssensor, eksempelvis en akselerasjonsmåler, registrerte målesignalene analysert og sammenlignet med et referansespektrum.

For å kunne fastslå en eventuell inntrenging av fremmeddeler i en gassturbin, er det i US 4 888 948 anordnet en sensor ved turbininnløpet, med hvilken sensor en med fremmedlegemer indusert elektrisk ladning registreres.

I den fra DD 224 934 Al kjente fremgangsmåte for bestemmelse av en tilstandsendring i en maskin med roterende deler, blir kontinuerlig måleverdier for en driftstilstand beskrivende signal registrert og sammenlignet med adaptive terskelverdier. For bestemmelse av terskelverdiene registreres kvantilverdier av måleverdienes sannsynlighetsfordeling på en rekursiv og adaptiv måte. På basis av antall og størrelsen av terskelverdioverskridelsene, bestemmes karakteristiske verdier for maskinens tilstand.

Et særlig problem er løse deler som føres med i strømningen og treffer anleggsdelen og bare forårsaker en impulslignende og kortvarig innvirkning, slik at en sikker påvisning blir tilsvarende problematisk.

Slike problemer kan eksempelvis oppstå i gassturbiner, hvor brennkammeret for beskyttelse mot overheting er kledd eller belagt med keramikkfliser. Disse keramikkflisene blir dynamisk sterkt påkjent som følge av de trykkveks el variasjonene som forekommer i brennkammeret. I denne forbindelsen kan det forekomme at delstykker av flisene brytes løs fra de respektive festene, rives med i avgasstrømmen og slår mot den første ledeskovlraden i gassturbinen. Dette kan medføre skader på ledeskovlene og ødeleggelse av de etterfølgende løpeskovler. Dessuten foreligger det en fare for at én som følge av løsbryting av deler allerede skadet flis løsner fullstendig, med tilsvarende massive skader i gassturbinen. I et slikt tilfelle vil inntreffing av mindre, løse deler eller en enkelt keramisk flis indikere at det foreligger en mulighet for en total løsgjøring av en flis eller flere fliser. En rettidig utkobling av gassturbinen og en rettidig utbytting av de skadede flisene, vil da kunne hindre større skader.

For overvåking av slike anslag mot en anleggsdel er det fra WO 01/5272 A2 i utgangspunktet kjent å registrere slike anslag ved at det fanges opp tilsvarende legemelyd i egnede sensorer. I denne forbindelse vil man imidlertid særlig for gassturbiner støte på det problemet at de normale eller vanlige driftslydene vil være så høye at den i sensoren tilveiebrakte signalandel, som skyldes anslaget av en flis mot ledeskovlene i gassturbinen, vil være mindre enn den bakgrunnen som dannes av den normale driftsstøyen, slik at man derved særlig ikke vil kunne detektere inntreffingen av mindre delstykker bare ved å overvåke lydsignalenes amplituder. For å bedre signal-støyforholdet foreslås det derfor i sistnevnte publikasjon at ett av en målevediopptaker opptatt målesignal underkastes en bånd- eller høypassfiltrering, for på den måten å kunne eliminere de lydsignalene som oppstår under turbinens normale drift. Disse tiltak er imidlertid ikke tilstrekkelige til å kunne muliggjøre en sikker identifisering av en impulslignende hendelse på bakgrunn av høye og over tid varierende bakgrunnsstøy.

Fra WO 03/071243 Al er det kjent en fremgangsmåte for detektering av en impulslignende mekanisk innvirkning på en anleggsdel, hvor det registrerte legeme-lydsignalet underkastes en vindus-fouriertransformasjon. Fra de mange på denne måten tilveiebrakte fourierspektrene blir det med de der nærmere angitte algoritmer utledet en vurderingsfunksjon K, som viser forekomsten av en impulslignende mekanisk innvirkning på anleggsdelen. Den i denne publikasjonen angitte algoritmen for utledning av vurderingsfunksjonen K, muliggjør en nøyaktig bestemmelse av en signalandel som kan føres tilbake til en impulslignende innvirkning og er overlagret det støybelagte målesignalet.

