本發(fā)明涉及一種利用根據(jù)運(yùn)行參數(shù)或監(jiān)視參數(shù)識別至少一種狀態(tài)的裝置在電調(diào)節(jié)或控制的機(jī)器部件中進(jìn)行故障識別和監(jiān)視的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電調(diào)節(jié)或控制的機(jī)器部件中，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)常見的是，機(jī)器部件或具有該機(jī)器部件的設(shè)備一直運(yùn)行，直至狀態(tài)或者監(jiān)視參數(shù)位于額定范圍之外為止。在此可行的是，基于狀態(tài)的識別或者測量參量的存在地改變監(jiān)視參數(shù)，從而更好地運(yùn)行該設(shè)備。電調(diào)節(jié)或控制的工業(yè)機(jī)器部件例如可以是泵、電機(jī)、機(jī)器人、起重機(jī)等等，或者是像變頻器、可編程的邏輯導(dǎo)體等的機(jī)器部件。

在進(jìn)行故障識別時(shí)，通常要對許多的狀態(tài)進(jìn)行不同的測量。然而，就其在尋找故障時(shí)的有效使用而言，這種測量的量通常就已經(jīng)構(gòu)成顯著的障礙?？傮w上，可能存在好幾百次這樣的測量，其中只有一次關(guān)鍵測量公開了這個(gè)問題的真實(shí)起因。

其他的測量都不一定會提供這次關(guān)鍵測量的識別。因此，對關(guān)鍵測量的成功辨認(rèn)完全是意外確定的，這取決于有利的時(shí)間點(diǎn)或者對每次提供的測量的全面并且耗費(fèi)時(shí)間的檢查。此外，迄今還沒有有效的方式和方法對這種測量進(jìn)行總結(jié)。

通常是通過分析一組參數(shù)/測量值來進(jìn)行故障識別。對于例如電機(jī)的故障識別，會測量溫度分析值、在不同點(diǎn)上的振動、電流和能量消耗等等。這種分析可以是基于一個(gè)簡單的閾值/極限值，或者基于復(fù)雜的人工智能算法。除了以上問題以外，在現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生下面兩個(gè)基本問題：

1.一方面，很難確定(起始)監(jiān)視配置。也就是說，要監(jiān)視某個(gè)機(jī)器時(shí)，必須為不同的監(jiān)視參數(shù)設(shè)置正確的閾值。例如必須如下地配置用于電機(jī)的監(jiān)視系統(tǒng)，即當(dāng)由電機(jī)吸收的電流超過某個(gè)特定的閾值、例如2.2安培時(shí)就輸出警報(bào)。因?yàn)橄嗨频臋C(jī)器部件/機(jī)器無法在同樣的運(yùn)行條件下安裝，有可能的是，閾值本身對于相似的機(jī)器部件是不同的。相對于在空調(diào)環(huán)境下的電機(jī)，對于例如在熱的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)可能設(shè)置更高的溫度閾值。

2.另一方面，必須在機(jī)器部件使用壽命期間不停地匹配監(jiān)視配置。隨著機(jī)器部件的老化，也就是機(jī)器運(yùn)行的持續(xù)進(jìn)行，監(jiān)視參數(shù)的閾值也改變。例如，相比新的電機(jī)，對于例如運(yùn)行時(shí)間為1000小時(shí)的電機(jī)能為振動設(shè)置更高的閾值。于是必須以特定的間隔調(diào)節(jié)監(jiān)視配置。

目前的做法是，主要統(tǒng)計(jì)地并且僅僅在開始時(shí)確定(起始)監(jiān)視配置。在此，僅僅依據(jù)不同的機(jī)器部件并且不依賴運(yùn)行的參數(shù)(下面被稱為運(yùn)行參數(shù))地進(jìn)行(起始)監(jiān)視配置，而且在機(jī)器部件使用壽命期間對監(jiān)視配置進(jìn)行調(diào)適。迄今沒有考慮像機(jī)器老化、機(jī)器的使用條件等等這些影響因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，第一個(gè)目的是提供一種用于在工業(yè)流程中的電調(diào)節(jié)或控制的機(jī)器部件中進(jìn)行故障識別和監(jiān)視的改進(jìn)的方法。因此，第二個(gè)目的是提供一種尤其是適合用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)。

