DE2622120A1

DE2622120A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen ueberwachung von anlagen

Info

Publication number: DE2622120A1
Application number: DE19762622120
Authority: DE
Inventors: Paul J Pekrul; Alfred W Thiele
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1975-05-19
Filing date: 1976-05-18
Publication date: 1976-12-02
Also published as: SE409770B; IT1073704B; BE841575A; FR2312060B1; SE7604766L; ES448066A1; FR2312060A1; US4060716A; JPS51141991A; GB1498372A; IT1063688B; CH610125A5; CA1185691A

Description

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION, El Segundo, California, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Überwachung von

Anlagen

Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Überwachung von dynamischen Signalen, z. B. von Schwingungs- · sensoren,in im Betrieb befindlichen Industrieanlagen oder anderen Anlagen geschaffen. Dabei werden abnormale Vorgänge identifiziert, Schlußfolgerungen hinsichtlich des Ausmaßes gezogen und zu ergreifende Gegenmaßnahmen angezeigt. Dabei wird ein Computer verwendet, der jeweils die Abtastung von einem oder zwei Sensorkanälen über eine Matrix von Analogschaltern steuert, und eine oder zwei Kanalsignale verarbeitet. Dies geschieht mit einer Signalverarbeitungsanlage, für Leistungsspek-craldichte(PSD)-analyse (zwei Kanäle für KreuzPSD-Analyse). Der Rechner vergleicht die Spektren mit vorbestimmten Sätzen von frequenzabhängigen Grenzwerten und zeigt einen abnormalen Zustand des dem Spektrum zugeordneten Gerätes an je nach dem überschrittenen Satz von Grenzwerten, sowie eine aus einer Tabelle entnommene Maßnahme.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Anlagen auf abnormale Vorgänge und Erscheinungen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von dynamischen Signalen von Bauteilen von im Betrieb befindlichen Anlagen, welche nicht ohne weiteres für eine Inspektion zugänglich sind.

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Bestimmte Anlagen, ζ. Β. Kernkraftwerke, müssen während langer Zeiträume in Betrieb gehalten werden. In vielen dieser Anlagen ist eine Inspektion ohne Stillsetzung der gesamten Anlage nahezu unmöglich. Es wäre jedoch erwünscht, ständig nach potentiellen Störungen zu suchen, diese hinsichtlich ihres Ausmaßes zu analysieren und zu ergreifende Gegenmaßnahmen festzustellen.

Lose Teile eines Kernkraftwerkes können verschiedenste Probleme verursachen. Man hat daher üblicherweise in Kernkraftwerken Anlagen zur Überwachung auf lose Bauteile verwendet. Eine typische Einrichtung zur Feststellung loser Teile ist in dem US-Patent 3 860 481 beschrieben. Die Überwachung geschieht dabei im On-Line-Betrieb durch Feststellung der Stoßenergie von losen Bauteilen mittels geeigneter daran befestigter Sensoren und durch Feststellung der Energie bei der Resonanzfrequenz der losen Bauteile. Das Ausgangssignals des Sensors wird hinsichtlich der Häufigkeit und der Energie der Stöße des losen Bauteils analysiert. Dabei gewinnt man jedoch lediglich die Informationen, daß ein Bauteil sich gelockert hat und man erhält keine Informationen bezüglich anderer Bedingungen, welche ein Versagen oder ein mögliches Versagen anzeigen können. Andere Methoden, zur Feststellung gelöster oder lockerer Bauteile sind in den US-Patentschriften 3 681 976 und 3 534 589 beschrieben.

Aus der US-Patentschrift Nr. 3 545 262 ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Druckgefäßen oder dgl. bekannt, wobei Spannungswellen überwacht und analysiert werden. Aus der US-Patentschrift 3 857 052 ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Gefäßen oder dgl. bekannt, welches mit Ultraschallimpulsen arbeitet. Die Spannungswellenanalyse eignet sich jedoch nicht für die On-Line-Überwachung und die Ultraschallimpulstechnik ist auf Anwendungen beschränkt, bei denen man von einem Fernsteuerpult aus einen Ultraschallwandler positionieren kann oder zumindest dessen Positionierung veranlassen kann.

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Benötigt wird ein System zur kontinuierlichen On-Line-Überwachung einer Anlage auf anomales Verhalten, hei.dem die Überwachungsanlage Teil der Anlageninstrumentierung ist und nicht das Tätigwerden einer Bedienungsperson "verlangt, ausgenommen den Pail, daß ein unnormaler Zustand festgestellt wird. Bei Verwendung eines solchen Überwachungssystems kann man die Betriebskosten durch vorbeugende Wartung herabsetzen.

In jedem speziellen System treten eine Anzahl von Schlüsselparametern auf, welche leicht überwacht werden können, z. B. die Temperatur und der Druck. Es würde jedoch nicht ausreichen, lediglich diese Parameter zu überwachen. Dabei würde nämlich im allgemeinen ein unnormaler Zustand nur angezeigt, wenn bereits ein Alarmzustand erreicht ist. Es bestünde dabei keine Möglichkeit der Diagnose eines möglichen Versagens^x aufgrund eines zu erwartenden Ausfalls eines Bauteils, z. B. einer Pumpe oder eines Motors. '

Es ist bekannt, daß Maschinen, welche in Betrieb sind, charakteristische Schwingungen zeigen, welche sich ändern wenn die betreffende Maschine nicht richtig arbeitet oder wenn ein Bauteil derselben beschädigt wird. Hierzu wird z. B. auf die US-Patente Nr. 3 641 550 und 3 758 758 hingewiesen. Bei einer wirksamen Überwachung müssen die interessierenden Schwingungssignale über dem Hintergrundgeräusch identifizierbar sein. Dies bedeutet, daß man eine Untergrund-(Hintergrund)-Aufzeichnung der Sensorsignale vornehmen muß, welche als Bezug für spätere Vergleichszwecke dient. Sowohl die linearen Schwingungen als auch die nicht-linearen Signale gelockerter oder loser Bauteile müssen vor dem Hintergrundgeräusch festgestellt und identifiziert werden. Aus Kostengründen sollten die verwendeten Sensoren passiv sein und nicht aktiv wie in dem Ultraschallsystem der US-Patentschrift 3 753 852 zur Überwachung von Schwingungen in einem Kernreaktor. Bei Verwendung von passiven Sensoren tritt das Problem der Hintergrundgeräusche jedoch noch stärker in Erscheinung.

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Aus den US-Patentschriften 3 694 637 und 3 841 149 ist es bekannt, die Schwingungsenergie von Schneidwerkzeugen zu überwachen und mit einem Referenzsignal zu vergleichen. Dies is.t ein wirksames Mittel zur Peststellung von Abnutzungen und zur Bestimmung des optimalen Zeitpunktes für die Auswechselung des Werkzeugs. Das Problem der Überwachung eines einzigen Werkzeugs ist jedoch nicht mit der Überwachung einer gesamten in Betrieb befindlichen Anlage vergleichbar. Anlagen zeigen gewöhnlich ein komplexes Schwingungsmuster aufgrund der verschiedensten unabhängig voneinander betriebenen Komponenten. Bei vielen Anlagen sind die Probleme noch weiter dadurch kompliziert, daß einige Komponenten unabhängig und unsynchronisiert arbeiten, wobei einige sogar.intermittierend arbeiten.

Die Entwicklung von programmierten Digitalrechnern ermöglicht die Schaffung von Überwachungssystemen für in Betrieb befindliche komplexe Anlagen (US-PS 3 142 820). Bei diesem Überwachungssystem werden "Variable der Anlage zum Zwecke des Vergleichs mit Betriebsgrenzwerten überwacht. Hierdurch ist eine Steuerung oder Regelung der Anlage möglich, z. B. durch Errechnen neuer Nennwerte für Paktoren, welche die Variable steuern. Dabei kann man natürlich auch Alarmzustände feststellen und anzeigen. Es besteht jedoch dabei das Problem, daß ein aus-, fallendes Bauteil überlastet werden kann, was zu einem vollständigen Zusammenbruch des Betriebs der Anlage führt. Es wäre daher erwünscht, die Schwingungen von Schlüsselkomponenten und Schlüsselstellen der Anlage zu überwachen, und zwar nicht zum Zwecke der Steuerung, wie dies in der US^Patentschrift Er. 3 710 082 für ein Schwingungstestsystem beschrieben ist, sondern zur Ermittlung von potentiellen Funktionsstörungen und ferner wäre es erwünscht, dabei Rückschlüsse hinsichtlich deren Ausmaß zu ziehen und einer Bedienungsperson die zum Zwecke einer vorbeugenden Wartung zu ergreifenden Maßnahmen anzuzeigen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren

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zur automatisclien Diagnose potentieller Funktionsstörungen einer in Betrieb "befindlichen Anlage und zur Anzeige von zum Zwecke der "vorbeugenden Wartung zu ergreifenden Maßnahmen zu schaffen. Ferner jst es Aufgabe der Erfindung, die dynamischen Signale an ausgewählten Stellen einer in Betrieb befindlichen Anlage zu überwachen und eine Analyse der Leistungsspektraldichte (PSD) des Signals an ausgewählten Stellen vorzunehmen, sowie eine Quer-PSD-Analyse zwischen ausgewählten Stellen zum Zwecke der Diagnose möglicher Punktionsstörungen und zum Zwecke der Anzeige von eventuell zu ergreifenden vorbeugenden Wartungsmaßnahmen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die PSD-Daten von ausgewählten Stellen mit frequenzabhängigen Grenzwerten zu vergleichen und so Ändei^agen gegenüber den Hintergrundbedingungen oder Basislinienbedingungen festzustellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die PSD-Daten in einer Akte (Speicher) zur Anlagengeschichte zu speichern, und zwar zum Zwecke des Vergleichs mit den laufenden Daten, um so Trends und die Geschwindigkeit von Änderungen der Einrichtungen feststellen zu können.

