CN115004004A - 龟裂推测装置和故障诊断装置以及龟裂推测方法和旋转电机的故障诊断方法 - Google Patents

龟裂推测装置和故障诊断装置以及龟裂推测方法和旋转电机的故障诊断方法 Download PDF

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CN115004004A
CN115004004A CN202080094400.7A CN202080094400A CN115004004A CN 115004004 A CN115004004 A CN 115004004A CN 202080094400 A CN202080094400 A CN 202080094400A CN 115004004 A CN115004004 A CN 115004004A
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叶名纪彦
秋吉雅夫
天谷贤治
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Abstract

具备：形状模型设定部(21)，设定被施加外力的对象构造物(7)的形状模型、形状模型中的预想发生隐藏的龟裂的龟裂候补面(7fc)以及形状模型的观测面(7fo)；推测模型生成部(22)，依次变更根据形状模型制作的构造解析模型中的龟裂候补面(7fc)的边界条件，生成对构造解析模型进行数值解析而得到的推测模型；以及龟裂状态解析部(3)，应用表示通过观测面(7fo)的实测值得到的观测面(7fo)的变形的观测面变形矢量、推测模型以及表示在龟裂候补面(7fc)中有无龟裂(9)的潜在变量，通过概率推论，同时求出龟裂候补面(7fc)中的负荷和变位的分布，从而推测龟裂(9)的位置和大小。

Description

龟裂推测装置和故障诊断装置以及龟裂推测方法和旋转电机 的故障诊断方法
技术领域
本申请涉及龟裂推测装置和故障诊断装置以及龟裂推测方法和旋转电机的故障诊断方法。
背景技术
一般而言，从在涡轮发电机中应用的旋转电机中的转子构造等的表面看不到的隐藏的龟裂无法通过目视检查来检查，在通常的检查中没有注意到而龟裂扩大，影响构造物的寿命。因此，探测从表面隐藏的龟裂对于构造物的检查成为重要的课题，有通过构造表面的应变测量、超声波探伤(例如参照专利文献1)、X射线检查等非破坏地检查隐藏的龟裂的方法。
构造表面的应变测量相比于其他非破坏检查方法，装置易于小型化且能够低成本地实现。但是，由于并非直接测量龟裂自身，所以需要通过使用构造表面的应变和龟裂的关系的逆解析，推测从表面看不到的隐藏的龟裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-159477号公报(段落0013～0031、图1～图8)
发明内容
作为推测从表面隐藏的龟裂的方法，有将龟裂和表面的形状变化的关系预先准备为学习数据，依据该数据推测龟裂的位置和大小的方法。但是，该推测求解逆问题，成为不适定问题。在不适定问题的情况下，在想要通过学习数据和最小二乘法根据测量数据推测隐藏的龟裂时，精度降低，无法决定装置的停止或者使用期间。
本申请公开用于解决如上述的课题的技术，其目的在于根据表面的形状变化高精度地推测龟裂的尺寸和位置。
本申请公开的龟裂推测装置的特征在于，具备：形状模型设定部，设定作为检查对象的被施加外力的对象构造物的形状模型、预想发生从所述形状模型的表面隐藏的龟裂的龟裂候补面以及所述形状模型的表面中的成为测量对象的观测面；推测模型生成部，根据对根据所述形状模型制作的构造解析模型进行数值解析而得到的将所述龟裂候补面的状态和所述观测面的状态关联起来的矩阵，生成根据所述观测面的状态推测所述龟裂候补面的状态的矩阵；以及龟裂状态解析部，应用表示通过所述观测面的实际的测量值得到的所述观测面的变形的观测面变形矢量、所述推测模型以及表示在所述龟裂候补面有无龟裂的潜在变量，通过概率推论同时求出所述龟裂候补面中的负荷和变位的分布，从而推测所述龟裂的位置和大小。
本申请公开的龟裂推测方法的特征在于，包括：形状模型设定步骤，设定作为检查对象的被施加外力的对象构造物的形状模型、在从所述形状模型的表面隐藏的部分预想发生龟裂的龟裂候补面以及所述形状模型的表面中的成为测量对象的观测面；推测模型生成步骤，根据对根据所述形状模型制作的构造解析模型进行数值解析而得到的将所述龟裂候补面的状态和所述观测面的状态关联起来的矩阵，生成根据所述观测面的状态推测所述龟裂候补面的状态的矩阵；受理所述观测面的实际的测量值的步骤；以及龟裂状态解析步骤，应用表示从所述测量值得到的所述观测面的变形的观测面变形矢量、所述推测模型以及表示在所述龟裂候补面有无龟裂的潜在变量，通过概率推论同时求出所述龟裂候补面中的负荷和变位的分布，从而推测所述龟裂的位置和大小。
根据本申请公开的龟裂推测装置或者龟裂推测方法，在逆解析中，使用表示龟裂发生的面的变位以及负荷具有的性质的潜在变量，所以能够根据表面的形状变化，高精度地推测隐藏的龟裂的状态。
附图说明
图1是用于说明实施方式1的龟裂推测装置的结构的框图。
图2是示出实施方式1的龟裂推测装置的动作以及龟裂推测方法的流程图。
图3A和图3B分别是示出实施方式1的龟裂推测装置的动作以及示出在龟裂推测方法中在对平板施加拉伸负荷时以及在施加弯曲力矩时设想龟裂的发生的龟裂候补面和观测面的关系的立体图。
图4A和图4B分别是示出实施方式1的龟裂推测装置的动作以及示出在龟裂推测方法中针对每个要素分割龟裂候补面的状态以及针对每个要素分割观测面的状态的示意图。
图5是示出实施方式1的龟裂推测装置的推测模型生成部的动作或者推测模型生成步骤的流程图。
图6是示出在实施方式1的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中储存龟裂候补面的变位信息的存储器构造的图。
图7是示出在实施方式1的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中储存观测面的变形信息的存储器构造的图。
图8是示出在实施方式1的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中储存龟裂候补面的负荷信息的存储器构造的图。
图9是示出实施方式1的龟裂推测装置的龟裂状态推测部的动作或者龟裂状态推测步骤的流程图。
