(11)	021908 (13) B1	Разделы: A B C E F G H
(21)	201170856
(22)	2009.12.22
(51)	G01H 1/00 (2006.01) G01M 13/02 (2006.01) G01M 13/04 (2006.01)
(31)	0850180-1; 0950310-3; 61/175,511
(32)	2008.12.22; 2009.05.05; 2009.05.05
(33)	SE; SE; US
(43)	2012.01.30
(86)	PCT/SE2009/051491
(87)	WO 2010/074646 2010.07.01
(71)	(73) С.П.М. ИНСТРУМЕНТ АБ (SE)
(72)	Хедин Ларс-Олов Элис (SE)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И МАШИНОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ МАШИНЫ, ИМЕЮЩЕЙ ВРАЩАЮЩУЮСЯ ЧАСТЬ

(57) 1. Способ анализа состояния машины (6), имеющей вращающуюся часть (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), причем способ содержит этапы, на которых

формируют аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA) в зависимости от механических вибраций, происходящих в результате вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), причем этот аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA) включает в себя по меньшей мере одну составляющую (S_D, S_D1, S_D2) сигнала вибрации в зависимости от вибрационного перемещения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), причем упомянутая составляющая (S_D, S_D1, S_D2) сигнала вибрации имеет частоту (f_D) повторения, зависящую от скорости вращения (f_ROT) вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704);

дискретизируют (44) аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA) на первой частоте (f_S) дискретизации так, чтобы формировать сигнал (S_MD) цифровых данных измерений в ответ на аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA);

фильтруют сигнал (S_MD) цифровых данных измерений посредством цифрового фильтра (240), чтобы сформировать отфильтрованный сигнал (S_F, S_PBMD) цифровых данных измерений;

генерируют (250) цифровой сигнал (S_ENV) огибающей в ответ на упомянутый отфильтрованный сигнал (S_F, S_PBMD) цифровых данных измерений;

выполняют прореживание (310, 310А, 310В, 470, 470А, 470В) цифрового сигнала (S_ENV) огибающей так, чтобы обеспечивать цифровой сигнал (S_RED1, S_RED2), имеющий уменьшенную частоту (f_SR1, f_SR2) дискретизации; при этом прореживание включает в себя

этап, на котором выполняют первое прореживание (310, 310А, 310В) цифрового сигнала (S_ENV) огибающей так, чтобы обеспечивать первый цифровой сигнал (S_RED1), имеющий первую уменьшенную частоту (f_SR1) дискретизации, причем первая уменьшенная частота (f_SR1) дискретизации уменьшена на целочисленный коэффициент (М) относительно первой частоты (f_S) дискретизации; и

этап, на котором выполняют второе прореживание (470, 470А, 470В) так, чтобы генерировать второй цифровой сигнал (S_RED2), имеющий вторую уменьшенную частоту (f_SR2) дискретизации в зависимости от первого цифрового сигнала (S_RED1);

управляют второй уменьшенной частотой (f_SR2) дискретизации так, что число выборочных значений в расчете на оборот вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704) сохраняется равным практически постоянному значению;

принимают упомянутый второй цифровой сигнал (S_RED2) на входе (315, 320) модуля повышения отношения сигнал-шум;

выполняют корреляцию в модуле (320, 94) повышения отношения сигнал-шум так, чтобы формировать последовательность (О, S_MDP) выходных сигналов, в которой составляющие (S_D, S_D1, S_D2) амплитуды повторяющихся сигналов, частота (f_D) повторения которых пропорциональна скорости (f_ROT) вращения, усиливаются относительно составляющих стохастических сигналов;

выполняют функцию (F1, F2, Fn) мониторинга состояния для анализа состояния машины в зависимости от последовательности (О, S_MDP) выходных сигналов, имеющей уменьшенную частоту (f_SR1, f_SR2) дискретизации.

2. Способ по п.1, в котором

корреляцию выполняют так, чтобы усилить первые составляющие (S_D1) амплитуды повторяющихся сигналов, имеющие первую частоту (f_D1) повторения и вторые составляющие (S_D2) амплитуды повторяющихся сигналов, имеющие вторую частоту (f_D2) повторения,

причем первая частота (f_D1) повторения и вторая частота (f_D2) повторения пропорциональны скорости (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704) и

первая частота (f_D1) повторения отличается от второй частоты (f_D2) повторения.