涉及該方法的目的通過提出一種利用用于識別運(yùn)行參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)的裝置在電調(diào)節(jié)或控制的機(jī)器部件中進(jìn)行故障識別和監(jiān)視的方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法具有以下步驟：

-檢測并存儲機(jī)器部件的運(yùn)行參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)，

-根據(jù)檢測的運(yùn)行參數(shù)和待比較的機(jī)器部件來確定由能比較的機(jī)器部件和能比較的運(yùn)行參數(shù)組成的至少一個(gè)比較組，

-應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析法，以便根據(jù)定義的比較組來設(shè)置至少一個(gè)閾值，并且根據(jù)該閾值來識別至少一個(gè)狀態(tài)的或至少一個(gè)監(jiān)視參數(shù)的偏差，并且將該偏差對應(yīng)于機(jī)器部件。

涉及該系統(tǒng)的目的通過提供一種利用用于識別運(yùn)行參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)的裝置在電調(diào)節(jié)或控制的機(jī)器部件中進(jìn)行故障識別和監(jiān)視的系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，其中：

-設(shè)置對機(jī)器部件的運(yùn)行參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)的檢測和存儲，

-能根據(jù)檢測的運(yùn)行參數(shù)和機(jī)器部件來確定由能比較的機(jī)器部件和能比較的運(yùn)行參數(shù)組成的至少一個(gè)比較組，

-實(shí)施統(tǒng)計(jì)分析法，以便根據(jù)定義的比較組來設(shè)置至少一個(gè)閾值，并且根據(jù)該閾值來識別至少一個(gè)狀態(tài)的或者至少一個(gè)監(jiān)視參數(shù)的偏差，并且將該偏差對應(yīng)于機(jī)器部件。

根據(jù)本發(fā)明，在參照監(jiān)視參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的故障識別方面，現(xiàn)在使用能比較的機(jī)器部件的組作為起始參考水平，以便評估該組內(nèi)的各個(gè)機(jī)器部件。

利用上述方法和系統(tǒng)，可以動態(tài)地計(jì)算閾值和配置，從而更好地確定偏差，而不必準(zhǔn)確地知道該機(jī)器部件。

此外，利用上述方法和系統(tǒng)不必隨著時(shí)間手動地調(diào)節(jié)/校準(zhǔn)監(jiān)視配置。所有像機(jī)器老化、損耗等等這些因素都被本發(fā)明、也就是根據(jù)本發(fā)明的基于組的方案考慮在內(nèi)，或者在計(jì)算時(shí)計(jì)算在內(nèi)。因此能夠在整個(gè)使用壽命期間更安全并且更好地運(yùn)行機(jī)器。

因此，具有基于組的方案的本發(fā)明在對在不同的設(shè)備中的機(jī)器進(jìn)行故障識別和狀態(tài)監(jiān)視方面是一種重要的發(fā)展。

優(yōu)選地，運(yùn)行參數(shù)和/或監(jiān)視參數(shù)存儲在云中。在那里也可以發(fā)生應(yīng)用/處理，例如由外部的供應(yīng)商進(jìn)行。當(dāng)然，也可以在聯(lián)網(wǎng)或不聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行本地的存儲。

在一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，在至少機(jī)器部件的啟動時(shí)檢測并存儲運(yùn)行參數(shù)。這可以手動地由操作者進(jìn)行，或者自動化地由傳感器完成。運(yùn)行參數(shù)也可以一次性地或者連續(xù)地被檢測和存儲。

優(yōu)選地，在比較組內(nèi)的至少兩個(gè)機(jī)器部件不在同一個(gè)地點(diǎn)運(yùn)行。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)比較分組算法來完成對比較組的確定，其中，在不同的機(jī)器中使用不同的比較分組算法。此外，該算法可以是加權(quán)的。在附圖說明中列舉了可以如何選擇比較組的實(shí)例。

優(yōu)選地，傳輸偏差的類型并且選擇性地傳輸偏差的范圍。由此可以更簡單地引入應(yīng)對措施。因此可以在偏差越來越嚴(yán)重時(shí)立即停止機(jī)器部件或機(jī)器。也可以利用改變的或受限制的監(jiān)視參數(shù)進(jìn)一步運(yùn)行機(jī)器部件。因此，可以例如在高溫時(shí)在相應(yīng)地調(diào)適了監(jiān)視參數(shù)之后下調(diào)/調(diào)適電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，以便確保更加可靠的運(yùn)行。

