2009/11: Rezgésspektrum-analízis alapú “automatikus” géphiba-szakértői rendszer (működése, képességei, alkalmazhatósága)

GyártásTrend 2009/11, Műszaki diagnosztika rovat

 “Tűzoltás és nagyjavítás helyett”

A következtetést levonó, úgynevezett visszavezető rendszerű gépszakértői PC-s szoftverek előnye, hogy a kiértékelés (szakértés) egy jó adatbázisra alapozva teljesen automatizálható. Nyilvánvaló, hogy korunk elvárásainak ezek a rendszerek felelnek meg.

Interaktív működésük alapján alapvetően kétféle szakértői rendszert különböztetünk meg: párbeszédalapú és visszavezető kiértékelést megvalósító rendszert. A párbeszédalapú szakértői rendszer esetén a mérési adatok analízise során a rendszer kezelőjének (diagnosztikai szakember, gépészmérnök, karbantartó, gépüzemeltető) meg kell válaszolnia a felfedezett hibajelenségek gépelemekhez és géphibákhoz való hozzárendelése érdekében, hogy milyen részegységekkel és tulajdonságokkal bír a vizsgált gép. Ezzel szemben a visszavezető rendszereknél a kiértékelés automatikusan működik a szakértővel való interaktív párbeszéd nélkül, mivel ilyenkor a rendszer felhasználja mindazokat az információk, amelyek az adatbázis létrehozása során már megadásra kerültek. A visszavezető kiértékelést alkalmazó rendszer adatbázisának felépítése azonban igen igényes feladat: csak a megadott információk alapján hozhatja meg a döntéseit, rossz vagy hiányzó adatok esetén téves kiértékelések születnek. Ugyanakkor a következtetést levonó rendszerek előnye, hogy a kiértékelés (szakértés) jó adatbázisra alapozva teljesen automatizálható.

PC-s gépszakértői rendszerek működése

A mérési adatok kiértékelése (szakértése) többféle módszerrel, illetve azok kombinációjával végezhető el, ennek részleteit viszont – érthető módon – egyetlen fejlesztő cég sem árulja el. Valamennyi szakértői rendszerben megtalálható azonban a jellemző rezgésfrekvenciák, illetve azok harmonikusai és oldalsávjai dominanciájának figyelése. Az adatbázisban elhelyezett gépinformációk alapján máris hozzárendelhetők bizonyos géphibák a felfedezett jelenségekhez. Ennek döntési sémáját (csak elméleti részletként, nem egy valódi rendszer kapcsán) a következő ábrán látható folyamatábrával szemléltetjük.

Szakértői rendszer elvi folyamatábrája (forrás: PIM)

A döntési mechanizmus logikája nagyjából megegyezik azokkal az elvekkel, amelyek alapján a rezgésdiagnoszta is végzi a kiértékelési munkáját. Az igazi nehézség az előforduló hibakombinációk sokaságából adódik (egy hibajelenség csak ritkán fordul elő egyedül), sőt, még inkább abból, hogy nem egy-egy külön gépről, hanem gépcsoportokról (például villanymotor+fogaskerékhajtás+szivattyú), vagy akár gépláncokról (például kétházas turbina+generátor+gerjesztő) kell az adatok szakértését elvégezni. Minden egyes gép specifikus tulajdonságokkal bír, de a gépek között is van kereszthatás, rezgésátadás, kölcsönös gerjesztés. E feladat megoldására a legtöbb szakértői rendszer először gépenként (az adatbázis sablonjai alapján megadott információkra alapozva) végzi el a kiértékelést, utána megvizsgálja a gépek közötti kapcsolatot (például tengelykapcsolatot), és legvégül az egymásra gyakorolt hatásokat.

Szakértői beszámoló többszörös hibával terhelt daráló esetén – tipikus „állatorvosi ló”.

***** Diagnosztikai összegzés *****
Adatbázis: C:RBMsuiteCustDataBács.rbm
Terület: (VK) Üzem
Gép: (Dar) HD-75
———————-
Nspectr Knowledge Base Version: V5.01.03
Severity Score Basis: External Envelope
Diagnostic Severity Score (SEV): 100Mérés dátuma -tól -ig
Mérőpont(ok)ProblémaleírásSúlyosság valószínűsége
C2H C1H C1V C2VKiegyensúlyozatlanság a forgórészben70–83
C2HSúlyos csapágyhiba70–83
C2H C1H C1V C2VErősen görbe tengely70–75
C2H C2VHorizontális rezonancia, csapágyházlazulás70–69
C1HSúlyos csapágyhiba67–83
C1H C1VHorizontális rezonancia, csapágyházlazulás64–69
M2H M1H M1A M2V C2ATengelyvonal egytengelyűségi hibája63–88
M2A M2H M1HRendszerrezonancia63–86
M2H M1H M2VKiegyensúlyozatlanság a forgórészben63–80
M2H M2V M2AVertikális rezonancia, csapágyházlazulás63–69
M2H M1H M2VErősen görbe tengely63–67
C1A C2A C1V C1H C2HBerágodott vagy kimerevedett tengelykapcsoló59–80
M1HVertikális rezonancia, csapágyházlazulás57–67
M2VSúlyos csapágyhiba40–83
C1H C1VForgórész-tartószerkezet lazasága40–75
C2V C2HCsapágyprobléma, felületi sérülések, kitörések18–69