Erfindungsgemäß werden die dynamischen Signale und insbesondere die zeitabhängigen fluktuierenden Signale (z. B. von Sensoren zur Schwingungsüberwachung und Drucküberwachung) an ausgewählten Stellen einer in Betrieb befindlichen Anlage überwacht. Hierdurch werden mögliche Funktionsstörungen, z. B. ein mechanischer Ausfall durch Ermüdungserscheinungen festgestellt. Ferner werden Schlußfolgerungen hinsichtlich des Ausmaßes gezogen und schließlich werden der Bedienungsperson Gegenmaßnahmen angezeigt. Dies geschieht durch Abfühlung von physikalischen Bedingungen an vorbestimmten Punkten, welche durch Sensoren überwacht werden. Man verwendet eine Vielzahl von Analogsignalverarbeitungskanälen zur Ermittlung von Signalen mit einem Unterhörfrequenz zustand oder einem Niederfrequenzzustand im Bereich von etwa 0,01 Hz bis 1 kHz und zur Ermittlung von hochfrequenten Geräuschsignalen von oberhalb 1 kHz bis etwa 100 kHz.

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Alle Kanäle werden einer computergesteuerten Auswahl unterstellt zum Zwecke der digitalen Leistungsspektraldichtenanalyse (PSD-Analyse) einschließlich einer Quer-PSD-Analyse ausgewählter Kanäle. Mit Hilfe des Rechners werden die PSD-Daten mit vorbestimmten frequenzabhängigen Grenzwerten verglichen. Die Vergleichsergebnisse werden hinsichtlich der Diagnosezustände interpretiert und es werden angemessene von der Bedienungsperson durchzuführende Maßnahmen aus einem zuvor aufgezeichneten Nachrichtenspeicher ( Nachricht enbibliothek) angezeigt. Zusätzlich wird eine Akte (Speicher) zur Geschichte der PSD-Daten geführt zum Zwecke eines Vergleichs der PSD-Daten mit den zuvor in digitaler Form aufgezeichneten BasislinienJiedingungen, welche aus anfänglichen PSD-Berechnungen erhalten wurden und zum Zwecke des Vergleichs der PSD-Daten mit nachfolgenden PSD-Berechnungen. Auf diese Weise kann man Trends ermitteln und die Geschwindigkeit der Änderung von einer Funktionsstörung unterliegenden Einrichtungen feststellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Betriebsanlage mit Beispielen der Anordnung von Sensoren zur Peststellung physikalischer Zustände und eines erfindungsgemäßen automatischen Überwachungsund Tastsystems;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen automatischen Überwachungs- und Tastsystems gemäß Fig.. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines typischen SchwingungsÜberwachungskanals;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Le is tungs spektraldichte (PSD) des typischen Kanals gemäß Fig. 3 zur Erläuterung der bei der diagnostischen Analyse herangezogenen frequenzabhängigen Grenzwerte;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Leistungsspektraldichte des gleichen Kanals wie bei der Darstellung

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der Pig. 4 zur Erläuterung eines verschlechterten Zustandes der Anlage zu einem späteren Zeitpunkt und Pig. 6 eine typische sequentielle Darstellung von aufeinanderfolgenden PSD-Aufzeichnungen des gleichen Kanals zur Veranschaulichung des Einsetzens eines anomalen Zustandes und des Zusammenbruchs des Zustandes in übertriebener Darstellung.

Pig. 1 zeigt eine typische Anwendung der Erfindung auf einen Kernreaktor 10 für einen nicht-gezeigten mit Dampf "betriebenen elektrischen Generator. Der Reaktor umfaßt ein unteres Druckgefäß 11, welches mit einem oberen Gefäß 12 durch Plansche 13 und 14 dicht verschlossen ist. Der Reaktor umfaßt ferner einen Brennelementkern, welcher erhebliche gesteuerte Wärmemengen liefert. Pumpen 15 und 16 sorgen für den Umlauf eines Kühlmittels durch den Reaktor. Das Kühlmittel tritt durch die Einlasse 17 und 18 ein und durch die Auslässe 19 und 20 aus. Das aufgeheizte Kühlmittel strömt danach durch Dampferzeuger 21 und 22 , wobei es sich im wesentlichen lediglich um Wärmeaustauscheinheiten handelt. Pumpen 23 und 24 pumpen Wasser unter Druck durch Einlasse 25 und 26 in die verschlossenen Kammern der Dampferzeuger in denen das Kühlmittel durch mit Abstand angeordnete Rohre strömt. Die Kammern umfassen obere und untere Gefäße, welche durch Plansche und Bolzen in ähnlicher Weise wie bei dem Reaktor zusammengehalten werden. Der in den Dampferzeugern erzeugte Dampf strömt durch die Auslässe 27 und 28 zu einer Turbine, welche einen Rotor für die Gewinnung elektrischer Energie treibt.

In dem Reaktor können abnormale Schwingungen aufgrund des Ausfalls eines inneren Bauteils auftreten. Zur frühen Erkennung eines solchen Ausfalls verwendet man einen Neutronenflußsensor 29 zur Überwachung des Kühlmittels. Dieser übermittelt ein Analogsignal an ein Überwachungs- und Tastsystem 30, Sobald dieses Signal festgestellt wird, muß die Anlage stillgesetzt werden, bis der Schaden behoben ist. Wenn aber der zu erwartende Ausfall oder die zu erwartende Störung frühzeitig genug erkannt werden könnte, so wäre es möglich, das

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tatsächliche Eintreten der Störung durch eine vorbeugende Routinewartung zu vermeiden. Zu diesem Zwecke ist am Flansch 13 ein Schwingungssensor 31 angeordnet. Hierzu dient z. B. ein dreiachsiger piezoelektrischer Beschleunigungsmesser. Das durch den Sensor 31 gebildete zusammengesetzte Signal (Yektorsumme der Schwingungskomponenten) gelangt, zum Überwachungs- und Tastsystem. Da zur Übertragung der Analogsignale Kabel von typischerweise 15Om verwendet werden, sind jeweils am Ort der Sensoren Vorverstärker angeordnet. In ähnlicher Weise sind Schwingungssensoren an den Pumpen und an den Dampferzeugern angebracht und über Kabel mit dem Überwachungs- und Tastsystem verbunden. Jeder der Sensoren kann ein dreiachsiger Sensor sein oder ein einachsiger Sensor. Falls- as-=g_rgendeiner Stelle eine .nach den drei orthogonalen Achsen getrennte Schwingungsüberwachung erwünscht ist, so kann man drei Sensoren anordnen, welche jeweils durch ein gesondertes Kabel ein gesondertes Eingangssignal für das Überwachungs- und Tastsystem bilden.

Sensoren dieser Art können bei jeder anderen Anlage und nicht nur bei einem Kernkraftwerk vorgesehen sein. Ein Kernkraftwerk zeigt keinerlei Besonderheiten hinsichtlich der Feststellung von möglichen Betriebsstörungen anhand der Schwingungssignale der Sensoren, hinsichtlich der Feststellung des Ausmaßes der Störungen und hinsichtlich der Anzeige von zu treffenden Yorbeugemaßnahmen. Die Signale können auch in Überwachungs- und Tastsystemen zur Feststellung ungewöhnlicher Ereignisse z. B. eines Stoßes eines losen oder gelockerten Bauteils und zur Betätigung einer Alarmanlage, welche das Bedienungspersonal der Anlage auf das Ereignis aufmerksam macht, verwendet werden. Wie anhand der Fig. 2 im einzelnen erläutert, werden die Sensorsignale mit FM-Bandaufzeichnungsgeräten 57 für die Erstellung von Aufzeichnungen aufgezeichnet und in Realzeit-Signalverarbeitungsgeräten für die Leistungsspektraldichtenanlyse verarbeitet. Durch den Alarm wird die sofortige Aufmerksamkeit einer Bedienungsperson auf die Möglichkeit einer Beschädigungsstörung oder eines

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Ausfalls gelenkt, während die Spektralanalyse der Schwingungen eine in hohem Maße verfeinerte detaillierte Aufzeichnung der dynamischen Charakteristika der Anlage liefert, so daß eine Identifizierung und Auswertung potentieller Störungsmechanismen über einen weiten Frequenzbereich ermöglicht wird. PSD-Diagramme werden in regelmäßigen Intervallen aufgenommen und vom Überwachungs- und Tastsystem im Hinblick auf Grenzwerte, Änderungen und Trends untersucht. Dies dient als Grundlage für die Verhinderung von Störungen durch rechtzeitiges Anzeigen von notwendigen Vorbeugewartungsmaßnahmen.

Die Identifizierung und Lokalisierung von übermäßigen Schwingungen erfordertdie Charakterisierung des Sensorsignals für den beobachteten Zustand. Wie weiter unten anhand der Figuren 4 und 5 im einzelnen erläutert, werden für einen jeweiligen Kanal der Frequenzbereich und die Amplitudengrenzen einer Leistungsspektraldichte vorbestimmt und geprüft, um festzustellen, ob hierdurch eine Anomalie angezeigt wird. Hierzu ist es erforderlich, daß die Schwingungssignale über den Hintergrundgeräuschen identifizierbär sind. Daher wird für Referenzzwecke ein Grundlinien-PSD für jeden Kanal od*~ für jedes der Kreuzkorrelation zu unterwerfende Kanalpaar aufgezeichnet. Sowohl anomale Zustände als auch Stöße von losen oder lockeren Bauteilen müssen über dem Hintergrundgeräusch festgestellt und identifiziert werden.

Fig. 2 zeigt einen Schwingungssensor 31, welcher über einen Vorverstärker 32 mit einem Kanal einer Verstärkungsfilteralarmeinheit 33 verbunden ist. Jeder Sensor hat in der Einheit 33 einen eigenen Kanal, so daß das Signal eines jeden Sensors ständig verstärkt, gefiltert und auf das Vorliegen bestimmter · Alarmzustände, welche "Auslöse"-Ausgangssignale für einen programmierten Digitalrechner 34 erzeuget, getestet wird. Ein jedes derartiges Signal, welches vom Rechner 34 empfangen wird, veranlasst den Rechner in ein Unterprogramm zu springen oder abzuzweigen, so daß jeder Sensor in wirksamer Weise getestet wird, um festzustellen, ob der betreffende Sensor

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das "Auslöse-Ausgangssignal" (trip output signal) (TOS) erzeugt hat. Falls dies der Pail ist, so identifiziert der Rechner die Quelle des Alarmzustandes und zeigt die Information auf einer Kathodenstrahlröhre 35 an und erzeugt ferner mit einem Kopiergerät 36 eine Kopie der auf der Kathodenstrahlröhre angezeigten Information. Gleichzeitig wird eine visuelle Alarmeinrichtung (Licht) "betätigt, welche anzeigt, welcher der Kanäle sich in dem Alarmzustand "befindet. Ferner wird eine akustische Alarmeinrichtung "betätigt, welche die Bedienungsperson darauf aufmerksam macht, daß ein Alarmzustand vorliegt.