图10是示出执行包括实施方式1的各实施方式的龟裂推测装置的运算处理的部分或者用软件实现龟裂推测方法、旋转电机的故障诊断方法的至少一部分的功能的例子的图。
图11A和图11B分别是示出包括实施方式1的各实施方式的龟裂推测装置的动作、示出在龟裂推测方法或者旋转电机的故障诊断方法中对圆筒施加内压时的坐标系的立体图以及示出施加内压的状态的俯视图。
图12是示出在实施方式2所涉及的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中储存观测面的变位变化的信息的存储器构造的图。
图13是示出在实施方式2所涉及的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中储存观测面的角度变化的信息的存储器构造的图。
图14是用于说明实施方式3的龟裂推测装置的结构的框图。
图15是示出实施方式3的龟裂推测装置的动作或者龟裂推测方法的流程图。
图16是示出实施方式4的故障诊断装置的整体结构的图。
图17是示出作为实施方式4的故障诊断装置的追加动作或者作为旋转电机的故障诊断方法的追加工序的流程图。
图18是示出作为实施方式5的故障诊断装置的追加动作或者作为旋转电机的故障诊断方法的追加工序的流程图。
(符号说明)
1：龟裂推测装置；2：模型生成部；21：形状模型设定部；211：检查负荷设定部；22：推测模型生成部；3：龟裂状态解析部；31：测量数据取得部；311：检查负荷指示部；32：龟裂状态推测部；5：故障诊断装置；52：终端；53：警报机；6：测量装置(测量器)；7：对象构造物；70：旋转电机；7fc：龟裂候补面；7fo：观测面；9：龟裂；D：正向系数矩阵；Efc：要素；Efo：要素；Εmeasure：观测面矩阵；G：刚性矩阵；Lt：拉伸负荷(外力)；Mb：弯曲力矩(外力)；Pi：内压(外力)；Δans：变位分布(后验分布)；Δcrack_diff：龟裂面矩阵；λ：基准值(判定基准)。
具体实施方式
以下，根据附图，说明本申请的各实施方式的龟裂推测装置、龟裂推测方法以及旋转电机的检查方法，在各图中，对同一或者相当部件、部位，附加同一符号进行说明。
实施方式1.
图1～图11是用于说明实施方式1的龟裂推测装置的结构和动作、龟裂推测方法的图，图1是用于说明龟裂推测装置的结构的框图，图2是示出龟裂推测装置的动作或者龟裂推测方法的流程图。而且，图3是示出在对平板施加拉伸负荷时设想龟裂的发生的面(龟裂候补面)和能够从外部测量的观测面的关系的立体图(图3A)和示出对平板施加弯曲力矩时的龟裂候补面和观测面的关系的立体图(图3B)。另外，图4是示出为了进行构造解析而对龟裂候补面按照格子状针对每个要素分割的状态的示意图(图4A)和示出针对每个要素分割观测面的状态的示意图(图4B)。
而且，图5是示出构成龟裂推测装置的推测模型生成部的动作或者推测模型生成步骤的流程图。图6至图8分别是示出在生成在图5中说明的推测模型时储存的存储器构造的图，图6是示出储存龟裂候补面的变位信息的存储器构造的图，图7是示出储存观测面的变形信息的存储器构造的图，图8是示出储存龟裂候补面的负荷信息的存储器构造的图。
图9是示出构成龟裂推测装置的龟裂状态推测部的动作或者龟裂状态推测步骤的流程图。另外，图10是示出执行本实施方式1或者以后的实施方式的龟裂推测装置的运算处理的部分或者龟裂推测方法的至少一部分的功能用软件实现时的硬件例的图。而且，图11是示出在龟裂推测装置或者龟裂推测方法中对圆筒施加内压时的坐标系的立体图(图11A)和示出施加内压的状态的俯视图(图11B)。
在包括本实施方式的各实施方式的龟裂推测装置或者龟裂推测方法、旋转电机的检查方法中，作为用于求解不适定问题的先见信息，使用发生龟裂的面的变位以及负荷具有的性质。由此，根据表面的形状变化，高精度地推测隐藏的龟裂的位置和大小。以下详细说明。
龟裂推测装置1如图1所示，具备：模型生成部2，计算学习数据生成推测模型；龟裂状态解析部3，使用生成的推测模型，根据检查对象表面的测量值，解析龟裂的状态；以及解析结果输出部4，输出解析结果。
模型生成部2包括：形状模型设定部21，设定学习条件；以及推测模型生成部22，根据设定的学习条件，生成在龟裂的推测中使用的推测模型，输出给龟裂状态解析部3。另外，龟裂状态解析部3包括：测量数据取得部31，取得应变、变异等表示检查对象的表面状态的测量数据；以及龟裂状态推测部32，将测量数据应用于推测模型，计算从表面隐藏的龟裂的位置和尺寸，输出给解析结果输出部4。
形状模型设定部21具有作为学习条件，决定检查龟裂的部位，制作检查部位的形状模型，决定假设的龟裂的形状，输出给推测模型生成部22的功能。推测模型生成部22使假设的龟裂的形状、位置逐次变化，对从形状模型制作的构造解析模型进行数值解析，将龟裂候补面的变位、负荷和观测面的变形作为矢量存储到一次存储部，对存储的全部龟裂形状的解析结果进行矩阵表现。然后，使用龟裂候补面的变位和观测面的变形的线性关系，求出龟裂的变位矩阵与观测面的变形矩阵之间的正向系数矩阵。进而，具有使用龟裂候补面的变位和负荷的线性关系，求出龟裂的变位矩阵和龟裂的负荷矩阵的刚性矩阵，输出给龟裂状态推测部32的功能。
测量数据取得部31取得测量作为检查对象的对象构造物的观测面的变形时的测量数据。龟裂状态推测部32使用根据从测量数据取得部31输出的测量数据计算的变位的矩阵和作为推测模型输出的龟裂的过重矩阵、刚性矩阵，根据龟裂候补面的变位，推测龟裂的大小和位置。此时，通过使用表示具有相反关系的龟裂候补面的变位和负荷的稀疏性的潜在变量，利用JE-MAP(Joint estimation-Maximum A Posteriori，联合极大后验估计)推测，同时推测变位和负荷。进而，根据推测的龟裂的大小判断可否使用，计算残存使用期间，输出给解析结果输出部4。
解析结果输出部4根据从龟裂状态推测部32输出的解析结果，输出推测的龟裂的大小和位置。进而，例如，作为针对具有如旋转电机那样的构造体的装置的检查结果，输出装置可否继续使用、装置的残存使用期间等。
根据图2的流程图，说明基于上述结构的动作。首先，模型生成部2执行决定学习数据的条件并依照决定的条件制作学习数据，根据制作的学习数据生成在龟裂状态的推测中使用的推测模型的学习阶段(步骤S2110～S2200)。然后，依据生成的推测模型，龟裂状态解析部3执行根据检查对象的表面状态的测量数据推测龟裂状态的龟裂状态解析阶段(步骤S3100～3200)。最后，解析结果输出部4执行显示(输出)解析结果的结果输出阶段(步骤S4000)。
