用于传感器级机器监视的系统和方法

专利名称：用于传感器级机器监视的系统和方法
技术领域：
本发明涉及机器监视，更具体地涉及用于传感器级(sensor-level)机器监视的 系统和方法。
背景技术：
高速、多轴承机器——诸如在炼油厂、采油平台、发电站等等中所使用的那些机 器——可包括如转子、轴和轴承的旋转元件。通常，这些旋转元件以高速旋转并可导致机器 中的振动。存在定义的阈值水平，对于该阈值水平而言，振动变化是可接受的。然而，如果 振动增加超过该阈值水平，则机器可能受到各种故障的影响，所述各种故障诸如是机器失 衡、机器位移、机器轴承损坏、机器轴承不稳定、机器推力轴承损坏、机器摩擦、轴失衡、轴破 裂、机器安置异常或者流体引发的不稳定。这些各种故障可能导致对机器暂时的或永久的 损害。因此，为了防止发生这些故障，可实时或近实时地监视各种与机器相关的物理量诸如 振动，以识别故障的发生和/或确定故障类型。已经提出各种技术来实时或近实时地监视 机器以确定发生和/或识别哪些故障可能在机器中发生。 包括多个传感器、监视台(monitoring rack)和个人计算机("PC")的系统提供 了用于实时或近实时地监视机器并识别和/或确定故障的常规技术。该多个传感器被放置 在机器的高速旋转元件的附近。这些传感器感测在高速旋转元件中发生的各种物理量，诸 如振动。这些传感器基于对各种这样的物理量的测量来生成感测的数据并将感测的数据发 送给监视台，该监视台对感测的数据进行聚集和整理(condition)。该监视台进一步生成警 报以保护机器免受损害。然后，该监视台向PC发送聚集的数据以使用基于软件的分析来确 定机器中的故障。 然而，上述常规系统需要大量硬件以实时或近实时地监视机器。而且，在安装、校 准、操作和维护监视台、PC和分析软件中通常牵涉高成本。因此，希望使确定机器中的故障 的硬件要求和相关成本最小化。 因此，存在对使用最小化的硬件要求来提供机器的监视和故障的确定的系统的需 求。进一步存在对用于传感器级机器监视的系统和方法的需求。

发明内容
根据本发明的一个实施例，公开了一种用于监视机器的系统。该系统可包括包含 第一处理器的第一传感器和包含第二处理器的第二传感器。该系统可进一步包括通信干线 (trunk)，所述通信干线与第一传感器和第二传感器通信并且可操作以在第一处理器和第 二处理器的每一个之间传送传感器数据。第一传感器和第二传感器可操作以生成与至少一 个机器状况相关联的传感器数据。另外，第一处理器或第二处理器中的至少一个可操作以 分析由第一传感器和第二传感器中的每一个所生成的传感器数据，并且至少部分基于所述 传感器数据来确定至少一个机器故障。 根据本发明的另一实施例，公开了一种用于监视机器的方法。该方法可包括提供多个传感器，每个传感器都包括具有指令的处理器。该方法可进一步包括提供至少一个通 信干线，所述通信干线与所述多个传感器通信并且可操作以在多个传感器的每一个之间传 送传感器数据。另外，该方法可包括通过多个传感器中的每一个来感测至少一个机器状况， 并且通过多个传感器中的每一个来生成与至少一个机器状况相关联的传感器数据。该方 法可进一步包括执行多个传感器的至少一个处理器中的指令以分析由多个传感器中的每 一个所生成的传感器数据，并且至少部分基于至少一个传感器数据来确定至少一个机器故 障。 根据本发明的另一实施例，公开了一种用于监视机器的系统。该系统可包括多个 传感器，每个传感器都包含处理器。该系统可进一步包括至少一个通信干线，所述通信干线 与多个传感器通信并可操作以在多个处理器的每一个之间传送传感器数据。另外，多个传 感器中的每一个可操作来探测至少一个机器状况。另外，该系统可包括多个传感器中的至 少一个传感器，其可操作来从多个传感器中的至少一个其它传感器接收与至少一个机器状 况的探测相关联的指示。另外，所述至少一个传感器的处理器可操作来聚集任何接收到的 指示，并且对所聚集的指示执行频域分析、时域分析或滤波频率分析中的至少一个，并且至 少部分基于所聚集的指示来表征至少一个机器状况，并且至少部分基于所聚集的指示来确 定至少一个机器故障。 根据下面的详细描述、附图和所附权利要求，本发明的其它实施例、方面和特征将 对本领域的技术人员变得明显。


在这样大体上描述了本发明之后，现在将参照附图，所述附图未必按比例绘制，并 且其中 图1是用于监视机器的示例性现有技术系统的示意图。