Eine ähnliche Verstärker-Filter-Alarmeinheit 37 ist für andere Typen von Sensoren vorgesehen, z. B. für den ETeutronenflußsensor 29. Hierdurch wird festgestellt, o"b ein Alarmzustand auftritt und es wird wiederum ein akustisches Alarmsignal erzeugt, und die dem "betreffenden Kanal zugeordnete Lichtquelle eingeschaltet. Ein Auslöse-Ausgangssignal eines jeden Kanals der Einheit 37 wird in den Rechner 34 eingekoppelt, dami ι- nin gesondertes Unterprogramm des Computerprogramms ermittelt, welchem Kanal der Alarmzustand zugeordnet ist und diese Information wird durch eine Kathodenstrahlröhre und durch ein Kopiergerät angezeigt.

Fig. 3 zeigt einen typischen Kanal der Einheit 33 für einen Schwingungssensor und einen typischen Kanal der Einheit 37 für einen Sensor eines anderen Typs. Als Vertreter der "beiden Sensortypen wurde der Schwingungssensor 31 und der Neutronenflussensor 29 gewählt. In dem Schwingungskanal wird das Signal zunächst durch einen Verstärker 38 verstärkt. Es gelangt dann durch einen Detektor und ein Filter 39 zu einem Diskriminator 40. Das Ausgangssignal des Detektors und Filters 39 ist ein Gleichstromsignal, dessen Amplitude eine Funktion der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude ist. Sollte die Frequenz und/oder die Amplitude einen vorbestimmten Grenzwert 'überschreiten, so "bildet der Diskriminator 40 aus dem Gleichstromausgangssignal des Detektors und Filters

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39 ein "Auslöse-Ausgangssignal". Dieses Signal schaltet eine Lichtquelle 41 an und schaltet einen Einklinkschalter 42 welcher sodann die Lichtquelle 41 mit einer Stromquelle B+ verbindet, so daß das Licht erhalten "bleibt Ms der Schalter wieder umgeschaltet wird, nachdem die Bedienungsperson auf den Schwingungsalarm aufmerksam wurde.

Das Schwingungssignal des Verstärkers 38 gelangt ferner durch einen Detektor und ein Filter 44 "zur Überwachung des Auftretens loser oder lockerer Bauteile. Die Filtercharakteristika sind derart gewählt, daß ein Ausgangssignal oberhalb einer vorbestimmten Amplitude nur erzeugt wird, wenn Stoßsignale .(von normalerweise höherer Frequenz und niedrigerer Amplitude) vorliegen. Wenn der Grenzwert überschritten wird, so schaltet ein Diskriminator 45 eine Lichtquelle 46 ein und schaltet ein Relais 47 um. Alle Auslöse-Ausgangssignale der Schwingungskanäle werden über ein Pufferglied 49 in ein akustisches Alarmgerät 48 eingekoppelt, welches ein akustisches Alarmsignal erzeugt.

Die Kanäle der Einheit 37 (Fig. 2) für andere Typen von Sensoren sind sehr ähnlich den Kanälen der Einheit 33 gemäß Fig. 3. Das Ausgangssignal des Verstärkers 40 wird durch ein Tiefpaßfilter 51 eingekoppelt und das gefilterte Ausgangssignal gelangt zu einem Diskriminator 52, welcher feststellt, wann eine vorbestimmte Amplitude überschritten wird. Zu dieser Zeit wird eine Lichtquelle 53 eingeschaltet und ein Alarmrelais 54 wird umgeschaltet. Das Auslöse-Ausgangssignal des Diskriminators 52 gelangt zu der akustischen Alarmeinrichtung 48 über das Pufferglied 49 sowie zu dem Rechner 34. Im folgenden soll wieder auf Fig. 2 Bezug genommen werden. Das Aus gangs signal des Verstärkers eines jeden Kanals der Einheit 33 und der Einheit 37 wird über ein gesondertes Kabel in eine Auswahlmatrix 55 eingekoppelt, welche unter Steuerung durch den Computer 34 steht und festlegt, welches Ausgangssignal einer Signalverarbeitungsanlage 56 und/oder einem FM-Bandaufzeichnungsgerät 57 für

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die PSD-Analyse oder Aufzeichnung zugeführt wird. Unter normalen Betriebsbedingungen tastet der Rechner der Reihe nach die Ausgangssignale in einer vorbestimmten Reihenfolge zum Zwecke der PSD-Analyse ab. Ferner ist der Rechner dazu befähigt, das IM-Bandaufzeichnungsgerät einzuschalten, um die Analogsignale des Sensors aufzuzeichnen.

Wenn ein Alarmzustand ein Auslöseausgangssignal bildet, so kann der Rechner unterbrochen werden und dazu gebracht werden, aus seinem normalen Abtastmuster auszubrechen und für die PSD— Analyse und für die Bandaufzeichnung den Kanal auszuwählen, welcher das Auslöseausgangssignal erzeugt. Im Falle eines Auslas eausgangs signals der Einheit 37 jedoch wird die Signalverarbeitungsanlage 56 ausgeschaltet und das Kanalsignal wird geradewegs durchgegeben, wobei nur eine Analog-zu-Digital-Wandlung unter Steuerung durch den Rechner 34 vorgenommen wird, so daß es lediglich zu einer Aufzeichnung des den Auslöseausgangsalarm erzeugenden Signals kommt falls nicht eine PSD-Analyse eines solchen Signals erforderlich ist.

Im folgenden sollen nur die AusgangsSignaIe der Schwingungssensoren betrachtet werden und eine weitere Diskussion der Funktionen der Kanäle zur Überwachung lockerer Bauteile wird ausgelassen. Es muß bemerkt v/erden, daß der normale Betrieb des Überwachungs- und Tastsystems darin besteht, der Reihe nach Ausgangesignale der Einheit 33 mit der Signalverarbeitungsanlage 56 für die PSD-Analyse zu verbinden, und zwar unter Steuerung durch den Rechner 34. Die Spektraldaten, welche in der Signalverarbeitungsanlage 56 gebildet werden, gelangen zum Rechner 34 und werden weiterverarbeitet, um potentielle Störungen zu ermitteln.

In einigen Fällen ist es erwünscht, die Beziehung zwischen zwei Kanälen zu analysieren, so daß Ereignisse, welche durch zwei getrennte Sensoren festgestelltwerden, in Korrelation gebracht werden können. Dies gelingt unter Steuerung durch

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den Rechner dadurch, daß man zwei Kanäle auswählt, indem man z. B. einen getrennten einpoligen Schalter mit N Positionen derart einstellt, daß ein zweiter Kanal mit der Yerarbeitungsanlage 56 verbunden ist. Die Signalverarbeitungsanlage würde sodann veranlasst, Kreuzprodukt-Berechnungen anzustellen. Dabei handelt es sich um eine Abwandlung der einfachen Pourier-Transformationsberechnungen zum Zwecke der Analyse des Kreuz-PSD zwischen zwei Kanälen. Schnelle Fourier-Transformationsverarbeitungsgeräte, welche sich entweder zur Durchführung der einfachen PSD-Berechnungen oder der Kreuz-PSD-Berechnungen aufgrund eines Befehls eignen, sind im Handel erhältlich.

Im Falle von Kreuz-PSD-Berechmmgen können die Kreuzproduktberechnungen, welche zwischen zwei ausgewählten Kanälen durchgeführt werden, nicht nur dazu verwendet werden, ein Kreuzspektral-Diagramm (Kreuzkorrelationsdiagramme oder Querkorrelationsdiagramme in der Zeitdomäne) zu erhalten, sondern auch deren Übergangsfunktionen. Ferner könnte man von den Transfer-Funktionsberechnungen auch Amplitudendiagramme, Phasendiagramme und Kohärenzdiagramme erhalten. Diese Diagramme könnten sodann dazu verwendet werden, den Zustand verschiedener den Kanälen, von denen die Aufzeichnungen erstellt wurden, zugeordneten Komponenten zu diagnostizieren.

Vorstehend wurde im einzelnen nur von Schwingungen gesprochen. Es können jedoch auch physikalische Zustände anderer Art mit Sensoren ebenso überwacht werden wie die Schwingungen durch Beschleunigungsmesser überwacht werden, so daß ebenfalls dynamische elektrische Signale gebildet werden. Dies gilt insbesondere für Bedingungen, welche in einer engen Beziehung ^u den Schwingungen stehen. Zum Beispiel könnte der Druck in einer Kühlmittelleitung überwacht v/erden, da die dynamischen Veränderungen des Drucks in vielen Fällen die Ursache der Schwingungen sein können. Kreuz-PSD-Analyse oder Quer-PSD-Analyse der Druckfunktion und der Schwingungpfunktion körinen bei der Analyse irgendwelcher in der Kühlmittelleitung vor-

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liegender Anomalien von Nutzen sein. Eine ähnliche Beziehung kann zwischen zwei Kanälen der Reaktoranlage, welche einen Leckneutronenfluß aus dem Kern (in Fig. 1 ist nur einer dargestellt) messen, festgestellt werden. Kreuz-PSD-Analysen zwischen diesen Kanälen können dazu dienen, auf Kernvibrationen zu schließen, welche mit herkömmlichen Schwingungssensoren nicht erfaßt werden könnten.

Ein Beispiel einer Kreuz-PSD-Überwachung kann in Verbindung mit einer Ladepumpe eines Kernkraftwerkes gegeben werden. Es soll angenommen werden, daß Druckpulsierungen zu einer Kernbewegung führen. Eine einfache Kreuzproduktanalyse (Kreuz-PSD-Analyse) eines Drucksensors -£§ir die Ladepumpe und eines Schwingungssensors für den Kern würde sodann die Ursache der Kernbewegung anzeigen und der Bedienungsperson einen Hinweis auf die zu ergreifende Maßnahme geben. Eine solche Maßnahme könnte z. B. in der Überprüfung der Ladepumpe zur Beseitigung der Ursache für die Kernbewegung bestehen.

