导出发动机构件健康状况的方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种导出往复装置构件健康状况的方法，包括从联接至往复装置的爆振传感器接收信号，导出在一个或更多个频率处的总谐波失真(THD)，以及确定所导出的THD是否超过阈值。
【专利说明】
导出发动机构件健康状况的方法和系统
技术领域
[0001] 本文公开的主题设及爆振传感器，并且更具体地设及安装至大型、多汽缸往复装 置(例如，燃机，往复式压缩机等)用于构件状态检测的爆振传感器。
【背景技术】
[0002] 燃机通常燃烧含碳燃料，诸如天然气、汽油、柴油等，且使用高溫和高压的气体的 对应膨胀来将力施加到发动机的某些构件(例如，设置在汽缸中的活塞)上，W使构件移动 一定距离。各个汽缸均可包括与含碳燃料的燃烧关联开启和闭合的一个或更多个阀。例如， 进气阀可将诸如空气的氧化剂引导到汽缸中，其然后与燃料混合且燃烧。燃烧流体(例如， 热气体)然后可被引导至经由排气阀流出汽缸。因此，含碳燃料转化成机械运动，其用于驱 动负载。例如，负载可为产生电功率的发电机。爆振传感器可用来监测多汽缸燃机。爆振传 感器可W安装到发动机汽缸的外部且用来确定发动机是否如期望那样运行。
[0003] 在发动机运行的同时发生的构件故障会是高成本的并且对发动机造成远超过故 障构件的损害。因此，将会有益的是具有一种方法来检测构件磨损或其它情况接近故障，运 样就可W在发动机运行的同时在构件出故障之前更换或维修构件。
【发明内容】
[0004] 下文归纳了在范围上等同于原来提出的发明的某些实施例。运些实施例不旨在限 制提出的权利要求的范围，相反运些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实 际上，本发明可包含可类似于或不同于下文阐明的实施例的多种形式。
[0005] 在第一实施例中，一种导出往复装置构件健康状况的方法，包括:接收来自联接至 往复装置的爆振传感器的信号；导出在一个或更多个频率处的总谐波失真(T皿）；W及确定 所导出的T皿是否超过阔值。
[0006] 在第二实施例中，一种系统，包括:配置成控制往复装置的往复装置控制器，往复 装置控制器包括处理器，其配置成:获得一个或更多个基本频率，其中一个或更多个频率中 的每一个对应于往复装置构件的基本频率;接收来自联接至往复装置的爆振传感器的信 号;导出在一个或更多个频率处的总谐波失真(T皿）；W及确定所导出的T皿是否超过阔值。
[0007] 在第Ξ实施例中，一种包括可执行指令的非暂时性计算机可读介质，该指令在被 执行时促使处理器:获取一个或更多个发动机构件的一个或更多个频率，其中一个或更多 个频率中的每一个对应于往复装置构件的基本频率;接收来自联接至往复装置的爆振传感 器的信号；导出在一个或更多个频率处的总谐波失真(THD);确定所导出的THD是否超过阔 值;W及提供失真存在的用户可察觉的指示。
[000引本发明的第一技术方案提供了一种导出往复装置构件健康状况的方法，包括:利 用控制器W用于:接收来自联接至往复装置的爆振传感器的信号；导出在一个或更多个频 率处的总谐波失真(T皿）；W及确定所导出的T皿是否超过阔值。
[0009]本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，还包括获得所述一个或更多个频 率。
[0010] 本发明的第Ξ技术方案是在第二技术方案中，所述一个或更多个频率中的每一个 对应于往复装置构件的基本频率。
[0011] 本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，还包括获得所述阔值。
[0012] 本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，还包括经由放大器放大所述信号， 使得在正常激励下不会发生信号削峰，但是在不正常激励下会发生信号削峰，其中不正常 激励对应于往复装置构件磨损或接近故障。
[0013] 本发明的第六技术方案是在第五技术方案中，所述放大器是基于硬件的。
[0014] 本发明的第屯技术方案是在第五技术方案中，所述放大器是基于软件的。
