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DE102017221168A1 - Ein verfahren zur entwicklungsanalyse und zum automatischem abstimmen von alarmparametern - Google Patents

Ein verfahren zur entwicklungsanalyse und zum automatischem abstimmen von alarmparametern Download PDF

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DE102017221168A1
DE102017221168A1 DE102017221168.7A DE102017221168A DE102017221168A1 DE 102017221168 A1 DE102017221168 A1 DE 102017221168A1 DE 102017221168 A DE102017221168 A DE 102017221168A DE 102017221168 A1 DE102017221168 A1 DE 102017221168A1
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alarm
defect
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machine
Prior art date
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Per-Erik Larsson
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Original Assignee
SKF AB
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Abstract

Ein Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine wird bereitgestellt. Das Verfahren weist umfasst Erhalten einer Reihe von zustandsbezogenen Messungen der Maschine, wobei ein Zustandsindikatorwert (CI) sich auf einen Zustand der Maschine hinsichtlich des Defekts bezieht, Überprüfen des Zustandsindikatorwerts (CI) hinsichtlich eines gesetzten Schwellwerts, Berechnen der Anzahl von Malen, die der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen über dem Schwellwert ist, Anzeigen der Anzahl von Malen, die der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen über dem Schwellwert ist, in einem Diagramm mit Datum/Zeit auf der x-Achse und der Anzahl von Malen auf der y-Achse, und Triggern des Alarms, wenn der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen öfter über dem Schwellwert war als die Alarmschwelle.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entwicklungsanalyse und zum automatischem Abstimmen. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zur Entwicklungsanalyse und zum automatischem Abstimmen von Alarmparametern für eine Maschine.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In dem Gebiet der Zustandsüberwachung ist es ein allgemeines Problem, dass sich die Betriebsbedingungen einer Maschine konstant ändern und sich dementsprechend der Messwert eines Zustandsindikators ebenfalls ändert. Das macht es schwierig, geeignete Alarmschwellwerte festzusetzen und das Risiko von falschen Alarmen ist sehr hoch. Heutzutage wurde viel Aufwand zum Erzeugen von robusten Zustandsindikatoren und zum Verwenden von Alarmhysterese betrieben, um falsche Alarme zu vermeiden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das erfinderische Grundkonzept stellt ein Verfahren zur Entwicklungsanalyse und zum Abstimmen von Alarmparametern für eine Maschine bereit.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das die Schritte umfasst: Erhalten einer Reihe von zustandsbezogenen Messungen der Maschine, wobei der Zustandsindikatorwert (CI) sich auf einen Zustand der Maschine hinsichtlich des Defekts bezieht, Überprüfen des Zustandsindikatorwerts (CI) hinsichtlich eines festgesetzten Schwellwerts, Berechnen der Anzahl von Malen, die der Zustandsindikatorwert (CI) über während der N letzten Messungen dem Schwellwert ist, Anzeigen der Anzahl von Malen, die der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen über dem Schwellwert ist, in einem Diagramm mit Datum/Zeit auf der x-Achse und der Anzahl von Malen auf der y-Achse, und Triggern des Alarms, wenn der Zustandsindikatorwert (CI) öfter über dem Schwellwert als der Alarmpegel während der N letzten Messungen gewesen ist, Erhalten der historischen Messdaten von der Maschine, die normalerweise regelmäßig wie oben aufgezeichnet werden, die detektierte Defekte aufweisen und wenn Alarme getriggert wurden, Vergleichen der historischen Messdaten, wenn jeder Alarm getriggert wurde, mit aktuellen Maschinenmessdaten, wenn jeder Alarm getriggert wurde mit den oben aufgezeichneten Defekten, Korrelieren einer Beziehung zwischen den getriggerten Alarmen und den detektierten Defekten, wobei eine Beziehung korreliert ist, wenn ein Alarm eine festgesetzte Zeitperiode, bevor der Defekt detektiert wurde, aufgezeichnet wurde, und wobei, wenn eine Beziehung zwischen dem Alarm und dem Defekt existiert, der Alarm dann als ein richtiger positiver (TP) Alarm definiert ist, wenn ein Defekt detektiert wurde, aber kein Alarm getriggert wurde, der Defekt dann als ein falscher Negativer (FN) definiert ist, wenn ein Alarm ohne einen Defekt, der aufgezeichnet wurde, getriggert wurde, der Defekt dann als ein falscher Positiver (FP) definiert ist, Setzen von akzeptablen definierten Grenzen für richtige Positive (TP), falsche Negative (FN) und falsche Positive (FP) basierend auf akzeptablen historischen Messdaten, Zählen der Anzahl von richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) aus den aktuellen Messdaten, Vergleichen der Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) mit den akzeptablen definierten Grenzen, wobei, wenn die verglichene Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) innerhalb der akzeptablen definierten Grenzen ist, das Abstimmen dann abgeschlossen ist, wenn die verglichene Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) nicht innerhalb der akzeptablen definierten Grenzen ist, das Abstimmen dann nicht abgeschlossen ist, und wobei das Abstimmen der Berechnung der Zustandsindikatoren (CI), des Schwellwerts, der M und der N automatisch ausgeführt wird, bis die akzeptablen definierten Grenzen erreicht sind.
  • In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht das Verfahren während des Schritts des Erhaltens einer Reihe von zustandsbezogenen Messungen vor, dass jede Messung eine Zeitfolge von Datenpunkten enthält, die eine Zeitwellenform erzeugt.
  • In einem dritten Aspekt der Erfindung weist das Verfahren das Durchführen einer Signalanalyse an der Zeitwellenform (FFT) auf, um ein Spektrum zu erzeugen.
  • In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmt das Verfahren einen Defekt, der mit den zustandsbezogenen Messungen assoziiert ist, durch spektrale Linien, die in der Zeitwellenform angeordnet sind.
  • In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht das Verfahren ein Identifizieren der spektralen Linien, die für einen bestimmten Defekt, der zu analysieren ist, relevant sind, vor.
  • In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren das Berechnen des Zustandsindikatorwerts (CI) aus den identifizierten spektralen Linien auf.
  • In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht das Verfahren mehrere Zustandsindikatorwerte (CI) vor, wobei jeder gestaltet ist, um einen Defekt zu detektieren und aus jeder Messung berechnet ist.
  • In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Reihe an zustandsbezogenen Messungen des Mechanismus zumindest eines einer Schwingung und einer Temperatur.
  • In wiederum einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält jede Messung eine Zeitfolge von 1024 bis 16384 Datenpunkten.
  • In einem finalen Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht das Verfahren vor, wenn die Anzahl der falschen Positiven (FPs) die akzeptablen definierten Grenzen überschreitet, dann zumindest einer des Schwellwerts, der M und der N erhöht wird, wenn die Anzahl von falschen Negativen (FNs) die akzeptablen definierten Grenzen überschreitet, dann zumindest einer des Schwellwerts, der M und der N verringert wird, und wobei der Schritt wiederholt wird, bis die Alarmparameter abgestimmt sind.
  • Diese und andere Vorteile der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende schriftliche Beschreibung, die Ansprüche und die angehängten Zeichnungen vom Fachmann weiter verstanden und anerkannt werden.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Entwicklungsanalyse und zum automatischem Abstimmen gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 2 ein Graph eines Beispiels von ursprünglichen Entwicklungen ist, die aus einem defekten Lager mit einem äußeren gesplitterten Laufring stammen, der Defekte hat, die schwierig zu detektieren sind, gemäß dem Stand der Technik; und
    • 3 ein Graph eines Beispiels von neuen Entwicklungen ist, die von einem Defekt stammen, wobei die neuen Entwicklungen stabil sind, gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen. Wo immer möglich, werden dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet und die folgende Beschreibung bezieht sich auf dieselben oder ähnliche Teile. Während verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Merkmale der vorliegenden Offenbarung hierin beschrieben sind, sind Modifikationen, Anpassungen und andere Implementierungen möglich, ohne von dem Sinn und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend beschränkt die folgende detaillierte Beschreibung nicht die vorliegende Offenbarung. Stattdessen ist der genaue Schutzumfang der Offenbarung durch die angehängten Ansprüche definiert.
  • 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 100 zur Entwicklungsanalyse 200 und zum Abstimmen 300 von Alarmparametern für eine Maschine darstellt.
  • Hier betrachtet die Erfindung eine Maschine, in der eine Anzahl von zustandsbezogenen Messungen durchgeführt wird. Eine solche Messung, zum Beispiel eine Schwingungsmessung, kann für Diskussionszwecke betrachtet werden, aber die Messung kann irgendeine Anzahl von zustandsbezogenen Messungen sein, einschließlich Temperatur, Kraft, dynamischer Druck, etc.
  • Das Verfahren 100 zur Entwicklungsanalyse 200 sieht einen Schritt 210 eines Erhaltens einer Reihe von zustandsbezogenen Messungen der Maschine vor. Jede Messung kann eine Zeitfolge von 1024 bis 16384 Datenpunkten enthalten, die eine Zeitwellenform darstellt. Das Verfahren weist das Durchführen einer Signalanalyse an dieser Wellenform, genannt FFT, auf, die ein Spektrum erzeugt.
  • Von dort werden Spektrumslinien, die relevant für einen bestimmten Defekt sind, ausgewählt und verwendet, um einen Zustandsindikatorwert (CI) zu berechnen, der den Zustand der Maschine bezüglich dieses Defekts reflektiert. Es sollte beachtet werden, dass verschiedene CI-Werte, von denen jeder gestaltet ist, um einen Defekt zu detektieren, aus jeder Messung berechnet werden können. Von daher gibt es einen CI-Wert für jede Messung.
  • In einem nächsten Schritt 220 wird der Zustandsindikatorwert (CI) hinsichtlich eines gesetzten Schwellwerts überprüft.
  • Das System berechnet in Schritt 230 dann die Anzahl von Malen, die der CI-Wert während der N letzten Messungen über dem Schwellwert ist.
  • Diese Anzahl von Malen wird dann in einem Diagramm mit Datum/Zeit auf der x-Achse und Anzahl von Malen auf der y-Achse in Schritt 240 angezeigt.
  • In Schritt 250 wird, wenn der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen öfter als der Alarmpegel über dem Schwellwert war, ein Alarm getriggert.
  • Das Verfahren 100 des Abstimmens 300 sieht einen Schritt 310 des Erhaltens von historischen Messdaten von der Maschine vor, die normalerweise regelmäßig durch einen Techniker aufgezeichnet werden. Die historischen Messdaten enthalten detektierte Defekte und wenn Alarme durch vorherige Schritte 210 - 250 getriggert wurden. Als ein Beispiel kann ein Windpark und Defekte in dem Hauptlager jeder Windturbine gewählt werden.
  • Dann vergleichen wir in Schritt 320 die historischen Messdaten, wenn jeder Alarm getriggert wurde, gegen aktuelle Maschinenmessdaten, wenn jeder Alarm getriggert wurde, mit den detektierten und aufgezeichneten Defekten.
  • Schritt 330 sieht ein Korrelieren einer Beziehung zwischen den getriggerten Alarmen und den detektierten Defekten vor. Eine Beziehung ist korreliert, wenn ein Alarm eine festgesetzte Zeitperiode, bevor der Defekt detektiert wurde, aufgezeichnet wurde. Von daher wird, wenn wir eine Korrelation zwischen dem Alarm und dem Defekt sehen, das heißt ein Alarm einen Monat, bevor der Defekt detektiert wurde, registriert wurde, dann der Alarm als ein wahrer positiver (TP) Alarm detektiert. GUT! Wenn ein Defekt detektiert wurde, aber kein Alarm getriggert wurde, dann ist der Defekt als ein falscher Negativer (FN) definiert. SCHLECHT! Schließlich, wenn ein Alarm ohne einen aufgezeichneten Defekt getriggert wurde, dann ist der Defekt als ein falscher Positiver (FP) definiert. SCHLECHT !
  • Schritt 340 sieht ein Setzen von akzeptablen definierten Grenzen für wahre Positive (TP), falsche Negative (FN) und falsche Positive (FP) basierend auf akzeptablen historischen Messdaten vor.
  • Schritt 350 sieht ein Zählen der Anzahl von richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) aus den aktuellen Messdaten und in Schritt 360 ein Vergleichen der Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs), mit dem, was als akzeptable Grenzen definiert wurde, vor. Beispielsweise könnte es für einen Windpark mit 100 Windturbinen akzeptabel sein, maximal 10 FPs und 2 FNs in einem Jahr zu triggern. Jedoch sollten wir, um sich sicher zu fühlen, zumindest 10 TPs während derselben Zeitperiode erfahren haben.
  • Dementsprechend wird, wenn die verglichene Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) innerhalb der akzeptablen definierten Grenzen ist, das Abstimmen mit Schritt 370 abgeschlossen.
  • Wenn jedoch die verglichene Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) nicht innerhalb der akzeptablen definierten Grenzen ist, dann ist das Abstimmen nicht abgeschlossen.
  • Daher wird das Abstimmen der Berechnung der Zustandsindikatoren (CI), des Schwellwerts, der M und der N automatisch ausgeführt, bis die akzeptablen definierten Grenzen erreicht sind. Dies wird durchgeführt, indem zu Verfahrensschritt 340 zurückgegangen wird, um die akzeptablen definierten Grenzen zu festzusetzen/anzupassen, bis das Abstimmen abgeschlossen ist.
  • 2 stellt Entwicklungen dar, die von einem defekten Lager mit einem gesplitterten Außenring kommen.
  • Der Defekt ist schwierig vorherzusehen, aber ist klar in der neuen Entwicklung, die in 3 dargestellt ist, gezeigt.
  • Nachdem das Lager ersetzt wurde (2014-09-15), zeigt die ursprüngliche Entwicklung von 2 etwas unstabiles Verhalten, jedoch ist die neue Entwicklung von 3 sehr stabil.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erhalten einer Reihe von zustandsbezogenen Messungen der Maschine, wobei ein Zustandsindikatorwert (CI) sich auf einen Zustand der Maschine hinsichtlich des Defekts bezieht, Überprüfen des Zustandsindikatorwerts (CI) hinsichtlich eines gesetzten Schwellwerts, Berechnen der Anzahl von Malen, die der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen über dem Schwellwert ist, Anzeigen der Anzahl von Malen, die der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen über dem Schwellwert ist, in einem Diagramm mit Datum/Zeit auf der x-Achse und der Anzahl von Malen auf der y-Achse, und Triggern des Alarms, wenn der Zustandsindikatorwert (CI) während der N letzten Messungen öfter über dem Schwellwert war als die Alarmschwelle.
  2. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 1, wobei während des Schritts des Erhaltens einer Reihe von zustandsbezogenen Messungen jede Messung eine Zeitfolge von Datenpunkten enthält, die eine Zeitwellenform erzeugt.
  3. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 2, welches des Weiteren das Durchführen einer Signalanalyse an der Zeitwellenform (FFT) aufweist, um ein Spektrum zu erzeugen.
  4. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 3, welches des Weiteren das Bestimmen eines Defekts, der mit den zustandsbezogenen Messungen assoziiert ist, durch spektrale Linien, die in der Zeitwellenform angeordnet sind, aufweist.
  5. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 4, welches des Weiteren das Identifizieren der spektralen Linien, die für einen bestimmten Defekt, der zu analysieren ist, relevant sind, aufweist.
  6. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 5, welches des Weiteren das Berechnen des Zustandsindikatorwerts (CI) aus den identifizierten spektralen Linien aufweist.
  7. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 1, welches des Weiteren mehrere Zustandsindikatorwerte (CI) aufweist, wobei jeder gestaltet ist, um einen Defekt zu detektieren, und aus jeder Messung berechnet ist.
  8. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 1, wobei die Reihe an zustandsbezogenen Messungen des Mechanismus zumindest eines einer Schwingung und einer Temperatur ist.
  9. Verfahren zur Entwicklungsanalyse von Alarmparametern für eine Maschine gemäß Anspruch 1, wobei jede Messung eine Zeitfolge von 1024 bis 16384 Datenpunkten enthält.
  10. Verfahren zum automatischen Abstimmen von Alarmparametern einer Maschine, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erhalten von historischen Messdaten von der Maschine, die normalerweise regelmäßig aufgezeichnet werden, die detektierte Defekte enthalten und wenn Alarme getriggert wurden, Vergleichen der historischen Messdaten, wenn jeder Alarm getriggert wurde, mit aktuellen Maschinenmessdaten, wenn jeder Alarm getriggert wurde, mit den aufgezeichneten Defekten, Korrelieren einer Beziehung zwischen den getriggerten Alarmen und den detektierten Defekten, wobei eine Beziehung korreliert ist, wenn ein Alarm eine festgesetzte Zeitperiode, bevor der Defekt detektiert wurde, aufgezeichnet wurde, und wobei wenn eine Beziehung zwischen dem Alarm und dem Defekt existiert, der Alarm dann als ein richtiger positiver (TP) Alarm definiert ist, wenn ein Defekt detektiert wurde, aber kein Alarm getriggert wurde, der Defekt dann als ein falscher negativer (FN) definiert ist, wenn ein Alarm ohne, dass ein Defekt aufgezeichnet wurde, getriggert wurde, dann der Defekt als ein falscher positiver (FP) definiert ist, Setzen von akzeptablen definierten Grenzen für richtige positive (TP), falsche negative (FN) und falsche positive (FP) basierend auf akzeptablen historischen Messdaten, Zählen der Anzahl von richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) aus den aktuellen Messdaten, Vergleichen der Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) mit den akzeptablen definierten Grenzen, wobei wenn die verglichene Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) innerhalb der akzeptablen definierten Grenzen ist, das Abstimmen dann abgeschlossen ist, wenn die verglichene Anzahl von gezählten richtigen Positiven (TPs), falschen Negativen (FNs) und falschen Positiven (FPs) nicht innerhalb der akzeptablen definierten Grenzen ist, das Abstimmen dann nicht abgeschlossen ist, und wobei Abstimmen der Berechnung der Zustandsindikatoren (CI), des Schwellwerts, der M und der N automatisch ausgeführt wird, bis die akzeptablen definierten Grenzen erreicht sind, wobei wenn die Anzahl der falschen Positiven (FPs) die akzeptablen definierten Grenzen überschreitet, dann zumindest eines des Schwellwerts, der M und der N erhöht wird; wenn die Anzahl der falschen Negativen (FNs) die akzeptablen definierten Grenzen überschreitet, dann zumindest eines des Schwellwerts, der M und der N verringert wird, und wobei der Schritt wiederholt wird, bis die Alarmparameter abgestimmt sind.
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