جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "condition monitoring" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «condition monitoring» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
In recent years, there has been a rise in the popularity of using data-driven artificial intelligence models for detecting faults in rotating machinery. The challenge lies in creating a model that can be used even when sensor data is not available and the operating conditions differ from those observed during development. This article addresses the issue of potential failures in gear, bearing, and shaft components and suggests two strategies - adjusting entry and cost functions - to address these challenges in developing a one-dimensional convolutional neural network model. These strategies enable the model to extract features from the input signal with minimal dependency on operating conditions. By analyzing the 2009 PHM (Prognostics and Health Management Society) challenge competition dataset, the model achieved its highest accuracy by using the frequency spectrum of velocity and acceleration from vibrational signals. The model’s average accuracy for signals recorded by any arbitrary sensor is 79.6%, even if some operating speeds were not observed during training. Incorporating a suggested penalty function based on p-value into the cost function increased accuracy by up to 13.6%. Consequently, implementing the proposed strategies in similar cases is highly recommended, as demonstrated by successful application in two industrial cases.Keywords: Condition Monitoring, Fault Detection, Convolutional Neural Network, Gear Fault, Rolling Bearing, Rotor Faults, Missing Data
-
This research pioneers the application of thermographic principles to diagnose faults, specifically cavitation and air entrainment, in centrifugal pumps. The study represents the inaugural investigation into the feasibility of leveraging infrared thermography for this purpose, underpinned by rigorous experimental methodologies to validate its efficacy. By capturing thermal images of pumps operating under varying conditions, a pseudo-coloring technique for precise temperature range segmentation was employed. This technique facilitated the assessment of fault severity, quantified through the computation of the . This index emerged as a quantifiable metric of fault severity, with elevated values correlating to more pronounced degrees of fault occurrence. Notably, in the case of air entrainment faults, a maximum temperature escalation of 3.9°C was recorded after 60 min run time, and the corresponding thermal index was found to be 5.12. The investigation employs the HSV model, extracting regions of thermal variation through hue differences for fault detection. This process is combined with edge detection methods like Sobel, Prewitt, Roberts, Canny, and Otsu. The Otsu technique consistently outperformed alternative approaches. Specifically, for high cavitation and air entrainment faults, the Otsu method had the highest mean of 0.1730 and 0.1253, respectively. Key findings include the effectiveness of image processing techniques, statistical measures, and edge detection methods for fault diagnosis, as well as insights into temperature differentials and motor load reductions with increasing fault severity. The research improves maintenance, enhancing efficiency and reducing downtime. It emphasizes infrared thermography's potential for fault diagnosis while identifying constraints and advocating further research.Keywords: Condition monitoring, Rotating machinery, Fault diagnosis, Image processing, Thermal imaging
-
در این پژوهش، مدل ریاضی یک کمپرسور رفت و برگشتی دو مرحله ای و عیوب مرسوم برای استفاده به عنوان سیستم مورد پایش، شبیه سازی شده است. شبکه عصبی مورد استفاده شبکه عصبی احتمالی است که وظیفه اصلی آن طبقه بندی است. کلاس های طبقه بندی شامل یک کلاس کمپرسور سالم و هفت کلاس کمپرسور معیوب است که مجموعا هشت کلاس می باشد. طبقه بندی با شبکه عصبی احتمالی با استفاده از ویژگی های حوزه زمان و طیف پوش فرکانس انجام گرفته شده است. سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک ویژگی های انتخابی قبل از خوراندن به شبکه عصبی احتمالی بهینه سازی شده اند. طبقه بندی با شبکه عصبی احتمالی با استفاده از ویژگی های حوزه زمان درصد طبقه بندی ضعیفی با دقت 44درصد را نشان می دهد. اما طبقه بندی با شبکه عصبی احتمالی و استفاده از ویژگی های طیف پوش دقت 95 درصدی در طبقه بندی صحیح دارد. همچنین بهینه سازی انتخاب ویژگی های آماری حوزه زمان و طیف پوش فرکانس با الگوریتم ژنتیک، به ترتیب 48 و 99 درصد دقت صحیح در طبقه بندی را به همراه دارد.کلید واژگان: کمپرسور های رفت و برگشتی, پایش وضعیت, شبکه های عصبی احتمالی, الگوریتم ژنتیکDemand for cost-effective, reliable operation and safety of machinery, especially reciprocating compressors, which are among the most expensive machines in maintenance, requires accurate troubleshooting and fault classification. Due to their advantages, data-driven methods are often preferred to physical modeling methods for fault detection. This research simulates the mathematical model of a two-stage reciprocating compressor and conventional faults for use as a monitored system. The artificial neural network used is the probabilistic neural network whose main task is classification. Classification classes include one healthy compressor class and seven defective compressor classes for eight classes. Classification with the