[0015] 本发明的第八技术方案是在第一技术方案中，导出所述THD包括计算在所述一个 或更多个频率处的Τ皿加噪声(Τ皿+Ν)。
[0016] 本发明的第九技术方案是在第一技术方案中，导出总谐波失真包括估算在包括四 分之一、Ξ分之一、二分之一、第二、第Ξ、Κ及第四谐波频率的频率处的所述信号的幅度。
[0017] 本发明的第十技术方案是在第一技术方案中，还包括提供所述THD超过所述阔值 的用户可察觉的指示。
[0018] 本发明的第十一技术方案提供了一种系统，包括:配置成控制往复装置的往复装 置控制器，其中所述往复装置控制器包括处理器，其配置成:获得一个或更多个频率，其中 所述一个或更多个频率中的每一个对应于往复装置构件的基本频率;接收来自联接至往复 装置的爆振传感器的信号;导出在所述一个或更多个频率处的总谐波失真(Τ皿）；W及确定 所导出的T皿是否超过阔值。
[0019] 本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，所述往复装置控制器还包括配 置成放大所述信号的放大器。
[0020] 本发明的第十Ξ技术方案是在第十一技术方案中，所述放大器还配置成放大所述 信号，使得在正常激励下不发生信号削峰，但是在不正常激励下会发生信号削峰，其中不正 常激励对应于一个或更多个往复装置构件磨损或接近故障。
[0021] 本发明的第十四技术方案是在第十一技术方案中，导出所述THD包括计算在所述 一个或更多个频率处的所述T皿加噪声(T皿+N)。
[0022] 本发明的第十五技术方案是在第十一技术方案中，所述处理器还配置成获得所述 阔值。
[0023] 本发明的第十六技术方案是在第十一技术方案中，导出所述THD包括估算在所述 一个或更多个往复装置构件的四分之一、Ξ分之一、二分之一、第二、第Ξ、W及第四谐波频 率处的所述信号的幅度。
[0024] 本发明的第十屯技术方案提供了一种包括可执行指令的非暂时性计算机可读介 质，该指令在被执行时促使处理器:获取一个或更多个频率，其中所述一个或更多个频率中 的每一个对应于往复装置构件的基本频率;接收来自联接至往复装置的爆振传感器的信 号;导出在所述一个或更多个频率处的总谐波失真(THD);确定所导出的T皿是否超过阔值； W及提供失真存在的用户可察觉的指示。
[0025] 本发明的第十八技术方案是在第十屯技术方案中，导出THD总谐波失真包括估算 在一个或更多个往复装置构件的四分之一、Ξ分之一、二分之一、第二、第Ξ、Κ及第四谐波 频率处的所述信号的幅度。
[0026] 本发明的第十九技术方案是在第十屯技术方案中，所述处理器还配置成放大所述 信号，使得在正常激励下不会发生信号削峰，但是在不正常激励下会发生信号削峰，其中不 正常激励对应于往复装置构件磨损或接近故障。
[0027] 本发明的第二十技术方案是在第十屯技术方案中，导出所述THD包括计算在所述 一个或更多个频率处的所述T皿加噪声(T皿+N)。
【附图说明】
[0028] 在参照附图阅读W下详细描述时，本发明的运些及其它特征、方面和优点将变得 更好理解，在附图中相似的标号表示附图各处相似的零件，在附图中：
[0029] 图1为按照本公开内容的各方面的发动机驱动的发电系统的一部分的实施例的框 图；
[0030] 图2为按照本公开内容的各方面的活塞组件的实施例的侧部截面视图；
[0031] 图3是按照本公开内容的各方面的谐波失真如何影响信号的图示；
[0032] 图4是按照本公开内容的各方面的信号与谐波失真的采样频谱图的实施例；
[0033] 图5是按照本公开内容的各方面的表示来自健康和磨损构件的信号的采样频谱图 的实施例；W及
[0034] 图6是按照本公开内容的各方面的的表示用于使用爆振传感器信号中的总谐波失 真来确定一个或更多个发动机构件的健康状态的过程的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0035] 下文将描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供运些实施例的简要描 述，实际的实施方式的所有特征可能未在说明书中描述。应当认识到的是，在任何此类实际 实施方式的开发中，如任何工程或设计项目中那样，必须进行许多实施方式特有的决定来 实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，运可从一个实施方式到另 一个不同。此外，应当认识到的是，此开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开 内容的普通技术人员仍是进行设计、制作和制造的常规任务。
