对具有旋转的机器组件的机器的监控制造技术

本发明专利技术涉及一种用于自动化地监控具有旋转的机器组件的机器的方法。其中，在彼此跟随的测量时间检测机器的运行参数的参数值，并且在预设的测量时长上分别检测机器的振动。对于每个测量时长确定在测量时长期间检测到的振动的振动频谱。从振动频谱中对于多个频率范围分别确定振动频谱的平均功率密度。在学习阶段期间，对于每个频率范围将用于平均的功率密度的模型函数确定为运行参数的函数。在监控阶段期间，对于每个测量时间和每个频率范围而言，期望的平均功率密度从在学习阶段中对于频率范围确定的模型函数中进行确定，并且与从检测到的振动中确定的平均功率密度进行比较。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于监控具有旋转的机器组件的机器的方法。
技术介绍
在工业领域中，具有旋转的机器组件的机器的组件，例如像装入到驱动系中的传动装置的传动装置轴承，在多数不可预设的时间之后经常具有异常情况，其或者通过自然的磨损或者通过零散出现的材料或系统错误来限定。及时地识别这种类型的缺陷在许多应用领域中都具有高的优先级，因为确定的部件的替代是缓慢的，运行故障是成本高昂的或者其他方面的损害是有问题的。由于该原因，经常与所谓的“维护服务”的服务商签订合同，其委托服务商及时地识别异常情况并且实施可能的维护措施。这种类型的服务(维护服务)现在极少是自动化的，并且因此以相对高的人工成本来实施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于监控具有旋转的机器组件的机器的改进的方法。该目的根据本专利技术通过权利要求1的特征实现。本专利技术的优选的设计方案是从属权利要求的内容。在用于监控具有旋转的机器组件的机器的根据本专利技术的自动化的方法中，在彼此跟随的测量时间检测机器的运行参数的参数值，并且在预设的测量时长上分别检测机器的振动。对于每个测量时长而言，取决于在测量时长期间检测到的振动的检测振动频率地确定振动振幅的振动频谱。从振动频谱中，对于多个频率范围分别确定振动频谱的平均功率密度。在包括多个测量时间的学习阶段期间，从对于这些测量时间确定的平均功率密度和检测到的参数值中，对于每个频率范围而言，将用于期望的在频率范围上平均的功率密度的模型函数确定为运行参数的函数。在监控阶段期间，对于每个测量时间和每个频率范围而言，形成用于从检测到的振动中确定的平均功率密度与期望的平均功率密度的偏差的偏差值。在此，用于测量时间和功率范围的期望的平均功率密度在通过在相应的测量时间检测到的参数值定义的位置处形成，作为在学习阶段对于功率范围确定的模型函数的函数值。根据本专利技术的方法提出(至少一个)学习阶段和(至少一个)监控阶段。在学习阶段期间，重复机器的运行参数的参数值并且检测机器的振动，并且由此对于不同的频率范围分别确定模型函数，其作为运行参数的函数给出了在相应的频率范围中的振动振幅的期望的平均功率密度。在监控阶段中，同样检测机器的运行参数的参数值和机器的振动，并且根据在学习阶段中确定的模型函数对于每个频率范围单独地评估检测到的振动。在学习阶段中确定的模型函数反映出机器的机器特定的特性，并且形成用于评估在监控阶段中检测的测量数据的基础。由此，该方法有利地普遍地、也就是对于不同的机器都适用，而不必预先获知机器特定的特性，因为这些特性在学习阶段期间已经被自动地学习了并且在学习阶段期间确定的模型函数中表现出来。不同频率范围的单独的评估借助简单的模型函数实现了质量上良好的模型化，例如借助运行参数的线性函数，其确定仅仅需要很少的测量数据。由此有利地获得了短的学习阶段，其也能够没有问题地并且没有大的时间损失地重复，例如考虑机器的和/或周边环境的基本变化。总体上，该方法实现了对普通类型的机器的自动化监控，并由此降低了尤其是对于监控机器所必要的人工成本，并且降低了监控的由此导致的易错性。本专利技术的一个设计方案提出，该机器是传动装置。本专利技术的该设计方案考虑到，直的传动装置容易受到取决于磨损和系统的异常情况的出现的影响，并且能够通过对振动频谱的根据本专利技术的评估有效地进行监控。本专利技术的另外的设计方案提出，转矩和/或转速和/或机器的旋转的机器组件的温度作为运行参数使用。该设计方案有利地充分利用的是，转矩、转速和旋转的机器组件的温度通常对在这些机器组件处检测到的振动频谱有特别强烈的影响，并且因此作为用于评估振动频谱的运行参数是特别重要的并且是合适的。本专利技术的另一个设计方案提出，频率范围的宽度随着增大的振动频率单调地增大。当振动频谱的对于监控机器来说重要的信息容量随着增大的振动频率而减少时，如经常出现的那样，频率范围的宽度随着增大的振动频率而增大是特别有利的。本专利技术的另一个设计方案提出，对于每个频率范围而言，通过如下的方式将模型函数确定为运行参数的线性函数，即训练用于评估模型函数的线性多元回归模型。运行参数的线性函数可以有利地特别简单和快速地、也就是由较少的测量数据确定。如上已经实施的那样，根据本专利技术的方法实现了运行参数的线性函数的有意义的应用，以便基于振动频谱的根据本专利技术的频率范围特定的评估来对期望的功率密度进行模型化。本专利技术的另一个设计方案提出，形成在从检测到的振动中确定的平均功率密度和期望的平均功率密度之间的、在标准正态分布上标准化的功率密度差，作为用于每个测量时间和每个频率范围的偏差值。在标准正态分布上标准化的偏差值有利地实现了对偏差值的简单和易懂的解释和评估。在此，用于测量时间和频率范围的标准化的功率密度差优选地根据公式由在从在测量时间检测到的振动中确定到的平均功率密度和用于该测量时间的期望的平均功率密度之间的功率密度差用于在该测量时间之前的测量时间的功率密度差的平滑的期望值和用于在该测量时间之前的测量时间的功率密度差的平滑的标准偏差形成。