图2是根据本发明一个实施例的用于监视机器的示例性系统的示意图。
图3是示出根据本发明一个实施例的用于监视机器的一个示例性方法的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图在下文中更完整地描述本发明的说明性实施例，其中示出一些、 但不是所有的本发明实施例。事实上，本发明可能以许多不同形式被具体化并且不应被解 释为限于在此阐明的实施例；更确切地说，提供这些实施例以使得本公开将满足适用的法 律要求。在整个附图中相似数字指代相似元件。 所公开的是用于监视机器并因而确定在机器中发生的故障的方法和系统。根据本 发明的实施例，多个传感器被放置在机器的不同旋转元件的附近。每个传感器都包括处理 器以用于测量在机器的旋转元件中发生的振动。该传感器进一步生成对应于至少一个机器 状况的传感器数据。来自一些或所有传感器的所生成的传感器数据可被聚集在至少一个传 感器上。随后，与(传感器数据聚集在其上的)该传感器相关联的处理器分析传感器数据， 包括也已经获得的聚集数据，并因而确定在机器中发生的故障。出于补救目的，该传感器可 进一步将所确定的故障传送给机器的主机。 图1是用于监视机器102的现有技术系统100的示意图。在图1的现有技术系统
4100中，机器102是可包括诸如转子、轴和轴承之类的高速旋转元件的多轴承机组(machine train)。机器102可能是电的或非电的旋转机器。机器102可被利用以用于例如炼油厂、 采油平台和发电站中的各种应用。由于装备了高速旋转元件，机器102易于发生各种故障， 诸如但不限于，机器失衡、机器位移、机器轴承损坏、机器轴承不稳定、机器推力轴承损坏、 机器摩擦、轴失衡、轴破裂、机器安置异常、流体引发的不稳定和特定的电机故障，诸如气隙 漂移、变短的转子棒(rotor bar)、松动的转子棒、轴向浮动/磁中心漂移、或定相异常。该 故障中的一个或多个可由于高速旋转元件的振动增加超过了阈值水平而发生。该阈值水平 可以是定义的振动级，在该振动级以下，机器102中的振动是可容忍的并可能不会导致任 何故障。因此，为了测量机器102中的该故障，将传感器104a-h放置在高速旋转元件的附 近。传感器104a-h是测量诸如振动的物理量并且将测量转换成可用于各类分析的电信号 的设备。若干传感器诸如传感器104a-h可被用于测量各种物理量。可使用的不同类型传 感器例如是振动传感器、温度传感器、压力传感器、位置传感器、加速计、流量传感器、水平 传感器(level sensor)、密度传感器、材料成分传感器或电功率特征传感器(electrical powercharacterization sensor)。电功率特征传感器可测量电动机或发电机的相电流、相 电压等等。在这种应用中所使用的传感器数量不受限制，并且可使用任何数量的传感器来 测量各种物理量。在图1的现有技术系统100中，传感器被成对使用以测量由于高速旋转 的元件导致在机器102中发生的振动变化。 如在现有技术系统100中所示出的，传感器104a-h经由传输媒介108将感测的信 号发送给监视台106。在传感器104a-h与监视台106之间的传输媒介108可以是有线连 接。监视台106是监视传感器104a-h的输出的硬件模块。传感器104a-h的输出是感测的 信号。感测的信号具有变化的幅度和频率的电信号的形式。监视台106进一步聚集从每个 传感器104a-h所接收到的感测信号。监视台106处理来自所有传感器的感测信号并随后 测量机器102的高速旋转元件中的振动量。基于所测量的振动，如果高速旋转元件的振动 变化超过预定的阈值极限，则监视台106可操作以生成警报。监视台106可将该警报发送 给任一机器102操作员(在图l中未示出)以关掉或者以其它方式改变机器102的操作。 监视台106可将信号发送给控制系统(在图1中未示出)以关掉或者以其它方式改变机器 102的操作。同样，监视台106可调整信号(感测的数据信号)，从而信号可被分析以监视 机器102的健康状况(health)并因此能够确定机器102的故障。在对机器102做出调节 之后，监视台106可通过通信链路112将从传感器104a-h取得的感测信号发送到分析模块 110以分析机器102中的故障。 系统100的分析模块110进一步分析从传感器104取得的感测数据以通过执行不 同类型的算法来确定机器102中的故障。 如由图1的系统100所示出的，需要大量的硬件以在监视台106处使用所感测的 数据监视振动并随后通过分析模块110确定故障。而且，在安装、校准、操作和维护监视台 106、分析模块110和软件以分析感测数据中通常牵涉高成本。因此，如果监视台106和分 析模块110的性能能够以传感器104a-h的级别(level)实现，则确定机器102中故障的硬 件要求和成本能够被显著减小。 图2是根据本发明一个实施例的用于监视机器102的系统200的示意图。在本 发明的一个示例性实施例中， 一对第一传感器202a和第二传感器202b放置在机器102的