[0036] 当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语"一个"、"一种"、"该"和"所述"旨在表 示存在一个或更多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"旨在为包含性的，且意思是可存在 除所列元件之外的附加元件。
[0037] 在往复装置(例如，燃机，往复式压缩机等)运行的同时构件故障可对发动机造成 昂贵的损害，其范围可远超过故障零件。因此，将有益的是具有一种方法来在故障发生之前 检测构件磨损或其它情况接近故障，W便能够更换或者维修构件而不会对往复装置造成不 必要的损害。发动机中的每个构件具有基本频率。在往复装置的操作期间，健康的构件的谐 振通过基本频率处的谐振支配。当该零件磨损或者接近故障时，基本频率的谐波的共振增 大，导致失真。因为构件的共振能够由爆振传感器感测，所W往复装置构件的健康状态可W 通过监测爆振传感器信号中的总谐波失真来确定。
[0038] 转到附图，图1示出了发动机驱动的发电机系统10的一部分的实施例的框图。如下 文详细所述，系统10包括具有一个或更多个燃烧室14(例如，1，2,3,4,5,6,7,8，10，12，14， 16,18,20或更多个燃烧室14)的发动机12(例如，往复式内燃机）。尽管图1示出了燃机12,但 应当理解的是，可使用任何往复装置。空气供应源16构造成将加压氧化剂18(诸如空气、氧、 富氧空气、少氧空气或其任何组合)提供至各个燃烧室14。燃烧室14还构造成接收来自燃料 供应源22的燃料20(例如，液体和/或气态燃料），且燃料空气混合物在各个燃烧室14内点燃 且燃烧。热加压燃烧气体引起各个燃烧室14附近的活塞24在汽缸26内线性移动，且将由气 体施加的压力转换成旋转运动，其引起轴28旋转。此外，轴28可连接到负载30上，负载30经 由轴28的旋转供能。例如，负载30可为可经由诸如发电机的系统10的旋转输出生成功率的 任何适合的装置。此外，尽管W下论述提到了空气作为氧化剂18,但任何适合的氧化剂都可 结合公开实施例来使用。类似地，燃料20可为任何适合的气态燃料，例如，诸如天然气、相关 联的石油气、丙烷、生物气体、沼气、垃圾气体、煤矿气体。
[0039] 本文公开的系统10可适用于静止应用(例如，工业发电发动机)或移动应用(例如， 汽车或飞行器中）。发动机12可为二冲程发动机、Ξ冲程发动机、四冲程发动机、五冲程发动 机或六冲程发动机。发动机12还可包括任何数目的燃烧室14、活塞24和相关联的汽缸(例 如，1-24)。例如，在某些实施例中，系统10可包括具有在汽缸26中往复的4，6，8，10，16，24个 或更多活塞24的大规模工业往复式发动机。在一些此类情况中，汽缸和/或活塞24可具有大 约13.5-34厘米(cm)之间的直径。在一些实施例中，汽缸和/或活塞24可具有大约10-40cm、 15-25cm或大约15cm之间的直径。系统10可生成lOkW到10MW范围的功率。在一些实施例中， 发动机12可在小于大约1800转每分钟(RPM)下操作。在一些实施例中，发动机12可在小于大 约2000RPM，1900RPM，1700RPM，1600RPM，1500RPM，1400RPM，1300RPM，1200RPM，1000RPM， 900RPM或750RPM下操作。在一些实施例中，发动机12可在大约750-2000RPM、900-1800RPM或 1000-1600RPM之间操作。在一些实施例中，发动机12可在大约1800RPM、1500RPM、1200RPM、 1000RPM或900RPM下操作。例如，示例性发动机12可包括General Electric公司的 Jenbacher发动机（例如，Jenbacher2型、3型、4型、6型或JO20FleXtra)或Wa址esha发动机 (例女日，Wa址esha VGF、VHP、APG、275化）。
