Automaattisten menetelmien kehittäminen pyörivien koneiden kunnonvalvontaan

Nykyaikaisen koneiden kunnonvalvontamenetelmien käytön tavoitteena on pyrkiä tunnistamaan ja ennakoimaan mahdollinen vikaantuminen. Pyörivien koneiden tapauksessa tällä tavoin nostetaan tuotannon kokonaistehokkuutta ja turvallisuutta teollisissa prosesseissa. Tämä näkyy varsinkin uusissa biojalostamokonsepteissa, joissa on tyypillisesti ketjutettuna useita eri prosessivaiheita. Tämä puolestaan korostaa yksittäisenkin kriittisen komponentin, kuten pumpun merkitystä tuotantoa käynnissä pitävänä tekijänä.

Väitöstyönsä aikana Riku-Pekka Nikula kehitti ja raportoi useita laskennallisia menetelmiä, joilla voidaan helpottaa ja automatisoida kunnonvalvonta-algoritmien käyttöönottoa. Lisäksi hän sovelsi mallipohjaisia menetelmiä automaattiseen poikkeavuuksien havaitsemiseen koneen pyöriessä mitatuista kiihtyvyyssignaaleista. Menetelmien toimintakykyä tarkasteltiin ruoripotkurien, rullaoikaisukoneen, sekä vierintälaakereiden laboratoriokokeista ja prosessisimulaatioista saaduilla mittausaineistoilla.

Tutkimustulosten perusteella datapohjaisten mallien opetusaineiston (harjoitusdatan) automaattinen valinta systematisoi niiden muodostamista ja optimaalisten toiminta-alueiden valintaa. Automatisoitu piirteiden valinta mallinnuksen yhteydessä paljasti myös ennalta tuntemattomia riippuvuuksia kiihtyvyyssignaalien ja koneen toimintaan liittyvien parametrien välillä. Lisäksi tietyt vierintälaakereiden paikallisten vikojen piirteet voitiin havaita automaattisesti jo hyvin lyhyistä aikasarjoista. Väitöstyön tuloksia voidaan suoraviivaisesti hyödyntää teollisissa kunnonvalvontasovelluksissa. Varsinkin tulevaisuudessa tarvitaan yhä enemmän mukautuvia sekä automatisoituja mallinnusmenetelmiä, kun mittaustiedon ja erityyppisten sovelluskohteiden määrä kasvaa jatkuvasti.

Väitöstyö ja siitä jatkuva tutkimus liittyy yleisesti datapohjaisten menetelmien käyttöönoton kahteen päähaasteeseen todellisissa mittausympäristöissä: riittävän laadukkaan mittausaineiston löytämiseen ja mallirakenteiden sekä niiden parametrien määrittämiseen. Väitöstyötä ohjanneen professori Mika Ruusunen tutkimusryhmässä Riku-Pekka Nikula on lisäksi aiemmin kehittänyt laskennallisia menetelmiä reaaliaikaiseen matemaattisten mallien toimintakyvyn säilyttämiseen niiden käytön aikana.

Väitöskirja löytyy osoitteesta: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-3526-4

Lisätietoja:

Väitöskirjatutkija Riku-Pekka Nikula, riku-pekka.nikula(at)oulu.fi, p. 050 3505993

Professori Mika Ruusunen, mika.ruusunen(at)oulu.fi, p. 050 5760587

Oulun Yliopisto/Biojalostamon mittaukset -tutkimusryhmä