<学习阶段>
在学习阶段中，作为学习数据条件，执行决定检查有无龟裂的构造体、和推测有无发生龟裂的从构造体表面隐藏的部位、成为用于推测有无发生龟裂的测量对象的构造体表面的部位的检查对象决定步骤(步骤S2110)。例如，如图3A所示，作为构造体，决定平板的对象构造物7，作为推测有无发生龟裂9的对象，决定龟裂候补面7fc。然后，作为测量对象的面，将对象构造物7的表面中的、接近龟裂候补面7fc的区域决定为用于测量应变的观测面7fo。
而且，设想在检查时对对象构造物7施加拉伸负荷Lt的状态，作为该对象构造物7的整体或者一部分，设定检查部位的形状模型(步骤S2120)。在此，在对对象构造物7的整体进行模型化的情况下，将除了负荷以外，对对象构造物7施加的变形的约束、温度分布等掌握为构造解析的边界条件。另一方面，在作为一部分的模型的情况下，将切出的面的变位或者负荷的分布作为边界条件反映到构造解析。
此外，在对象构造物7中，不限于上述拉伸负荷Lt，例如，还有施加如图3B所示的弯曲力矩Mb的情况，但同样地决定检查对象，设定形状模型。首先，如图4A所示，将形状模型内的龟裂候补面7fc按照格子状划分，分解为多个要素Efc。在图4A中，将龟裂候补面7fc在x方向上分割为n个并在y方向上分割为m个，用坐标(i，j)表示成为分割线的格子的交叉点的位置。因此，坐标(i，j)用(0，0)至(n，m)的数字表示。
将该格子交叉的点的一点作为龟裂9，使龟裂9在所有格子的交叉的点(格子点：坐标(i，j))上依次移动。在步骤S2120中，决定该移动时的顺序。针对将龟裂候补面7fc的龟裂9的边界条件改变的每次构造解析，将在龟裂候补面7fc的格子点求出的变位和负荷按照决定的顺序存储。另外，存储的变位的分量是针对图3A或者图3B所示的拉伸负荷Lt或者弯曲力矩Mb在龟裂候补面7fc内变位最大的分量。
接着，如图4B所示，决定作为用于推测龟裂9的测量对象的、作为取得对象构造物7中的表面的变形信息的范围的观测面7fo。在本实施方式中，作为表面的变形，测量应变。该观测面7fo也与龟裂候补面7fc同样地按照格子状划分而分解为多个要素Efo。在图4B中，将观测面7fo在x方向上分割为n个并在z方向上分割为p个，用坐标(k，l)表示成为分割线的格子的交叉点的位置。因此，坐标(k，l)用(0，0)至(n，p)的数字表示。此外，观测面7fo既可以将一个连续的面的一部分作为范围，也可以决定为多个范围的集合，并且还可以决定为用点构成某个范围。
而且，针对将龟裂候补面7fc的龟裂9的边界条件改变的每次构造解析，将在观测面7fo的格子点求出的应变按照决定的顺序存储。该存储的顺序也在步骤S2120中决定。另外，存储的应变的分量是针对图3A或者图3B所示的拉伸负荷Lt或者弯曲力矩Mb，应变最大的分量。另外，关于对2轴(例如z轴和y轴)施加负荷或者力矩的情况下的应变，也可以使用作为评价由于多轴的负荷、构造的影响发生的多轴应力场的应变的参数的主应变、特雷斯卡的(基于屈服条件)等效应变、米塞斯的(基于屈服条件)等效应变。
在通过步骤S2110、S2120设定形状模型时，使用设定的项目，执行自动地制作学习数据以及求出根据学习数据生成的逆矩阵的推测模型生成步骤S2200。此外，上述检查对象决定步骤S2110、形状模型设定步骤S2120由形状模型设定部21执行，以下说明的推测模型生成步骤S2200由推测模型生成部22执行。
参考图5的流程图，说明推测模型生成步骤S2200中的详细的流程。首先，读入在步骤S2110、S2120中决定的包括龟裂候补面7fc和观测面7fo的形状模型和为了学习而假设的龟裂9的形状、位置以及学习的顺序(步骤S2210)。接着，根据形状模型，制作构造解析模型(步骤S2220)。进而，将制作的构造解析的模型中的龟裂候补面7fc和观测面7fo分别分割为多个要素Efc、Efo，提供未发生龟裂9的边界条件，通过构造解析计算龟裂候补面7fc的变位和观测面7fo的变形(步骤S2230)。
接着，将构造解析的模型的龟裂候补面7fc分割为多个要素Efc，提供将包含于该要素Efc的各节点作为龟裂9的边界条件，通过构造解析计算观测面7fo的变形(步骤S2240)。然后，针对作为龟裂9的节点的每个条件，将龟裂候补面7fc的全部节点的变位、负荷的龟裂9的发生前后的差分按照学习的顺序排列，制作矢量。进而，针对观测面7fo的全部节点，将变形的龟裂9的发生前后的差分按照学习的顺序排列，制作矢量(步骤S2250)，将制作的矢量保存到一次存储部(步骤S2260)。
然后，针对龟裂候补面7fc的全部节点，分别判定作为龟裂状态的构造解析是否完成(步骤S2270)。在未完成的情况下(在步骤S2270中“否”)，将龟裂候补面7fc的全部节点作为龟裂状态，所以变更作为龟裂状态的节点(步骤S2280)，返回到步骤S2240，实施构造解析并再执行将矢量保存到一次存储部的工序。
另一方面，如果针对龟裂候补面7fc的全部节点，将各个节点作为龟裂状态的构造解析完成(在步骤S2270中“是”)，则进入到步骤S2290。在步骤S2290中，将保存于一次存储部的龟裂候补面7fc的变位矢量按照读入的学习的顺序排列，制作龟裂面矩阵，根据保存于一次存储部的观测面7fo中的全部节点的变形的矢量，制作观测面矩阵(步骤S2290)。
具体而言，如图6所示，关于龟裂候补面7fc的变位变化的列矢量Δ(0，0)，按照在形状模型设定步骤S2120中决定的顺序，排列龟裂候补面7fc的节点的变位数据。列矢量Δ(0，0)中的δ(i，j)表示龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)的节点的变位。进而，关于学习的发生龟裂9的位置(坐标)的信息，作为龟裂候补面7fc的坐标(i，j)，制作Δ(i，j)的列矢量，用δi_j(i，j)表示该列矢量内的要素。δi_j(i，j)表示将龟裂候补面7fc的坐标(i，j)的节点作为龟裂状态进行构造解析的结果的、龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)的节点的变位。将该列矢量按照在形状模型设定步骤S2120中决定的龟裂9发生的位置的顺序针对每个行排列，制作龟裂面矩阵Δcrack_diff。