Ein Beispiel einer PSD-Analyse für einen einzelnen Kanal kann in Verbindung mit der Kavitation einer Reaktorkreislaufpumpe gegeben werden, da an dieser Pumpe besondere Druckbedingungen herrschen. Das dynamische Zustandssignal nimmt dabei die Form eines zunehmenden Spektralgehaltes bei höheren Frequenzen an. Die Tastperiode für das Signal wird derart . gewählt, daß man eine adäquate Anzahl von Tastwerten des Spektralgehaltes bei der niedrigsten interessierenden Frequenz des Signals von einem jeweiligen Sensor erhält. Typische Tastperioden für die Feststellung von Schwingungen in einer Kernkraftanlage reichen von 1 see bis 120 see. Das normale PSD-Diagramm einer Kreislaufpumpe hat die Form eines abnehmenden Spektralgehaltes bei höheren Frequenzen. Man erhält somit ein sehr charakteristisches PSD-Diagramm im Falle einer der Kavitation unterliegenden Pumpe. Mit dem erfindungsgemäßen System könnte dieses einzigartige charakteristische Diagramm rasch ermittelt werden, so daß der Zustand diagnostiziert werden könnte und der Bedienungsperson zu ergreifende Maßnahmen

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angezeigt werden könnten.

Wegender Vielzahl von Stellen einer in Betrieb befindlichen Anlage, welche überwacht werden müssen, wegen der Vielzahl möglicher Störungen und wegen der Vielzahl der möglichen Ursachen, ist es äußerst wichtig, daß alle Stellen äußerst rasch abgetastet und analysiert werden. Man könnte von einer Bedienungsperson nicht erwarten, daß sie alle Stellen in Realzeit unter manueller Kontrolle abtasten könnte und auch noch die Analyse durchführen könnte, und zwar selbst auch nicht bei Verwendung einer Signalverarbeitungsanlage zur automatischen Entwicklung der PSD-Daten. Das erfindungsgemäße automatische Überwachungs- und Tastsystem in Verbindung mit der automatischen Diagnose und einer automatischen Anzeige von zu ergreifenden Maßnahmen (alles dies in Realzeit) macht die Arbeit einer Bedienungsperson äußerst effektiv und gewährleistet eine viel größere Sicherheit als bisher.

Es sollte bemerkt werden, daß bei der Ermittlung von lockeren oder losen Bauteilen durch das System das Auftreten eines lockeren Bauteils zu einem Signal führt, welches festgestellt wird, worauf die entsprechende Botschaft auf der Kathodenstrahlröhre angezeigt wird. Ferner wird hierdurch das FM_BandaufZeichnungsgerät eingeschaltet und das Ausgangssignal des Sensors desjenigen Kanals auf dem das Bauteil-Lockerungsereignis festgestellt wurde, wird aufgezeichnet, so daß das Signal, welches von dem lockeren Bauteil verursacht wird, aufbewahrt wird. Es muß bemerkt v/erden, daß eine Überwachungseinrichtung für die Standardschwingung und für lose Bauteile die gleiche Fähigkeit hat, d. h. sie kann ebenfalls ein Bandaufzeichnungsgerät einschalten und der richtige Bandaufzeichnungskanal kann ausgewählt werden, damit die gleiche Aufzeichnung erfolgt. In diesem Falle führt die Verwendung eines Rechners in dem System nicht zu einer nennenswerten Steigerung der Leistungsfähigkeit. Lediglich im Hinblick auf die PSD-Analyse und im Hinblick auf die Diagnosenfunktion des erfindungsgemäßen Systems führt die Verwendung des Rech-

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ners zu einer "beträchtlichen Steigerung der Leistungsfähigkeit.

Jegliche mögliche Störung oder jeglicher möglicher Ausfall wird automatisch vom Rechner ermittelt, und zwar aufgrund eines Vergleichs der PSD-Daten mit frequenzabhängigen Grenzwerten, welche in einer Tabelle im Speicherbereich des Rechners oder in einem Großspeicher 58 gespeichert sind. Im letzteren Fall sucht der Rechner die Tabelle heraus und kopiert diese in den Zwischenspeicher des Rechners. Die Überführung wird vorgenommen, während die PSD-Daten für den jeweiligen Kanal entwickelt v/erden. Das Aufsuchen der richtigen Tabelle erfordert lediglich die Umwandlung der Zanalzahl in einen _ __et_ Adresscode für die erste Adresse eines Blocks von Speicherwortadressen im Großspeicher. Beim Kopieren eines jeden Wortes der Tabelle wird die Adresse inkremental geändert bis eine vorbestimmte Anzahl von Worten-in den Rechner kopiert worden ist. Die Tabelle enthält ferner diagnostische Daten und Maßnahmendaten. Wenn festgestellt wird, daß die Kanal-PSD-Daten einen frequenzabhängigen Grenzwert übersteigen, so wird der in der Tabelle angedeutete Zustand auf der Kathodenstrahlröhre angezeigt und vom Kopiergerät kopiert. Ferner ist in der Tabelle für jeden Zustand auch eine entsprechende Maßnahme angegeben. Diese Maßnahme wird ebenfalls auf der Kathodenstrahlröhre angezeigt und durch das Kopiergerät kopiert. Im folgenden wird ein Beispiel der diagnostischen Information, welche für einen kompletten Zyklus von 32 Kanälen dargestellt wird, angegeben. Vier der Kanäle werden nicht benötigt und dienen als Ersatzkanäle.

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	EANALNAME	ZUSTAND	2622120	GERÄUSCH HOHER FREQU.	NORMAL	INSPIZIEREN
	UNTERES GEFÄSS	:MIN:SEC =0150:17:30:03	NORMAL	NORMAL	HORCHEN,JETZT INSP.
- 17 -		MAßNAHME	SPEISEPUMPE 1-1 NORMAL	NORtIAL	HORCHEN,JETZT INSP.
KAPITEL 0000 SEITE 0043 JAHR 1975 TAG:H:	UNTERES GEFÄSS	GERÄUSCH MITTL.FREQU.ABHORCHEN,JETZT	SPEISEPUMPE 1-2 NORMAL	NORMAL	HORCHEN,JETZT INSP.
GH	OBERES GEFÄSS		HILFSKANAL	NORMAL	INSP.DER PUMPENDICHT.
01	OBERES GEFÄSS	GERÄUSCH HOHER FREQU.	ERSATZKANAL	KEINE
	RC PTOiPE 1-1-1	GERÄUSCH MITTL.FREQU.	ERSATZKANAL	ÜBERPRÜFUNG D.PUtIPE
02	RC PUMPE 1-1-2	GERÄUSCH HOHER FREQU.	ERSATZKANAL	PUMPE SOFORT INSP.
03	RC PUMPE 1-2-1	PUMPENDICHTUNG	ERSATZKANAL	SG SOFORT ÜBERPRÜFEN
04	RC PUMPE 1-2-2	NORtIAL	AUF BEWEGUNGEN IM
05	SG 1-1 OBEN	PUMPENGERÄUSCH	SG PRÜFEN
06	SG 1-1 UNTEN	GERÄUSCH HOHER FREQU.	AUF SG-GERÄUSCHE
07		GERÄUSCH HOHER FREQU.	PRÜFEN
08	SG 1-1 OBEN	S TRUKTURBEWEGUNG	SG SOFORT INSP;
09			AUF KERNBEWEGUNGEN
10	SG .1-2 OBEN	GERÄUSCH NIED.FREQU.	PRÜFEN
	KERN INT NI-5		KEINE
11		GERÄUSCH MITTL.FREQUrs	KERN INSPIZIEREN
	KERN INT NI-6	KERNGERÄUSCH	KEINE
12	KERN INT NI-7		GEBLÄSE PRÜFEN
13	KERN INT NI-8	NORMAL	KEINE
	CTMT LUFTKÜHL.	KERNGERÄUSCH	GEBLÄSE PRÜFEN
14	CTMT LUPTKÜHL.	NORMAL	KEINE
15	CTMT LUFTKÜHL.	1-1 STRUKTURBEWEGUNG	KEINE
16	AKUSTIK RCP1-1	1-2 NORMAL	KANÄLE 7 & 8 ABHORCH.
17	1-3 STRUKTURBEWEGUNG	KANÄLE 7&8 ABHORCHEN
18	-1 NORMAL	ALLE KANÄLE ABHORCH.
19	AKUSTIK RCP1-1-2 NORMAL	KEINE
20	AKUSTIK RCP1-2-1 GERÄUSCH MITTL.FREQU.	KEINE
21	AKUSTIK RCP1-2-2 GERÄUSCH HOHER FREQU.	KEINE
22	AKUSTIK PRZR	KEINE
23	RCS DRUCK	KEINE
24	KEINE
25	KEINE
26	KEINE
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Es sind jeweils zwei Kanäle für das Abfühlen von Schwingungen des oberen Behälterteils und des unteren Behälterteils vorgesehen, obgleich in Fig. 1 nur insgesamt zwei Kanäle dargestellt sind. Jede Kreislaufpumpe (RC-Pumpe) ist mit einem Schwingungsfühlkanal ausgerüstet. Den vier Kreislaufpumpen der Fig. 1 sind zum Zwecke der Identifizierung eindeutige Codezahlen zugeordnet. Ferner sind Schwingungsfühlkanäle für die Dampfgeneratoren (SG) vorgesehen, und zwar je einer für jeden oberen und jeden unteren Behälterteil. Auch diesen

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Kanälen sind eindeutige Codezahlen zugeordnet. Die nächsten vier Kanäle 13 "bis 16 dienen der Überwachung der Kerninnenbauteile, wobei die Sensoren in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Diese liefern Informationen über das dynamische Verhalten des Kerns. Die Sensorsignale betragen typischerweise O bis 10 YoIt für einen Leistungsbetrieb von 0 bis 125 % mit einer Bandbreite von mindestens 20 Hz. Die nächsten drei Kanäle 17 "bis 19 sind Tieftemperaturbeschleunigungsmesser zum Erfühlen von Schwingungen der Luftkühlmotorrahmen (in der Fähe der Gebläseflügel) für den Abschluß (containment) (CTIiT). Die Kanäle 20 bis 24 sind dynamischen Mikrophonen zugeordnet, welche im Inneren der unzugänglichen abgeschlossenen Anlage angeordnet sind, z. B. ein Mikrophon in der Nähe einer jeden Kreislaufpumpe und ein Mikrophon in der Mähe eines in Fig. 1 nicht gezeigten Druckerzeugungsgerätes, wobei jedes dieser Mikrophone eine Bandbreite von 50 Hz bis 15 kHZ hat. Der Kanal 25 ist ein Kerndruckkanal, dessen Sensor in Fig. 1 gezeigt ist. Dieser Kanal ist ähnlich den Kanälen für die internen Kernbauteile. Die Kanäle 26 und 27 sind Tieftemperaturbeschleunigungsmeßgeräten für die Fühlung von Schwingungen von zwei Speisepumpen zugeordnet. Der Hilfskanal 28 ist ein vollständiger zusätzlicher Kanal, welcher einem Schwingungssensor zugeordnet ist, der leicht an jedem beliebigen Bauteil der Anlage zum Zwecke der Überwachung von losen oder lockeren Teilen und von Schwingungen angebracht werden kann.

