DE69930506T2

DE69930506T2 - Datensammler und datenanalysator zur diagnose von vibrationen

Info

Publication number: DE69930506T2
Application number: DE69930506T
Authority: DE
Inventors: A. Dean Poulsbo LOFALL
Original assignee: DLI Engineering Corp
Current assignee: DLI Engineering Corp
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2019-05-15
Also published as: US6484109B1; WO1999060351A1; EP1080347B1; DE69930506D1; EP1080347A1

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber den Provisorischen Patentamneldungen Seriennr. 60/086131, eingereicht am 20. Mai 1998, und Seriennr. 60/090873, eingereicht am 26 Juni 1998.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vibrationsüberwachungsausrüstung und insbesondere ein System für die Durchführung einer vorausschauenden Wartung, das ein Datenerfassungsgerät und einen Analysatoren mit Diagnosefähigkeiten einschließt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Vibration wird auf Grund von Ursachen wie Unwucht, Fehlausrichtung von Wellen und verschlissenen Lagern durch sich bewegende Teile von Maschinen erzeugt. Jede Maschine hat annehmbare Vibrationsniveaus, die für ihren Betrieb charakteristisch sind. Übermäßige Vibrationsniveaus zeigen Maschinenprobleme an, die zu unbefriedigendem Betrieb und möglichem Ausfall führen können.
Eine Maschinenstörung kann manchmal durch eine Veränderung im Vibrationsmuster dieser Maschine erfasst werden. In heutigen Anlagen, wo die Maschinen komplex und/oder von großer Zahl sind, verlassen sich Techniker auf fortgeschrittenere Verfahren zum Identifizieren anormaler Vibrationsniveaus und -muster, um den Zustand einer Maschine zu bestimmen. Es ist nun üblich, das Niveau und die Geschwindigkeit der Vibrationen von Maschinen zu bestimmen und diese Daten zu verwenden, um zu bestimmen, welche Maschinen eine Wartung erfordern. Diese Überwachungstechnik wird vorausschauende Wartung genannt.
Um vorausschauende Wartung richtig einzusetzen, werden Vibrationsdaten typischerweise auf einer planmäßigen Grundlage während der normalen Benutzung der Maschine erfasst und aufgezeichnet. Es gibt eine Zahl von Systemen, die für diesen Zweck verfügbar sind. Viele solcher Systeme sind um einen Verbund von mobilen Datenerfassungsgeräten gestaltet. Jedes einzelne Datenerfassungsgerät ist dafür gestaltet, zu einer zu prüfenden Maschine befördert zu werden. Vibrationsdaten von der Maschine werden erfasst, und die Vibrationsdaten werden anschließend zu einem Verarbeitungsrechner hochgeladen. Der Verarbeitungsrechner analysiert die Vibrationsdaten, um einen Systembediener mit fortgeschrittenen Diagnosen zu versorgen. Siehe beispielsweise die Patente der Vereinigten Staaten Nr. 4885707 und 4612620.
Obwohl solche herkömmlichen Systeme in der Vergangenheit nützlich gewesen sind, gab es eine Zahl von Nachteilen, die mit solchen Systemen verbunden sind. Zum Beispiel sind die mobilen Datenerfassungsgeräte in ihrer Fähigkeit zum Analysieren der Vibrationsdaten vor Ort begrenzt gewesen. Der Systemverarbeitungsrechner war erforderlich, um anschließend an das Empfangen der Daten von dem Datenerfassungsgerät eine fortgeschrittene Analyse der Daten durchzuführen. Dies konnte zu Analyseverzögerungen führen und konnte ferner zu verpassten Gelegenheiten zum Vermeiden eines bevorstehenden Maschinenausfalls führen.
Außerdem haben solche herkömmlichen Systeme dazu geneigt, stark auf der Host/Client-Beziehung zwischen dem Systemverarbeitungsrechner/der Datenbasis und den einzelnen Datenerfassungsgeräten zu beruhen. Es war erforderlich, dass der Systemverarbeitungsrechner zusätzlich zum Ausführen der komplexen Datenanalyse die Systemdaten speichert und den einzelnen Datenerfassungsgeräten Zeitplaninformationen und/oder Listen von Maschinen, die vorausschauende Wartung erfordern, liefert. Falls der Systemverarbeitungsrechner aus irgendeinem Grund ausfallen sollte, könnte das vorausschauende Wartungssystem als Ganzes praktisch abgeschaltet werden. Zusätzlich konnte es Fälle geben, in denen eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Verarbeitungsrechner und einem oder mehreren der Datenerfassungsgeräte (z.B. auf Grund eines begrenzten Zugriffs auf Telefonleitungen, ausgefallener Kommunikationsausrüstung usw.) nicht hergestellt werden konnte. Eine solche Abhängigkeit von dem Verarbeitungsrechner konnte folglich ein Hindernis für ein reibungslos funktionierendes System werden.
Angesichts der zuvor erwähnten Nachteile, die mit herkömmlichen Datenerfassungsgeräten und – systemen verbunden sind, besteht auf dem Gebiet ein großer Bedarf an einem Datenerfassungsgerät und system, das nicht mehr von einem Systemverarbeitungsrechner abhängig ist. Es besteht ein großer Bedarf an einem Datenerfassungsgerät, das in der Lage ist, eigene fortgeschrittene/komplexe Analysen von Vibrationsdaten durchzuführen.
Darüber hinaus besteht ein großer Bedarf an einem Datenerfassungsgerät und -system, das ohne einen Systemhost arbeiten kann.
Das US-Patent Nr. 5710723 offenbart ein Überwachungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dieses System schließt jedoch keine Erfassungsgeräte/Analysatoren ein, die in einer Netzwerkstruktur angeordnet sind, die Mittel für Kommunikation und Vervielfältigung der vollständigen und relevanten Daten einschließt.
Das US-Patent Nr. 5710723 (siehe Spalte 12, Zeilen 17 bis 22) schlägt vor, dass „falls eine Zahl von Überwachungseinheiten an einem einzigen Industriestandort angeordnet sind, dann eine der Überwachungseinheiten eine Haupteinheit sein wird und durch ein lokales Netzwerk mit jeder der anderen Überwachungseinheiten verbunden werden kann". Jedoch spezifiziert dieser Vorschlag keine Erfassungsgeräte/Analysatoren, die in einer Netzwerkstruktur angeordnet sind, die Mittel für Kommunikation und Vervielfältigung der vollständigen und relevanten Daten einschließt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Datenerfassungs- und -analysegerät zur Diagnose von Vibrationen bereitgestellt, das ein Expertensystem innerhalb eines mobilen Rechners, wie beispielsweise eines Rechners vom Laptop- oder Notebooktyp, einschließt. Das Expertensystem analysiert Vibrationsdaten, die über einen an das Erfassungsgerät/den Analysator gekoppelten Sensor gewonnen werden, um einen Zustand der geprüften Maschine zu diagnostizieren. Mehrere Erfassungsgeräte/Analysatoren können Teil eines Systems bilden, in dem eine Peer-to-Peer-Vervielfältigung von Daten und Informationen durchgeführt wird, um so die Notwendigkeit eines zentralen Systemverarbeitungsrechners und/oder einer Datenbasis zu erübrigen. Ein solches System kann einen oder mehrere stationäre Rechner einschließen, die ebenfalls als Peers dienen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt für die Durchführung einer vorausschauenden Wartung in einer Umgebung, die eine Vielzahl von Maschinen umfasst, die einer vorausschauenden Wartung unterworfen werden sollen, wobei das System eine Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren aufweist, von denen ein jedes aufweist: einen Messwertgeber, der an einer Maschine befestigt wird, die unter der Vielzahl von Maschinen eingeschlossen ist, und um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Vibration der Maschine anzeigt; eine Schaltung für das Aufbereiten des Ausgangssignals und dessen Umwandlung in Vibrationsdaten; und einen Speicher mit einer Datenbasis, worin die Vibrationsdaten gespeichert werden, die von der Vielzahl der Maschinen erhalten werden; dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens ein Medium umfasst, um zu gestatten, dass die Vielzahl der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren miteinander zumindest periodisch in Verbindung kommen; die Vielzahl der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren funktionell so ausgebildet sind, dass sie miteinander in Verbindung kommen; und ein jedes der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren ebenfalls eine Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit für das Vervielfältigen von Daten in der Datenbasis mit den Daten in der Datenbasis eines jeden der anderen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren mittels des mindestens einen Mediums aufweist.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Durchführen einer vorausschauenden Wartung in einer Umgebung, die eine Vielzahl von Maschinen umfasst, die einer vorausschauenden Wartung unterworfen werden sollen, wobei das Verfahren das Verwenden einer Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren aufweist, um Vibrationsdaten von der Vielzahl der Maschinen zu erfassen, gekennzeichnet durch: Speichern von Vibrationsdaten, die lokal von jedem der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren in einer entsprechenden Datenbasis erfasst werden, die in jedem der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren eingeschlossen ist; und mindestens das periodische Vervielfältigen der Daten, die in jeder der Datenbasen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten enthalten sind, mit den Daten, die in jeder der Datenbasen der anderen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten enthalten sind, durch eine direkte Verbindung zwischen den Datenerfassungsgeräten/analysatoren.
Die Erfindung umfasst die nachstehend vollständig beschriebenen Merkmale. Die folgende Beschreibung und die angehängten Zeichnungen legen im Detail bestimmte illustrative Ausführungsformen der Erfindung dar. Diese Ausführungsformen sind jedoch Hinweise auf nur einige der verschiedenen Weisen, auf welche die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können. Andere Aufgaben, Vorzüge und neuartige Merkmale der Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Diagnose-Datenerfassungsgeräts und -analysatoren nach der vorliegenden Erfindung,
2 ist ein schematisches Diagramm, das die Peer-to-Peer-Datenbasisvervielfältigung zwischen unterschiedlichen Geräten nach der vorliegenden Erfindung illustriert,
3 ist ein schematisches Diagramm, das die Peer-to-Peer-Datenbasisvervielfältigung nach der vorliegenden Erfindung detaillierter illustriert,
4 ist ein schematisches Diagramm, das die Datenkonsolidierung von einzelnen Geräten nach der vorliegenden Erfindung illustriert,
5 ist ein schematisches Diagramm, das die Peer-to-Peer-Vervielfältigung von einzelnen Geräten nach der vorliegenden Erfindung illustriert,
6 ist ein Flussdiagramm, das die durch ein jedes Gerät nach der vorliegenden Erfindung ausgeführte Datenerfassungs- und -analyseroutine darstellt,
7 ist ein Flussdiagramm, das die durch ein jedes Gerät nach der vorliegenden Erfindung ausgeführte Peer-to-Peer-Vervielfältigungsroutine darstellt, und
8 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Verbindungen, die zwischen Geräten nach der vorliegenden Erfindung auftreten, illustriert.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei durchgehend gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen.
1. GERÄT
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 wird ein „diagnostisches Vibrationsdatenerfassungs- und -analysegerät" (nachstehend das „Gerät"), geeignet zur Verwendung nach der vorliegenden Erfindung, allgemein mit 10 gekennzeichnet. Das Gerät 10 liefert einem Benutzer die Fähigkeit, mechanische Maschinenprüfungen auf Vibrationsgrundlage durchzuführen, um die sich ergebenden Daten zu analysieren, und auf die sich ergebenden Daten automatisierte Diagnoseverfahren anzuwenden. Das Gerät 10 bewertet Charakteristika der Vibrationsdaten und liefert eine einfache Textausgabe an die Anzeige. Die Textausgabe berichtet den laufenden Zustand der Maschine, erwähnt bedeutsame Schmalband-Vibrationscharakteristika und stellt Maschinenreparaturempfehlungen vor.
Das Gerät 10 schließt elektrische analoge Eingangsschaltungen 12 zum Zweck des Abfragens mechanischer Vibrationssignale ein, die von Sensoren 14 (wie beispielsweise einem oder mehreren Beschleunigungsmessern) übertragen werden, welche die periodische, mechanische Bewegung einer geprüften Maschine 15 in elektrische Signale umformen. Die analogen Eingangsschaltungen 12 werden durch einen darin eingeschlossenen digitalen Signalprozessor (nicht gezeigt) gesteuert.
Das Gerät 10 schließt ferner ein Anwendungsprogramm, das durch eine ZE ausgeführt wird, ein (gemeinsam mit 16 gekennzeichnet). Außerdem schließt das Gerät 10 einen Direktzugriffsspeicher 18 und einen Massenspeicher 20 ein, um die Gerätesoftwareprogramme zu speichern und laufen zu lassen, die geschrieben sind, um zu ermöglichen, dass das Gerät 10 die hierin beschriebenen Arbeitsgänge ausführt. Die Einzelheiten bezüglich solcher Software werden Personen mit normaler Kenntnis auf dem Gebiet des Programmierens offensichtlich sein. Dementsprechend sind weitere Einzelheiten hierin der Kürze halber weggelassen worden.
Das Gerät 10 arbeitet in einem handelsüblichen Betriebssystem, wie beispielsweise Microsoft Windows. Das Gerät 10 ermöglicht es dem Benutzer, leicht die analogen Schaltungen zu steuern, digitale Darstellungen der analogen Daten zu analysieren und diese Daten zu speichern. Außerdem gewährleistet das Gerät 10 eine Datenbasisverwaltung. Die mechanische Schnittstelle des Benutzers zu dem Gerät 10 schließt ein optisches Anzeigegerät 22, einen Anzeigegerätzeiger (z.B. eine Schreibmarke) 24, eine Tastatur 26, bedienbare Schalter (nicht gezeigt), Verbindungsanschlüsse 28 und einen Batterieladegeräteingang ein.
Das Gerät 10 stellt ein vollständiges Spektrum an Vibrationsanalysewerkzeugen bereit, einschließlich derjenigen zum Durchführen einer Analyse von Schmalband-Vibrationsfrequenzspektren, Vibrationszeitbereich-Wellenformen, demodulierten Vibrationsspektren, Vibrationsphasendaten usw.
Das Gerät 10 speichert, in einer Datenbasis 30, Informationen über die physikalischen Informationen bezüglich der geprüften Maschine 15 (z.B. die Industrieanlage, den Ausrüstungsbereich, die Ausrüstung und die Vibrations- und Betriebsdaten-Erfassungspunkte). Diese Informationen werden in der Form von Binärdaten, Zahlen, Text, Diagrammen und digitalen Bildern gespeichert. Die Datenbasis 30 speichert ebenfalls historische Vibrationsdaten, Betriebsparameter und Maschinenzustandsinformationen. Eine vollständige Datenbasis 30 ist entscheidend, um die Leistungsziele dieses Geräts 10 zu erreichen.
Wenn mehrere Geräte 10 und stationäre Datenbasisanlagen (wie beispielsweise ein Hauptrechner) innerhalb der gleichen Industrieanlage verwendet werden, wird eine Peer-to-Peer-Datenbasisvervielfältigung benutzt, um die Datenbasen 30 eines jeden der entsprechenden Geräte 10 synchronisiert miteinander zu halten. Eine solche Peer-to-Peer-Vervielfältigung wird weiter unten in Verbindung mit 2 und 3 detaillierter erörtert. Das Datenbasisvervielfältigungsprogramm 32 wird vorzugsweise durch eine physikalische, Infrarotlicht- oder Hochfrequenzsignalverbindung zwischen einzelnen Geräten 10 über die Netzschnittstelle/den Verbindungsanschluss 28 ausgeführt.
Das Gerät 10 benutzt vorzugsweise eine grafische Benutzeroberfläche (GUI), die dem Benutzer die physikalischen und historischen Informationen der Datenbasis 30 auf eine vereinfachte Weise vorstellt. Die unterschiedlichen einzelnen Maschinen 15 werden aus einer Liste oder einer Hierarchie von Listen ausgewählt, und sobald sie ausgewählt sind, können die Daten durch das Gerät 10 in Echtzeit analysiert, erfasst, überprüft, hochgerechnet oder automatisch diagnostiziert werden.
