Role of signal preprocessing in local damage detection in mining machines

• Autorzy: Zimroz R.

Warianty tytułu

PL

Rola wstępnego przetwarzania sygnałów w detekcji uszkodzenia lokalnego w maszynach górniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Local damage - a very important form of change of condition in gearboxes and bearings - is asociated with local change of stiffness/mass. In vibration signal it is manifested by appearance of periodic (at least cyclic) impulses and this properties of signal is used as a basis for damage detection. Unfortunately, especially at early stage, local damage "produces" weak signature that is completely masked by other sources of vibration. It means that one may not see any impulses in signal. A crucial problem in local damage detection is to eliminate non-informative parts of signal, improve signal to noise ratio or - in other words - to extract signal of interest (SOI). This paper shows results of application different pre-processing techniques to vibration signals captured from mining machines during normal operation.

PL

Uszkodzenie lokalne jest bardzo ważną formą zmiany stanu w przekładniach i łożyskach. Zwykle wiąże się z lokalną zmianą sztywności i/lub ubytkiem masy. W sygnale drganiowym uszkodzenie lokalne powoduje chwilowe zaburzenie sygnału o impulsowym, cyklicznym charakterze. W praktyce sygnał informacyjny jest niskoenergetyczny i jest maskowany przez inne źródła drgań w maszynie, co oznacza brak możliwości wykrycia impulsów w sygnale zarejestrowanym na obiekcie. Fundamentalne znaczenie w detekcji uszkodzeń lokalnych ma odpowiednie wstępne przetworzenie sygnału eliminujące zakłócenia lub innymi słowy wyodrębniające sygnał informacyjny. W pracy pokazano wyniki zastosowania wybranych procedur przetwarzania sygnałów jako przetwarzanie wstępne mające na celu wyodrębnienie informacji o uszkodzeniu lokalnym. Wykorzystane sygnały zostały zarejestrowane na obudowie przekładni i łożyska w czasie normalnej eksploatacji w warunkach kopalni odkrywkowej.

Słowa kluczowe

EN

mining machine; informative signal; local damage; gearboxes; bearing

PL

maszyna górnicza; sygnał informacyjny; przekładnia; łożysko; uszkodzenie lokalne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 2(46)
• Strony: 33--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Zimroz R.

• Wroclaw University of Technology, Diagnostics and Vibro-Acoustics Science Laboratory, Pl. Teatralny 2, Wroclaw, 50-051, Poland,

Bibliografia

• [1] Ho D. and Randall R. B.: Optimisation of bearing diagnostic techniques using simulated and actual bearing fault signals. 2000 Mechanical Systems and Signal Processing 14, 763–788.
• [2] Capdessus C., et al.: Cyclostationary processes: application in gear faults early diagnosis, Mech Sys and Signal Proc. 14 (3) (2000) 371–385.
• [3] Bouillaut L., Sidahmed M.: Cyclostationary approach and bilinear approach: comparison, applications to early diagnosis for helicopter gearbox and classification method based on HOCS, Mech. Sys. and Signal Proc., 15 (5) (2001) 923–943.
• [4] McCormick A. C., Nandi A. C.: Cyclostationarity in rotating machine vibrations, Mech. Systems and Signal Proc. 12 (2) (1998) 225–242.
• [5] Antoniadis I. and Glossiotis G.: Cyclostationary analysis of rolling-element bearing vibration signals Journal of Sound and Vibration, Volume 248, Issue 5, Pages 829-845.
• [6] Antoni J., Bonnardot F., Raad A., Badaoui M. El: Cyclostationary modelling of rotating machine vibration signals. Mechanical Systems and Signal Processing 18 (2004) 1285–1314.
• [7] Boustany R. and Antoni J.: “Blind extraction of a cyclostationary signal using reduced-rank cyclic regression – A unifying approach”, accepted for publication in Mech Systems and Signal Processing.
• [8] Boustany R.:“Second-Order Blind Separation of Cyclostationary Sources: Application to Vibroacoustic Measurements”, PhD Thesis, Université de Technologie de Compiègne, Dec. 2005.
• [9] Bonnardot F., Randall R. B.: Guillet Extraction of second-order cyclostationary sources—Application to vibration analysis. Mechanical Systems and Signal Proc. 19 (2005) 1230–1244.
• [10] Antoni J., Randall R. B.: Differential diagnosis of gear and bearing faults. ASME Journal of Vibr. and Acoustics 124 (2) (2002) 165–171.
• [11] Antoni J., Randall R. B.: Unsupervised noise cancellation for vibration signals. Part I -evaluation of adaptive algorithms, Mechanical Systems and Signal Processing (2003) 89–101.
• [12] Lee S. K. White P. R.: The enhancement of impulsive noise and vibration signals for fault detection in rotating and reciprocating machinery. Journal of Sound and Vibration, 1998, 217(3), pp 485-505.
• [13] Zimroz R.: Application of Adaptive Filtering for extraction of informative signal for diagnostics of bearing used in belt conveyor‘s pulley (In Polish), Mining and Geology, 2008.
• [14] Zimroz R.: Application of Adaptive Filtering for separation of impulsive disturbance In planetary gearbox’s signal (in Polish), Conference on Machine Diagnostics, Węgierska Górka 2008.
• [15] Bartelmus W. Zimroz R.: Optimal frequency band for amplitude demodulation for local damage detection (in Polish). Diagnostyka (Warszawa). 2006 nr 1, s. 141-150, 2006.
• [16] Zimroz R.: Optimisation of bandwidth selection in amplitude demodulation for local damage detection in mining machines (in Polish). Transport Przemysłowy. 2006 nr 4, s. 67-73.
• [17] Zimroz R.: Optimisation of amplitude demodulation procedure with normalized sum of sidebands as a criterion of decision (in Polish). Górnictwo i geologia IX. Wrocław: Oficyna Wydaw. PWroc., 2007 s. 151-161, 2007.
• [18] Peng Z. K. and. Chu F. L: Application of the wavelet transform in machine condition monitoring and fault diagnostics: a review with bibliography. Mech. Sys. and Signal Proc., Volume 18, Issue 2, March 2004, Pages 199-221.
• [19] Nikolaou N. G. and Antoniadis I. A.: Rolling element bearing fault diagnosis using wavelet packets NDT & E International, Volume 35, Issue 3, April 2002, Pages 197-205.