Die in dem vorstehenden Beispiel angegebenen Bedingungen einer 32-Eanal-Anzeige dienen lediglich der beispielhaften Erläuterung. In der Praxis v/erden natürlich nicht so viele mögliche Störungen angezeigt, da Störungen selten sind und da jede mögliche Störung sofort ermittelt und dann korrigiert wird. Auch die angegebenen Maßnahmen sind nur beispielsweise angegeben. In der Praxis können genauere Anweisungen gegeben werden, insbesondere nachdem man mehr Erfahrung mit der Anlage gesammelt hat. Unmittelbar nach der Erstellung der Anlage

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werden für jeden Kanal ein Basislinien-PSD und die Tabelle der frequenzabhängigen Grenzwerte, der Bedingungen und der Maßnahmen gespeichert. Die Tabelle wird anhand von Informationen erstellt, welche man von den Lieferfirmen der einzelnen Bauteile erhält oder aus der Erfahrung mit anderen ähnlichen Anlagen gewonnen hat. Die Tabelle wird daher zur Überwachung eines tatsächlichen Anlagenbetriebs verwendet und während des Gebrauchs verfeinert, so daß auf diese Weise falsche Störungsanzeigen eliminiert und andere ursprünglich nicht berücksichtigte Störungsanzeigen eingeführt werden können. Dies geschieht aufgrund von Erfahrungen unter Änderung oder Hinzufügung von frequenzabhängigen Grenzwerten und den zugeordneten Bedingungen UHd₁ Maßnahmen. -

Fig. 4 zeigt ein PSD-Diagramm eines Kanals mit vier Sätzen von frequenzabhängigen Grenzwerten, deren Gebrauch im folgenden näher erläutert wird. Die- PSD-Daten liegen natürlich in digitaler Form vor, so daß die Grenzwerttests vom Rechner vorgenommen werden können und die Daten im Großspeicher 58 gespeichert werden können, und zwar für einen späteren Vergleich mit späteren PSD-Daten zum Zwecke der Ermittlung signifikanter Änderungen und zum Zwecke der Ermittlung von Änderungsgeschwindigkeiten oder Trends. Die mit den PSD-Daten eines Kanals ausgeführten Grenzwerttests zeigen an, ob die jeweiligen Bauteile normal sind oder nicht. Wenn eine Abnormalität festgestellt wird, so wird ferner angezeigt, ob die Abnormalität lediglich erhöhte Vorsicht gebietet oder ob sofortige Maßnahmen ergriffen werden müssen. Zum Beispiel muß bei dem hinteren Ende des Spektrums der Fig. 4 ein erster Pegel 61 überschritten werden. Wenn dies nicht der Fall ist, so ist dies ein Anzeichen für eine zu erwartende Störung, welche eine erhöhte Aufmerksamkeit erfordert, wobei diese Störung aber zur Zeit noch kein Problem darstellt. Andererseits sollte ein höherer Grenzwert 62 nicht überschritten v/erden. Jedesmal wenn dieser Grenzwert überschritten wird, aber der Grenzwert 63 unterschritten wird, so wird eine Diagnosebotschaft angezeigt, welche andeutet, daß ein Störungszustand

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vorliegt und welche ferner andeutet, daß man als zu ergreifende Maßnahme das jeweilige diesem Kanal zugeordnete Bauteil, z. B. eine Kühlpumpe, inspizieren muß. Wenn der obere Grenzwert 63 überschritten wird, so kann dies bedeuten, daß der angezeigte Zustand kritisch ist und daß die angezeigte Maßnahme in einer sofortigen Überprüfung dieses Bauteils bestehen muß.

Der nächst höhere Frequenzbereich weist ebenfalls drei Grenzwerte auf. Der erste Grenzwert 64 ist derart niedrig gewählt, daß er normalerweise ständig überschritten wird. Hierdurch wird angezeigt, daß der Zustand des zugeordneten Bauteils, z. B. der Pumpendichtung, normal ist. Wenn der nächste Grenzwert 65 üb er schnitten wird, so kann die Diagnose in einem zu erwartenden Ausfall oder einer zu erwartenden Störung bestehen, wobei die zu treffende Maßnahme angezeigt wird, z. B. die Überprüfung der Pumpendichtung auf ein Leck. Das Überschreiten des oberen Grenzwertes 65 vnirde einen kritischen Zustand anzeigen, wobei die zu treffende Maßnahme in einem Austausch der Dichtung bestehen würde.

Bei dem nächsten Frequenzbereich handelt es sich um einen schmalen Frequenzbereich. Dabei ist ein unterer Grenzwert vorgesehen, welcher identisch ist mit dem Grenzwert 64 für die Pumpendichtungen sowie ein höherer Grenzwert, v/elcher identisch ist mit dem kritischen Grenzwert 66 für die Pumpendichtungen und ein noch höherer Grenzwert, welcher gleich dem Grenzwert 63 ist. Dieser Frequenzbereich kann z. B. der Strukturbewegung der Pumpeninstallation zugeordnet sein, derart, daß das Überschreiten des Grenzwertes 64 normalen Betrieb anzeigt, während das Überschreiten des Grenzwertes 66 eine zu erwartende Störung anzeigt, welche eine Überprüfung der Gebläseinstallation erfordert. Ein Überschreiten des höheren Grenzwertes würde einen noch kritischeren Zustand anzeigen, welcher, einen sofortigen Austausch oder eine sofortige Reparatur des Aufbaus der Pumpenhalterung erfordert.

Der Rest des PSD betrifft das normale Pumpengeräusch. Das

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Überschreiten des unteren Grenzwertes 67 zeigt an, daß die Pumpe in Betrieb ist. Der nächst höhere Grenzwert 68 ist der obere Grenzwert für das normale Pumpengeräusch. Ein Überschreiten dieses Grenzwertes zeigt an, daß die Pumpenlager sich verschlechtern und daß während der nächsten eingeplanten Vorbeugewartung die Pumpenlager austauscht werden müssen. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß man beim Vergleich mit einem nachfolgenden PSD gemäß Fig. 5 feststellt, daß der Grenzwert 68 nun noch stärker überschritten wird als bei dem früheren PSD der Fig. 4. Ein oberer Grenzwert 69 zeigt an, daß der Zustand kritisch geworden ist, so daß eine sofortige Maßnahme ergriffen werden muß. Die diagnostische Analyse des PSD sollte jedoch die Anforderung stellen, daß dieser Pegel während mehreren Tastzyklen und nicht nur während des einen in Fig. 5 dargestellten Tastzyklus überschritten wird, zumal der Peak, welcher diesen Grenzwert oder Pegel in dem PSD der Fig. 5 überschreitet, sich nicht über den gesamten Frequenzbereich des Grenzwertes 68 erstreckt.

Zur Unterstützung der Diagnose kann jeder Frequenzbereich eines PSD ausgewählt werden, und zwar zum Zwecke der Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre 35 zusammen mit dem jeweils gleichen Frequenzbereich der vorherigen PSD-Diagramme. Dies ist in Fig. 6 gezeigt, wobei die vier jüngsten PSD-Diagramme im Vordergrund dargestellt sind und wobei z. B. jedes zweite frühere PSD-Diagramm im Hintergrund dargestellt ist und zwar alle in sukzessiver Reihenfolge, wobei das jüngste am Boden angeordnet ist und wobei das jeweils sukzessive jüngere Diagramm nach rechts verschoben ist zum Zwecke einer pseudodreidimensionalen Anzeige, welche der Bedienungsperson rasch den Trend vermittelt. In diesem Falle zeigt die Anzeige das statistische Geiäisch einer Pumpe über den gesamten Bereich welcher unter Berücksichtigung des Grenzwertes 68 gemäß den Figuren 4 und 5 überwacht wird. Ferner zeigt die Darstellung der Fig. 6 den Trend eines Anwachsens der Anomalie gemäß den Figuren 4 und 5 an. Der Zeitpunkt zu dem der kritische Grenzwert 69 überschritten wird, kann rasch von der

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Bedienungsperson abgeschätzt werden und noch genauer vom Rechner bestimmt werden, z. B. aufgrund eines Unterprogramms welches von der Bedienungsperson über eine Tastatur für die Erstellung einer Trendanalyse angerufen wird.

Eine Trendanalyse würde durchgeführt werden, indem man die Daten aus einem jeden der Frequenzintervalle eines PSD-Diagramms für die jeweilige G-renzwertanalyse entnimmt und über das jeweilige Intervall mittelt, und zwar für einen beliebigen Tastzyklus, so daß man einen Durchschnittswert über dieses Intervall erhält,welcher in dem Speicher für die Datengeschichte gespeichert wird. Diese historischen Daten werden sodann herangezogen, um die Trendanalyse durchzuführen, indem man die gemittelten Werte der Abtastung in jedem beliebigen Frequenzintervall nimmt und eine Regressionsanalyse durchführt, welche zu der besten Trendlinie für diese Daten paßt. Wenn diese Trendlinie eine signifikante Steigung im Sinne eines zunehmenden oder abnehmenden Wertes über eine gewisse Zeitdauer zeigt, so würde dies einen signifikanten Trend anzeigen und somit die Bedienungsperson auf die Tatsache aufmerksam machen, daß die Daten des jeweiligen Intervalls diesen Trend zeigen und ferner würde auch eine geeignete Korrekturmaßnahme angezeigt.

