This thesis studied the possibilities to monitor disconnectors’ operating times to indicate when maintenance needs to be performed. The main hypothesis of this study was that the operational time in a disconnector manoeuvre, open or close, correlates with the resistance in the mechanical components. If the operational time deviates too much from the baseline duration, then this may indicate that the disconnector needs to be maintained. Five substudies were conducted to study if it was possible to monitor the operating time and if the logged operating times had been affected by external conditions. Together they illustrated it might be possible to monitor operating times, but this study cannot state it with certainty based on the available data. From the results, it was possible to see that normal operating times for disconnectors varied within a group of disconnectors of the same type and manufacturer. Why it differed within groups of the same type and manufacturer might be explained by the effects of external conditions. It was shown that a varying transfer time occurred when logging the operation times in the front end processor. Furthermore, the year of production of the disconnector affected the median operating time, but it did not affect the operating time in an intuitive way, that is the operating time did not get longer for older disconnectors. Also, the geographical position of the disconnector may affect the operating time. When these external conditions were considered, disconnectors were concluded necessary to be studied individually. If disconnectors would be studied individually condition monitoring might be possible, although, it is not possible at the moment because of the lack of observations per disconnector.

Då komponenter för tillståndsövervakning idag är billiga, små storleksmässigt och kraftfullare än tidigare, kan hårdvara byggas ihop, mjukvara programmeras och sedan appliceras på kritiska delar i ett system, mer kostnadseffektivt och i större omfattning än tidigare. I stor skala kallas detta sakernas internet, och är framtiden för underhållsarbete då personal inte längre behöver vara fysiskt närvarande i samma grad som tidigare. En proprietär lösning kostar idag vanligtvis över 5 000 kr. Detta projekt har behandlat prototyper till en kostnad av cirka 1 000 kr med öppen hårdvara och mjukvara, vilket stödjer affärsutveckling och bidrar till ett bredare spektra av leverantörer, vilket sätter press på marknaden gällande olika lösningar. Syftet med denna studie är att utveckla och testa mätningar i verklig miljö för tillståndsövervakning av utsatta delar av järnvägsinfrastrukturen, som punktfel i spårläge och spårväxlar. Projektet innefattar prototyper, energihantering, loggning av data och hur användbara dessa data är. Sensorerna är av typen MEMS accelerometrar och olika montage av dessa har testats. Målsättningen har varit att utvärdera hur dessa fungerar i verklig miljö och hur användarvänliga dessa är för att mäta rörelse av räls och sliper. Mer specifikt, avser detta fältprov av accelerometer för uppvakning och energihantering, sensor för insamling av vibrationer för rörelse i spår och analys av insamlad mätdata. Fälttest visade att en accelerometerbaserad uppvakningssensor kan väcka ett mätsystem genom vibrationer i rälsen ca: 70 meter innan tåget kommer fram till sensorn. Tydligaste mätdata för analys erhölls vid montage på slipers samt då ett avstånd på ca: 70 meter togs. Montering i direkt närhet till mätobjektet på rälslivet bidrog till en signal med inslag av högfrekventa vibrationer. Då tydlig mätdata erhölls kunde antal boogies och axlar identifieras vilket kunde verifieras med bild på loket. Mätdata som analyserades kunde via integration erhålla förskjutning i vertikal samt lateral riktning. Detta är användbart, både för infrastrukturförvaltare samt för underhållsentreprenörer, då degradering kan upptäckas i god tid och förebyggande underhållsåtgärder kan sättas in mot berörda feltyper. Den önskade livslängden enligt infrastrukturförvaltare var minst fem år, och efter mätning av strömåtgång enligt nuvarande specifikation så uppnås detta om mätningar sker sju gånger dagligen med litiumbatterier (1200 mAh) som strömkälla. Som ett första steg mot sakernas internet så har detta arbete skapat en god grund för att förverkliga detta. Fortsatt arbete efter detta projekt kan innefatta gprs och Wi-Fi för internetuppkoppling samt strömmätning för att se hur mycket förbrukningen ökar. Parallellkoppling av batterier kan vara en lösning för längre livslängd ifall förbrukningen påverkas markant. Olika varianter av filtrering för en tydligare signal kan också vara av intresse. Andra typer av sensorer, både för verifiering av resultat i denna rapport samt för att utprova alternativ. Detta kan innefatta geofoner, multi-depth deflectometers och andra typer av accelerometrar. / Since condition monitoring devices today are cheap, small size and more powerful than before, hardware can be built together, software programmed, and then applied to critical parts of a system, more cost-effective