CN110100158A - 旋转机的状态监视系统、旋转机的状态监视方法、程序以及存储介质 - Google Patents

Abstract

旋转机的状态监视系统(100)具有：传感头(2)；前置放大器(4)；主体部(6)；以及温度传感器(23)，设置于前置放大器(4)，测量电动机(1)的周围温度并且输出周围温度值。传感头(2)包括：加速度传感器(11)，测量电动机的振动并且输出振动值；以及温度传感器(12)，测量电动机(1)的表面温度，并且输出旋转机表面温度值。主体部(6)具有：处理部(31)，将当前的振动值与判定阈值进行比较，来判定电动机(1)的状态；显示部(7)，显示振动值、旋转机表面温度值以及周围温度值；输出部(35)，输出处理部(31)的判定结果；以及通信部(33)，从上位系统接收判定阈值，并且将当前的振动值以及判定结果发送至上位系统。

Description

旋转机的状态监视系统、旋转机的状态监视方法、程序以及存 储介质

技术领域

本发明涉及一种旋转机的状态监视系统、旋转机的状态监视方法、使计算机执行该方法的程序以及存储该程序的存储介质。

背景技术

已知一种诊断旋转机的异常的技术。例如，日本特开2007-10415号公报(专利文献1)公开了用于诊断旋转机的轴承部分的异常的装置以及方法。异常诊断装置通过测量在旋转机的轴承部分发生的振动，并将根据测量的振动数据计算出的代表值与预先登记的诊断阈值进行比较，来判定轴承部分的异常。

专利文献1：日本特开2007-10415号公报

发明内容

如日本特开2007-10415号公报(专利文献1)所公示，在旋转机的异常的判定中仅使用振动值。然而，在仅基于振动值来判定的情况下，存在判定结果的可靠性较低这样的问题。

本发明的目的在于提供一种与旋转机的状态监视相关的技术，用于以较高的可靠性来判定旋转机的异常。

解决问题的手段

本发明的一个方面的旋转机的状态监视系统具有：传感头(sensor head)，能够安装在旋转机上；前置放大器(preamp)；主体部；以及第二温度传感器，设置于前置放大器或者主体部，测量旋转机的周围温度并输出周围温度值。传感头包括：加速度传感器，测量旋转机的振动并输出振动值；第一温度传感器，测量旋转机的表面温度，并输出旋转机表面温度值。前置放大器对来自加速度传感器的振动值和来自第一温度传感器的旋转机表面温度值进行中继。主体部具有：处理部，将当前的振动值与判定阈值进行比较来判定旋转机的状态；显示部，显示振动值、旋转机表面温度值以及周围温度值；输出部，输出处理部的判定结果；以及通信部，从上位系统接收判定阈值，并且将当前的振动值以及判定结果发送到上位系统。

优选的是，第二温度传感器内置于前置放大器。前置放大器对从加速度传感器、第一温度传感器以及第二温度传感器中的每一个输出的模拟信号进行放大，并且将放大的模拟信号变换为数字信号。

优选的是，第二温度传感器内置于主体部。前置放大器对从加速度传感器、第一温度传感器中的每一个输出的模拟信号进行放大，并且将放大的模拟信号变换为数字信号。主体部对从第二温度传感器输出的模拟信号进行放大，并且将放大的模拟信号变换为数字信号。

优选的是，旋转机的状态监视系统还具有：线缆，用于将从传感头输出的模拟信号传递到前置放大器；以及连接器，能够将传感头与线缆连接，并且能够从线缆卸下传感头。

根据本发明的一个方面的旋转机的状态监视方法，其中，所述旋转机的状态监视方法具有如下步骤：处理部从传感头获取振动值和旋转机表面温度值，并且处理部从测量旋转机的周围温度的第二温度传感器获取周围温度值，所述传感头包含测量旋转机的振动的加速度传感器以及测量旋转机的表面温度的第一温度传感器，并且能够安装在旋转机上；处理部将当前的振动值与判定阈值进行比较，来判定旋转机的状态；显示部显示振动值、旋转机表面温度值以及周围温度值；输出部输出处理部的判定结果；通信部从上位系统接收判定阈值。

根据本发明的一个方面的程序，其中，所述程序使计算机执行如下步骤：从传感头获取振动值和旋转机表面温度值，并且从测量旋转机的周围温度的第二温度传感器获取周围温度值，所述传感头包含测量旋转机的振动的加速度传感器以及测量旋转机的表面温度的第一温度传感器，并且能够安装在旋转机上；将当前的振动值与判定阈值进行比较，来判定旋转机的状态；由显示部显示振动值、旋转机表面温度值以及周围温度值；由输出部输出通过判定步骤而获得的判定结果；由通信部从上位系统接收判定阈值。

