专利名称：支持多个子系统的同时监控的冲突解决系统和方法
技术领域：
本公开一般地涉及旋转机械监控器，并且更具体地涉及一种用于支持多个子系统的同时监控的冲突解决系统和方法。
背景技术：
机电机械能够包括许多子系统或部件，诸如轴、轴承、齿轮、叶轮、定子、转子等等。机械及其子系统常常被监控以在早期阶段检测潜在的失效(诸如故障)，以便防止二次损坏、节省维护成本、提高设备正常运行时间(诸如机械可用性)、挽救来自设备停工时间的潜在经济损失、以及朝着不断增高的生产力方向促进。监控能够包括各种各样的信号处理、模式识别或统计技术。监控系统(诸如健康状况监控器)常常利用各种信号处理技术来检测个别子系统中的缺陷，所述各种信号处理技术诸如快速傅里叶变换(FFT)分析、包络、时频分析以及小波变换。然而，因为子系统相互作用，所以孤立地监控任何子系统可能引起许多误报或正确否定。此外，监控系统可能无法解决的冲突可能存在于两个或更多个子系统之间。
发明内容
本公开提供了用于支持多个子系统的同时监控的冲突解决系统和方法。在第一实施例中，装置包括至少一个接口，其被配置成接收与系统的多个部件相关联的输入信号；以及至少一个处理单元，其被配置成使用所述输入信号来标识所述部件中的一个或多个中的潜在故障，并且被配置成提供对所述潜在故障进行标识的指示器。所述至少一个处理单元被配置成通过以下各项来标识所述潜在故障标识与所述系统的部件中的不同故障相关联的冲突频率；以及基于所述冲突频率来确定与所述潜在故障相关联的置信水平。在第二实施例中，方法包括接收与系统的多个部件相关联的输入信号。针对能够在所述部件中发生的多个故障中的每一个来标识一个或多个频率。所述方法还包括标识与所述部件中的不同故障相关联的冲突频率；以及使用所述输入信号来标识所述部件中的一个或多个中的潜在故障。进一步地，所述方法包括基于所述冲突频率确定与所述潜在故障相关联的置信水平；以及输出对所述潜在故障进行标识的指示器。在第三实施例中，计算机可读介质体现了计算机程序。所述计算机程序包括用于接收与系统的多个部件相关联的输入信号的计算机可读程序代码。所述计算机可读程序代码还标识可能在所述部件中发生的多个故障中的每一个的一个或多个频率；标识与所述部件中的不同故障相关联的冲突频率；以及使用所述输入信号来标识所述部件中的一个或多个中的潜在故障。所述计算机可读程序代码还被用于基于所述冲突频率确定与所述潜在故障相关联的置信水平；以及输出对所述潜在故障进行标识的指示器。从以下图、说明以及权利要求中，其他技术特征对于本领域的技术人员而言可能是显而易见的。
为了更彻底地理解本公开，现在对结合附图进行的以下说明进行参考，在附图中
图1图示了根据本公开的示例冲突解决系统；
图2A图示了根据本公开的示出了重叠频率的叶轮和轴部件的示例频谱；
图2B图示了根据本公开的示出了重叠频率的叶轮和电机部件的示例频谱；
图3图示了根据本公开的用于冲突解决的示例过程；以及 图4至图7图示了根据本公开的示例子系统交互模块(SSM)设备。
具体实施例方式下文中讨论的图1至图7和在本专利文献中用来描述本发明的原理的各种实施例仅仅是以图示的方式且不应以任何方式将其理解为限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解的是，可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现本发明的原理。图1图不了根据本公开的不例冲突解决系统。图1中所不出的冲突解决系统的实施例仅仅是用于图示。在不背离本公开的范围的情况下能够使用其他实施例。如图1中所示，所述系统包括子系统交互模块(SSM) 100，其被耦合到与旋转机械的不同部件(子系统)相对应的监控器105-140。在本示例中，SSM 100从监控器105-140接收电机、轴、多组轴承、叶轮以及变速箱的频率特性。所述监控器可以是任何故障检测系统或健康状况监控系统，诸如于2009年4月 2 日提交的标题为 “SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING HEALTH INDICATORS FORIMPELLERS"的美国专利申请序号为12/417，452、以及于2009年4月2日提交的标题为 “SYSTEM AND METHOD FOR GEARBOX HEALTH MONITORING” 的美国专利申请序号为12/417，475中所公开的，申请序号为12/417，452和序号为12/417，475的内容通过引用结合于此。