Et vesentlig trinn i denne foreslåtte vurderingsalgoritmen, er at for hvert tidsvindu og for hver av de gitte frekvenser bestemmes avviket mellom verdien A for den fouriertransformerte og en verdi middelverdi A. Dannelsen av middelverdien A har avgjørende betydning, fordi det i anleggsdeler, særlig i en turbin, vil kunne forekomme tilfeldige tilstandsendringer, hvor anleggsdelen veksler fra én driftstilstand til en annen og drifts- eller bakgrunnsstøyen meget raskt stiger til et merkbart høyere nivå. En slik tilstandsendring er i en turbin eksempelvis forekomsten av såkalt brumming. Dette skyldes anordningen av flammene i et ringrom, hvilket kan føre til at hele brennkammeret påvirkes til resonanssvingning, idet da særlig svingningsmoduser i omkretsretningen vil være fremherskende. Disse resonansene kan delvis stoppe brått og også brått begynne igjen. Dersom det i den i WO 03/071243 beskrevne fremgangsmåte - innholdet i WO 03/071243 utgjør en del av foreliggende patentsøknad - legges til grunn en glidende middelverdi, som er dannet ved hjelp av en enkel middelverdidannelse i form av et aritmetisk middel av et antall foregående verdier, så viser det seg at disse støy variasjonene kan gi feilutløsninger. For å kunne unngå slike feilutløsninger har man derfor i praksis ved brumming i turbinen, som bestemt ved hjelp av en analyse av signalkarakteristikken, undertrykket en overvåking av impulslignende mekaniske innvirkninger.

Også i andre anleggsdeler, eksempelvis i en reaktor-trykkbeholder i et kjernekraftverk, er den kontinuerlige basisstøyen (fluidstrømning, pumpestøy) overlagret driftsmessig betinget kortvarig driftsstøy, som eksempelvis skyldes tillatte endringer av driftsbetingelsene og tilsiktede inngrep i driftsforløpet (betjening av ventiler, kjøring av styrestenger).

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for detektering av en impulslignende mekanisk innvirkning på en anleggsdel, hvilken fremgangsmåte skal representere en forbedring av den fra WO 03/071243 kjente fremgangsmåte. Dessuten er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en innretning for gjennomføring av fremgangsmåten.

Hva angår fremgangsmåten så oppnås den oppfinneriske hensikten med en fremgangsmåte som angitt i patentkrav 1.1 fremgangsmåten for detektering av en impulslignende mekanisk innvirkning på en anleggsdel, blir én i anleggsdelen tilstedeværende driftsstøy kontinuerlig registrert ved hjelp av én i anleggsdelen anordnet sensor og av denne omformet til et målesignal. Målesignalet blir bearbeidet med de følgende fremgangsmåtetrinn: a) størrelsen A(fi, tj) til målesignalets M transformerte blir bestemt med forhåndsgitte parametere fi i en matematisk transformeringsregel i tidsvinduer At

som er tidsmessig etterfølgende i tidstrinn 5t

b) størrelsens (A(f, tj)) avvik fra en størrelsesmiddelverdi ( A (fi, t)) bestemmes for hvert tidstrinn (8t) og for hver av de forhåndsgitte parameterne (fi), c) for hvert tidstrinn (8t) avledes det en vurderingsfunksjon (K(t)) fra de for hver av de forhåndsgitte parameterne (fi) bestemte avvik, d) vurderingsfunksjonen (K(t)) sammenlignes med en terskelverdi (Ko), og overskridelsen av terskelverdien (Ko) brukes som indisium for at det foreligger en

impulslignende signalandel som påviser en mekanisk innvirkning,

e) Størrelsesmiddelverdien ( A (fi, tj)) som funksjon av tiden (t) blir glidende bestemt fra et datasett (A(fi, t)) med M størrelser (A(fi, tm)) ved hjelp av forholdet

hvor Qaog Qi-a er a- henholdsvis (l-a)-kvantilen til de respektive i et tidsavsnitt (T) bestemte størrelsene (A(fi, tm)), og hvor tm = t+m8t og m er et helt tall.

