用于分析具有旋转部件的机器振动的设备和方法技术

一种分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态的设备和方法，包括：输入端，用于接收振动信号、所述旋转速度和运算器控制信号。A/D转换器、包络器、降采样器、增强器在时域运行以执行离散自相关，而分析器执行状态监视功能，以便分析机器的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及机器状态的分析方法，并涉及机器状态的分析设备。本专利技术也涉及包括这样的设备的系统并涉及操作这样的设备的方法。本专利技术也涉及使计算机执行分析功能的计算机程序。
技术介绍
具有运动部件的机器容易随着时间流逝而受到磨损，这往往使机器的状态退化。 这样的具有可运动部件的机器实例为电机、泵、发电机、压缩机、车床和计算机数控机器。可运动部件可以包括轴和轴承。为了防止机器故障，这样的机器应当取决于机器的状态受到维护。所以优选情况下时常评估这样的机器的运行状态。通过测量从轴承发出的振动或者通过测量机器外壳上的温度，能够确定运行状态，机器的温度取决于轴承的运行状态。对具有旋转或其他运动部件的机器进行这样的状态检查对于安全非常重要，对于这样的机器的寿命长度也非常重要。手工地在机器上进行这样的测量已经公知。普通的做法是由操作员在测量仪器的帮助下在一台或几台机器上的测量点进行测量。许多商用仪器已经面世，它们取决于以下事实滚珠轴承中的缺陷产生短脉冲，通常称为冲击脉冲。冲击脉冲测量装置可以产生指示轴承或机器状态的信息。WO 03062766公开的机器具有测量点以及具有一定轴直径的轴，其中机器使用时轴能够旋转。WO 03062766也公开了具有旋转轴的机器的状态分析装置。所公开的装置具有传感器，用于产生指示测量点振动的测量值。WO 03062766中公开的装置具有数据处理器和存储器。该存储器可以存储程序代码，当程序代码在数据处理器上运行时，将使分析装置执行机器状态监视功能。这样的机器状态监视功能可以包括冲击脉冲测量。UK专利申请GB 2 190 198 A公开了用于分析具有周期地重复的运行循环的机器的运行的振动分析系统。GB 2 190 198 A教导了提供振动检测装置，在使用中它与该机器操作地相关联，而循环监视器产生与该机器周期率相关的信号。模拟振动信号从振动检测装置经由放大器传递到包络级并从那里到A/D转换器，以某速率对模拟振动信号采样，例如每循环36000次模拟到数字转换。A/D转换后的信号被传递到采样器，它用于将模拟到数字转换器输出表示的十个数值的每个连续组平均从而获得3600个振动值“样点”。这些样点经由时基控制器向样点平均器提供，它具有的寄存器中有多个循环的机器运行循环中对应点的累积的振动值。这许多寄存器的每一个中的总振动值除以运行循环数以给出机器运行循环中每个采样点的线性算术平均振动值。在对其进行分析操作的预定数目的运行循环结束后，平均振动值的序列将表示对于机器运行循环即在时域中在振动检测装置的位置经历的平均振动。根据GB 2 190 198的振动分析系统也包括事件识别装置，以确定平均振动值揭示的运行循环中某事件的发生。根据GB 2 190 198，以这种方式或许有可能识别轴承故障和其他事件。
技术实现思路
本专利技术的一方面涉及的问题是在具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器中能够防止由于机械磨损或故障的未预计到的机器破坏。通过分析具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器状态的设备解决这个问题，包括输入端，用于接收模拟测量信号，该信号指示具有振动频率和重复频率的振动信号特征；A/D转换器，用于根据所述模拟测量信号产生数字测量信号，所述数字测量信号具有第一采样频率，所述第一采样频率为所述振动频率的至少两倍；包络器，用于产生指示所述重复频率的包络信号；降采样器，用于根据所述包络信号产生降采样后第一数字信号，使得所述降采样后第一数字信号具有降低采样频率；增强器，具有用于接收所述降采样信号的输入端，其中所述增强器在时域中运行，对所述降采样后第一数字信号进行离散自相关，以便产生增强器输出信号序列；以及分析器，用于执行状态监视功能，以便根据所述增强器输出信号序列分析机器的状态。