2. RELATIONALE DATENBANK
Das Gerät 10 benutzt vorzugsweise eine ODBC-konforme Datenbasis 30 mit strukturierter Abfragesprache, verwaltet durch einen Datenbankverwalter 34. Diese Datenbasis 30 besteht aus einer Zahl von Tabellen und nachfolgenden Feldern, welche die physische Installation, die Maschinenkonfiguration, die Steuerungen der analogen Schaltungen und die gespeicherten Daten beschreiben. Die Gerätedatenbasis 30 enthält Informationen, die im Handel von der Predict/DLI aus Independence, Ohio, und Bainbridge Island, Washington, USA, erhältlich sind.
3. DATENBASISVERVIELFÄLTIGUNG/KONSOLIDIERUNG
Viele der Zustandsüberwachungsdatenbänke der Industrie sind zentral auf einem Verarbeitungsrechner oder Netzdatenbankserver gespeichert, und über ein lokales Netzwerk (Lokal Area Network – LAN) wird durch die zugeordneten Softwaresysteme darauf zugegriffen. Das Gerät 10 verwendet ein Peersystem 50 (2), bei dem jedes Gerät 10 und dessen Datenbasis 30 anderen Einheiten innerhalb des Systems gleichgestellt sind. Peervervielfältigung oder Datenbanksynchronisation ist eine Schlüsselfunktion in dem System 50 von Einheiten, wie in 2 dargestellt. Arten von Einheiten schließen mobile Rechner, Tischrechner und Netzwerkrechner ein, die in einer Client/Server-Umgebung arbeiten. Jede dieser Einheiten ist nicht mehr Host, als sie Client ist. Im Ergebnis dessen schließt jedes Gerät 10 alle der Informationen ein, die notwendig sind, um höhere Funktionen und Datenanalyse auszuführen. Zusätzlich kann jedes Gerät 10 in der mobilen Umgebung arbeiten, wo es vollkommen funktionstüchtig ist, obwohl es von anderen Geräten 10 isoliert ist. Das System 50 kann ebenfalls eine oder mehrere herkömmliche Vibrationsdaten-Erfassungsgeräte 11 umfassen, die als Slave-Einheiten innerhalb des Systems 50 arbeiten. Die Datenerfassungsgeräte 11 können unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle 28 des bestimmten Geräts 10 Daten zu einem beliebigen einzelnen Gerät 10 hochladen.
Wie weiter oben gezeigt, ist in der Vergangenheit ein gemeinsam genutzter Datenbankserver (auch „Verarbeitungsrechner", wie hierin bezeichnet) ein potentieller Ausfallpunkt gewesen. Um die Datenbankintegrität zu schützen, musste der Server häufig gesichert werden, was komplexe und teure Hardware und Software zum Verwalten eines redundanten Festplatten-, Band- oder Compact-Disk-Speichers erforderte. Das Gerät 10 benutzt ein Peer-to-Peer-Vervielfältigungsverfahren mit anderen Geräten 10, die mobile, Tischgeräte usw. sein können, so dass das System 50 keinen zentralen Datenbankserver erfordert.
Das System 50 ermöglicht, dass die einzelnen Geräte 10 unabhängig arbeiten, was die Abhängigkeit eines gegebenen Geräts 10 von einem gemeinsamen Datenbank- oder Hostdienst beseitigt, weil alle Geräte 10 echte Peers sind. Wenn die Netzwerkverbindung zu einer gemeinsamen Datenbank nicht verfügbar ist, werden die Geräte 10 nicht beeinträchtigt und arbeiten normal weiter, einschließlich des Austauschens von Modifikationen an gemeinsam genutzten Daten. Wenn der Netzwerkdienst und die Anwesenheit anderer Geräte 10 zurückkommen, empfängt und teilt jedes Gerät 10 alle Informationen, die sich seit der letzten Verbindung mit anderen entsprechenden Geräten 10 verändert haben.
Jedes System 50 ermöglicht ebenfalls eine automatische Datenredundanz (das Speichern identischer Kopien der gleichen Datenbank auf mehreren einzelnen Plattformen, seien sie mobil oder stationär), so dass die Datenintegrität unter den unterschiedlichen Geräten 10 selbst im Fall eines Ausfalls eines der Geräte 10 erhalten wird.
Die Dezentralisierung der Datenerfassungs- und -analyseaktivitäten ist für heutige Zustandsüberwachungsaktivitäten sehr wichtig. Maschinenzustandstechniker sind zunehmend in mehreren Büros oder mobilen Situationen verteilt, die sie näher an die Ausrüstung bringen, deren Überwachung erforderlich ist. Wie weiter oben beim Hintergrund nahe gelegt, ist ein Schlüsselproblem, dass Außenpersonal durch Wähl- oder Weitbereichsnetzverbindungen (Wide Area Network – WAN) auf zentrale Datenbanken zugreifen muss und die Datenerfassungs- und -analysesysteme nur vollständig verwenden kann, während es verbunden bleibt. Gegenwärtige Lösungen können keinen Zugriff gleich einer Vor-Ort-Arbeitsstation liefern, hauptsächlich, weil diese Verbindungen langsam sind. Alternativ dazu würde die entfernte Arbeitsstation als echter Slave arbeiten müssen, wobei spezifische Datenerfassungs„wege" zu einem speziell gebauten Datenerfassungsgerät heruntergeladen werden, das, nachdem die Daten gewonnen sind, den „Weg" zurück zu dem Hostsystem hochlädt. Dieses Verfahren ermöglicht keine Datenverarbeitung und -analyse an dem entfernten Standort.
Das Gerät 10 enthält eine sichere verteilte Datenbankumgebung, gestaltet, um auf Internet- und Intranet-Netzwerktechnologie zu laufen. Die Datenbankvervielfältigung wird nahtlos im Hintergrund arbeiten, was ermöglicht, dass das Gerät 10 mit vorrangigen Aufgaben fortfährt. Dieses Vervielfältigungsverfahren, das in 3 dargestellt wird, kann auf einer unmittelbaren Kabelverbindung, über eine Infrarotlichtverbindung, eine Hochfrequenzfrequenznetzverbindung, eine physikalische Netzverbindung oder eine unmittelbare oder Internetmodemverbindung arbeiten. Praktisch könnten zwei beliebige Geräte 10 in der Welt über das Internet vervielfältigen, ohne kundenspezifische oder anwendereigene Kommunikationssoftware zu erfordern. Diese Infrastruktur ist bedeutsam für das Gerät 10, das nicht erfordert, dass entfernte Benutzer mit einem zentralen Host verbunden bleiben, sondern eine zeitweise Netzverbindung erfordert, so dass es Datenbanken transparent im Hintergrund mit anderen Geräte 10 synchronisieren kann.
Datenspeicher auf heutigen mobilen und stationären Rechnern ist ziemlich kostengünstig. Eine kleine lokale Festplatte kann mehr als zwei Gigabyte an Speicher enthalten. Durch nahtloses Eingeben von Zustandsüberwachungsdaten nach außen unter einzelnen Geräten 10 lässt das System 50 sie hauptsächlich Gebrauch von lokalen Festplatten machen, was den Hauptteil von deren vorhandener Hardwareinvestition ausmacht.
Das Gewährleisten einer Auswahldatenbankvervielfältigung ist ein schwieriges und komplexes Problem. Das Gerät 10 löst es durch Unterstützen von Vervielfältigungskontrollen, welche die Datenbasis 30 im Hinblick darauf, wie Benutzer arbeiten und zusammenarbeiten, und nicht einfach im Hinblick auf Tabellenzeilen und -spalten, beschreiben. Verteilungsregeln werden im Hinblick auf Aktivitäten definiert, die Sätze von verbundenen Informationen sind, auf deren Grundlage Benutzer zusammenarbeiten müssen; Aktivitäten sind die Einheit der Zusammenarbeit. Das Gerät 10 verwendet ebenfalls andere Schlüsselinnovationen, welche die Aufgabe der Auswahlvervielfältigung vereinfachen.
Der Vervielfältigungsverwalter 32 des Geräts 10 verwaltet transparent alle gemeinsame Datennutzung zwischen entsprechenden einzelnen Geräten 10, sichert, dass die Informationen immer effizient verbreitet werden, und aktualisiert alle Geräte 10 auf rechtzeitige Weise. Da Vervielfältigungsaufgaben immer im Hintergrund ablaufen, beeinträchtigen sie die Systemleistung nicht, die zu beobachten ist, während die Vervielfältigung abläuft. Die Kommunikationsverbindungen des Geräts 10 sind vollständig verschlüsselt, so dass Lauscher Informationen, wenn sie übertragen werden, nicht abfangen oder manipulieren können.
Die gemeinsame Datennutzung des Geräts 10 ist vollständig transparent. Sie ist für Benutzer unsichtbar, weil sie nie gezwungen sind, zu warten, dass Übertragungen beginnen oder aufhören, ihre Datenbasis 30 zu verwenden, und immer normal arbeiten, ob sie gegenwärtig online sind oder nicht.
Ein wichtiges Element dieser Erfindung ist die Fähigkeit des Geräts 10, auf eine lokale Datenbasis zuzugreifen, jegliche neue oder modifizierte Daten (Maschineneinrichtung, Vibrationsdaten und Ergebnisse) hochzuladen oder gemeinsam mit anderen Einheiten zu nutzen. Einheiten sind definiert als jeglicher Rechner, ob mobil oder stationär, der Software installiert hat, um auf die gemeinsame Datenbankstruktur zuzugreifen, die als Teil dieses Zustandsüberwachungssystems verwendet wird. Anders als aktuelle „wegbasierte" Systeme (siehe z.B. das US-Patent Nr. 4612620) ist das Gerät 10 nicht vom Herunterladen einer Untermenge von Anweisungen von einem Host abhängig, um Zustandsüberwachungsprüfungen an Maschinen durchzuführen. Stattdessen benutzt das Gerät 10 eine vollständige Kopie der Zustandsüberwachungsdatenbank, die herkömmlicherweise dem Host zugeordnet ist. Mit anderen Worten, es gibt keinen Unterschied zwischen der herkömmlichen Hostdatenbank und der Datenbasis des Geräts 10. Um innerhalb eines Systems von Einheiten wirksam Daten gemeinsam mit anderen Einheiten zu nutzen, wird vorzugsweise eine asynchrone Datenbasisvervielfältigung verwendet.
Die in dem Gerät 10 verwendete Datenbasisvervielfältigung kann einfach als der Vorgang des Erzeugens gemeinsamer Kopien der Daten innerhalb eines Netzwerks von Einheiten definiert werden, ob es mobile Geräte 10, eine gemeinsame Netzdatenbank oder Tischarbeitsplatzrechner-Arbeitsstationen sind. Diese Funktionalität ist entscheidend für viele Aspekte der Erfindung, da viele fortgeschrittene Funktionen des Geräts 10 nicht möglich sind, wenn nicht eine vollständige Zustandsüberwachungsdatenbank vorhanden ist. Die Datenvervielfältigung kann ein breites Spektrum an Vorteilen liefern, einschließlich der Redundanz von Zustandsüberwachungsdaten, eines schnellen Zugriffs auf die lokale Datenbasis, der Fähigkeit zum Benutzen einer vollständigen Datenbasis beim Arbeiten in der Isolation und der Sicherung, dass neue und modifizierte Daten an alle Positionen wandern werden.
Die Dezentralisierung der Datenerfassungs- und -analyseaktivitäten ist sehr wichtig für heutige Zustandsüberwachungsaktivitäten. Maschinenzustandstechniker sind zunehmend in mehreren Büros oder mobilen Situationen verteilt, die sie näher an die Ausrüstung bringen, deren Überwachung erforderlich ist. Das Schlüsselproblem heute ist, dass Außenpersonal durch Wähl- oder Weitbereichsnetzverbindungen (WAN) auf zentrale Datenbanken zugreifen muss und die Datenerfassungs- und -analysesysteme typischerweise nur vollständig verwenden kann, während es verbunden bleibt. Gegenwärtige Lösungen können keinen Zugriff gleich einer Vor-Ort-Arbeitsstation liefern, hauptsächlich, weil diese Verbindungen langsam sind. Alternativ dazu würde die entfernte Arbeitsstation als echter Slave arbeiten müssen, wobei spezifische Datenerfassungs„wege" zu einem speziell gebauten Datenerfassungsgerät heruntergeladen werden, das, nachdem die Daten gewonnen sind, den „Weg" zurück zu dem Hostsystem hochlädt. Dieses Verfahren ermöglicht keine Datenverarbeitung und -analyse an dem entfernten Standort.
Eine wichtige Erweiterung der Funktionalität der Datenbasisvervielfältigung des Geräts 10 schließt die Vervielfältigung über ein beliebiges Netz, einschließlich des Internets, ein. Entfernte Einheiten werden in der Lage sein, Datenverbindungen hoher Qualität zu benutzen, die durch lokale Internetdiensteanbieter (Internet Service Providers – ISPs) angeboten werden. Diese Funktionalität wird es ermöglichen, dass die Industrie Vibrationen wirksamer lokalisiert. Entfernte Standorte können sich entweder mit einem gemeinsamen Server draußen im Internet oder durch eine Firmen-Internetverbindung mit einem zentralisierten Server am Standort verbinden.
Die Vervielfältigung zwischen Einheiten kann auf einer unmittelbaren Kabelverbindung, über eine Infrarotlichtverbindung, eine Hochfrequenznetzverbindung, eine physikalische Netzverbindung oder eine unmittelbare oder Internetmodemverbindung arbeiten. Praktisch könnten zwei beliebige Geräte 10 in der Welt über das Internet vervielfältigen, ohne kundenspezifische oder anwendereigene Kommunikationssoftware zu erfordern.
Manche Einheiten werden analoge Schaltungen installiert haben (die integriert, eine PCMCIA-Karte oder externe Leiterplatten sein können), mit Software, die in der Lage ist, auf diese analogen Schaltungen zuzugreifen, Daten zu erfassen, Daten zu verarbeiten, und der Fähigkeit, in der Zustandsüberwachungsdatenbank zu lesen/schreiben. Andere Einheiten werden keine analogen Schaltungen haben, werden aber Software haben, die dem Benutzer ermöglichen wird, auf Zustandsüberwachungsdaten zu verarbeiten und zu analysieren, und die Fähigkeit, in der Zustandsüberwachungsdatenbank zu lesen schreiben.
Es gibt zwei grundlegende Kategorien der Vervielfältigung: synchron und asynchron. Bei synchroner Vervielfältigung werden die vervielfältigten Daten sofort aktualisiert, wenn die Ursprungsdaten aktualisiert werden. Diese Verfahren erfordert, dass jede Einheit in dem System ununterbrochen mit Hilfe eines Netzwerks verbunden ist. Dieses Verfahren ist nicht so zweckmäßig zur Verwendung bei dem Gerät 10, weil die Einheiten ziemlich häufig mobil und in der Lage, in der Isolation zu arbeiten, sein müssen.
Asynchrone Vervielfältigung andererseits ist ein Verfahren, bei dem die Zieldatenbasis aktualisiert wird, nachdem die Ursprungsdatenbasis bereits aktualisiert worden ist. Die Verzögerung beim Aktualisieren kann, in Abhängigkeit von der Konfiguration, von einigen Sekunden bis zu mehreren Tagen reichen. Jedoch synchronisieren sich die Daten schließlich an allen Datenbasisorten auf den gleichen Wert. Wenn ein bestimmtes Gerät 10 nicht erreichbar ist, ermöglicht die asynchrone Vervielfältigung, dass Anforderungen zum lokalen Verarbeiten fortgesetzt werden. Zum Beispiel kann der Benutzer während des gesamten Tages in Isolation Datenerfassung durchführen, er oder sie kann neue Maschineneinrichtungen erzeugen und Daten erfassen. Wenn sie über ein Rechnernetzwerk mit anderen Einheiten oder einer zentralen Datenbank verbunden ist, wird asynchrone Vervielfältigung stattfinden, um alle Daten in jeder angeschlossenen Datenbasis auf den aktuellen Stand zu bringen.
