值的掃描速率的速率傳輸至DCS控制器19。
[0054]因為由機械健康監(jiān)視模塊10生成的標(biāo)量值由DCS控制器19讀取，所以由DCS控制器19中以與任何其他DCS數(shù)據(jù)相同的方式運行的軟件來處理它們。DCS控制器19的一個主要功能是將標(biāo)量值與警報限制進行比較。如果超過該限制，則生成警報。DCS控制器19內(nèi)的邏輯還可確定是否應(yīng)當(dāng)基于警報條件來采取任何動作，例如關(guān)閉繼電器。DCS控制器19還可以以軟件的方式來執(zhí)行包括報警繼電器邏輯、表決和時間延遲在內(nèi)的操作。優(yōu)選地，DCS控制輸出，例如繼電器輸出和4mA至20mA的成比例輸出，由DCS的標(biāo)準(zhǔn)輸出模塊23驅(qū)動。批量預(yù)測數(shù)據(jù)在LGC宿主機處理器48中被格式化，并通過以太網(wǎng)端口 52a傳輸至機器健康管理(MHM)分析計算機54，用于詳細分析和顯示。批量保護數(shù)據(jù)也在LGC主機處理器48中被格式，但是通過單獨的以太網(wǎng)入口 52b傳輸至DCS操作器計算機60。
[0055]在一些優(yōu)選實施方案中，DCS操作器計算機60包括用于顯示從DCS控制器19輸出的振動參數(shù)和其他機器操作數(shù)據(jù)(壓力、溫度、速度、警報條件等)的接口。
[0056]圖2中描繪了現(xiàn)場數(shù)字FPGA 36的單一通道的功能框圖。一個優(yōu)選實施方案包括具有與圖2中描述的一個通道相同的布局的其他七個通道。如在下文中更詳細描述的，所述通道數(shù)字波形數(shù)據(jù)可路由通過多個數(shù)字濾波器和集成階段，然后轉(zhuǎn)換成振動總體值或打包為“批量”時間波形，用于由LGC卡16上運行的軟件進行進一步分析或者用于傳輸至DCS軟件或MHM軟件。
[0057]如圖2所示，ADC接口 70接收該連續(xù)的八個通道，通過連接器34(圖1中示出)對來自現(xiàn)場模擬卡12的ADC 28的數(shù)據(jù)進行同時采樣。該數(shù)據(jù)優(yōu)選為串行外圍接口(SPI)格式中的多路復(fù)用的同步串行數(shù)據(jù)流的形式。ADC接口 70將該數(shù)據(jù)流去多路復(fù)用成八個分離的通道數(shù)據(jù)流。
[0058]雖然所有八個通道都可用于振動信號處理，但是在一個優(yōu)選實施方案中，可使用該八個通道中的兩個來進行轉(zhuǎn)速計測量處理。每個轉(zhuǎn)速計測量通道優(yōu)選包括:
[0059]-單觸發(fā)(one-shot)110，其為可編程的觸發(fā)器“消隱”功能，提供對具有過度抖動或噪音的轉(zhuǎn)速計脈沖串的噪音去除；
[0060]-除以N(divide-by-N)111，其為分配由齒輪和密碼輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速計信號的脈沖速率的可編碼脈沖分配器；
[0061]-反向旋轉(zhuǎn)檢測器112，其通過將兩個轉(zhuǎn)速計脈沖信號的相位進行比較來確定軸旋轉(zhuǎn)的方向；
[0062]-RPM指示器115，其將轉(zhuǎn)速計脈沖流的RPM計算為標(biāo)量總體值。
[0063]-零速檢測器113，當(dāng)轉(zhuǎn)速計在可編程間隔例如0.ls、ls、10s或100s中已經(jīng)不活躍時，其提供“零速”指示；以及
[0064]-超速檢測器114，當(dāng)轉(zhuǎn)速計超過固定的2KHz或62KHz閾值時，其提供“超速”指示。在一些可選實施方案中，該閾值可為可編程的。
[0065]繼續(xù)參照圖2，F(xiàn)PGA 36中的八個獨立的并行信號處理通道中的每一個優(yōu)選包括以下組件:
[0066]-用于DC閉鎖的高通濾波器72，其優(yōu)選設(shè)置為0.01Hz、0.1Hz、1Hz或10Hz，并且可基于開關(guān)74的位置針對下文描述的集成器來選擇或忽略該高通濾波器72 ;
[0067]-兩階段的數(shù)字波形集成，包括第一集成器76和第二集成器78，其提供這樣的數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換:從加速度到速度、從加速度到位移或從速度到位移；
[0068]-數(shù)字跟蹤帶通濾波器82，如在下文中更詳細描述，其具有由轉(zhuǎn)速計頻率或多個轉(zhuǎn)速計頻率設(shè)置并且基于開關(guān)80的位置而接收為“輸入”數(shù)據(jù)流(不集成)、單一集成數(shù)據(jù)流或雙集成數(shù)據(jù)流輸入的帶通中心頻率；以及
[0069]-標(biāo)量總體測量計算塊88至100，其如下文所述來確定幾個不同的波形標(biāo)量總體值。
