BRPI1103838B1

BRPI1103838B1 - Vibration data selection and storage method

Info

Publication number: BRPI1103838B1
Application number: BRPI1103838A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Atem De Carvalho; Rogério Atem De Carvalho; William Da Silva Vianna
Original assignee: Eduardo Atem De Carvalho; Rogério Atem De Carvalho; William Da Silva Vianna
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2016-12-13
Also published as: BRPI1103838A2; WO2013020197A1

Abstract

sistema e método de seleção e armazenamento de dados de vibração. a presente invenção proporciona um método para seleção e armazenamento de dados de vibração. o sistema e método proporciona, dadas certas leituras de rotação e vibração obtidos de um ou mais sensores aprqpriados, instalados em um ou mais equipamentos rotativos: a seleção de dados de interesse para análise de vibração; a transformação dos mesmos através do uso de fast fourrier transforms (fft); a identificação dos picos de maior amplitude destas fft em diferentes faixas de frequência; a aplicação de um algoritmo de descarte de picos semelhantes entre leituras - de forma a reduzir o volume de dados a serem armazenados e analisados; e, finalmente, armazenar os picos selecionados de forma simples e recuperável.system and method of selecting and storing vibration data. The present invention provides a method for selecting and storing vibration data. The system and method provides, given certain rotation and vibration readings obtained from one or more suitable sensors, installed in one or more rotary equipment: the selection of data of interest for vibration analysis; their transformation through the use of fast fourrier transforms (fft); the identification of the highest amplitude peaks of these fft in different frequency ranges; applying a similar peak-discard algorithm between readings - to reduce the amount of data to be stored and analyzed; and finally store the selected peaks simply and retrievably.

Description

“MÉTODO DE SELEÇÃO E ARMAZENAMENTO DE DADOS DE VIBRAÇÃO” Campo da Invenção A presente invenção revela um método para seleção e armazenamento de dados de vibração. Mais especificamente, a presente invenção proporciona um método para, dadas leituras de rotação e vibração obtidas de um ou mais sensores apropriados, instalados em um ou mais equipamentos rotativos, selecionar os dados de interesse para análise de vibração, transformá-los através do uso de métodos matemáticos como a Fast Fourrier Transforms (FFT), identificar os picos de maior amplitude destas FFT em diferentes faixas de frequência, aplicar um algoritmo de descarte de picos semelhantes entre leituras - de forma a reduzir o volume de dados a serem armazenados e analisados e finalmente armazenar os picos selecionados de forma simples e recuperável.Field of the Invention The present invention discloses a method for selecting and storing vibration data. More specifically, the present invention provides a method for, given rotation and vibration readings obtained from one or more appropriate sensors installed on one or more rotary equipment, to select the data of interest for vibration analysis, to transform it by using mathematical methods such as Fast Fourrier Transforms (FFT), identifying the highest amplitude peaks of these FFTs in different frequency ranges, applying a similar peak-discard algorithm between readings - to reduce the amount of data to be stored and analyzed and Finally store the selected peaks simply and retrievably.

Antecedentes da Invenção A análise de problemas de Vibrações Mecânicas tipicamente implica na geração de grande massa de dados, coletados em função da frequência de vibração mais alta monitorada no sistema sendo estudado. Em sistemas de turbomáquinas encontram-se frequências de até 5 kHz, o que implica em uma taxa de amostragem de no mínimo 12,5 kHz, para um sistema que deseje monitorar as frequências de forçamento deste equipamento (Frequência de Nyquist) ou de 50 kHz caso se deseje conhecer o formato da onda. A leitura de 12500 pontos, no mínimo, a cada segundo irá gerar grande quantidade de dados em pouco tempo e se tornará um aglomerado incontrolável ao final do processo. Faz-se então necessário desenvolver um conjunto de soluções que reduza ao máximo o volume de pontos armazenados, sem a perda de informação útil para análise de dados e recuperação de sinais. A patente norte-americana US 6,026,348 descreve um método e um aparato para a compressão significativa de dados relativos à vibração de uma máquina, armazenamento e transmissão dos mesmos, de forma que os dados recolhidos possam servir para a formação de um histórico contínuo do desempenho da máquina. Porém o tratamento de dados é diferente do apresentado na presente invenção. A patente norte-americana US 6,477,472 descreve um método para coleta de dados de equipamentos giratórios que compreende a coleta, a armazenagem e a transformação dos dados. Entre diversas diferenças com a presente invenção pode-se citar a falta de filtros de dados de entrada e o uso da Transformada de Gabor, a qual é descrita como sendo a ferramenta utilizada na transformação dos dados coletados. A patente norte-americana US 6,801,873 descreve um método e sistema de análises de sinais recolhidos de um sistema físico acoplado a um equipamento rotatório. Basicamente, o referido documento descreve o uso de dois softwares como filtros de dados onde um deles utiliza o “Cascade -Integrator - Comb filter”, e essas características são as mais marcantes frente ao que é descrito na presente invenção.Background of the Invention The analysis of Mechanical Vibration problems typically implies the generation of large mass of data, collected as a function of the highest vibration frequency monitored in the system being studied. In turbomachine systems there are frequencies of up to 5 kHz, which implies a sampling rate of at least 12.5 kHz, for a system wishing to monitor the forcing frequencies of this equipment (Nyquist Frequency) or 50 kHz. if you want to know the waveform. Reading at least 12500 points every second will generate large amounts of data in a short time and become an uncontrollable cluster at the end of the process. It is then necessary to develop a set of solutions that minimize the volume of points stored without losing useful information for data analysis and signal retrieval. US 6,026,348 discloses a method and apparatus for the significant compression of machine vibration data, storage and transmission thereof so that the collected data can serve to form a continuous history of machine performance. machine. However the data processing is different from that presented in the present invention. U.S. Patent 6,477,472 describes a method for collecting data from spinning equipment comprising collecting, storing and processing data. Among several differences with the present invention are the lack of input data filters and the use of the Gabor Transform, which is described as the tool used in the transformation of the collected data. U.S. Patent 6,801,873 describes a method and system for analyzing signals collected from a physical system coupled to rotational equipment. Basically, this document describes the use of two software as data filters where one of them uses the “Cascade-Integrator - Comb filter”, and these characteristics are the most striking as described in the present invention.