DATENEIGENTUM
Dateneigentum ist das Konzept dessen, welche Einheit die Fähigkeit hat, die Daten zu aktualisieren. Die Art des Eigentums bestimmt die Notwendigkeit, falls vorhanden, von Konflikterfassung und -lösung. Zum Beispiel kann bei einem Master/Slave-Eigentum nur eine Einheit die Daten aktualisieren. Diese Methodologie erfordert keine Konflikterfassung und -lösung, da nur ein Standort die Daten modifizieren kann. Andere Eigentumsmodelle, wie sie weiter oben erörtert werden, erfordern die Verwendung der Konflikterfassung und -lösung, da sie mehreren Einheiten ermöglichen, Informationen innerhalb des Systems zu aktualisieren.
i. MASTER/SLAVE-EIGENTUM
Das Master/Slave-Eigentum hat viele Benutzungsszenarien, einschließlich der Datenverteilung, der Datenkonsolidierung und des Zuständigkeitsstelleneigentums.
ii. DATENVERTEILUNG
Datenverteilung beschreibt eine Umgebung, in der Daten an einem zentralen Ort aktualisiert und danach zu einzelnen Nur-Lese-Standorten vervielfältigt werden. Zum Beispiel kann eine Buchladenkette allnächtlich aktualisierte Preislisten verfügbarer Bücher verschicken müssen. Um zu sichern, dass diese Daten konsistent sind, haben die Läden einen Nur-Lese-Zugriff auf die Informationen, während der Hauptsitz Lese- und Schreib-Fähigkeiten hat. Während dieses Verfahren für Systeme nützlich ist, die Informationen an Einheiten austeilen müssen, ist das Datenverteilungsverfahren nicht so zweckmäßig bei der Anwendung des Datenerfassungsgeräts 10.
iii. DATENKONSOLIDIERUNG
Datenkonsolidierung ist als eine Umgebung gekennzeichnet, in der Datensätze durch Einheiten aktualisiert und danach, wie in 4 dargestellt, in einen Nur-Lese-Depot auf dem zentralen Datenbankserver zusammengebracht werden können. Dieses Verfahren bietet Dateneigentum und Ortsautonomie auf individuellem Niveau. Ein Beispiel dieser Umgebung ist eine Tankstellenkette, die während des Tages Verkaufsstelleninformationen erzeugt. Jede einzelne Tankstelle muss diese Informationen täglich an den zentralen Hauptsitz kopieren. Am Ende jedes Tages werden diese Informationen zum Hauptsitz übermittelt und in dem zentralen Datenspeicher konsolidiert, was die Geschäftsführung verwenden kann, um Trendanalysen über ihr Geschäft durchzuführen. Dieses Verfahren kann ebenfalls auf ein Netzwerk von Datenerfassungsgeräten 10 angewendet werden. Während eines jeden Tages werden die Geräte in der Anlage oder außerhalb zu entfernten Standorten verteilt. Am Ende der Schicht verbindet sich der Benutzer mit dem gemeinsamen Netzwerk, und danach wird das einzelne Gerät 10 die erfassten Daten zum zentralen Datenbankserver vervielfältigen. Sobald sie zentralisiert sind, können diese Informationen dann zu anderen in dem Netzwerk verfügbaren Einheiten verteilt werden.
iv. ZUSTÄNDIGKEITSSTELLENEIGENTUM
Zuständigkeitsstelleneigentum gibt einem Datenbankadministrator einer Wartungsabteilung die Flexibilität, Dateneigentum auf der Tabellenaufteilungsebene zuzuweisen. Dies kann der Fall sein, wenn eine einzige Firma mit gesonderten Industriestandorten das Eigentum an Maschinen Personal an dem zugeordneten Standort zuweisen könnte. In diesem Fall könnte nur das Personal an dem lokalen Standort Daten der lokalen Datenbasis modifizieren oder hinzufügen, während ein anderer Standort die Daten betrachten könnte, aber keinerlei Daten modifizieren oder hinzufügen könnte.
DATENFLUSSEIGENTUM
v. DATENFLUSSEIGENTUM
Datenflusseigentum ermöglicht, dass das Recht, vervielfältigte Daten zu modifizieren, von Einheit zu Einheit fortschreitet. Wie das Master/Slave-Eigentum vermeidet dieses Modell Aktualisierungskonflikte, während es gleichzeitig eine dynamischere Aktualisierungstechnik gewährleistet. Jedoch kann in einem bestimmten Augenblick nur eine Einheit die Daten aktualisieren. Jede Einheit ist abhängig von den Daten von der vorherigen Einheit und kann den Datensatz entsprechend ihrer definierten Funktion aktualisieren. Zum Abschluss jedes Schritts werden die Informationen aktualisiert und an die nächste Einheit vervielfältigt.
Bei einem typischen Datenflussbeispiel wird ein Zustandsüberwachungsverwalter einen Maschinendatensatz erzeugen, der Prüfparameter und Anforderungen definiert. Der Maschinendatensatz wird danach für den Datenerfassungstechniker verfügbar, so dass Daten erfasst und verarbeitet werden können. Die nicht überprüften Maschinendatenaufzeichnungen kommen danach in das Eigentum des Vibrationsanalytikers. Sobald die Überprüfung abgeschlossen ist, würde das Eigentum an den Wartungsverwalter übergehen. Zum Abschluss des Überprüfungszyklus' würde das Eigentum des Maschinendatensatzes für zukünftige Prüfungen zu dem Datenerfassungstechniker zurückkehren.
PEER-EIGENTUM
Das Peer-Eigentum-System ist als eine Umgebung gekennzeichnet, in der die Datenbasis einer jeden Einheit weder Master noch Slave ist. Dieses System beseitigt die Abhängigkeit des Datenerfassungsgeräts von einem gemeinsamen Datenbasis- oder Hostdienst, da alle Einheiten echte Peers sind. Wenn der Netzwerkdienst nicht verfügbar ist, werden die Einheiten nicht beeinträchtigt und arbeiten normal weiter. Wenn der Netzwerkdienst und die Anwesenheit anderer Einheiten zurückkommen, empfängt und teilt jede Einheit alle Informationen, die sich seit der letzten Verbindung verändert haben.
Dieses Modell erfordert eine Konfliktlösung, da es Einheiten ermöglicht wird, die Datenbasis zu verändern, während sie entfernt arbeiten. Die Peer-to-Peer-Vervielfältigung unterstützt, wie in 5 dargestellt, Steuerungen, welche die Datenbasis im Hinblick darauf, wie Benutzer arbeiten und zusammenarbeiten, und nicht einfach im Hinblick auf Tabellenzeilen und -spalten, beschreiben. Verteilungsregeln werden im Hinblick auf Aktivitäten definiert, die Sätze von verbundenen Informationen sind, auf deren Grundlage Benutzer zusammenarbeiten müssen; Aktivitäten sind die Einheit der Zusammenarbeit.
Das Peer-to-Peer-Modell gewährleistet ebenfalls einen besseren Schutz gegen Datenverlust, als dies das konsolidierte Modell tut. Ein gemeinsam genutzter Datenbankserver ist ein wichtiger potentieller Ausfallpunkt gewesen. Um die Datenbankintegrität zu schützen, muss der Server häufig gesichert werden, was komplexe und teure Hardware und Software zum Verwalten eines redundanten Festplatten-, Band- oder Compact-Disk-Speichers erfordert. Die Peer-to-Peer-Vervielfältigung erfordert keine zentrale Datenbasis oder zentralen Datenbankserver. Durch die Auslegung gewährleistet dieses Verfahren eine automatische Datenredundanz (das Speichern identischer Kopien der gleichen Datenbank auf mehreren Einheiten), so dass die Datenintegrität selbst beim Vorliegen eines Ausfalls einer Einheit erhalten wird.
Der Vervielfältigungsverwalter des Geräts verwaltet transparent alle gemeinsame Datennutzung zwischen den Einheiten, sichert, dass die Informationen immer effizient verbreitet werden, und aktualisiert alle Einheiten auf rechtzeitige Weise. Da Peer-to-Peer-Vervielfältigungsaufgaben immer im Hintergrund ablaufen, beeinträchtigen sie die Systemleistung nicht, die zu beobachten ist, während die Vervielfältigung abläuft. Die Kommunikationsverbindungen des Geräts sind vollständig verschlüsselt, so dass Lauscher Informationen, wenn sie übertragen werden, nicht abfangen oder manipulieren können.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Datenerfassungs- und -analysebetrieb jedes Geräts 10 nach der vorliegenden Erfindung illustriert. In Schritt S1 ist das Gerät 10 programmiert, zu bestimmen, ob der Benutzer verlangt, dass Daten von einer Maschine 15 erfasst/analysiert werden. Falls nicht, läuft das Gerät 10 weiter in der Schleife durch Schritt S1. Falls es in Schritt S1 ja gibt, geht das Gerät 10, wie in Schritt S2 dargestellt, dazu über, Daten von der Maschine 15 zu erfassen und/oder zu analysieren. Falls Daten zu erfassen sind, wird der Sensor 14 durch das Gerät 10 verwendet, um Vibrationsdaten zu erfassen, die über die analogen Schaltungen 12 verarbeitet werden, bevor sie im Speicher gespeichert werden. Dieser Betrieb ist üblich und wird daher hierin nicht ausführlich beschrieben.
Falls Daten, wie in Schritt S2 dargestellt, durch das Gerät zu analysieren sind, setzt das Gerät 10 ein in dem Diagnosesystem 60 eingeschlossenes Expertensystem ein, um die Daten im Verhältnis zu den in der Datenbasis 30 gespeicherten Informationen zu analysieren. Das Expertensystem wird weiter unten detailliert erörtert und ist allgemein bekannt, wie beispielsweise die Vibrationsanalysen-Software und -Datenbank „ExpertAlert", die im Handel von der Predict/DLI erhältlich ist. Vor der vorliegenden Erfindung waren ein solches Expertensystem und eine solche Datenbank jedoch nicht in einem Vibrationsdatenerfassungsgerät, wie beispielsweise dem Gerät 10, zu finden. Anschließend an Schritt S2 geht das Gerät 10 zu Schritt S3 weiter, in dem sie ihre Datenbasis 30 auf der Grundlage der in Schritt S2 durchgeführten Datenerfassung und/oder -analyse aktualisiert. Danach kehrt das Gerät 10, wie gezeigt, zu Schritt S1 zurück.
7 illustriert den Peer-to-Peer-Vervielfältigungsvorgang, der durch jedes Gerät 10 oder jede andere Einheit innerhalb des Systems 50 ausgeführt wird. Der einzelne Vervielfältigungsvorgang wird, wie weiter oben erörtert, im Hintergrund ausgeführt, so dass die Vervielfältigung stattfinden kann, selbst wenn gerade Daten erfasst oder analysiert werden. Die einzige Vorraussetzung ist, dass das Gerät 10 über die Netzwerkschnittstelle 28 mit einer anderen Einheit in dem System 50 gekoppelt ist. In Schritt S4 bestimmt das Vervielfältigungsprogramm 32, ob ein Vervielfältigungsaufruf entweder lokal erzeugt oder von einer anderen Einheit im System 50 empfangen worden ist. Falls nicht, läuft das Gerät 10 weiter in der Schleife durch Schritt S4. Falls es in Schritt S4 ja gibt, führt das Gerät 10, wie in Schritt S5 dargestellt, mit einem jeden der anderen innerhalb des Systems 50 aktiven Geräte über das Vervielfältigungsprogramm 32 eine Peer-to-Peer-Vervielfältigung seiner Datenbasis 30 durch.
BEISPIEL 1:
8 illustriert ein Beispiel eines Systems 50' nach der vorliegenden Erfindung. Das System 50' schließt, der Einfachheit halber, drei Standorte ein. Zwei sind feste Tischrechner 10' (die funktionell identisch mit den mobilen Geräten 10 sind, mit Ausnahme der Fähigkeit, Vibrationsdaten zu erfassen), einer in Seattle und einer in Cleveland. Die zwei Tischrechner 10' sind durch ein festes TCP/IP-Netzwerk 60 gekoppelt, und beiden Tischrechnern 10' sind IP-Adressen zugewiesen, welche die Rechner im Netzwerk eindeutig identifizieren.
Ein dritter Rechner im Netzwerk ist ein Gerät 10, wie in 1 dargestellt. Das Gerät 10 ist zum Beispiel über eine Infrarot- (IrDA-) Schnittstelle mit dem Netzwerk verbunden, kann aber gelegentlich von entfernten Orten aus ein Wählmodem verwenden.
Jeder Rechner 10' schließt, wie das Gerät 10, eine Datenbasis 30 und ein Vervielfältigungsprogramm 32 (1) ein. Wenn am Standort Seattle eine Veränderung vorgenommen wird, wissen anfangs die zwei anderen Datenbasen in dem Gerät 10 und dem Cleveland-Rechner 10' nichts von einer solchen Veränderung. Wenn jedoch ein beliebiges der Geräte einen Vervielfältigungszyklus beginnt (d.h., es, wie in 7, die Vervielfältigung beginnt), wird das Vervielfältigungsprogramm 32 auf jedem Gerät sehen, dass eine Veränderung vorgenommen worden ist, und wird die gleiche Veränderung in dem Cleveland-Rechner 10' und dem Gerät 10 vornehmen. Falls an allen drei Datenbasen 30 Veränderungen vorgenommen wurden, dann werden diese Veränderungen an allen drei Datenbasen vorgenommen. Nachdem die Vervielfältigung stattfindet, werden alle drei Datenbasen (so lange sie mit dem Netzwerk verbunden sind) den gleichen Inhalt haben. Falls der Standort Seattle einen Vervielfältigungszyklus einleiten würde, wenn das Gerät 10 zum Beispiel nicht mit dem Netzwerk verbunden wäre, dann werden diese Veränderungen im Speicher gespeichert, bis das Gerät 10 das nächste Mal während eines Vervielfältigungszyklus' angeschlossen ist.
Das Bereitstellen der Expertensystemdiagnose an Bord des Geräts 10 ermöglicht, dass alle Benutzer, sogar jene mit begrenzter Vibrationserfahrung, eine Vielzahl von Maschinen analysieren. Diese gleichen Benutzer können in einem verhältnismäßig kurzen Zeitraum große Datenmengen überprüfen. Das Gerät 10 stellt, zusammen mit den anderen Einheiten in dem System 50 oder 50', jeweils ein Werkzeug dar, das unterrichtet werden kann. Durch Erzeugen spezifischer Maschinenidentifikationen werden mehrere Maschinen des gleichen Typs miteinander verglichen. Für jede spezifische Maschinengruppe wird eine Durchschnittsdatei erzeugt. Alle Maschinen in dieser Gruppe werden mit dem einen Durchschnitt verglichen. Wenn die Zahl von Proben, aus denen die Durchschnittsdatei besteht, mit jeder Datenbasis zunimmt, oder mit anderen Worten, das Expertensystem lernt, wird die Diagnose umso genauer.
Die Informationen, die so bereitgestellt werden können, sind für den Benutzer sehr nützlich. Ferner dient die Peer-to-Peer-Vervielfältigung dazu, solche Informationen zu allen beteiligten Personen zu bringen. Durch die heutigen Übertragungsmedien, E-Mail, Netztechnologien, Paging und andere Netzwerkinstrumente werden die Diagnoseinformationen zu diesen Personen geschickt. Dies überwindet die lange Zeitverzögerung und die Papiermengen, die damit verbunden waren, die Informationen zu allen zu bringen.
