用于检测机械系统|以及调整与所述机械系统关联的极限值以反映|机械系统的当前条件 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]一般来说，本发明涉及用于在操作期间监测机器或其他机械装置的系统和方法，以及更具体来说，涉及用于在操作期间监测机器或其他机械装置、以检测包括临近维护和故障状况的可能操作问题的系统和方法。
【背景技术】
[0002]机械装置、特别是结合旋转机器的机械装置通常在操作期间呈现特性移动、例如振动，其具有按照旋转机器的操作速度和条件而改变的频率和/或幅值。操作机器的振动谱的工作状态通常例如通过使用换能器来监测，以便确认机器的令人满意稳态操作，以及识别机器可要求维护的时间或者故障事件是否可能即将来临。机器、例如用于电力生成的风力涡轮机可具有超过100个不同振动特性，其中的变化可指示与下正常工作条件的偏差，从而表示超过接受定额的磨损或者临近故障。
[0003]但是，甚至相同的机器相对稳态正常操作和故障模式也能够具有截然不同的特征“标记”。关于与关联正常工作条件的特性移动对应的典型数值经常鲜为人知。在这类情况下，当为了定义并且随后检测告警事件而尝试建立机器操作参数的有效数值时，例如当要求维护时，或者当故障模式正发生时，难题会出现。
[0004]当实现用于操作机器的监测系统时，会期望建立监测和告警系统，其是灵敏的并且对识别和/或忽略随机离群值事件(其因与正常操作值的偏差而另外量化为表示维护或故障模式操作)有足够辨别力。同时，当实现用于操作机器的系统时，会期望建立监测和告警系统，其是充分可靠和健壮的，以避免过量误告警事件。
[0005]当寻求得到上述预期结果时，难题通常不在于用来检测和监测操作机器的物理设备，而在于适当处理和解释因操作机器的监测而获取的数据。如果告警事件所需的与正常操作参数的所检测偏差设置成过低，则误告警的风险增加；如果告警事件所需的与正常操作参数的所检测偏差设置成过高，则延迟或遗漏告警的风险增加，从而导致对所述机器的潜在损坏。
[0006]会期望提供在防止误告警或遗漏告警事件的同时检测机器的工作条件的变化的系统和方法。
【发明内容】
[0007]在一方面，提供一种供在机械系统的操作期间检测其变化中使用的系统。该系统包括处理器以及耦合到所述处理器的控制系统。控制系统配置成对于预定时间间隔确定与正常操作期间的机械系统的物理特性关联的参数的至少一个基准值。控制系统还配置成基于参数的至少一个基准值来计算与机械系统的物理特性关联的第一极限值。控制系统还配置成监测机械系统，并且以预定义的连续时间间隔周期地计算与物理特性关联的参数。控制系统还配置成在预定义的连续间隔期间将所计算参数与所计算的第一极限值进行比较，以在系统的操作期间检测机械系统的变化。
[0008]在另一方面，提供一种在机械系统的操作期间检测其变化的方法。该方法包括对于预定时间间隔确定与正常操作期间的机械系统的物理特性关联的参数的至少一个基准值。该方法还包括基于参数的至少一个基准值来计算与机械系统的物理特性关联的第一极限值。该方法还包括监测机械系统，并且以预定义的连续时间间隔周期地计算与物理特性关联的参数。该方法还包括在预定义的连续间隔期间将所计算参数与所计算的第一极限值进行比较，以在系统的操作期间检测机械系统的变化。
【附图说明】
[0009]图1是可用来使用频率分析来检测变化的示范测量系统的示意图。
[0010]图2是一般示出用于实现方法的一示范实施例以用于实现使用频率分析的健壮变化检测的阶段的流程图。
[0011]图3A是示出用于使用频率分析来检测机器的变化的示范方法的开始阶段的详细流程图。
[0012]图3B是示出用于使用频率分析来检测机器的变化的示范方法的中间阶段的详细流程图。
[0013]图3C是示出用于使用频率分析来检测机器的变化的示范方法的结束阶段的详细流程图。
[0014]图4是识别系统学习阶段和告警级事件、感兴趣设备随时间的模拟观测行为的示范图表。
【具体实施方式】
[0015]虽然本发明的各个示范实施例的具体特征可在部分附图中示出而在其他附图中未示出，但是这只是为了方便起见。按照本发明的原理，可与任何其他附图的任何特征结合引用和/或要求保护附图的任何特征。
[0016]本文所述的系统和方法的技术效果包括下列至少一个:(a)对于预定时间间隔确定与正常操作期间的机械系统的物理特性关联的参数的至少一个基准值；(b)基于参数的至少一个基准值来计算与机械系统的物理特性关联的第一极限值；(C)监测机械系统，并且以预定义的连续时间间隔周期地计算与物理特性关联的参数；(d)在预定义的连续间隔期间将所计算参数与所计算的第一极限值进行比较，以在系统的操作期间检测机械系统的变化；(e)在初始操作周期期间测量与物理特性关联的参数的值；(f)在初始操作周期期间记录与物理特性关联的参数的测量值；(g)在初始操作周期期间计算与物理特性关联的参数的所记录值的第一平均值和第一标准偏差值；(h)在预定义的连续间隔之一期间所计算参数超过第一极限值多于预定义发生次数时起动第一告警；(i)在起动第一告警之后，在机械系统的操作期间继续计算参数；U)计算与机械系统的物理特性关联的第二极限值；(k)在预定义的连续间隔期间将所计算参数与所计算的第二极限值进行比较；(I)当所计算参数超过第二极限值时，起动第二告警；以及(m)在起动之后锁住第一告警，以提示操作员干预。
[0017]图1是包括可用来监测机器101的显示器130的示范测量系统100的示意图。显示器130可结合到总体设备控制系统中，其中术语“设备控制系统”应当被理解为不仅包括实际调节装置或机器的操作的系统，而且还包括诸如监测或测量系统之类的系统、例如测量系统100。
[0018]例如，测量系统100可包括一个或多个传感器102，例如:振动换能器，其连接到被测试设备101、例如旋转机器的轴或安装结构；和/或用于例如电力生成的风力涡轮机，其同样连接到支持和提供显示器130的显示器系统104。显示器系统104可包括一个或多个处理器106，其经由连接103 (其可以是任何适当介质，无论是硬连线还是无线)接收从(一个或多个)传感器102所传送的(一个或多个)原始信号(未示出)。在示范实施例中，控制面板108使用户能够有选择地配置在例如显示器130上显示的图像132，并且选择(一个或多个)处理器106从自(一个或多个)传感器102所传送的(一个或多个)原始信号得出哪些数值。显示器系统104例如可以是适当编程的台式或膝上型计算机，其中台式或膝上型计算机的内部处理器用作(一个或多个)处理器106，其键盘用作控制面板108，以及台式或膝上型计算机的屏幕将呈现显示器130。传感器102 (例如振动换能器)将指示采取模拟波形的形式的振动，以及振动量的确定可通过波形的特征(参数)、例如峰峰距离和/或幅度的计算来表示。
[0019]如本文所使用的术语“处理器”并不局限于只是本领域称作计算机的那些集成电路，而是广义表示微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换地使用。在本文所述的示范实施例中，存储器可包括但不限于计算机可读介质(例如随机存取存储器(RAM))和计算机可读非易失性介质(例如闪速存储器)。备选地，也可使用软盘、致密光盘只读存储器(⑶-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。另外，在本文所述的示范实施例中，附加输入通道非限制性地可以是与操作员接口关联的计算机外设，例如鼠标和键盘。备选地，也可使用其他计算