Oppfinnelsen bygger således på den erkjennelsen at en enkel nummerisk middelverdidannelse av størrelsen A kan føre til at en rask overgang av driftstilstanden til en tilstand med et høyere støynivå, feilaktig kan tolkes som et Løsrivningssignal, dvs. et som følge av en impulslignende innvirkning på anleggsdelen oppstående signal. Et slikt signal er vist i diagrammet i fig. 2.1 dette diagrammet er det i en turbin ved hjelp av en legeme-lydopptaker opptatt målesignal m oppført mot tiden t. I figuren ser man at på tidspunktet t = 4sogt=8s oppstår det en brå brumming, som varer ca. 2 s. 1 fig. 3 er den på grunnlag av den i WO 03/071243 Al fra målesignalet m ifølge fig. 2 utledede vurderingsfunksjonen K(t) likeledes vist som funksjon av tiden. I denne figuren kan man se at vurderingsfunksjonen K(t) i det minste stiger signifikant i brummingsperioden for turbinen, mellom t = 4sogt = 6s. Denne stigningen feiltolkes da som et Løsrivningssignal som antyder treff av en stor anleggsdel. Beregningen av vurderingsfunksjonen K(t) skjedde på grunnlag av en bedret iterativ beregningsmetode, hvor størrelsesmiddelverdien A og et midlere kvadratisk avvik (varians) for hver frekvens fi bestemmes glidende ved hjelp av forholdene

varA (fi, t + 8t) = kvar A (fi, t) + (1-k) (A(fi, t+8t) - A (fi, t))<2>, hvor 8t er tidstrinnet hvor størrelsen A bestemmes for et respektivt tidsvindu At. Ved valg av parameteren k bestemmes i hvilken grad en ny størrelse A (fi, t+8t) vil ha innflytelse på den nye beregnede størrelsesmiddelverdien A (fi, t+8t). Denne tilnærmingen tilsvarer en eksponentielt vektet middelverdidannelse, hvor k bestemmer adapsjonshastigheten. Ved en spranglignende endring av størrelsen A (fi, t) fra en konstant utgangsverdi og til en likeledes konstant ny verdi, får man da en tilnærmet eksponentiell tilpassing av den nye størrelse middelverdien A til den nye, aktuelle og foreliggende størrelsen A med en tidskonstant x = 8t/(l-k). For k = 0,999 og St» 3,2 ms får man en tidskonstant t på 3,2 s. Som vist i fig. 1 er selv en på denne måten bedret vurderingsalgoritme ikke i stand til å innstille seg optimalt etter raske endringer av driftsstøyen, dvs. å bestemme den gyldige størrelsesmiddelverdien A (fi, t) og dens standardavvik A (fi, t) for driftsstøyen ved raske endringer, på en nøyaktig nok måte. Riktignok er det i prinsippet mulig med redusering av tidskonstanten x, altså med redusering av parameteren k, å tilpasse

størrelsesmiddelverdien A (fi, t) raskere til den endrede driftssituasjonen, men dette medfører imidlertid den ulempen at et overlagret løsrivningssignal ikke lenger kan registreres med tilstrekkelig ømfintlighet. For å kunne skille løsrivningssignaler, som forårsakes ved støtanslag av løse deler, fra de overlagrede bakgrunnsstøyene i maskinen, er det nødvendig å kunne bestemme en middelverdi som ikke er overlagret et løsrivningssignal eller ved hvilken et eventuelt overlagret løsrivningssignal som følge av en meget stor tidskonstant bare har en ubetydelig innflytelse på størrelsesmiddelverdien A (fi, t). Den andre hensikten oppnås ifølge oppfinnelsen med en innretning som har de trekkene som er angitt i patentkrav 6, hvor de tilhørende fordeler svarer til de i forbindelse med patentkrav 1 beskrevne fordeler.

Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten og av innretningen er angitt i de respektive uselvstendige kravene.