[0040] 驱动的发电系统10可包括适用于检查发动机"爆振"和/或发动机12的其它运行特 征的一个或更多个爆振传感器32。爆振传感器32可为配置成感测由发动机12引起的振动 (诸如由爆燃、预先点火和/或轻度爆震引起的振动）的任何传感器。爆振传感器32示为通信 地联接到控制器（（例如，往复装置控制器)发动机控制单元化CU)34)上。在操作期间，来自 爆振传感器32的信号传输至ECU34，W确定爆振状态（例如，轻度爆震）或其它行为是否存 在。ECU34然后可调整某些发动机12参数W改善或避免非期望的状态。例如，ECU34可调整点 火定时和/或调整升压来避免爆振。如本文进一步所述，爆振传感器32还可检测超过爆振的 其它振动。尽管用于分析构件健康状态的W下技术依据燃机来讨论，但是相同的技术可应 用于其它往复装置，诸如压缩机。
[0041] 图2为具有设置在往复式发动机12的汽缸26(例如，发动机汽缸）内的活塞24的活 塞组件36的实施例的侧部截面视图。汽缸26具有限定圆柱形腔40(例如，开孔）的内环形壁 38。活塞24可由轴向轴线或方向42、径向轴线或方向44和周向轴线或方向46限定。活塞24包 括顶部48(例如，端环槽脊）。顶部48大体上在活塞24的往复运动期间阻止燃料20和空气18 或燃料空气混合物从燃烧室14散逸。
[0042] 如图所示，活塞24经由连杆52和销54附接到曲轴50上。曲轴50将活塞24的往复线 性运动转化成旋转运动。当活塞24移动时，如上文所述，曲轴50旋转来对负载30(图1中所 示)供能。如图所示，燃烧室14定位在活塞24的端环槽脊48附近。燃料喷射器56将燃料20提 供至燃烧室14,且进气阀58控制空气18输送至燃烧室14。排气阀60控制排气从发动机12的 排放。然而，应当理解的是，可使用用于将燃料20和空气18提供至燃烧室14和/或用于排放 排气的任何适合的元件和/或技术，且在一些实施例中，没有使用燃料喷射。在操作中，燃烧 室14中的燃料20与空气18的燃烧引起活塞24在汽缸26的腔40内沿轴向方向42W往复方式 (例如，来回)移动。
[0043] 在操作期间，当活塞24在汽缸26的最高点处时，其在称为上死点（TDC)的位置。当 活塞24处于汽缸26中的其最低点时，其处于称为下死点（BDC)的位置。当活塞24从顶部移动 到底部或从底部移动到顶部时，曲轴50旋转半圈。活塞24从顶部到底部或从底部到顶部的 各次移动称为冲程，且发动机12实施例可包括二冲程发动机、Ξ冲程发动机、四冲程发动 机、五冲程发动机、六冲程发动机或更多。
[0044] 在发动机12操作期间，通常发生包括进气过程、压缩过程、动力过程和排气过程的 程序。进气过程允许诸如燃料和空气的可燃混合物吸入汽缸26中，因此进气阀58开启且排 气阀60闭合。压缩过程将可燃混合物压缩到较小空间中，所W进气阀58和排气阀60两者都 关闭。动力过程点燃压缩的燃料空气混合物，其可包括通过火花塞系统的火花点火和/或通 过压缩加热的压燃。从燃烧所得的压力然后将活塞24推至抓C。排气过程通常使活塞24回到 TDC，同时保持排气阀60开启。因此，排气过程经由排气阀60排出用过的燃料空气混合物。将 注意的是，一个W上的进气阀58和排气阀60可用于每个汽缸26。
[0045] 发动机12还可包括曲轴传感器62、一个或更多个爆振传感器32, W及发动机控制 单元巧CU)34,其可包括处理器64、存储器66(例如，非暂时性计算机可读介质）、W及放大器 68。曲轴传感器62感测曲轴50的位置和/或转速。因此，曲轴角或曲轴定时信息可被导出。 良P，当监测燃机时，定时常常依据曲轴50角表示。例如，四冲程发动机12的整个循环可测量 为720°循环。一个或更多个爆振传感器32可为压电加速计、微机电系统(MEMS)传感器、霍尔 效应传感器、磁致伸缩传感器，和/或设计成感测振动、加速度、声音和/或移动的任何其它 传感器。在其它实施例中，传感器32可W不是传统意义上的爆振传感器，而是可感测振动、 压力、加速度、偏转或移动的任何传感器。