BEISPIEL 2
Ein Benutzer beginnt den Tag damit, sein mobiles Gerät 10 abzuholen, um nach draußen in den Einsatz zu gehen, um Vibrationsdaten von verschiedenen Maschinen zu erfassen. Beginnend mit der ersten Maschine, schließt der Beschäftigte den Sensor 14 an und beginnt eine Datenerfassungsroutine. Nachdem das Gerät 10 das Datenerfassen von einer ersten Stelle an der Maschine beendet hat, wird sich der Benutzer zu der nächsten Stelle an der Maschine bewegen und das Datenerfassen beginnen. Wenn die Daten für die gesamte Maschine aufgenommen sind, kann das Expertensystem automatisch seine Diagnose beginnen. Falls keine mechanische Störung zu erkennen ist, wird sich der Benutzer danach zu der nächsten Maschine bewegen. Falls eine Störung erkannt wird, würde die Schwere die Handlungen bestimmen. Bei leichten oder gemäßigten Störungen würde der Benutzer normalerweise die routinemäßige Datenerfassung fortsetzen. Bei Störungen größerer Schwere wird die Handlung von der Art der vor Ort verfügbaren Vernetzung abhängen. Bei HF würde das Expertensystemn möglicherweise automatische E-Mails an eine zuständige Person schicken. Bei IR würden einige gut angeordnete Extended Systems Jet Eyes eine zugängliche Netzkommunikation ermöglichen. Man könnte, falls notwendig, ebenfalls eine unmittelbare Kabelverbindung verwenden. Sobald die Daten abgeschickt sind, können weitere Handlungen ergriffen werden. Falls der Benutzer ein qualifizierter Vibrationsanalytiker ist, kann er für eine weitere Diagnose der Maschine eine Echtzeit-Datenerfassung durchführen oder sie mit anderen Maschinen des gleichen Typs vergleichen, um so die Expertensystemdiagnose zu bestätigen. Oder der Benutzer kann die Problemmaschine einfach dem Wartungsmechaniker/Elektriker zur Reparatur übergeben. Welches Vorgehen auch getroffen wird, der Benutzer kann die Maschinen, an denen er gerade arbeitet, oder beliebige andere in der Datenbasis 30 schnell überprüfen.
Die Diagnose von Maschinen hängt stark vom Hochrechnen von historischen Daten und Prozessinformationen ab. Da jedes Gerät 10 sein eigenes Diagnosesystem 60 und seine eigene Datenbasis 30 einschließt, ist selbst draußen im Einsatz das gesamte System für den Benutzer verfügbar. Für eine fortgeschrittene Vibrationsanalyse befinden sich nun alle zuvor für den Systemverarbeitungsrechner reservierten Werkzeuge auf dem Maschinenniveau innerhalb jedes Geräts 10. Diese Werkzeuge schließen die gesamte Vibrationsgeschichte unterschiedlicher Maschinen, alle vorherigen Diagnosen und eine Vielzahl von graphischen Analysewerkzeugen ein. Folglich werden die Geschwindigkeit und die Genauigkeit der Maschinendiagnose gesteigert.
Die Einrichtung der Datenbasis ist leichter, weil jedes Gerät 10 das gesamte System (d.h., das Diagnosesystem 60 und die Datenbasis 30) draußen im Einsatz hat. Informationen bezüglich jeder einzelnen zu prüfenden Maschine können durch die Benutzer eingerichtet werden, wenn sie unmittelbar auf die Maschinen blicken. Dies lässt wenig Raum für eine Interpretation über die Maschinenauslegung, was ein entscheidendes Wissen für eine richtige Diagnose ist. Ebenfalls kann der erste Datensatz nun erfasst werden, während man bei der Maschine ist. Es gibt keine Notwendigkeit, zurück zum Verarbeitungsrechner zu gehen und ein Datenerfassungsgerät mit den Maschineninformationen zu laden. Da alle Maschinen für einen gegebenen Standort im Einsatz bei dem Benutzer sind, gibt es keine Verwirrung, ob Maschinen in das Gerät 10 geladen worden sind.
BEISPIEL 3
Ein Benutzer richtet in seiner Sammlung von Maschinen, die einer diagnostischen Prüfung unterzogen werden sollen, einen neuen Bereich ein. Die normale Methodologie legt nahe, ein Laptop oder ein großes Notebook am Standort herumzutragen, die wichtigen Informationen aufzuzeichnen, zum Systemverarbeitungsrechner zurückzukehren, den Verarbeitungsrechner und das Datenerfassungsgerät zu laden und danach zum Erfassen der Daten zurückzukehren. Dies ist mit mehreren Fahrten zu den Maschinen sehr zeitraubend. Mit dem Gerät 10 wird ein Benutzer die Prüfstellenpunkte (an den Maschinen) auswählen und die Beschleunigungsmesser-Befestigungskissen entsprechend anordnen. Wenn der Klebstoff aushärtet, kann der Benutzer die Maschine in der Datenbasis 30 des Geräts 10 einrichten. Zu der Zeit, wenn der Benutzer die Maschine in die Datenbasis 30 eingebaut hat, wird der Klebstoff hart genug zum Datenerfassen sein. Dies beseitigt die Zeitverzögerung der Rückkehr zum Verarbeitungsrechner und des Ladens eines herkömmlichen Datenerfassungsgeräts.
Durch die Peer-to-Peer-Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit 32 nutzen alle Benutzer innerhalb eines Systems 50 die Informationen gemeinsam. Dies ermöglicht, dass jeder an der Datenbasis 30 aktiv ist. Bei anderen Softwareanwendungen ist es notwendig, die Datenbasis von einer Stelle zu einer anderen zu kopieren. Während dies bei einigen Anwendungen annehmbar ist, kann nur eine Datenbasis aktiv beim Vornehmen von Veränderungen sein, während den anderen nur ermöglicht wird, zu betrachten. Bei der Vervielfältigungsfunktionseinheit 32 können alle Benutzer, die Veränderungen vornehmen müssen, dies an ihrer individuellen Datenbasis 30 tun, danach werden die Informationen in beiden Richtungen gemeinsam genutzt.
BEISPIEL 4
Bei echten Weltanwendungen, in Bezug auf eine Firma mit Standorten in Irland, Spanien und den Vereinigten Staaten, können alle drei Standorte sowohl die Informationen gemeinsam nutzen als auch standortspezifische Aktualisierungen vornehmen. Angenommen, der Standort in Irland fügt gegenwärtig, zum Beispiel über eines seiner Geräte 10, seiner Datenbasis 30 neue Maschinen hinzu. Angenommen, der US-Standort hatte, wieder zum Beispiel über eines seiner Geräte 10, Monate vorher identische Maschinen in seiner Datenbasis 30 hinzugefügt und hat bereits eine Durchschnittsdatei für die bestimmte Maschine erzeugt. Da die Standorte ihre Datenbasen 30 über Vervielfältigung unter den Geräten 10 gemeinsam nutzen, würde der Standort Irland auf Grund des Empfangens der Informationen, die an dem US-Standort erfasst wurden, den Vorteil eines ausgereiften Systems über den Typ der neuen Maschinen haben, die hinzugefügt werden. Zum Beispiel ist ein Vorteil eine genauere Diagnose von Maschinenproblemen.
Bei einem ähnlichen Szenarium hat in Spanien eine Maschine ein Problem. In Irland hat der Vibrationsfachmann ähnliche Probleme erlebt, er wird auf Grund der vervielfältigten Datenbasis 30 einen vollständigen Zugriff auf die Maschine in Spanien und deren Daten haben. Er kann das Problem diagnostizieren und die sachdienlichen Informationen an den spanischen Vibrationsfachmann zurückgeben, alles durch lokales Arbeiten innerhalb seines eigenen Geräts 10. Sie lernen im Wesentlichen voneinander, ob die Standorte innerhalb eines Gebäudes sind oder sogar in einem anderen Land.
4. BENUTZERSCHNITTSTELLE
Die Benutzerschnittstelle des Geräts 10 benutzt vorzugsweise die grafische Benutzeroberfläche (Graphical Users Interface – GUI) Windows^TM als Teil des Rechnerprozessors 16, auf dem das installierte Betriebssystem Windows^TM läuft. Das Anwendungsprogramm zur Zustandsüberwachung bietet dem Benutzer die Möglichkeit:

• durch die gesamte Funktionalität des Programms zu navigieren,
• die physikalische Industrieanlagenkonfiguration, Anlagenbereiche und -gruppen, Maschinen, Maschinenkonfigurationen und Prüfpunktinformationen zu konfigurieren,
• Untergruppen von Maschinen, wie beispielsweise ausgewählte Untersuchungsgruppen, Maschinen mit Störungen, Maschinen, die eine Durchsicht erfordern, Berichtsgruppen usw., zu entwickeln,
• spezifische Prüfungsarten für eine Maschine oder Gruppen von Maschinen auszuwählen, • das automatisierte Diagnoseprogramm zu starten,
• Systemparameter zu konfigurieren,
• über eine Druckerschnittstelle (nicht gezeigt) Berichte auszudrucken,
• Ergebnisse der automatisierten Diagnose und Störungstrends auf dem Anzeigegerät 22 zu betrachten,
• Anlagen, Bereiche, Maschinen, Prüfpunkte mit Hilfe eines hierarchischen Baums, von Unterverzeichnislisten und grafischen Symbolen auszuwählen,
• die Prüfparameterinformationen aus der Datenbasis 30 zu gewinnen,
• die Datenerfassungsinformationen an die analoge Schaltungsschnittstelle 12 zu schicken, • die analogen Schaltungen 12 zu betätigen,
• eine grafische Darstellung der gewonnenen Daten an die Anzeige 22 zu schicken,
• die sich ergebenden digitalen Daten wahlweise in der Datenbasis 30 des Geräts zu speichern,
• auf der Anzeige 22 eine digitale Echtzeit-Darstellung des Beschleunigungsmessersignals zu betrachten und zu analysieren, das die Vibrationscharakteristika der gerade zu prüfenden Maschine 15 darstellt, einschließlich von Zeit-Wellenformen, demodulierten Spektraldaten, frequenzbasierten Spektraldaten, vektorbasierten Amplitudenphasendaten und Gesamtdaten,
• die gespeicherten digitalen Daten manuell zu analysieren, welche die Vibrationscharakteristika der Maschine 15 darstellen, einschließlich von Zeit-Wellenformen, demodulierten Spektraldaten, frequenzbasierten Spektraldaten, vektorbasierten Amplitudenphasendaten und Gesamtdaten,
• Ad-hoc-Prüfungen einzurichten und zu speichern.

Das Gerät 10 kann auf mehreren Rechnerplattformen laufen. Diese schließen mobile, Laptop-, Tisch- und Netzwerkrechner ein, und am bevorzugtesten wird das Gerät 10 unter Verwendung eines tragbaren Rechners vom Laptop- oder Notebooktyp konfiguriert. Das Gerät 10 arbeitet auf einem Rechner mit analogem Front-End oder ohne dasselbe. Die vielseitigste Ausführungsform ist das Gerät 10 auf der Grundlage eines mobilen Rechners mit einer Hochfrequenznetzverbindung. Jedoch kann ein vernetzter Tischrechner die gleiche Funktionalität haben, falls er sich in enger Nähe zu den zu prüfenden Maschinen befindet und die analogen Schaltungen installiert sind.
Die analogen Schaltungen 12 schließen vier Kanäle für Beschleunigungsmesser-/analoge Eingabe und fortgeschrittene digitale Signalverarbeitungsfähigkeit (digital signal processing – DSP) ein. Die analogen Schaltungen 12 haben mehrere Eintakt-ICP-Stromquellen/Beschleunigungsmesser-Eingangs/analoge Eingangskanäle. Die ICP-Stromquellen/Beschleunigungsmesser-Eingangs-/analoge Eingangskanäle haben eine ICP-Stromquelle, um den Beschleunigungsmessern einen Erregerstrom bereitzustellen. Die ICP-Stromquelle soll einen konstanten Strom von 5 Milliampere bei 20 bis 24 Volt Gleichstrom für jeden Kanal liefern. Anmerkung: Es ist wünschenswert, so nahe wie möglich bei 24 Volt zu sein. Die ICP-Stromquelle kann durch die Software an-/ausgeschaltet werden. Die analogen Schaltungen 12 gewährleisten durch Abfühlen einer Unterbrechung der ICP-Stromquelle und Bereitstellen einer Anzeige von erkannten Kabelunterbrechungsstörungen über die Software-Schnittstelle ein Erfassen von Kabelunterbrechungsstörungen. Die analogen Schaltungen 12 gewährleisten durch Abfühlen des Erdungszustands (d.h., weniger als 6 Volt) der ICP-Stromquelle und Bereitstellen einer Anzeige von erkannten Kabelkurzschluss-Störungen über die Software-Schnittstelle ein Erfassen von Kabelkurzschluss-Störungen. Die analogen Schaltungen 12 nehmen auf jedem Kanal analoge Eingangssignale innerhalb des Bereichs von –25 bis +25 V Spitze auf. Die analogen Schaltungen 12 nehmen auf jedem Kanal Beschleunigungsmesser-Eingangssignale auf, die aus einem ±7 Volt-Spitzensignal auf 8 bis 12 Volt Gleichstrom bestehen. Die analogen Eingänge haben eine Eingangsimpedanz von mehr als 1 Megaohm.
Die analogen Schaltungen 12 haben zwei analoge Einzeltakt-Ausgangskanäle. Der Hauptzweck der analogen Ausgänge ist es, in der Lage zu sein, ein von den Eingängen ankommendes Signal hörbar zu überwachen. Die Quelle für jeden der analogen Ausgangskanäle soll unabhängig durch die Software ausgewählt werden können aus entweder einer von dem digitalen Signalprozessor darin erzeugten Wellenform oder aus einem der digitalisierten analogen Eingangskanäle.
Die analogen Schaltungen 12 haben vorzugsweise mindestens einen digitalen Eingang. Der Hauptzweck dieses Eingangs ist als Tachometerimpulseingang. Der/die digitale(n) Eingang/Eingänge sollte(n) auf Standard-TTL-Pegel von 0 bis 5 Volt Gleichstrom sein. Der/die digitale(n) Eingang/Eingänge nimmt/nehmen Signalpegel von 0 bis 15 Volt Gleichstrom auf.
Die analogen Schaltungen 12 liefern zwischen +10 und +35 Volt Gleichstrom bei 25 Milliampere zum Versorgen eines Tachometers mit Infrarotlicht, sichtbarem Licht oder Laser. Die analogen Schaltungen 12 ist über Adress-, Daten- und Regel-ICP-Stromquellen-/Beschleunigungsmessereingänge/analoge Eingänge mit einem Verarbeitungsrechner verbunden. Es werden Treiber bereitgestellt, um die analogen Schaltungen 12 auf dem Rechner zu betreiben, in dem sie installiert sind. Es sollen Treiber der analogen Schaltungen verfügbar sein, die auf Microsoft Windows, Version 3.1, 95 und NT, arbeiten. Die analogen Schaltungen 12 haben eine Programmierschnittstelle (application programming interface – API), durch die Anwendungssoftware Daten von den analogen Schaltungen steuern und auf dieselben zugreifen kann. Die API der analogen Schaltungen ermöglicht einen vollständigen Zugriff auf die analoge Schaltungsplatine und deren Steuerung, einschließlich der folgenden Funktionen, aber nicht darauf begrenzt: Einrichten von Parametern der analogen Schaltungen, Abrufen verarbeiteter Daten, Definieren von Ausgangssignalcharakteristika, Einstellen von Verstärkungen, An-/Ausschalten von ICPs, An-/Ausschalten von Integrierschaltungen, Abbilden von Eingaben zurück zu Ausgaben, Ergebnisse der Geräteselbstprüfung, Kabelstörungsanzeige, Anzeige von Eingangssignalbegrenzung und Programmieren des digitalen Signalprozessors (DSP).
Die analogen Schaltungen 12 liefern einen Signal-Rausch-Abstand von 76 dB, gemessen als Pegel beim Begrenzen, dividiert durch das Breitband-Effektivrauschen. Die analogen Schaltungen 12 liefern einen Dynamikbereich von mehr als 85 dB. Die analogen Schaltungen 12 liefern eine Gleichtaktunterdrückung von 80 dB. Die analogen Schaltungen 12 ermöglichen nicht mehr als –76 dB Übersprechen zwischen den Kanälen. Die analogen Schaltungen 12 liefern einen Frequenzbereich von Gleichstrom bis zu 20 kHz ± 0,2 dB. Die analogen Schaltungen 12 ermöglichen nicht mehr als ± 0,2 dB Welligkeit im Durchlassbereich. Die analogen Schaltungen 12 liefern eine Phasenanpassung zwischen Kanälen, besser als 0,5 Grad, von 0 bis 20 kHz. Die analogen Schaltungen 12 liefern eine Breitband-Effektivwerterkennung von 10 Hz bis 1 kHz nach ISO 2954-1975 (E). Die analogen Schaltungen 12 liefern eine Begrenzungserkennung der analogen Eingänge sowohl vor als auch nach der Integrierstufe und liefern eine Anzeige einer erkannten Begrenzung über die Softwareschnittstelle. Die analogen Schaltungen 12 sollen über einen analogen RC-Filter und einen digitalen FIR-Filter der 64. Ordnung eine Vermeidung von Abtastverzerrungen.
