SE461291B - Saett att oevervaka periodiska vibrationer hos en maskinutrustning - Google Patents

Description

10 15 20 30 35 461 291 Uppfinningen och dess fördelar förklaras närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, som schematiskt askadliggör ett utföringsexempel.

Pig. 1 visar schematiskt ett antal fartygsdieselmotorer, en samlingsväxel samt ett övervakningssystem för ut- förande av sättet enligt uppfinningen; och Fig. 2 visar ett blockschema över de väsentliga förfarings- stegen enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas starkt schematiskt ett antal parallella, fler- cylindriga fartygsdieselmotorer D1,...,DN, vilka med sina motoraxlar M1,...,MN är anslutna till en samlingsväxel VX med en gemensam utgående axel UA. En första vibrationssensor A1,...,AN är anbringad på samlingsväxeln VX pa ett ställe i förlängningen av resp. motoraxel M1,...,MN. Denna sensor A1,...,AN användes dels för övervakning av tillhörande lager och drev i samlings- växeln, dels för övervakning och analys av tändningssekvensen i resp. dieselmotor under två motorvarv, motsvarande en period. En ytterligare sensor B1,...,BN är anbringad på motorblocket hos resp. dieselmotor, nämligen pa den cylinder, som kommer först i tändningssekvensen. Denna sensor B1,...,BN utnyttjas såsom triggsensor.

Den sensor, som användes för övervakning av tändningssekvensen, är sålunda placerad pa avstand från motorblocket, ehuru på en därmed vibrationskopplad maskindel (samlingsväxeln VX), vilket har visat sig fördelaktigt vid kartläggning av tändninge- sekvensen genom att vissa störande signalkomponenter härigenom försvinner.

De bada sensorerna A1,...,AN resp. B1,...,BN är anslutna till var sin ingång hos en mikroprocessor 1 via var sin förstärkare 2A resp. 2B och en A/D-omvandlare 3A resp. en pulsformare 3B. En 10 15 20 30 35 3 -- 461 291 indikeringsanordning 4, exempelvis en bildskärm, är kopplad till en utgång hos mikroprocessorn 1. I stället för enbart en bild- skärm eller annan indikerande anordning kan givetvis en dator- terminal eller persondator användas för dubbelriktad kommunika- tion med mikroprocessorn 1.

Vibratíonssignalen fran respektive sensor A1,...,AN samples, varvid samplingen påbörjas vid erhållande av en triggsignal fràn sensorn B1,...,BN, och varje samplat, digitaliserat amplitud- värde tillföras mikroprocessorn 1 för konventionell uppbyggnad av ett flertal tidsserier (jämför fig. 2, högre delen). Varje sadan tidsserie motsvarar tvà motorvarv (en period) eller en multipel därav. Pa grundval av dessa tidsserier bildas ett tidsmedelvärde för de olika cylindrarnas tândningsögonblick i tändningssekvensen. Dessa tidsmedelvärden bildar tillsammans en karakteristisk vibrations- eller tändningssekvena för en period.

Emellertid varierar tändningsögonblicken för varje dieselmotor- cylinder tämligen kraftigt, varför det är svart att pa detta sätt få fram en representetiv karakteristisk vibrationssekvens.

Enligt uppfinningen kan den karakteristiska vibrationssekvensen förbättras avsevärt genom ett man dessutom omvandlar vibratione- signalen fran tidsdomän till frekvensdomân (se vänstra delen av fig. 2). Sålunda sker i detta fall sampling utan någon trigg- puls, varvid tidsserier uppbygges och dessa tidsserier omvandlas genom Fourier-transformering (FFT = Fast Fourier Transform) för bildande av ett karakteristiskt frekvensspektrum. Härvid användes ett frekvensomràde som väsentligen motsvarar motorvarv- talet multiplicerat med antalet cylindrar i respektive motor, således för en 10-cylindrig motor ca 10-15 ggr motorvarvtalet.

Tidsskillnader mellan olika tändningar i tändningesekvensen motsvarar toppar i frekvensspektrum. En topp vid frekvensen f har en momentan niva, som är proportionell mot styrkan (ampli- tuden) i de tändningar som motsvarar tidsskillnaden ti+1-ti = 1/f, där ti och ti+1 är tva pà varandra följande tändningstid- punkter. 10 15 20 461 291 4 -- I ett idealfall, där endast ett eller tva tidsintervall förekom- mer mellan tändningarna, uppvisar frekvensspektrum endast en eller tva toppar. Om tändningstidpunkterna avviker periodiskt fran de teoretiska, kommer frekvensspektrum att innehålla flera toppar. I extremfallet, da alla tidsintervall mellan tändningar- na är olika, uppkommer lika manga toppar som antalet cylindrar, dvs. 10 toppar vid en 10-cylindrig motor. Också toppar, som motsvarar tidsskillnaderna mellan tändningar som inte följer direkt pa varandra, t.ek. ti+2-ti, kommer att finnas i frekvens- spektrum, fast vid lägre frekvenser.