[0046] 由于发动机12的冲击性质，爆振传感器32可即使在安装在汽缸26的外部时也能够 检测特征。一个或更多个爆振传感器32可设置在发动机12上的许多不同位置处。例如，在图 2中，示出了在汽缸26的一侧上的一个爆振传感器32。在其它实施例中，一个或更多个爆振 传感器32可用于汽缸26的汽缸盖上。此外，在一些实施例中，单个爆振传感器32可例如由一 个或更多个相邻汽缸26共用。在其它实施例中，各个汽缸26均可包括汽缸26的一侧或两侧 上的一个或更多个爆振传感器32。曲轴传感器62和爆振传感器32示为与发动机控制单元 化CU) 34电子通信。ECU34包括处理器64、存储器66，并且还可包括放大器68。存储器66可储 存可由处理器64执行的非暂时性代码或计算机指令。ECU34监测和控制发动机12的操作，例 如通过调整火花定时、阀58，60定时，调整燃料和氧化剂(例如，空气）的输送等。在一些实施 例中，放大器68可W用来放大爆振传感器32信号。放大器68可W是基于硬件的放大器，基于 软件的放大器，或者它们的组合。放大可W在ECU34记录由爆振传感器32收集的数据时，或 者作为在数据已经由ECU34记录之后的后处理的一部分实时地完成。
[0047] 爆振传感器32用来检测发动机爆振。发动机爆振是正常燃烧的包络外的燃料的过 早燃烧。在一些情况中，ECU34可试图减少或避免发动机爆振(在其发生时通过调整发动机 的操作参数）。例如，ECU34可调整空气/燃料混合、点火定时、升压等，W图减少或避免发动 机爆振。然而，爆振传感器也可W用来检测与发动机爆振无关的发动机中的其它振动。
[0048] 图3是按照本公开内容的各方面的谐波失真如何影响信号的图示70。如通过频谱 74所示，左边的信号72是单频正弦波信号。当构件处于健康状态时，来自爆振传感器的信号 将由所设构件的一个频率，基本频率来支配。在零件磨损时，由爆振传感器32检测到的信号 的谐波失真会提升，因为谐波共振频率会变得更普遍。失真信号76和频谱78显示出在第Ξ， 第五，和第屯谐波中谐波泛音化armonic ovedone)如何导致信号76削峰。通常，随着奇数 谐波处泛音的增加，信号76经历削峰并接近方波。然而，应当理解，图3仅是作为示例W示出 谐波泛音和削峰如何相关。公开的实施例可W包括不同等级的谐波失真，和/或谐波共振的 不同组合。相似地，由爆振传感器32检测到的信号可W看上去不像图3示出的信号72,76。为 了简明，图3示出的信号72,76使用正弦波。另外，尽管信号72示出的正弦波信号具有单频， 但应理解的是即使是全新的构件也会有一些量的谐波失真。因此，本领域技术人员不应期 望健康构件仅在单频上共振。
[0049] 图4是从爆振传感器32采样的具有谐波失真的构件信号86的采样频谱图80的示 例。图80的X轴线82是单位为千赫兹化化）的频率。图80的y-轴线84是单位为分贝（地）的功 率。然而，应当理解的是，在其他实施例中，y-轴线可W是伏特，噪声幅度，工程单位或者一 些其他单位。被监测的构件可W是发动机的任何构件。例如，构件可W是活塞24,汽缸26,轴 28，连杆52，销54，阀58，60的一部分，或者发动机中的任何其他构件。构件信号86表示在基 本频率88(即，第一谐波），第二谐波频率90，第Ξ谐波频率92，第四谐波频率94，和第五谐波 频率96处的波峰。尽管示出了第六谐波频率98,但是在图80中的第六谐波频率86处并没有 显著的波峰。虽然构件信号的频谱图与此相似，但是应当理解的是取决于构件的基本频率 88和构件的健康状况，图可W看起来非常不同，或许具有不同数量的波峰，不同的波峰幅 度，在不同位置的波峰等。