and to a greater extent than before. On a large scale this is called the Internet of Things, and is the future of today's maintenance work, as staff no longer needs to be physically present to the same extent as before. A proprietary solution today generally costs over 5,000 SEK. This project has processed prototypes at a cost of approximately 1,000 SEK with open hardware and software, which supports business development and contributes to a wider range of suppliers, which puts pressure on the market for different solutions. The purpose of this study is to develop and test measurements in real environment for condition monitoring of exposed parts of the railway infrastructure, such as point errors in track and railroad switches. The project includes prototypes, energy management, data logging and how useful these data are. The sensors are of the type MEMS accelerometers and various assemblies of these have been tested. The goal has been to evaluate how these works in a real environment and how user friendly these are to measure the movement of rails and grinders. Field test showed that an accelerometer-based wake-up sensor can wake a measuring system by vibration in the rail approximately 70 meters before the train reaches the sensor. Clearest measurement data for analysis was obtained when mounted on grinders and when a distance of about 70 meters was taken. Mounting in close proximity to the measurement object on the rail life contributed to a signal with high frequency vibration input. When clear measurement data was obtained, the number of boogies and axes could be identified, this could be verified by image on the train. Measurement data analyzed could through integration obtain displacement in vertical as well as lateral direction. This is useful, both for infrastructure managers and for maintenance entrepreneurs, as degradation can be detected in time and preventive maintenance actions can be set against the relevant failure types. The desired lifespan according to infrastructure managers was at least five years, and after measuring current consumption according to the current specification, this is achieved if measurements take place seven times a day with lithium batteries (1200 mAh) as the power source. As a first step towards the Internet of Things, this work has created a good foundation to make this reality. Continued work after this project may include gprs and Wi-Fi for internet connection as well as current measurement to see how much usage is increasing. Parallel coupling of batteries can be a solution for longer service life if consumption is significantly affected. Different variants of filtering for a clearer signal may also be of interest. Other types of sensors, both for verification of results in this report and for testing alternatives. This may include geophones, multi-depth deflectometers and other types of accelerometers

Increased competition in the capital-intensive paper industry makes optimized operation to an important part of corporate strategies to reduce them overall costs. Running the machines in a reliable way contributes to higher plant availability, which is particularly important in industries where the production rate is high and a break lead to costly production downtime. To achieve high plant availability, an effective maintenance of manufacturing equipment is required. This requires that the right action is taken at the right time. The purpose of this project was to increase understanding of how operation parameters for a paper machine affect the condition of the machine. The condition is assessed by studying the vibration levels using a condition monitoring system installed on the wire section rollers. The goal was to identify tools that can help operators to run the paper machine in a harmless and cost-effective way. The study was conducted by varying three parameters: wire speed, wire tension and vacuum in the suction boxes of the wire section. Wire speed and wire tension were varied for the flat wire and the upper wire. The vacuum was only varied for the flat wire. Each parameter was varied separately and the influence on the rolls vibration levels were analyzed. The range for the different operating parameters was determined in consultation with the operating personnel. There were no clear trends of how the operation parameters affect the machine condition. However, changes in vibration levels for single rolls were found. For the flat wire the changes in vibration levels were small except for a specific roll where the vibration level dropped drastically at increased speed, increased vacuum and higher tension. Even for the upper wire the changes in vibration levels were marginal except for a specific roll, which increased tension resulted in reduced vibration level, -from 2,74mm / s to 1.56 mm / s, which is a significant difference when the alarm limit of the machine is 2.5mm / s. This is an important discovery because the rollers can be seen as vital components in a series of linked systems and their operation is necessary for the paper machine to perform its