SSIM 100在来自监控器105-140的信号中提取关于重叠频率的信息，并且基于所提取的信息输出特征145。特征145能够包括统计特征，诸如叶轮的信号中的带通频率的RMS值、变速箱的信号的齿轮啮合频率的RMS值等等。这些特征能够指示旋转机械中的各种故障。监控器105-140中的每一个都能够获得包含关于被监控的子系统的任何合适信息的信号。例如，信号能够包括振动、噪声、电机电流、电压或速度频谱的频率特性。同样地，不同的监控技术可能是相关的。例如，振动或噪声特征的频率可以作为边带反映在电机电流或电压特征的行频中。同样地，振动的甚高频率可以被反映在噪声或声学发射信号中，但是由于加速计的频率带宽的限制的原因它们可能未被反映在振动信号中。换句话说，能够基于在来自监控器105-140的信号中包含的频率信息来检测多个子系统中的不同问题(诸如故障)。作为回应，能够生成指示已经检测到某一状况的状况指示器，并且能够生成标识所检测到的状况的确定性的置信水平。然而，当信号的频率能够指示多个类型的故障时，可能存在冲突。这使得难以同时地监控多个子系统并且标识在那些子系统中的故障。
—些常规方法试图通过诸如用模糊逻辑系统(Fuzzy Logic system)使测量融合来解决冲突。然而，这些常规方法通常不考虑或者说明在系统包括许多子系统时能够出现的内在冲突。根据本公开，SSIM 100被配置成在许多子系统存在于旋转机械中时改进故障检测。当冲突存在于子系统之中时，SSIM 100还能够确定任何子系统的状况指示器的置信水平。此外，当由于数据可重复性而导致不一致性存在时，SSIM 100能够总体上确定该系统的状况指示器的置信水平。此外，SSIM 100能够标识冲突何时存在于两个或更多个部件之间，并且基于这些部件的个别频率特性的重叠来计算每个部件的置信水平。SSIM 100能够使用(一个或多个)置信水平来向操作员通知故障的可能性或现存于旋转机械中的其他状况，或者SSIM 100能够在内部使用(一个或多个)置信水平来处理特定子系统的状况指示器。由于许多原因可能发生可检测到的状况之间的冲突。例如，第一冲突(冲突I)能够由子系统特性的相似性产生，所述子系统特性诸如具有相同的或一些重叠频率的两个子系统的振动特性。第二冲突(冲突2)能够由失效模式特性的相似性产生，所述失效模式特性诸如由许多失效模式或失效模式的组合所产生的频域特征中的背景噪声或本底噪声。第三冲突(冲突3)能够由子系统配置的相似性产生，所述子系统配置诸如具有匹配几何图形的相同机械中的两个轴承。当健康状况指示器不一致并且在不同时刻给出了不同的值时能够发生第四冲突(冲突4)，这可以归因于数据可重复性问题。系统的频率特性常常取决于其子系统的配置。例如，电机驱动泵能够包括二十四个转子条和八个叶轮叶片。叶轮叶片通过频率的高次谐波可以与振动信号中的转子条通过频率的谐波相同或类似。当在叶轮叶片中或在转子条中存在故障时，关于正在发生的故障的实际类型的这种类型的频率重叠能够使操作员困惑。例如，叶轮叶片故障能够表现为叶轮故障或转子条故障。SSIM 100利用与部件有关的频率特性以便解决部件之间的冲突。SSM 100能够利用与失效模式有关的频率特性来解决失效模式之间的冲突。上述三个冲突(冲突1、2以及3)从这些频率特性中产生，因为该频率特性本质上可能是类似的或重叠的(如表I中所图示)。由于数据或任何其他可重复性问题，第四冲突(冲突4)与不一致的健康状况指示器有关。表I图不了冲突I至4以及它们相应的影响
权利要求
