CN108139367A - 旋转机的异常检测装置、旋转机的异常检测方法以及旋转机 - Google Patents

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Abstract

第一判定部进行将构成第一数据的强度值依次除以基准强度值来计算出强度比，并判定强度比是否超过第一阈值的处理(第一处理)(步骤S3、S4)。第二判定部在经过了规定期间的情况下，计算出规定期间中的第一数据的平均变化率，并判定平均变化率是否在预先规定的范围内(步骤S9、S10)。在判定为平均变化率在所述范围内的情况下，基准强度值被更新而下降(步骤S11)。第一判定部在基准强度值被更新了的情况下，在下一个规定期间使用被更新了的基准强度值进行第一处理。

Description

旋转机的异常检测装置、旋转机的异常检测方法以及旋转机
技术领域
本发明涉及一种检测旋转机所具备的旋转体的异常的技术。
背景技术
已提出有检测旋转机(例如，压缩机、马达、发电机)的异常的各种技术。例如，提出具有以下特征的压缩机的诊断方法，即：在非接触型压缩机的转子旋转时检测因公转子和母转子的接触而产生的AE波和此时的转子的旋转信号，基于该检测出的AE信号和旋转信号进行转子接触的诊断的压缩机的诊断方法中，对所述AE信号进行增幅及检波，并对其输出进行频率分析及加法平均处理，基于所述旋转信号比较其结果与判定基准，来诊断有无转子接触等(例如，参照专利文献1)。
此外，提出具有以下特征的异常接触检测方法，即：检测第一转子和第二转子成对而旋转的旋转机械的异常接触状态的异常接触检测方法中，对从所述旋转机械释放出的弹性波信号进行检波，在所述被检波的弹性波信号中包含所述第一转子的旋转频率成分和所述第二转子的旋转频率成分的至少其中之一达到规定程度以上的情况下，视为转子彼此之间有接触，在所述检波信号中包含所述第一转子的叶片的个数乘以转子的旋转频率的频率成分及所述第二转子的叶片的个数乘以转子的旋转频率的频率成分达到规定程度以上的情况下，视为转子和壳体之间有接触，在从所述旋转机械释放出的弹性波信号的波形级别大于规定级别但不能视为所述的转子互相有接触及转子与壳体之间有接触的情况下，视为密封件与转子之间有接触(例如，参照专利文献2)。
旋转机异常的主要原因在于旋转体之间的接触以及旋转体与壳体的接触。在旋转机运转的过程中，从旋转机持续产生弹性波，如果发生所述接触，则瞬间发生比较大的弹性波。利用该原理检测旋转机的异常。弹性波使用振动传感器或超声波传感器来检测。这些传感器利用压电元件，如果配置有传感器的部位的温度上升，则传感器的灵敏度下降。因此，需要对温度上升进行温度补偿。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开平5-231361号
专利文献2：日本专利公开公报特开平9-133577号
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对因配置有检测弹性波的传感器的部位的温度上升导致的传感器的灵敏度下降进行温度补偿的旋转机的异常检测装置、旋转机的异常检测方法以及旋转机。
本发明一方面所涉及的旋转机的异常检测装置使用检测从具备旋转体的旋转机产生的弹性波的传感器，检测所述旋转机的异常，所述旋转机的异常检测装置包括：取得部，取得将表示所述弹性波的强度的强度值按时序排列的数据，所述强度值利用从所述传感器输出的信号而生成；第一判定部，设如下处理为第一处理，当所述第一处理的结果是所述强度比超过预先规定的第一阈值时，判定为所述旋转机异常，其中，该处理是将包含在所述数据中的所述强度值依次除以预先规定的基准强度值而计算出强度比，且将所述强度比依次与所述第一阈值进行比较，来判定所述强度比是否超过所述第一阈值的处理；第二判定部，设在经过了规定期间时，计算出所述规定期间中的所述数据的平均变化率，来判定所述平均变化率是否在预先规定的范围内的处理为第二处理，每当经过所述规定期间时进行所述第二处理；以及更新部，当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内时，进行降低所述基准强度值的更新，其中，所述第一判定部在所述基准强度值被更新了的情况下，在下一个所述规定期间，使用被更新了的所述基准强度值进行所述第一处理。
所述以及其他的本发明的目的、特征及优点通过以下的详细的记载和附图将更明确。
附图说明
图1是表示旋转机的一例的示意图。
图2是表示本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置的结构的框图。
图3是表示在旋转机正常的状态下，在信号处理部生成的第一数据D(t)及第二数据D(t)的坐标图。