 

A szakértői rendszerek tehát nemcsak a gépenként értelmezhető géphiba-rezgésfrekvencia összefüggéseket, hanem számos logikai szabályon és tapasztalaton alapuló döntéshozatali mechanizmust is alkalmaznak a gépcsoportok diagnosztikája során. A több mérőponton és általában mindhárom térbeli irányban rögzített spektrumokban rejlő információkon túl – a szakértői rendszer képességeitől és kiépítettségétől függően – a géprezgések fázisszögei, burkológörbéi, időjelei, speciális analízisei (például PeakVue), de akár hőmérsékletadatok, feszültség- és áramspektrumok, térerőspektrumok, olajanalízis-adatok és ultrahangmérések is felhasználásra kerülhetnek a pontos diagnózis felállítása során. Egyes szakértői rendszerek a gépen egyszer már megfigyelt, azonosított és kijavított hibákat, esetlegesen korábban elvégzett karbantartási tevékenységek eredményességét is képesek a kiértékelésnél figyelembe venni.

Rendszerek alkalmazási feltételei

Bármilyen jól is hangzanak a szakértői rendszerek elméleti képességei, soha nem szabad azonban szem elől tévesztenünk azt a tényt, hogy rendszereink nem „ismerik” és nem „látják” a vizsgált berendezéseket. A pontos szerkezeti felépítés, az egyes gépelemek megadása a felhasználó feladata. A legtöbb programban megtalálhatók ugyan az általános gépelrendezésre, gépelemekre vonatkozó modulok, de e modulok megfelelő műszaki tartalommal való kitöltése még elvégzendő. Érthető tehát, hogy hiába van „szakértői” rendszerünk, annak betanítására, paraméterezésére és feltöltésére (főleg a következtetést levonó rendszerek esetén) mindenképpen szakemberre van szükség.

Minél mélyrehatóbb analízist várunk el az adott rendszertől, annál alaposabban kell a gépre vonatkozó adatbázist felépíteni. Ezen a munkán nem szabad sem az idő, sem a szakértelem tekintetében takarékoskodni, mert adott esetben a méregdrága műszer- és szoftveregyüttes találati pontossága könnyedén alulmúlja még egy nagyon-nagyon kezdő diagnoszta eredményeit is. Az adatbázist létrehozó szakember(ek) felelőssége tehát óriási. Egy rosszul megalkotott, pontatlan, illetve hiányos adatbázisú szakértői rendszer akár teljesen téves eredményeket, illetve riasztásokat is adhat. De ami még ennél is rosszabb: adott esetben nem fog figyelmeztetni a veszélyes géphibákra.

 

Fontos tehát, hogy a gépről, gépelemekről, üzemeltetési körülményekről minél több információt tápláljuk be a szakértői rendszer adatbázisába. Ezen túlmenően előnyös még, ha –elsősorban különleges gépek esetén – gépgyártói határértékek, rezgésspektrumok vagy más referenciaadatok is integrálhatók az adatbázisba. A szakértői rendszerek hatékonyságát növelhetjük olyan spektrumok referenciakénti megadásával, amelyeket mi magunk, a gép jónak feltételezett állapotában rögzítettünk. Ilyenkor a szakértői rendszer a vizsgálata során hozott döntéseit arra is alapozza, hogy potenciális hibajelenségként értelmezhetők és értékelendők mindazok a rezgéskomponensek, amelyek a referenciaspektrumokban még nem szerepeltek.