接着，如图7所示，观测面7fo的应变变化的列矢量E(0，0)也同样地，按照在形状模型设定步骤S2120中决定的顺序排列观测面7fo的节点的应变数据。列矢量E(0，0)中的ε(k，l)表示观测面7fo中的坐标(k，l)的节点的应变。进而，关于学习的发生龟裂的位置(坐标)的信息，作为龟裂候补面7fc的坐标(i，j)，制作E(i，j)的列矢量，用εi_j(k，l)表示该列矢量内的要素。δi_j(i，j)表示将龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)的节点作为龟裂状态进行构造解析的结果的、龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)的节点的应变。
将该列矢量按照在形状模型设定步骤S2120中决定的龟裂9发生的位置的顺序排列成行，制作龟裂面矩阵Δcrack_diff。
这样，在制作龟裂面矩阵Δcrack_diff和观测面矩阵Emeasure时，使用龟裂候补面7fc的变位和观测面7fo中的全部节点的变形的线性关系，如式(1)所示定义从龟裂面矩阵向观测面矩阵映射的正向系数矩阵D。然后，通过如式(2)所示在式(1)的两边从左侧乘以龟裂面矩阵Δcrack_diff的逆矩阵Δcrack_diff -1，如式(3)所示根据龟裂面矩阵Δcrack_diff和观测面矩阵Emeasure制作正向系数矩阵D(步骤S2300)。
[数学式1]
数学式1
DΔcrack_diff＝Emeasure (1)
DΔcrack_diff[Δcrack_ddiff]-1＝Emeasure[Δcrack_diff]-1 (2)
D＝Emeasure[Δcrack_diff]-1 (3)
接着，将存储于一次存储部的龟裂候补面7fc的负荷矢量按照学习的顺序排列，制作龟裂候补面7fc的负荷矩阵(步骤S2310)。如图8所示，龟裂候补面7fc的负荷变化的列矢量Z(0，0)也按照在形状模型设定步骤S2120中决定的顺序排列龟裂候补面7fc的节点的负荷数据。列矢量Z(0，0)中的ζ(i，j)表示龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)的节点的负荷。进而，关于学习的发生龟裂9的位置(坐标)的信息，作为龟裂候补面7fc的坐标(i，j)，制作坐标(i，j)的列矢量，用ζi_j(i，j)表示该列矢量内的要素。ζi_j(i，j)表示将龟裂候补面7fc的坐标(i，j)的节点作为龟裂状态进行构造解析的结果的、龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)位置的节点的负荷(反作用力)。将该列矢量按照决定的龟裂9的位置(坐标)的顺序针对每个行排列，制作负荷矩阵Zcrack_diff。
接着，根据龟裂候补面7fc的变位和负荷的线性关系，制作刚性矩阵G，制作无龟裂的情况下的龟裂候补面7fc的负荷矢量。负荷矩阵Zcrack_diff和龟裂面矩阵Δcrack_diff成为以下的式(4)所示的关系。在此，Zno_crack是无龟裂的情况下的龟裂候补面7fc的负荷矢量。通过从式(4)的左边使Zcrack_diff向右边移动，使GΔcrack_diff向左边移动，与式(2)同样地，在两边从左侧乘以龟裂面矩阵Δcrack_diff的逆矩阵Δcrack_diff -1，如式(5)所示，求出刚性矩阵G。
[数学式2]
数学式2
Zcrack_diff＝GΔcrack_diff+Zno_crack (4)
G＝(zcrack_diff-Zno_crack)[Δcrack_diff]-1 (5)
然后，通过将制作的正向系数矩阵D、刚性矩阵G、无龟裂的情况下的负荷矢量作为用于推测龟裂的模型，输出给龟裂状态解析部3(步骤S2320)，学习阶段结束。
<龟裂状态解析阶段>
如果上述学习阶段完成，则能够执行能够用于故障检查的、推测对象构造物7内的龟裂的状态的龟裂状态解析阶段。以下，参考图9的流程图，说明龟裂状态解析部3执行的龟裂状态解析阶段的动作。
在龟裂状态解析阶段中，首先，作为用于解析龟裂状态的准备，作为在学习阶段中生成的推测模型，使龟裂状态推测部32读入正向系数矩阵D、刚性矩阵G、无龟裂的情况下的负荷矢量的数据(步骤S3210)。然后，例如，为了故障检查等，在推测龟裂的状态时，测量数据取得部31取得实际测量对象构造物7的观测面7fo而得到的测量数据。
作为测量数据的例子，使用应变进行说明。测量方法是应变计量器、数字图像相关法等。其中，关于此处的应变，作为在从表面隐藏的部分中未发生龟裂9的状态，例如将在对象构造物7的使用前或者刚刚开始使用之后测量的应变的值保持为初始值。而且，取得如故障诊断时那样怀疑发生龟裂9的时间点下的状态下测量的应变的值和预先保持的初始值的差分，作为应变数据。
将测量的应变数据按照在推测模型中决定的顺序，排列为与观测面矩阵Εmeasure相同的应变的列矢量(步骤S3220)。测量的应变数据设为与学习时的应变数据相同的位置。接着，如式(6)所示导入表示在龟裂候补面7fc有无龟裂9的潜在变量的矢量L(步骤S3230)。矢量L中的lv(i，j)中的i，j表示与负荷矩阵Zcrack_diff、龟裂面矩阵Δcrack_diff相同的龟裂候补面7fc内的位置(坐标)。
[数学式3]
数学式3
Figure BDA0003761761780000121
在此，在lv(i，j)为1的情况下，定义为“有龟裂”，在0的情况下，定义为“无龟裂”，取0或者1的值。
接着，经由表示龟裂候补面7fc中的具有相反关系的变位和负荷的稀疏性的潜在变量，求出龟裂候补面7fc的变位和负荷的概率分布。将其作为先验分布(步骤S3240)。在此，相反关系是指，在存在一方的情况下，不存在另一方，在存在另一方的情况下，不存在一方，一方和另一方不会同时存在的关系。
在此，将概率分布假设为正态分布，将龟裂候补面7fc的变位和负荷的期望值和协方差作为潜在变量的函数。将变位的期望值的矢量和协方差的矩阵分别设为Δex、Δcov，将负荷的期望值的矢量和协方差的矩阵分别设为Zex、Zcov。各矢量以及矩阵的要素成为潜在变量的函数，设为在龟裂9以及非龟裂部适当的期望值和方差。用式(7)表示后验分布。
p(Δans│L)＝Norm(Δans│Δex，Δcov)Norm(Zans│Zex，Zcov)(7)