[0050] 图5是示出了活塞敲击和健康的活塞组件36的活塞组件36的采样频谱图100的示 例。如同图4的图80,图80的X-轴线102是单位为曲Z的频率。Y-轴线104是噪声幅度，并且可 W有不同的单位，包括分贝，伏特，工程单位等。信号106是相对健康的活塞组件36的信号。 注意到随着频率增大，缺少在谐波频率处的大波峰。相反地，信号108来自具有经历活塞敲 击的不健康的活塞组件36的汽缸24。信号10的往着采样频谱图显示出在谐波频率处的大波 峰，指示出不健康的构件。当活塞24与汽缸26之间的空隙过大时，就会发生活塞敲击，导致 活塞24和汽缸26之间过度的游隙。当活塞敲击存在时，在燃烧期间活塞24摩擦汽缸26的一 侧，并施加推力到汽缸76的一侧(称为"推力面"）。活塞敲击会由活塞24和汽缸26之间的不 良的配合或者由磨损构件造成。例如，活塞敲击会在销或棒故障之前存在。通过在构件实际 故障之前发现问题，操作员可W能够在零件故障之前关闭发动机，因此防止对其他发动机 构件的潜在的昂贵的损害。如同图4,应当理解，取决于构件的基本频率和构件的健康状态， 构件的频谱图可W看起来非常不同，也许具有不同数量的波峰，不同的波峰幅度，在不同位 置的波峰等。
[0051] 图6是示出用于通过计算爆振传感器32信号中的总谐波失真来确定一个或更多个 发动机构件的健康状态的过程110的实施例的流程图。过程110可W实施为存储在存储器66 中且可通过ECU34的处理器64执行的计算机指令或者可执行代码。在方框112中，过程110获 得(例如，从用户或者另一个设备接收，从存储器66读取，或者一些其他方法)一个或更多个 发动机构件的基本频率。下面在表1中示出表示用于多个构件的谐波频率的表。
[0化2]
[0053] 表1:构件频率的示例。
[0054] 表1的左栏列出四个构件及其基本频率，各个构件具有其自己的一行。表1列出了 对于每一行中所列的构件的各种谐波频率。表1包括小于或大于基本频率的谐波(例如，分 数谐波和整数谐波）。然而，应当理解表1仅仅是示例。一些实施例可W包含更多或更少的构 件，而其他实施例可W包括表1中未示出的谐波频率(例如，1/別皆波，第五谐波等）。使用时， 用户可W连同所关屯、的谐波(例如，1/4，1/2，1，2,3,4,等)一起输入构件的基本频率，或者 简单地输入构件的基本频率。在其他实施例中，可W从另一个设备获得频率，远程地获得， 或者存储在存储器66中。
[0055] 在方框114中，过程110采样从爆振传感器32接收的数据。例如，一个或更多个爆振 传感器32收集数据然后将数据传送至ECU34。在本实施例中，单个爆振传感器32安装在各个 汽缸26上。在其他实施例中，两个或更多个爆振传感器32可W安装单个汽缸26上。在仍然其 他实施例中，超过一个的汽缸26可W共享爆振传感器32。
[0056] 在方框116中，过程110可W使用放大器68来放大来自爆振传感器32的信号。如关 于图3所讨论的，当信号削峰时，会呈现谐波失真。在一些实施例中，来自爆振传感器32的信 号可能是模糊的或者微弱的，使得谐波失真不容易察觉。在运种情况下，过程110可W用放 大器68将信号放大。放大器68可W是基于硬件的或者基于软件的。在一些实施例中，过程 110将信号放大。放大的级别（如果完全需要放大)应当是使得所分析构件的正常激励处于 削峰点之下，但是在不正常激励之下（即，构件磨损或故障），信号会达到削峰点。一旦发生 削峰，可W利用总谐波失真测量来检测该点。应理解的是，并非所有实施例都利用放大器 68。如果来自爆振传感器32的未放大的信号是使得在正常激励期间信号位于削峰点之下， 但是在不正常激励期间达到削峰点，则信号可W不放大。
[0057] 在方框118中，过程110估算在与所研究的各种构件关联的频率处的总谐波失真 (THD)或者总谐波失真加噪声(THD+N)，W确定Τ皿或THD+N是否大于阔值。阔值可W表达为 百分比或者相对基本频率的分贝。阔值可W由用户输入，从另一个设备获取，或者通过一些 其他方法接收，存储在存储器66中，并可W由处理器获取。随着零件磨损或者别的方式接近 故障，总T皿将提高。即，随着零件磨损，该零件在运转期间的共振变得更少地由零件的基本 频率处的共振支配，而更多地由谐波频率处的共振支配。T皿可W用W下等式计算：
[005引
(1)
[0059] 其中，THD是总谐波失真，Vn是第η谐波的RMS电压，并且Vi是所研究的构件的基本频 率。
[0060] T皿+N可W用W下等式计算：
[0061]
(2)