Vorstehend wurde das automatische Überwachungs- und Tastsystem für ein Kernkraftwerk beschrieben. Es kann jedoch auch mit gleichem Vorteil für andere Kraftwerke, z. B. für mit Kohle betriebene Kraftwerke verwendet v/erden. Das System eignet sich auch für chemische Anlagen und andere Industrieanlagen, welche Pumpen für im Kreislauf geführte Strömungsmedien verwenden, sowie schließlich für alle möglichen anderen Industrieanlagen. Eine Raffinerie z. B. umfaßt Pumpen und im Kreislauf geführte Strömungsmedien und bestimmte Änderungen in deren Verhalten sind dabei von großem Interesse. Bei einem mit einer Salzschmelze arbeitenden Kohlevergasungsprozeß dient ein Sehwingungssensor der Aufnahme eines PSD-Diagramms. Aus der Analyse dieses PSD-Diagramms erhält man dann einen Index für die Vis-

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kosität der Schmelze in der Vergasungsanlage. Diese Daten können dann als Kriterien dafür dienen, daß eine Bedienungsperson die Zusammensetzung der Salzschmelze ändert oder die Salzschmelze entnimmt, wenn sie zu viskos wird, als daß sie noch wirtschaftlich gepumpt werden könnte. Es wäre natürlich möglich, eine geschlossene Regelschleife zur Konstanthaltung der Viskosität vorzusehen. Dies ist natürlich auf dem Geriet der Computersteuerung von Industrieanlagen wohlbekannt. Das Neuartige der Erfindung liegt jedoch in der automatischen Tastung der Schwingungssensoren und in der Aufstellung der PSD-Daten des Sensorsignals zum Zwecke der Analyse.

des Betriebs vergleicht das Rechnerprogramm die Gesamtamplitude des PSD-Signals bei verschiedenen Frequenzen mit vorbestimmten Grenzwerten zur Feststellung eines normalen oder abnormalen Zustandes der in Betrieb befindlichen Anlage. Vorstehend wurde als Beispiel" einer solchen Anlage ein Kernkraftwerk für Dampferzeugung für den Betrieb eines elektrischen Generators gewählt. Wie bereits bemerkt, kann es sich jedoch um jede andere Industrieanlage handeln. Formalerweise liegen in einer solchen Anlage keine losen Bauteile oder lockeren Bauteile vor. Daher ist das Ausgangssignal eines jeden Schwingungssensors, welcher einem Kanal für lose Bauteile zugeordnet ist, normalerweise recht gering und in der Nähe von Null. Somit hat das erfindungsgemäße Schwingungsüberwachungsund-Tastsystem die Fähigkeit lose oder lockere Bauteile recht einfach zu ermitteln. Wesentlich schwieriger ist die Ermittlung von möglichen Störungen. Zu diesem Zweck werden Leistungsspektren der Schwingung und anderer dynamischer Signale aufgestellt.

Das dynamische Signal eines jeden Sensors setzt sich aus einer Vielzahl verschiedener mechanischer Wirkungen oder Vorgänge, welche in der Anlage ablaufen, zusammen. Den meisten dieser Wirkungen oder Vorgänge sind besondere Frequenzen zugeordnet. Das Kernrohr z. B. schwingt bei einer bestimmten Frequenz während die Regelstange derart konstruiert ist, daß

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sie bei einer anderen Frequenz schwingt. Wenn man nun den Rechner derart programmiert, daß er das Spektrum dieser Vorgänge nur im Hinblick auf die Amplitude als Punktion der Frequenz untersucht, so iann der Zustand eines jeden Vorgangs getrennt ermittelt werden, indem man auf gesonderte Peaks im Sensorsignal achtet. Zur gesonderten Überwachung des Kerns und der Regelstange ist es jedoch erforderlich, die Messungen mit einem größeren Maß an Spezifizierung durchzuführen. Dies geschieht durch Leistungsspektraldichtemessungen. Diese werden durchgeführt, indem man das Ausgangssignal des Sensors einer Signalverarbeitungsanlage 56 gemäß Fig. 2 für die Leistungsspektrumanalyse zuführt. In der Praxis umfaßt die Signalverarbeitungsanlage einen Spektrumanalysator, welcher im Handel erhältlich ist, z. B. einen Spektrumanalysator, v/elcher auf einem schnellen Fourier-Transformationsalgorithmus beruht.

Die Signalverarbeitungsanlage· stellt eine Leistungsmessung in Digitalform bereit, deren Amplitude als Funktion der Frequenz über einen beliebigen für den Betrieb ausgewählten Bereich aufgetragen werden kann. Indem man nun diese Leistungsspektraldichte (PSD) mit vorbestimmten Grenzwerten vergleicht, ist es möglich, festzustellen, ob eine spezifische charakteristische Frequenz sich im Hinblick auf ihre Amplitude geändert hat, derart, daß vorbestimmte Grenzwerte überschritten v/erden, oder ob Änderungen hinsichtlich der Frequenz eingetreten sind. Diese Änderungen könnten z. B. irgendwelchen Änderungen hinsichtlich der Dämpfung eines speziellen Bauteils zugeordnet werden, welche darauf zurückzuführen ist, daß ein bestimmtes Bauteil zu Bruch geht. Dies war bei mindestens einer tatsächlich betriebenen Anlage der Fall. Es gibt andere feststellbare Faktoren, welche zu einer Änderung der Frequenz der Sensorsignale führen könnten, so daß die PSD-Peaks entweder eine Verschiebung hinsichtlich der Amplitude oder der Frequenz erfahren wurden.

Zur Erleichterung der Analyse möglicher Störungen durch Vergleich der PSD-Diagramme mit frequenzabhängigen Grenzwerten wird für jedes Sensorsignal ein Basislinien-PSD aufgenommen,

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und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem die Anlage bekanntermaßen normal arbeitet und alle Bauteile in gutem Zustand sind. Sodann kann man verschiedene PSD-Diagramme eines bestimmten Sen-" sors aufnehmen, wobei verschiedene mögliche Störungen simuliert sind oder wobei bestimmte mögliche Störungen absichtlich momen-'tan eingeführt werden. Danach können die Grenzwerte für die verschiedenen Grenzbereiche eingestellt werden, und eine angemessene Maßnahme in Verbindung mit jedem Grenzwert kann sodann in den Rechner eingespeichert werden. Sobald einmal diese Grundinformation zur Verfugung steht, und in dem Rechner gespeichert ist, kann die Bedienungsperson die Grenzwerte und/oder die zugeordneten Angaben hinsichtlich der zu treffenden Maßnahmen nach seiner Erfahrung abändern. Wenn.dies unter sorgfältiger Abwägung geschieht, kann die erfindungsgemäße Technik zur Vorhersage möglicher Störungen in einem sehr hohen Maße verfeinert v/erden. Wenn z. B. das Frequenzgeräusch eines Pumpenlagers eine mögliche Störung anzeigt, sich aber der Pegel des Frequenzgeräusches stabilisiert, so kann man die Grenzwerte für diese Pumpe weiter stecken.

Eine andere Informationsquelle für die Festlegung der Grenzwerte, zumindest zu Anfang, besteht in den Daten, welche vom Hersteller der Bauteile angegeben werden, z. B. für die verschiedenen Pumpen. Die so eingeführten Daten sollten jedoch mit den tatsächlichen Daten nach Installierung verglichen v/erden, um irgendwelche Effekte, welche die jeweilige besondere Installation auf die Daten haben können, zu ermitteln. Dies gilt insbesondere für den Aufbau der Halterung. In jedem Falle ist die anfängliche Einstellung der Grenzwerte eine erste Stufe eines lernprozeßes, v/elcher in äußerst beträchtlichem Maße durch das unfehlbare Gedächtnis des Rechners unterstützt wird.

Genauer gesprochen, arbeitet das Tast- und Überwachungssystem folgendermaßen: Der Rechner führt seine Arbeit nach einem Realzeittakt aus. Ein gespeichertes Organisationsprogramm veranlasst den Rechner verschiedene Aufgaben zu verschiedenen

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Zeiten oder Zeitintervallen durchzuführen. Die iterative Ausführung dieses Programms, welches bei Bedarf Unterprogramme aufruft, ist die normale Betriebsweise des Systems. Diese Betriebsweise des Rechners kann unterbrochen werden, wenn durch die Kanäle zur Überwachung der Anlage auf lose oder lockere Bauteile oder durch die Kanäle für die PSD-Analyse ein abnormaler Zustand in der Anlage festgestellt wird. Das Organisationsprogramm spricht somit periodisch auf den Realzeittakt an, wodurch ein Unterprogramm für die Abtastung der Sensorsignale durch die Auswahlmatrix 55 aufgerufen wird. Typischerweise liegt eine beliebige Anzahl von Ausgangssignalen zwischen acht und mehreren Hundert Ausgangssignalen vor, welche sequentiell abgetastet und durch die Signalverarbeitungsanlage 56 verarbeitet v/erden. Jedes abgetastete Signal kann wie oben beschrieben auch durch das FM-Bandaufzeichnungsgerät aufgezeichnet werden. Die Signale dieser Sensoren werden kontinuierlich auf lose oder lockere Bauteile überwacht und die Gesamtamplitude wird festgestellt, um das Vorliegen einer Störung festzustellen, wie oben anhand der Mg. 3 erläutert. Die Verbesserung des erfindungsgemäßen Tast- und Überwachungssysteins besteht in der Analyse der PSD-Daten eines jeden Sensorsignals in Bezug auf die frequenzabhängigen Amplitudengrenzwerte. Der Rechner 34 steuert die Signalverarbeitungsanlage hinsichtlich der Auswahl des Frequenzbereichs über den die Spektrunianalyse für das jeweilige Sensorsignal durchgeführt werden muß. Sobald die Spektrumanalyse eines bestimmten Signals beendet ist, unterbricht der Rechner die Signalverarbeitungsanlage und der Rechner erhält die PSD-Daten in digitaler Form, d. h. in Form eines digitalen Viertes, welcher gleich der normierten Amplitude der PSD als Punktion der Frequenz ist. Typischerweise kann ein PSD 256 Frequenzstellen haben, welche gleichen Abstand voneinander haben und die Amplitude an jeder Stelle wird quantisiert, so daß man eine Auflösung von 1 : 1024 erhält, dies entspricht im wesentlichen einem Zehntel Prozent der Amplitude.