required function. A conclusion is that relatively small adjustments of operation parameters affect vibration levels, which will have an effect on the component remaining life, and hence the system availability. / Ökad konkurrens inom den kapitalintensiva pappersindustrin gör att en optimerad drift blir en viktig del i företagens strategier för att minska dem totala kostnaderna. Att köra maskinerna på ett driftsäkert sätt bidrar till högre anläggningstillgänglighet, vilket är särskilt viktigt vid industrier där produktionstakten är hög och ett avbrott leder till kostsamma produktionsbortfall. För att uppnå hög anläggningstillgänglighet krävs också ett effektivt underhåll av tillverkningsutrustningen. Detta kräver att rätt åtgärder sätts in i rätt tid. Syftet med detta examensarbete var att öka förståelsen för hur olika driftparametrar för en pappersmaskin påverkar tillståndet för maskinen. Tillståndet bedömdes genom att studera vibrationsnivåer från ett lagerövervakningssystem installerat på virapartiets valsar. Målet var att hitta redskap som kan hjälpa operatörerna att köra pappersmaskinen på ett så skonsamt och kostnadseffektivt sätt som möjligt. Studien genomfördes genom att variera tre driftparametrar: virahastighet, viraspänning och undertryck i virapartiets suglådor. Virahastighet och viraspänning varierades för både planviran och överviran. Undertryck i virapartiets suglådor varierades endast för planviran. Varje parameter varierades separat och parametrarnas påverkan på valsarnas vibrationsnivåer analyserades. Intervallet för de olika driftparametrarna bestämdes i samråd med driftspersonalen. Sett för hela maskinen gick det inte att se några tydliga trender för hur driftparametrarna påverkade tillståndet för maskinen. Däremot kunde man se förändringar i vibrationsnivå för enstaka valsar. För planviran var ändringarna i vibrationsnivåerna marginella undantaget en specifik vals där vibrationsnivån sjönk drastiskt vid ökad hastighet, ökat vacuum samt ökad spänning. Även för överviran var ändringarna i vibrationsnivåer marginella utom för en specifik vals, där ökad spänning gav minskad vibrationsnivå, -från 2,74mm/s till 1,56 mm/s vilket är en betydande skillnad då larmgränsen från maskintillverkaren är 2,5mm/s. Detta är en viktig upptäckt eftersom valsarna kan ses som vitala komponenter i ett seriekopplat system och deras funktion är nödvändig för att pappersmaskinen skall kunna utföra krävd funktion. En slutsats är att det med ganska små justeringar i driftparametrar går att påverka vibrationsnivåerna, som i sin tur påverkar komponenternas livslängd och systemets tillgänglighet.

Företagen LKAB och SJ är statligt ägda aktiebolag som har målsättningen att bedriva en säker och lönsam verksamhet. Båda företagens verksamheter är starkt förknippade med tågtransporter av olika slag, där LKAB transporterar malm mellan gruvorna i malmfälten och deras malmhamnar på kusten, och SJ som bedriver persontrafik med cirka 1200 dagliga avgångar från deras 284 olika stationer. En av de viktigaste förutsättningarna för bolagens existens är förmågan att utöva järnvägstransporter med rälsgående fordon på ett lönsamt och effektivt sätt. För att uppnå detta krävs ett driftsäkert och tillförlitligt järnvägssystem, vilket är starkt förknippat med förmågan att underhålla rullande material. Syftet med studien var att undersöka möjligheterna att förbättra det förebyggande underhållet av rälsgående fordon och på så sätt bidra till minskade underhållskostnader och ökad livslängd på hjul, axlar och räls. Målet var att undersöka ifall mätning av laterala och vertikala krafter kunde användas för att identifiera skador och slitage hos hjul i ett tidigt skede, på så vis ges möjlighet att övergå till att optimera det tillståndsbaserat underhåll.   Metoden för arbetet gick ut på att identifiera individer i form av vagnar eller lok från de båda aktörerna som visade avvikande mätvärden vid passage genom mätsystemet StratoForce i Sävast. Uppmätta krafter från aktuella passager analyserades grafiskt för att ge en överskådlig bild av fordonens försämring över tid. Beroende på vilka krafter som var avvikande kunde ett antagande om hjulens slitage eller eventuell skadetyp göras. Det fortsatta arbetet gick ut på att göra en okulär avsyning av individen för att om möjligt hitta korrelationer mellan uppmätta krafter och fysiska skador eller slitage på hjulen. Vid enstaka tillfällen användes även optiska och mekaniska mätverktyg vid avsyning.   Behovet av mätsystem för tillståndsövervakning är stort, detta är något samtliga parter är överens om. Resultatet av utvärderingen visar att det finns korrelationer mellan analyserade krafter och skicket på avsynade hjul, exempelvis hade höga vertikala vibrationer en tydlig koppling till ytskador. Vår bedömning är att mätsystemet i kombination med kvalitativ analys redan i dag kan användas för tillståndsövervakning av rullande material på järnvägen. Begränsningarna ligger i att knyta krafternas storlek till skadornas omfattning, något som till största delen beror på brister i mätutrustningens placering.