Dessa maneira, até a data da presente invenção não são do conhecimento da técnica métodos que especificamente reduzam a quantidade de dados de vibração/rotação de um ou mais equipamentos, de modo a coletar, transformar, descartar e armazenar dados como a presente invenção propõe, ou seja, de maneira rápida, prática e personalizada para cada tipo de equipamento ou análise que se queira fazer, e controlada (pois aplica filtros de entrada e para descarte de dados).Thus, as of the date of the present invention are not known in the art methods which specifically reduce the amount of vibration / rotation data of one or more equipment in order to collect, transform, discard and store data as the present invention proposes, that is, quickly, conveniently and custom-made for each type of equipment or analysis you want to do, and controlled (because it applies input filters and for data disposal).

Em suma, as principais diferenças da presente invenção em relação à arte anterior residem em: a) Leitura de dados de diferentes máquinas. Isso é importante, pois num ambiente fabril máquinas na vizinhança podem causar efeitos de vibração na máquina alvo central da análise. Mais ainda, a leitura de várias fontes, permite, por exemplo, que elementos estruturais da planta, como o piso, colunas, vigas e plataformas possam ter seu comportamento vibratório também verificado - através do emprego de sismógrafos ou assemelhados.In sum, the main differences of the present invention from the prior art lie in: a) Reading data from different machines. This is important because in a manufacturing environment nearby machines can cause vibration effects on the central target machine of the analysis. Moreover, reading from various sources allows, for example, that structural elements of the plant, such as the floor, columns, beams and platforms can have their vibratory behavior also verified - through the use of seismographs or the like.

Assim, a solução proposta neste invento privilegia as interferências ambientais na análise da vibração, ao invés de analisar a máquina rotativa foco da análise como um elemento isolado. b) Uso da rotação como primeiro critério de descarte. São armazenadas as rotações por ponto. Cada rotação é verificada num intervalo, dadas as imprecisões características da aquisição de dados em ambientes fabris. c) Uso do número de picos por ponto como segundo critério de descarte. d) No terceiro critério de descarte, verificação da frequência também, trabalhando no R3: frequência, amplitude e fase, estabelecendo através da combinação dos três intervalos de verificação um sólido no R3 aqui denominado paralelepípedo de descarte. e) Armazenamento tanto da fase quanto da data hora de leitura, isso é importante para se avaliar tanto o sinal propriamente dito, quanto verificar os dados no tempo. Essa última avaliação é de suma importância para comparação com dados de produção da máquina rotativa e também para associar problemas relacionados a eventos, como ligar, desligar, acelerar e desacelerar a máquina - as chamadas rampas. Portanto, a verificação no tempo permite a associação de dados de funcionamento da máquina rotativa com dados de produtividade da mesma, facilitando inclusive a tomada de decisão em termos de fatores financeiros. f) Existência de um esquema pré-definido de armazenamento de dados, que privilegia a simplicidade, portanto reduzindo o tempo de escrita, vital para lidar com sistemas de aquisição de dados que trabalham com altas taxas de aquisição de dados. g) Armazenamento de dados auxiliares, como RMS total, RMS do ruído e deslocamento, importantes nas tarefas de análise de tendências e, junto com o tempo, na associação a eventos e dados de produção. Adicionalmente são armazenados também os níveis de alerta e shutdown de RMS, de maneira a prover dados para a operação do sistema.Thus, the solution proposed in this invention privileges environmental interference in vibration analysis, rather than analyzing the rotating machine focus of analysis as an isolated element. b) Use of rotation as the first disposal criterion. Rotations per point are stored. Each rotation is checked within a range, given the characteristic inaccuracies of data acquisition in factory environments. c) Use of the number of peaks per point as a second discard criterion. d) In the third discard criterion, frequency verification also, working in R3: frequency, amplitude and phase, establishing by combining the three verification intervals a solid in R3 here called discard parallelepiped. e) Storing both the reading phase and time date, this is important for evaluating both the signal itself and verifying the data in time. This latter assessment is of paramount importance for comparing production data from the rotary machine and also for associating problems related to events such as turning the machine on, off, speeding up and slowing down - called ramps. Therefore, time checking allows the association of rotary machine health data with productivity data, even facilitating decision making in terms of financial factors. f) Existence of a pre-defined data storage scheme that favors simplicity, thus reducing writing time, vital for dealing with data acquisition systems that work with high data acquisition rates. g) Storage of ancillary data such as total RMS, noise and displacement RMS, which are important in trend analysis tasks and, over time, in association with events and production data. In addition, RMS alert and shutdown levels are also stored to provide data for system operation.