5高速旋转元件的附近。类似地，在一个示例性实施例中，若干其它对传感器202c-d、202e-f 和202g-h也可放置在机器102的相同或不同的高速旋转元件的附近。传感器202a-h包括 处理器204a-h，处理器204a-h具有分别与其集成在一起的相关存储器。为简化起见，当提 到"第一传感器"、"第二"或"传感器"时，可能涉及包括在本发明实施例中的任何或所有可 能的传感器。在示例性实施例中，包括处理器204a-h的传感器202a-h可以是智能数字传 感器。智能数字传感器可具有多种性能。例如，智能数字传感器可能能够存储其自身的信 息；简化传统上复杂的机器感测技术的安装、建立和校准，基本上允许它们作为"即插即用" 传感器来操作。另外，智能数字传感器可能能够在它们自身内嵌入并执行算法或指令。在 另一示例中，智能数字传感器可具有现场设备描述符(descriptor)性能，借此传感器存储 并且可操作以传送包含关于传感器及其特性的信息的数据。智能数字传感器还可传送机器 和/或连接到该机器或与机器相关联的设备的健康状况和/或完整性。另外，智能数字传 感器可能能够例如通过监视和/或传送命令来支持连接到机器102的各种类型的现场设 备209。而且，智能数字传感器能够从其它传感器(例如其它智能数字传感器)接收数据， 并且在其自身内处理该获得的数据。例如，第一传感器202a可从第二传感器202b获得数 据并且随后分析该数据。在另一实施例中，第一传感器对202a-b可从一个或多个其它传感 器对202c-d、202e-f和/或202g_h获得数据。在又一实施例中， 一个或多个传感器可将局 部控制指令直接传送给连接到机器102的现场设备209，例如可操作以改变机器的运行的 致动器、阀或其它机械的、机电的、或电子控制机构。在一个示例性实施例中，第一传感器 202a可包括可编程逻辑器件("PLD")。可编程逻辑器件的示例可以是现场可编程门阵列 ("FPGA")、专用集成电路("ASIC")、微处理器、数字信号处理器("DSP")或者复杂可编 程逻辑器件("CPLD")。 FPGA是一种能够被编程以执行不同任务的逻辑芯片，而ASIC是 被设计用于特定应用的芯片。微处理器可将中央处理单元("CPU")的所有功能都合并在 单个集成电路("IC")上。DSP可以是为数字信号处理而专门设计的专用微处理器。CPLD 包含其输入和输出被连接在一起的多个PLD块。 再次参照图2，第一传感器202a和第二传感器202b可操作来生成基于各种机器 102状况的传感器数据。该感测的数据可能是机器102状况的指示。在下文中，"感测的数 据"可互换地被称为"机器状况的指示"。机器102状况可以基于机器102的各种物理行为， 诸如但不限于，振动、温度、压力、位置、加速度、流量、密度、水平(level)和材料成分。在一 个示例性实施例中，传感器202a-h可感测机器102的高速旋转元件的振动。然而应当认识 到，可以使用各种传感器来感测不同的机器行为。可使用的不同种类的传感器是但不限于 振动传感器、温度传感器、压力传感器、位置传感器、加速计、流量传感器、水平传感器、密度 传感器、或者材料成分传感器。 在本发明的一个实施例中，传感器202a-h从机器102的高速旋转元件感测机器状 况和/或感测电功率特征，诸如相电流或相电压。例如，为了感测机器102的高速旋转元件 的振动变化，可将第一传感器202a和第二传感器202b相互正交(90度)地放置在垂直于 机器102的中心线的平面中。然而，在本发明的另一示例性实施例中，可将第一传感器202a 和第二传感器202b以不同于90度的角度定位在垂直于机器102的中心线的平面中。可应 用已知的校准技术来说明相对于机器的各种传感器位置。 