图4是表示第一数据D(t)与阈值Th之间的关系的坐标图。
图5是说明本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置的动作的流程图。
图6是表示第一数据D(t)、规定期间T、规定期间的最初的强度值VF及规定期间的最后的强度值VL的关系的坐标图。
图7是表示强度比与时间的关系的坐标图。
图8是表示平均变化率接近零的情况下的第一数据D(t)的坐标图。
图9是表示在旋转机发生了异常时强度值逐渐上升的例子的坐标图。
图10是放大图9的箭头P所示的部分的放大图。
图11是说明本实施方式的变形例的动作的流程图的一部分。
具体实施方式
如果旋转机发生异常，表示利用从传感器输出的信号生成的弹性波的强度的强度值瞬间上升。如果配置有传感器的部位的温度上升，则传感器的灵敏度下降，强度值下降。如果强度值下降，则因旋转机发生异常而强度值瞬间上升的量变小。因此，比较强度值与阈值，如果强度值超过阈值，则判定旋转机异常的方法有可能不能检测出旋转机的异常。传感器的灵敏度不仅对于想要获得的信号成分而言下降，而且对于成为杂讯的振动成分等而言也下降，因此，在某种程度的温度范围内，从传感器输出的信号的SN比不怎么变化。本发明人着眼于以上的点发明了本发明的一实施方式及其变形例。
下面，基于附图详细说明本发明的一实施方式。图1是表示旋转机1的一例的示意图。旋转机1包括第一旋转体2、与第一旋转体2隔开规定的间隙G而配置的第二旋转体3以及收容第一旋转体2和第二旋转体3的壳体4。
第一旋转体2具备旋转轴5，以旋转轴5为中心向箭头A方向(例如，逆时针方向)被旋转驱动。第二旋转体3具备旋转轴6，以旋转轴6为中心向与箭头A方向相反的箭头B方向(例如，顺时针方向)被旋转驱动。
在壳体4的外壁安装有两个传感器11a、11b。传感器11a、11b分别检测由旋转机1产生的弹性波，输出表示弹性波的强度与时间之间的关系的信号S1、S2。弹性波例如指振动波或超声波。
传感器11a位于第一旋转体2的一端部2a侧。传感器11b位于第一旋转体2的另一端部2b侧。由此，传感器11a、11b被配置在具备旋转体的旋转机1的预先规定的多个不同的部位，检测在旋转体旋转过程中由旋转机1产生的弹性波。在一个传感器的情况下，如果发生了异常的部位离开传感器，则有可能不能检测出异常。对此，将两个传感器11a、11b互相离开而配置在旋转机1的不同的规定部位。另外，传感器11a、11b的安装部位并不限定于所述部位。此外，在本实施方式中，以两个传感器11a、11b为例说明了多个传感器，但传感器的个数为两个以上即可。
图2是表示本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置10的结构的框图。旋转机的异常检测装置10包括传感器11a、11b和计算机12。
传感器11a、11b只要能检测出第一旋转体2或第二旋转体3在旋转过程中因与某些部件接触而产生的弹性波即可。检测因接触而产生的超声波作为弹性波的情况下，使用AE(Acoustic Emission)传感器。检测因接触而产生的振动作为弹性波的情况下，使用振动传感器。在本实施方式中，以AE传感器为例说明传感器11a、11b。
计算机12包括显示部13和控制部14。显示部13是如液晶面板那样的显示器。控制部14通过CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)以及ROM(ReadOnly Memory)等而实现。ROM中存储有用于执行旋转机1的异常检测的各种程序及软件。
控制部14具备信号处理部15、第一判定部16、第二判定部17及更新部18来作为功能块。
信号处理部15对从传感器1la输出的模拟信号Sl运算均方根(运算RMS值)，对其进行A/D(Analog/Digital)转换，生成作为数字数据的第一数据。信号处理部15对于从传感器11b输出的模拟信号S2同样地生成作为数字数据的第二数据。这些数据是将表示弹性波的强度的值、即强度值按时序排列的数据的具体例。信号处理部15作为取得部而发挥作用。取得部取得按时序排列了利用从传感器输出的信号生成的表示弹性波的强度的强度值的数据。
图3是表示旋转机1正常的状态下在信号处理部15生成的第一数据D(t)及第二数据D(t)的坐标图。坐标图的纵轴表示强度值，横轴表示时间。
如果旋转机1为正常的状态，第二数据D(t)大致恒定，第一数据D(t)逐渐下降，其后大致恒定。后者的原因在于，参照图1，输出成为第一数据D(t)的基础的信号S1的传感器11a被配置在旋转机1的运转过程中温度上升的部位。