Nach dem Eingehen in die analogen Schaltungen 12, aber vor dem Eingehen in die darin eingeschlossene Integrierstufe (nicht gezeigt), geht jeder analoge Eingangskanal durch eine auswählbare (d.h., umgehbare) Hochpassfilterstufe (ebenfalls nicht gezeigt) hindurch. Die Hochpassfilterstufe soll durch die Software zwischen drei Konfigurationen auswählbar sein: 6 dB pro Oktave mit einer Grenzfrequenz von 0,4 Hz, 6 dB pro Oktave mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz und Umgehen (d.h., kein Filtern -Signal unmittelbar in nächste Stufe einspeisen). Die Konfiguration des Hochpassfilters soll entweder auf einer Grundlage pro Kanal auswählbar sein oder so, dass die Kanäle 1, 2 und 3 zusammen eingestellt werden und der Kanal 4 unabhängig eingestellt wird. Nach dem Eingehen in die analogen Schaltungen 12, aber vor dem Eingehen in die Integrierstufe, geht jeder analoge Eingangskanal ebenfalls durch eine auswählbare (d.h., umgehbare) Verstärkungsstufe (nicht gezeigt) hindurch. Die Verstärkungsstufe soll durch die Software zwischen drei Konfigurationen auswählbar sein: eine Verstärkung von 0,2, eine Verstärkung von 1,0 (d.h., keine Verstärkung) und eine Verstärkung von 10. Die Verstärkungseinstellungen sollen für einen jeden der analogen Eingangskanäle unabhängig auswählbar sein.
Nach dem Hindurchgehen durch die Hochpassfilter- und die Verstärkungsstufe, aber vor dem Eingehen in eine Analog-Digital-Wandlerstufe (nicht gezeigt) innerhalb der analogen Schaltungen 12 soll jeder analoge Eingangskanal durch eine auswählbare (d.h., umgehbare) Integrierstufe hindurchgehen. Die Integrierstufe soll durch die Software zwischen zwei Konfigurationen, an/aus oder Integrieren und Umgehen (d.h., kein Integrieren – Signal unmittelbar in nächste Stufe einspeisen) auswählbar sein. Die Integrierschaltung soll an/aus entweder auf einer Grundlage pro Kanal auswählbar sein oder so, dass die Kanäle 1, 2 und 3 zusammen eingestellt werden und der Kanal 4 unabhängig eingestellt wird. Die Integrierschaltung soll einen Verstärkungsfaktor Eins bei 100 Hz haben und nicht mehr als 3 dB hinab bei 5 Hz betragen.
Nach dem Hindurchgehen durch die Hochpassfilter-, die Verstärkungs- und die Integrierstufe werden die analogen Eingangssignale in der Analog-Digital-Wandlerstufe digitalisiert. Die Analog-Digital- Wandlerstufe gewährleistet eine gleichzeitige Umwandlung der analogen Eingangssignale. Der Analog-Digital-Wandler liefert zum Beispiel eine Abtastauflösung von 16 Bit.
Die analogen Schaltungen 12 liefern eine Effektivpegelberechnung aus der integrierten oder nicht integrierten Wellenform von 10 Hz bis 1 kHz. Die analogen Schaltungen gewährleisten die Fähigkeit, den DSP-Chip so zu programmieren, dass er andere Berechnungen, wie beispielsweise Wavelet-Umformung und Choi-Williams-Verteilung, durchführt.
Die analogen Schaltungen 12 liefern eine gleichzeitige FFT-Analyse der analogen Eingangkanäle bis hinauf zu einem Bereich von 20 kHz. Die analogen Schaltungen 12 liefern die folgenden FFT-Bereiche: 10, 15, 20, 40, 50, 80, 100, 150, 200, 400, 500, 800, 1000, 1500, 2000, 4000, 5000, 8000, 10000, 15000, 20000. Die analogen Schaltungen 12 liefern eine FFT-Auflösung bei 50, 100, 200, 400, 800, 1600 und 3200 Zeilen.
Es wird zu erkennen sein, dass die hierin beschriebenen verschiedenen spezifischen Frequenzen, Bereiche, Stufen usw. beispielhaft sein sollen. Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise als begrenzt auf solche spezifischen Beispiele aufzufassen. Die analogen Schaltungen 12 liefern FFT-Umformgrößen von 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256 und 128. Die analogen Schaltungen 12 liefern eine FFT-Umformgröße von 16384. Die analogen Schaltungen 12 gewährleisten die folgenden Triggerfähigkeiten: durchgehend (freier Lauf); intern auswählbar für einen beliebigen Eingangskanal; Neigung, ansteigende oder abfallende Flanke; Vortriggern (Messungsbeginn kann von 1% bis 100% der Einfangdauer, bevor die Triggerbedingungen erfüllt sind, eingeleitet werden); Nachtriggern (Messungsbeginn kann zwischen einer und 65536 Proben, nachdem die Triggerbedingungen erfüllt sind, eingeleitet werden); externes Triggern durch TTL-Impuls, ansteigende oder abfallende Flanke.
Die analogen Schaltungen 12 gewährleisten die folgenden Spektralfensterfähigkeiten: Hanning, Hamming, Flat Top und Uniform. Die analogen Schaltungen 12 liefern die folgenden Mittelwertbildungstypen: Aus, Einzel, Exponentiell, Linear, Extremwert und Extremwert fortlaufend. Die analogen Schaltungen 12 liefern auswählbare Überlappungen von 0%, 25%, 50% und 75%. Anmerkung: Überlappende Verarbeitung trägt dazu bei, die Datenkontinuität zu verbessern, wenn Hanning- und Hamming-Fenster verwendet werden.
Die analogen Schaltungen 12 gewährleisten eine Unterbrechungsverarbeitung. Anmerkung: Bei der Unterbrechungsverarbeitung ist ein Druckknopf mit dem Tachometereingang verbunden. Wenn der Knopf gedrückt und niedergehalten wird, wird die automatische Bereichseinstellung beginnen. Falls der Knopf losgelassen wird, hält der Vorgang an. Nachdem die Verstärkung eingestellt ist und wenn der Knopf noch gedrückt wird, beginnt die Datenerfassung. Falls der Knopf losgelassen wird, wird der gerade verarbeitete Datenblock gelöscht. Wenn der Knopf erneut gedrückt wird, wird die Datenerfassung an diesem Punkt neu beginnen. Der Vorgang kann so viele Male wiederholt werden, wie es notwendig ist, um die erforderliche Zahl von Mittelwerten zu erfassen. Falls während dieses Vorgangs der Knopf für 5 Minuten losgelassen wird, wird der Vorgang wegen Zeitüberschreitung abgebrochen.
Die analogen Schaltungen 12 liefern eine maximale Einfanggröße, die mit den zuvor dargelegten Umformgrößen vereinbar ist. Die analogen Schaltungen 12 sind in der Lage, eine Zeitmarkierung von 50 KB auf einem einzelnen Kanal zur digitalen Demodulation zu erfassen. Die analogen Schaltungen 12 sind in der Lage, die folgenden Spektrumtypen zu verarbeiten: Auto- (Leistungs-) Spektrum; Phasenspektrum zwischen dem Kanal 4 und einem beliebigen der drei anderen Kanäle; Kohärenzspektrum zwischen dem Kanal 4 und einem beliebigen der drei anderen Kanäle und H₁-Frequenzgangfunktion zwischen dem Kanal 4 und einem beliebigen der drei anderen Kanäle.
Die analogen Schaltungen 12 stellen Leistungsspektrum- und Effektivwertspektrum-Einheiten bereit. Es besteht bei dieser Anwendung kein Bedarf an komplexen, ESD- oder PSD-Spektren. Die analogen Schaltungen 12 liefern außerdem eine Zoomanalyse.
Zeitmarkierungen sollen die Fensterfunktion vor der FFT anwenden lassen, aber die angezeigten und gespeicherten Wellenformen werden nicht gefenstert. Alle analogen Eingänge können in dem Zeitbereich auf der Grundlage eines externen TTL-Triggers synchron gemittelt werden. Die gemittelte Wellenform kann angezeigt und gespeichert werden und kann, falls gewünscht, einer Frequenzanalyse unterworfen werden. Die Mittelwertbildung soll bis zu 100 Zeitmarkierungen einschließen.
Die digitale Demodulation soll in der Rechnersoftware unter Anwendung des Duncan-Carter-Verfahrens ausgeführt werden. Es ist zu bemerken, dass dies das Erfassen einer Zeitmarkierung von wenigstens 50 k Proben erfordert.
Die analogen Schaltungen 12 haben eine Geräteselbstprüfungsfähigkeit, um über die Softwareschnittstelle den Betriebszustand der analogen Schaltungen 12 selbst (d.h., ob die analogen Schaltungen normal arbeiten oder ob irgendwelche innere Störungen erkannt worden sind) anzuzeigen. Die analogen Schaltungen 12 erfordern keinerlei externe elektronische Einstellung.
Dreiachsige Datenerfassung wird unter Verwendung der analogen Schaltungen 12 durchgeführt, wie ausführlicher im Patent der Vereinigten Nr. 4885707 an R. Nichol erörtert wird. Die Datenerfassung kann, wie in dem zuvor erwähnten Patent '707 erörtert wird, strichcodegesteuert sein.
AUTOMATISIERTE ERFASSUNG VON MASCHINENZUSTANDSSTÖRUNGEN
Es gibt eine reiche Geschichte der Verwendung der Vibrationsanalyse als Instrument zum Durchführen einer Maschinenstörungsdiagnose. Wenn automatisierte Diagnose auf bekannte Analyseverfahren angewendet werden kann, ist das Ergebnis ein mächtiges Instrument zum Bestimmen der Maschinenanfälligkeit für verschiedene bekannte Störungen. Das Gerät 10 stellt dem Benutzer eine automatisierte Maschinenstörungsdiagnose bereit. Diese Diagnose wird zur Anzeige 22 des Geräts geschickt und für späteres Ausdrucken oder Verweisen in die Datenbasis 30 geschrieben. Das Gerät 10 schließt ein diagnostisches Expertensystem 60 ein, dessen Merkmale weiter unten detailliert beschrieben werden. Das Expertensystem 60 wendet auf der Grundlage von wissensbasierten Informationen, die in der Datenbasis 30 gespeichert sind, bekannte diagnostische Techniken auf die gewonnen Daten an. Solche diagnostischen Techniken waren zuvor jedoch auf einen Systemverarbeitungsrechner begrenzt. Diese Techniken wurden nicht durch die Datenerfassungsgeräte selbst angewendet. Die vorliegende Erfindung andererseits bezieht solche diagnostischen Verfahren in das diagnostische System 60 jedes einzelnen Geräts 10 ein. Einige der diagnostischen Verfahren werden weiter unten beschrieben:
STÖRUNGSERMITTLUNG MIT EINEM REGELBASIERTEN EXPERTENSYSTEM MASCHINEN- UND DATENEINRICHTUNG
Jeder spezifische Maschinentyp wird durch einen Vibrationsprüfungs- und -analyseführer (Vibration Test and Analysis Guide – VTAG) dokumentiert. Ein VTAG ist einfach eine Sammlung der notwendigen physikalischen Informationen, auf denen die Vibrationsdatenerfassung und -analyse beruhen. Eingeschlossen sind: Nennbetriebsdrehzahl und nominelle Prüfdrehzahl (RPM); Bezugsdrehzahl zur Ordnungsnormierung, notwendig für Mehrwellenmaschinen; zwei Spektralfrequenzbereiche, spezifiziert als Vielfache der Bezugswellendrehzahl; Außenschema, dass die Orte der Prüfpunkte der Vibrationsdaten zeigt, Innenschema, das einzelne Bestandteile und charakteristische Frequenzen im Verhältnis zu der Bezugswellendrehzahl zeigt, und Lagertypen und -spezifikationen. Anmerkung: Die Analyse des Kugellagerverschleißes hängt bei diesem System nicht unbedingt von veröffentlichten oder vorhergesagten Frequenzen ab.
Eine vollständige Kenntnis aller Bestandteile, die Frequenzen beeinflussen, in dem VTAG ist nicht erforderlich, um eine Expertensystemanalyse zu ermöglichen. Jedoch nehmen die Genauigkeit und der Grad der Berichtsdetails zu, wenn über die Maschinen mehr bekannt ist.
Die Praxis der Vergangenheit ist gewesen, an jedem Prüfpunkt Daten für alle drei Achsen zu erfassen. Die Achsen werden als axial, radial und tangential (A, R, T) bezeichnet. Es gibt wenigstens eine Prüfstelle und manchmal zwei pro Maschinenhauptbestandteil, isoliert durch eine flexible Kupplung. Nach vielen Jahren der Maschinenvibrationsanalyse glaubt der Anmelder fest, dass ohne dreiachsige Daten eine bedeutsame Zahl von mechanischen Störungen unerkannt bleibt, falsch diagnostiziert oder mit einem falschen Schweregrad belegt wird. Jedoch kann das Expertensystem Daten empfangen und analysieren, die mit Einzelachsensensoren, wie beispielsweise ICP-Beschleunigungsmessern und Näherungssonden, gewonnen werden.
DATENMESSUNG
Vibrationsamplituden werden als Geschwindigkeitsdezibel (VdB) dargestellt. Die Geschwindigkeit wird verwendet, weil sie allgemein die beste Darstellung der mit sich drehenden Maschinen verbundenen schädlichen Kräfte ist. VdB ist ein auf 0 VdB = 10^–8 m/s Effektivwert bezogener logarithmischer Maßstab. Der Anmelder glaubt, dass der logarithmische Maßstab eine bessere Perspektive von relativen Amplituden bietet als ein linearer Maßstab, wie beispielsweise Zoll pro Sekunde oder Zentimeter pro Sekunde. Bei einem linearen Maßstab können ein oder zwei herausragende Spektralspitzen andere bedeutsame Spitzen, wie beispielsweise Kugellagertöne oder Nebenwellendrehzahl-Obertöne, winzig erscheinen lassen, die eine ernste Störung anzeigen können.
Die Expertensystemstruktur kann, während sie anfangs ausgelegt wurde, um sich Vibrationsspektraldaten anzupassen, ebenfalls einen beliebigen Zahlenwert, wie beispielsweise Temperatur, Druck, Strömung, elektrischer Strom, Zeitbereichsvibrationsdaten, Phasenwinkel und so weiter, empfangen.
Bei einem ordnungsnormierten Graphen erscheint die Abszisse in Vielfachen der Maschinengrunddrehzahl statt in Hertz oder Zählimpulsen pro Minute. Die Daten für eine jede Maschinenprüfstelle und eine jede der drei Achsen werden durch zwei Spektren dargestellt: einen Bereich niederer Ordnung, etwa 0 bis 10 fache Drehzahl, und einen Bereich höherer Ordnung, etwa 0 bis 100 fache Drehzahl. Folglich liegen die maschinenerzeugten Vibrationsspitzen ungeachtet kleinerer Unterschiede in der Betriebsdrehzahl an dem gleichen Punkt auf der Frequenzskala. Bei Mehrwellenmaschinen wird eine Welle als die Bezugsdrehzahl der ersten Ordnung verfolgt und, die mit der oder den anderen Welle oder Wellen verbundenen Frequenzen werden durch bekannte Beziehungen bestimmt.
Das Expertensystem innerhalb des Diagnosesystems 60 findet automatisch die Laufgeschwindigkeit einer jeden Maschine. Die Ordnungsnormierung ermöglicht es dem Analytiker oder dem Expertensystem, schnell Spitzen an maschinencharakteristischen Frequenzen zu identifizieren, die feststehende Mehrfache der Drehzahl sind. Die Ordnungsnormierung ermöglicht es dem Expertensystem ebenfalls, leicht wahrscheinliche Lagertöne zu identifizieren und Drehzahlseitenbänder zu erkennen.
