使用間斷檢測的機器狀況監測制造技術

觀察機器的狀況信號并檢測狀況信號中的一個或多個間斷。（例如通過將移動因子應用于狀況信號的模型來）補償狀況信號中的間斷并確定所補償的狀況信號的趨勢。所述趨勢被用于預測機器中的未來故障狀況。包括觀察模型和演化模型的卡爾曼濾波器被用于確定所述趨勢。使用假設測試來檢測所觀察信號中的間斷。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術一般地涉及機器狀況監測，并且更特別地涉及使用間斷檢測 來進行趨勢分析以用于機器狀況預報。
技術介紹
機器狀況監測(MCM)是監測一個或多個機器參數的過程，從而機 器參數的明顯變化能夠表明當前或發展中的狀況(例如失靈、故障等)。 這樣的機器包括旋轉和固定機器，諸如渦輪機、鍋爐、熱交換器等。所 監測機器的機器參數可能是可由適當的傳感器監測的振動、溫度、摩擦、 用電量(electrical usage )、功耗、聲音等。這些傳感器的輸出可具 有傳感器信號或類似的信號形式和/或可被集合成傳感器信號或類似信 號。一般地，狀況(condition)是機器參數與閾值的比較。例如，可 利用等式和/或不等式運算符如<，=，>，*，=， <， >等將機器參數 值與閾值進行比較。因此，狀況信號是基于機器參數值的信號(例如， 多個機器參數值分組為離散或連續的信號)。因為機器傳感器易受一定 量的不確定性、誤差、噪聲等等的影響，所以狀況信號由實際信號以及 一定量的噪聲組成。機器狀況監測系統一般使用多個規則來限定待監測的機器參數和 關于那些機器參數的(例如表明狀況變化的)關鍵信息。在某些情況下， 成百上千的傳感器監測和/或記錄這些機器參數。然后，這些傳感器的 輸出(例如傳感器信號、傳感器估計、傳感器殘數(residue)等)可 被用作一個或多個規則的輸入。規則用于檢測故障，但是規則必須將故 障(例如錯誤警報)的不當指示最小化。通常，簡單規則被構造為指示 性的條件邏輯操作(例如，"如果-則"語句)。規則的輸入，即"如果"，是如上所述的狀況(例如，如果機器參數A〉閾值B)，而規則的輸出， 即"則"，是故障(例如，則故障類型l)。MCM中的故障預報用于預測機器的未來參數值和/或狀況信號。也就 是說，故障預報試圖確定故障狀況或其它重要的機器事件將在什么時候 發生。可采取預防性的維護或其它動作來預防這些故障。目前，機器狀況監測故障預報依賴于狀況信號的趨勢分析。對當前 的和以前的機器參數值進行分析以確定狀況趨勢。通過確定逼近該趨勢 的方程如多項式方程來確定狀況趨勢。基于該趨勢分析，可確定機器的 未來狀況。然而，這種基本的趨勢分析不能考慮到狀況信號中的間斷。 也就是說，MCM中的當前趨勢分析容易錯誤地預測趨勢并因而錯誤地預 測失靈時間。因此，需要替換方法用以在機器狀況監測期間分析趨勢并檢測間斷。
技術實現思路
本專利技術提供用于通過檢測和補償觀察信號中的間斷來進行機器狀 況監測和故障檢測的方法和儀器。觀察機器的狀況信號并在狀況信號中 檢測到 一 個或多個間斷。(例如通過將移動因子應用于這些信號的模型 來)補償狀況信號中的間斷并確定所補償的狀況信號的趨勢。所述趨勢 被用于預測機器中的未來故障狀況。在一些實施例中，包含觀察模型和演化模型的卡爾曼濾波器被用于 確定所迷趨勢。使用假設測試來檢測觀察信號中的間斷。確定狀況信號 中的間斷概率和在給定觀察狀況信號情況下實際狀況信號的條件概率。 迭代地確定在給定所接收的狀況信號和移動因子情況下的移動因子和 實際信號的條件概率，直到達到在給定所接收的狀況信號和移動因子情 況下實際信號的最大條件概率。通過將狀況信號中的不間斷概率與給定所 接收的狀況信號情況下實際狀況信號的條件概率相乘來計算第一間斷評估。 類似地，通過將狀況信號中的間斷概率與給定所接收的狀況信號情況下實際 狀況信號的條件概率相乘來計算第二間斷評估。最后，只在第二間斷評估大 于第一間斷評估時，才表明狀況信號中存在間斷。通過參考下面的詳細說明和附圖，本專利技術的這些和其它優點將對本 領域的技術人員來說是顯而易見的。