3. Способ по п.2, в котором

первая частота (f_D1) повторения равна первому коэффициенту (k1), умноженному на скорость (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), и

вторая частота (f_D2) повторения равна второму коэффициенту (k2), умноженному на скорость (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), при этом

первый коэффициент (k1) и второй коэффициент (k2) являются положительными действительными величинами, большими или равными единице, и

первый коэффициент (k1) отличается от второго коэффициента (k2).

4. Способ по п.1, в котором на этапе обработки сигнала в модуле (320) повышения отношения сигнал-шум выполняют дискретную автокорреляцию для дискретного входного сигнала (S_RED2, S_RED).

5. Способ по п.1, в котором последовательность (О, S_MDP) выходных сигналов обеспечивают во временной области.

6. Способ по п.1, в котором корреляцию в модуле (320) повышения отношения сигнал-шум обеспечивают способом формирования данных (О, S_MDP) автокорреляции посредством выполнения последовательных операций преобразования Фурье над оцифрованным сигналом для обеспечения данных (О, S_MDP) автокорреляции.

7. Способ по п.1, в котором функция (F1, F2, Fn) мониторинга состояния является функцией выявления того, является ли состояние машины нормальным, в определенной степени ухудшенным или ненормальным.

8. Способ по п.1 или 7, в котором функция (F1, F2, Fn) мониторинга состояния содержит функцию оценки, позволяющую установить характер и/или причину ненормального состояния машины.

9. Способ по п.1, в котором упомянутый второй цифровой сигнал (S_RED2) представляет механические вибрации, возникающие от вращения вала, которое способно вызвать возникновение вибрации с периодом повторения (T_R), при этом способ содержит этапы, на которых

делят второй цифровой сигнал (S_RED2) на первую часть сигнала и вторую часть сигнала и

генерируют цифровой выходной сигнал (О) в ответ на первую часть сигнала и вторую часть сигнала; причем цифровой выходной сигнал (О) генерируют со вторым множеством (O_LENGTH) выборочных значений, причем второе множество (O_LENGTH) является положительным целым числом, меньшим, чем первое множество (I_LENGTH).

10. Способ по п.1, содержащий этапы, на которых

задают целочисленный коэффициент (М) на значение, пригодное для измерения состояний в сеансе измерения;

сохраняют целочисленный коэффициент постоянным в течение сеанса измерения.

11. Способ по п.1, содержащий этапы, на которых

задают целочисленный коэффициент (М) в зависимости от детектированной скорости вращения (f_ROT) и

принимают целочисленный коэффициент (М) в порт (404) первого прореживателя (310).

12. Устройство для анализа состояния машины, имеющей вращающуюся часть (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), содержащее

первый датчик, выполненный с возможностью формировать аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA) в зависимости от механических вибраций, происходящих в результате вращения упомянутой вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), причем этот аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA) включает в себя по меньшей мере одну составляющую (S_D, S_D1, S_D2) сигнала вибрации в зависимости от вибрационного перемещения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), причем упомянутая составляющая сигнала вибрации имеет частоту (f_D) повторения, зависящую от скорости (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704);

аналого-цифровой преобразователь (44) для дискретизации аналогового электрического измерительного сигнала (S_EA) на первой частоте (f_S) дискретизации так, чтобы формировать сигнал (S_MD) цифровых данных измерений в ответ на аналоговый электрический измерительный сигнал (S_EA);

цифровой фильтр (240) для фильтрации сигнала (S_MD) цифровых данных измерений так, чтобы сформировать отфильтрованный сигнал (S_F, S_PBMD) цифровых данных измерений;

цифровой модуль (250) формирования огибающей для генерирования цифрового сигнала (S_ENV) огибающей в ответ на упомянутый отфильтрованный сигнал (S_F, S_PBMD) цифровых данных измерений;

первый прореживатель (310, 310А, 310В) для выполнения первого прореживания сигнала (S_ENV) цифровых данных измерений так, чтобы обеспечивать первый цифровой сигнал (S_RED1), имеющий первую уменьшенную частоту (f_SR1) дискретизации, причем первая уменьшенная частота (f_SR1) дискретизации уменьшена на целочисленный коэффициент (М) относительно первой частоты (f_S) дискретизации;