另外，传感器202a-h经由通信干线206相互耦合。在一个示例性实施例中，通信干线206可以是用于链接独立的现场设备的数字的、双向的、多点、串行总线通信网络，所述独立的现场设备诸如控制器、换能器(transducer)、致动器(actuator)和传感器。通信干线206的双向性能支持感测数据在传感器202a-h之间的同时通信。另外，通信干线206提供感测数据的高速和时间关键(time-critical)的传输。 在一个示例性实施例中，通信干线206可基于"基金会现场总线(FOUNDATIONFieldbus)"标准。"基金会现场总线"标准规定可用作例如车间或工厂自动化环境中的基层网络的数字、串行、双向通信系统。在本发明的另一示例性实施例中，通信干线206可基于过程现场总线("PR0FIBUS")标准。"PROFIBUS"是用于自动化技术中的现场总线通信的标准。可使用"PROFIBUS"标准的变型来经由生产技术中的集中式控制器操作传感器和致动器，并且经由过程工程中的过程控制系统来监视测量装置。另外，"基金会现场总线"和"PROFIBUS"标准两者都基于开放式系统互连("0SI")网络通信模型。"OSI"模型是用于网络通信的标准的逻辑框架。"OSI"模型是对于分层通信和计算机网络协议设计的抽象描述。"OSI"模型——如一般所描述的——可将网络架构分成多层、例如七层，这七层从上到下可以是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。与传感器202a-h一起使用的这些或类似标准以及类似自动化通信技术(诸如设备网(DeviceNet)或任何其它的智能数字架构)的实施提供了在传感器上和在传感器之间感测、处理、分析和/或传送数据的能力，如在此所描述的那样。 另外，在一个示例性实施例中，当传感器202a_h已经生成了感测数据时，传感器202a-h中的至少一个传感器(例如第一传感器202a或者第一和第二传感器202a_b)可从一个或多个其它传感器202b-h聚集数据。第一传感器202a可通过通信干线206接收数据。
在一个示例性实施例中，如果第一传感器202a从任何聚集的感测数据中感测到振动变化超过阈值水平，则第一处理器204a将通过通信干线206将该变化传送给主机系统208。在一个示例性实施例中，主机系统208可以是为机器102的操作员提供关于机器102的健康状况和故障的咨询信息的管理或咨询系统。例如，主机系统108可显示或以其它方式将信息发送给系统的操作员、另一管理或咨询系统；将状况记录在机器日志中以用于随后的分析和报告等等。在另一示例性实施例中，主机系统208可以是主机控制器，其可操作来改变机器102的运行行为，诸如防止机器102由于振动变化超过阈值水平而遭受任何种类的损害或者以其它方式将任何种类损害的发生最小化。主机控制器可执行不同的控制动作来防止机器102遭受任何种类的损害或故障或者以其它方式将任何种类的损害或故障的发生最小化。不同的控制动作可包括，但不限于，调节对机器102的控制、生成音频的或视觉的警报或警告或通知、将感测数据或其它控制信号发送给或传送给辅助机器或任何其它的控制系统。另外，调节对机器102的控制可包括，但不限于，命令停止或断开(trip)机器102、命令减小机器102的负荷、命令减小机器的速度、以及命令将通信发送给辅助机器或任何其它的控制系统。如在此所使用的，可互换地使用术语"主机系统"和"主机控制器"。
在另一示例性实施例中，例如代替将命令传送给主机控制器或主机系统208或除了将命令传送给主机控制器或主机系统208之外，第一处理器204a可将控制动作直接传送给现场装置209以用于局部地控制机器102。然而在一个示例性实施例中，第一传感器202a可将变化兼传送给主机系统208和现场设备209。现场设备209可以是任何局部控制设备，诸如任何的可操作来调节或以其它方式改变机器运行的任何方面的机械的、电的或机电的设备。充当局部控制设备的示例性现场设备209可以是，但不限于，阀控致动器、入口导流叶片致动器、空气调节孔致动器、旁通阀致动器、燃料控制致动器、燃料温度致动器、润滑油致动器、产品流致动器、或产品流温度控制件。例如，响应于由传感器202a-h所感测的测量， 一个或多个处理器204a-h可确定一个或多个响应于或影响机器参数的控制动作，所述机器参数诸如是，但不限于，例如燃料流量、温度、轴承温度、轴承振动和/或产品入口 /出口温度。