Sumário da Invenção É um dos objetos da presente invenção proporcionar um sistema e método de seleção de dados de interesse e armazenamento dos mesmos, para um dado sistema de aquisição de dados de vibração de máquinas rotativas. Em uma concretização preferencial da invenção, o sistema e método compreende os seguintes passos: 1) Definição de parâmetros de aquisição de dados e amostragem; 2) Definição de parâmetros para um algoritmo de descarte de dados, que se concentra na tarefa de definir quais dados são interessantes armazenar para análise posterior; 3) Aquisição de dados de uma montagem específica; 4) Transformação dos dados adquiridos através de FFTs; 5) Determinação dos Picos de FFTs; 6) Descarte de dados semelhantes por ponto de medição; e 7) Armazenamento de dados de interesse de forma rápida e simples.Summary of the Invention It is an object of the present invention to provide a system and method of selecting data of interest and storing it for a given rotary machine vibration data acquisition system. In a preferred embodiment of the invention, the system and method comprises the following steps: 1) Defining data acquisition and sampling parameters; 2) Parameter definition for a data discard algorithm, which focuses on the task of defining which data is interesting to store for later analysis; 3) Acquisition of data from a specific assembly; 4) Transformation of data acquired through FFTs; 5) FFT Peak Determination; 6) Disposal of similar data by measurement point; and 7) Storing data of interest quickly and simply.

Esse e outros objetos da invenção fiacarão mais aparentes a partir da descrição destalha da invenção.These and other objects of the invention will be more apparent from the description of the invention.

Breve Descrição das Figuras A Figura 1 mostra esquematicamente um paralelepípedo de descarte. A Figura 2 mostra um exemplo de organização do Vetor de Picos por Ponto e da Matriz de Picos, onde (2.1) significa Vetor de Picos, e (2.2) significa Matriz de Picos. A Figura 3 mostra um diagrama de atividades detalhando o algoritmo de descarte, onde (3.1) significa Início, (3.2) significa Seleciona Próximo Ponto, (3.3) significa [Rotação atual - Rotação lida] > desvio de rotação E [Número de Picos do Ponto] > 0, (3.4) significa Armazena todos os Pontos, (3.5) significa Inicializa Buffer de Armazenamento, (3.6) significa Obtém última matriz de picos por ponto armazenada e extrai os picos anteriores do ponto, (3.7) significa Obtém offset do Ponto, (3.8) significa Comparar os picos da leitura atual com a da última leitura armazenada no ponto, (3.9) significa Se contador de gravados > 0, (3.10) significa Armazena Picos do Buffer de Gravação, (3.11) significa Há mais pontos para analisar, (3.12) significa Não há mais pontos para analisar, (3.13) significa Fim.Brief Description of the Figures Figure 1 schematically shows a discard parallelepiped. Figure 2 shows an example of the organization of the Peak Point Vector and the Peak Matrix, where (2.1) means Peak Vector, and (2.2) means Peak Matrix. Figure 3 shows an activity diagram detailing the discard algorithm, where (3.1) means Start, (3.2) means Select Next Point, (3.3) means [Current Rotation - Read Rotation]> Rotation Deviation E [Number of Peak Point]> 0, (3.4) means Store All Points, (3.5) means Initialize Storage Buffer, (3.6) means Get last array of peaks per point stored, and extract previous peaks from point, (3.7) means Get offset from Point, (3.8) means Compare the peaks of the current reading with that of the last reading stored at the point, (3.9) means If recorded counter> 0, (3.10) means Store Write Buffer Peaks, (3.11) means There are more points to parse, (3.12) means No more points to parse, (3.13) means End.

Descrição detalhada da Invenção A presente invenção proporciona um sistema e método para seleção e armazenamento de dados de vibração que deve ser aplicado a um sistema de tratamento de informações de vibração para máquinas rotativas.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a system and method for selecting and storing vibration data to be applied to a vibration information processing system for rotary machines.

Basicamente, o sistema compreende: a) meios para aquisição dos dados - exemplos são equipamentos conhecidos do estado da técnica para a produção e aquisição de dados vibracionais. b) meios para aplicação do método matemático nos dados; c) meios para armazenamento dos dados - exemplos incluem meios legiveis digitalmente, como computadores.Basically, the system comprises: a) data acquisition means - examples are known state of the art equipment for the production and acquisition of vibrational data. b) means for applying the mathematical method to the data; c) data storage media - examples include digitally readable media such as computers.