Szakértői rendszer várható hatékonysága (forrás: PIM)

 

Szinte alapvető követelmény valamennyi rezgésdiagnosztikai szoftverrel szemben, hogy magába foglalja a csapágyadatbázist, illetve a csapágyak hibafrekvenciáit tartalmazó adatbázist. A szakértői rendszerek – tudásszintjükből adódóan – eddig kevéssé voltak képesek a hasonló igények teljesítésére. De jó hír a felhasználóknak: egyes szakértői rendszereket (például CSi RBMware Nspectr2) úgynevezett adatbázis-varázslóval szerelték fel, amely nemcsak bizonyos géptípusok sablonjait, hanem több száz konkrét gépet (villanymotort, generátort, szivattyút stb.) kínál föl gyártó és típus szerint. És itt nemcsak a gépbe szerelt csapágyak adatairól, a fogaskerék fogszámáról beszélünk: ezek a villanymotor-, szivattyú- és egyéb adatbázisok akár száz műszaki adatot, gépkonstrukciós paramétert és esetleg speciális diagnosztikai információkat tartalmaznak minden egyes géphez. Ennek eredményeként hihetetlenül gyorsan és szinte hibamentesen építhetjük föl az adatbázisunkat, valamint utolérhetetlenül hatékony és precíz lesz az automatikus gépszakértés.

Eredményességet befolyásoló tényezők

Eddig a már rendelkezésre álló adatok elemzéséről beszéltünk, de egyáltalán nem mindegy, hogyan történik a rezgésadatok gyűjtése. Ha a szakértői rendszerünk telepített (online) mérőrendszerre épül, bízhatunk a mérések helyességében és valódiságában, legfeljebb afelől lehetnek kétségeink, hogy diagnosztikai szempontból elegendő mérőpontról kapunk-e megfelelő felbontású és tartalmú információt. (Egy többcsapágyas gépen egy teljes, diagnosztikai szempontból kielégítő tudású online rendszer már önmagában is meglehetősen költséges.) Kézi mérésadatgyűjtők alkalmazása esetén viszont már a mérést végző személyek hozzáértése is erősen befolyásolhatja az eredményességet. Ilyen esetben komolyabb – a mérés megszervezésében jártas, éppen ezért diagnosztikai ismeretekkel is bíró – szakember nélkül működtetni a szakértői rendszert teljesen fölösleges.

További szempont: ahhoz, hogy a hibafelismerésre alkalmas adatokon túl a velejáró gépállapotromlás sebességének becslésére is felhasználható adatokhoz jussunk, igen fontos, hogy ehhez csak azonos mérési körülmények között rögzített adatokat használjunk fel. Mindig ugyanott és ugyanazzal a mérési eszközzel mérjünk, a gépek fordulatszáma és terhelése minden mérés alkalmával azonos legyen. Ahol ez utóbbi feltétel nem biztosítható, csak olyan szakértői rendszert szabad alkalmaznunk, amely képes elvégezni a mérési adatok normalizálását (egy bizonyos referenciaállapotra vonatkoztatott egységesítését).

A rendszertől elvárható szakértői beszámoló pontossága és találati aránya számos tényezőtől függ, így például:

  • a gép- és technológiatípustól
  • a gép üzemidejétől (mennyi tapasztalat, statisztikai adat van már róla)
  • az adatbázis felépítésének és feltöltésének minőségétől
  • az adatgyűjtés típusától és minőségétől

A szakértői kiértékelés eredményességének növelésére szolgálhat többek között:

  • a hosszú ideig változatlan kiépítettségben üzemeltetett gépösszeállítás
  • az átfogó referencia- és gépadatbázis létrehozása, folyamatos bővítése
  • többféle kiegészítő állapotfelmérő technológia alkalmazása
  • több egyforma felépítettségű gép, illetve berendezés összehasonlítása
  • a karbantartási események, a felfedezett és kijavított hibák visszacsatolása.

Az elmondottak alapján azonnal érthető, hogy teljesen téves az a vélemény, miszerint egy szakértői rendszerrel akármilyen gép hibái referencia- és műszaki adatok nélkül is, egyetlenegy mérés alapján diagnosztizálhatók lennének. A forgásfrekvenciájú és annak harmonikus rezgéskomponenseit adó géphibákon túl ilyenkor egyetlen egyéb géphiba sem diagnosztizálható egyértelműen. Ezen túl a hibák súlyosságára sincs semmilyen megbízható határérték, tehát a rendszer sem a kijavítandó hibák jellegére, sem a javítás sürgősségére nem adhat egyértelmű információt. Az ilyen esetekben egyszerűen nem használjuk ki a szakértői rendszer képességeit.

 

Rahne Eric  (PIM Kft.)
pim-kft.hu
gepszakerto.hu

 

Kapcsolatfelvétel

A publikáció tartalmát szerzői jogok védik, ennek (akár csak részben történő) felhasználása, elektronikus vagy nyomtatott tovább-publikálása csak a forrás és a szerző nevének feltüntetése mellett, valamint a szerző előzetes írásos engedélyének megléte esetén megengedett. A szerzői jogok (Copyright) megsértése jogi következményekkel jár.