Inom industrin utvärderas maskiners tillstånd av enskilda arbetare för att avgöra behovet av underhåll. Dessa beslut baseras på antaganden och den enskilda arbetarens erfarenhet, vilket kan leda till felaktiga beslut. Beslut som leder till onödigt underhåll påverkar företagens ekonomi negativt. Genom att använda sensorer installerade på maskiner tillsammans med ett system för att resonera om värden från dessa kan maskinernas tillstånd avgöras. Genom att använda Augmented Reality för att visa detta tillstånd för arbetarna kan mer informerade beslut om underhåll tas. Den här rapporten undersöker de olika teknologier som behövs för att göra detta möjligt, Augmented Reality, Reasoning Systems, och Internet of Things. En prototypapplikation som utnyttjar dessa har skapats för att visa på vad som är möjligt med de enheter vi alla bär med oss varje dag. / Inspection workers in industries, evaluates the state of machines based on assumptions to decide if a need for service exists. These assumptions varies depending on the person performing the evaluation, which can cause the wrong decision to be made. These decisions on machine service affect the economy of the industry. By using sensors mounted to the machines and a reasoning system to evaluate the data from these sensors, the condition of the machines can be determined. Augmented Reality can then be used to display this condition to the inspection worker, leading to more informed decisions about the need for service being made. This thesis examines the different technologies needed to make this possible, Augmented Reality, Reasoning Systems, and Internet of Things. A prototype application is created using these to show what is possible using the mobile devices we all carry.

An emerging industrial automation has led to higher demands required for construction of encoders to ensure functionality of automated processes. The main purpose of the encoder is to provide data which indicates the condition of a drive system. If the encoder is found to be defective, there is a risk of causing a critical discontinuity in the drive system increasing the risk of causing a dangerous situation. For rotary inductive encoders, ball bearing failure is the main reason for encoder failure. Since the effectiveness of a lubricant decreases over time, continued operation of the encoder will lead to wear increasing frictional torque in the ball bearings. The bearings will eventually lose their ability to rotate resulting in blocked bearings. This thesis has been executed at the request of Leine & Linde with the aim of concretising and further developing a patented conceptual solution initiated by the company. A solution that aims to mechanically register lost rotational ability of the ball bearings in a rotary inductive encoder. As a result, maintenance or replacement of defective ball bearings can be scheduled upon indication of wear rather than after a malfunction has occurred contributing to increased functional safety. This has led to formulation of two research questions:  RQ1: How can a mechanical solution be designed to enable the detection of blocked bearings in a rotary inductive encoder and thereby increase the functional safety of a control system? RQ2: Which aspects should be taken into account when designing industrial rotary encoders with inductive measurement technique on which the functional safety increases?  This study includes two sub-studies which were executed within a period of 20 weeks: 1) theoretical study; 2) empirical study. The theoretical sub-study is based on a literature study of published research articles as well as relevant company documents in functional safety, operational monitoring and control as well as flexible and robust constructions. The empirical study consists of a case study which is based on an exploratory iterative product development process which, after evaluating a patented solution, examined six alternative solutions with regard to established requirements. Empirical data has primarily been collected through Computer-Aided Design (CAD), empirical test observations of 3D-printed functional prototypes as well as a Computer Numerical Control (CNC) produced functional prototype. Additionally, failure effect analyses (FMEA) were executed. All sub-results have been verified through discussions with relevant actors at the case company.  