设旋转机1为压缩机来详细说明，在旋转机1的运转过程中，从旋转机1的吸入口部(未图示)将气体吸入旋转机1内，气体在旋转机1被压缩而从旋转机1的喷出口部喷出。被压缩的气体为高温，因此，在被压缩的气体通过的喷出口部，从旋转机1的运转开始起温度逐渐上升，在某一时间饱和而变为恒定。传感器11a、11b利用压电元件，如果配置了传感器11a、11b的部位的温度上升，则传感器11a、11b的灵敏度下降。传感器11a配置在旋转机1的喷出口部。因此，即使旋转机1为正常的状态，利用从传感器11a输出的信号S1而生成的第一数据D(t)所示的强度值逐渐下降，其后大致恒定。
输出成为第二数据D(t)的基础的信号S2的传感器11b被配置在旋转机1的吸入口部。在旋转机1的运转过程中，在吸入口部温度不上升，因此，第二数据D(t)大致恒定。
如果旋转机1发生异常，则第一数据D(t)和第二数据D(t)的强度值均瞬间变大。但是，在第一数据D(t)的情况下，随着时间经过，旋转机1正常的状态下的强度值变小，对应于此，旋转机1发生了异常时的强度值变小。将其示于图4中。图4是表示第一数据D(t)与阈值Th之间的关系的坐标图。坐标图的纵轴与图3的坐标图的纵轴相同，坐标图的横轴与图3的坐标图的横轴相同。
从旋转机1开始运转起没怎么经过时间的情况下(例如，时刻t1)，如果旋转机1发生异常，则强度值较大地变化。据此，强度值超过阈值Th，因此，旋转机1的异常被检测到。但是，从运转开始起某种程度上经过了时间的情况下(例如，时刻t2)，即使旋转机1发生异常，强度值也较小地变化。因此，强度值不会超过阈值Th，因此，检测不到旋转机1的异常。
对此，本实施方式具备图2所示的第一判定部16、第二判定部17及更新部18。对于这些，在本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置10的动作中详细说明。图5是说明本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置10的动作的流程图。以第一数据D(t)为例进行说明。
参照图2及图5，如果旋转机1的运转开始，传感器11a生成信号S1并发送至计算机12。信号处理部15以信号S1为基础开始第一数据D(t)的生成(步骤S1)。第一数据D(t)具有表示弹性波的强度的强度值按时序排列的结构。第一个强度值为D(1)，第二个强度值为D(2)，......，第n个强度值为D(n)。t是1～n的范围的时刻。
第一判定部16开始规定期间的测量(步骤S2)。第一判定部16如下面说明那样使图3所示的第一数据D(t)标准化(图7)，使得在旋转机1正常的状态下强度比大致成为1，并判定旋转机1是否发生有异常。规定期间是在旋转机1正常的状态下，强度比大致成为1的所需的大小。
第一判定部16将包含在第一数据D(t)的时序为第i个的强度值D(i)除以基准强度值而计算出强度比(步骤S3)。在此，第一个强度值D(1)除以基准强度值。第一判定部16预先存储基准强度值的初始值。初始值是在旋转机1的运转开始时，利用从传感器11a输出的信号S1而求出的强度值。
第一判定部16比较在步骤S3计算出的强度比与第一阈值Th1，并判定强度比是否超过第一阈值Th1(步骤S4)。第一判定部16预先存储有第一阈值Th1。第一阈值Th1以使旋转机1正常的状态下的强度比小于第一阈值Th1的关系成立的方式被决定。第一阈值Th1的大小被固定。
当第一判定部16判定为强度比超过第一阈值Th1时(在步骤S4为是)，第一判定部16判定为旋转机1正在发生异常(步骤S5)。第一判定部16记录旋转机1正在发生异常的情况。
在步骤S5后，或者，当第一判定部16判定为强度比在第一阈值Th1以下时(在步骤S4为否)，第一判定部16判定在步骤S2开始测量的规定期间是否经过(步骤S6)。
当第一判定部16判定为未经过规定期间时(在步骤S6为否)，控制部14判断旋转机1的运转是否结束(步骤S7)。当控制部14判断为旋转机1的运转已结束时(在步骤S7为是)，旋转机的异常检测装置10结束动作。
当控制部14判断为旋转机1的运转没有结束时(在步骤S7为否)，控制部14将强度值的顺序设为下一顺序(步骤S8)。然后，控制部14返回到步骤S3，第一判定部16将下一个强度值(此处为第二个强度值D(2))除以基准强度值来计算出强度比。
如以上说明，第一判定部16进行依次将包含在第一数据D(t)的强度值除以预先规定的基准强度值来计算出强度比，并依次将强度比与预先规定的第一阈值Th1进行比较，判定强度比是否超过第一阈值的处理(第一处理)(步骤S3、步骤S4)。第一判定部16在第一处理的结果是强度比超过第一阈值的情况下(在步骤S4为是)，判定为旋转机1异常(步骤S5)。
说明第一判定部16判定为规定期间已经过的情况(在步骤S6为是)。此时，第二判定部17计算出平均变化率(步骤S9)。平均变化率用下述公式来表示。