根据本发明的一个方面的存储介质是计算机可读存储介质，其存储有上述的程序。

发明效果

根据本发明，除了旋转机的振动值，还能够同时测量旋转机自身的温度以及旋转机的周围温度。在基于振动值来判断旋转机的状态是否异常时，能够考虑旋转机的温度以及旋转机的周围温度。因此，能够提高旋转机的异常判定的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的旋转机的状态监视系统的结构的概略图。

图2是表示图1所示的传感头的例子的图。

图3是图1所示的状态监视系统的框图。

图4是说明状态监视的两个模式中的第一模式的图。

图5是说明状态监视的两个模式中的第二模式的图。

图6是表示振动值相对于两个电动机的运转时间的变化的曲线图。

图7是通过表的方式表示两个电动机的表面温度(电动机温度)以及周围温度的第一例的图。

图8是通过表的方式表示两个电动机的表面温度(电动机温度)以及周围温度的第二例的图。

图9是表示振动值、电动机温度、以及周围温度的趋势的例子的图。

图10是本发明的实施方式的状态监视系统的框图。

图11是用于说明由状态监视系统执行的监视处理以及异常判定处理的流程图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。需要说明的是，对图中的相同或者相当的部分标注相同的符号，不重复其说明。

图1是本发明的一实施方式的旋转机的状态监视系统的结构的概略图。如图1所示，状态监视系统100具有传感头2、前置放大器4、主体部6。传感头2经由连接器3以及线缆4a与前置放大器4连接。前置放大器4通过线缆4b与主体部6连接。

传感头2安装在电动机(旋转机)1的表面，测定电动机1的振动数以及电动机1的表面温度。传感头2以模拟信号的形式来输出表示电动机1的振动数的振动数据以及表示电动机1的表面温度的温度数据。

前置放大器4经由线缆4b从主体部6接收电源电压。前置放大器4从传感头2接收振动数据以及温度数据，并将这些数据变换为数字数据。

前置放大器4还测量电动机1的周围温度。前置放大器4经由线缆4b将表示电动机1的振动数的振动数据、表示电动机1的表面温度的温度数据以及表示电动机1的周围温度的温度数据发送至主体部6。

主体部6具有显示部7。显示部7显示与电动机1的振动数相关的数据、与电动机1的表面温度相关的温度数据以及与电动机1的周围温度相关的温度数据。进一步地，主体部6将振动数据与判定阈值进行比较，来判定电动机1是否正常。主体部6能够通过显示部7显示其判定结果。

主体部6与上位系统10连接，并从上位系统10接收判定阈值。判定阈值例如由用户输入到上位系统10，并从上位系统10传送到主体部6。另一方面，主体部6将当前的振动值以及当前的温度值发送到上位系统10。进一步地，主体部6将与电动机1的状态相关的判定结果发送到上位系统10。

图2是表示图1所示的传感头的例子的图。如图2所示，传感头2具有螺纹部5，用于将传感头2安装在电动机1的表面。如后所述，加速度传感器以及温度传感器内置于传感头2的内部。通过将传感头2安装在电动机1的表面，加速度传感器以及温度传感器与电动机1的表面接触。需要说明的是，考虑电动机1的设置环境，在传感头2中采用具有防尘性、防水性以及耐油性的保护结构。

根据该实施方式，传感头2能够通过连接器3与线缆4a连接，并且能够从线缆4a上拆卸。在将传感头2安装于电动机1时或者在将传感头2从电动机1拆卸时，需要使传感头2旋转。在传感头2直接与线缆4a连接的情况下，使传感头2旋转可能导致线缆4a发生扭曲。通过在将传感头2从连接器3卸下的状态下旋转传感头2，从而能够防止线缆4a发生扭曲。因此，例如在将线缆4a布线在管道内的情况下能够易于更换传感头2。

图3是图1所示的状态监视系统100的框图。如图3所示，传感头2包含加速度传感器11以及温度传感器12。加速度传感器11是用于检测电动机1的振动的传感器。加速度传感器11例如能够检测到10kHz为止的振动频率、0.5G～10G的范围的振动加速度、以及0.5m/s～100m/s的范围的振动速度。温度传感器12是用于检测电动机1的表面温度的传感器。