The result of the study has showed a working function including a spring force which, integrated in the case company’s general product architecture, enables an extended distance of 1.5 mm between rotor and stator in case of blocked bearings. The given distance variation, within an inductive encoder, is assumed to produce deviating electromagnetic values which can be registered by connected software. However, functional performance depends on external circumstances where a correct installation and application is assumed. An analysis of theoretical and empirical studies has shown seven factors which are seen to affect functional safety: 1) product architecture; 2) product structure; 3) risk assessment; 4) material & geometry requirements; 5) maintenance & redundancy; 6) product variability; 7) spring application. An essential conclusion of executed study refer to mechanical springs which may be incompatible with functional safety constructions due to risk of fatigue failure. Thus, it is recommended to further investigate whether a solution without a spring is possible. / Med en framväxande industriautomation ställs allt högre krav vid konstruktion av pulsgivare i syfte att säkerställa funktionaliteten hos automatiserade processer. Pulsgivarens huvudsakliga syfte är att tillhandahålla data vilka påvisar tillståndet hos ett drivsystem. I det fall då pulsgivaren ses vara defekt riskeras ett kritiskt avbrott hos drivsystemet att förorsakas, vilket medför ökad risk för uppkomst av en farlig situation. För roterande induktiva pulsgivare ses kullagerfel vara den främsta anledningen till att haveri uppstår. Då effektiviteten av ett smörjningsmedel avtar med tiden ses fortsatt drift leda till slitage och ökat friktionsmoment i kullagren vilka till slut förlorar rotationsförmågan och låses. Denna avhandling har utförts på uppdrag av Leine & Linde med målsättningen att konkretisera och vidareutveckla en patenterad konceptuell lösning framtagen av företaget. En lösning som syftar till att mekaniskt registrera förlorad rotationsförmåga hos kullagren i en roterande induktiv pulsgivare. Således ses underhåll eller byte av kullager kunna planeras in redan vid indikation på slitage istället för vid defekt funktion, vilket bidrar till ökad funktionssäkerhet. Detta har lett till formulering av två forskningsfrågor:  F1: Hur kan en mekanisk lösning konstrueras för att möjliggöra detektering av låsta lager hos en roterande induktiv pulsgivare och därmed öka funktionssäkerheten för ett styrsystem? F2: Vilka aspekter bör beaktas vid konstruktion av industriella roterande pulsgivare med induktiv mätteknik på vilken funktionssäkerheten ses öka?  Studien omfattar två delstudier vilka utförts inom en tidsperiod på 20 veckor: 1) teoretisk studie; 2) empirisk studie. Den teoretiska delstudien baseras på en litteraturstudie av publicerade forskningsartiklar liksom relevanta företagsdokument inom funktionssäkerhet, driftövervakning och styrning samt flexibla och robusta konstruktioner. Den empiriska studien utgörs av en fallstudie vilken baseras på en utforskande iterativ produktutvecklingsprocess vilken efter utvärdering av en patenterad lösning undersökt sex alternativa lösningar med hänsyn till upprättade kravspecifikationer. Empiriska data har primärt samlats in genom Computer-Aided Design (CAD), empiriska testobservationer av 3D-printade funktionsprototyper liksom en CNC-framtagen (Computer Numerical Control) funktionsprototyp samt utförande av feleffektsanalyser (FMEA). Samtliga delresultat har verifierats genom diskussioner med berörda aktörer på fallföretaget.  Resultatet av studien har påvisat en fungerande funktion vilken integrerat i fallföretagets generella produktarkitektur ses, med applicerad fjäderkraft, möjliggöra ett utökat avstånd på 1,5 mm mellan rotor och stator vid låsta lager. Given avståndsförändring antas, med en induktiv mätteknik, åstadkomma avvikande elektromagnetiska värden vilka kan registreras av sammankopplad programvara. Funktionell prestanda ses dock vara beroende av yttre omständigheter varpå en korrekt installation och användning förutsetts. En analys av teoretisk och empirisk studie har påvisat sju faktorer vilka ses inverka på funktionssäkerheten: 1) produktarkitektur; 2) produktstruktur; 3) riskutvärdering; 4) material- & geometrikrav; 5) underhåll & redundans; 6) produktvariabilitet; 7) fjädertillämpning. En väsentlig slutsats som påvisats under studien är att mekaniska fjädrar generellt ses inkompatibla med funktionssäkra konstruktioner i och med risk för utmattningsfel. Således rekommenderas att vidare studier undersöker huruvida en lösning utan en fjäderkraft ses möjlig.