平均变化率＝|VF-VL|÷T
T表示在步骤S2及步骤S6说明的规定期间，VF表示规定期间的最初的强度值，VL表示规定期间的最后的强度值。图6是表示第一数据D(t)、规定期间T、规定期间的最初的强度值VF以及规定期间的最后的强度值VL的关系的坐标图。例如，规定期间T在时刻t3开始并在时刻t4结束的情况下，强度值D(t3)是规定期间的最初的强度值VF，强度值D(t4)为规定期间的最后的强度值VL。各规定期间T的长度相同。
平均变化率是将从规定期间的最初的强度值VF减去规定期间的最后的强度值VL的值的绝对值除以规定期间T的值。在图1所示的配置有传感器11a的部位，基于旋转机1的运转开始而温度逐渐上升。因此，构成第一数据D(t)的强度值示出逐渐下降的倾向。但是，由于某种原因，在某一规定期间，配置有传感器11a的部位的温度略微下降，其结果，强度值有可能略微上升。此时，从规定期间的最初的强度值VF减去规定期间的最后的强度值VL的值为负值。如以下说明，由于判定平均变化率是否在下限值与上限值的范围内，因此，如果平均变化率为负值，则不能判定。因此，使用绝对值。
第二判定部17判定在步骤S9计算出的平均变化率是否在下限值与上限值的范围内(预先规定的范围内)(步骤S10)。在该范围，虽然旋转机1未发生异常，但是配置有传感器11a的部位的温度上升，从而传感器11a的灵敏度逐渐下降，其结果，弹性波的强度逐渐下降。平均变化率在下限值与上限值的范围内意味着旋转机1处于正常的状态。
由此，第二判定部17在经过了规定期间的情况下(在步骤S6为是)，计算出规定期间中的第一数据D(t)的平均变化率(步骤S9)，并判定平均变化率是否在预先规定的范围内(步骤S10)。设该一连的处理为第二处理。第二判定部17每当经过规定期间时进行第二处理。
在第二判定部17判定为平均变化率处于下限值与上限值的范围内的情况下(在步骤S10为是)，更新部18进行使基准强度值下降的更新(步骤S11)。在本实施方式中，规定期间的最后的强度值被设为基准强度值。例如，参照图6，在规定期间T(时刻t3至时刻t4的期间)，强度值D(t3)为基准强度值。更新部18更新基准强度值，设规定期间T的最后的强度值D(t4)为基准强度值。据此，在下一个规定期间T(时刻t4至时刻t5的期间)，强度值D(t4)成为基准强度值。
在步骤S11后，控制部14判断旋转机1的运转是否已结束(步骤S12)。在控制部14判断为旋转机1的运转已结束的情况下(在步骤S12为是)，旋转机的异常检测装置10结束动作。在控制部14判断为旋转机1的运转未结束的情况下(在步骤S12为否)，控制部14与步骤S8同样将强度值的顺序设为下一个顺序(步骤S13)。然后，控制部14返回到步骤S2。
参照图6，在下一个规定期间T(时刻t4至时刻t5的期间)，第一判定部16以强度值D(t4)为基准强度值进行步骤S3及步骤S4的处理。由此，第一判定部16每当经过规定期间T时降低基准强度值来计算出强度比。即，第一判定部16使第一数据D(t)标准化。图7是强度比与时间之间的关系的坐标图。坐标图的纵轴表示强度比，坐标图的横轴表示时间。第一判定部16使第一数据D(t)标准化，判定为第一阈值Th1。
在第二判定部17判定为平均变化率在下限值与上限值的范围外的情况下(在步骤S10为否)，更新部18不更新基准强度值(步骤S14)。当判定为平均变化率在所述范围外时(即，当判定为平均变化率不在所述范围内时)，如果更新部18更新基准强度值来降低基准强度值，则第一判定部16有可能不能准确地判定旋转机1是否发生了异常。因此，基准强度值不被更新。下面进行详细说明。
平均变化率小于下限值的情况是平均变化率接近零的情况。图8是表示平均变化率接近零的情况下的第一数据D(t)的坐标图。坐标图的纵轴表示强度值，坐标图的横轴表示时间。在时刻t6至时刻t7的规定期间T，平均变化率((D(t6)-D(t7)/T)接近零。如果配置有传感器11a的部位的温度稳定或从旋转机1产生的振动稳定，则平均变化率接近零。在平均变化率接近零的情况下，如果基准强度值被更新而基准强度值从D(t6)下降至D(t7)，则在下一个规定期间T(时刻t7至时刻t8的期间)，只要强度值略微上升，图7所示的强度比就超过第一阈值Th1。
具体地说明，设时刻t6的强度值D(t6)为1.2，时刻t7的强度值D(t7)为1.0，时刻t8的强度值D(t8)为0.9。设第一阈值Th1为1.1。在下一个规定期间T(时刻t7至时刻t8的期间)，设基准强度值为1.0的情况下(基准强度值被更新的情况下)，与基准强度值为1.2的情况(基准强度值未被更新的情况)相比，强度比变大，强度比接近第一阈值Th1。例如，时刻t8的强度比当设基准强度值为1.0时为0.9，当设基准强度值为1.2时为0.75。因此，当设基准强度值为1.0时，只要强度值略微上升，则强度比超过第一阈值Th1。
