[發明專利]基于對信號的周期性信息進行分析的機器故障預測

有效

• 申請號: 201710980433.1
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107976304B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: S·V·鮑爾斯三世;R·D·斯凱里克
• 申請（專利權）人: 計算系統有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

“周期信號參數”(PSP)指示關于被監測機器中的自相關振動波形和潛在故障的周期性模式。該PSP基于從自相關波形和相關聯的振動波形的特征推導出的統計量度來計算。該PSP提供周期性的指示和潛在故障的泛化，而相關聯的波形的特征指示嚴重性。從使用兩種分析技術進行處理的振動信號推導出“周期性信息圖”(PIP)，以產生共享公共X軸的兩關于信號數據的X?Y圖。通過基于相應的X值將兩個圖上的Y值相關聯來創建PIP。PIP中的Y值的幅度通過乘法、取比例、求平均值或保持最大值來兩個源圖中推導出。

相關申請

本申請作為非臨時申請要求于2016年10月21日提交的、申請號為62/410,935的美國臨時專利申請的優先權，并且作為部分接續申請要求于2014年6月27日提交的、題為“對信號的周期性信息的分析(Analysis of Periodic Information in a Signal)”、申請號為14/316,883的美國非臨時專利申請的優先權，該美國非臨時專利申請要求于2013年7月2日提交的、題為“周期信號參數(Periodic Signal Parameter)”、申請序列號為61/842,035的美國臨時專利申請的優先權。

技術領域

本發明涉及對信號的分析。更具體地，本發明涉及從包含周期性信息的振動波形或其他信號中提取周期性信息并應用該周期性信息的方法。

背景技術

據估計，加工廠所發生的所有機械故障中的一般都是由于加工條件造成的。因此，向操作者提供關于加工機器以非最佳配置運行的反饋為操作者提供了一種用于避免有害的操作狀態方法，從而基本上延長了生產資產的平均故障間隔時間(MTBF)或平均維修間隔時間(MTBR)。

振動分析是一種用于檢測旋轉機械的故障的成熟技術。這與確定故障的嚴重性和特性的過程非常相關。分析過程的一部分涉及確定是否存在周期信號。盡管維護人員關心故障的具體分析，但是操作員只是想知道是否存在問題。為操作員提供少量故障相關參數就足以完成該任務。故障相關參數可以與特定振動頻率的能量的幅度(帶寬)、諸如峰值^TM之類的信號處理技術，以及周期性信號和非周期性信號的存在有關。根據帶寬和信號處理技術計算的參數被良好地定義。然而，并沒有對指示周期性信號和非周期性信號的存在的參數進行定義。

此外，檢測工業旋轉設備的機械故障的能力是一個需要具有多年的訓練和經驗的熟練分析人員的任務。執行機器診斷的技術人員必須精通用于分析該機器的技術和方法。用于此分析的典型振動頻譜包含1600個數據點，但是可能包含高達12800個點。實際上，這些數據值中只有少量數據值對于機器的診斷是重要的。對于技術人員而言，通常需要幾周的培訓，之后需要18-24個月的練習才能夠熟練地識別需要進行診斷的一些峰值。發展和留住有資格擔任技術人員的員工是行業中主要關注的因素，因為個體工廠可能只有一個這樣的員工。由中心診斷員負責分析多個工廠現場所收集的數據的趨勢—進一步降低了組織內冗余技能的可用性，進一步加劇了這種動態。因此，需要新的技術和數據圖，這將減少培訓需求，并簡化對更大的數據集中的相關數據點的識別。

此外，振動分析師需要工具來幫助區分振動信號中的非周期性信息和周期性信息。例如，需要分析工具來從由于在潤滑條件下而引起的大的非周期性信號(例如，70g信號)中提取指示軸承故障的低幅度周期信號(例如，10g信號)。這是一種常見的情況，其中，缺乏足夠的潤滑不可避免地導致軸承出現實際機械缺陷。盡早發現它對于延長機器壽命非常重要。

一個單獨但同樣重要的動態的是單個人被要求分析來自多個站點的數據。在這種情況下，即使是有經驗的分析師也需要下述其他工具，所述其他工具從較大的數據集中預先選擇和提取相關信息，從而顯著地減少分析人員必須篩選的數據量，簡化診斷過程，并提高診斷的效率和準確性。

此外，大數據集的管理對于與數據交互所需的任何個體都是一個持續的挑戰。這包括對所收集的數據進行的傳輸、存儲和檢索。