probabilistic neural network was performed using time domain and envelope spectrum characteristics. Then, the selected features are optimized using a genetic algorithm before feeding into the probabilistic neural network. Classification with the probabilistic neural network using time-domain characteristics shows a poor classification percentage with 44% Correct accuracy. But classification with a probabilistic neural network and envelope spectrum features has a 95% correct classification accuracy. Also, optimizing the selection of statistical features of the time-domain and frequency envelope spectrum with a genetic algorithm brings 48 and 99% correct accuracy in classification, respectively.Keywords: Reciprocating compressors, Condition monitoring, probabilistic neural networks, genetic algorithm
-
افزایش دقت در گزارش های واحد پایش وضعیت منجر به کاهش زمان و هزینه تعمیرات و افزایش رضایت و اعتماد مدیریت نسبت به مقوله پایش وضعیت می گردد. به کارگیری هم زمان روش های پایش وضعیت بهترین راه برای اجتناب از ارایه گزارش های ناصحیح، چندپهلو و گمراه کننده است. این مقاله به تشریح سه موردکاوی از دستاوردهای به کارگیری هم زمان روش های پایش وضعیت در عیب یابی تجهیزات دوار می پردازد. هرچه اطلاعات جمع آوری شده از وضعیت ارتعاشات، دمای روانکار و صدای تجهیزات دوار بیشتر باشد، دقت پایش و عیب یابی تجهیزات نیز به مراتب بیشتر خواهد بود.کلید واژگان: پایش وضعیت, آنالیز ارتعاشات, ترموگرافی, آکوستیک امیشن, نت پیش بینانهIn the existing maintenance and repair system in industries, there are different strategies that in every industry, a specific strategy is tried to be implemented as the best strategy. What is certain is that trying to implement a specific strategy in the product maintenance and repair system is a closed view and it is necessary to select and implement the desired strategies according to the situation of each industry. As an example and in particular, the predictive maintenance strategy should be operational along with the preventive strategy to make the way to achieve the organizational goals of maintenance and repairs smoother. In some cases, it is even necessary to resort to a work-until-failure strategy for some equipment. Implementing a world-class condition monitoring program should be a condition monitoring unit's first priority. This article describes three case studies of the achievements of the simultaneous application of different condition monitoring techniques in the troubleshooting of rotating equipment. Increasing the accuracy of reports of the condition monitoring unit leads to a reduction in the time and cost of repairs and increases the satisfaction and trust of the management towards the condition monitoring unit. The simultaneous use of condition monitoring techniques is the best way to avoid providing incorrect, multifaceted and misleading reports, which sometimes lead to mistrust of different units and the management of a production complex regarding the category of condition monitoring.Keywords: Condition monitoring, Vibration Analysis, Thermography, Acoustic emission, predictive maintenance
-
هدف از پایش وضعیت افزارگان مکانیکی، رصد لحظه ای افزار به منظور پیش بینی رخ داد واماندگی است. اولین گام برای پایش وضعیت یک افزار ساخت شاخص سلامت برای آن است. برای ایجاد شاخص سلامت ابتدا بایست داده های عملکردی همچون داده های ارتعاشی از افزار در طی مدت بهره برداری گردآوری شوند و سپس ویژگی های معنی دار از داده استخراج شوند. در این مطالعه یک مدل هوش مصنوعی (خود رمزگذار همگشتی [i]) برای استخراج ویژگی از داده های ارتعاشی معرفی شده که صرفا نیازمند داده های وضعیت سالم افزار برای آموزش است. در این مدل، داده های ارتعاشی افزار در طی مدت بهره برداری در وضعیت سالم افزار به صورت برخط جمع آوری می شوند تا پایگاه داده در وضعیت سالم ایجاد شود. پس از تشخیص شروع وضعیت خرابی افزار، افزودن داده به پایگاه داده وضعیت سالم متوقف شده و مدل خود رمزگذار همگشتی توسط پایگاه داده آموزش می بیند. درنهایت در طی مرحله رشد خرابی ها، شاخص سلامت توسط تفاوت داده های ارتعاشی افزار در وضعیت خراب با پایگاه داده در وضعیت سالم ساخته می شود. عملکرد مدل پیشنهادی توسط داده های ارتعاشی چرخ دنده ارزیابی شده است و نتایج نشان دهنده عملکرد قابل قبول این روش در ساخت شاخص سلامت برای چرخ دنده ها است.
کلید واژگان: پایش وضعیت, چرخ دنده, هوش مصنوعی, شاخص سلامت, تخمین عمر باقی ماندهThe purpose of condition monitoring is to monitor the conditions of an asset in order to predict its failure. The first step in implementing condition monitoring is to establish a health indicator. To construct the health indicator, operational data such as vibrational data should be collected from the asset during its operation, followed by extracting meaningful features from the data.This study introduces an artificial intelligence model (convolutional autoencoder) for feature extraction from the vibration data, which only requires healthy status data for training. For this purpose, the vibration data of the asset is gathered online during operation in a healthy state to establish the healthy dataset. Then, the deep learning model is trained by the healthy dataset. Finally, after the failure stage is detected, the health indicator is established by measuring the differences in the vibrations of the healthy and the failure conditions. The performance of the proposed model is evaluated by vibrational data of a gearbox. The health indicator exhibits a monotonically increasing degradation trend and has good performance in terms of detecting incipient faults.
Keywords: Condition monitoring, artificial intelligence, Health Indicator, Remaining useful life -
کمپرسورهای لوب [i] یکی از مهم ترین کمپرسورهای مورد استفاده در صنعت فولاد هستند. بی توجهی به پایش وضعیت دقیق کمپرسورهای لوب منجر به رشد دامنه ارتعاشات کمپرسور و همچنین تجهیزات مجاور و لوله کشی [ii] شده و افزون بر ایجاد ناهمراستایی بین کمپرسور، گیربکس و الکتروموتور، منجر به خرابی یاتاقان ها و شکست اتصالات ابزار دقیق و انشعاب های خطوط لوله کشی در بالادست و پایین دست کمپرسورها خواهد شد. این مسیله علاوه بر پیامدهای منفی بر افزایش هزینه تعمیرات و کاهش میزان تولید، مخاطراتی از قبیل نشتی گاز فرایند و انفجار را درپی خواهد داشت. در مقاله حاضر به مطالعه و رفع مشکل ارتعاشی تجهیز مذکور در یکی از مجتمع های فولادسازی کشور پرداخته شده است.
کلید واژگان: پایش وضعیت, ارتعاشات لوله ها, تحلیل مودال, ارتعاشات کمپرسور لوبLobe compressors are one of the most important compressors used in the steel industry, and the occurrence of any failure in this equipment leads to production stoppage and imposing heavy losses on steelmaking units. Neglecting to monitor the precise condition of lobe compressors has led to the growth of the vibration range of the compressor as well as the adjacent equipment and piping, and in addition to creating misalignment between the compressor, gearbox and electric motor, it has led to the failure of bearings and the failure of precision instrument connections and branching of piping lines upstream. And it will be downstream of the compressors.In addition to the negative consequences of increasing the cost of repairs and reducing production, this issue will cause risks such as process gas leakage. In this article, the study and solution of the vibration problem of the mentioned equipment in one of the country's steelmaking complexes has been discussed.
Keywords: Condition monitoring, piping vibrations, modal analysis, lobe compressor vibrations -
Due to the importance of the fundamental role of turnouts in network operations and their higher vulnerability than other assets, turnout condition monitoring is necessary for reliability-centered maintenance. Along with periodic visual inspections, real-time infrastructure condition detection can help introduce the structure's performance so that infrastructure maintenance is more reliable. A new approach for railway turnout pass-by condition detection is provided based on statistical process control (SPC) of damage-sensitive features (DSF) using switchblade lateral displacement (BLD) measurements. BLD time series data is modeled using a neural network model to extract DSF. This approach is applied to 33 passenger trains. The results of the proposed approach are validated by analysis of BLD and switch rod force sensor outputs. This method can be applied in turnout short-term condition monitoring for condition detection, leading to preventive maintenance, proper track operation management, and increased reliability.
Keywords: Blade displacement, Condition Monitoring, Reliability centered maintenance, Railway turnout, Switch panel -
تشخیص خطای عدمتقارن در ماشینهای القایی بر اساس جریان استاتور به جهت حضور نوسانات فرکانس پایین گشتاور بار منجر به هشدارهای نادرست میشود. در نتیجه جداسازی عدمتقارن رتور از نوسانات فرکانس پایین گشتاور بار میتواند عملکرد سیستم پایش وضعیت را بهبود بخشد. روش هایی که در گذشته ارایه شده است عموما به جریان های سه فاز و در برخی روش ها به ولتاژهای سه فاز و سرعت گردش رتور نیازمند است. در این مقاله، روشی جدید بر اساس داده های یک فاز ماشین ارایه شده است. در این رابطه، قاب مرجع چرخان مجازی مبتنی بر تبدیل هیلبرت که به سرعت گردش ماشین نیازی ندارد، ارایه شده است. برای بهبود وضوح طیف خروجی و کاهش محاسبات، روش ارایه شده با روش گورتزل ترکیب شده است. روش ارایه شده به وسیلهی داده های خودساخته و همچنین داده های عملی مورد تست و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که این روش مشخصهی خطای عدمتقارن را از مشخصهی نوسانات فرکانس پایین رتور به خوبی جدا میکند.
کلید واژگان: تشخیص خطا, ماشینهای القایی, خطای عدم تقارن رتور, پایش وضعیتDetection of rotor asymmetry faults (RAFs) in induction machines (IMs) based on stator current signature of machine due to the presence of low-frequency load torque oscillation (LTOs) can cause false alarm (FM). Therefore, isolating the RAFs from the LTOs can improve the condition-based monitoring system. The methods discussed in the past generally require three-phase current and voltage of stator windings information along with machine angular velocity. In this paper, a new method based on single phase machine data is presented. In this regard, a virtual rotating reference frame based on Hilbert transform is provided which do not need the angular velocity of machine. In order to improve the output spectrum resolution and low computational cost, the proposed method is combined with the Gortzel algorithm. The proposed method is tested and evaluated by synthetic data and then evaluated by means of experimental results. The results show that this method can isolate the RAFs indices from LTOs, effectively.
Keywords: Fault Diagnosis, Induction machine, Rotor asymmetry fault, Condition Monitoring -
در این پژوهش روشی جدید جهت تشخیص عیب ترک نازل انژکتور موتور لکوموتیو، با استفاده از آنالیز ارتعاشات و استفاده از آزمون های آماری، داخل شبکه های عصبی مصنوعی، ارایه شده است. در برنامه ارایه شده ابتدا سیگنال های ارتعاشی در حوزه فرکانس دریافت شده و محدوده فرکانسی مورد بررسی به چندین محدوده کوچکتر تقسیم می شود. سپس RMS هر محدوده به عنوان یک ویژگی فرکانسی استخراج و به عنوان ورودی به شبکه عصبی داده می شود. به دلیل اینکه انتخاب زیاد ویژگی باعث پایین آمدن دقت شبکه عصبی شده و همچنین جهت انتخاب ویژگی های بهتر، بردار ویژگی استخراج شده ابتدا از فیلترهای آزمون T، با سطوح معناداری مختلف، عبور کرده و سپس به عنوان ورودی به شبکه عصبی وارد می شود. استفاده از این روش ضمن افزایش دقت شبکه عصبی از 4/78 به 6/94 درصد، به فرایند تشخیص محدوده های فرکانسی، که تحت تاثیر عیب، تغییرات محسوسی دارند، کمک می کند. بر اساس نتایج به دست آمده عیب ترک نازل انژکتور، بیشتر باعث افزایش شدت ارتعاشات در باندهای فرکانسی بالای فرکانس های 1500 هرتز می شود.
کلید واژگان: پایش وضعیت, تحلیل ارتعاشات, موتورهای دیزل, پردازش سیگنال, شبکه عصبی مصنوعیIn this study, a new method for the fault detection of the locomotive engine injector nozzle based on vibration analysis and statistical tests, inside artificial neural networks, is presented. For this point, first the under study received vibration signals in the frequency domain is divided into several smaller ranges and the RMS of each range is then extracted as a frequency property and given as an input to the neural network. Because the high selection of the features reduces the accuracy of the neural network, the extracted feature vector with different levels of significance passes through the T-test filters, firstly, and then enters the neural network as an input. Using of this method, the accuracy of the neural network increases from 78.4 to 94.6%, and also help to detect the frequency ranges. According to the results, the fault of the injector nozzle crack increases the intensity of vibrations in the upper band frequencies of 1500 Hz.
Keywords: Condition monitoring, Vibration analysis, Diesel engines, Signal processing, Artificial neural network -
در سال های اخیر با ظهور انقلاب صنعتی چهارم و توسعه فناوری های هوش مصنوعی، رویکردهای نوینی در زمینه نگه داری و تعمیر افزارگان معرفی شده اند؛ که از آن جمله می توان به همزاد دیجیتال اشاره نمود. اولین گام برای ایجاد همزاد دیجیتال یک افزار، ساخت شاخص های کمی و کیفی است که برای توصیف لحظه ای افزار در طی مدت بهره برداری به کار می رود. در این پژوهش یک روش نوین برای ساخت شاخص سلامت افزارگان براساس اندازه گیری ارتعاشات و مدل های یادگیری عمیق معرفی شده است. برای این منظور داده های ارتعاشی خام تجهیز با استفاده از تبدیل موجک پیوسته به تصاویر دوبعدی تبدیل خواهند شد. سپس با استفاده از یک مدل یادگیری عمیق، میزان تفاوت تصاویر وضعیت سالم و معیوب افزار تشخیص داده شده و شاخص سلامت ایجاد می شود. مدل ارائه شده می تواند به صورت خودکار شاخص سلامت را ایجاد نماید و نیازمند دانش متخصص خبره برای تفسیر نتایج آنالیز ارتعاشی نیست. همچنین، آموزش مدل یادگیری عمیق به صورت بدون نظارت بوده و تنها با استفاده از داده های ارتعاشی وضعیت سالم تجهیز صورت می پذیرد و بنابراین نیازمند داده های خرابی پیشین نیست. عملکرد مدل پیشنهادشده توسط داده های ارتعاشی یاتاقان مورد ارزیابی قرارگرفته که نشان از توانایی قابل قبول شاخص سلامت در تشخیص آغاز خرابی و چگونگی روند رشد آن دارد.
کلید واژگان: پایش وضعیت, هوش مصنوعی, یادگیری عمیق, آنالیز ارتعاشات, همزاد دیجیتالIn recent years, with the advent of the Fourth Industrial Revolution concepts and the development of artificial intelligence technologies, new approaches such as the digital twin have been introduced. In a digital twin, a virtual counterpart of the physical system during its whole life is created, with abilities such as analyzing, evaluating, optimizing, and predicting. The first step in creating a digital twin model is to construct a (multi) digital health indicator that describes different aspects of the physical component state during the whole life of the component. In this research, a new method for constructing health indicators based on vibration measurement and a deep learning model has been introduced. For this purpose, the Continuous Wavelet Transform was used to convert the raw vibration signals into two-dimension images; Then, the deep learning model was used to extract features from the images and the health indicator is constructed based on the differences of the images in normal and failure stages. In this article, various Autoencoder architectures are discussed, and it is demonstrated that the Convolutional Autoencoder has better performance in terms of detecting incipient faults. The performance of the proposed model is evaluated by the vibration data of the bearing, and the constructed health indicator exhibited a monotonically increasing degradation trend and had good performance in terms of detecting incipient faults.
Keywords: Condition Monitoring, Artificial Intelligence, Deep Learning, Vibration Analysis, Digital Twin -
یاتاقان ها یکی از مهمترین اجزای است که در پیشرانه های ماشین های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. تشخیص و دسته بندی موثر و زودهنگام خطای یاتاقان برای نگهداری پیشرانه یک سیستم الکترومکانیکی بسیار حایز اهمیت خواهد بود. با پیشرفت در سیستم های اندازه گیری و دیجیتال، داده های گسترده و حجیم به صورت زمان-حقیقی در ماشین های الکتریکی در دسترس خواهد بود. با توجه به اینکه تشخیص خطا به کمک روش های مرسوم پردازش سیگنال از سیگنال استخراج شده ممکن است به دلایل مختلفی همچون سطح اغتشاش، فرکانس های طبیعی سیستم، اشباع هسته، شدت خطا و میزان گشتاور مقاوم امکان پذیر نباشد، روش های یادگیری عمیق در این راستا مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله شبکه عمیق یادگیری سری زمانی برای پایش وضعیت یاتاقان در ماشین های الکتریکی به منظور دسته بندی و شناسایی نوع خطا استفاده شده است. نتایج به دست آمده با روش های موجود و مرسوم بر روی داده های عملی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از داده های عملی نشان می دهد که روش یادگیری عمیق ارایه شده با دقت بالای 90 درصد امکان شناسایی و دسته بندی خطای یاتاقان را داراست.
کلید واژگان: خطای مکانیکی, شکستگی, ترک, یاتاقان, پایش وضعیتBearings are one of the main components used in the drive-train of electrical machines. Early fault diagnosis and classification of bearing fault for maintenance of electromechanical system are very important. With progresses in measurement and digital systems, extensive range of real-time data can be available in electrical machines. Since fault diagnosis based on signal processing methods from extracted signals may not be possible due to different reasons such as noise level, natural frequencies of system, saturation of core,, severity of fault and load torque, deep learning methods have been considered in recent years. In this paper, time series deep learning method for condition monitoring of bearing in electrical machine for the purpose of detection and classification of fault is considered. Obtained results by means of proposed method have been compared with pervious techniques. Experimental results show that proposed deep learning method can detect and classify bearing fault with accuracy above 90%.
Keywords: Mechanical Fault, Fracture, Crack, Bearing, Condition Monitoring -
ددر این مقاله به تشریح یک موردکاوی حاصل از دستاوردهای پیاده سازی روش پایش وضعیت مبتنی بر آنالیز ارتعاشات و آکوستیک امیشن پرداخته شده است. همچنین تاثیر آلایندگی آب بر عمر یاتاقان مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه ضمن بررسی خرابی مشاهده شده به ریشه یابی علل خرابی براساس استاندارد ISO15243 و ارایه راه کارهایی با هدف پیشگیری از وقوع خرابی های مشابه در آینده پرداخته شده است. رویکرد این مقاله بررسی نتایج استفاده هم زمان از روش های مختلف پایش وضعیت در تشخیص دقیق و سریع خرابی یاتاقان و جلوگیری از وقوع تکرار خرابی بوده است.کلید واژگان: پایش وضعیت, آنالیز ارتعاشات, آکوستیک امیشن, نت پیش بینانه, تشخیص خرابی یاتاقانIn the maintenance system in the industry, there are different strategies that are tried in each industry.Implement a specific strategy as the top strategy.Attempt to implement a specific strategy in product maintenance and repair system is a closed view and it is necessary to suit the situation of each industry, the desired strategies select and implement.For example, a predictive repair strategy should be combined with an operational preventive strategy to pave the way for organizational maintenance goals. In some cases it is even necessary for some equipment resorted to work strategy until failure.This paper describes a case study of the achievements of simultaneous implementation of condition monitoring techniques including vibrations and acoustic emissions. The effect of water pollution on bearing life is also investigated has taken. In the following, while examining the observed failure, to find the root causes of the failure and provide targeted solutions Similar failures have been prevented.Keywords: Condition monitoring, Vibration Analysis, Predictive maintenance. Bearing failure detection
-
ازآنجایی که هزینه نگهداری و تعمیر سیستم های مکانیکی اعم از سازه ها و ماشین های دوار بسیار بالاست، یکی از راه های کاهش این هزینه ها، درنظرگرفتن تدابیری جهت بررسی عیوب در این سیستم ها قبل از هر نوع کار عملی است. در این مطالعه روش جدیدی برای عیب یابی سازه جکتی فراساحلی در حضور عدم قطعیت های مختلف مانند خطاهای مدل سازی، خطاهای اندازه گیری و نویزهای محیطی بر پایه مدل شبیه سازی شده و حالت سالم مدل واقعی ارایه شده است. در روش پیشنهادی، داده های سازه سالم واقعی برای به روزرسانی پارامترهای مدل شبیه سازی شده استفاده شده اند. برخی از بخش های سیگنال که مربوط به ذات سیستم نیستند، با استفاده از روش تجزیه مود تجربی دسته ای کامل حذف شده اند. داده های فرکانسی با استفاده از روش تجزیه حوزه فرکانس از سیگنال های ارتعاشی استخراج شده اند. یک شبکه عصبی خود رمزنگار عمیق، به منظور یادگیری ویژگی های حساس به عیب از داده های فرکانسی و عیب یابی سازه طراحی شده است. به منظور آموزش شبکه عمیق پیشنهادی، از داده های فرکانسی مدل شبیه سازی شده و حالت سالم مدل واقعی استفاده شده است. پس ازآن، داده های فرکانسی سازه واقعی برای ارزیابی شبکه عمیق پیشنهادی استفاده شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی برای عیب یابی سازه جکتی فراساحلی صحت بالاتری نسبت به سایر روش های مقایسه ای دارد.
کلید واژگان: پایش وضعیت, سازه جکتی فراساحلی, به روزرسانی مدل, شبکه عصبی عمیقSince the maintenance and repairing costs of mechanical systems, such as structures and rotating machines are significantly high, one way to reduce these costs is to consider some approaches before any operational work to check for damages in such systems. In this study, a new method is presented for damage detection of offshore jacket structures in the presence of various uncertainties, such as modeling errors, measurement errors and environmental noises, based on the simulated model and intact state of the real model. In the proposed method, real intact structure data is used to update the simulated model parameters. Some parts of the signal that are not related to the nature of the system are removed using the complete ensemble empirical mode decomposition method. Frequency data is extracted from the vibrational signals using the frequency domain decomposition method. A deep auto-encoder neural network is designed to learn the damage-sensitive features from the frequency data and to damage detection of the structure. In order to train the proposed deep network, frequency data of the simulated model and real intact state are used; then the frequency data of the real structure is used to test the proposed deep network. The results show that the proposed method is capable for damage detection of the offshore jacket structure with more accurate results than the other comparative methods.
Keywords: Condition Monitoring, Offshore Jacket Structure, Model Updating, Deep Neural Network -
تشخیص زودهنگام عیب در یاتاقان های غلتشی نقش بسیار تاثیرگذاری بر افزایش قابلیت اعتماد تجهیزات و بهینه نمودن تصمیم های آینده ی برای بهره برداری از تجهیزات دوار دارد. در دهه های اخیر روشی به نام شاک پالس برای تشخیص عیب در یاتاقان های غلتشی توسعه داده شده است که قابلیت تشخیص رشد عیب از مراحل اولیه را دارد. هدف از انجام پژوهش حاضر، مقایسه بین دقت پیش بینی عمر مفید باقی مانده یاتاقان غلتشی تنها با استفاده از داده های پایش وضعیت ارتعاشات و با استفاده از ترکیب داده های پایش وضعیت ارتعاشات و روش شاک پالس می باشد. در این راستا مجموعه ای از آزمایش های عمر پرشتاب یاتاقان غلتشی روی یک پلتفرم تجربی طرح ریزی و انجام شده است. مقادیر ارتعاشات و شاک پالس تست های عمر پرشتاب یاتاقان غلتشی همزمان از لحظه شروع تا پایان خرابی به کمک دو سنسور ارتعاشات و شاک پالس اندازه گیری و روند تغییرات آنها ثبت شده است. سپس با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مدلی برای پیش بینی عمر مفید باقی مانده یاتاقان غلتشی توسعه داده شده است و مقایسه ای بین استفاده از خصیصه های آنالیز ارتعاشات و شاک پالس روی دقت پیش بینی انجام گردیده است. در نهایت نشان داده می شود که استفاده از داده های روش شاک پالس باعث بهبود دقت پیش بینی زمان وقوع خرابی یاتاقان های غلتشی و منجر به نتایج با خطای کمتر می گردد.
کلید واژگان: یاتاقان غلتشی, پایش وضعیت, آنالیز ارتعاشات, روش شاک پالس, شبکه عصبیEarly fault detection of the rolling element bearings has a very important role in increasing the reliability of rotating machines.It leads to better decision-making for maintenance activities. In recent decades, the shock pulse method has been developed to detect faults in the early stage of rolling element bearings degradation. In this paper, the accuracy of the remaining useful life estimation using extracted features from vibration signals and that from the shock pulse method are compared. In this regard, a set of accelerated life tests on rolling element bearings were designed and performed. Both shock pulse signals and vibration signals of the under-test rolling element bearings were recorded. Then two models based on feed-forward neural-network are developed to predict the remaining useful life of rolling element bearings. In the first model, only extracted features from vibration signals are fed for remaining useful life prediction. In the second model, the extracted features from shock pulse method are fed too. The results show that using shock pulse method-based features improves the accuracy of remaining useful life estimation. Also, using the health indicators extracted from vibration analysis and shock pulse method leads to a better estimating of the degradation behavior.
Keywords: Rolling Element Bearings, Condition Monitoring, Vibration Analysis, Shock Pulse Method, Neural-Network -
پایش وضعیت سیستم های مکانیکی اعم از سازه ها، ماشین های دوار همواره یکی از چالش های مهم محسوب می شود. در این مقاله روش جدیدی برای شناسایی و عیب یابی سازه تیری شکل در حضور عدم قطعیت هایی مانند خطاهای مدل سازی، خطاهای اندازه گیری، تغییرات بارگذاری و نویزهای محیطی بر پایه مدل شبیه سازی شده و حالت سالم واقعی ارایه شده است. در این روش، داده های سیستم سالم واقعی برای به روزرسانی پارامترهای مدل شبیه سازی شده استفاده شده است. برخی از بخش های سیگنال که مربوط به ذات سیستم نیستند با استفاده از روش تجزیه مود تجربی دسته ای کامل، حذف شده اند. یک شبکه عصبی کانولوشنال عمیق، به منظور یادگیری ویژگی های حساس به عیب از داده خام فرکانسی مدل شبیه سازی شده و حالت سالم واقعی طراحی شده است. داده های خام فرکانسی با استفاده از روش چگالی طیفی توان از سیگنال های ارتعاشی استخراج شده اند. به منظور آموزش شبکه عمیق پیشنهادی از داده های خام فرکانسی مدل شبیه سازی شده و حالت سالم واقعی استفاده می شود. پس ازآن داده های خام فرکانسی مدل واقعی برای ارزیابی شبکه عمیق پیشنهادی استفاده می شود. روش پیشنهادی با استفاده از سازه تیری شکل آزمایشگاهی ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی برای شناسایی و عیب یابی سازه تیری شکل صحت بالاتری نسبت به سایر روش های مقایسه ای دارد.
کلید واژگان: پایش وضعیت, سازه تیری شکل, سیگنال ارتعاشی, شبکه عصبی عمیقCondition monitoring of mechanical systems, such as structures and rotating machines is always a major challenge. This paper is presented a new method for damage detection of real mechanical systems in presence of the uncertainties such as modeling errors, measurement errors, varying loading conditions, and environmental noises based on a simulated model and real healthy state. In this method, data of a real healthy system is used to updating the parameters of the simulated model. Some parts of the signals that are not related to the nature of the system are removed using the complete ensemble empirical mode decomposition method. A deep convolutional network is designed to learn damage-sensitive features from raw frequency data of simulated model and real healthy state. Raw frequency data is extracted from vibration signals using the power spectral density method. In order to train the proposed deep network, raw frequency data of the simulated model andreal healthy state are used. Then, raw frequency data of the real model are used to test the proposed deep network. The proposed method is validated using an experimental beam structure. The results show that using the proposed algorithm for identification and damage detection of the beam-like structure has more accuracy with respect to the other comparative methods
Keywords: Condition Monitoring, Beam-Like Structure, Vibration Signal, Deep Neural Network -
به منظور اجرای درست روش های پایش وضعیت لازم است هر روش به صورت اصولی اجرایی شده و نتایج به دست آمده از هر روش با نتایج خروجی روش های دیگر مقایسه گردد. در برخی موارد ممکن است در عیب یابی ها، یک روش خاص کارا باشد ولی در بیشتر موارد می توان گفت که تجمیع روش های مختلف به تصمیم گیری درست کمک شایانی می کند. در پژوهش جاری ضمن تشریح چگونگی استفاده از روش های پایش وضعیت مختلف، به دستاوردهای حاصل از اجرای هم زمان این روش ها در یکی از میادین نفتی کشور پرداخته شده است.کلید واژگان: پایش وضعیت, آنالیز ارتعاشات, ترموگرافی, آکوستیک امیشن, نت پیش بینانهIn the maintenance system in industries, there are different strategies that in each industry, a specific strategy is tried to be implemented as a superior strategy.What is certain is that trying to implement a specific strategy in the product maintenance system is a closed view and it is necessary to select and implement the desired strategies according to the situation of each industry.In order to properly implement the situation monitoring techniques, it is necessary to implement each technique in a principled manner and compare the results obtained from each technique with the output results of other techniques. In some cases, a particular technique may be effective in diagnostics, but in most cases it can be said that the combination of different techniques helps to make the right decision.In the present study, while explaining how to use different situation monitoring techniques, the achievements of the simultaneous implementation of these techniques in one of the country's oil fields have been discussed.Keywords: Condition monitoring, Vibration Analysis, Thermography, ultrasound test
-
Recent developments in condition monitoring technology have delivered important opportunities for condition-based maintenance. Although condition-based maintenance allows for more effectively planned maintenance actions, its relative performance depends on the behavior of the deterioration process. The objective of this paper is to develop a clustering model of maintenance activities and analyze the effect of perfect, imperfect, and hybrid maintenance on the cost. We consider a two-component system that experiences three degradation states before a complete failure. The components are equipped with a monitoring system that signals before each state change, on which our clustering is based. Actually, we have three types of clustering aiming at cost minimization. The results provide a general insight into when and how the activities are clustered and what kind of maintenance is selected such that the cost is minimized. Moreover, The results showed that clustering with a more degree of the clusters is more appropriate and produced cost savings about 70%, if the fixed cost exceeds a certain amount.Keywords: Imperfect maintenance, Condition-based Maintenance, Clustering, Condition Monitoring, Prediction signal
-
اتصالات چسبی در سازه های مهندسی بویژه درصنایع دریایی، هوافضا، خودروسازی، نفت و گاز به کار می روند. با توجه به اینکه اتصال ضعیف ترین بخش یک سازه مهندسی محسوب می شود، احتمال شکست از محل اتصال چسبی بالا است. بنابراین، پایش وضعیت اتصال چسبی از اهمیت ویژهای برخودار است. هدف از این مقاله، پایش وضعیت آسیب در اتصال چسبی تک لبه با استفاده از نانولوله های کربنی چند جداره است. این کار با روش ثبت تغییرات مقاومت الکتریکی طی بارگذاری مکانیکی انجام شده است. این انتشار آسیب به صورت انتشار ترک در اتصال چسبی مشاهده شده است. در ابتدا نانولوله های کربنی چند جداره با 9 درصد وزنی با استفاده از دستگاه آلتراسونیک درون رزین اپوکسی پراکنده شدند. پس از اضافه نمودن سخت کننده، ماده بدست آمده بلافاصله درون قالب اتصال چسبی تک لبه ریخته شد. اتصال چسبی معیوب با سطح عیب %10، %30 و %70 و با عیب های دایره ای و مربعی ساخته شد. این نمونه ها تحت آزمون کشش، قرار گرفته و پاسخ مقاومت الکتریکی آن تحت بارگذاری برشی ثبت شد. نتایج نشان داد که بیشترین تغییرات کلی مقاومت در نمونه اتصال چسبی با اندازه عیب 30 درصد مربعی اتفاق افتاده و بخش زیادی از پیشرفت آسیب به صورت انتشار ترک در چسب رسانا مشاهده شد. نتایج بدست آمده نشان داد که زمانی که بخش بزرگی از ترک درون چسب و بخش اندکی از آن در مرز عیب رشد می کند، بیشترین تغییرات کلی مقاومت مشاهده می شود.