对此，在平均变化率小于下限值的情况下，基准强度值不被更新，在下一个规定期间T，继续使用D(t6)所示的基准强度值。
在平均变化率大于上限值的情况下，即使强度比为第一阈值Th1以下(在步骤S4为否)，旋转机1也有可能发生有异常。因此，在平均变化率大于上限值的情况下，基准强度值不被更新。
在步骤S14后，控制部14进行步骤S12的处理。
说明本实施方式的主要的效果。参照图2及图5，第一判定部16不是依次将强度值与第一阈值Th1进行比较，而是进行第一处理，即进行将包含在第一数据D(t)的强度值依次除以基准强度值而计算出强度比，将强度比依次与第一阈值进行比较，并判定强度比是否超过第一阈值的处理(步骤S3、步骤S4)。第一判定部16在第一处理的结果是强度比超过第一阈值的情况下(在步骤S4为是)，判定为旋转机1异常。
另一方面，在规定期间已经过的情况下(在步骤S6为是)，第二判定部17进行第二处理，即进行计算出规定期间中的数据的平均变化率，并判定平均变化率是否在预先规定的范围内的处理(步骤S9、步骤S10)。预先规定的范围是虽然旋转机1未发生异常，但是因配置有传感器11a的部位的温度上升而传感器11a的灵敏度逐渐下降的结果，弹性波的强度逐渐下降的范围。平均变化率在预先规定的范围内意味着旋转机1处于正常的状态。更新部18当判定为平均变化率在预先规定的范围内时(在步骤S10为是)，进行使基准强度值降低的更新(步骤S11)。第一判定部16在基准强度值被更新的情况下，在下一个规定期间，使用被更新的基准强度值进行第一处理(步骤S3、步骤S4、步骤S5)。
由此，根据本实施方式，虽然旋转机1没有异常，但是因配置有传感器11a的部位的温度逐渐上升而强度值逐渐降低的情况下，更新基准强度值来降低基准强度值，并使用该更新的基准强度值计算出强度比。即，在本实施方式中，不是直接使用图3所示的第一数据D(t)与阈值进行比较，而是如图7所示，使第一数据D(t)标准化并与阈值(第一阈值Th1)进行比较。因此，即使因配置有传感器11a的部位的温度逐渐上升而强度值逐渐降低，也能检测出因旋转机1发生异常而导致的强度值的上升。
另外，也可考虑通过将温度传感器和检测弹性波的传感器组合来进行温度补偿的方式。在该方式中，温度传感器被配置在检测弹性波的传感器或该传感器的周边。基于从温度传感器获得的温度数据，修正检测弹性波的传感器的灵敏度。相对于此，根据本实施方式，无需使用温度传感器就能进行温度补偿。
而且，根据本实施方式，将多个传感器(传感器11a、11b)配置在旋转机1的情况下，即使配置传感器的部位的温度不同，也能对多个传感器的全部使用相同的值的第一阈值Th1。因此，能够节省考虑配置传感器的部位的温度的不同而对应于此设定第一阈值Th1的麻烦。
说明本实施方式的变形例。利用图4说明了如果旋转机1发生异常则强度值急剧上升的情况。但是，也有旋转机1发生异常而强度值逐渐上升的情况。在图9中说明该情况。图9是表示旋转机1发生了异常时强度值逐渐上升的例子的坐标图。坐标图的纵轴表示强度值，坐标图的横轴表示时间。变形例除了平均变化率(图5的步骤S9、步骤S10)以外还考虑倾斜比(平均变化率除以基准倾斜的值)。据此，即使在强度值不急剧上升而逐渐上升的情况下，也能迅速地检测到旋转机1发生了异常的情况。下面，详细说明变形例。
图9的箭头P表示第一数据D(t)中因旋转机1发生异常而强度值开始上升的部分。图10是放大箭头P所示的部分的放大图。在变形例中，除了判定平均变化率是否在下限值与上限值的范围内(图5的步骤S10)以外，还判定倾斜比是否在预先规定的第二阈值Th2以下。
倾斜比是平均变化率除以基准倾斜的值。例如，规定期间T(从时刻t11至时刻t12为止的期间)的倾斜比是指该规定期间T的第一数据D(t)的平均变化率除以上一次的规定期间T(从时刻T10至时刻T11为止的期间)的第一数据D(t)的平均变化率的值。上一次的规定期间T的平均变化率为基准倾斜。
第二判定部17如果倾斜比超过第二阈值Th2则判定为第一数据D(t)开始了逐渐上升，更新部18不更新基准强度值及基准倾斜。第二阈值Th2是能够判定第一数据D(t)开始了逐渐上升的值，例如为1。
在本实施方式中，在规定期间T(例如，从期间t11至期间t12为止的期间)，如果第一数据D(t)的平均变化率在下限值与上限值的范围内(在图5的步骤S10为是)，基准强度值从强度值D(t11)更新为强度值D(t12)，在下一个规定期间T(从时刻t12至时刻t13为止的期间)，将强度值D(t12)作为基准强度值而计算出强度比。