[0070]在該優(yōu)選實施方案中，數(shù)字跟蹤帶通濾波器82的目的是提供具有由選擇的轉(zhuǎn)速計輸入的RPM確定的中心頻率的窄(高Q)帶通響應(yīng)。所述中心頻率還可為選擇的轉(zhuǎn)速計RPM的整數(shù)倍。當(dāng)波形通過該濾波器時，保留僅與所監(jiān)視的機器轉(zhuǎn)速的倍數(shù)對應(yīng)的振動組成。當(dāng)通過相應(yīng)的FPGA計算塊(88、90或92)來計算所得波形的RMS標(biāo)量值、峰標(biāo)量值或峰-峰標(biāo)量值時，結(jié)果與通過LGC 16的應(yīng)用固件中執(zhí)行的“nX峰”計算所返回的值相同。因為該標(biāo)量計算被執(zhí)行為連續(xù)方法，而不是在固件中完成的計算，所以其比固件中以更低的速率產(chǎn)生的相應(yīng)值更適于作為“關(guān)閉參數(shù)”。該測量的一個應(yīng)用是監(jiān)視一般需要用于監(jiān)視的跟蹤濾波器功能的航空衍生渦輪。
[0071]對于所述標(biāo)量總體值中的一些而言，從其計算這些值的個體數(shù)據(jù)類型可選自基于開關(guān)84a至84d的位置的輸入數(shù)據(jù)流、單一集成數(shù)據(jù)流、雙集成數(shù)據(jù)流、高通濾波(DC閉鎖)數(shù)據(jù)流或跟蹤過濾器數(shù)據(jù)。此外，所述標(biāo)量總體通道中的一些具有可單獨編程的低通濾波器88a至88d。在該優(yōu)選實施方案中，這些標(biāo)量總體值獨立于并且并行于用于預(yù)測或保護的時間波形生成。這些標(biāo)量總體測量計算塊優(yōu)選包括:
[0072]-RMS塊88，其確定時間波形的RMS值，其中RMS的集成時間可優(yōu)選設(shè)置為0.01s、0.1s、Is 或 10s ；
[0073]-峰塊90，其確定相對于波形平均值的正波形峰值或負波形峰值中的更大者，所述波形平均值優(yōu)選在由轉(zhuǎn)速計時間或可編程時間延遲確定的時間內(nèi)測量；
[0074]-峰-峰塊92，其在由轉(zhuǎn)速計時間或可編程時間延遲確定的時間內(nèi)確定波形峰-峰值；
[0075]-絕對+/-峰塊94，其確定相對于測量范圍零點的最大正信號波形偏移值以及最大負信號波形偏移值，所述零點優(yōu)選在由轉(zhuǎn)速計時間或可編程時間延遲確定的時間內(nèi)測量;
[0076]-DC塊96，其確定時間波形的DC值，該值具有優(yōu)選設(shè)置為0.01Hz、0.1HzUHz或10Hz的測量范圍；以及
[0077]-PeakVue?塊100，其確定如Robinson等名下的美國專利N0.5，895，857中描述(通過引用并入本文)的表示經(jīng)過濾的峰值以及全波整流的PeakVue?波形，其優(yōu)選在由轉(zhuǎn)速計時間或可編程時間延遲確定的時間內(nèi)測量。在功能塊98中實施全波整流和峰保持功能。還將來自塊98的PeakVue?波形提供為對本文描述的預(yù)測時間波形和保護時間波形處理的可選擇輸入。
[0078]FPGA36的預(yù)測時間波形處理區(qū)段116提供了用于任何預(yù)測監(jiān)視功能的連續(xù)過濾時間波形。提供了獨立的低通濾波器/分波器104a，以使預(yù)測時間波形可為與保護時間波形不同的帶寬。波形上采樣塊106提供了用于例如時間同步平均(TSA)或階次跟蹤等分析類型的數(shù)據(jù)速率放大倍數(shù)。對預(yù)測時間波形處理區(qū)段的輸入116可選自基于開關(guān)102a的位置的輸入數(shù)據(jù)流、單一集成數(shù)據(jù)流、雙集成數(shù)據(jù)流、高通濾波(DC閉鎖)數(shù)據(jù)流或PeakVue?數(shù)據(jù)流。
[0079]FPGA 36的保護時間波形區(qū)段118提供了用于保護監(jiān)視功能的連續(xù)過濾時間波形。提供了獨立的低通濾波器/分波器104b，以使保護時間波形可為與預(yù)測時間波形不同的帶寬。對保護時間波形處理區(qū)段的輸入118可選自基于開關(guān)102b的位置的輸入數(shù)據(jù)流、單一集成數(shù)據(jù)流、雙集成數(shù)據(jù)流、高通濾波(DC閉鎖)數(shù)據(jù)流或PeakVue?數(shù)據(jù)流。
[0080]一些優(yōu)選實施方案提供了瞬時數(shù)據(jù)收集，其中可針對發(fā)送至外部的數(shù)據(jù)存儲從各信號處理通道收集連續(xù)的并行時間波形。優(yōu)選將瞬時波形固定于帶寬中，并且從保護時間波形數(shù)據(jù)流收集瞬時波形。
[0081]如圖1所示，標(biāo)量總體值以及數(shù)字過濾的時間波形通過LGC接口 38至LGC邏輯板16，用于通過DCSI/0背板18進一步處理并傳輸至DCS控制器19，或通過以太網(wǎng)端口至在MHM數(shù)據(jù)分析計算機54上運行的外部軟件應(yīng)用。
[0082]圖3描繪了由DCS控制器19執(zhí)行的控制邏輯例程(在本文中還稱為控制片)的一個例子。在一些優(yōu)選實施方案中，將控制片調(diào)度為通過在控制器19中運行的DCS軟件以預(yù)定速率—例如1秒、0.1秒或0.01秒—來執(zhí)行。因為執(zhí)行了控制振動過程的控制片，所以以控制片的執(zhí)行速率從DCSI/0總線18掃描標(biāo)量總體振動值，并生成輸出值。
[0083]由控制片執(zhí)行的邏輯功能優(yōu)選包括:
[0084]-表決邏輯