De sålunda beräknade topparna i frekvensspektrum kan ateromvand- las till tändningsíntervall uttryckta i delar av motorns period eller arbetscykel, eller i grader. Denna ateromvandling kan göras särskilt exakt, om man samtidigt mäter motorvarvtalet, lämpligen med en särskild givare C på tillhörande motoraxel.

De mindre noggranna mätningarna genom medelvärdesbildning av de triggade tidsserierna kan användas för identifiering av de olika cylindrarna i de fran frekvensspektrum àteromvandlade tidsinter- vallen, sa att en korrigerad, karakteristisk tändningssekvens kan bestämmas.

Denna korrigerade tändningssekvens, för var och en av dieselmo- torerna, kan fortlöpande visas pa bildskärmen 4, exempelvis i form av ett polärdiagram. f!!

Claims (11)

10 15 20 30 35 s 46.1 291 PATENTKRAV

1. Sätt att övervaka periodiska vibrationer hos maskinutrust- ning med ett antal vibrationsalstrande maskinkomponenter, i synnerhet för övervakning av den periodiskt upprepade tändninge- eekvensen i minst en flercylindrig förbränningsmotor, i synner- het fartygsdieselmotor (D1,...,DN), varvid - en vibrationssignal fràn en vibrationssensor (A1,...,AN) samplas och digitaliseras för uppbyggnad av ett flertal tidsserier, var och en motsvarande minst en period, och - bildas tidsmedelvärden pá grundval av nämnda tidsserier för bestämning av en karakteristisk vibrationssekvens för en period, k ä n n e t e c k n a t av att - nämnda vibrationesígnal och/eller nämnda tidsserier, parallellt med nämnda tidsmedelvärdesbestämning, dessutom omvandlas från tidsdomän till frekvensdomän för bildande av ett karakteristiskt frekvensspektrum, vars toppar motsvarar tidsskillnaden mellan olika tidpunkter i nämnda karakteris- tiska vibrationssekvene, och - att nämnda karakteristiska frekvensspektrum jämföras med nämnda karakteristiska vibrationssekvens för identifiering av topparna i frekvensspektrum, med avseende pa deras ursprung fràn nämnda vibrationsalstrande maskinkomponenter, och finkorrigering av den karakteristiska vibrationssek- VGDBBII.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att samplingen påbörjas vid mottagande av en triggsignal fran en särskild triggsensor (B1,...,BN) placerad vid en viss vibra- tionsalstrande maskinkomponent.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda maskinutrustning omfattar minst en flercylindrig förbränningsmotor, i synnerhet en dieselmotor (D1,...DN), k ä n n e t e c k n a t av att nämnda 10 15 20 30 35 461 291 6 '“ vibrationseignal erhålles från en vibrationsseneor (Ai,...AN) placerad pà avstånd fran motorblocket pá en därmed vibrationskopplad maskíndel (VX).

4. Sätt enligt krav 2 och 3, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda triggeignal erhålles från en triggseneor (B1,...,BN) placerad pa motorblecket invid den cylinder, som kommer först i tändningssekveneen.

5. Sätt enligt krav 4, varvid nämnda maskinutrustning omfattar flera förbränningsmotorer (D1,...,DN), som via var sin motoraxel utgående axel (UA), k ä n n e t e c k n a t av att vibratione- signalen erhålles från en på samlingeväxeln (VX) anbringad vibrationesensor (A).

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att vibra- tionsaignalen erhålles från en vibrationeeeneor (A1,...,AN) placerad i förlängningen av motoraxeln (M1,...MN) till den förbränningsmotor (D1,...,DN), vara tändningseekvene man önskar övervaka.

7. Sätt enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t av att man för erhållande av nämnda vibrationseignal använder samma vibrationesensor (A1,...,AN) som användes för övervakning av lager och drev i aamlingsväxeln (VX).

8. Sätt enligt nagot av kraven 3-7, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda frekveneepektrum ligger i ett frekvenaomràde ungefär- ligen motsvarande motorvarvtalet multiplicerat med antalet cylindrar.

9. Sätt enligt nagot av kraven 3-8, k ä n n e t e c k n a t av att frekvenstopparnas avvikeleer.fràn teoretiskt eller på grund- val av nämnda karakteristiska vibrationssekvene beräknade frek- venevärden omräknaa till tideavvikeleer i nämnda tandníngeeek- VGDB . 10 461 291

10. Sätt enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda tidaavvikelser beräknas löpande och indikeras, t.ex. i ett polärdiagram.

11. Sätt enligt något av kraven 3-10, k ä n n e t e c k n a t av att man samtidigt mäter motorvarvtalet (n) för respektive förbränningemotor för noggrannare àteromvandling av frekvens- spektrum till tidsintervall i nämnda karakteristiska vibra- tionssekvena.