相对于此，在变形例中，在规定期间T(例如，从时刻t11至时刻t12为止的期间)，即使第一数据D(t)的平均变化率在下限值与上限值的范围内，如果该规定期间T(从时刻t11至时刻t12为止的期间)的倾斜比超过第二阈值Th2(意味着第一数据D(t)开始逐渐上升)，则基准强度值不被更新，在下一个规定期间T(从时刻t12至时刻t13为止的期间)，强度值D(t11)继续成为基准强度值。
作为第一数据D(t)逐渐上升的例子，设时刻t11的强度值D(t11)为1.0，时刻t12的强度值D(t12)为1.1，时刻t13的强度值D(t13)为1.3。设第一阈值Th1为1.2。在从时刻t12至时刻t13为止的规定期间T，设基准强度值为1.1时(基准强度值被更新了时)，该规定期间T的强度比不超过第一阈值Th1，因此，第一判定部16不能判定为旋转机1异常。相对于此，在从时刻t12至时刻t13为止的规定期间T，设基准强度值为1.0时(基准强度值不被更新时)，该规定期间T的强度比超过第一阈值Th1，因此，第一判定部16能够判定为旋转机1异常。
由此，根据变形例，由于基准强度值不被更新，因此，在图5的步骤S4，能够迅速地判定强度比变为大于第一阈值Th1的情况。据此，即使在旋转机1发生异常而强度值逐渐上升的情况下，也能迅速地检测出异常。
图11是说明本实施方式的变形例的动作的流程图的一部分。图5所示的流程图的步骤S6为是与步骤S12之间的处理不同于本实施方式。
参照图2及图11，当第一判定部16判定为经过了规定期间时(在步骤S6为是)，则第二判定部17计算出平均变化率及倾斜比(步骤S21)。平均变化率用与图5的步骤S9相同的方法计算。
倾斜比将规定期间的平均变化率除以预先规定的基准倾斜而计算出。基准倾斜的初始值是旋转机1开始运转(旋转机的异常检测装置10的动作开始)起最初的规定期间的第一数据D(t)的平均变化率。
第二判定部17判定在步骤S21计算出的平均变化率是否在下限值与上限值的范围内(预先规定的范围内)(步骤S22)。这是与图5的步骤S10相同的处理。第二判定部17判定在步骤S21计算出的倾斜比是否在第二阈值Th2以下(步骤S22)。
如果第二判定部17判定为平均变化率在下限值与上限值的范围内且倾斜比在第二阈值Th2以下(在步骤S22为是)，则更新部18更新基准强度值，设规定期间的最后的强度值为基准强度值(步骤S23)。该处理与图5的步骤S11相同。此外，更新部18更新基准倾斜，将该规定期间的平均变化率设为基准倾斜(步骤S23)。
如果第二判定部17判定为平均变化率在下限值与上限值的范围外且倾斜比超过第二阈值Th2(在步骤S22为否)，则更新部18不更新基准强度值及基准倾斜(步骤S24)。在下一个规定期间T，继续使用本次使用的基准强度值及基准倾斜。
本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置10及其变形例以具备两个旋转体(第一旋转体2和第二旋转体3)的旋转机1为对象，但是也可将具备一个旋转体的旋转机1作为对象。
作为本实施方式所涉及的旋转机的异常检测装置10及变形例的异常检测对象的旋转机1，例如有压缩机，但并不限定于压缩机。
(实施方式的概括)
本实施方式第一方面所涉及的旋转机的异常检测装置使用检测从具备旋转体的旋转机产生的弹性波的传感器，检测所述旋转机的异常，所述旋转机的异常检测装置包括：取得部，取得将表示所述弹性波的强度的强度值按时序排列的数据，所述强度值利用从所述传感器输出的信号而生成；第一判定部，设如下处理为第一处理，当所述第一处理的结果是所述强度比超过预先规定的第一阈值时，判定为所述旋转机异常，其中，该处理是将包含在所述数据中的所述强度值依次除以预先规定的基准强度值而计算出强度比，且将所述强度比依次与所述第一阈值进行比较，来判定所述强度比是否超过所述第一阈值的处理；第二判定部，设在经过了规定期间时，计算出所述规定期间中的所述数据的平均变化率，来判定所述平均变化率是否在预先规定的范围内的处理为第二处理，每当经过所述规定期间时进行所述第二处理；以及更新部，当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内时，进行降低所述基准强度值的更新，其中，所述第一判定部在所述基准强度值被更新了的情况下，在下一个所述规定期间，使用被更新了的所述基准强度值进行所述第一处理。
第一判定部不是将强度值依次与第一阈值进行比较，而是进行所述第一处理，即，将包含在数据值的所述强度值依次除以基准强度值而计算出强度比，将强度比依次与第一阈值进行比较，并判定强度比是否超过第一阈值的处理。强度值优选从传感器输出的信号的均方根(RMS(root mean square)值)。第一判定部如果第一处理的结果强度比超过第一阈值，则判定为旋转机异常。
