專利名稱：用于機器狀態監控的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I的前序部分用于機器狀態監控的方法。
背景技術：
機器的狀態監控(其也以概念條件監控(Condition Monitoring)來稱呼)涉及識別在待監控的機器處的狀態變化，以便及時識別機器的尤其關鍵的運行狀態并且因此以便例如防止機器的損壞。從實踐中已經已知用于機器的機器狀態監控的方法，其中在從實踐中已知的方法中，在待監控的機器的運行期間至少一個機器參數被監控，即這樣，使得那么當至少一個所監控的機器參數達到極限值時，推斷出機器狀態變化、尤其機器的關鍵運行狀態。在此例如能夠監控在待監控的機器處的機器參數(例如電流、電壓、溫度、壓力或還有振動)，與對于機器的整個運行區域有效的、全局的極限值進行比較。由此例如已知基于在機器的整個運行區域上執行的振動分析來確定累積的振動值并且將該累積的振動值 與對于機器的整個運行區域有效的、全局的極限值進行比較，其中那么當累積的振動值達到全局的極限值時，推斷出機器狀態變化。雖然利用這樣的從實踐中已知的方法已可實現在機器處的狀態監控，但是其有效性受限。
發明內容
由此出發，本發明的目的在于提供一種新型的用于機器狀態監控的方法。該目的通過根據權利要求I的方法來實現。根據本發明，在限定的運行點區域中根據至少另一機器參數來監控至少一個所監控的機器參數，其中那么當在限定的運行點區域內至少一個所監控的機器參數達到至少一個運行點區域個體的(betriebspunktbereichindividuell)極限值時，推斷出狀態變化。在此利用本發明提出一種全新的用于機器狀態監控的方法。因此在此本發明的意義在于，在限定的運行點區域中根據至少另一機器參數來監控至少一個所監控的機器參數，其中那么當在限定的運行點區域內至少一個所監控的機器參數達到至少一個個體的極限值時，推斷出機器狀態變化。相應地在此本發明的意義在于，不本身孤立地全局地在整個運行區域上監控機器參數，而是根據其它機器參數對于限定的運行點區域監控機器參數。那么以此可以可靠地識別在機器處長期的且發展的狀態變化。優選地，機器的運行區域被分成為在運行點區域中的至少一維的矩陣，其中在運行點區域中該或者每個待監控的機器參數的監控這樣實現，即首先確定，當前的運行點落到哪個運行點區域中，并且然后關于該或者每個相應的運行點區域個體的極限值實現該或者每個待監控的機器參數的監控，尤其在運行區域的這樣的運行點區域中，機器的相對大量的實際開動的運行點相應落在其中。上述操作方式允許特別有效率的機器狀態監控。當機器的運行區域被分成運行點區域并且監控僅在這樣的運行點區域中(機器的相對大量的實際開動的運行點相應落在其中)實現時，在最佳利用所提供的資源的情況下可提供有效的機器狀態監控。
那么當根據唯一的另外的機器參數監控所監控的機器參數時，實現將運行區域分成為一維矩陣或向量。那么當根據兩個另外的機器參數監控所監控的機器參數時，實現將運行區域分成為二維矩陣。那么當根據一定數量i的另外的機器參數監控所監控的機器參數時，實現將運行區域分成為i維矩陣。運行點區域在此應理解為來自機器的總的、全局的運行區域中的區域，其關于對于該運行點相關的機器參數相應具有限定的寬度。對于該運行點區域相關的機器參數在此確定其尺寸。根據本發明的一有利的改進方案，當運行點在相應的運行點區域中被開動限定的最少持續時間時，其那么才被用于監控該或者每個待監控的機器參數。在此優選地，允許以少于限定的容許時間(Toleranzzeit)離開相應的運行點區域。那么當運行點在相應的運行點區域中被開動限定的最少持續時間時，當其那么才被用于監控時，機器狀態監控的可靠性可被提高，因為那么僅短時間開動的且不太有效的運行點不流入機器狀態監控中。 在容許時間上不考慮在機器狀態監控中僅短期地離開運行點區域，由此在沒有對于機器狀態監控的質量損失(Qualitaetseinbusse)的情況下其實用性可被提高。優選地，對于當前的運行點該或者每個待監控的機器參數的監控在相應的運行點區域中這樣實現，即首先對于當前的運行點，對于該或者每個待監控的機器參數相應確定中間值，并且接下來關于該或者每個運行點區域個體的極限值實現該或者每個對于當前的運行點所確定的中間值的監控，即這樣，使得檢查對于當前的運行點所確定的中間值中的至少一個是否偏離于相應的對于來自同一運行點區域的運行點所確定的中間值多于相應的運行點區域個體的極限值。上述評估經由該或者每個待監控的機器參數的靜態評估允許特別簡單的且有效的機器狀態監控。