Para fins da presente invenção, as seguintes definições devem ser considearadas: - Ponto de Medição, ou simplesmente ponto: é descrito por um sensor e um local físico da instalação do mesmo. Todo ponto de medição deve estar associado a um ponto de leitura do sistema. - Montagem: é descrita por um conjunto de pontos de medição de determinadas grandezas em um ou mais equipamentos. Uma dada montagem pode estar ativa ou inativa. Quando ativa significa que existe um sistema de leitura dos pontos realizando as medições dos sinais gerados pelos sensores naquele momento e inativa significa que não estão sendo realizadas leituras. Uma montagem define a planta industrial onde a montagem se encontra fisicamente, a área da planta industrial onde a(s) máquina(s) a ser(em) analisada(s) está(ão) instalada(s) e associa a cada máquina o(s) canal(canais) físico(s) a ela associado(s) e, por sua vez, os pontos associados a cada canal físico. - Pico: ponto de maior amplitude de uma FFT, representado por um ponto no R3 cujas coordenadas são sua frequência, amplitude e fase. O método da presente invenção compreende as etapas de: a) aquisição de dados de vibração a partir de um ponto de leitura; b) aplicação do método matemático nos dados adquiridos; c) descarte dos dados que não preencherem os pré-requisitos estabelecidos; e d) armazenamento dos dados não descartados. O método da presente invenção reduz substancialmente o volume de dados a serem armazenados e analisados, sem perder aqueles que são de interesse, ou seja, que indicam possível dano estrutural ou mal funcionamento atual ou futuro na(s) máquina(s) rotativa(s) sendo analisada(s). O método compreende basicamente duas fases, denominadas seleção - que se subdivide em aquisição, transformação e descarte, e armazenamento. Assim, é necessário definir um conjunto de parâmetros de entrada para o método que é subdividido em: (i) dados de entrada para leitura de sinais “in natura” e (ii) dados de entrada para algoritmo de descarte. Este conjunto de parâmetros é descrito a seguir. 1) Parâmetros de Aquisição -Amostragem: compreende a taxa de amostragem em Hz e número de amostras. - Valor Mínimo do Sinal de medição: valor do nível mínimo em unidade de engenharia ou sinal elétrico medido do sensor ou transdutor. - Valor Máximo: do Sinal de medição: valor do nível máximo em unidade de engenharia ou sinal elétrico medido do sensor ou transdutor. - Canal físico: Corresponde a uma lista de canais físicos do dispositivo de leitura que estão em uso corrente. A um canal físico podem estar associados um ou mais pontos de leitura. O número de pontos é calculado em função da lista. -Timeout do hardware de aquisição: tempo máximo de espera entre a requisição de leitura do sinal e a resposta. Acima desse valor, o sistema acusa falha de aquisição. - Fator de calibração (por ponto): ganho numérico em milivolts/g do sensor. - Timeout de rotação: tempo máximo de espera entre a requisição de leitura de rotação e a resposta. Acima desse valor, o sistema acusa falha de aquisição. - Número de pulsos por rotação: quantidade de pulsos esperados que devem ser emitidos pelo sensor de rotação por volta executada pelo eixo medido. - Rotação da máquina: seleção entre rotação informada pelo operador do sistema (fixa) e medida (variável). - Valor nominal da rotação: quando empregada rotação informada, corresponde ao valor informado. - Tempo de scan (valor de saída): tempo decorrido entre a leitura do primeiro e do último ponto. 2) Parâmetros para Serviço de Armazenamento - Endereço de rede do Servidor de Armazenamento: endereço de rede de computador que hospeda o serviço de armazenamento, tipicamente um Sistema Gerenciador de Banco de Dados Relacionai (SGBDR). - Identificador da Montagem: valor que identifica unicamente uma dada montagem. - Nome do Banco de Dados de Armazenamento: nome atribuído ao banco de dados onde os dados serão persistidos.For the purposes of the present invention, the following definitions should be considered: - Measurement Point, or simply point: is described by a sensor and a physical location of its installation. Every measurement point must be associated with a system read point. - Assembly: is described by a set of measurement points of certain quantities in one or more devices. A given assembly can be active or inactive. When active means that there is a point reading system performing measurements of the signals generated by the sensors at that time and inactive means that no readings are being taken. An assembly defines the industrial plant where the assembly is physically located, the area of the industrial plant where the machine (s) to be analyzed is installed and associates with each machine the physical channel (s) associated with it and, in turn, the points associated with each physical channel. - Peak: The largest amplitude point of an FFT, represented by a point in R3 whose coordinates are its frequency, amplitude and phase. The method of the present invention comprises the steps of: a) acquiring vibration data from a reading point; b) application of the mathematical method to the acquired data; c) discarding data that do not meet the established prerequisites; and d) storage of non-discarded data. The method of the present invention substantially reduces the amount of data to be stored and analyzed, without losing that of interest, that is, that indicates possible current or future structural damage or malfunction in the rotary machine (s). ) being analyzed. The method basically comprises two phases, called selection - which is subdivided into acquisition, transformation and disposal, and storage. Thus, it is necessary to define a set of input parameters for the method which is subdivided into: (i) input data for reading in natura signals and (ii) input data for discard algorithm. This set of parameters is described below. 1) Acquisition Parameters - Sampling: comprises the sampling rate in Hz and number of samples. - Minimum Measured Signal Value: Minimum level value in engineering unit or measured electrical signal from sensor or transducer. - Maximum Value: Measured Signal: Maximum level value in engineering unit or measured electrical signal from sensor or transducer. - Physical Channel: Corresponds to a list of physical channels of the reading device that are currently in use. A physical channel may be associated with one or more read points. The number of points is calculated according to the list. Acquisition hardware timeout: Maximum timeout between signal read request and response. Above this value, the system reports acquisition failure. - Calibration factor (per point): numerical gain in millivolts / g of the sensor. - Rotation Timeout: Maximum timeout between the rotation read request and the response. Above this value, the system reports acquisition failure. - Number of pulses per revolution: Number of expected pulses to be emitted by the revolution sensor performed by the measured axis. - Machine speed: selection between rotation informed by the system operator (fixed) and measurement (variable). - Nominal rotation value: when informed rotation is used, it corresponds to the informed value. - Scan time (output value): time elapsed between reading the first and last points. 2) Storage Service Parameters - Storage Server Network Address: Network address of the computer hosting the storage service, typically a Relative Database Manager System (DBMS). - Assembly Identifier: value that uniquely identifies a given assembly. - Storage Database Name: Name assigned to the database where data will be persisted.