второй прореживатель (470, 470А, 470В) для выполнения второго прореживания так, чтобы генерировать второй цифровой сигнал (S_RED2), имеющий вторую уменьшенную частоту (f_SR2) дискретизации в зависимости от первого цифрового сигнала (S_RED1), причем второй прореживатель (470, 470А, 470В) выполнен с возможностью управлять второй уменьшенной частотой (f_SR2) дискретизации так, что число выборочных значений в расчете на оборот вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704) сохранено равным практически постоянному значению;

модуль (320, 94) повышения отношения сигнал-шум, имеющий вход (315) для приема второго цифрового сигнала (S_RED2), причем модуль повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью осуществлять корреляцию так, чтобы формировать последовательность (О, S_MDP) выходных сигналов, в которой составляющие (S_D, S_D1, S_D2) амплитуды повторяющихся сигналов, частота (f_D) повторения которых пропорциональна скорости (f_ROT) вращения, усиливаются относительно составляющих стохастических сигналов; и

модуль (230, 290, 294, 290F, 290Т), выполненный с возможностью осуществлять функцию (105, F1, F2, Fn) мониторинга состояния для анализа состояния машины в зависимости от последовательности (О, S_MDP) выходных сигналов.

13. Устройство по п.12, в котором

модуль (320, 94) повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью осуществлять корреляцию так, чтобы усилить первую составляющую (S_D1) амплитуды повторяющихся сигналов, имеющую первую частоту (f_D1) повторения, и вторую составляющую (S_D2) амплитуды повторяющихся сигналов, имеющую вторую частоту (f_D2) повторения,

причем первая частота (f_D1) повторения и вторая частота (f_D2) повторения пропорциональны скорости (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704) и

первая частота (f_D1) повторения отличается от второй частоты (f_D2) повторения.

14. Устройство по п.13, в котором

первая частота (f_D1) повторения равна первому коэффициенту (k1), умноженному на скорость (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704), и

вторая частота (f_D2) повторения равна второму коэффициенту (k2), умноженному на скорость (f_ROT) вращения вращающейся части (8, 7, 801, 701, 702, 703, 704),

при этом первый коэффициент (k1) и второй коэффициент (k2) являются положительными действительными величинами, большими или равными единице, и

первый коэффициент (k1) отличается от второго коэффициента (k2).

15. Устройство по п.12, в котором модуль (320) повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью осуществлять обработку сигнала, включающую дискретную автокорреляцию для дискретного входного сигнала (S_RED2, S_RED).

16. Устройство по п.12, в котором модуль (320, 94) повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью обеспечивать последовательность (О, S_MDP) выходных сигналов во временной области.

17. Устройство по п.12, в котором модуль (320, 94) повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью обеспечивать корреляцию способом формирования данных (О, S_MDP) автокорреляции посредством выполнения операций прямого преобразования Фурье над оцифрованным сигналом для обеспечения данных (О, S_MDP) автокорреляции.

18. Устройство по п.12, в котором функция (F1, F2, Fn) мониторинга состояния является функцией выявления того, является ли состояние машины нормальным, определенной степени ухудшенным или ненормальным.

19. Устройство по п.12 или 18, в котором функция (F1, F2, Fn) мониторинга состояния содержит функцию оценки, позволяющую установить характер и/или причину ненормального состояния машины.

20. Устройство по п.12, в котором

упомянутый второй цифровой сигнал (S_RED2) представляет механические вибрации, возникающие от вращения вала, которое способно вызвать возникновение вибрации с периодом повторения (T_R); при этом

модуль повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью делить второй цифровой сигнал (S_RED2) на первую часть (2070) сигнала и вторую часть сигнала и

модуль повышения отношения сигнал-шум выполнен с возможностью генерировать цифровой выходной сигнал (О) в ответ на первую часть (2070) сигнала и вторую часть сигнала; причем цифровой выходной сигнал (О) имеет второе множество (O_LENGTH) выборочных значений, причем второе множество (O_LENGTH) является положительным целым числом, меньшим, чем первое множество (I_LENGTH).

21. Устройство по п.12, в котором

целочисленный коэффициент (М) задан в значении, пригодном для измерения состояний в сеансе измерения;

целочисленный коэффициент сохранен постоянным в течение сеанса измерения.

22. Устройство по п.12, в котором

первый прореживатель (310) имеет порт (404) для приема целочисленного коэффициента (М);

целочисленный коэффициент (М) задан в зависимости от детектированной скорости вращения (f_ROT).

23. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для инструктирования компьютеру выполнять этапы способа по любому из пп.1-11.