For ytterligere belysning av oppfinnelsen skal det vises til tegningen, hvor:

Fig. 1 er et utførelseseksempel av en innretning ifølge oppfinnelsen, vist i form av en skjematisk prinsippskisse, Fig. 2 er et diagram hvor den med en måleverdiopptaker registrerte driftsstøy (målesignal M) i en turbin er oppført mot tiden t, Fig. 3 er et diagram hvor den fra målesignalet M i fig. 2 ifølge en i WO 03/071243 vist vurderingsalgoritme utledede vurderingsfunksjon K er oppført mot tiden, Fig. 4 er et forenklet diagram, hvor målesignalet M er angitt i en tidsmessig høy oppløsning mot tiden t, Fig. 5 er et diagram, hvor den fra målesignalet M med en hurtig fouriertransformasjon tilveiebrakte størrelsen A for frekvensspekteret ved en gitt frekvens fi, er oppført mot tiden t, Fig. 6 er et diagram hvor den glidende tidsmessige middelverdien A for størrelsen A til spekteret ved en gitt frekvens fi, likeledes er oppført over tiden t, Fig. 7 er et diagram hvor den fra målesignalet i fig. 2 ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen utledede vurderingsfunksjonen k er oppført over tiden t, Fig. 8 er et diagram, hvor det i en turbin registrerte målesignalet M er oppført over tiden t, hvilket målesignal er overlagret én som følge av et anslag forårsaket Løsrivning, og Fig. 9 er et diagram, hvor den fra målesignalet tilveiebrakte vurderingsfunksjonen k likeledes er oppført over tiden.

I fig. 1 er det i en anleggsdel 2, eksempelvis en gassturbin, anordnet et antall måleverdiopptakere eller sensorer 4, særlig piezoelektriske akselerasjonsmålere. Disse registrerer kontinuerlig i anleggsdelen 2 forekommende og i form av legemelyd forplantet driftsstøy i flere målekanaler. Sensorene 4 omformer legeme-lydsignalene til respektive elektriske målesignaler. Målesignalet forsterkes i en forforsterker 6 og føres videre til en analog-digital-omformer 8, som er tilsluttet et digitalt lager 10. Det respektive, forsterkede målesignalet M blir digitalisert, mellomlagret og videreført for viderebearbeidelse i en regneinnretning 12, hvor vurderingsalgoritmen ifølge oppfinnelsen er implementert.

Regneinnretningen 12 har for hver målekanal en prosessor for hurtig beregning av en transformert av de fra analog/digital-omformeren 8 videregitte data, så vel som et ringlager for lagring av et antall L av de med transformasjonen tilveiebrakte transformerte. Ved denne transformasjonen dreier det seg i eksemplet om en hurtig vindus-fouriertransformasjon FFT. Som transformasjon av en matematisk funksjon (målesignalet M (t)) i samsvar med foreliggende oppfinnelse, skal forstås enhver matematisk operasjon som gjør det mulig å vise denne funksjonen med en fullstendig sats av ortogonale basisfunksjonen Disse ortogonale basisfunksjonene kan - slik tilfellet er ved fouriertransformasjonen - dannes av eksponentialfunksjonen e"<lmt>. I prinsippet kan man imidlertid også anvende andre periodiske funksjoner som ortogonale basissystemer. Med disse transformasjonene beregnes diskrete transformerte med et på forhånd bestemt sett av diskrete parametere. Disse er ved fouriertransformasjonen på forhånd fastlagte frekvenser fi=coi/27r, som velges i samsvar med den respektive anleggsdelen, slik det eksempelvis er vist nærmere for en turbin i WO 03/071243.

Av den i regneinnretningen 12 beregnede diskrete transformerte blir det for hver målekanal tilveiebrakt én av tiden t avhengig vurderingsfunksjon K(t) i samsvar med én i regneinnretningen 12 implementert og nedenfor nærmere angitte algoritme. Denne vurderingsfunksjonen sammenlignes med en gitt terskelverdi Ko i en sammenligningsinnretning 14. En overskridelse av terskelverdien Ko (alarmterskel) tjener som indisium for at det foreligger én av en transient mekanisk innvirkning forårsaket impulslignende signalandel og genererer et tilsvarende triggersignal S. Triggersignalet S tilføres en transient rekorder 16, hvor måledataene (målesignaler Ms) opptegnes for et tidsområde på eksempelvis 10 sek. og føres til en vurderingsregner 18, for der å gjennomføre en etterfølgende analyse.

Fig. 2 viser et med en sensor 4 i en turbin registrert målesignal M for et tidsrom på ca. 10 sek. Man ser tydelig at turbinen brått begynner å brumme ved tidspunktene t = 4 s og t = 8 s.