在此，t是时间指数，其根据测量时间的时间上的顺序对测量时间进行编号，并且i是频率范围指数，其对频率范围进行编号。由此，功率密度差分别标准化成标准正态分布的功率密度差其分别说明到其自身的分布的距离。另外表达的是，功率密度差由此转换成统计的参量，其尤其实现了对标准正态分布的通常的置信区间的使用，以便对功率密度差进行解释和评估。在此优选地，取决于用于该测量时间的功率密度差和用于在该测量时间之前的测量时间的平滑的期望值地，根据公式形成用于测量时间的平滑的期望值其中λ是平滑参数。此外，取决于用于该测量时间的功率密度差和平滑的期望值和用于在该测量时间之前的测量时间的平滑的标准偏差地，根据公式形成用于测量时间的平滑的标准偏差其中λ是平滑参数。本专利技术的前述的设计方案有利地实现的是，为了计算标准化的功率密度差而使用的分布参数和由于其递归的上述定义而运行的滑移的更新。根据公式在分布参数和的上述定义中出现的平滑参数λ由能预设的时间常数τ和机器的振动的检测的采样率fS形成。由此实现了具有能预设的时间常数τ的分布参数和的指数上的平滑。这尤其实现的是，可能产生的例如通过自然磨损引起并且仅仅缓慢进展的趋势信号分量(Trendsignalkomponenten)通过预设足够大的时间常数τ来消除或者抑制。在时间上对此相对快速产生的异常情况的信号由此不受影响。本专利技术的另一个设计方案提出，预设用于偏差值的公差范围，并且对于每个测量时间和每个频率范围而言，确定该偏差值是否处于预设的公差范围内。用于偏差值的公差范围有利地提供了定量的和能够自动化地使用的标准，以便频率范围特定地评估用于每个测量时间的平均功率密度。附图说明本专利技术的上述特性、特征和优点以及实现这些的方法和方式联系到联系附图做进一步说明的实施例的以下描述而变得清晰和易懂。在此示出：图1示出用于监控机器的方法的学习阶段的流程图，图2示出振动频率的频率范围，图3示出用于监控机器的方法的监控阶段的流程图，图4示出用于测量时间的、从检测到的振动中确定的平均功率密度和取决于频率范围的期望的平均功率密度，图5示出用于频率范围的、在对于测量时间从检测到的振动中确定的平均功率密度和用于测量时间的期望的平均功率密度之间的功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监控具有旋转的机器组件的机器的方法，其中，自动化地在彼此跟随的测量时间检测所述机器的运行参数的参数值(Pt)，并且在预设的测量时长上分别检测所述机器的振动，对于每个所述测量时长而言，取决于在所述测量时长期间检测到的所述振动的振动频率(f)地确定振动振幅的振动频谱(Yt(f))，从所述振动频谱(Yt(f))中，对于多个频率范围分别确定所述振动频谱(Yt(f))的平均功率密度在包括多个所述测量时间的学习阶段期间，对于每个所述频率范围而言，从对于所述测量时间确定的平均功率密度和检测到的所述参数值(Pt)中，将用于期望的在所述频率范围上平均的功率密度的模型函数(至)确定为所述运行参数的函数，并且在监控阶段期间，对于每个所述测量时间和每个所述频率范围而言，形成用于从检测到的所述振动中确定的平均功率密度与期望的平均功率密度的偏差的偏差值，其中，用于测量时间和功率范围的所述期望的平均功率密度在通过在相应的测量时间检测到的所述参数值(Pt)定义的位置处形成，作为在所述学习阶段对于所述功率范围确定的模型函数(至)的函数值。

【技术特征摘要】
2015.04.15 EP 15163653.71.一种用于监控具有旋转的机器组件的机器的方法，其中，自动化地在彼此跟随的测量时间检测所述机器的运行参数的参数值(Pt)，并且在预设的测量时长上分别检测所述机器的振动，对于每个所述测量时长而言，取决于在所述测量时长期间检测到的所述振动的振动频率(f)地确定振动振幅的振动频谱(Yt(f))，从所述振动频谱(Yt(f))中，对于多个频率范围分别确定所述振动频谱(Yt(f))的平均功率密度在包括多个所述测量时间的学习阶段期间，对于每个所述频率范围而言，从对于所述测量时间确定的平均功率密度和检测到的所述参数值(Pt)中，将用于期望的在所述频率范围上平均的功率密度的模型函数(至)确定为所述运行参数的函数，并且在监控阶段期间，对于每个所述测量时间和每个所述频率范围而言，形成用于从检测到的所述振动中确定的平均功率密度与期望的平均功率密度的偏差的偏差值，其中，用于测量时间和功率范围的所述期望的平均功率密度在通过在相应的测量时间检测到的所述参数值(Pt)定义的位置处形成，作为在所述学习阶段对于所述功率范围确定的模型函数(至)的函数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器是传动装置。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，转矩和/或转速和/或所述机器的所述旋转的机器组件的温度作为所述运行参数使用。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述频率范围的宽度随着增大的所述振动频率(f)单调地增大。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于每个所述频率范围而...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨宁·奥克森费尔德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE