[发明专利]使用间断检测的机器状况监测

说明书

本申请要求于2007年4月12日提交的美国临时申请60/911,335 的优先权，其通过引用结合于此。

技术领域

本发明一般地涉及机器状况监测，并且更特别地涉及使用间断检测 来进行趋势分析以用于机器状况预报。

背景技术

机器状况监测(MCM)是监测一个或多个机器参数的过程，从而机 器参数的明显变化能够表明当前或发展中的状况(例如失灵、故障等)。 这样的机器包括旋转和固定机器，诸如涡轮机、锅炉、热交换器等。所 监测机器的机器参数可能是可由适当的传感器监测的振动、温度、摩擦、 用电量(electrical usage)、功耗、声音等。这些传感器的输出可具 有传感器信号或类似的信号形式和/或可被集合成传感器信号或类似信 号。

一般地，状况(condition)是机器参数与阈值的比较。例如，可 利用等式和/或不等式运算符如＜，＝，＞，≠，≡，≤，≥等将机器参数 值与阈值进行比较。因此，状况信号是基于机器参数值的信号(例如， 多个机器参数值分组为离散或连续的信号)。因为机器传感器易受一定 量的不确定性、误差、噪声等等的影响，所以状况信号由实际信号以及 一定量的噪声组成。

机器状况监测系统一般使用多个规则来限定待监测的机器参数和 关于那些机器参数的(例如表明状况变化的)关键信息。在某些情况下， 成百上千的传感器监测和/或记录这些机器参数。然后，这些传感器的 输出(例如传感器信号、传感器估计、传感器残数(residue)等)可 被用作一个或多个规则的输入。规则用于检测故障，但是规则必须将故 障(例如错误警报)的不当指示最小化。通常，简单规则被构造为指示 性的条件逻辑操作(例如，“如果-则”语句)。规则的输入，即“如果”， 是如上所述的状况(例如，如果机器参数A＞阈值B)，而规则的输出， 即“则”，是故障(例如，则故障类型1)。

MCM中的故障预报用于预测机器的未来参数值和/或状况信号。也就 是说，故障预报试图确定故障状况或其它重要的机器事件将在什么时候 发生。可采取预防性的维护或其它动作来预防这些故障。

目前，机器状况监测故障预报依赖于状况信号的趋势分析。对当前 的和以前的机器参数值进行分析以确定状况趋势。通过确定逼近该趋势 的方程如多项式方程来确定状况趋势。基于该趋势分析，可确定机器的 未来状况。然而，这种基本的趋势分析不能考虑到状况信号中的间断。 也就是说，MCM中的当前趋势分析容易错误地预测趋势并因而错误地预 测失灵时间。

因此，需要替换方法用以在机器状况监测期间分析趋势并检测间 断。

发明内容

本发明提供用于通过检测和补偿观察信号中的间断来进行机器状 况监测和故障检测的方法和仪器。观察机器的状况信号并在状况信号中 检测到一个或多个间断。(例如通过将移动因子应用于这些信号的模型 来)补偿状况信号中的间断并确定所补偿的状况信号的趋势。所述趋势 被用于预测机器中的未来故障状况。

在一些实施例中，包含观察模型和演化模型的卡尔曼滤波器被用于 确定所述趋势。使用假设测试来检测观察信号中的间断。确定状况信号 中的间断概率和在给定观察状况信号情况下实际状况信号的条件概率。 迭代地确定在给定所接收的状况信号和移动因子情况下的移动因子和 实际信号的条件概率，直到达到在给定所接收的状况信号和移动因子情 况下实际信号的最大条件概率。通过将状况信号中的不间断概率与给定所 接收的状况信号情况下实际状况信号的条件概率相乘来计算第一间断评估。 类似地，通过将状况信号中的间断概率与给定所接收的状况信号情况下实际 状况信号的条件概率相乘来计算第二间断评估。最后，只在第二间断评估大 于第一间断评估时，才表明状况信号中存在间断。

通过参考下面的详细说明和附图，本发明的这些和其它优点将对本 领域的技术人员来说是显而易见的。

附图说明

图1绘出状况信号的图表；

图2绘出状况信号和现有技术趋势分析曲线的图表；

图3绘出根据本发明实施例的状况信号和趋势分析曲线的图表；

图4是根据本发明实施例的机器状况监测的方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的机器状况监测系统的图示；

图6是计算机的示意图。

具体实施方式