[发明专利]用于机器中的故障检测的方法、系统和计算机程序

说明书

本发明提供了用于机器的状况监控的方法、系统和计算机程序产品。根据本发明的机器的状况监控可包括(i)获得对应于第一对机器状况参数的第一组数据观察结果，(ii)基于第一组数据观察结果确定对应于第一对机器状况参数的第一相关系数，(iii)基于第一相关系数确定对应于第一对机器状况参数的第一p值，以及(iv)从多个可获得的状况监控行为中选择用于执行的至少一个状况监控行为，其中状况监控行为的选择基于至少第一p值和一个或多个限定的选择规则。

技术领域

本发明涉及工业机器的状况监控。具体地说，本发明提供了用于工业机器中的故障或异常状况的检测的方法、设备和计算机程序产品，所述工业机器包括但不限于诸如离心泵之类的旋转设备。

背景技术

状况监控是指监控一个或多个机器状况参数以识别指示发展中或已表现出的故障状况或异常的变化的过程。其包括工业安全和维护的重要组成部分。诸如振动特性、温度或输入参数和输出参数之类的机器状况参数的监控可用于确定故障状况或发展中的故障状况，并触发诸如检查、故障分析、机器关闭或修理和维护行为之类的合适的响应。

工厂维护和修理被认为是产生资本费用的主要因素之一。据估计，仅在美国，工厂设备和设施的维护的年花费就超过2000亿美元，并且可在生产产品的总费用的15％与60％之间变化。另外，据估计，维护费用的三分之一以上由不必要和不正确地执行的维护导致。因此，工业机器和工业流程的适时和有效的状况监控对于操作和成本效率是关键的——由于其能够早检测和诊断工业资产的故障状况或异常。本发明尤其解决了工业机器中的状况监控和故障检测。

包括泵和泵送设备的旋转设备是工业资产的重要类别。泵用于使流体在机器或设备之间转移或流动或者通过机器或设备而转移或流动，并且可作为为诸如锅炉、制冷机、冷却塔和流体处理单元之类的其它工业设备服务的辅助设备而操作。在常规使用的各种泵(离心泵、循环泵和螺旋转子泵)中，离心泵是用途最广泛的泵之一。设计简单，以及成本和操作效率高，并且稳健性使得它们受欢迎。本发明尤其解决了在诸如离心泵之类的旋转设备中的状况监控和故障检测。

图1通过离心泵100的剖视图示出了基本操作原理，离心泵100 包括壳体102和容纳在壳体102中并具有叶轮叶片106的叶轮104。叶轮104(因此，叶轮叶片106)能够在壳体102中围绕旋转轴高速旋转。来自流体入口的流体通过壳体眼108沿轴向进入壳体，在叶轮叶片中被卷起，并具有向其施加的旋转运动。在旋转时，作用于流体上的离心力对流体施加速度和压力二者，使得其沿切向和径向向外运动，直至其通过流体出口110离开壳体。外出的流体降低了壳体102 中的压强，从而导致来自流体入口的流体通过壳体眼108被吸入壳体 102中。

图2示出了离心泵系统200的基本组件。系统200包括壳体202，该壳体202具有设置在其中的叶轮204。叶轮204通过驱动轴208连接至电机206。从电源224供应至电机206的电流使得电机旋转，这样继而使得驱动轴208旋转并且驱动叶轮204。叶轮壳体202示为具有连接至进入管212的流体入口210。设置在进入管212上的吸入阀 214控制流体流入流体入口210。叶轮壳体202另外示为具有连接至排出管218的流体出口216。排放阀220设置在排出管218上并控制流体从流体出口216排放。进入管212可另外具有用于过滤来自进入泵壳体的流体的沉淀物或颗粒物质的滤器222。

离心泵可遭受流程相关故障和机械故障。流程故障包括气蚀、排放再循环和滤器堵塞，而机械故障包括坏的轴承、弯曲的驱动轴、不平衡的转子(叶轮以及驱动轴)、未对准、损坏的叶轮或者损坏或变形的叶轮叶片。流程故障和机械故障二者落入关于泵系统的故障状况的更宽的类别中。用于涉及离心泵的状况监控和故障诊断的当前方法包括监控设计曲线特性、人工检查和离线分析以及在线振动分析。