[0062] 在决定120中，过程110确定T皿或者T皿+N是否高于提供的阔值。如果THD或者THD+ N高于阔值，则发动机12中的一个或更多个构件可能已经磨损，损坏或者接近故障。如果THD (或者T皿+N)高于阔值，那么过程110移动至方框122,并警告用户T皿或者T皿+N正高于阔值 水平，且构件可能接近故障。可多种不同方式警告用户，包括专有错误代码，经由显示， 声音或者音频通知，经由文本或者T皿超过阔值的一些其他用户可察觉的指示。在一些实施 例中，ECU34可W切换进入另一种操作模式(例如，安全运行模式），其降低造成过度损坏的 构件故障的可能性。然后用户可W决定是否关闭发动机12并进一步调查问题。此外，在方框 124中，处理器110可W记录收集的数据W用于进一步的分析。如果THD (或者THD+N)低于阔 值，则过程110返回至方框114并从爆振传感器32采取更多的数据。
[0063] 公开实施例的技术效果包括导出往复装置构件健康状态的系统和方法，其可包括 获得一个或更多个发动机构件的相应的基本频率，与各个基本频率相关的所关屯、的谐波， 和/或阔值失真水平，从联接至往复装置的爆振传感器接收信号，放大信号，在频率的一个 或更多个处导出总谐波失真(THD)或者总谐波失真加噪声(THD+N)，确定所导出的THD是否 超过阔值，并警告用户构件可能接近故障。
[0064] 本书面描述使用了实例来公开包括最佳模式的发明，且还使本领域的任何技术人 员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，且执行任何并入的方法。本发明的专 利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果运些其它实例 具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果运些其它实例包括与权利要求的 书面语言无实质差别的等同结构元件，则运些其它实例将意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种导出往复装置构件健康状况的方法，包括： 利用控制器以用于： 接收来自联接至往复装置的爆振传感器的信号； 导出在一个或更多个频率处的总谐波失真(THD);以及 确定所导出的THD是否超过阈值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括获得所述一个或更多个频率。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个频率中的每一个对应于 往复装置构件的基本频率。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括获得所述阈值。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括经由放大器放大所述信号，使得在 正常激励下不会发生信号削峰，但是在不正常激励下会发生信号削峰，其中不正常激励对 应于往复装置构件磨损或接近故障。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述放大器是基于硬件的。7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述放大器是基于软件的。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，导出所述THD包括计算在所述一个或更多 个频率处的THD加噪声(THD+N)。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，导出总谐波失真包括估算在包括四分之 一、三分之一、二分之一、第二、第三、以及第四谐波频率的频率处的所述信号的幅度。10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括提供所述THD超过所述阈值的用户 可察觉的指示。
【文档编号】F02B77/08GK105927383SQ201610264663
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】J·J·比祖布
【申请人】通用电气公司