Am wichtigsten ist, dass die Ordnungsnormierung das Erzeugen einer Durchschnittsdatendatei für einen jeden spezifischen Maschinentyp ermöglicht. Vibrationssignaturen für viele identische Maschinen, die zu unterschiedlichen Zeiten und bei geringfügig unterschiedlichen Betriebsdrehzahlen abgenommen wurden, können statistisch akkumuliert und durch einen einzigen Satz von gemittelten Schmalbandspektren dargestellt werden. Diese historischen Spektren sind ein sehr nützlicher Teil einer analytischen Datenbasis. Durch Vergleichen der Amplitude einer Spektralspitze mit der entsprechenden Spitze in dem gemittelten Spektrum kann man bestimmen, ob die Amplitude signifikant ist.
Das Expertensystem verwendet akkumulierte Durchschnittsdaten als Grundlage für die automatisierte Analyse. Dieses Herangehen ermöglicht, anders als vom Benutzer eingestellte Alarmsignale oder von der Fabrik vorgegebene Standards, dass die Maschinen selbst einen annehmbaren Vibrationspegel definieren. Durchschnittspektren sind zusammengesetzt aus normierten Vibrationssignaturen von verhältnismäßig gesunden Maschinen, die physikalisch identisch sind. Bei einem Satz von 24 Signaturen, die gemittelt werden können, werden zum Beispiel die Durchschnitts- und Sigmawerte (eine Standardabweichung) für die 24 Vibrationsamplituden bei jeder der 500 Frequenzklassen an Daten berechnet. Da die Signaturen bereits ordnungsnormiert worden sind, entspricht eine jede Frequenzklasse einem feststehenden Vielfachen der Drehzahl. Statistisch gibt es bei einer großen Zahl eine Chance von 85%, dass eine gegebene Spitze nicht die Durchschnitts- zuzüglich der Sigmaamplitude überschreiten wird, falls die Maschine verhältnismäßig gesund ist. Die Erfahrung legt nahe, dass Spektralspitzen allgemein nicht zum Erwägen einer Diagnose mechanischer Störungen berechtigen, wenn sie nicht den Durchschnitt zuzüglich des Sigmawerts überschreiten.
1983 wurde das rechnergestützte Überprüfen von Vibrationsdaten durch die DLI Engineering entwickelt, um als zeitsparende Unterstützung für menschliche Analytiker eine Matrixzusammenfassung von Spektralspitzen bereitzustellen. Die gleiche Überprüfungsroutine wird in das Expertensystem einbezogen und erzeugt eine Überprüfungsausgabetabelle, die für eine jede Prüfstelle und Achse die folgenden Informationen einschließt: Amplituden in einer jeden von zehn vorher ausgewählten, spezifizierten Ordnungen, die als Überprüfungskriterien oder Störungscodes bezeichnet werden. Einfache Beispiele spezifizierter Ordnungen schließen 1X und 2X (einfache und zweifache Drehzahl), MB (Motorbalkendurchlassrate), PV (Pumpenflügeldrehzahl), GR (Untersetzungsgetriebe-Eingriffsgeschwindigkeit) und FDN (Grundresonanz); Amplituden- und Drehzahlordnung der zwei höchsten Spitzen in den Spektren sowohl des niedrigen als auch des hohen Bereichs, ausschließlich der zehn spezifizierten Spitzen; und einen „Boden"-Pegel, unterhalb dessen die Amplituden von 75% der verbleibenden Spektrallinien des Spektrums des hohen Bereichs liegen, ein, für eine jede der obigen die Amplitudenveränderung von der vorherigen Untersuchung und deren Abweichung vom Durchschnitt zuzüglich des Sigmawerts.
Folglich gibt es 14 deutliche Spitzen zuzüglich des „Boden"-Rauschpegels, für eine jede Achse tabellarisch angeordnet, oder 84 Spitzen für eine Maschine mit zwei Datenprüfstellen. Überprüfungstabellen werden typischerweise als zweckmäßige Quelle der Datenüberprüfung ausgedruckt, für diejenigen, welche die Grundlage für den Expertensystembericht untersuchen wollen, zusammen mit den Spektralgraphen.
DLI erkannte 1987, dass der Rechner und manchmal der Analytiker beim Untersuchen der vier Spalten unspezifizierter Maximalspitzen in der Überprüfungstabelle Schwierigkeiten haben würden, zwischen Kugellagertönen und Zufallsspitzen mit geringeren Konsequenzen zu unterscheiden. Folglich wurde eine Routine entwickelt, um Obertöne und Seitenbänder, das heißt, jegliche signifikante Reihe von mit regelmäßigem Abstand angeordneten Spitzen, in dem Frequenzspektrum zu erkennen und zu identifizieren. DLI verwendete die Kepstralanalyse.
Ein Kepstrum kann einfach als das Spektrum eines Spektrums definiert werden. Die Kepstralsignaturen befinden sich in der Zeitskala, wobei deutliche Spitzen bei den Vibrationsperioden den regelmäßigen Frequenzabstand im Spektrum entsprechen. Charakteristische Spitzen in den Kepstraldaten treten an Positionen auf, die Frequenzen entsprechen, bei denen es eine starke Reihe von Spitzen oder Zwischenraum im Spektrum gibt. Eine Maschine mit einem fehlerhaften Wälzlager kann eine harmonische Reihe von Spitzen mit einem Abstand der 3,12 fachen Drehzahl in den Spektraldaten zeigen (d.h., Spitzen bei 3,12, 6,24, 9,36... usw.). Diese Reihe von Spitzen würde sich dann in den Kepstraldaten als eine einzige Spitze bei einer Position zeigen, die der Frequenz der 3,12 fachen Drehzahl entspricht. Die vier höchsten Grundspitzen in den Kepstralsignaturen zwischen 2,0 fach und 8,0 fach werden extrahiert. Die Übereinstimmung zwischen Kepstraldaten und überprüften Spektraldaten wird systematisch durch zahlreiche Vergleiche zwischen den Grundkepstralspitzen und deren Obertönen und einfachen Seitenbändern und den überprüften Spektralspitzen nachgeprüft. Falls eine positive Korrelation gefunden wird, können die entsprechenden Spitzen als Lagertöne betrachtet werden, wenn weitere Kriterien erfüllt sind.
TECHNIKEN FÜR EINE REGELBASISENTWICKLUNG
In Verlauf des Überprüfens von Diagnosen mechanischer Störungen und Überprüfungsausgabetabellen bemerkte DLI, dass die spezifischen Spitzen, welche die Störungen reflektieren, allgemein in den Überprüfungstabellen gut dargestellt werden. Das tabellarische Format der Überprüfungsprogrammausgabe ermöglicht zweckmäßigerweise ein tabellarisches Herangehen an das Anwenden von diagnostischen Regeln. Für jede spezifische Diagnose mechanischer Störungen gibt es bestimmte Datenzellen in der Überprüfungsmatrix, die, allein oder in Verbindung mit anderen Zellen, unterschiedliche Grade an positivem oder negativem Einfluss beim Zitieren dieser Diagnose liefern. Die Überprüfungsmatrix liefert, zusammen mit der Kenntnis der Maschinenkonfiguration, genügend Informationen, um nahezu alle mechanischen Störungen zu diagnostizieren, die im Spektrum einer Maschine offensichtlich werden. Diese zwei Datengrundlagen dienen als Schlüsseleingabe in das Diagnoseprogramm. Unter Anwendung eines Herangehens, das sowohl logisch (was ein Analytiker zu sehen erwarten würde) als auch empirisch (auf der Grundlage einer großen Menge an vorherigen Daten und Diagnosen) ist, wandelte DLI überprüfte Daten in ein geeignetes Format um, um als Eingabematrix verwendet zu werden, und wendete diagnostische Regeln in einem ähnlichen Format an.
Eine grundlegende Annahme, die in dem Expertensystemn verwendet wird, ist, dass die Gesundheit der Maschine als Ganzes durch Isolieren der für jeden Hauptbestandteil relevanten Spektraldaten und Diagnostizieren von Störungen nach Bestandteil auf der Grundlage der Daten bewertet werden kann. Wenn man dies annimmt, rückt man den Brennpunkt wesentlich auf den Prüfpunkt oder die Prüfpunkte an einem bestimmten Bestandteil und daran angrenzend, und sammelt einen Satz von Daten von der für die Analyse dieses Bestandteils relevanten Überprüfungsmatrix. Ein Vergleich der Spektraldaten des gerade analysierten Bestandteils mit gleichwertigen Daten bei Prüfungen von benachbarten Bestandteilen ermöglicht es dem Expertensystem, zu bestimmen, welcher Bestandteil die wahrscheinlichste Quelle der erkannten Störung ist. Dieses Konzept ist besonders nützlich für Unwucht- und Lagerverschleißdiagnosen. Das richtige Identifizieren der Hauptbestandteile einer gegebenen Maschine und der Position von Prüfpunkten im Verhältnis zu einem jeden Bestandteil ist entscheidend für diese Art von Herangehen und wird durch ein System von numerischer Codierung erreicht.
Einzelheiten der Maschinenkonfiguration, wie beispielsweise die Anordnung kleinerer Bestandteile, Lagerarten, Getriebeeinzelheiten und Kupplungsarten, werden über ein Bestandteilcodierungsschema in der Wissensbasis gespeichert. Dieses Schema weist einem jeden bekannten Anordnungstyp einen numerischen Code und, zusammen mit dem Code, die dem Bestandteil zugeordneten Prüfstellennummern zu. Hauptbestandteilgruppen sind wie folgt definiert worden: festgekoppelte Maschinen; Turbinen; Motoren; Getriebe; verknüpfte Antriebe (Riemen oder Kette); Kreiselpumpen; Rotationsschrauben-/-zahnradpumpen; Drehschieberpumpen; Hubkolbenpumpen; Kreiselverdichter; Hubkolbenverdichter; Schraubenverdichter; Drehkolbengebläse; Generatoren; Reinigungsgeräte; Kupplungen; Dieselmotoren; Schiffsantriebsgetriebe und Werkzeugmaschinenspindeln.
Eine Analyse einer jeden der Hauptbestandteilgruppen erfordert, dass ein einzigartiger Satz von Frequenzen von Interesse aus der Überprüfungsmatrix extrahiert und untersucht wird. Es gibt zwei Expertensystemgrundprozesse, die von der Überprüfungsausgabematrix zum Diagnosebericht führen. Der erste Prozess wandelt die Überprüfungsmatrix in einen Satz von bestandteilspezifischen Datenmatrizen (Component Specific Data Matrices – CSDMs) um. Der zweite Prozess analysiert die Vibrationsdaten in einer jeden CSDM durch Hindurchführen des zweidimensionalen Feldes von numerischen Werten (Vibrationsamplituden und Durchschnittsüberschreitungen) durch eine Reihe von diagnostischen Regelvorlagen, die dazu dienen, jede einzelne Störungsdiagnose zu bestehen oder durchzufallen und eine relative Schwere zu berechnen. Beim Prüfen einer motorgetriebenen Kreiselpumpe mit einer Kupplung würde zum Beispiel die einzelne Überprüfungsausgabematrix der Prüfspektren in drei CSDMs (Motor, Kupplung, Pumpe) umgewandelt werden. Jede CSDM wiederum würde danach durch eine ganze Reihe von für diese Hauptbestandteilgruppe relevanten diagnostischen Regelvorlagen verarbeitet werden.
Die CSDM hat eine Form ähnlich der Überprüfungsmatrix insofern, als ihre Zeilen durch Prüfstelle und Achse bezeichnet werden, mit Vibrationsamplituden und Überschreitungen von Durchschnitt zuzüglich Sigmawert. Ferner gibt es Zeilen, die ähnliche Daten für benachbarte Bestandteile und die Unterschiede zwischen Bestandteilen bezeichnen. Spaltenbezeichnungen gehen über einzelne Spitzen in spezifizierten Ordnungen hinaus. Beim Umformen der in der Überprüfungsmatrix gegebenen Informationen werden die spezifizierten Ordnungen auf Hauptfrequenzen, wie beispielsweise Wellendrehzahl, Pumpenflügeldrehzahl, Getriebe-Eingriffsgeschwindigkeiten, Turbinenschaufeldrehzahl und so weiter, hin konsultiert. Obertöne solcher Hauptfrequenzen werden ebenso untersucht wie Drehzahlseitenbänder entfernt von den Hauptfrequenzen und deren Obertönen. Die spezifizierten Ordnungen der Überprüfungsmatrix enthalten selten alle durch das CSDM-Erzeugungsprogramm gesuchten Frequenzen, und wenn eine Frequenz nicht als spezifizierte Frequenz gefunden oder erwartet wird, werden die unspezifizierten Maximalspitzenordnungen überprüft, um zu sehen, ob deren Frequenz die gesuchte ist. Dieses Verfahren ermöglicht das Ausfüllen von viel mehr Frequenzspalten in der CSDM, als sie in der Überprüfungsmatrix spezifiziert sind.
Kugellagerverschleiß wird für verschiedene Hauptbestandteilgruppen durch Erzeugen von Spalten in den CSDM-Tabellen erkannt, die Spitzen von den unspezifizierten Maxima in der Überprüfungsmatrix einschließen, die nicht ganzzahlige Ordnungen der Drehzahl sind und durch die Kepstrum-Obertonanalyse gekennzeichnet worden sind. Herausragende, bekannte Lagertöne, die in den Durchschnittsspektren identifiziert werden, werden manchmal ebenfalls als eine spezifizierte Ordnung eingeschlossen.
Für jede Hauptbestandteilgruppe haben die CSDMs eine einzigartige Form, was die Identifizierung eines jeden Elements in der Matrix durch Zeilen- und Spaltennummern ermöglicht. Wenn man Getriebe als Beispiel verwendet, kann Zeile 4, Spalte 15 die Amplitude der radialen Achse (Zeile 4) bei der zweiten Untersetzungsgetriebe-Eingriffsfrequenz (Spalte 15) für einen spezifischen Prüfpunkt sein. Jede diagnostische Regelvorlage ist abgestimmt auf diese Zeilen- und Spaltenspezifikation und besteht aus Sätzen von logischen Symbolen, die spezifische Zeilen-Spalten-Elemente der CSDM adressieren, und bis zu 5 weiteren spezifischen Regeln, welche die Daten durch Ungleichheiten prüfen. Die verwendeten logischen Symbole sind einer Zeile-Spalte-Adresse zugewiesen und wirken als Kennzeichner für eine jede Regelvorlage. Falls die logischen Symbole erfüllt sind und die spezifischen Ungleichheitsregeln erfüllt sind, besteht die Regel, und die Diagnose wird als wahr betrachtet. Deren Anordnung in der Regelvorlage ist unter Verwendung eines einfachen menügesteuerten Vorlagenbearbeitungssystems leicht zu bearbeiten. Jedes logische Symbol kann einer beliebigen Vibrationsamplitude oder Überschreitung von Durchschnitt zuzüglich Sigmawert in einer CSDM zugewiesen werden. Regelvorlagen können ebenfalls bis zu 5 Ungleichheitsregeln einbeziehen, die es dem Benutzer ermöglichen, Wenn-Dann-Anweisungen zusammenzustellen, um Elemente der CSDM zusammenzuaddieren oder zu sichern, dass bestimmte Amplituden oder Überschreitungen größer als oder kleiner als andere sind.