接着，将观测结果的应变分布设为噪声的期望值Εnoiseex，将测量时的噪声设为方差Εnoisecov，使用推测模型的正向系数矩阵D，如式(8)所示，求出推测的龟裂候补面7fc的变位分布Δans和观测结果的期望值Εm的差分的概率分布。将其设为似然度分布(步骤S3250)。
L(Δans│Em)＝Norm(DΔans-Em│Enoiseex，Enoisecov) (8)
最后，以满足以下的式(9)的方式，通过贝叶斯推测，推测变位分布Δans。在此，作为贝叶斯推测，通过使后验概率最大化的JE-MAP推测，推测变位分布Δans(步骤S3260)。
[数学式4]
数学式4
Figure BDA0003761761780000131
根据得到的变位分布Δans和正向系数矩阵D，求出表面的应变分布，使用以下的式(10)，计算与观测结果的期望值Εm的差分(步骤S3270)。
│ΔansD-Em│≦λ (10)
然后，判定计算的差分值是否为预先决定的收敛判定的基准值λ以下(步骤S3280)。在差分值超过基准值λ的情况下(在步骤S3280中“否”)，转移到步骤S3240，根据作为后验分布的变位分布Δans，求出潜在变量反复计算。然后，如果差分值收敛于基准值λ以下(在步骤S3280中“是”)，则判定为在该时间点得到的变位分布Δans收敛，根据收敛的龟裂候补面7fc的变位分布Δans，求出龟裂9的大小和位置(步骤S3290)。
将求出的龟裂9的大小和位置的信息输出给解析结果输出部4，转移到解析结果输出阶段(步骤S4000)。由此，结束龟裂状态解析阶段，转移到利用解析结果输出部4的解析结果输出阶段(步骤S4000)。在解析结果输出阶段中，将从龟裂状态解析部3输出的龟裂9的位置和大小显示为检查结果。
此外，还考虑本实施方式1的龟裂推测装置1中的进行运算处理的部分、特别是模型生成部2和龟裂状态解析部3由如图10所示具备处理器101和存储装置102的一个硬件10构成。虽然未图示，存储装置102具备随机存取存储器等易失性存储装置和闪存存储器等非易失性的辅助存储装置。另外，也可以代替闪存存储器而具备硬盘的辅助存储装置。处理器101执行从存储装置102输入的程序。
在该情况下，从辅助存储装置经由易失性存储装置向处理器101输入程序。另外，处理器101既可以将运算结果等数据输出给存储装置102的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存到辅助存储装置。将该硬件10连接到测量器或者带回测量应变而得到的结果，在数据处理时使用即可。即，也可以构成为用上述硬件10执行本实施方式1的龟裂推测方法。当然，在以后的各实施方式的龟裂推测装置1、龟裂推测方法或者旋转电机的检查方法中也能够应用。
另外，在此前的说明中，作为对象构造物7，设想平板，用xyz的正交坐标系表示，但不限于此。例如，还能够应用于如图11A所示将圆筒作为对象构造物7且坐标为RθZ的圆筒坐标系。在该情况下，图4A以及图4B所示的x与R对应，y与θ对应，z与Z对应。成为对象的圆筒构造是如图11B所示的热装部那样对内周面7fi施加内压Pi的构造，将由于在从表面隐藏的部分发生龟裂而表面的形状变化的构造作为对象。
作为应用上述圆筒坐标系的对象构造物的例子，有热装到旋转电机的转子的端部的保持环的与转子铁芯的热装部。
实施方式2.
在上述实施方式1中，示出作为观测面的变形根据应变变化推测龟裂状态的例子，但不限于此。另外，不可能学习希望检测的所有龟裂形状。在本实施方式2中，说明根据变位变化、角度变化推测龟裂状态的例子。特别是，能够高效地学习少的龟裂数据，根据观测面的变化，推测从任意的表面隐藏的部分中的龟裂的位置、大小。
图12和图13是示出在本实施方式2所涉及的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中在生成在实施方式1的图5中说明的推测模型时储存的存储器构造的图，图12是示出储存观测面的变位变化的信息的存储器构造的图，图13是示出储存观测面的角度变化的信息的存储器构造的图。此外，在本实施方式2所涉及的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中，关于与存储器构造关联的动作(步骤S2240～步骤S2290)以外，与实施方式1中的说明相同。因此，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明，并且援用在实施方式1中使用的图。
即使在使用变位变化的情况下，如图12所示，将观测面7fo的变位变化的列矢量Dis(0，0)，按照在形状模型设定步骤S2120中决定的顺序排列观测面7fo的节点的变位变化数据。列矢量Dis(0，0)中的di_j(k，l)表示观测面7fo中的坐标(k，l)的节点的变位变化。进而，关于学习的发生龟裂9的位置(坐标)的信息，作为龟裂候补面7fc的坐标(i，j)，制作Dis(i，j)的列矢量，用di_j(k，l)表示该列矢量内的要素。di_j(k，l)表示将龟裂候补面7fc中的坐标(i，j)的节点作为龟裂状态进行构造解析的结果的、龟裂候补面7fc中的坐标(k，l)的节点的变位变化。将该列矢量按照在形状模型设定步骤S2120中决定的、龟裂9发生的位置的顺序针对每个行排列，制作矩阵Dismeasure。
另外，在使用角度变化的情况下，如图13所示，将观测面7fo的变位变化的列矢量A(0，0)，按照在形状模型设定步骤S2120中决定的顺序排列观测面7fo的节点的角度变化数据。列矢量A(0，0)中的ai_j(k，l)表示观测面7fo中的坐标(k，l)的节点的角度变化。进而，关于学习的发生龟裂9的位置(坐标)的信息，作为龟裂候补面7fc的坐标(i，j)，制作A(i，j)的列矢量，用ai_j(k，l)表示该列矢量内的要素。ai_j(k，l)表示将龟裂候补面7fc的坐标(i，j)的节点作为龟裂状态进行构造解析的结果的、龟裂候补面7fc中的坐标(k，l)的节点的变位变化。将该列矢量按照在形状模型设定步骤S2120中决定的、龟裂9发生的位置的顺序针对每个行排列，制作矩阵Ameasure。
这样，通过使用变位变化或者角度变化，能够使制作与在龟裂候补面7fc中产生的龟裂9的所有形状对应的学习数据的部分自动化。其结果，能够高效地用少的龟裂数据的学习，根据观测面7fo的变化，推测从任意的表面隐藏的部分中的龟裂9的位置、大小。进而，通过作为观测面7fo的变形不仅使用应变变化而且还使用变位变化、角度变化，能够扩大测量方法的种类，能够相比于应变测量，短时间且高精度地测量。
实施方式3.