One way to tackle the climate change society is facing today is through the change to renewable energy sources, such as wind power. Today, a trend when it comes to technology is that products are evolving into becoming more cyber-physical systems (CPS) by integrating functions realized with mechanics, control and communication. One challenge for CPS is to find cost-effective and reliable sensor solutions.  The purpose of this project is to lay the foundations for an intelligent CPS with the help of sensors and condition monitoring methods that, with further development, can reduce the downtime of a wind turbine. Thus, the reliability of the wind turbine and the profitability of its investors increase. The aim of the work is to develop an overall concept for a sensor package with analysis methods that enable real-time diagnosis in the gearbox of a wind turbine. This sensor package should be able to monitor the most common problems that arise in the gearbox and it should also be able to be used as a basis for a possible development of a CPS in the future.  The work is based on an information search that enables the creation of a list of requirements. This then forms the basis for concept generation through the use of a function/means tree and concept evaluation through the use of elimination matrix, weight determination matrix and weighted criteria matrix.  The work concludes that there are four main types of failures that occur in the gearbox and that should be monitored. These are scuffing, micropitting, propagation of cracks and bearing failure. The final concept uses vibration analysis for monitoring of micropitting, crack propagation and bearing failure, oil analysis for monitoring of scuffing and micropitting and temperature measurement for monitoring of scuffing and bearing failure. For vibration analysis, piezoelectric sensors are used, for oil analysis electromagnetic sensors and for temperature measurement resistance thermometers are used.  The work finds that it is appropriate in this day and age to use well-established methods for condition monitoring in the gearbox of wind turbines. / Ett sätt att tackla de klimatförändringar samhället står inför idag är genom omställningen till förnybara energikällor, såsom vindkraft. Idag är en trend när det kommer till teknik att produkter utvecklas till att allt mer bli cyberfysiska system (CPS) genom att de integrerar funktioner som realiseras med mekanik, reglering och kommunikation. En utmaning för CPS är att hitta kostnadseffektiva och tillförlitliga sensorlösningar.  Syftet med detta projekt är att lägga grunden till ett intelligent CPS med hjälp av sensorer och tillståndsövervakningsmetoder som med vidare utveckling ska kunna minska stilleståndstiden hos ett vindkraftverk. Således ökar tillförlitligheten hos vindkraftverket samt räntabiliteten för investerarna av dessa. Arbetets mål är att utveckla ett övergripande koncept för ett sensorpaket med analysmetoder som möjliggör realtidsdiagnos i växellådan hos ett vindkraftverk. Detta sensorpaket ska kunna övervaka de vanligaste problemen som uppstår i växellådan och ska kunna användas som grund för eventuell utveckling av ett CPS i framtiden.  Arbetet grundas i en informationssökning som möjliggör skapandet av en kravspecifikation. Denna ligger sedan till grund för konceptgenerering genom användandet av funktions/medelträd samt konceptutvärdering genom användandet av elimineringsmatris, viktbestämningsmatris samt kriterieviktsmetoden.  I arbetet framkommer att det finns fyra huvudsakliga skador som uppkommer i växellådan och som bör övervakas. Dessa är scuffing, mikropitting, sprickpropagering och lagerhaveri. Det slutgiltiga konceptet använder vibrationsanalys för övervakning av mikropitting, sprickpropagering och lagerhaveri, oljeanalys för övervakning av scuffing och mikropitting samt temperaturmätning för övervakning av scuffing och lagerhaveri. Vid vibrationsanalys används piezoelektriska sensorer, vid oljeanalys elektromagnetiska sensorer och för temperaturmätning resistanstermometrar.  Arbetet konstaterar att det i dagsläget är lämpligt att använda väletablerade metoder för tillståndsövervakning i växellådan hos vindkraftverk.