I fig. 4 er det første trinnet i den i regneenheten 12 (fig. 1) implementerte fremgangsmåten vist ved hjelp av en prinsippskisse. Det med høy taktrate (typisk 80-100 kHz, tilhørende tidsavstand DT ca. 0,01-0,0125 ms, (i figuren forstørret inntegnet) digitaliserte målesignalet M (for oversiktens skyld vist analogt i figuren) bli lagret for et respektivt tidsområde TS (typisk ca. 10 sek.) og aktualisert i samsvar med taktraten. I et tidsvindu At i dette tidsområdet TS blir det digitaliserte målesignalet M underkastet en hurtig diskret fouriertransformasjon. Deretter blir tidsvinduet At oppdatert og forskjøvet et tidstrinn 5t og på nytt underkastet en fouriertransformasjon i et overlappende tidsvindu At som har samme lengde. I utførelseseksemplet er At = 25,6 ms og 8t = 3,2 ms. På denne måten blir det for hvert tidsvindu At og for et endelig antall diskrete frekvenser f tilveiebrakt tidsavhengige størrelser A (fi, t).

Fig. 5 viser tidsforløpet for størrelsen A for en gitt frekvens fi. I denne figuren ser man at størrelsen A varierer tidsmessig ved denne gitte frekvensen fi. Det i figuren inntegnede tidsintervall aktualiseres i tidstrinnet 8t i den hurtige fouriertransformasjonen. Ifølge oppfinnelsen blir det nå for et antall N gitte frekvenser fi eller frekvensområder og i tidsmessig på hverandre følgende tidstrinn 8t for tidsmessig overlappende tidsvinduer At bestemt en tilhørende størrelsesverdi A (fi, tj) med tj = to + j8t, idet j er et naturlig tall.

Fra størrelsesverdiene A (fi, t) dannes det nå en størrelsesmiddelverdi A (fi, t). Ved denne størrelsesmiddelverdien A (fi, t) dreier det seg om en tidsmessig glidende middelverdi, som i tidstrinnene 8t bestemmes glidende som funksjon av tiden t fra én av M størrelser A (fi, tm) i et tidsavsnitt T sammensatt datasats A (fi, t), ved hjelp av forholdet

hvor Qaog Qi-a er a- henholdsvis (l-a)-kvantilen av de i et tidsavsnitt T bestemte størrelser A (fi, tm), med tm = t + m8t, og hvor m er et helt tall. De eksempelvis M-l symmetrisk om tidspunktet t anordnede tidsavsnitt T (i dette tilfellet gjelder

M-l

< m < —-— og M er ulik) og de tilhørende størrelser A (fi, tm) som danner den til tidspunktet t tilordnede datasats A (fi, t), sortert i en rekke i samsvar med størrelsesverdien. a- henholdsvis (l-a)-kvantilen er da den størrelsesverdien som befinner seg i posisjonen ocM henholdsvis (l-oc)M i rekken. I praksis blir det for a benyttet verdier mellom 0,7 < a < 0,8, fortrinnsvis a = 0,75. En ved hjelp av denne beregningen tilveiebrakt størrelsesmiddelverdi A (fi, t) er vist i fig. 6.

Ved hjelp av a- og (l-a)-kvantilen Qahenholdsvis Qi-a, blir det så beregnet et midlere avvik s (fi, t) for størrelsene A (fi, tm) til størrelsesmiddelverdien A (fi, t). Dette skjer ved hjelp av forholdet

hvor qi-a er (l-a)-kvantilen til den normerte Gauss- eller normalfordelingen.

Med hjelp av denne beregningsmetoden (kvantilmetode) beregnes således middelverdien og avviket av en datasats uten hensyntagen til verdier som befinner seg utenfor de av a og (l-a) definerte områdene. Dette betyr at merkbart høyere størrelser, så som eksempelvis forsterket med et overlagret løsrivningssignal, ikke tas hensyn til og således ikke kan forfalske resultatet. Med denne metoden kan det velges et merkbart kortere tidsavsnitt, eksempelvis én av M = 100 størrelsesverdier A (f, tj) bestående datasats A (fi, t) med en tidsavsnittslengde T = 320 ms for et tidstrinn 8t = 3,2 ms, med samme kvalitet hva angår resultatet av beregningen. Dette medfører at størrelsesmiddelverdien A (fi, t) tilpasser seg raske endringer i driftsbakgrunnen, slik at disse ikke kan gi forfalskninger av de normerte spektrene eller i feilanvisninger i overvåkingen. Med en slik fremgangsmåte vil det være mulig også å kunne erkjenne treff av løse deler også under brumming i gassturbinen, dvs. også når det som følge av resonanssvingninger i brennrommet oppstår merkbart høyere bakgrunnsstøy på en brå måte, eksempelvis med en tidskonstant på ca. 0,5 sek. og ved en amplitudestigning med faktor 5 og høyere.