另一方面，在经过了规定期间的情况下，第二判定部进行第二处理，即，计算出规定期间中的数据的平均变化率，并判定平均变化率是否在预先规定的范围内的处理。预先规定的范围是虽然旋转机未发生异常，但是因配置有传感器的部位的温度上升而传感器的灵敏度逐渐下降，其结果弹性波的强度逐渐下降的范围。平均变化率在预先规定的范围内意味着旋转机处于正常的状态。更新部当判定为平均变化率在预先规定的范围内时，进行使基准强度值降低的更新。第一判定部在基准强度值被更新的情况下，在下一个规定期间使用被更新的基准强度值进行第一处理。
由此，根据本实施方式第一方面所涉及的旋转机的异常检测装置，虽然旋转机没有异常但是因配置有传感器的部位的温度逐渐上升而强度值逐渐下降的情况下，更新基准强度值来降低基准强度值，使用该更新的基准强度值计算出强度比。即，在本实施方式第一方面所涉及的旋转机的异常检测装置中，不是直接使用数据与第一阈值进行比较，而是将数据标准化与第一阈值进行比较。因此，即使因配置有传感器的部位的温度逐渐上升而强度值逐渐下降，也能检测出因旋转机发生异常而导致的强度值的上升。
另外，可考虑通过组合温度传感器和检测弹性波的传感器来进行温度补偿的方式。在该方式中，温度传感器被配置在检测弹性波的传感器或该传感器的周边。基于从温度传感器获得的温度数据，修正检测弹性波的传感器的灵敏度。相对于此，根据本实施方式第一方面所涉及的旋转机的异常检测装置，无需使用温度传感器将能进行温度补偿。
在所述结构中，所述更新部当判定为所述平均变化率在所述范围外时，不更新所述基准强度值。
当判定为平均变化率在预先规定的范围外时(即，当判定为平均变化率不在预先规定的范围内时)，如果基准强度值下降，第一判定部有可能不能准确地判定旋转机是否发生异常。对此，更新部在判定为平均变化率在预先规定的范围外时，不更新基准强度值。
在所述结构中，所述第二判定部使用下述公式计算出所述平均变化率，所述更新部在所述基准强度值的更新中，设所述规定期间的最后的所述强度值为所述基准强度值，
平均变化率＝|VF-VL|÷T，
其中，T表示所述规定期间，VF表示所述规定期间的最初的所述强度值，VL表示所述规定期间的最后的所述强度值。
该结构是被更新的基准强度值的一例。
在所述结构中，所述第二判定部设如下处理为第三处理，每当经过所述规定期间时，除了所述第二处理还进行所述第三处理，其中，该处理是当经过了所述规定期间时，将所述规定期间的所述平均变化率除以预先规定的基准倾斜计算出倾斜比，并判定所述倾斜比是否超过预先规定的第二阈值的处理，当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内、且所述第三处理的结果是判定为所述倾斜比在所述第二阈值以下时，所述更新部更新所述基准强度值，将所述规定期间的最后的所述强度值设为所述基准强度值，并且更新所述基准倾斜，将所述规定期间的所述平均变化率设为所述基准倾斜，所述第二判定部在所述基准倾斜被更新了的情况下，在下一个所述规定期间使用被更新了的所述基准倾斜进行所述第三处理。
根据该结构，除了考虑平均变化率以外还考虑倾斜比(平均变化率除以基准倾斜的值)。据此，即使在强度值不急剧上升而逐渐上升的情况下，也能迅速地检测出旋转机发生了异常。
本实施方式第二方面所涉及的旋转机的异常检测方法使用检测从具备旋转体的旋转机产生的弹性波的传感器，检测所述旋转机的异常，所述旋转机的异常检测方法包括：第一步骤，取得将表示所述弹性波的强度的强度值按时序排列的数据，所述强度值利用从所述传感器输出的信号而生成；第二步骤，设如下处理为第一处理，当所述第一处理的结果是所述强度比超过预先规定的第一阈值时，判定为所述旋转机异常，其中，该处理是将包含在所述数据中的所述强度值依次除以预先规定的基准强度值而计算出强度比，且将所述强度比依次与所述第一阈值进行比较，来判定所述强度比是否超过所述第一阈值的处理；第三步骤，设在经过了规定期间时，计算出所述规定期间中的所述数据的平均变化率，并判定所述平均变化率是否在预先规定的范围内的处理为第二处理，每当经过所述规定期间时进行所述第二处理；以及第四步骤，当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内时，进行降低所述基准强度值的更新，其中，所述第二步骤在所述基准强度值被更新了的情况下，在下一个所述规定期间，使用被更新了的所述基准强度值进行所述第一处理。
根据本实施方式第二方面所涉及的旋转机的异常检测方法，具有与本实施方式第一方面所涉及的旋转机的异常检测装置同样的作用效果。
本实施方式第三方面所涉及的旋转机是具备所述异常检测装置的旋转机。
根据本实施方式第三方面所涉及的旋转机，具有与本实施方式第一方面所涉及的旋转机的异常检测装置同样的作用效果。