然后，现场设备209可局部地控制机器102。 再次参照图2， 一个或多个处理器204a-h可包括可数字地配置的算法以分析感测的数据。在一个示例性实施例中，可将可数字地配置的算法下载到处理器诸如第一处理器204a的存储器中。在另一示例性实施例中，可将可数字地配置的算法嵌入到可编程逻辑器件的存储器中。处理器204a-h可利用可数字地配置的算法来分析感测的数据并因此确定在机器102中发生的故障或其它行为，其中所述感测的数据可选地包括来自其它传感器的聚集数据。在示例性实施例中，可例如通过频域分析、时域分析或滤波频率分析来分析感测的数据。可使用快速傅立叶变换("FFT")来执行频域分析。FFT将由智能数字传感器所感测的信号的时域表示转换成频域表示。时域分析可包括分析振动波形、旋转元件的轨道形状、感测数据中的DC偏移、旋转元件的位置、绝对相角、同步和/或非同步分析。滤波频率分析可包括基于频率滤波器对部分感测数据进行选择和分析。对感测的数据使用这些或任何其它分析方法中的至少之一，第一处理器204a-h可以能够确定在机器102中发生的不同类型的故障或其它状况。示例故障类型可能是，但不限于，机器失衡、机器位移、机器轴承损坏、机器轴承不稳定、机器推力轴承损坏、机器摩擦、轴失衡、轴破裂、机器安置异常、以及流体引发的不稳定。另外，处理器204a-h可将所确定的故障传送给主机系统208。
另外，在本发明的一个实施例中，一个或多个处理器204a-h可生成感测数据的特征。感测数据的特征可包括，但不限于，机器的轨道形状、机器的全谱、机器的滤波谱、转子位置、进动(precessional)方向、相角、或滤波频率振动幅度。随后，处理器204a_h可经由通信干线206将感测数据特征传送给主机系统208。 再次参照图2，在一个示例性实施例中，第二传感器202b和第一传感器202a都是智能数字传感器。因为第一处理器204a和第二处理器204b都对其各自的数据进行分析，所以可将系统200可操作地实施为冗余系统和/或分布式系统。在冗余或分布式系统中，第一处理器204a和第二处理器204b都能够感测和分析其自身的数据以及通过通信干线206从其它传感器202a-h收集的数据。另外，应当认识到，在系统200中可存在多个智能数字传感器(如第一传感器202a和第二传感器202b)，诸如传感器202c_h，并且该多个智能数字传感器可分析彼此的数据以提供感测任务的附加冗余和/或分布。 图3是示出根据本发明实施例的用于监视机器的方法300的一个示例的流程图。所提供的是示出由传感器监视机器的健康状况的示例的流程图。 该示例性方法起始于方框302。在方框302，多个传感器被安装在机器的高速旋转元件的附近。每个传感器都被提供以处理器，该处理器包括指令以感测机器状况。显然，能够使用各种传感器来感测各种机器状况。可使用的示例性传感器例如是，但不限于，振动传感器、温度传感器、压力传感器、位置传感器、加速计、流量传感器、水平传感器、密度传感器、材料成分传感器、或电功率特征传感器。另外，在一个示例性实施例中，传感器可被成对安装在高速旋转元件的附近。在一个示例性方法中，传感器对中的第一传感器和第二传感器被相互正交(90度)地放置在垂直于机器中心线的平面中。在另一示例性方法中，第一传感器和第二传感器可被以不同于90度的角度定位在垂直于机器102中心线的平面中。
在方框302之后的是方框304，在方框304中提供了通信干线。通信干线与在机器处安装的传感器通信。通信干线与每个传感器耦合，并且可操作来在传感器之间传送感测的数据。 在方框304之后的是方框306，在方框306中一个或多个安装在机器上的传感器感测机器状况。机器状况基于各种物理的机器行为和状况，诸如但不限于，机器的振动、温度、压力、位置、加速度、流量、密度、水平、机器吞吐量(throughput)的材料成分、和/或电功率特征，诸如相电流或相电压。 在方框306之后的是方框308，在方框308中每个传感器都生成与机器状况相关联的传感器数据。每个传感器都感测物理的机器行为和与机器相关联的状况的变化，并且对应于该变化，每个传感器都生成形成感测数据的电信号。 在方框308之后的是方框310，在方框310中传感器之一中的第一处理器执行一组指令以分析由在机器处安装的每个传感器所生成的感测数据。这些指令可具有可被嵌入或下载到处理器的存储器中的数字可配置的算法的形式。