3) Parâmetros para Cáculo dos Picos de FFT - Intervalo entre leituras: intervalo de tempo mínimo entre duas leituras subsequentes. - Limites inferior e superior de frequência: limites fora dos quais a frequência não é considerada, ou seja, a leitura é imediatamente descartada para o armazenamento. - Número de amostras para média de FFTs: quantidade de transformadas utilizadas para o cálculo da média de FFT. Este valor médio é o que será considerado para seleção, descarte e armazenamento. Quando o sistema possui trigger, é empregada média vetorial, quando não o possui é empregada média por RMS. - Limite inferior de amplitude considerada (por ponto): limite sob o qual a amplitude não é considerada, ou seja, a leitura é imediatamente descartada. Este limite é empregado para descartar ruídos de leitura de amplitude de sinal. - Tipo de Janelamento: tipo de janelamento adotado para o cálculo de FFT. - Amostras para média de FFT: número de leituras efetuadas para o cálculo da FFT média 4) Parâmetros para Definição da Janela Tridimensional de Descarte Define-se uma Janela Tridimensional de Descarte por um paralelepípedo formado pelas faixas individuais de desvio de frequência, amplitude e fase, ou seja, a região do R3 na vizinhança de um pico de FFT onde, caso um segundo pico se encontre, este último será descartado, por ser considerado um valor muito próximo do obtido anteriormente, não representando portanto agregação de informação para análise de vibrações. Em outras palavras, os desvios são empregados para definir se um dado ponto no R3 (frequência, amplitude, fase) está na vizinhança de um outro ponto ou não. Entende-se por vizinhança uma faixa determinada por um valor denominado desvio. Esse desvio pode ser tratado como um valor absoluto, nas unidades de engenharia consideradas para frequência, amplitude e fase, ou relativo, na forma de percentuais dos últimos valores armazenados antes da comparação corrente. O desvio é considerado para mais e para menos.3) FFT Peak Curve Parameters - Interval between readings: Minimum time interval between two subsequent readings. - Lower and upper frequency limits: limits outside which frequency is not considered, ie the reading is immediately discarded for storage. - Number of samples for average FFTs: Number of transforms used to calculate the FFT average. This average value is what will be considered for selection, disposal and storage. When the system has a trigger, a vector average is employed, when it does not have an average RMS. - Lower limit of considered amplitude (per point): limit under which the amplitude is not considered, ie the reading is immediately discarded. This limit is used to rule out signal amplitude reading noise. - Window Type: Window type adopted for FFT calculation. - FFT mean samples: number of readings taken to calculate the average FFT 4) Parameters for Defining the Three-Dimensional Discard Window A Three-Dimensional Discard Window is defined by a parallelepiped formed by the individual frequency, amplitude and phase deviation ranges. that is, the region of R3 in the vicinity of an FFT peak where, if a second peak is found, the latter will be discarded as it is considered a value very close to that previously obtained, thus not representing information aggregation for vibration analysis. . In other words, deviations are employed to define whether a given point in R3 (frequency, amplitude, phase) is in the vicinity of another point or not. Neighborhood means a range determined by a value called deviation. This deviation can be treated as an absolute value in engineering units considered for frequency, amplitude and phase, or relative as percentages of the last stored values before the current comparison. The deviation is considered up and down.

Exemplo 1 Como exemplo descritivo, utilizamos uma grandeza de medição para a qual o desvio estabelecido é de 10 unidades. Sejam Xi e x2 duas coordenadas referentes a esta grandeza em dois vetores no R3. Se o desvio for absoluto, o ponto P2 estará na faixa de valores em relação a essa grandeza se xi - 10 <= x2 <= xi + 10. Se o desvio for relativo, o ponto P2 estará na faixa de valores em relação a essa grandeza se x^ * ((100-10)/100) <= x2 <= xi * ((100+10)/100). - Desvio de Rotação: define o valor numérico para desvio de rotação. É empregado em conjunto com o parâmetro “Desvio de rotação relativo?”. - Desvio de rotação relativo?: Define se o desvio de rotação será relativo ou absoluto. - Desvio de frequência: define o valor numérico para desvio de frequência. É empregado em conjunto com o parâmetro “Desvio de frequência relativo?”. - Desvio de frequência relativo?: Define se o desvio de frequência será relativo ou absoluto. - Desvio de Amplitude: define o valor numérico para desvio de amplitude. É empregado em conjunto com o parâmetro “Desvio de amplitude relativo?”. - Desvio de amplitude relativo?: Define se o desvio de amplitude será relativo ou absoluto.Example 1 As a descriptive example, we use a measurement quantity for which the established deviation is 10 units. Let Xi and x2 be two coordinates of this magnitude in two vectors in R3. If the deviation is absolute, then point P2 will be in the range of this value if xi - 10 <= x2 <= xi + 10. If the deviation is relative, point P2 will be in the range of this value. quantity if x ^ * ((100-10) / 100) <= x2 <= xi * ((100 + 10) / 100). - Rotation Deviation: Defines the numerical value for rotation deviation. It is used in conjunction with the parameter “Relative rotation deviation?”. - Relative Rotation Deviation ?: Defines whether the rotational deviation will be relative or absolute. - Frequency Deviation: Sets the numeric value for frequency deviation. It is used in conjunction with the parameter “Relative frequency deviation?”. - Relative Frequency Deviation ?: Defines whether the frequency deviation will be relative or absolute. - Amplitude Deviation: Sets the numerical value for amplitude deviation. It is used in conjunction with the parameter “Relative amplitude deviation?”. - Relative amplitude deviation ?: Defines whether the amplitude deviation will be relative or absolute.

Estabelecidos os parâmetros de funcionamento, o método consiste em um laço que se inicia com a primeira e termina com a última leitura recebida. Este laço é composto por fases, descritas da seguinte forma.Once the operating parameters are established, the method consists of a loop that begins with the first and ends with the last reading received. This loop consists of phases, described as follows.

FASE 1: AQUISIÇÃO DE SINAISPHASE 1: SIGNAL ACQUISITION

Os sinais dos pontos são lidos todos de uma única vez. Posteriormente, quando da recuperação das leituras para análise, deve ser seguida uma estrutura hierárquica que visa organizar os dados da montagem considerando mais de uma máquina rotativa.The dot signs are read all at once. Subsequently, when retrieving the readings for analysis, a hierarchical structure should be followed to organize the assembly data considering more than one rotating machine.