本申请以2015年10月28日提出的日本国专利申请特愿2015-211558号为基础，其内容包含在本申请中。
为了表述本发明，在所述说明中参照附图并通过实施方式适当且充分说明了本发明，但应认为只要是本领域技术人员，就能容易地对所述的实施方式进行变更及/或改良。因此，本领域技术人员所实施的变更方式或改良方式只要不脱离权利要求书记载的权利范围，就应解释为该变更方式或该改良方式包含在该权利要求范围内。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供旋转机的异常检测装置、旋转机的异常检测方法以及旋转机。

Claims (7)

1.一种旋转机的异常检测装置，使用检测从具备旋转体的旋转机产生的弹性波的传感器，检测所述旋转机的异常，所述旋转机的异常检测装置的特征在于包括：
取得部，取得将表示所述弹性波的强度的强度值按时序排列的数据，所述强度值利用从所述传感器输出的信号而生成；
第一判定部，设如下处理为第一处理，当所述第一处理的结果是所述强度比超过预先规定的第一阈值时，判定为所述旋转机异常，其中，该处理是将包含在所述数据中的所述强度值依次除以预先规定的基准强度值而计算出强度比，且将所述强度比依次与所述第一阈值进行比较，来判定所述强度比是否超过所述第一阈值的处理；
第二判定部，设在经过了规定期间时，计算出所述规定期间中的所述数据的平均变化率，来判定所述平均变化率是否在预先规定的范围内的处理为第二处理，每当经过所述规定期间时进行所述第二处理；以及
更新部，当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内时，进行降低所述基准强度值的更新，其中，
所述第一判定部在所述基准强度值被更新了的情况下，在下一个所述规定期间，使用被更新了的所述基准强度值进行所述第一处理。
2.根据权利要求1所述的旋转机的异常检测装置，其特征在于，
所述更新部当判定为所述平均变化率在所述范围外时，不更新所述基准强度值。
3.根据权利要求1或2所述的旋转机的异常检测装置，其特征在于，
所述第二判定部使用下述公式计算出所述平均变化率，
所述更新部在所述基准强度值的更新中，设所述规定期间的最后的所述强度值为所述基准强度值，
平均变化率＝|VF-VL|÷T，
其中，T表示所述规定期间，VF表示所述规定期间的最初的所述强度值，VL表示所述规定期间的最后的所述强度值。
4.根据权利要求3所述的旋转机的异常检测装置，其特征在于，
所述第二判定部设如下处理为第三处理，每当经过所述规定期间时，除了所述第二处理还进行所述第三处理，其中，该处理是当经过了所述规定期间时，将所述规定期间的所述平均变化率除以预先规定的基准倾斜计算出倾斜比，并判定所述倾斜比是否超过预先规定的第二阈值的处理，
当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内、且所述第三处理的结果是判定为所述倾斜比在所述第二阈值以下时，所述更新部更新所述基准强度值，将所述规定期间的最后的所述强度值设为所述基准强度值，并且更新所述基准倾斜，将所述规定期间的所述平均变化率设为所述基准倾斜，
所述第二判定部在所述基准倾斜被更新了的情况下，在下一个所述规定期间使用被更新了的所述基准倾斜进行所述第三处理。
5.根据权利要求1所述的旋转机的异常检测装置，其特征在于，
所述取得部将从所述传感器输出的所述信号的均方根设为所述强度值。
6.一种旋转机的异常检测方法，使用检测从具备旋转体的旋转机产生的弹性波的传感器，检测所述旋转机的异常，所述旋转机的异常检测方法的特征在于包括：
第一步骤，取得将表示所述弹性波的强度的强度值按时序排列的数据，所述强度值利用从所述传感器输出的信号而生成；
第二步骤，设如下处理为第一处理，当所述第一处理的结果是所述强度比超过预先规定的第一阈值时，判定为所述旋转机异常，其中，该处理是将包含在所述数据中的所述强度值依次除以预先规定的基准强度值而计算出强度比，且将所述强度比依次与所述第一阈值进行比较，来判定所述强度比是否超过所述第一阈值的处理；
第三步骤，设在经过了规定期间时，计算出所述规定期间中的所述数据的平均变化率，并判定所述平均变化率是否在预先规定的范围内的处理为第二处理，每当经过所述规定期间时进行所述第二处理；以及
第四步骤，当所述第二处理的结果是判定为所述平均变化率在所述范围内时，进行降低所述基准强度值的更新，其中，
所述第二步骤在所述基准强度值被更新了的情况下，在下一个所述规定期间，使用被更新了的所述基准强度值进行所述第一处理。
7.一种旋转机，其特征在于包括：
根据权利要求1所述的异常检测装置。
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