本發明的優選的改進方案從從屬權利要求和接下來的說明中得出。不限制于此地，根據附圖來詳細闡述本發明的實施例。其中
圖I示出用于說明根據本發明的用于機器狀態監控的方法的信號流圖。附圖標記清單 10方框
11方框 12方框 13方框 14方框 15方框 16方框 17方框 18方框 19方框 20方框21方框 22方框 23方框 24方框 25方框。
具體實施例方式在此本發明涉及一種用于機器狀態監控的方法，以便識別機器狀態的變化、由此例如機器的關鍵運行狀態。接下來對于優選的應用情況說明本發明，在其中應監控在渦輪機處、由此例如在壓縮機處的污結(Fouling)作為關鍵的運行狀態。污結理解成在渦輪機處的沉積物或者污物，其在運行期間構造在渦輪機處。在此參考圖I的信號流圖詳細說明該方法。圖I的信號流圖的方框10顯示根據本發明的用于機器狀態監控(即用于監控在 渦輪機處的污結)的方法的開始。在根據本發明的方法的方框11中預設待監控的機器參數。在識別在渦輪機處的污結時，待監控的機器參數優選地涉及體積流量和含差(Enthalpiedifferenz),其以特性場的形式限定渦輪機的運行區域。此外在方框11中預設尺寸，以便將待監控的機器的運行區域、在此渦輪機的取決于體積流量和焓差的特性場優選地分成為在多個運行點區域中的多維矩陣。因此在方框11中不僅對于焓差而且對于體積流量，用于特性場的運行點區域的參數區域寬度或場尺寸相應被限定，其中在用戶側對于運行點區域可自由選擇場尺寸(Felddimension)。根據所選擇的用于機器的運行點區域的場尺寸或者參數區域寬度，機器的整個運行區域(在此渦輪機的特性場)被分成一定數量N的運行點區域，其中在方框11中從運行點區域總數N中附加地預設運行點區域數量k(k〈N)，其應被考慮用于實用地且節省資源地執行根據本發明的方法。在根據本發明的方法的方框12中，在將機器的整個運行區域分成數量N的運行點區域之后，在待監控的機器運行期間確定該運行點區域，機器的相對大量的實際開動的運行點相應落在其中。相應地，在方框12中從機器的運行區域的總數N個運行點區域中確定k個最常開動的運行點區域。在方框13中限定機器參數，其借助于接下來實施的方法來測量和/或計算，其中在優選的應用情況中、即在識別在渦輪機處的污結時，這些在方框13中所預設的、測量的和/或計算的機器參數中優選地可涉及渦輪機的導向葉片位置、涉及渦輪機的效率以及涉及渦輪機的另外的機器參數如溫度和壓力。在方框11、12和13的意義中，一方面在機器的總的或全局的運行區域以多維矩陣的意義被分成總數N個運行點區域并且k個最常開過的運行點區域被從該總數N個運行點區域中確定之后，那么接下來在方框14至25的意義中實現真正的機器狀態監控，即在應用在方框13中所限定的數據的情況下相應對來自總數N個運行點的k個最常開過的運行點區域。
在步驟14中檢查機器(在此渦輪機)的當前的運行點是否落到k個最常開動的運行點區域中的一個中。如果在步驟14中確定當前的開動的運行點不落到k個最常開動的運行點區域中的一個中，則該當前開動的運行點不被用于接下來的機器狀態監控，而是將以圖I的分支返回的意義分支返回到方框14。反之如果在步驟14中確定，當前開動的運行點落到k個最常開動的運行點區域中的一個時，則從方框14出發分支到方框15并且繼續進行機器狀態監控。在方框15中檢查當前的運行點是否在相應的運行點區域中被開動最少持續時間。如果這不是該情況(即當前的運行點在相應的運行點區域中不被開動對于評估必需的最少持續時間)，則從方框15出發分支到方框16并且在方框16中檢查運行點是還處于相應的運行點區域中還是已離開它。如果在方框16中確定運行點還處于對應的運行點區域中，則從方框16出發分支 返回到方框15并且繼續檢查在相應的運行點區域中是否達到最少持續時間。反之如果在方框16中確定在相應的運行點區域中尚未達到最少持續時間的情況下當前的運行點已離開相應的運行點區域，則從方框16出發分支到方框17并且在方框17中檢查離開相應的運行點區域是否以少于限定的容許時間實現。如果這不是該情況(即在監控和評估當前開動的運行點時超過對于離開相應的運行點區域的容許時間)，則從方框17出發分支返回到方框14并且不再對該當前的運行點繼續執行狀態監控。