前置放大器4包括滤波器21、22、温度传感器23、放大器24、25、26、A/D转换器(converter)27、以及通信电路28。滤波器21去除从加速度传感器11经由线缆4a发送的模拟信号(振动数据)中包含的噪音。滤波器22去除从温度传感器12经由线缆4a发送的模拟信号(温度数据)中包含的噪音。放大器24、25分别放大通过滤波器21、22的模拟信号。因此，前置放大器4也能够称为对来自加速度传感器11的振动值和来自温度传感器12的旋转机表面温度值进行中继的前置放大器。

温度传感器23检测电动机1的周围温度，并输出表示该检测的温度的模拟信号。放大器26对从温度传感器23输出的模拟信号进行放大。

A/D转换器27将从放大器24、25、26中的每一个输出的模拟信号变换为数字信号。通信电路28将从A/D转换器27输出的数字信号经由线缆4b发送至主体部6。

主体部6包括显示部7、处理部31、通信电路32、33、驱动电路34、输出部35、电源电路36、以及存储部37。处理部31例如通过CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等运算装置(计算机)来实现，从存储部37读取程序，并执行该程序。通信电路32经由线缆4b从前置放大器4接收数字信号(振动数据以及温度数据)。处理部31使振动数据以及温度数据显示在显示部7上。处理部31将振动数据与判定阈值进行比较，来判定电动机1有无异常。处理部31使该判定结果显示在显示部7上，并且经由通信电路33输出至上位系统。

处理部31控制驱动电路34从而驱动输出部35。例如，在判定电动机1的状态是异常的情况下，使输出部35进行表示该异常的输出。

电源电路36将用于使主体部6动作的内部电源供给至主体部6，并且通过线缆4b将用于使前置放大器4动作的内部电源供给至前置放大器4。

存储部37是以非易失性的方式存储使处理部31动作的程序的存储介质。可以将程序从上位系统经由通信电路33提供至主体部6，也可以通过其他的存储介质(例如USB存储器等)提供至主体部6。进一步地，存储部37可以统合到处理部31中。

根据该实施方式，针对状态监视，状态监视系统能够具有以下描述的两个模式中的一个或者两个。图4是说明状态监视的两个模式中的第一模式的图。

如图4所示，在第一模式下监视振动加速度的趋势。在第一模式中，针对振动加速度，将电动机1处于全新状态时的值(初始值)与当前值进行比较。

随着电动机的使用时间的经过，振动加速度的值增大。针对当前值与初始值的比率，设定两个判定阈值。在图4所示的例子中，第一阈值(阈值(1))设定为初始值的3倍的值，第二阈值(阈值(2))设定为初始值的5倍的值。在当前值超过了阈值(1)的情况下，判定电动机1的状态处于注意级别。进一步地，在当前值超过了阈值(2)的情况下，判定电动机1的状态处于异常状态的级别。

图5是说明状态监视的两个模式中的第二模式的图。如图5所示，通过将振动级别值与标准(例如ISO标准或者JIS标准等)或者单独设定的基准进行比较，从而能判定电动机1的状态。例如，如图5(a)所示，针对判定轴承以外的电动机1的部分的状态，根据振动速度的值，判定电动机的当前的级别属于A～D中的哪一个。图5(a)中的“类I”～“类IV”表示基于电动机的额定值等的分类。针对轴承的状态的判定，例如如图5(b)所示，对振动加速度进行监视。根据基准，判定相对于轴径与转速的乘积的振动加速度。在该模式中，即使电动机1全新的时的振动速度或者振动加速度不清楚，也能够判定电动机1的状态。

在这两个模式中，判定阈值可以是预先确定的值。该情况下的判定阈值始终是基准值。用户可以根据电动机1的使用状态来调整判定阈值。

在上述的两个模式中，通过考虑温度值，能够提高阈值设定的精度。例如，在非全新的电动机中，在开始驱动之后以及驱动一定时间后，振动值以及电动机的表面温度变为如下值。需要说明的是，下述的数值是作为例子而示出的，并不限定本发明。

开始驱动之后：振动值1.75m/s²、电动机的表面温度：5℃

经过一定时间后：振动值0.46m/s²、电动机的温度：40℃(饱和)

该例子示出了振动值取决于电动机的表面温度(电动机温度)的情况。作为振动值取决于电动机温度而发生变化的原因，考虑是因为轴承部的润滑油的粘性因温度而发生了变化。在开始驱动电动机之后，由于润滑油的粘度较高，因此振动易于传到电动机的壳体。因此振动值较高。