優(yōu)選地，通過統(tǒng)計(jì)分析法為每個(gè)監(jiān)視參數(shù)設(shè)定閾值，其中，根據(jù)比較監(jiān)視參數(shù)與閾值的比較來確定該偏差。該分析法可以是每種任意的、合適的分析法，并且也具有加權(quán)因子。

優(yōu)選地，計(jì)算至少機(jī)器部件的故障函數(shù)，并且借助統(tǒng)計(jì)分析法將機(jī)器部件無偏差地、也就是無故障地運(yùn)行時(shí)的函數(shù)值確定為閾值。在此要注意的是，機(jī)器或機(jī)器部件在或者利用相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)時(shí)無故障地或無偏差地運(yùn)行。

附圖說明

本發(fā)明的其他特征、特性和優(yōu)點(diǎn)由下面參照附圖的說明得出。其中示意性地示出：

唯一的附圖示出根據(jù)本發(fā)明的方法。

盡管本發(fā)明在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選的實(shí)施例更詳盡地得以闡述和說明，但是本發(fā)明不受限于公開的實(shí)例。專業(yè)技術(shù)人員可以從中推導(dǎo)出許多變化方案，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明，首先在第一步驟中檢測并存儲被監(jiān)視的機(jī)器部件的運(yùn)行參數(shù)和監(jiān)視參數(shù)。這意味著，除了檢測監(jiān)視參數(shù)以外還要檢測運(yùn)行參數(shù)，從而用于判斷偏差量。這些運(yùn)行參數(shù)例如可以是環(huán)境參數(shù)、地點(diǎn)、負(fù)載類型、應(yīng)用類型等等。作為監(jiān)視參數(shù)例如可以是溫度等等。這些信息可以存儲在某個(gè)本地的、例如位于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)庫中，或者云中。在此，可以在啟動時(shí)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的檢測。也就是說，可以一次性地在啟動機(jī)器或機(jī)器部件時(shí)或者在連續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行對運(yùn)行參數(shù)的檢測。同樣地，也可以通過傳感器或者其他的測量儀器和/或手動地由操作者完成運(yùn)行參數(shù)的檢測。

在第二步驟中，根據(jù)檢測的運(yùn)行參數(shù)和機(jī)器部件來確定至少一個(gè)比較組，也就是說由具有能比較的或相似的運(yùn)行參數(shù)的、能比較的或相似的機(jī)器部件組成的家族。

一個(gè)比較組內(nèi)的機(jī)器部件不一定要在同一個(gè)物理位置上。下面給出幾個(gè)用于分組的實(shí)例：

i)某個(gè)特定生產(chǎn)商的某個(gè)特定產(chǎn)品家族的相同或相似的機(jī)器部件，例如汽車生產(chǎn)商的某個(gè)特定的產(chǎn)品家族的機(jī)器部件，

ii)某個(gè)特定生產(chǎn)商的某個(gè)特定產(chǎn)品家族的機(jī)器部件，其中，這些機(jī)器部件承擔(dān)相似的任務(wù)(例如焊接)，

iii)同一類的機(jī)器部件，其在相同的環(huán)境條件下運(yùn)行，例如同一類的電機(jī)，例如泵的電機(jī)，其用在化學(xué)精煉廠的外面露天位置中。

iv)同一類的并且相同應(yīng)用的機(jī)器部件，然而其用在不同的客戶地點(diǎn)，例如用于打印應(yīng)用的某個(gè)特定生產(chǎn)商的同類的傳動機(jī)構(gòu)，其用在不同的客戶地點(diǎn)。

需要注意的是，這些列舉只是起示意作用，既不是全部也不是終結(jié)性的。

用于劃分比較組的比較分組算法可以在不同的情況下有區(qū)別。這種比較分組算法可以經(jīng)由edv儀器或者作為云中的應(yīng)用來執(zhí)行。

在第三步驟中，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析法，以便設(shè)置比較組的至少一個(gè)閾值，并且根據(jù)該閾值來識別至少一個(gè)狀態(tài)的或者至少一個(gè)監(jiān)視參數(shù)的偏差。隨后，將該偏差對應(yīng)于某個(gè)機(jī)器部件。