کلید واژگان: پایش وضعیت, ترک, نانولوله های کربنی چند جداره, اتصالات چسبی, تغییرات مقاومت الکتریکی, حسگرAdhesive joints have been employing in engineering structures such as marine, aerospace, automotive, oil and gas industry. Since the joints are the weakest part of engineering structures, the fracture possibility in adhesive joint is high. Therefore, structural health monitoring of adhesive joint is an important issue. The aim of this paper was condition monitoring of damage in the single lap adhesive joint by multiwall carbon nanotubes. This work is carried out by recording the electrical resistance change during the mechanical loading. This damage propagation is observed as a crack extension in adhesive joint. Firstly, MWCNTs with 9 wt.% are dispersed in an epoxy resin by ultrasonic device. Then, the hardener is added to the nonoadhesive. The obtained material is immediately poured into single lap adhesive joint mold. The defective adhesive joints were manufactured with circular and square defects in different sizes i.e. 10%, 30% and 70% overlap area. The specimen is subjected to tensile test and electrical resistance change are recorded during the shear load. The results showed that the maximum value of relative resistance change is occurring in the adhesive joint comprises of square defect with 30% overlap area of defect. In this situation, the crack was propagated in nanoadhesive and a small part of a crack was extended from defect boundary.
Keywords: Condition Monitoring, Multiwall Carbon Nanotube, Adhesive Joint, Electrical Resistance Changes, Sensor -
The majority of condition monitoring techniques employed today consider the acquisitioning and analysis of structural responses as a means of profiling machine condition and performing fault detection. Modern research and newer technologies are driving towards non-contact and non-invasive methods for better machine characterisation. Yet current literature lacks investigations into the monitoring and detection of anomalous conditions using fluid dynamic behaviour. If one considers unshrouded rotors which are exposed to a full field of fluid interaction such as helicopter rotors and wind turbines amongst others, such an approach could potentially be beneficial. In this work, time-dependent fluid dynamic data is numerically simulated around a helicopter tail rotor blade using URANS CFD with the Open FOAM software package. Pressures are probed at locations in the field of the rotor and compared to results attained in an experimental investigation where good correlation is seen between the results. A blade is modelled with a seeded fault in the form of a single blade out of plane by 4°. Comparisons are drawn between the blade in its ‘healthy’ and ‘faulty’ configurations. It is observed that the fault can be detected by deviations in the amplitudes of the pressure signals for a single revolution at the probed locations in the field. These deviations manifest as increases in the frequency spectrum at frequencies equivalent to the rotational rate (1 per revolution frequencies). The results described are assessed for their fidelity when the pressure is probed at different locations in the domain of the rotor. Deviations in the pressure profiles over the surface of the blades are also seen for the asymmetric rotor configuration, but may prove too sensitive for practical application.
Keywords: CFD, Condition monitoring, Fault detection, Helicopter, Rotor, Unshrouded -
Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME, Volume:21 Issue: 2, Sep 2020, PP 5 -13
In this paper, the temperature feature was employed to track down the degradation trend of rolling element bearings. The remaining useful life(RUL) of the rolling element bearing was predicted byassuming root mean square growth (RMS) of the acceleration signal to exponential function form and extraction of two other features. Then, the performance of these features was investigated in the prediction using a recurrent neural network(RNN). The experimental data of the accelerated life test on the rolling element bearing have been extracted from the prognostic. Contrary to the previous works, this paper considers the temperature feature instead of the time feature and also assuming the RMS of the acceleration signal to the exponential function form and using a RNN which causes a newmodel more applicable than previous models.
Keywords: Rolling element bearing, Remaining useful life, Recurrent Neural Network, Degradation, Condition monitoring
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.