8附圖說明圖l繪出狀況信號的圖表；圖2繪出狀況信號和現有技術趨勢分析曲線的圖表；圖3繪出根據本專利技術實施例的狀況信號和趨勢分析曲線的圖表；圖4是根據本專利技術實施例的機器狀況監測的方法的流程圖6是根據本專利技術實施例的機器狀況監測系統的圖示；圖6是計算機的示意圖。具體實施例方式本專利技術 一般性地提供用于在機器狀況監測期間使用間斷檢測來準 確地預測故障的方法和儀器。雖然在此所討論的是機器狀況監測的方法 及其狀況信號的趨勢分析，但是本領域的技術人員將認識到，在此所述 的趨勢分析中的間斷檢測并不限于機器狀況監測，而是可擴展到任何需 要檢測信號中的間斷的適當系統。因而，本專利技術可應用于任何適當的預 告方法或算法，諸如天氣預告、社會和/或行為模式、結構體系 (architecture )等。圖1-3繪出在機器狀況監測期間所使用的信號(例如，狀況信號、 機器狀況信號等)。這些信號可表示由機器的一個或多個傳感器所獲得 的機器參數值。雖然被表示為信號的圖表，但是應當理解，這些圖表表 示實際獲得的(例如測量到的)待分析信號。出于說明本專利技術實施例的 目的，在圖1-3中繪出相同的信號。圖1提供狀況信號100和與其相 關的某些特征的概覽；圖2示出趨勢分析的現有技術方法；圖3繪出根據本專利技術實施例的趨勢分析。圖1繪出狀況信號100的圖表。狀況信號100可能是表明當前機器 狀況的狀況信號。例如，狀況信號IOO可能是特定機器的溫度測量。在 MCM中，該機器可能服從閾值規則，諸如"如果溫度>14,則存在溫度 故障。"也就是說，當所測得的溫度超過閾值102 (例如超過14)時， 則達到故障狀況，這可表明機器失靈、需要維護等等。如上面所討論的， 希望預測規則的輸入何時為真以及何時輸出故障(例如，當狀況信號100 跨過閾值102時)。狀況信號100可具有一個或多個間斷104(例如偏移(shift))。在9圖l-3的示例中，狀況信號100具有大約在第80個和第120個參數值 (例如，在時刻(t) 80和IOO)之間的大約為幅度(magnitude) 10 的間斷104。然而，因為狀況信號100沒有達到閾值102 (例如，沒有 超過14)，所以不應該給出和/或指示警報、故障或故障狀況。如在此所 討論的，"間斷"或偏移類似于數學中的跳躍型間斷，但是與數學中的 跳躍型間斷有所區別。狀況信號IOO是在每個時刻t都具有不同參數值 的連續信號。在本專利技術的情況下，間斷是狀況信號參數值的快速和劇烈 偏移，當為這些偏移建模時，這些偏移導致對狀況信號進行估計的方程 的明顯變化，而這些明顯變化呈現為故障趨勢。換句話說，任何比演化 模型所描繪的變化得更快速的狀況信號都能夠被視為具有間斷。圖2繪出狀況信號100的常規分析圖表。也就是說，在如圖1所示 的狀況信號100的圖表上加上了現有技術趨勢分析曲線202。通過為趨 勢分析曲線202確定方程或者以其它方式為趨勢分析曲線202建模，可 做出測得的溫度將什么時候超過閾值102的預測。大約從第200個參數值開始，狀況信號IOO展現出向上趨向閾值102 (未在圖2中示出)的基本上線性的趨勢204。然而，因為間斷1(M不 促使狀況信號IOO超過閾值102 (例如，間斷104是溫度方面不明的、 但不合理的尖峰)，所以趨勢分析不應該示出在大約第80個和第HO個 參數值之間的趨勢。更確切地說，趨勢分析曲線202只應該示出在大約第200個參數值之后的趨勢204。常規的趨勢分析將輸入信號(例如狀況信號100)擬合為多項式曲線以確定趨勢分析曲線202。卡爾曼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器狀況監測的方法，包括：　接收狀況信號；　檢測狀況信號中的間斷；　補償狀況信號中的間斷；以及　確定所補償的狀況信號的趨勢。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C諾伊鮑爾，C源，
申請(專利權)人：西門子共同研究公司，
類型：發明
國別省市：US[]