下面用一個(gè)實(shí)例來說明。在此，存在一個(gè)由“n”個(gè)機(jī)器部件組成的比較組，這里例如是電機(jī)。在此，如第二步驟中所述的那樣設(shè)置這個(gè)比較組?，F(xiàn)在根據(jù)由三個(gè)監(jiān)視參數(shù)twi、asi、iwi組成的組來執(zhí)行故障識別或偏差識別。這些參數(shù)例如是：

電機(jī)-繞組溫度：twi

離合軸的加速度：asi

繞組電流：iwi

其中i＝1，2，3，…n。

為了識別偏差，現(xiàn)在執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析法。為此，計(jì)算所述比較組內(nèi)的每個(gè)電機(jī)i＝1，2，3，…n的故障函數(shù)fi：

1)fi＝α*twj+β*asi+π*iwi

其中，α、β、π是用于電機(jī)-繞組溫度twi、離合軸的加速度asi和繞組電流iwi的加權(quán)。

現(xiàn)在確定函數(shù)值fnormal，在該函數(shù)的情況中，機(jī)器部件無偏差地、也就是無故障地運(yùn)行。為此，確定在比較組內(nèi)所有n個(gè)機(jī)器的監(jiān)視參數(shù)的平均值tw,avg、as,avg、iw,avg：

2)

3)

4)

從而得到fnormal：

5)fnormal＝α*tw，avg+β*as，avg+π*iw，avg

計(jì)算出的值fnormal因此可以作為該比較組內(nèi)的監(jiān)視參數(shù)的偏差的閾值。

為了識別故障或偏差，因此只需要將比較組內(nèi)的每個(gè)電機(jī)n的計(jì)算出的故障函數(shù)fi與閾值fnormal進(jìn)行比較。

這種方案可以很輕松地用到三個(gè)以上的監(jiān)視參數(shù)上。上面的實(shí)例使用了一種簡單的平均值分析法。然而也可以以類似的方式使用其他復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析法。

所述方法/系統(tǒng)可以在本地的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，或者作為應(yīng)用在云中執(zhí)行。

現(xiàn)在根據(jù)附圖再次示意性地示出這一點(diǎn)。

幾個(gè)機(jī)器部件1到4報(bào)告它們的數(shù)據(jù)，也就是在數(shù)據(jù)庫5中經(jīng)由合適的裝置報(bào)告運(yùn)行參數(shù)6和監(jiān)視參數(shù)7。這個(gè)數(shù)據(jù)庫存儲這些運(yùn)行參數(shù)6和監(jiān)視參數(shù)7。在此，可以檢測并存儲運(yùn)行參數(shù)7，尤其是在啟動時(shí)。例如可以經(jīng)由傳感器進(jìn)行檢測，運(yùn)行參數(shù)6也可以由操作者手動輸入。

比較分組算法8現(xiàn)在根據(jù)檢測的運(yùn)行參數(shù)9和機(jī)器部件來確定由能比較的機(jī)器部件和能比較的運(yùn)行參數(shù)組成的比較組9。待比較的機(jī)器部件在這里用標(biāo)記1標(biāo)識。在這里引用機(jī)器部件3，4作為能比較的機(jī)器部件。如果現(xiàn)在組成了比較組，那么就根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法10、例如通過以上函數(shù)來計(jì)算閾值11。根據(jù)閾值11現(xiàn)在可以確定機(jī)器部件1的相關(guān)監(jiān)視參數(shù)7的故障或偏差。根據(jù)這個(gè)偏差例如可以安排維護(hù)，或者以其他的參數(shù)運(yùn)行該機(jī)器部件1。當(dāng)然也可以利用機(jī)器部件3和4類似地進(jìn)行。也可以在偏差過大時(shí)輸出/顯示警報(bào)。

根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在通過本發(fā)明考慮機(jī)器的所有像老化、損耗等等這些因素，或者在計(jì)算時(shí)計(jì)算在內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明還將運(yùn)行參數(shù)一同考慮。通過根據(jù)本發(fā)明的基于組的方案能夠在沒有大的耗費(fèi)的情況下實(shí)現(xiàn)簡單的故障識別。