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Diese in digitaler Form vorliegenden PSD-Daten werden sodann mit den numerischen Grenzwerten der Tabelle, welche entweder im Rechnerspeicher seihst enthalten ist oder welche in einem Großspeicher 58 enthalten ist, verglichen. In jedem Falle kann die Bedienungsperson die Grenzwerte über eine Tastatur 70 einsetzen oder ändern. Die jeweilige Familie von Grenzwerten, welche für ein "bestimmtes Sensorsignal gewählt wird, kann typischerweise über 32 diskrete Intervalle aufgetragen werden, welche das PSD-Diagramm abdecken. Diese Intervalle können willkürliche Anfangs- und Endpunkte der Frequenz haben und für jedes dieser Intervalle können drei Grenzwerte eingesetzt werden. Bei einem Grenzwert handelt es sich um einen unteren Gr.enzwert, welcher z. B. stets überschritt^^ werden sollte. Wenn der analysierte PSD-Viert -unter diesen Grenzwert fallen sollte, so wird eine Funktionsstörung angezeigt, und eine diagnostische Botschaft wird auf der Kathodenstrahlröhre 35 and vom Kopiergerät 36 angezeigt. Es wird angezeigt, daß das Signal verschwunden ist und daß der Betrieb eines Gerätes geprüft werden sollte. Eine solche Anzeige kann z. B. den Wortlaut "Fachsehen, ob der Motor ITr. 3 eingeschaltet ist" haben. Bei dem nächsten Grenzwert oder Pegelwert kann es sich um einen Warnpegel handeln, welcher eine Betriebsabnormalität ersten Grades anzeigt. Bei dem dritten Pegel oder Grenzwert würde es sich dann um einen Alarmpegel handeln, welcher anzeigt, daß die frequenzabhängige Amplitude des PSD-Diagramms den normalen Betriebsgrenzwert erheblich überschritten hat. Bei anderen Frequenzintervallen kann der erste oder untere Pegel ein zur Vorsicht mahnender Pegel sein (wenn überschritten) während der nächste Pegel ein Abnormalitätspegel sein kann und während schließlich der dritte Pegel ein Alarmpegel ist. In jedem Falle wird für den jeweiligen Vergleichspegel eine diagnostische Information auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre oder auf der Kopie des Kopiergerätes angezeigt.

Die Nachrichtenanzeige liegt in Form einer tabellarischen Aufstellung vor und gibt jeweils den Kanal (Sensornummer), die Kanalidentifizierung, die Natur des abnormalen Ereignisses,

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welches festgestellt wurde, und die von der Bedienungsperson zu ergreifende Korrekturmaßnahme an. Bei letzterer Maßnahme kann es sich entweder darum handeln, die Natur der Abnormalität näher zu untersuchen und aufzuklären, oder die Abnormalität zu korrigieren. Diese Nachrichten oder Botschaften sind derart gewählt, daß sie geändert werden können, wenn sie in der Beurteilung durch die Bedienungsperson die Situation nicht adäquat beschreiben oder wenn die Erfahrung lehrt, daß sie die Situation nicht genau beschreiben. Bei Anfall von mehr und mehr Information über die Anlage kann man daher leicht den Inhalt der Nachricht über die Tastatur ändern, wie dies auch bei den änderbaren Grenzwerten selbst der Fall ist. In der Praxis werden sowohl die Grenzwerte als auch die diagnostische Information im Rechnerspeicher gespeichert, um die Ausführung der Folge von Befehlen, welche für die Grenzwertvergleiehe und für die Auswahl der anzuzeigenden diagnostischen Informationen erforderlich sind, zu erleichtern. Falls jedoch in dem Rechner ein unzureichender Speicher für die Speicherung aller Informationen vorhanden ist, so kann man diese Informationen auch in einem Großspeicher speichern und bei der sequentiellen Abtastung die Information des jeweiligen Kanals in den Rechner einlesen wie oben beschrieben. Während somit die Signalverarbeitungsanlage 56 die erforderlichen Rechnungen für die Entwicklung der PSD-Daten des jeweiligen Kanals ausführt, kann somit der Rechner die Tabelle von Grenzwerten und von diagnostischen Botschaften für den jeweiligen Kanal aus dem Großspeicher in den Rechnerspeicher einlesen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dient der Großspeicher ferner dazu, die vollständigen PSD-Abtastungen für alle Kanäle über ein ausgewähltes Intervall, welches von 1 h bis hinaus zu 1 Jahr oder einem noch längeren Zeitpunkt reichen kann, zu speichern. Es ist sodann möglich, diese Informationen wieder aus dem Großspeicher zu gewinnen und mit den laufenden Daten zu vergleichen, um so irgendwelche Änderungen oder Änderungsgeschwindigkeiten und Trends festzustellen.

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In der Praxis würde ein Unterprogramm für die Abrufung dieser Daten aus dem Großspeicher der Steuerung durch die Bedienungsperson unterstellt sein. Jedesmal wenn ein Alarm angezeigt wird oder wenn eine diagnostische Botschaft ernster Natur vorliegt, kann die Bedienungsperson veranlasst werden, daß auf der Kathodenstrahlröhre die vorhergehenden PSD-Diagramme in dem interessierenden Frequenzintervall zum Zwecke des Vergleichs in pseudo-dreidimensionaler Form gemäß Fig. 6 angezeigt werden. Alternativ könnte die Bedienungsperson auch lediglich eine Anzeige des laufenden PSD-Diagramms mitsamt den Grenzwerten gemäß Fig. 4 auf der Kathodenstrahlröhre veranlassen. Nachfolgend könnte die Bedienungsperson dann die Anzeige eines speziellen vorherigen PSD-Diagramms, z. B. eines vor 1 h aufgenommenen Diagramms veranlassen, und zwar unter Überlagerung ■ über das laufende PSD-Diagramm, so daß die Bedienungsperson die zwei Spektren vergleichen kann, um die stattgefundene Veränderung zu ermitteln. Er könnte sodann weitere spezielle Vergleiche mit sukzessiven früheren PSD-Diagrammen anstellen, um die Geschwindigkeit der Änderung zu ermitteln und um den Trend zu ermitteln. Schließlich könnte dann die Bedienungsperson für einen letzten Überblick alle vorherigen PSD-Diagramme zusammen mit dem laufenden PSD-Diagramm in pseudo-dreidimensionaler Form gemäß Fig. 6 darstellen.

Das folgende Fließbild veranschaulicht die grundlegenden angewandten Unterprogramme. Alle diese Unterprogramme können auf einfache Weise von einem wissenschaftlichen Rechner oder von einem industriellen Prozeßsteuerungsrechner ausgeführt werden. Typischerv/eise kann ein Computer des Modells PDP 11, hergestellt durch Digital Equipment Corporation, verwendet werden.

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Tägliche Service-Routine Start
!Setzen Ή = 01

/Wünscht die Bedienungs-^V

person die Kanäle der

Service-Tabelle zu ändern?

Nein

'Wünscht die Bedienungsperson die Pegel des Kanals N zu ändern?

Fein

4*-

Wünscht die Bedienungsperson die Analysenfrequenzbereiche des Kanals Ή zu ändern?

NeinU—-

ITe in

Ja

Dateneingabe

Routine für die Modifizierung der Tabelle welche anzeigt, ob der Kanal N bedient wird.

Routine für die Änderung der Pegel des Kanals IT

" I

Routine für die Änderung der Frequenzbereiche des Kanals Ή.

Nein

-> [Daten im richtigen [Format eingegeben? Ja

ein

Zeiteingabe	- ^
	/

Ist die Zeit im richtigen Format eingegeben?

Ja

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Abtastung der N Kanäle

Start

Setzen N=O

N+1 -)

Nein

Service des Kanal N ?

kViisuchen des Frequenzbereiches

des Kanals N; Beginn der PSD-verarbeitung; Speicherung der Startzeit

ν

^/ Einlesen der PSD-Daten in den Rechner ^N

/Eingabe des Unterprogramms "VERGLEICH¹¹'¹ für den Kanal N (alle G-renzwertsätze)

Vergleich des PSD-Diagramms mit den ^v >■ frequenzabhängigen Grenzwerten

' Einsetzen der richtigen Bedingungen"^ und der Angaben zu den Maßnahmen

' Anzeige der Angaben ^

' Drucken einer Kopie mit den Angaben^v

Speicherung des PSD-Diagramms für den^v Kanal N im Großspeicher

Nein

Ja

STOP

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Die tägliche Service-Routine sieht vor, daß die Daten und die korrekte Zeit zu Beginn der ersten Schicht eines jeden Tages eingegeben werden. Der Realtzeittakt des Computers akzeptiert die eingegebene Zeit als korrekte Zeit. Danach wird mit dieser Zeit sodann gearbeitet. Nun hat die Bedienungsperson die Möglichkeit, die Tabelle der zu bedienenden Kanäle zu modifizieren und die Testpegel der verschiedenen Kanäle zu modifizieren und/oder die Frequenzbereiche für die Testpegel der verschiedenen Kanäle zu modifizieren. Sobald die tägliche Service-Routine beendet ist, kann die Bedienungsperson die Abtast-Routine vom Bedienungspult einschalten. Die Tastroutine wird gestoppt, wenn alle IT Kanäle abgetastet wurden, sie wird aber zu vorbest-imiaien Zeitpunkten oder nach vorbestimmten Zeitintervallen automatisch wieder gestartet. Dies ist in einem Operationsprogramm festgelegt.