在实施方式1或者实施方式2中，在检查时需要在观测面产生由于龟裂引起的变形，所以对象构造物限于热装部等预先施加力的构造。但是，即使在未对对象构造物预先施加力的情况下，通过在无龟裂的条件以及检查时实施对对象构造物施加一定的负荷，也能够同样地测量。在本实施方式3的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中，通过对对象构造物施加一定的负荷，即使在未对对象构造物预先施加力的情况下，也能够推测龟裂状态。
图14和图15是用于说明实施方式3的龟裂推测装置的结构和动作、龟裂推测方法或者旋转电机的检查方法的图，图14是用于说明龟裂推测装置的结构的框图，图15是示出龟裂推测装置的动作或者龟裂推测方法的流程图。此外，在本实施方式3的龟裂推测装置或者龟裂推测方法中，关于在实施方式1、2中说明的形状模型设定部和测量数据取得部的结构以及与检查负荷有关的动作(步骤S2115、步骤S3090)以外，与实施方式1中的说明相同。因此，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明，并且援用在实施方式1中使用的图。
如图14所示，在形状模型设定部21中，设置设定针对对象构造物7作为外力施加的负荷的大小和施加的位置的检查负荷设定部211。进而，在测量数据取得部31中，设置指示检查负荷设定部211设定的、应该对对象构造物7施加的负荷的大小和位置的检查负荷指示部311。
而且，如图15所示，在学习阶段中，设置设定用于检查的负荷的大小和位置的检查负荷设定步骤S2115，在形状模型设定步骤S2120中，将设定的检查负荷追加到构造解析时的边界条件。进而，在龟裂状态解析阶段中，设置检查负荷指示步骤S3090，在测量数据取得步骤S3100中，按照指示的大小和位置，针对对象构造物7施加外力，测量表面状态。由此，针对未预先施加力的对象构造物7也能够检查，可检查的对象构造物7的范围扩大。
此外，检查负荷指示部311的结构不限于负荷的指示，也可以变更为针对对象构造物7自动地施加负荷的结构，在该情况下，也可以将检查负荷指示步骤S3090改写为检查负荷施加步骤。
这样，通过针对对象构造物7在检查时按照设定的大小和位置施加负荷，还能够检查未预先施加力的对象构造物，能够检查的对象扩大。
实施方式4.
在上述实施方式中，说明了对象构造物的龟裂状态的推测所需的结构以及动作。在本实施方式4中，进而说明作为对象构造物执行旋转电机的故障诊断的故障诊断装置以及旋转电机的故障诊断方法。图16和图17是用于说明实施方式4的故障诊断装置的结构和动作、旋转电机的故障诊断方法的图，图16是示出故障诊断装置的整体结构的图，图17是作为故障诊断装置的动作或者旋转电机的故障诊断方法示出针对在龟裂状态推测装置或者龟裂推测方法中说明的动作的追加工序的流程图。
此外，本实施方式4的故障诊断装置或者旋转电机的故障诊断方法是对在实施方式1至3中的任意实施方式中说明的龟裂推测装置或者龟裂推测方法追加作为故障诊断必要的结构、动作的例子。因此，援用实施方式1至3中的说明，以追加部分为中心进行说明。
实施方式4的故障诊断装置5如图16所示，具备：在实施方式1至3中说明的龟裂推测装置1；以及终端52，具有故障诊断所需的运转条件、物性值等的输入以及显示诊断结果的功能。而且，以能够从测量作为对象构造物7的旋转电机70的转子的表面状态的测量装置6取得测量数据的方式构成系统，根据转子的表面状态推测龟裂9的大小和位置。进而，龟裂推测装置1例如使用从终端52输入的、施加到转子的外力、转子的物性值以及界限值，计算直至达到界限值的使用期间。此外，关于警报机53，在后述实施方式5中说明。
由此，如图17所示，例如，追加从终端52输入施加到转子等对象构造物7的外力、对象构造物的物性值以及作为界限值使对象构造物7变得不可使用的龟裂的大小、位置等数据的工序(步骤S3300)。此外，这些数据能够在产品设计阶段获得。
而且，追加在基于在步骤S3290中计算的龟裂9的位置和大小的信息的基础上，根据输入的数据，通过龟裂状态推测部32，使用破坏力学的知识，计算对象产品的使用条件下的龟裂的发展量的工序(步骤S3310)。此外，关于发展量的计算，也可以不仅根据破坏力学的知识，还根据时序的龟裂9的大小、位置的推测结果，推测发展量。进而，追加计算达到使对象构造物变得不可使用的龟裂9的大小、位置的使用期间的工序(步骤S3320)。
由此，解析结果输出部4除了推测结果的输出以外，将剩余的使用期间的信息也输出给终端52(步骤S4000)。终端52根据来自解析结果输出部4的输出内容，提示包括剩余的使用期间的信息(步骤S5100)。此外，终端52的功能还能够用在实施方式1至3中说明的解析结果输出部4代用。
由此，除了龟裂9的位置和大小以外，还能够掌握装置的残存的能够使用时间，能够进行计划性的装置的修补、更新，能够作为故障诊断装置5或者旋转电机的故障诊断方法发挥功能。
实施方式5.