Ved hjelp av den foran beregnede størrelsesmiddelverdien A (fi, t) og det midlere avviket s (fi, t) kan man nå i et videre regnetrinn med utgangspunkt i kvantilmetoden beregne en bedret størrelsesmiddelverdi A opt (fi, t), idet man i den respektive datasatsen A (fi, t) eliminerer de størrelsene A (fi, tm) som er signifikant større enn den foran beregnede størrelsesmiddelverdien A (fi, t). I praksis har det vist seg fordelaktig ved middelverdiberegningen å eliminere de størrelsene A (fi, tm) som er større enn A (fi, t) + 3s (fi, t). Med den fullstendige datasatsen A (fi, t) blir det så gjennomført en ny middelverdiberegning ved hjelp av en 8- henholdsvis (1-8)-kvantil, idet det her gjelder 8 = a (M-Me)/M og Me er antall størrelser A (fi, tm), som er større enn A (fi, t) + 3s (fi, t). Alternativt vil det være mulig og matematisk identisk, å bestemme a- henholdsvis (l-a)-kvantilen på nytt med én med denne størrelsen A (fi, tm) redusert datasats. Ved hjelp av denne 8- henholdsvis (1-8)-kvantilen eller med den reduserte datasatsen tilveiebrakte a- henholdsvis (1-a)-kvantilen blir det ved hjelp av den foran nevnte formel beregnet en forbedret middelvedi Aopt(fi, t) henholdsvis et forbedret midlere avvik sopt(fi, t).

For hver frekvens blir det ved hjelp av størrelsesmiddelverdien A (fi, t) eller Aopt(fi, t) og det midlere avviket s (fi, t) eller sopt (fi, t) beregnet et normert avvik D (fi, t) for størrelsen A relativt størrelsesmiddelverdien A, idet det benyttes den nedenfor angitte ligning.

For beregning av den på tidspunktet t gyldige størrelsesmiddelverdien A (fi, t) og det på dette tidspunktet t gyldige midlere avviket s (fi, t), vurderes størrelsene A (fi, tm) fra M spekteret. Med andre ord: både størrelsesmiddelverdien A (fi, t) eller Aopt(fi, t) så vel som det midlere avviket s (fi, t) eller sopt (fi, t), aktualiseres ved hjelp av M transformasjoner. Denne aktualiseringen skjer i tidstrinnene 8t. Datasatsen A (t+8t) som ligger til grunn for beregningen av den nye størrelsesmiddelverdien A (fi, t + 8t) eller Aopt(fi, t+8t) og det nye midlere avviket s (fi, t + 8t) eller sopt (fi, t + St), dannes ved at man stryker den første (eldste) størrelsen og føyer til den nyeste størrelsen. Ved symmetrisk om tidspunktet t anordnede tidsavsnitt T dreier det seg her om størrelsene

I en fordelaktig utførelse blir i tillegg det normerte avviket D (t, fi) bestemt i et frekvensen fi omgivende, av 2L+1 frekvenser bestående frekvensområde fi-L, fi-L+i,

... fi-L, og ved hjelp av ligningen

bestemmer et midler normert avvik D (t, fi). Dette ekstra regnetrinnet medfører en redusering av høyden og variasjonsbredden for det normerte avviket i de områder hvor det bare foreligger bakgrunnssignaler. Nyttesignalandelene endres ikke merkbart som følge av midlingen i frekvensområdet. Dette fordi de alltid dukker opp konsentrert om hosliggende frekvenslinjer. Ved hjelp av disse tiltak bedres signal-bakgrunnsforholdene ytterligere med 10-15 dB.