反之如果在方框17中確定未超過對于離開相應的運行點區域的容許時間(即僅短期離開當前的運行點的運行點區域)，則從方框17出發分支到方框15并且繼續進行機器狀態監控，即那么當在方框15中確定當前的運行點在相應的運行點區域中被開動限定的最少持續時間時，從方框15出發分支到方框18。在方框18中可在當前所監控的運行點的相應的運行點區域中根據至少另一機器參數實現該或每個待監控的機器參數的監控或機器狀態監控的最佳的過濾。那么當在方框18中確定對于該或每個另外的機器參數確定與比較值的不允許地高的偏差時，從方框18出發分支返回到方框14并且對當前的運行點中斷相應的待監控的機器參數的監控。在監控在渦輪機處的污結狀態時，在方框18中用于過濾的該另外的機器參數例如可涉及渦輪機的吸氣溫度。如果確定吸氣溫度在當前待評估的運行點的當前的運行點區域中偏離對應的比較值多于極限值，則中斷進一步的狀態監控，以便消除吸氣溫度偏差對識別在渦輪機處的污結的影響和污結的通過不允許地高的吸氣溫度偏差所引起的錯誤識別。那么當在方框18中不實現當前的運行點的過濾時，從方框18出發分支到方框19，其中然后在方框19中對于當前的運行點、即對于當前的運行點的所監控的機器參數相應確定并儲存對應的中間值。在監控在渦輪機處的污結的情況中，在方框19中尤其對于當前運行點確定并儲存導向葉片位置的中間值和對于當前的運行點的效率的中間值。從方框19和對于當前的運行點相應確定中間值出發，在當前的運行點中待監控的機器參數然后被分支到方框20、21和22。因此在監控在渦輪機處的污結的優選的實施示例中，在方框20中確定導向葉片位置的所有對于與當前的運行點相匹配的運行點區域所確定并儲存的中間值的最小絕對值。在方框21中，對于與當前的運行點相匹配的運行點區域，確定效率的所有對于與當前的運行點相匹配的運行點區域所確定并儲存的中間值中的最大絕對值。在方框22中從與當前的運行點相匹配的運行點區域的所確定并儲存的中間值中確定至少一個回歸斜率(Regressionssteigung),在此導向葉片位置的中間值的回歸斜率。接下來從方框20和21和22分支到方框23，其中在方框23中檢查對于當前的運行點所確定的中間值中的至少一個是否偏離相應的對于同一運行點區域從前面的運行點 所確定的中間值多于對應的運行點區域個體的極限值。因此對于監控在渦輪機處的污結的優選的實施示例檢查導向葉片位置的對于當前運行點所確定的中間值是否偏離對應的運行點區域的導向葉片位置的最小絕對值多于極限值。對于效率的中間值在方框23中檢查效率的對于當前的運行點所確定的中間值是否偏離對應的運行點區域的相應的最大絕對值多于極限值。對于回歸斜率將在方框23中檢查其是否大于對應的運行點區域的個體的極限值。如果在方框23中對于至少一個中間值和/或回歸斜率確定這樣的偏差,則從方框23出發分支到方框24并且在方框24中推斷出機器機器狀態變化、由此例如機器的關鍵運行狀態，其中然后在優選的實施示例中推斷出渦輪機的污結。反之如果在方框23中確定既不對于所確定的中間值中的一個也不對于回歸斜率存在與對應的運行點區域個體的極限值的偏差，因此從方框23出發分支到方框25，其中在方框25中檢查對于與當前的運行點相匹配的運行點區域限定的等候時間是否結束。如果這不是該情況，則從方框23出發分支返回到方框25，并且利用機器狀態監控的另一實施方案等候如此長的時間，直到該等候時間停止。反之如果在方框25中確定等候時間結束，則從方框25出發分支返回到方框14并且繼續進行機器狀態監控。在此利用本發明能夠及時或提早識別機器狀態變化和由此在待監控的機器處的關鍵的運行狀態。因此可避免機器故障和機器損壞。經由在運行點區域中至少一維的、優選地多維的矩陣的意義中劃分運行區域，根據本發明的方法允許根據其它的機器參數監控機器參數，運行點區域涉及機器的整個運行區域的準靜態或者靜態的運行點區域。在這樣的準靜態或者靜態的運行點區域中實現待監控的機器的準靜態或者靜態的運行。在此該假設(Annahme)適用，即待監控參數、在所顯示的實施示例中待監控的導向葉片位置或者待監控的效率在這樣的準靜態或者靜態的運行點區域內基本保持不變并且僅在機器狀態變化時發生所監控的參數的相應的變化。為了愛惜資源，僅僅最常開動的準靜態的或者靜態的運行點區域被用于根據本發明的方法。
權利要求