Vorstehend wurden spezielle Ausführungsformen offenbart und beschrieben. Es muß jedoch betont werden, daß äquivalente Ausführungsformen und Änderungen leicht gefunden werden können. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der automatischen Analyse der LeistungsSpektren beliebiger dynamischer Signale (im allgemeinen zeitabhängiger fluktuierender Signale) in einer beliebigen Betriebsanlage und hinsichtlich der Kreuzkorrelation der Leistungsspektren ausgewählter dynamischer Signale einschließlich der Führung einer Geschichte der Leistungsspektren des je\tfeiligen dynamischen Signals für Vergleichszwecke. All dies dient dem Zwecke des Auffindens möglicher Funktionsstörungen,der Ziehung von Schlußfolgerungen hinsichtlich der Schwere der Punkt ions störung und der Anzeige der zu ergreifenden Maßnahmen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. / Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Betriebs zustände der Systemkomponenten einer in Betrieb befindlichen Anlage mit an ausgewählten Stellen angeordneten Sensoren zur Bildung zeitabhängiger fluktuierender Signale von signifikanten Hintergrundgeräuschen, deren jedem ein gesonderter Signalzustandskanal zugeordnet ist, wobei die Signalzustandskanäle zur Auffindung möglicher Funktionsstörungen, zur Ziehung von Schlußfolgerungen hinsichtlich deren Schwere und zur Anzeige von zu ergreifenden Maßnahmen automatisch in Realzeit abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Reihe nach für die Spektralanalyse automatisch ausgewählt werden; daß das Signal des jeweils ausgewählten Kanals automatisch verarbeitet wird unter Bildung von Leistungsspektraldichtedaten bei vorbestimmten Frequenzen über einen vorbestimmten Frequenzbereich in Form einer einfachen Fourier-Transformation; daß die Leistungsspektraldichtedaten eines jeden Kanals automatisch mit einem vorgegebenen Satz von frequenzabhängigen Grenzv;erten verglichen v/erden, wobei jeder Satz aus mindestens zwei Grenzwerten besteht, deren einer einem Vorsicht erfordernden Betriebszustand und deren anderer einem eine direktere Maßnahme der Bedienungsperson erfordernden Alarmzustand zugeordnet ist und daß der Bedienungsperson die Betriebszustände der den einzelnen Kanälen zugeordneten Komponenten der Anlage sowie die zu ergreifenden I'ai3nahmen je nach dem jeweiligen Satz von Grenzwerten und je nach dem jeweiligen durch die Leistungsspektraldichtedaten überschrittenen Grenzwerte des jeweiligen Satzes automatisch angezeigt v/erden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kanäle eines Kanalpaars gleichzeitig anstelle eines einzigen Kanals ausgewählt werden und daß zum Zwecke der Analyse der Beziehung zwischen den Signalen des Kanalpaars die Stufe der automatischen Verarbeitung der Signale der gewählten Kanäle automatisch modifiziert wird, so daß Kreuz-Leistungsspektraldichtedaten in Abänderung der einfachen Fourier-Transformation gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Signale des Kanalpaars ein Schwiiigungssignal eines Sensors einer mit einem Strömungsmedium beaufschlagten Komponente ist und das andere Signal ein Drucksignal eines auf den Druck des Strömungsmediums ansprechenden Wandlers ist.

4. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Satz yon frequenzabhängigen Grenzwerten eines ausgewählten Kanals drei Pegel umfaßt, deren erster überschritten wird, wenn ein normaler Betriebszustand der Einrichtung angezeigt wird, deren zweiter überschritten wird, wenn ein Warnzustand angezeigt wird und deren dritter überschritten wird, wenn ein Alarmzustand angezeigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Satz von frequenzabhängigen Grenzwerten eines ausgewählten Kanals drei Pegel umfaßt, deren erster überschritten ist, wenn ein zur Vorsicht gemahnender Zustand angezeigt wird, deren zweiter überschritten ist, wenn ein Warnzustand angezeigt ist und deren dritter überschritten ist, wenn ein Alarmzustand angezeigt ist, wobei die Pegel einen derartigen Abstand voneinander haben, daß bei Überschreitung der Pegel verschiedene Grade der Schwere von möglichen Funktionsstörungen und verschiedene Maßnahmen angezeigt werden.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Stufe der automatischen Speicherung der Leistungsspektraldichtedaten eines jeden Kanals in einem historischen Speicher sowie durch eine Stufe der Abrufung der bei mindestens einer vorhergehenden Abtastung erhaltenen Leistungsspektraldichtedaten eines ausgewählten Kanals zum Zwecke des Vergleichs der Leistungsspektraldichtedaten ein und desselben Kanals zu verschiedenen Zeiten und zum Zwecke der Peststellung einer Änderung.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsspektraldichtedaten von ausgewählten vorhergehenden Abtastungen-spi Zwecke des visuellen Vergleichs angezeigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsspektraldichtedaten nur eines ausgev/ählten interessierenden Frequenzbereichs angezeigt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige des Betriebszustandes..-und der zu ergreifenden Maßnahmen auf Grundlage einer gespeicherten Tabelle erfolgt, die auf vorheriger Erfahrung hinsichtlich der Funktionsstörungen und auf vorbekannten charakteristischen Spektren der einzelnen Komponenten beruht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabelle regelmäßig auf den laufenden Erfahrungsstand gebracht wird, und zwar auf Grundlage der seit der letzten Fortschreibung der Tabelle gewonnenen Erfahrungen.

11. Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Betriebszustände der Systemkomponenten einer in Betrieb befindlichen Anlage mit an ausge\vählten Stellen angeordneten Sensoren zur Bildung zeitabhängiger fluktuierender Signale von signifikanten Hintergrundgeräuschen, deren jedem ein gesonderter Signalzustandskanal zugeordnet ist, wobei die

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Signalzustandskanäle zur Auffindung möglicher Funktionsstörungen, zur Ziehung von Schlußfolgerungen hinsichtlich deren Schwere und zur Anzeige von zu ergreifenden Maßnahmen automatisch in Realzeit abgetastet werden, gekennzeichnet durch eine rechnergesteuerte Einrichtung (55) zur automatischen sequentiellen Auswahl der Kanäle für die Leistungsspektraldichteanalyse; durch eine rechnergesteuerte Einrichtung (56) zur automatischen Verarbeitung des Signals des jeweils ausgewählten Kanals unter Bildung von Leistungsspektraldichtedaten "bei vorbestimmten Frequenzen über einen vorbestimmten Frequenzbereich in Form einer einfachen Fourier-Transformation; durch eine Einrichtung innerhalb des Rechners (34) zum. automatischen Vergleich-der Leistungsspektraldichtedaten des jeweiligen Kanals mit einem vorbestimmten Satz von frequenzabhängigen Grenzwerten, wobei jeder Satz aus mindestens zwei Grenzwerten besteht, deren einer einem zur Vorsicht gemahnenden Betriebszustand und deren anderer einem eine direktere Maßnahme der Bedienungsperson erfordernden Alarmzustand zugeordnet ist und

durch eine rechnergesteuerte Einrichtung (35,36) zur automatischen Anzeige der Betriebszustände der den einzelnen Kanälen zugeordneten Komponenten der Anlage und der je nach dem jeweiligen Satz von Grenzwerten und je nach dem jeweiligen durch die leistungsspektraldichtedaten überschrittenen Grenzwert des jeweiligen Satzes zu ergreifenden Maßnahmen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (55) zur automatischen Auswahl der Kanäle gleichzeitig zwei gepaarte Kanäle anstelle eines einzelnen Kanals auswählt, wobei die Einrichtung (56) zur automatischen Verarbeitung der Signale der ausgewählten gepaarten Kanäle automatisch durch den Rechner (34) modifiziert wird so daß Kreuz-Ieistungsspektraldichtedaten in Variation der einfachen Fourier-Transformation zum Zwecke der Analyse der Beziehung zwischen den Signalpaaren gebildet werden.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Signale der gepaarten Kanäle ein Schwingungssignal eines Sensors ist, welcher an einer mit einem Strömungsmedium beaufschlagten Einrichtung angebracht ist, λ-zährend das andere ein Drucksignal eines auf den Druck des Strömungsmediums ansprechenden Wandlers ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Sätze der frequenzabhängigen Grenzwerte eines ausgewählten Kanals drei Pegel umfaßt, deren einer bei Anzeige eines normalen Betriebszustandes der Einrichtung überschritten sein muß und deren zweiter bei Vorliegen eines Warnzustandes überschritten sein muß und deren dritter bei Vorliegen eines Alarmzustand es übersäiritten sein muß.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Satz der frequenzabhängigen Grenzwerte eines ausgewählten Kanals drei Pegel umfaßt, deren erster bei Anzeige eines zur Vorsicht gemahnenden Zustandes überschritten sein muß, deren zweiter bei Anzeige eines Warnzustandes überschritten sein muß und deren dritter bei Anzeige eines Alarmzustandes überschritten sein muß, wobei die Pegel einen derartigen Abstand voneinander haben, daß bei deren Überschreitung verschiedene Grade der Schwere der möglichen Funktionsstörung und verschiedene Maßnahmen angezeigt werden.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (58) zur automatischen Speicherung der Leistungsspektraldichtedaten eines jeden Kanals in einem historischen Speicher und durch eine Einrichtung zur Abrufung von bei mindestens einer vorherigen Abtastung erhaltenen Leistungsspektraldichtedaten eines ausgewählten Kanals zum ZΛ^recke des Vergleichs der Leistungsspektraldichtedaten eines einzelnen Kanals zu verschiedenen Zeiten für die Ermittlung einer Änderung.

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17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abrufen und Anzeigen von Leistungsspektraldichtedaten ausgewählter vorheriger Abtastungen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsspektraldichtedaten nur über einen interessierenden ausgewählten Frequenzbereich anzeigbar sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige des Betriebszustandes und der zu ergreifenden Maßnahme auf Grundlage einer gespeicherten Tabelle erfolgt, die auf vorhergehender Erfahrung mit Funktionsstörungen und auf vorbekannten charakteristischen Spektren der Komponenten der Anlage beruht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Bedienungspulteinrichtung (70) des Rechners (34) zur periodischen Fortschreibung der Tabelle auf Grundlage der seit der letzten Fortschreibung der Tabelle gemachten Ξχ-iahrungen.

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