另一方面，在该电动机被设置在周围温度较高的环境下的情况下，上述的振动值可能不会显著地发生变化。在周围温度较高并且旋转机自身的温度也较高的情况下，与低温时相比润滑油的粘度较低。因此振动值有变低的趋势。在不考虑温度的影响而仅基于振动值来设定异常判定的阈值的情况下，可能将处于异常的旋转机的状态判定为正常状态。

根据本发明的实施方式，除了振动值，旋转机的状态监视系统还能够同时测定旋转机自身的温度以及旋转机的周围温度。除了振动值，用户还能够考虑旋转机自身的温度以及旋转机的周围温度从而能够适当地确定判定的阈值。由此，能够提高旋转机的异常判定的可靠性。下面，对设定判定阈值的例子进行说明。

图6是表示振动值相对于两个电动机的运转时间的变化的曲线图。图7是通过表的方式表示两个电动机的表面温度(电动机温度)以及周围温度的第一例的图。参考图6以及图7，相同的型号的两个电动机A、B同时导入到相同的规格的两个装置中。

在第一例中，电动机A的电动机温度高于电动机B的电动机温度。然而，在两个电动机之间，电动机温度与周围温度之间的差同样为5℃。在该情况下，能够判断电动机A、B的负载相同，并且电动机温度受到周围温度的影响。用户能够判断电动机A的判定阈值需要低于电动机B的判定阈值。由此，能够适当地调整电动机A的判定阈值。

图8是通过表的方式表示两个电动机的表面温度(电动机温度)以及周围温度的第二例的图。在第二例中，电动机A的表面温度高于电动机B的表面温度。另一方面，周围温度在两个电动机A、B之间是相同的。在该情况下，能推定电动机A的负载高于电动机B的负载。

如上所述，振动值受温度影响。因此，认为随着电动机温度的上升，电动机A的振动数处于变小的趋势。在该情况下，用户能够判断电动机A的判定阈值需要低于电动机B的判定阈值。由此，能够适当地调整电动机A的判定阈值。

进一步地，根据本发明的实施方式，能够通过考虑温度的影响来变更数据获取的时刻。图9是表示振动值、电动机温度、以及周围温度的趋势的例子的图。图9所示的数据是在一天中的某个时刻获取的。根据图9，虽然在电动机温度较低时振动值较高，但周围温度几乎没有变化。考虑到这是表示在数据获取时刻电动机处于负载较轻的状态或者电动机开始起动的状态。

这样，由于装置的运转状态等，数据获取时刻的电动机的运行状态有可能每天不同。因此，用户注意需要根据电动机的运行状态，来改变数据获取的时刻。例如通过在电动机表面的温度较低的时刻来获取数据，能够早期地检测出电动机的异常。

在图3所示的结构中，用于测量电动机1的周围温度的温度传感器23设定在前置放大器4上。但是本发明的实施方式并不限定于此。图10是本发明的实施方式的状态监视系统100的框图。

如图10所示，可以将温度传感器23设置在主体部6上。在图10所示的结构中，将对温度传感器23的输出进行放大的放大器26以及用于将放大器26的输出信号变换为数字信号的A/D转换器38设置在主体部6上。处理部31从A/D转换器38接收数字信号。

图11是用于说明由状态监视系统100执行的监视处理以及异常判定处理的流程图。主体部6的处理部31调用并执行存储在存储部37中的程序。由此，能执行图11所示的处理。

参考图3以及图11，在步骤S10中，处理部31获取分别由加速度传感器11、温度传感器12以及温度传感器23检测出的电动机1的振动值、电动机1的电动机温度的值以及电动机1的周边温度的值。在步骤S11中，处理部31从上位系统获取判定阈值。执行步骤S11的处理的时刻并没有特别的限定。例如，可以以用户将判定阈值输入到上位系统作为触发，将判定阈值从上位系统发送到主体部6。

在步骤S12中，处理部31将振动值与判定阈值进行比较，来判定电动机1的状态。在步骤S13中，处理部31使该判定结果显示在显示部7上。显示部7显示电动机1的状态。需要说明的是，显示的方式没有特别的限定。进一步地，在步骤S14中，处理部31将该判定结果输出至主体部6的外部。例如处理部31通过输出部35将表示判定结果的信号输出至主体部6的外部。处理部31可以经由通信电路33将处理部31的判定结果发送到上位系统。然后，处理从步骤S14返回到步骤S10。需要说明的是，也可以仅执行步骤S13、S14中的任意一方的处理。