这种解决方案具有的有利效果是在具有可以某一旋转速度旋转的部件的机器中能够更早检测出初始故障，即更早检测出刚刚开始发展的故障。实现所述早期检测的原因是关于所述增强器输出信号序列中重复信号特征，显著降低了随机信号分量的振幅，从而使所述分析器能够根据所述增强器输出信号序列产生数据指示所述初始故障的诊断。根据这样的诊断可以进行机器保养，并且如果所述诊断数据指示了机器破坏的危急风险，那么所述机器或所述被监视的旋转部件可以停止或减速，以便防止机器破坏。已经知道在某些机械中发生过未预计到的机器破坏，即使在所述机器已经受到基本上连续的状态监视时。这样的未预计到的破坏对机器拥有者损失很大并可能导致其他的负面效应，如在未预计到的机器故障使机器部件跌落时。本专利技术人意识到，在某些机械的机械振动中存在着特别高的噪声级别，并且这样的噪声级别妨碍了对机器故障的检测。因此，对于某些类型的机械，保护性状态监视的常规方法已经无法对即将到来的退化状态提供足够早期和/或可靠的警告。本专利技术人推断，在这样的机械中可能存在着表明已退化状态的机械振动VM，但是测量振动的常规方法可能尚未完善。本专利技术人意识到，常规分析系统的这种尚未完善可能是由于所述测量信号的信噪比SNR低到阻止或妨碍了检测到指示初始故障的任何振动信号分量。本专利技术人还意识到，具有缓慢旋转的部件的机器是似乎特别易于突发或未预计到的故障或破坏的机械类型。本专利技术人还意识到，低旋转速度fMT可以引起机械振动Vm的振幅比旋转速度更高的情况下低。当指示初始机器故障的机械振动Vm具有低振幅时，所述测量信号中的噪声内容将变得相对来说更高。当在具有低于50rpm的旋转速度的机器上测量时，由所述降采样器传递的所述包络和降采样后数字测量信号可能噪声高到在所述降采样后数字测量信号被直接馈入所述分析器时阻止成功的状态监视分析。换言之，所述降采样后数字测量信号的信噪比SNR可能低到阻止或妨碍了检测到任何振动信号分量&。本专利技术人在已经意识到某些机械的机械振动中特别高的噪声级别妨碍对机器故障的检测之后，提出了在噪声环境中能够检测微弱机械信号的方法。如上所述，噪声测量信号Sea中振动信号分量4的重复频率fD取决于指示被监视机器的旋转部件的初始故障的机械振动Vm。本专利技术人意识到，有可能检测出初始故障，即刚刚开始发展的故障，只要能够辨别出对应的微弱信号。因此，测量信号可以包括取决于可旋转运动部件振动的至少一个振动信号分量 Sd,其中所述振动信号分量具有重复频率fD，它取决于可旋转运动部件的旋转速度fK。T。所以，取决于可旋转运动部件的振动的振动信号分量的存在，可以提供被监视机器的退化状态或初始故障的早期指示。权利要求的解决方案有益地能够检测两个不同的故障特征 Μ、SD2,它们可以具有互相不同的重复频率fD1、fD2。因此，所述增强器有益地适于增强具有互相不同的重复频率 fD1、fD2的不同特征^11Ad215在这个语境中，重复频率值fD1、fD2都与被监视旋转部件的旋转速度成正比，同时重复频率fD1不同于重复频率fD2。根据所述装置的实施例所述增强器适于处理所述第一数字信号的第一多个输入样点值，以便产生具有第二多个输出样点值的输出信号序列；所述第二多个为正整数。可以指示退化状态的相对高频振动信号特征的所述检测和收集要求采样频率，根据尼奎斯特标准，它必须为所述振动信号特征的最高频率的至少两倍。因此，这个收集过程不可避免地导致所述数字测量信号中相对大数目的样点值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LO·E·海迪恩，
申请(专利权)人：SPM仪器公司，
类型：发明
国别省市：