En ytterligere bedring av signal-bakgrunnsforholdene oppnås dersom det i tillegg innføres en terskelverdi Do og det bestemmes et normert avvik D% (fi, t) ved hjelp av uttrykket Da = Do for D < Do og Da = D for D > Do.

De på denne måten tilveiebrakte normerte avvik D (fi, t), D (fi, t) eller D% (fi, t) kvadreres og summeres over samtlige diskrete frekvenser fi: eller

Av disse summene S(t) utledes det en vurderingsfunksjon K(t) ved å danne roten: Denne tjener som indikator for forekomsten av et anslag. Alternativt kan vurderingsfunksjonen også dannes fra differansen mellom roten av summen S(t) og en glidende tidsmessig middelverdi av denne roten

hvilken størrelse tjener som kjennings verdi for at det forekommer et anslag.

Overskrider K(t) eller K (t) en terskelverdi Ko (alarmterskel), som ved gassturbinen ligger mellom 1,5 og 2, så representerer denne størrelsen et indisium for anslag av en løs del.

Den på denne måten og med hjelp av det midlere normerte avviket Ds fra målesignalet M i fig. 2 dannede vurderingsfunksjon K(t) er vist i fig. 7. Man ser der tydelig at turbinbrummingen ikke har noen innflytelse på vurderingsfunksjonen K(t).

Allikevel kan man med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på en sikker måte detektere anslag av en løs anleggsdel. Fig. 8 viser et i en turbin realisert reelt målesignal M(t), som er overlagret en på et tidspunkt t » 3,9 sek. som følge av et anslag forårsaket Løsrivning, som ikke kan umiddelbart identifiseres i målesignalet

M.

I fig. 9 er den fra målesignalet i fig. 8 utledede vurderingsfunksjon K vist i en tidsmessig forstørret målestokk. Av figuren ser man at hendelsen (Løsrivningen) gjør seg merkbar i form av en tydelig stigning av vurderingsfunksjonen K.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for detektering av en impulslignende mekanisk innvirkning på en anleggsdel (2), hvor en driftsstøy i anleggsdelen (2) kontinuerlig registreres med en på anleggsdelen (2) anordnet sensor (4) og av denne omformes til et målesignal (M), karakterisert vedmed de følgende trinn: a) størrelsen (A(fi, tj) til målesignalets (M) transformerte blir bestemt med forhåndsgitte parametere (fi) i en matematisk transformeringsregel i tidsvinduer (At) som er tidsmessig etterfølgende i tidstrinn (8t) b) størrelsens (A(fi, tj) avvik fra en størrelses middelverdi A (f, t) bestemmes for hvert tidstrinn (5t) og for hver av de forhåndsgitte parameterne (fi), c) for hvert tidstrinn (8t) avledes det en vurderingsfunksjon (K(t)) fra de for hver av de forhåndsgitte parameterne (fi) bestemte avvik, d) vurderingsfunksjonen (K(t)) sammenlignes med en terskelverdi (Ko) og overskridelser av terskelverdien (Ko) brukes som indisium for at det foreligger en impulslignende signalandel som påviser en mekanisk innvirkning,karakterisert vedat e) størrelsesmiddelverdien A( fi, tj) som funksjon av tiden (t) blir glidende bestemt fra en datasats (A (fi, t)) med M størrelser A(f, tm) ved hjelp av forholdet

hvor Qaog Qi-a er a- henholdsvis (l-a)-kvantilen til de respektive i et tidsavsnitt (T) bestemte størrelseene A(f, tm), og hvor tm = t+m8t og m er et helt tall.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat tidsavsnittet (T) er anordnet symmetrisk om tidspunktet (t).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat det fra vurderingsmiddelverdien ( A (fi, t)) beregnes en forbedret størrelsesmiddelverdi ( A opt(fi, t)), idet for bestemmelsen av kvantilene elimineres de størrelsene (A(fi, t)) fra datasatsen som overskrider størrelsesmiddelverdien ( A) med en på forhånd gitt differanseverdi.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert vedat for hver av de på forhånd gitte parametere (fi) for et antall på hverandre følgende tidsvinduer (At) beregnes et midlere avvik (s (fi, t)) av størrelsene (A (fi, tj)) fra størrelsesmiddelverdien ( A (fi, t)) ved hjelp av uttrykket hvor qi-a er (l-a)-kvantilen til den normerte normalfordelingen, idet man med dette uttrykket bestemmer det normerte avviket av størrelsene fra størrelsesmiddelverdien ( A (fi, t)), hvilke avvik brukes for beregningen av vurderingsfunksjonen (K(t)).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4 i forbindelse med krav 3,karakterisert vedat den på forhånd gitte differanseverdien utgjør det tredobbelte av det midlere avviket (s).

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 4 eller 5, karakterisert vedat for hvert tidsvindu (At) dannes summen av kvadratverdiene av hvert normert avvik over hver av de på forhånd gitte parametere, som vurderingsfunksjonen (K) utledes fra.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den matematiske transformasjonsregelen er en vindus-fouriertransformasjon og at parameterne er frekvensene (fi) i målesignalets (M) frekvensspektrum.

8. Innretning for detektering av en impulslignende mekanisk innvirkning på en anleggsdel (2), med minst én på anleggsdelen (2) anordnet sensor (4) for kontinuerlig registrering og måling av én i anleggsdelen (2) forekommende driftsstøy, hvorved innretningen videre omfatter en regneinnretning så vel som en etter sensoren (4) anordnet A/D-omformer (10) for digitalisering av de av sensoren (4) registrerte målesignaler (M) og for videreføring av de digitaliserte målesignalene til regneinnretningen (12) for gjennomføring av de følgende regnetrinn: a) størrelsen (A(fi, tj) til målesignalets (M) transformerte blir bestemt med forhåndsgitte parametere (fi) i en matematisk transformeringsregel i tidsvinduer (At) som er tidsmessig etterfølgende i tidstrinn (8t) b) størrelsens (A(f, tj)) avvik fra en størrelsesmiddelverdi ( A (fi, t)) bestemmes for hvert tidstrinn (8t) og for hver av de forhåndsgitte parameterne (fi), c) for hvert tidstrinn (8t) avledes det en vurderingsfunksjon (K(t)) fra de for hver av de forhåndsgitte parameterne (fi) bestemte avvik, d) vurderingsfunksjonen (K(t)) sammenlignes med en terskelverdi (Ko), og overskridelsen av terskelverdien (Ko) brukes som indisium for at det foreligger en impulslignende signalandel som påviser en mekanisk innvirkning,karakterisert vedat e) størrelsesmiddelverdien ( A (fi, tj)) som funksjon av tiden (t) blir glidende bestemt fra en datasats (A(t)) med (M) størrelser (A(tm)) ved hjelp av forholdet hvor Qaog Qi-a er a- henholdsvis (l-a)-kvantilen til de respektive i et tidsavsnitt (T) bestemte størrelsene (A(fi, tm)), og hvor tm = t+m8t og m er et helt tall.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert vedat tidsavsnittet (T) er anordnet symmetrisk om tidspunktet (t).

10. Innretning ifølge krav 8 eller 9, med én i regneinnretningen (12) implementert algoritme for beregning av en forbedret størrelsesmiddelverdi ( A oPt(fi, t)) fra størrelsesmiddelverdien ( A (fi, t)), idet for bestemmelsen av kvantilene elimineres de størrelsene (A(fi, tm)) fra datasatsen (A(t)) som overskrider størrelsesmiddelverdien ( A (fi, t)) med en på forhånd gitt differanseverdi.

11. Innretning ifølge et av kravene 8-10, karakterisert vedat i regneinnretningen (12) blir det midlere avviket (s(fi, t)) for størrelsene (A(f, tj) fra størrelsesmiddelverdien ( A (fi, t)) bestemt for hver av de på forhånd gitte parameterne (fi) for et antall på hverandre følgende tidsvinduer (At) ved hjelp av forholdet

hvor qi-a er (l-a)-kvantilen til den normerte normalfordelingen, og med dette bestemmes det normale avviket for størrelsene fra størrelsesmiddelverdien ( A (fi, t)) og brukes for beregning av vurderingsfunksjonen (K(t)).

12. Innretning ifølge krav lii forbindelse med krav 10, karakterisert vedat den på forhånd gitte differanseverdien er det tredobbelte av det midlere avviket (s). HEN VIS NINGS TALLI STE