Exemplo 2 Uma estrutura hierárquica de exemplo, com duas máquinas rotativas, tendo cada uma dois pontos associados, é apresentada abaixo: -Planta_Fabril_1 ~Área_1_da_Planta_1 —Máquina_Rotativa_1 -----------Ponto_1 -----------Ponto_2 —Máquina_Rotativa_2 -----------Ponto_3 -----------Ponto_4 Os pontos são numerados sequencialmente e todo o tratamento de aquisição, compactação, descarte e armazenamento segue esta mesma sequencia, de forma a simplificar o armazenamento dos dados, tornando-o mais rápido e seguro.Example 2 An example hierarchical structure, with two rotating machines, each with two associated points, is presented below: -Fabril_1_Plant_1_ Area_1 —Rotatory_ Machine_1 ----------- Point_1 -------- --- Point_2 —Rotative_Machine_2 ----------- Point_3 ----------- Point_4 The points are numbered sequentially and all acquisition, compaction, disposal and storage treatment follows the same. to simplify data storage, making it faster and safer.

FASE 2: CÁLCULO DAS FFT e DCPHASE 2: FFT and DC CALCULATION

Feita a aquisição dos sinais dos pontos, é calculada a média da FFT usando o janelamento selecionado e, quando utilizado sensor do tipo proxímetro, é calculado o valor DC (bias). A seguir são montados: (i) uma matriz Nx2 que contém as FFT dos pontos e respectivas fases, em cada coluna e (ii) quando é empregado proxímetro, um vetor dos valores DC (bias) dos pontos.Once the point signals are acquired, the FFT is averaged using the selected window and, when a proximeter sensor is used, the DC (bias) value is calculated. The following are assembled: (i) an Nx2 matrix containing the FFT of the points and their phases in each column and (ii) when a proximeter is used, a vector of the DC values (bias) of the points.