在一个示例性方法中，第一处理器首先通过通信干线从所有传感器聚集感测的数据。在从所有传感器聚集数据之后，第一处理器诸如通过例如频域分析、时域分析和/或滤波频率分量分析，来分析数据。可使用FFT来执行频域分析。FFT将由智能数字传感器所感测的数据的时域表示转换成频域表示。时域分析可包括分析振动波形、旋转元件的轨道形状、感测数据中的DC偏移、旋转元件的位置、绝对相角、和/或同步和非同步分析。滤波频率分析可包括基于频率滤波器对部分感测数据进行选择和分析。 在示例性方法实施例的一个方面中，第二传感器和第一传感器是智能数字传感器。因此，第一处理器和包括在第二传感器中的第二处理器都分析其各自的数据，这提供了一种使用冗余系统和/或分布式系统分析机器状况的方法。在这种情况下，第一处理器和第二处理器都感测和分析其自身的数据以及通过通信干线从其它传感器收集到的数据。另外，本领域技术人员要明白，可存在多个智能数字传感器并且该多个智能数字传感器可分析彼此的数据。 在方框310之后的是方框312，在方框312中第一处理器执行一组指令以生成感测数据的特征。感测数据的特征可包括，但不限于，机器的轨道形状、机器的全谱、机器的滤波谱、转子位置、进动方向、相角、和/或滤波频率振动幅度。 在方框312之后的是方框314，在方框314中第一处理器执行一组指令以确定机器中的故障。可被确定的各种故障可以是，但不限于，例如机器失衡、机器位移、机器轴承损坏、机器轴承不稳定、机器推力轴承损坏、机器摩擦、轴失衡、轴破裂、机器安置异常、流体引发的不稳定、以及特定的电机故障(诸如气隙漂移、变短的转子棒、松动的转子棒、轴向浮动/磁中心漂移、或定相异常)。然而，应当认识到，根据所感测到的机器类型和/或机器特征与行为，故障类型将不相同。 在方框314之后的是方框316，在方框316中机器故障被可选地传送给主机系统或主机控制器，以促使主机系统采取控制动作。故障被通过通信干线传送给主机系统。在示例性方法中，主机系统是向机器的操作员提供关于机器的故障的咨询信息的管理或咨询系
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在方框316之后的是方框318，在方框318中处理器可选地将控制动作传送给现场设备以用于局部地控制机器运行的任何方面(一个或多个)。在一个示例中，处理器可通过通信干线将一个或多个控制动作传送给现场设备。在一个实施例中，在控制机器运行的一个或多个方面之前，在现场设备级无需任何附加的分析。 在示例性方法实施例的另一方面中，主机系统是主机控制器，其可操作来生成控制动作以用于控制机器的运行，诸如可操作来防止机器由于物理状况的变化超过阈值水平而导致任何种类的故障。主机系统或控制器可生成各种类型的控制动作，诸如但不限于，调节对机器的控制、生成音频的或视觉的警报或警告通知、或将感测的数据和/或其它控制信号发送或传送给辅助机器或任何其它的控制系统。 上面参照根据本发明实施例的方法和系统的方框图和示意性图解描述了本发明的实施例。应当理解，图的每个方框以及图中方框的组合能够由程序指令或逻辑来实施。这些指令可被装载到一个或多个通用处理器或其它的可编程数据处理装置(诸如通用或专用计算机)上以产生机器，以使在计算机或其它可编程数据处理装置上执行的指令创建用于实施一个或多个方框中指定的功能的装置。还可将该指令存储在能够引导可编程数据处理装置以特定方式工作的处理器可读存储器中，以使存储在该处理器可读存储器中的指令产生包括实施一个或多个方框中指定的功能的指令装置的制品。 虽然已经结合目前被认为是最实际和最多种的实施例来描述本发明，但是应当理解，不应当将本发明限于所公开的实施例，而是相反地，本发明意图覆盖包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等价设置。 该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域内的任何技术人员都能够实践本发明、包括制作和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围在权利要求中加以限定，并且可包括被本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构要素，或者如果这些其它示例包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等价结构要素，则这些其它示例被确定为在权利要求的范围内。部件列表100现有系统102机器104a-h传感器104a第一传感器104b第二传感器106监视台108传输媒介iio分析模块112通信链路200用于监视机器的系统202a-h传感器202a第一传感器