Early failure detection has been an integral part of condition monitoring of critical systems, such as wind turbines and helicopter rotor drivetrains. An unexplored application of early failure detection is fatigue testing of driveline components. On many occasions, driveline components fail catastrophically, leaving no evidence of the root cause of failure and causing extensive damage to test equipment. This can be prevented by detecting failure in its early stages. Test specimen would be preserved, enabling correlation of test results with design predictions. In this thesis, a method for early failure detection of gear fatigue is proposed. The gears in questions are parts of driveline components undergoing fatigue tests. The proposed method includes generation of an autoregressive model from a healthy, time synchronously averaged vibration signal. The parameters of the generated model are then used to construct a filter, which predicts deviations from the healthy signal. The output of this filter is then processed to detect failure. Vibration data from four run to failure tests were analysed. While the proposed method detected failure in all four data sets, performance was better in tests carried out at high torque and low speed in comparison to tests carried out under low torque and high speeds. Finally, potential improvements in the proposed method to increase its effectiveness are proposed. / “Early Failure Detection” (tidig detektion av utmattningsbrott) har länge varit en viktig del av tillståndsövervakning av kritiska system, som till exempel vindkraftverk och drivsystem för rotorblad på helikoptrar. Ett mindre utforskat område av “Early Failure Detection” är utmattningstestning av komponenter för transmissionssystem. Ofta går komponenterna sönder på ett sådant sätt att grundorsaken till haveriet inte går att fastställa, och som riskerar att skada testriggarna. Detta kan förebyggas om haveriet kan upptäckas i ett tidigt skede innan komponenten gar sönder helt och hållet. Testobjeket kan då bevaras, vilket ger möjligheter att korrelera testresultatet till utmattningsberäkningar av konstruktionen.  I den här uppsatsen föreslås en metod för Early Failure Detection för drevsatser i växlar. Växlarna ingår i transmissionssystem som utmattningsprovas. Den föreslagna metoden innebär att en autoreggresiv modell skapas från en tids-synkron medelvärdesbildning på den uppmätta signalen för den oförstärda komponenten. Parametrarna från den modellen används sedan för att skapa ett filter som predikterar avvikelser mot den oförstörda komponenten. Slutligen behandlas utsignalen fran det filteret för att upptäcka utmattningsskador pa drevsatsen i växeln.  Vibrationsdata fran fyra utmattningsprov har analyserats. I samtliga prov har provet körts tills brott har konstaterats. Utmattningsskador kunde konstateras tidigt, innan brottet inträffade, i tre av de fyra fallen. Slutligen föreslås förslag på utveckling av den använda metoden for att förbättra predikteringarna.

Press felts are highly critical components of the paper machine. A degraded press felt could lead to paper web breaks, which requires the paper machine to be restarted. Moreover, a degraded felt influences the quality of the paper, leading to paper disposal. Condition monitoring aims at minimising the risk of paper web breaks, unsatisfactory paper quality and other types of production loss while maximising the useful life of the press felts. However, installing a new condition monitoring system is expensive and the installation can be difficult to fit into the scheduled maintenance stops. This thesis investigates the possibility of using existing monitoring systems instead of installing a new one. Four possible approaches of monitoring the degradation of the press felts have been explored. The identified approaches of press felt monitoring were tested by using data acquired through existing monitoring systems of the paper machine PM2 at BillerudKo-rsnäs in Karlsborg, located in the north of Sweden. The first approach is based upon process parameters. This approach could, however, not be properly investigated due to a malfunctioning sensor. The second approach revolves around the natural frequencies of the felt and the frequency changes as the felt degrades. The remaining two approaches originates from the hypothesis that felt degradation could lead to impacts as the possibly uneven felt passes the rollers. One approach is to detect these possible impacts by using the time domain feature kurtosis. The other approach is to monitor the harmonics these impacts could lead to. Neither the natural frequency nor the kurtosis approach was deemed promising, partly based on the results of the analysed data but also due to intrinsic deficiencies of these approaches. The approach based on felt harmonics did, however, exhibit indications that it might be a feasible monitoring technique. The felt harmonics approach should be further investigated. Furthermore, a python program that can synchronise data from different sources was developed. This program enables degradation features to be extracted using machine learning algorithms. However, due to the lack of vibration data and labels of the current felt condition, machine learning was not applied. / Pressfiltar är ytterst kritiska komponenter i pappersmaskinen. En nedsliten pressfilt kan orsaka pappersbanbrott vilket innebär att pappersmaskinen måste startas om. En nedsliten