1.一种装置(100，400)，其包括 至少一个接口(160，412，470)，其被配置成接收与系统的多个部件相关联的输入信号(414-422);以及 至少一个处理单元(150，430)，其被配置成使用所述输入信号来标识所述部件中的一个或多个中的潜在故障并且被配置成提供对所述潜在故障进行标识的指示器； 其中，所述至少一个处理单元被配置成通过以下各项来标识所述潜在故障 标识与所述系统的部件中的不同故障相关联的冲突频率；以及 基于所述冲突频率来确定与所述潜在故障相关联的置信水平。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述冲突频率包括与所述不同故障相关联的重叠频率。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理单元被配置成通过确定所述部件中的至少两个具有匹配配置来标识所述冲突频率。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理单元被配置成基于与所述输入信号的不同频率分量相关联的能量级中的一个或多个比率来确定所述置信水平。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述至少一个处理单元被进一步配置成基于所述确定的置信水平来减小所述潜在故障的所述指示器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理单元被配置成通过以下各项中的至少一个来标识所述潜在故障 将与所述输入信号相关联的本底噪声与和正常操作相对应的本底噪声进行比较；以及 将与一个或多个族的频率相关联的至少一个比率与至少一个阈值进行比较。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理单元被配置成 确定是否不止一个传感器被用来监控所述部件中的两个； 当所述两个部件由单个传感器监控时，计算单个指示器并且将置信水平设置为50% ；以及 当所述两个部件由不同的传感器监控时，计算多个指示器并且针对所述指示器中的每一个设置单独的置信水平。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理单元被配置成计算在指定的持续时间内与所述潜在故障相关联的多个指示器的平均值。
9.一种体现计算机程序的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括计算机可读程序代码，其用于 接收与系统的多个部件相关联的输入信号； 标识(305)能够在所述部件中发生的多个故障中的每一个的一个或多个频率； 标识(434)与所述部件中的不同故障相关联的冲突频率； 使用所述输入信号来标识(502-506，522-524，532-536)所述部件中的一个或多个中的潜在故障； 基于所述冲突频率来确定(310，444a-452b)与所述潜在故障相关联的置信水平；以及 输出(330，508-512, 526-528，538-540)对所述潜在故障进行标识的指示器。
10.一种方法，其包括接收与系统的多个部件相关联的输入信号； 标识(305)能够在所述部件中发生的多个故障中的每一个的一个或多个频率； 标识(434)与所述部件中的不同故障相关联的冲突频率； 使用所述输入信号来标识(502-506，522-524，532-536)所述部件中的一个或多个中的潜在故障； 基于所述冲突频率来确定(310，444a-452b)与所述潜在故障相关联的置信水平；以及 输出(330，508-512, 526-528，538-540)对所述潜在故障进行标识的指示器。
全文摘要
一种系统包括多个传感器(105-140)，其被配置成测量变速箱的一个或多个特性。所述系统还包括子系统交互模块设备(100,400)，其包括至少一个接口(160,412,470)，所述至少一个接口被配置成接收与系统的多个部件相关联的输入信号(414-422)。所述子系统交互模块设备还包括至少一个处理单元(150,430)，其被配置成使用所述输入信号来标识所述部件中的一个或多个中的潜在故障并且被配置成提供对所述潜在故障进行标识的指示器。所述至少一个处理单元被配置成通过以下各项来标识所述潜在故障标识与所述系统的部件中的不同故障相关联的冲突频率；以及基于所述冲突频率来确定与所述潜在故障相关联的置信水平。
文档编号G05B19/406GK103038719SQ201180039300
公开日2013年4月10日 申请日期2011年6月2日 优先权日2010年6月9日
发明者C.卡, V.B.金尔, V.阿格拉瓦尔, M.森德拉姆 申请人:霍尼韦尔国际公司