在上述实施方式4中，说明了作为故障诊断提示装置的残存使用期间的例子，但不限于此。在本实施方式5中，为了更积极地提示故障信号，具备警报机。图18是用于说明实施方式5的故障诊断装置的动作、旋转电机的故障诊断方法的图，是作为故障诊断装置的动作或者旋转电机的故障诊断方法示出针对在龟裂推测装置或者龟裂推测方法中说明的动作的追加工序的流程图。
此外，本实施方式5的故障诊断装置或者旋转电机的故障诊断方法是对在实施方式1至3中的任意实施方式中说明的龟裂推测装置或者龟裂推测方法追加作为故障诊断必要的结构、动作的例子。因此，援用实施方式1至3中的说明，以追加部分为中心进行说明。另外，作为故障诊断装置的结构，援用在实施方式4中使用的图16。
实施方式5的故障诊断装置5具备用于针对在实施方式4的图16中说明的内容发出警报的警报机53。另外，从终端52输入作为界限值的能够使用的龟裂9的大小和位置。而且，龟裂推测装置1例如使用从终端52输入的界限值，判定在推测的龟裂9中是否有超过界限值的龟裂。
由此，如图18所示，在步骤S3290后，追加输入界限值的工序(步骤S3340)。另外，追加根据基于在步骤S3290中计算的龟裂9的位置和大小的信息和输入的界限值数据，判定在某个位置是否存在超过变得不可使用的大小(界限值)的龟裂9的工序(步骤S3350)。
在存在超过界限值的龟裂9的情况下(在步骤S3350中“是”)，生成用于进行催促停止使用的警报显示的显示数据(步骤S3360)。另一方面，在不存在超过界限值的龟裂9的情况下(在步骤S3350中“否”)，生成用于显示有无龟裂或者龟裂的数量的显示数据(步骤S3360)。
由此，解析结果输出部4将警报或者有无龟裂等显示数据输出给警报机53(步骤S4000)。警报机53根据来自解析结果输出部4的输出内容，显示意味着停止使用的警报显示或者有无龟裂等(步骤S5200)。此外，警报机53的功能还能够用在实施方式1至3中说明的解析结果输出部4代用。
由此，能够迅速地判断装置的使用停止。此外，也可以在终端52上显示在实施方式4中说明的达到界限值的使用期间或者推测的龟裂9的大小位置。
实施方式6.
此外，也可以如以下所示设定实施方式1至5记载的、龟裂候补面7fc。事先测量或者通过构造解析而求出对象构造物7的发生应力的分布，选择适合于根据材料、应力分布而决定龟裂9的发生部位的评价应力，将该应力成为最大的点作为龟裂的发生部位。进而，以与该发生部位中的最大主应力方向垂直、并且贯通在对象构造物7中与龟裂9的发生部位相对的面的方式设定龟裂候补面7fc。通过这样设定，能够在进行检查之前准备学习数据，能够缩短检查所需的时间。
此外，本申请记载各种例示性的实施方式以及实施例，但1个或者多个实施方式记载的各种特征、方式以及功能不限于应用于特定的实施方式，能够单独或者以各种组合应用于实施方式。因此，在本申请说明书公开的技术的范围内，设想未例示的无数的变形例。例如，包括将至少1个构成要素变形的情况、追加的情况或者省略的情况、进而抽出至少1个构成要素并与其他实施方式所示的构成要素组合的情况。
如以上所述，根据各实施方式的龟裂推测装置1，构成为具备：形状模型设定部21，设定作为检查对象的被施加外力(例如拉伸负荷Lt、弯曲力矩Mb、内压Pi等)的对象构造物7的形状模型、在从形状模型的表面隐藏的部分预想发生龟裂的龟裂候补面7fc以及形状模型的表面中的成为测量对象的观测面7fo；推测模型生成部22，根据对根据形状模型制作的构造解析模型进行数值解析而得到的、将龟裂候补面7fc的状态和观测面7fo的状态关联起来的矩阵，生成根据观测面7fo的状态推测龟裂候补面7fc的状态的矩阵；以及龟裂状态解析部3，应用表示通过观测面7fo的实际的测量值得到的观测面7fo的变形的观测面变形矢量、推测模型以及表示在龟裂候补面7fc有无龟裂9的潜在变量，通过概率推论，同时求出龟裂候补面7fc中的负荷和变位的分布，从而推测龟裂9的位置和大小，所以能够根据能够直接测定的观测面7fo的形状变化，高精度地推测在难以观测的从表面隐藏的部分发生的龟裂9的尺寸和位置。
特别是，龟裂状态解析部3如果构成为经由将处于相反关系的负荷和变位的稀疏性作为潜在变量，将与负荷同时求出的龟裂候补面7fc的变位的概率分布作为先验分布，将通过先验分布和推测模型计算的观测面7fo的变位的概率分布(变位分布Δans)作为后验分布，根据经由潜在变量更新后验分布(变位分布Δans)而收敛的时间点下的后验分布(变位分布Δans)，求出龟裂9的大小和位置，则能够更可靠地高精度地推测在难以观测的从表面隐藏的部分发生的龟裂9的尺寸和位置。
如果在概率推论中使用贝叶斯推测、特别是使用其中的MAP推测，则能够用简单的计算，推测变位分布Δans。
如果在观测面变形矢量中，使用观测面7fo的变位变化、应变变化以及角度变化中的任意变化，则能够作为推测龟裂9的对象构造物7应用于各种形状的构造物。
如果外力是在对象构造物7的检查时施加的检查负荷，并且具备设定检查负荷的位置和大小的检查负荷设定部211以及在检查时显示设定的检查负荷的位置和大小的检查负荷指示部311，则作为推测龟裂9的对象构造物7，还能够应用于在结构上不被施加外力的构造物。
另外，根据本申请的故障诊断装置5，如果构成为具备：上述龟裂推测装置1，与测定对象构造物7的观测面7fo的测量器(测量装置6)连接，且具备从测量器(测量装置6)取得测量值的测量数据取得部31；以及终端52，受理对象构造物7中的龟裂的界限条件的信息，并将受理的界限条件的信息输出给龟裂推测装置，并且显示龟裂推测装置1中的解析结果，龟裂状态解析部3判定求出的龟裂9的大小和位置是否超过界限条件，在超过的情况下，使发生故障的警告显示于终端52(还包括警报机53)，则能够正确地诊断并告知对象构造物7的故障。