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204a-h处理器204a第一处理器204b第二处理器206通信干线208主机系统209现场设备300用于监视机器的方法302方框304方框306方框308方框310方框312方框314方框316方框318方框
权利要求
一种用于监视机器(102)的系统(200)，包括包括第一处理器(204a)的第一传感器(202a)；包括第二处理器(204b)的第二传感器(202b)；以及至少一个通信干线(206)，其与第一传感器(202a)和第二传感器(202b)通信并且可操作以在第一处理器(204a)和第二处理器(204b)的每一个之间传送传感器数据；其中第一传感器(202a)和第二传感器(202b)可操作以生成与至少一个机器状况相关联的传感器数据；并且其中第一处理器(204a)和第二处理器(204b)中的至少一个可操作以分析由第一传感器(202a)和第二传感器(202b)中的每一个所生成的传感器数据；并且至少部分基于所述传感器数据来确定至少一个机器故障。
2. 根据权利要求1所述的系统(200)，其中第一处理器(204a)和第二处理器(204b) 中的至少一个进一步可操作以生成由第一传感器(202a)和第二传感器(202b)中的每一个 所生成的传感器数据的特征。
3. 根据权利要求2所述的系统(200)，其中所述特征包括下列中的至少一个机器轨道 形状、机器全谱、机器滤波谱、或转子位置。
4. 根据权利要求l所述的系统(200)，其中所述至少一个机器故障包括下列中的至少 一个机器失衡、机器位移、机器轴承损坏、机器轴承不稳定、机器推力轴承损坏、机器摩擦、 轴失衡、轴破裂、机器安置异常、或流体引发的不稳定。
5. 根据权利要求l所述的系统(200)，其中机器(102)包括旋转机器，并且其中第一传 感器(202a)和第二传感器(202b)包括一对相对于彼此位于不同平面中的振动传感器。
6. 根据权利要求l所述的系统(200)，其中第一传感器(202a)和第二传感器(202b) 每个都包括智能数字传感器。
7. 根据权利要求l所述的系统(200)，其中第一传感器(202a)和第二传感器(202b)中 的至少一个包括振动传感器、温度传感器、压力传感器、位置传感器、加速计、流量传感器、 水平传感器、密度传感器、或材料成分传感器。
8. 根据权利要求1所述的系统(200)，其中第一处理器(204a)和第二处理器(204b) 中的至少一个进一步可操作以对由第一传感器(202a)和第二传感器(202b)中的每一个所 生成的传感器数据执行频域分析、时域分析、或滤波频率分析中的至少一个。
9. 根据权利要求1所述的系统(200)，其中第一处理器(204a)和第二处理器(204b) 中的至少一个进一步可操作以将所述至少一个机器故障传送给主机系统(208)或主机控 制器中的至少一个。
10. 根据权利要求9所述的系统(200)，其中主机系统(208)或主机控制器可操作以至 少部分基于所述至少一个机器故障来促使至少一个控制动作。
全文摘要
本发明涉及用于传感器级机器监视的系统和方法。系统可包括包含第一处理器的第一传感器和包含第二处理器的第二传感器。系统可进一步包括通信干线，所述通信干线与第一传感器和第二传感器通信并且可操作以在第一处理器和第二处理器的每一个之间传送传感器数据。第一传感器和第二传感器可操作以生成与至少一个机器状况相关联的传感器数据。另外，第一处理器或第二处理器中的至少一个可操作以分析由第一传感器和第二传感器中的每一个所生成的传感器数据，并且至少部分基于所述传感器数据来确定至少一个机器故障。
文档编号G01M99/00GK101713673SQ200910179028
公开日2010年5月26日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月7日
发明者M·S·汤普金斯, R·H·霍尔 申请人:通用电气公司