Nesta fase é realizado a primeira etapa de tratamento dos dados, aqui denominada compactação, através do emprego de FFT. FASE 3: IDENTIFICAÇÃO DOS PICOS DAS FFT E CÁLCULO DOS RMS 1) Algoritmo de Identificação de picos por ponto Este passo, é composto basicamente por um algoritmo que determina, para uma dada FFT, as coordenadas de maior amplitude, ou picos da FFT. Este algoritmo é descrito da sequinte forma 1.1) Entrada: Vetor de FFT por ponto. 1.1.1) Para cada ponto: 1.1.1.1) Obter vetor de FFT do ponto; 1.1.1.2) Para cada faixa de frequência (Af) da FFT: 1.1.1.2.1) Inicializar varíaveis auxiliares: anterior = 0; atual = primeiro ponto da FFT; próximo = segundo ponto da FFT; 1.11.2.2) Percorrer a matriz de pontos da FFT, atribuindo os valores das amplitudes às variáveis auxiliares de acordo e comparando anterior, atual e próximo até que: anterior < atual e atual > próximo, indicando um valor de máxima amplitude da FFT. Este caminhamento nas curvas da FFT se faz através do sequenciamento de, para um dado ponto sendo analisado na posição N, anterior = vetor_FFT[N-1], atual = vetor_FFT[N] e proximo = vetor_FFT[N+1] sucessivamente, até que os pontos de máximo sejam encontrados, e estejam acima do limite inferior da amplitude, acima da frequência mínima e abaixo da frequência máxima de descarte. Os picos identificados são acrescentados na Matriz de Picos. Uma variável auxiliar conta o número de picos de um dado ponto e o armazena no Vetor de Picos por Ponto. 1.1.1.3) Calcular o RMS dos picos empregando a fórmula RMSpicos2 = Συ2ρ, onde Y é o valor da amplitude do pico P. 1.1.1.4) Calcular o RMS do ruído usando a fórmula RMSrUjdo = Σγ2Γιοηόβ Y é o valor da amplitude dos picos abaixo do limite inferior de amplitude estabelecido. 1.1.1.5) Calcular o RMS total, usando a fórmula RMStotai = RMSrUido + RMSPiCOs 1.2)Saídas: -Matriz de Picos (frequência, amplitude, fase), em blocos encadeados por ponto. Esta matriz é indexada pelo vetor de Número de Picos por Ponto, conforme o exemplo esquemático da Figura 2. -Vetor de Número de Picos por Ponto. -Vetor de RMS dos picos. -Vetor de RMS do ruído. -Vetor de RMS total. FASE 4: DESCARTE 2) Algoritmo de Descarte. 2.1) Para cada Ponto: 2.1.1) SE |rotação atual - rotação !ida| > desvio de rotação E (Número de Picos do Ponto) > 0 => armazena todos os picos do ponto; 2.1.2) SE (2.1.1) = FALSE => vai para (2.1.3) SENÃO grava todos os picos do ponto e avança para próximo ponto, retornando a (2.1.1). 2.1.3) Inicializa bufferde armazenamento -Definição do buffer de armazenamento: armazena os picos não descartados do ponto. 2.1.4) Obtém última matriz de picos por ponto armazenada e extrai os picos anteriores do ponto em questão. -Definição de última matriz de picos por ponto armazenada: contém os picos por ponto da última leitura que foi armazenada, ou seja, os últimos dados não descartados. 2.1.5) Obtém offset do Ponto. -Definição de offset: dado que uma única matriz de picos é empregada, para simplificar a forma de armazenamento em memória dos picos de todos os pontos e permitir que este armazenamento faça uso da capacidade de crescimento no número de linhas dessa matriz de forma dinâmica, é necessário estabelecer para um dado ponto a faixa (subconjunto contíguo de linhas) da matriz onde se encontram os picos desses pontos. Assim, emprega-se o offset, que é calculado da seguinte forma: Seja P={1..N} o conjunto de pontos e i o indexador de pontos, seja picos(i) o número de picos do ponto i, seja offset(i) o índice do primeiro pico de i na matriz de picos, então: offset(i): Se i = 1 => offset = 0 Se i * 1 => offset = EpicosQ), para j = 1 ..(i-1) Para obter os picos do ponto, percorre-se a matriz de picos da linha offset(i) até a linha offset(i) + M, onde M é o número de picos do ponto. 2.1.6) Comparar, por faixa de frequência, os picos da leitura atual com a da última leitura armazenada do ponto: 2.1.6.1) Obter Número de Picos e Offset; 2.1.6.2) Obter valores de desvios de amplitude e de frequência, se desvio absoluto selecionado. 2.1.6.3) Obter percentuais de desvio de amplitude e frequência, se desvio relativo selecionado. 2.1.6.4) Inicializar contador de número de picos a serem gravados.In this phase the first stage of data processing, called compaction, through the use of FFT is performed. PHASE 3: FFT PEAK IDENTIFICATION AND RMS CALCULATION 1) Point Peak Identification Algorithm This step basically consists of an algorithm that determines, for a given FFT, the largest amplitude coordinates, or FFT peaks. This algorithm is described as follows 1.1) Input: FFT vector per point. 1.1.1) For each point: 1.1.1.1) Obtain FFT vector of the point; 1.1.1.2) For each FFT frequency range (Af): 1.1.1.2.1) Initialize auxiliary variables: previous = 0; current = first FFT point; next = second FFT point; 1.11.2.2) Cycle through the FFT point matrix, assigning the amplitude values to the auxiliary variables accordingly and comparing previous, current, and next until: previous <current and current> next, indicating a maximum amplitude value of the FFT. This path in the FFT curves is done by sequencing, for a given point being analyzed at position N, anterior = vector_FFT [N-1], current = vector_FFT [N] and next = vector_FFT [N + 1] successively, until that the maximum points are found, and are above the lower amplitude limit, above the minimum frequency and below the maximum discard frequency. The identified peaks are added to the Peak Matrix. An auxiliary variable counts the number of peaks of a given point and stores it in the Peak Per Point Vector. 1.1.1.3) Calculate the peak RMS using the formula RMSpicos2 = Συ2ρ, where Y is the value of the P peak amplitude. 1.1.1.4) Calculate the noise RMS using the formula RMSrUjdo = Σγ2Γιοηόβ Y is the peak amplitude value below the established lower limit of amplitude. 1.1.1.5) Calculate the total RMS using the formula RMStotai = RMSrUido + RMSPiCOs 1.2) Outputs: -Peak matrix (frequency, amplitude, phase), in point chained blocks. This matrix is indexed by the Number of Peak Points per Point vector, according to the schematic example of Figure 2. - Number of Peak Points per Point. -RMS vector of the peaks. -RMS noise vector. - Total RMS vector. PHASE 4: DISPOSAL 2) Discard Algorithm. 2.1) For each Point: 2.1.1) IF | current rotation - rotation! > rotation deviation E (Number of Point Peaks)> 0 => stores all point peaks; 2.1.2) IF (2.1.1) = FALSE => goes to (2.1.3) NOT records all peaks of the point and advances to the next point, returning to (2.1.1). 2.1.3) Initialize Storage Buffer - Storage Buffer Setting: Stores the non-discarded peaks of the point. 2.1.4) Get last stored peak array per point and extract previous peaks from point in question. -Definition of last peak array by stored point: Contains the peak points by point of the last reading that was stored, ie the last data not discarded. 2.1.5) Get Point offset. -Offset definition: Since a single peak array is employed to simplify the way in-peak memory storage of peaks and allow this storage to make use of the dynamically growing number of rows in that array, It is necessary to establish for a given point the range (contiguous subset of lines) of the matrix where the peaks of these points are. Thus, offset is used, which is calculated as follows: Let P = {1..N} be the set of points and i point indexer, be peaks (i) the number of peaks of point i, or offset (i ) the index of the first peak of i in the peak matrix, then: offset (i): If i = 1 => offset = 0 If i * 1 => offset = EpicosQ), for j = 1 .. (i-1 ) To obtain the point peaks, the peak matrix is traversed from the offset line (i) to the offset line (i) + M, where M is the number of point peaks. 2.1.6) Compare, by frequency range, the peaks of the current reading with the last stored reading of the point: 2.1.6.1) Obtain Number of Peaks and Offset; 2.1.6.2) Obtain amplitude and frequency deviation values if absolute deviation selected. 2.1.6.3) Obtain amplitude and frequency deviation percentages, if relative deviation selected. 2.1.6.4) Initialize peak number counter to be recorded.

2.1.6.5) SE há picos para o ponto ENTÃO 2.1.6.5.1) ENQUANTO houver picos 2.1.6.5.1.1) Determina desvio de frequência relativo se aplicável. 2.1.6.5.1.2) Determina desvio de amplitude relativo se aplicável. 2.1.6.5.1.3) Determina desvio de fase relativo se aplicável.2.1.6.5) IF there are peaks to the point THEN 2.1.6.5.1) WHILE there are peaks 2.1.6.5.1.1) Determines relative frequency deviation if applicable. 2.1.6.5.1.2) Determines relative amplitude deviation if applicable. 2.1.6.5.1.3) Determines relative phase shift if applicable.

2.1.6.5.1.4) SE |frequência do atual - frequência do gravado| > desvio de frequência ENTÃO 2.1.6.5.14.1) incrementa contador de gravados; 2.16.5.1.4.2) insere pico no buffer de gravação de picos; 2.1.6.5.14.3) insere número de picos no buffer de gravação de picos por ponto.2.1.6.5.1.4) IF | current frequency - recorded frequency | > frequency deviation THEN 2.1.6.5.14.1) increments recorded counter; 2.16.5.1.4.2) inserts peak into peak recording buffer; 2.1.6.5.14.3) inserts number of spikes into the peak write buffer per point.