Sobald eine Störungsdiagnose erklärt ist, muss eine relative Schwere bestimmt werden. Es ist zu bemerken, dass die Anzeige einer Störung im „geringfügigen" Stadium erfolgt, bevor irgendeine Reparaturempfehlung gerechtfertigt wäre. Betrachten wir einen hypothetischen und einfachen Fall: Angenommen, dass, damit die Diagnose als sicher angezeigt wird, die Vibrationsamplitude für diese Frequenz, Prüfstelle und Achse in den Durchschnittsspektren für diesen spezifischen Maschinentyp wenigstens 95 VdB sowie 6 VdB mehr als der entsprechende Durchschnitt, zuzüglich der Sigmaamplitude, betragen muss. Es ist vernünftig, anzunehmen, dass eine höhere Amplitude und folglich ein höherer Spielraum jenseits dieser Schwellenwert einen höheren Schweregrad der Störung anzeigt. Daher wird eine diagnostische Bewertung als der Spielraum (in VdB) von tatsächlichen Werten gegenüber den Schwellenwerten definiert. In diesem einfachen Fall liegt eine tatsächliche Amplitude von 106 VdB, die 12 VdB größer ist als der Durchschnitt zuzüglich des Sigmawerts, 11 VdB (106 – 95) über der Schwellenamplitude und 6 VdB (12 – 6) über der Schwellenüberschreitung und hat folglich eine diagnostische Bewertung von 17 (11 + 6). Wenn man das diagnostische Programm auf Tausende von archivierten Spektren anwenden und 45 sichere Anzeigen unserer hypothetischen Diagnose erzeugen würde, dann könnten die diagnostischen Bewertungen mit den manuell überprüften Ergebnissen der Störungsschwere korreliert werden. Diese Untersuchung kann, gemildert durch Urteilsvermögen, die folgende Schlussfolgerung erzeugen:
Die Bewertung von 17 würde bei einem solchen Beispiel eine „mäßige" Schwere dieser Störung erzeugen. Es ist zu berücksichtigen, dass dieses Prinzip für eine beliebige Zahl von bezeichneten Werten von Amplituden und Überschreitungen gilt.
Das zum Bestimmen der Störungsschwere verwendete lineare numerische Bewertungssystem ist gut geeignet, um eine Hochrechnung der Schwere über die Zeit, von Untersuchung zu Untersuchung, zu liefern. Für jede spezifische Diagnose einer mechanischen Störung, die für eine gegebene Maschine zu wenigstens einem „geringfügigen" Grad erkannt wird, kann die Schwerebewertung unter Verwendung der Zeit als Abszisse graphisch dargestellt werden. Die Ordinate reflektiert nicht unmittelbar die numerische Bewertung. Diese verbleibt innerhalb des Programms. Jedoch dient das Teilen des Trenddiagramms in horizontale Bänder von „geringfügig", „mäßig", „ernst" und „außerordentlich" zum Normieren der Schwerebewertungen unter den verschiedenen Diagnosen. Folglich können mehrere Störungen für eine Maschine auf der gleichen graphischen Darstellung unabhängig hochgerechnet werden. Reparaturentscheidungen können auf der Grundlage teilweise einer Verbindung von absoluter Störungsschwere und deren Steigerungsgeschwindigkeit und teilweise der Art und Zahl der angezeigten Störungen getroffen werden.
Es wurde eine Routine entwickelt, um diagnostische Regelvorlagen unter Verwendung des Expertensystems leicht und unmittelbar zu erzeugen und zu bearbeiten. Ein menügesteuerter Vorgang ermöglicht die Auswahl eine Hauptbestandteilgruppe und eine unmittelbare Eingabe der folgenden Parameter: Diagnosename und -nummer; Schwerenummer (um den Maßstab einzurichten); Maschinenausrichtung; logische Symbole und Schwellenwerte; anwendbare Bestandteilcodes und Ungleichheitsregeltypen und -parameter.
Außerdem können CSDM-Definitionen ebenfalls so bearbeitet werden, dass für eine beliebige Hauptbestandteilgruppe schnell und leicht neue CSDM-Spalten hinzugefügt oder vorhandene Spalten modifiziert werden können. Die Überprüfungskriterien (die zehn spezifizierten Ordnungen der Überprüfungstabelle, die in dem Expertensystem als Störungscodes bekannt sind) sind ebenfalls leicht zu ändern.
Um die diagnostischen Vorlagen und die anderen Eingabedatendateien zu pflegen und zu verbessern, wurde ein Entwicklungsdatenband entwickelt, die aus über 10000 Maschinenprüfungen besteht. Die archivierten ordnungsnormierten Spektren werden periodisch überprüft, in CSDM-Tabellen umgewandelt und in Rechnerdateien gespeichert. Die Berichtsergebnisse für diese vergangenen Untersuchungen, die alle manuell analysiert oder überprüft worden sind, werden ebenfalls in einer Datenbank gespeichert. Nachdem das Programm zur Anwendung der diagnostischen Regeln auf die 10000 Sätze von Daten angewendet ist, sortiert eine andere Rechnerroutine die angezeigten Störungen durch und gruppiert die Ergebnisse nach der Diagnose. Für jedes Ergebnis gibt es eine diagnostische Bewertung und eine Schwere (geringfügig, mäßig, ernst, außerordentlich), bestimmt durch das Expertensystem, gefolgt von der Reparaturempfehlung (falls es eine gibt) und der Priorität (wünschenswert, wichtig, zwingend), wie zuvor durch einen Analytiker bestimmnt. Die letzteren werden durch den Rechner aus der Berichtsdatenbank gewonnen.
Das Einstellen der diagnostischen Vorlagen und Regeln wird erreicht durch Korrelieren der Expertensystemergebnisse mit vergangenen Berichtsergebnissen. Offensichtliche Unvereinbarkeiten und Irrtümer durch den menschlichen Analytiker werden berücksichtigt. In einigen Fällen müssen Ungleichheitsregeln und/oder logische Symbole hinzugefügt, gelöscht oder verändert werden, damit eine bestimmte Diagnose zitiert oder ausgeschlossen wird. Schwellenwerte werden gelegentlich angehoben oder abgesenkt. In anderen Fällen ist ein Steigern oder Vermindern der Schwereskala notwendig. Wenn ein einzelnes Prüfergebnis eine Regelveränderung erfordert, damit das Prüfergebnis zufriedenstellend ist, ist es zu leicht, die Regel zu bearbeiten, um das eine Ergebnis zu verändern. Man muss sehen, wie die Regelveränderung die „Welt" beeinflusst. Folglich wird die revidierte (oder neue) Regel durch die Datei von 10000 Maschinenprüfungen geführt, um die Konsistenz und Gesamtrichtigkeit der Regelveränderung zu bestimmen.
Das Expertensystem innerhalb des diagnostischen Systems 60 verwendet eine Routine, die es dem Benutzer ermöglicht, eine Maschine durch Beantworten einfacher Fragen bezüglich der Konfiguration zu beschreiben. Solange die Maschine durch die vorhandene Datenbasis dargestellt werden kann, werden Überprüfungskriterien (Störungscodes) und Bestandteilcodes automatisch durch das Expertensystem eingegeben, und Durchschnittsspektren können aus verfügbaren Maschinenprüfungen akkumuliert werden. Für diejenigen Kunden, die unbeteiligt bleiben wollen, kann ein Systembediener das System einrichten und die Dateien pflegen. Andererseits hat der anspruchsvollere Benutzer alle Instrumente, um seine eigene Regelbasis, von den Basisinformationen bis zu den spezifischen Regeln für die Analyse, zu verwalten.
Die Systemflexibilität wird in der Leichtigkeit wiedergespiegelt, mit der Überprüfungskriterien (Störungscodes), CSDM-Spaltendefinitionen, diagnostische Regelvorlagen und Reparaturempfehlungen erzeugt und bearbeitet werden können. Außerdem kann durch Erzeugen eines ganzen Satzes von CSDM-Spaltendefinitionen und diagnostischen Regelvorlagen für einen neuen Maschinentyp eine vollkommen neue Hauptbestandteilgruppe hinzugefügt werden. Die anfängliche Eingabe für eine solche Aufgabe beruht vollständig auf logischen Erwartungen und einem gewissen Maß an Vermutung. Verfeinerung und Verbesserung erfolgen empirisch, wenn Daten für die neue Hauptbestandteilgruppe erfasst, verarbeitet und analysiert werden.
Diese Flexibilität ermöglicht ein erweitertes Wissen über mechanische Störungen. Unmittelbare Rückmeldung von der Reparaturwerkstatt anschließend an Vibrationsprüfungen kann verwendet werden, um bestimmte Regeln zu verbessern. Eine unvorhergesehene Störungsdiagnose oder eine neue Maschine können schnell und leicht hinzugefügt werden.
Die Fähigkeit, andere Daten als Vibrationsspektren in das System einzubeziehen, ist entscheidend für eine zukünftige Erweiterung der Maschinenzustandsanalyse. CSDM-Spalten können, wie oben bemerkt, hinzugefügt werden, um andere Systemparameter aufzunehmen. Diagnostische Regelvorlagen können dann nicht nur diese einzelnen Spalten, sondern Sätze von Spalten diverser Parameter, adressieren. Zum Beispiel werden anormal hohe einfache Obertöne in den Vibrationsspektren, verbunden mit einer übermäßigen Näherungssondenablesung, für ein Hauptzapfenlager zu einer verlässlicheren Diagnose von Zapfenlagerverschleiß führen, während Schmierölanalyseergebnisse, die eine hohe Konzentration von metallischen Teilchen zeigen, den spektralen Hinweis auf Lagerverschleiß unterstützen.
Ein ausgereiftes Expertensystem ist gekennzeichnet durch gründliche VTAG-Informationen, vollständige Durchschnittsspektrendateien (ein normales Ziel ist 24 Muster, die gemittelt werden können, pro spezifischen Maschinentyp), Hauptmaschinengruppen, mit denen ausreichend vergangene Erfahrung gesammelt worden ist, um verfeinerte Regeln vorbereitet zu haben, und ein spezifisches Wissen über die Eigenart einzelner Maschinen, die in den Dateneingabedateien angesprochen werden muss. Wenn das System ausreift, verbessert sich die diagnostische Genauigkeit. Es ist viel wahrscheinlicher, dass eine Maschine, die diesen Kriterien nicht entspricht, eine unrichtige Diagnose erzeugt.
Durch das Expertensystem innerhalb der Vorrichtung 10 können verschiedene Arten von Störungen erkannt werden. Solche Störungen schließen die folgenden ein:
ERKENNUNG VON WÄLZELEMENTLAGERSTÖRUNGEN DURCH BASISBAND-FFT-ANALYSE
Im Allgemeinen werden Störungen in Wälzelementlagern Bestandteile in einem Vibrationsspektrum erzeugen, die nicht synchron mit der Laufgeschwindigkeit der Welle sind. Herkömmliche Analysetechniken verwenden einen Algorithmus zum Berechnen der Frequenzen der lagerinduzierten Bestandteile und suchen danach das Spektrum für diese Frequenzbestandteile. Diese Technik ist nicht sehr genau, weil es in der Berechnung inhärente Fehler auf Grund von unbekannten Bedingungen in dem Lager, wie beispielsweise Berührungswinkel, Axialbelastung, Zahlen von Wälzelementen und genaue Identität der Lagergeometrie, gibt.
Es ist ein nützlicherer und schnellerer Weg zum Erkennen von Lagerproblemen, nicht synchrone Bestandteile in dem Spektrum durch einen Vorgang der Ordnungsnormierung zu identifizieren. Der nächste Schritt ist, andere Quellen nicht synchroner Bestandteile durch Identifizieren von deren möglichen Quellen, wie beispielsweise Treibriemen, Drehzahlen anderer Bestandteile in der Maschine und Überlagerung von dem Einfluss anderer nahe gelegener Maschinen usw., zu beseitigen. Sobald diese Bestandteile beseitigt sind, können alle verbleibenden nicht synchronen Töne zuverlässig dem fraglichen Lager zugeordnet werden. Sie können auf ihre relative Stärke analysiert und danach in einem Format gesichert werden, das zum Hochrechnen der Pegelzunahmen über die Zeit Vergleiche zu zukünftigen Messungen ermöglicht. Dies ermöglicht das Vorhersagen des Ausfalls des Lagers, wobei diese Informationen dann zum Planen von Wartungsvorgängen zum Lageraustausch führen. Die Genauigkeit der Wälzelementlagerdiagnose kann durch eine Analyse eines demodulierten Hochfrequenzrauschbandes gesteigert werden.
Die zuvor erwähnte Technik kann in Situationen ungenau sein, in denen es mehrere Wälzelementlager ziemlich nahe am Sensor gibt. An Stelle des Analysierens des Basisbandvibrationssignals kann der Sensor verwendet werden, um ein Hochfrequenzrauschband (über 3 kHz oder so) abzunehmen und danach eine Ampitudendemodulation des Rauschsignals durchzuführen, um die Lagersignatur aufzudecken. Da das abgefühlte Rauschband eine verhältnismäßig hohe Frequenz hat, bewegt es sich nicht sehr weit in der Maschinenstruktur, so dass die erkannte Lagersignatur dem Lager zugeordnet ist, das dem Sensor am nächsten ist. Dies beseitigt Verwirrung bei der Lageridentifikation und verringert die Fehler bei der Diagnose stark.
SCHNELLE ERKENNUNG VON WÄLZELEMENTLAGERSTÖRUNGEN DURCH SCHEITELFAKTORERKENNUNG VON VIBRATIONSSIGNALEN
In vielen Fällen wird gewünscht, einen „schnellen Blick" in ein Wälzelementlager zu bekommen, um beginnende Störungen zu finden, ohne die Komplexität der Durchführung einer Spektralanalyse der Vibrationssignatur. Ein nützlicher Weg dafür ist, den Effektivwert des Vibrationssignals von einem Lager über den Frequenzbereich von etwa 1 kHz bis 10 kHz zu messen und danach den Spitzenwert des gleichen Signals über den gleichen Frequenzbereich zu messen. Falls hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit notwendig sind, kann die Messung durch echte Integration der Pegel über eine Minute vorgenommen werden. Die wichtige Information in dem Ergebnis ist das Verhältnis des Spitzenpegels zu dem Effektivpegel. Diese wird als „Scheitelfaktor" bezeichnet und ist eine reine dimensionslose Zahl, die in dB ausgedrückt wird.
Wenn ein Lager abbaut, wird sein Vibrationsscheitelfaktor von etwa 3 dB auf 8 oder 10 dB ansteigen, woraufhin er beginnen wird, abzunehmen, wenn es sich einem Störungszustand nähert. Durch Hochrechnen des Scheitelfaktors können das Fortschreiten des Abbaus verfolgt und der Zustand zu einem beliebigen Zeitpunkt vorhergesagt werden.
ERKENNUNG VON KUPPLUNGSVERSETZUNG DURCH PHASENANALYSE VON AXIALEN VIBRATIONSBESTANDTEILEN BEI DER LAUFGESCHWINDIGKEIT DER MASCHINE
Es ist bei der Maschinenzustandsüberwachung von entscheidender Bedeutung, dazu in der Lage zu sein, Zustände von Unwucht und Versetzung zu unterscheiden, weil es Zeitverschwendung ist, zu versuchen, eine nicht ausgewuchtete Maschine auszurichten, und es umgekehrt Zeitverschwendung ist, zu versuchen, eine versetzte Maschine auszuwuchten. Sowohl Unwucht als auch Versetzung sind berüchtigt dafür, dass sie Vibrationsspektren erzeugen, die nahezu identisch sind, gekennzeichnet durch Hochpegelbestandteile bei der Drehzahl und Obertönen der Drehzahl.
Ein Weg, um die Unterscheidung zwischen den zwei Zuständen vorzunehmen, ist, den Drehzahlbestandteil in der Axialrichtung an den Lagergehäusen auf jeder Seite der Kupplung zu messen. Falls der Zustand eine Versetzung ist, werden dieses Vibrationsbestandteile zu einem phasenverschobenen Zustand hin neigen, und falls der Maschinenzustand durch eine Unwucht beherrscht wird, werden diese Drehzahlaxialvibrationen zu Gleichtakt hin neigen. Die Messungen können gleichzeitig vorgenommen werden, um Phaseninformationen zu gewinnen, oder alternativ dazu können ein gesondertes Vibrationssignal, das die Drehzahl abfühlt, als Bezug für die Phase verwendet und die axialen Messungen einzeln vorgenommen werden. Das Verarbeiten der Daten zum Bestimmen der Phasenkohärenz wird innerhalb der Software in dem Vibrationsanalysator durchgeführt.