进一步地，处理部31使在步骤S15中、在步骤S11中获取的振动值、电动机1的表面温度的值以及电动机1的周围温度显示在显示部7上。步骤S13中的显示处理和步骤S15中的显示处理可以同时进行。或者，通过用户的设定，可以交替地进行步骤S13中的显示处理和步骤S15中的显示处理。在步骤S15之后，处理返回到步骤S10。

如上所述，根据本发明的实施方式，除了电动机(旋转机)的振动值，还同时测定电动机自身的表面温度以及电动机的周围温度，从而能够提高电动机的异常判定的可靠性。

应当认为此次公开的实施方式只是全部方面的示例而非限制性的。本发明的范围并非由上述说明来表示，而是由权利要求范围来表示，意在包括与权利要求范围等同的含义和在该范围内的全部变更。

附图符号的说明

1电动机，2传感头，3连接器，4前置放大器，4a、4b线缆，5螺纹部，6主体部，7显示部，10上位系统，11加速度传感器，12、23温度传感器，21、22滤波器，24、25、26放大器，27、38A/D转换器，28、32、33通信电路，31处理部，34驱动电路，35输出部，36电源电路，37存储部，100状态监视系统，S10、S11、S12、S13、S14、S15步骤。

Claims (7)

1.一种旋转机的状态监视系统，其中，

所述旋转机的状态监视系统具有：

传感头，能够安装在所述旋转机上，包含测量旋转机的振动并且输出振动值的加速度传感器以及测量所述旋转机的表面温度并且输出旋转机表面温度值的第一温度传感器；

前置放大器，对来自所述加速度传感器的所述振动值和来自所述第一温度传感器的所述旋转机表面温度值进行中继；

主体部；以及

第二温度传感器，设置在所述前置放大器或者所述主体部上，测量所述旋转机的周围温度并且输出周围温度值，

所述主体部包括：

处理部，将当前的振动值与判定阈值进行比较，来判定所述旋转机的状态；

显示部，显示所述振动值、所述旋转机表面温度值以及所述周围温度值；

输出部，输出所述处理部的判定结果；以及

通信部，从上位系统接收所述判定阈值，并且将所述当前的振动值以及所述判定结果发送至所述上位系统。

2.如权利要求1所述的旋转机的状态监视系统，其中，

所述第二温度传感器内置于所述前置放大器，

所述前置放大器对从所述加速度传感器、所述第一温度传感器以及所述第二温度传感器中的每一个输出的模拟信号进行放大，并且将放大的模拟信号变换为数字信号。

3.如权利要求1所述的旋转机的状态监视系统，其中，

所述第二温度传感器内置于所述主体部，

所述前置放大器对从所述加速度传感器、所述第一温度传感器中的每一个输出的模拟信号进行放大，并且将放大的模拟信号变换为数字信号，

所述主体部对从所述第二温度传感器输出的模拟信号进行放大，并且将放大的模拟信号变换为数字信号。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转机的状态监视系统，其中，

所述旋转机的状态监视系统还具有：

线缆，用于将从所述传感头输出的模拟信号传递至所述前置放大器；

连接器，能够将所述传感头与所述线缆连接，并且能够将所述传感头从所述线缆上拆卸。

5.一种旋转机的状态监视方法，其中，

所述旋转机的状态监视方法具有如下步骤：

处理部从传感头获取振动值和旋转机表面温度值，并且所述处理部从测量所述旋转机的周围温度的第二温度传感器获取周围温度值，所述传感头能够安装在所述旋转机上，包含测量旋转机的振动的加速度传感器以及测量所述旋转机的表面温度的第一温度传感器；

所述处理部将当前的振动值与判定阈值进行比较，来判定所述旋转机的状态；

显示部显示所述振动值、所述旋转机表面温度值以及所述周围温度值；

输出部输出所述处理部的判定结果；

通信部从上位系统接收所述判定阈值。

6.一种程序，其中，所述程序使计算机执行如下步骤：

从传感头获取振动值和旋转机表面温度值，并且从测量所述旋转机的周围温度的第二温度传感器获取周围温度值，所述传感头能够安装在所述旋转机上，包含测量旋转机的振动的加速度传感器以及测量所述旋转机的表面温度的第一温度传感器；

将当前的振动值与判定阈值进行比较，来判定所述旋转机的状态；

由显示部显示所述振动值、所述旋转机表面温度值以及所述周围温度值；

由输出部输出通过所述判定步骤而获得的判定结果；

由通信部从上位系统接收所述判定阈值。

7.一种计算机可读存储介质，其中，存储有权利要求6中所述的程序。