2.16.5.15) SENÃO SE |amplitude do atual - amplitude do gravado| > desvio de amplitude ENTÃO 2.1.6.5.15.1) incrementa contador de gravados; 2.1.6.5.15.2) insere pico no buffer de gravação de picos ; 2.16.5.15.3) insere número de picos no buffer de gravação de picos por ponto.2.16.5.15) ONLY IF | current amplitude - recorded amplitude | > amplitude deviation THEN 2.1.6.5.15.1) increments recorded counter; 2.1.6.5.15.2) inserts peak into peak recording buffer; 2.16.5.15.3) inserts number of spikes into the peak write buffer per point.

2.16.5.16) SENÃO SE |fase do atual - fase do gravado| > desvio de fase ENTÃO 2.1.6.5.16.1) incrementa contador de gravados; 2.16.5.16.2) insere pico no buffer de gravação de picos; 2.16.5.1.6.3) insere número de picos no buffer de gravação de picos por ponto. 2.1.7) Se contador de gravados > 0 então armazenar picos do ponto que estão no buffer de gravação de picos. 2.2) SE houver mais pontos, avança para próximo ponto, retornando a (2.11). Se não houver aguarda a próxima leitura.2.16.5.16) IF NOT | current phase - recorded phase | > phase deviation THEN 2.1.6.5.16.1) increments recorded counter; 2.16.5.16.2) inserts peak into peak recording buffer; 2.16.5.1.6.3) inserts number of peaks into the peak write buffer per point. 2.1.7) If recorded counter> 0 then store point peaks that are in the peak recording buffer. 2.2) If there are more points, advance to the next point, returning to (2.11). If there is not, wait for the next reading.

FASE 5: ARMAZENAMENTO O mecanismo de armazenamento guarda registros dos dados de interesse contendo os seguintes campos: -Identificador da Montagem: associa no banco de dados o registro à montagem. -Data hora da leitura: data hora original de leitura. -Vetor de Picos por ponto: armazena o número de picos de FFT por ponto. É empregado, junto com o algoritmo de offset descrito no item 2.1.5 para acessar os pontos de um dado pico. -Matriz de picos: matriz Nx3 contendo todos picos de todos os pontos identificados em uma data-hora de leitura. -Vetor de Energias: RMS por ponto dos picos da FFT - nulo se não houver picos. -Vetor de Energias do Ruído: energia do ruído das FFTs por ponto. -Vetor de Deslocamentos: Valor DC do deslocamento por ponto, apenas quando utilizado proxímetro. -Rotação por ponto: valor da rotação por ponto. O armazenamento se dã uma forma não normalizada, ou seja, atributos mui ti valorados são armazenados em vetores, para que possa ser o mais simples possível já que, dada a taxa de leitura, a escrita de dados no meio de armazenamento deve ser a mais rápida possível, não importando se a recuperação desses dados se torna um pouco mais complexa, pois se faz necessário usar o conceito de offset para recuperar os picos de uma dado canal. Em um ambiente dual, onde co existam um meio de armazenamento para receber os dados no momento em que eles estão sendo lidos (online) e um secundário voltado para consultas analíticas, pode ser criada uma estrutura específica para recupferação dos dados a serem aplicados em análises.PHASE 5: STORAGE The storage engine stores records of the data of interest containing the following fields: -Assembly Identifier: associates the record with the assembly in the database. -Date read time: Date original read time. Peak Point Vector: Stores the number of FFT peaks per point. It is used, together with the offset algorithm described in 2.1.5 to access the points of a given peak. - Peak array: Nx3 matrix containing all peaks of all identified points in a read time-date. Power Vector: RMS per FFT peak point - null if no peaks. Noise Power Vector: FFTs noise energy per point. -Displacement Vector: DC value of offset per point, only when using proximeter. Rotation by point: value of rotation by point. Storage takes place in a non-standard way, meaning highly valued attributes are stored in vectors, so it can be as simple as possible, since given the read rate, writing data to the storage medium should be as simple as possible. possible, no matter if the recovery of this data becomes a little more complex, because it is necessary to use the concept of offset to recover the peaks of a given channel. In a dual environment, where there is a storage medium for receiving data at the time it is being read (online) and a secondary for analytic queries, a specific structure for retrieving the data to be applied in analytics can be created. .

Cabe ressaltar que o armazenamento se dá então por matrizes cujo incremento no número de linhas deve ser automático e gerenciado pelo SGBD.It is noteworthy that the storage then occurs by matrices whose increment in the number of rows must be automatic and managed by the DBMS.

Os versados na arte valorizarão imediatamente os importantes benefícios decorrentes do uso da presente invenção na melhoria da qualidade e de desempenho de métodos de seleção e armazenamento de dados de vibração.Those skilled in the art will immediately appreciate the important benefits of using the present invention in improving the quality and performance of vibration data selection and storage methods.

ReivindicaçõesClaims

Claims

Vibration data selection and storage method comprising the steps of: a) acquiring vibration data from a reading point; b) application of the FFT mathematical method to the acquired data; c) FFT peak identification d) data discard in the vicinity of the detected peak defined by the three-dimensional discard window; and e) storage of non-discarded data.

Selection and storage method according to claim 1, characterized in that the acquisition comprises the use of parameters such as Hz sampling rate, minimum and maximum level value, calibration factor, number of pulses,

Selection and storage method according to claim 1, characterized in that the disposal is a parallelepiped formed by the individual frequency, amplitude and phase deviation ranges.

Selection and storage method according to claim 1, characterized in that the storage is in a digitally readable medium.