ERKENNUNG VON QUERSTROMLÜFTER- UND KREISELPUMPENSTÖRUNGEN DURCH VIBRATIONSSIGNATURANALYSE
Störungen in Querstromlüftern und Kreiselpumpen verursachen typischerweise, dass der Vibrationsbestandteil an der Zahl von Gebläseschaufeln oder der Zahl von Pumpenförderelementschaufeln in Pegel und Komplexität zunimmt. Eine Analyse der Maschinenvibrationssignatur zum Erkennen von zunehmenden Pegeln bei diesen Frequenzen und deren Obertönen wird einen Trend erzeugen, der den Abbau des fraglichen Bestandteils verfolgen wird, und das Ergebnis kann sowohl eine Diagnose der Störung als auch eine Vorhersage des Abbaus des Zustandes der Maschine sein.
ERKENNUNG VON GETRIEBEPROBLEMEN IN MECHANISCHEN ANTRIEBSSTRÄNGEN DURCH VIBRATIONSSEITENBANDANALYSE
Falls die Zahnräder oder ein Zahnrad in einem Getriebe an Verschleiß oder Beschädigung an einem Zahn oder an Zähnen leiden oder leidet, wird die Vibrationssignatur des Getriebes einen der Zahneingriffsgeschwindigkeit entsprechenden Bestandteil enthalten, der bei der Drehzahl des jeweiligen Zahnrades amplituden- und frequenzmoduliert ist. Diese Modulation wird zu mit gleichmäßigem Zwischenraum um den Zahneingriffsbestandteil angeordneten Seitenbändern führen, und die Stärke und die Zahl der Seitenbänder werden durch die Art des Störungszustandes und dessen Schwere bestimmt.
STÖRUNGSERKENNUNG DURCH VERGLEICH VON SPEKTRALVIBRATIONSPEGELN MIT FESTSTEHENDEN STANDARDS
Es gibt mehrere Standardrichtlinien für annehmbare Vibrationspegel von gesunden Maschinen, die in einigen Fällen seit vielen Jahren in Benutzung sind. Eine davon ist die Mil Spec 167-1, die sich Rotationsmaschinen mittlerer Leistung und Drehzahl zuwendet, aber Rückstoß- und Hubkolbenmaschinen ausnimmt. Eine spätere Version, Mil Spec 167-2, deckt Rückstoßturbinen ab. Unterschiedliche Industrien neigen dazu, unterschiedliche Empfehlungen für diese Standards formuliert zu haben, die spezifischer auf die fraglichen Maschinentypen zugeschnitten sind.
Ein verhältnismäßig leicht umzusetzendes Störungserkennungssystem kann auf dem Vergleich von Vibrationsspektren mit den geltenden Standards beruhen. Um dies richtig durchzuführen, ist eine Spektralanalyse notwendig, da die meisten der Standards bei unterschiedlichen Frequenzbereichen unterschiedliche Pegel erlauben.
STÖRUNGSERKENNUNG DURCH VIBRATIONSSPEKTRUMSMASKENVERGLEICH
Das Vibrationsspektrum einer reibungslos laufenden Maschine kann in einer Datenbank gespeichert und als Bezug verwendet werden, mit dem Vibrationsspektren verglichen werden, die anschließend am gleichen Punkt an der Maschine aufgezeichnet wurden. Dies wird vorgenommen durch Erzeugen einer Spektrumsmaske von dem Bezugsspektrum. Die Maske ist ein anderes Vibrationsspektrum, das im Pegel höher ist als das an der Maschine gemessene Bezugsspektrum. Die Maske ist im Pegel um mehrere dB höher als der Bezug, und die Entscheidung darüber, wie hoch der Maskenpegel angeordnet wird, hängt von vielen Faktoren, wie beispielsweise der Geschichte der Störungsentwicklung in der Maschine, der Maschinendrehzahl, der Kritikalität der Maschine in ihrer Funktion in der Anlage usw., ab. Die Maske kann durch die Software erzeugt und danach durch einen bewanderten Benutzer eingestellt werden, so dass sie einen vernünftigen Pegel darstellt, bei dem ein Alarm zu erzeugen, auszulösen hervorzubringen ist.
Um Gebrauch von der Spektrumsmaske zu machen, werden anschließend aufgezeichnete Vibrationsspektren bei jeder Frequenz im Pegel verglichen, und falls der gemessene Pegel den Maskenpegel überschreitet, wird ein Alarm hervorgebracht. Es kann mehrere unterschiedliche Schwereniveaus des Alarms in Abhängigkeit von dem Maskenüberschreitungsniveau geben.
STÖRUNGSERKENNUNG DURCH VERGLEICH MIT STATISTISCH ABGELEITETEM DURCHSCHNITTSBEZUGSVIBRATIONSSPEKTRUM
Dies ähnelt dem oben beschriebenen Spektrumsmaskenvergleich, außer, dass keine künstliche Maske verwendet wird. Bei diesem Herangehen werden mehrere Vibrationsspektren von einer Maschine oder von mehreren Maschinen des gleichen Typs aufgezeichnet. Die Spektren werden in einer Datenbank gesichert und werden untersucht, um die Standardabweichungen bei Pegelunterschieden zu bestimmen, die bei den zuvor identifizierten Zwangsfrequenzen vorhanden sind, die in der/den Maschine(n) vorhanden sind. Falls die Standardabweichungen beim Pegel zwischen zwei Spektren an keiner Zwangsfrequenz den Effektivpegel (oder den Ein-Sigma-Pegel) überschreiten, werden die Spektren zusammen gemittelt, um einen statistischen Durchschnitt zu erzeugen, der die zwei gemessenen Vibrationssignaturen darstellt. Danach werden, falls andere Spektren von der gleichen Maschine oder ähnlichen Maschinen verfügbar sind, diese dem gleichen Vorgang unterworfen, und falls sie die oben erläuterten Kriterien erfüllen, werden sie in den vorherigen Durchschnitt gemittelt, was ein neues Durchschnittsspektrum erzeugt, das eine größere statistische Gültigkeit hat. Der Vorgang wird wiederholt, bis nicht mehr als 24 Spektren in dem Durchschnitt eingeschlossen sind. Dieses gemittelte Spektrum wird danach als Bezugsspektrum für einen Vergleich mit anschließenden Messungen der gleichen Maschine oder des gleichen Maschinentyps verwendet. Dies kann erfolgen durch Untersuchen eines anschließend aufgezeichneten Vibrationsspektrums, um zu sehen, ob irgendeine der Zwangsfrequenzspitzen größer ist als eine Standardabweichung, die höher ist als die gemittelten Bezugsspektrumsspitzen.
Das System kann durch Modifizieren der Kriterien, die bestimmen, ob die Bezugsspektren „gemittelt werden können", und/oder Modifizieren der Überschreitungskriterien für die Störungserkennung „fein abgestimmt" werden.
STÖRUNGSDIAGNOSE DURCH VERGLEICH MIT STATISTISCH ABGELEITETEM DURCHSCHNITTSBEZUGSVIBRATIONSSPEKTRUM
Die vorstehende Erörterung behandelt vorzugsweise die Störungserkennung, aber die Technik ist wie folgt leicht so zu erweitern, dass eine Diagnose der Beschaffenheit der Störung ermöglicht wird:
Alle Überschreitungen des Bezugswerts zuzüglich einer Standardabweichung werden zum Bestimmen der Beschaffenheit und der Schwere der Störung gekennzeichnet und bewertet, bestimmt dadurch, welche Störungsfrequenzen die Überschreitungen zeigen, und durch die Mengen der Überschreitungen. Diese Verarbeitung kann durch die Verwendung eines regelbasierten Software-Expertensystems, das Störungsfrequenz-Überschreitungsverbindungen und -Pegel mit der Identität und Schwere der dahinter stehenden Störungen verbindet.
STÖRUNGSERKENNUNG UND -DIAGNOSE DURCH VERGLEICH VON VERSCHIEBUNGS-, GESCHWINDIGKEITS-UND BESCHLEUNIGUNGSPEGELN
Bei diesem verhältnismäßig einfachen Verfahren werden die Verschiebungs-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungseffektivpegel der Gesamtvibration gemessen, und ihre Werte werden verglichen. Da die drei Parameter unterschiedliche Vibrationsfrequenzbereiche akzentuieren und falls die Drehzahl der Maschine bekannt ist, ist es möglich, durch Analysieren der Unterschiede bei den drei gemessenen Parametern unterschiedliche Arten von Maschinenstörungen zu erkennen. Dies ist eine sehr einfache Technik und bietet eine zuverlässige Störungserkennung und eine ziemlich genaue Störungsdiagnose für mehrere verbreitete Störungen, wie beispielsweise Unwucht, Versetzung und Wälzelementlagerverschleiß.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass anderen Fachleuten auf dem Gebiet nach dem Lesen und Verstehen der Patentbeschreibung Äquivalente und Modifikationen offensichtlich sein werden. Die vorliegende Erfindung schließt alle solchen Äquivalente und Modifikationen ein und wird nur durch den Rahmen der folgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

System (50) für die Durchführung einer vorausschauenden Wartung in einer Umgebung, die eine Vielzahl von Maschinen (15) umfasst, die einer vorausschauenden Wartung unterworfen werden sollen, wobei das System eine Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) aufweist, von denen ein jedes aufweist: einen Messwertgeber (14), der an einer Maschine (15) befestigt wird, die unter der Vielzahl von Maschinen (15) eingeschlossen ist, und um ein Ausgangssignal zu erzeugen, dass eine Vibration der Maschine (15) anzeigt; eine Schaltung (12) für das Aufbereiten des Ausgangssignals und dessen Umwandlung in Vibrationsdaten; und einen Speicher (18/20) mit einer Datenbasis (30), worin die Vibrationsdaten gespeichert werden, die von der Vielzahl der Maschinen (15) erhalten werden; dadurch gekennzeichnet, dass das System (50) mindestens ein Medium umfasst, um zu gestatten, dass die Vielzahl der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren (10) miteinander zumindestens periodisch in Verbindung kommen; die Vielzahl der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren (10) funktionell so ausgebildet sind, dass sie miteinander in Verbindung kommen; und ein jedes der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren (10) ebenfalls eine Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit (32) für das Vervielfältigen von Daten in der Datenbasis (30) mit den Daten in der Datenbasis (30) eines jeden der anderen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) mittels des mindestens einen Mediums aufweist.
System (50) nach vorhergehendem Anspruch, bei dem ein jedes mobiles Datenerfassungsgerät/analysator einen Benutzereingang (26) umfasst, der einem Benutzer gestattet, Maschinen (15) zu einer Liste von Maschinen hinzuzufügen, die in der Datenbasis (30) gespeichert sind, und die Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit (32) die Liste der Maschinen in der Datenbasis (30) mit der Liste der Maschinen in jedem der anderen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) vervielfältigt.
System (50) nach beiden vorhergehenden Ansprüchen, bei dem die Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheiten (32) der Vielzahl der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren (10) wirksam sind, um einen im Allgemeinen identischen Dateninhalt innerhalb einer jeden Datenbasis (30) aufrechtzuerhalten.
System (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein jedes der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) außerdem ein Diagnosesystem (60) für das Analysieren der Vibrationsdaten aufweist, die von der Vielzahl der Maschinen (15) erhalten werden.
System (50) nach vorhergehendem Anspruch, bei dem für ein bestimmtes der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) das Diagnosesystem (60), das darin eingeschlossen ist, Vibrationsdaten analysiert, die über den Messwertgeber (14) erhalten wurden, der in dem bestimmten mobilen Datenerfassungsgerät/analysator (10) eingeschlossen ist, basierend auf den Vibrationsdaten, die von anderen der Vielzahl von mobilen Vibrationsdatenerfassungsgeräten/analysatoren (10) mittels der Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit (32) erhalten wurden, die in dem bestimmten mobilen Vibrationsdatenerfassungsgerät/analysator (10) eingeschlossen ist.
System (50) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ergebnisse der Vibrationsdatenanalyse in der Datenbasis (30) gespeichert werden und in den Daten eingeschlossen sind, die von der Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit (32) vervielfältigt werden.
System (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheiten (32), die in der Vielzahl der mobilen Vibrationsdatenerfassungsgeräte/analysatoren (10) eingeschlossen sind, so ausgebildet sind, dass sie eine Peer-to-Peer-Vervielfältigung der jeweiligen Datenbasen (30) durchführen.
System (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheiten (32) die Datenvervielfältigung asynchron durchführen.
System (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem mindestens ein Tischgerät (10') aufweist, das eine Datenbasis (30) und eine Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit (32) für das Vervielfältigen des Inhaltes der Datenbasis des Tischgerätes (10') mit jenen der Datenbasen (30) der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) umfasst.
System (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine Medium mindestens eines von einem festverdrahteten Anschluss, einem Hochfrequenzanschluss, einem Infrarotanschluss und einem Internet-Anschluss umfasst.
Verfahren zum Durchführen einer vorausschauenden Wartung in einer Umgebung, die eine Vielzahl von Maschinen (15) umfasst, die einer vorausschauenden Wartung unterworfen werden sollen, wobei das Verfahren das Verwenden einer Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) aufweist, um Vibrationsdaten von der Vielzahl der Maschinen (15) zu erfassen, gekennzeichnet durch Speichern von Vibrationsdaten, die lokal von jedem der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) in einer entsprechenden Datenbasis (30) erfasst werden, die in jedem der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) eingeschlossen ist; und mindestens das periodische Vervielfältigen der Daten, die in jeder der Datenbasen (30) der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten enthalten sind, mit den Daten, die in jeder der Datenbasen (30) der anderen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten enthalten sind, durch eine direkte Verbindung zwischen den Datenerfassungsgeräten/analysatoren.
Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, das außerdem den Schritt aufweist, dass einem Benutzer eines jeden mobilen Datenerfassungsgerätes/analysators (10) gestattet wird, Maschinen zu einer Liste von Maschinen hinzuzufügen, die in der Datenbasis (30) gespeichert sind, und bei dem der Schritt des Vervielfältigens das Vervielfältigen der Liste der Maschinen in der Datenbasis (30) mit der Liste der Maschinen in jedem der anderen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) umfasst.
Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Vervielfältigens wirksam ist, um einen im Allgemeinen identischen Dateninhalt innerhalb einer jeden Datenbasis (30) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein jedes der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) außerdem ein Diagnosesystem (60) für das Analysieren der Vibrationsdaten aufweist, die von der Vielzahl der Maschinen (15) erhalten werden, und das außerdem den Schritt des Analysierens der Vibrationsdaten mittels des Diagnosesystems (60) aufweist.
Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, bei dem für ein bestimmtes der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) das Diagnosesystem (60), das darin eingeschlossen ist, verwendet wird, um Vibrationsdaten zu analysieren, die mittels des mobilen Datenerfassungsgerät/analysators (10) erhalten werden, basierend auf den Vibrationsdaten, die von anderen der Vielzahl von mobilen Vibrationsdatenerfassungsgeräten/analysatoren (10) im Ergebnis des Schrittes des Vervielfältigens erhalten werden.
Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, das außerdem den Schritt des Speicherns der Ergebnisse der Vibrationsdatenanalyse in der Datenbasis (30) und des Vervielfältigens der Ergebnisse in den anderen der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren (10) als Teil des Schrittes des Vervielfältigens umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, bei dem der Schritt des Vervielfältigens die Peer-to-Peer-Vervielfältigung unter der Vielzahl der mobilen Datenerfassungsgeräte/analysatoren (10) nutzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, bei dem die Vervielfältigung asynchron beim Schritt des Vervielfältigens durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, das außerdem den Schritt des Verwendens von mindestens einem Tischgerät (10') umfasst, das eine Datenbasis (30) und eine Datenbasisvervielfältigungsfunktionseinheit (32) für das Vervielfältigen des Datenbasis der Datenbasis des Tischgerätes mit jenen der Datenbasen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, bei dem der Schritt des Vervielfältigens zwischen der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) mittels mindestens einem von einem festverdrahteten Anschluss, einem Hochfrequenzanschluss, einem Infrarotanschluss und einem Internet-Anschluss durchgeführt.
System (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein jedes der Vielzahl von mobilen Datenerfassungsgeräten/analysatoren (10) außerdem ein Expertensystem (60) für das Durchführen der Vibrationsdatenanalyse der Vibrationsdaten aufweist, die im Speicher (18/20) gespeichert sind, basierend auf der in der Datenbasis (30) gespeicherten Information.