1.一種用于機器狀態監控的方法，其中在機械運行期間至少一個所測量的和/或所計算的機器參數被監控，并且其中那么當至少一個所監控的機器參數達到極限值時，推斷出機器狀態變化、尤其機器的關鍵運行狀態，其特征在于，在所述機器的限定的運行點區域中根據至少另一機器參數來監控至少一個所監控的機器參數，其中那么當在限定的運行點區域內至少一個所監控的機器參數達到至少一個運行點區域個體的極限值時，推斷出機器狀態變化。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述機器的運行區域被分成為在運行點區域中的至少一維矩陣，并且在運行點區域中所述或者每個待監控的機器參數的監控這樣實現，即首先確定當前的運行點落到哪個運行點區域中，并且然后關于所述或者每個相應的運行點區域個體的極限值實現所述或者每個待監控的機器參數的監控。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述或者每個待監控的機器參數的監控僅在所述機器的運行區域的一定數目的運行點區域中實現，即在所述運行區域的這樣的運行點區域中，所述機器的相對大量的實際開動的運行點相應落在其中。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述或者每個待監控的機器參數的監控僅在所述機器的運行區域的準靜態的運行點區域或者靜態的運行點區域中實現。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，當運行點在相應的運行點區域中被開動限定的最少持續時間時，那么所述運行點才被用于監控所述或者每個待監控的機器參數。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在此允許以少于限定的容許時間離開相應的運行點區域。
7.根據權利要求I至6任一項所述的方法，其特征在于，對于當前的運行點所述或者每個待監控的機器參數的監控在相應的運行點區域中這樣實現，即首先對于當前的運行點，對于所述或者每個待監控的機器參數相應確定并且儲存中間值，并且接下來參考所述或每個運行點區域個體的極限值實現所述或者每個對于當前的運行點所確定的中間值的監控，即這樣，使得檢查對于當前的運行點所確定的中間值中的至少一個是否偏離于相應的對于來自同一運行點區域的運行點所確定的中間值多于相應的運行點區域個體的極限值。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在確定且儲存對于運行點區域的中間值后，在同一運行點區域中才在限定的等候時間結束之后在相應的運行點區域中實現所述或者每個待監控的機器參數的重新監控。
9.根據權利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于，在限定的運行點區域中監控所述或者每個待監控的機器參數時，根據至少另一機器參數的過濾這樣實現，使得那么當對于所述或者每個另外的機器參數確定有與比較值的不允許地高的偏差時，相應的運行點不被用于監控所述或者每個待監控的機器參數。
10.一種根據權利要求I至9中任一項所述的用于機器狀態監控的方法的應用，用于確定作為渦輪機的關鍵運行狀態的污結，其中在運行點區域中所述渦輪機的取決于體積流量的且取決于焓差的特性場被分成為所述渦輪機的運行區域，即首先確定所述特性場的一定數目的最常開動的運行點區域，并且接下來在所述最常開動的運行點區域中作為機器參數監控所述渦輪機的導向葉片位置和/或效率，其中那么當在限定的運行點區域內所監控的導向葉片位置和/或所監控的效率達到運行點區域個體的極限值時，推斷出在所述渦輪機處的污結。·
全文摘要
本發明涉及一種用于機器狀態監控的方法，其中在機械運行期間至少一個所測量的和/或所計算的機器參數被監控，并且其中那么當至少一個所監控的機器參數達到極限值時，推斷出機器狀態變化、尤其機器的關鍵運行狀態，并且其中在機器的限定的運行點區域中根據至少另一機器參數來監控至少一個所監控的機器參數，其中那么當在限定的運行點區域內至少一個所監控的機器參數達到至少一個運行點區域個體的極限值時，推斷出機器狀態變化。
文檔編號G05B19/048GK102914990SQ20121024051
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者D.博加茨基, P.屈佩爾, O.佐博耶夫 申請人:曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司