Local regularity analysis with wavelet transform in gear tooth failure detection

• Autorzy: Juhani Nissilä
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Diagnosing gear tooth and bearing failures in industrial power transition situations has been studied a lot but challenges still remain. This study aims to look at the problem from a more theoretical perspective. Our goal is to find out if the local regularity i.e. smoothness of the measured signal can be estimated from the vibrations of epicyclic gearboxes and if the regularity can be linked to the meshing events of the gear teeth. Previously it has been shown that the decreasing local regularity of the measured acceleration signals can reveal the inner race faults in slowly rotating bearings. The local regularity is estimated from the modulus maxima ridges of the signal's wavelet transform. In this study, the measurements come from the epicyclic gearboxes of the Kelukoski water power station (WPS). The very stable rotational speed of the WPS makes it possible to deduce that the gear mesh frequencies of the WPS and a frequency related to the rotation of the turbine blades are the most significant components in the spectra of the estimated local regularity signals. (original abstract)

Diagnozowanie uszkodzeń zębów przekładni i łożyska w sytuacjach przemian energii przemysłowych zostało zbadane wiele razy, ale nadal pozsotaje ono wyzwaniem. Celem tego badania jest spojrzenie na problem z perspektywy bardziej teoretycznej. Celem jest sprawdzenie, czy lokalną regularność, tj. płynność mierzonego sygnału, można oszacować na podstawie wibracji przekładni obiegowych i czy ta regularność może być związana z zazębieniami zębów przekładni. Poprzednio wykazano, że malejąca lokalna regularność mierzonych sygnałów przyspieszenia może ujawnić błędy pierścienia wewnętrznego w łożyskach wolnoobrotowych. Lokalna regularność jest szacowana na podstawie maksymalnego granicznego szumu sygnału transformaty falowej. W niniejszym badaniu pomiary pochodzą z przekładni obiegowych elektrowni wodnej Kelukoski (EW). Bardzo stabilna prędkość obrotowa EW pozwala wnioskować, że częstotliwości oczek sieci EW i częstotliwość związana z obrotem łopat turbiny są najistotniejszymi składnikami widma szacowanych sygnałów lokalnej regularności. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Machinery and equipment; Spectral analysis; Hydroelectric power station

PL

Maszyny i urządzenia; Analiza widmowa; Elektrownie wodne

• Czasopismo: Management Systems in Production Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: 25
• Numer: nr 3
• Strony: 176--182

Twórcy

autor

Juhani Nissilä

• University of Oulu

Bibliografia

• V. Kotila, S. Lahdelma and K. Ruotsalainen, "Wavelet-based Hölder regularity analysis in condition monitoring", in Integral Methods in Science and Engineering. Computational methods, vol. 2, M.E. Pérez, Ed. Boston: Birkhäuser, 2010, pp. 233-242.
• S. Mallat and W.L. Hwang, "Singularity detection and processing with wavelets", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 38, no. 2, pp. 617-643, 1992.
• W. Briggs and V. E. Henson, The DFT An Owner's Manual for the Discrete Fourier Transform. Philadelphia (PA): Society for Industrial and Applied Mathematics, 1995.
• M.A. Pinsky, Introduction to Fourier analysis and Wavelets. Pacific Grove: Brooks/Cole, 2002.
• A.H. Zemanian, Distribution Theory and Transform Analysis: An Introduction to Generalized Functions, with Applications. New York: Dover Publications, 1987.
• J. Nissilä and E. Juuso, "Extracting vibration severity time histories from epicyclic gearboxes", in Proc. The 9th Eurosim Congress on Modelling and Simulation, Oulu, Finland, 2016, pp. 385-391.
• C.M. Vicuña, "Contributions to the analysis of vibrations and acoustic emissions for the condition monitoring of epicyclic gearboxes", Ph.D. dissertation, Aachener Schriften zur Rohstoff- und Entsorgungstechnik des Instituts für Maschinentechnik der Rohstoffindustrie, Institut für Maschinentechnik der Rohstoffindustrie, 2010.
• J. Immonen, S. Lahdelma and E. Juuso, "Condition monitoring of an epicyclic gearbox at a water power station", in Proc. The 53rd Scandinavian Conference on Simulation and Modelling, Reykjavik, Iceland, 2012, pp. 99-105.
• R.P. Nikula, K. Leiviskä and K. Karioja, "Epicyclic gearbox monitoring in a hydroelectric power plant with varying load", in Proc. 12th International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies, Oxford, UK, 2015

Identyfikatory

DOI

10.1515/mspe-2017-0026