filt kan också påverka papperskvaliteten vilket resulterar i att papper måste kasseras. Tillståndsövervakning är ett steg närmare att kunna optimera användandet av pressfiltarna, det vill säga maximera livstiden samtidigt som risken för oplanerade stopp minimeras. Att installera ett nytt tillståndsövervakningssystem kan dock vara dyrt och installationen kan vara svår att rymmas i de planerade underhållsstoppen. Detta masterarbete utreder möjligheten att använda existerande övervakningssytem istället för att installera ett nytt. Fyra möjliga angreppssätt för tillståndsövervakning av pressfilten utforskades. De identifierade övervakningsteknikerna testades genom att använda data från existerande övervakningssystem på pappersmaskinen PM2 hos BillerudKorsnäs i Karlsborg utanför Kalix. Det första angreppssättet baseras på processparametrar. Detta angreppssätt kunde dock ej utvärderas på grund av en defekt sensor. Det andra angreppssättet kretsar kring filtens egenfrekvenser och dessas förändring när filten slits ut. Återstående två angreppssätt har sitt ursprung i hypotesen att en försämrad filt kan ge upphov till slag när den eventuellt ojämna filten passerar valsarna. Ett angreppssätt är att detektera dessa eventuella vibrationer genom tidsdomänfunktionen kurtosis. Det andra angreppssättet som använts är att övervaka de övertoner som slagen kan leda till. Varken angreppssättet baserat på egenfrekvens eller det baserat på kurtosis bedömdes lovande. Detta delvis baserat på resultaten från analyserad data men också på grund av de inneboende bristerna för dessa två angreppssätt. Det angreppssätt som baseras på filtens övertoner visade däremot indikationer på att det kan utgöra en möjlig övervakningsteknik och detta angreppssätt bör därför utforskas vidare. Vidare utvecklades ett pythonprogram som kan synkronisera data från olika källor. Programmet möjliggör applicering av maskininlärningsalgoritmer. På grund av brist på vibrationsdata och klassificering av nuvarande filttillstånd applicerades dock inte maskininlärning. / NonStopp

Axlebox bearings are one of the most critical components of a rail vehicle with regard to safety. An axlebox bearing that breaks during operation can be dangerous for the passengers and expensive for the operator. In-service failure of axlebox bearings has been the cause of many catastrophic accidents. Thus, it is of utmost importance to predict bearing failures as early as possible. This will increase reliability and safety of the vehicle as well as reduce the vehicle maintenance cost. Monitoring of roller bearings is an active research eld, and many methods have been proposed by other researchers. Many of these methods employ complex algorithms to make the most use of the given measurements. The algorithms often lack interpretability and have high computational costs, making them dicult to employ in an on-board system. This thesis proposes an interpretable and transparent algorithm that predicts bearing damages with high accuracy. Meanwhile, it tries to retain interpretability as much as possible. The algorithm is based on Empirical Mode Decomposition (EMD) and Singular Value Decomposition (SVD). These two techniques extract essential and meaningful information from the axlebox accelerations. The algorithm is benchmarked on two benchmark datasets, and the results are compared to the respective literature. Then the algorithm is employed on the railway axlebox acceleration measurements that were taken on an axlebox test bench available at SWJTU. The proposed algorithm can be extended to incorporate additional measurements of dierent types, e.g. sound or temperature measurements. The incorporation of other types of measurements will improve the performance of the algorithm even further. / Axelbox lager är en av de viktigaste komponenterna i ett järnvägsfordon när det berör säkerheten. Ett axelbox lager som havererar under drift kan vara farligt for passagerarna och även dyrt för operatören. Driftfel av lagren har varit orsaken till många katastrofala olyckor. Därför är det av yttersta vikt att förutsäga lagerfel så tidigt som möjligt. Detta ökar fordonets tillförlitlighet och säkerhet samt minskar underhållskostnaderna. Mycket forskning har utförts inom övervakning av rullager. Många metoder använder komplexa algoritmer för att maximalt utnyttja matningarna. Algoritmerna saknar ofta tolkbarhet och har höga beräkningskostnader, vilket gör dem svåra att använda i ett integrerat system. Denna avhandling kombinerar era metoder för databehandling och maskininlärning till en algoritm som kan förutsäga lagerskador med hög precision, samtidigt som tolkningsförmågan bibehalls. Bland andra välkända metoder sa använder algoritmen Empirical Mode Decomposition (EMD) och Singular Value Decomposition (SVD) för att extrahera väsentlig information for vibrationsmätningarna. Algoritmen testas sedan med tre olika vibrationsdatamängder, varav en mättes specikt med tanke på simulering av axelbox lager. Ett annat mål med algoritmen är att göra den tillämpad för ytterligare mätningar. Det bör vara möjligt att inkludera mätningar av olika slag, dvs ljud- eller temperaturmätningar, och därigenom förbättra resultaten. Detta skulle minska implementeringskostnaden avsevärt eftersom befintliga sensorer används för detta ändamål. I händelsen av att de föreslagna metoderna inte fungerar med nya mätningar är det även möjligt att integrera ytterligare funktioner i algoritmen.