或者，根据本申请的故障诊断装置5，如果构成为具备：上述龟裂推测装置1，与测定对象构造物7的观测面7fo的测量器(测量装置6)连接，且具备从测量器(测量装置6)取得测量值的测量数据取得部31；以及终端52，受理包含在具有对象构造物7的装置的运转中施加到对象构造物7的力以及构成对象构造物7的材料的物性值的部件信息，将受理的部件信息输出给龟裂推测装置1，并且显示龟裂推测装置1中的解析结果，龟裂状态解析部3根据求出的龟裂9的大小和位置和部件信息，求出龟裂9的发展寿命，使剩余的使用期间的信息显示于终端52，则能够正确地诊断并告知直至具有对象构造物7的装置故障的残存使用期间。
另外，根据各实施方式的龟裂推测方法，构成为包括：形状模型设定步骤(步骤S2120)，设定作为检查对象的被施加外力(例如拉伸负荷Lt、弯曲力矩Mb、内压Pi等)的对象构造物7的形状模型、在从形状模型的表面隐藏的部分预想发生龟裂的龟裂候补面7fc以及形状模型的表面中的成为测量对象的观测面7fo；推测模型生成步骤(步骤S2200(S2210～S2320))，依次变更根据形状模型制作的构造解析模型中的龟裂候补面7fc的边界条件，根据对构造解析模型进行数值解析而得到的将龟裂候补面7fc的状态和观测面7fo的状态关联起来的矩阵，生成根据观测面7fo的状态推测龟裂候补面7fc的状态的矩阵；受理观测面7fo的实际的测量值的步骤(步骤S3100)；以及龟裂状态解析步骤(步骤S3200(步骤S3210～S3290))，应用表示从测量值得到的观测面7fo的变形的观测面变形矢量、推测模型以及表示在龟裂候补面7fc有无龟裂9的潜在变量，通过概率推论，同时求出龟裂候补面7fc中的负荷和变位的分布，从而推测龟裂9的位置和大小，所以能够根据能够直接测定的观测面7fo的形状变化，高精度地推测在难以观测的从表面隐藏的部分发生的龟裂9的尺寸和位置。
特别是，在龟裂状态解析步骤(步骤S3200)中，如果构成为计算从包含于构成推测模型的矩阵的、对龟裂候补面7fc的解析结果进行矩阵表现的龟裂面矩阵Δcrack_diff向对观测面7fo的解析结果进行矩阵表现的观测面矩阵Εmeasure映射的正向系数矩阵D、表现对象构造物7的观测面7fo的变形的观测面变形矢量，计算根据观测面变形矢量和正向系数矩阵D经由潜在变量推测的龟裂候补面7fc的变位的概率分布，作为似然度分布(步骤S3250)，经由表示具有相反性的负荷和变位的稀疏性的潜在变量，同时推测龟裂候补面7fc中的负荷和变位的概率分布，计算得到的龟裂候补面7fc的变位的概率分布，作为先验分布(步骤S3240)，根据似然度分布和先验分布，通过概率推论，求出龟裂候补面7fc的变位分布(步骤S3260)，则能够可靠地更高精度地推测龟裂9的尺寸和位置。
另外，推测模型生成步骤(步骤S2200)如果构成为包括：根据形状模型制作构造解析模型，针对龟裂候补面7fc的所有部分，依次变更发生龟裂9的边界条件，执行数值解析，将根据解析结果发生的龟裂部分的信息以及龟裂候补面7fc的解析结果和观测面7fo的解析结果关联起来存储的步骤(步骤S2260)；以及求出从对存储的龟裂候补面的解析结果进行矩阵表现的龟裂面矩阵Δcrack_diff向对观测面7fo的解析结果进行矩阵表现的观测面矩阵Εmeasure映射的正向系数矩阵D和对龟裂候补面7fc的解析结果的负荷和变位的关系进行矩阵表现的刚性矩阵G，将正向系数矩阵D、刚性矩阵G作为在推测中使用的关系信息输出的步骤(步骤S2290～S2320)，则能够高效地用少的龟裂数据的学习推测龟裂9。
另外，在推测模型生成步骤(步骤S2200)中，通过针对数值解析进行将龟裂候补面7fc分割而得到的多个要素Efc之间的连接的解除或者向龟裂候补面7fc的变位与产生龟裂9的情况相同的形状或者条件的变更，也能够高效地用少的龟裂数据的学习推测龟裂9。
形状模型设定步骤(步骤S2100)如果构成为包括：测量或者根据构造解析而求出对象构造物7中的发生应力的分布的步骤；选择适合于根据构成对象构造物7的材料、发生应力的分布而决定龟裂9的发生部位的评价应力的步骤；以及将发生应力成为最大的点作为龟裂9的发生部位，以与发生部位中的最大主应力方向垂直且贯通在对象构造物7中与发生部位相对的面的方式决定龟裂候补面7fc的步骤，则能够在进行检查之前准备学习数据，能够缩短检查所花费的时间。
另外，根据本申请的旋转电机的故障诊断方法，如果对象构造物7是包括构成旋转电机70的转子、热装到转子的端部的保持环中的任意部件的旋转电机部件，并且构成为包括：在上述龟裂推测方法中执行的各步骤；受理包含在旋转电机70的运转中施加到旋转电机部件的力、构成旋转电机部件的材料的物性值的部件信息的步骤(步骤S3300)；使用在龟裂状态解析步骤(步骤S3200)中求出的龟裂9的大小和位置的信息以及对象构造物信息，求出所求出的龟裂的发展寿命，计算剩余的使用期间的步骤(步骤S3310～S3320)；以及显示计算的使用期间的步骤(步骤S5100)，则能够正确地诊断并告知直至旋转电机70故障的残存使用期间。
或者，根据本申请的旋转电机的故障诊断方法，如果对象构造物7是包括构成旋转电机70的转子、热装到转子的端部的保持环中的任意部件的旋转电机部件，并且构成为包括：在上述龟裂推测方法中执行的各步骤；受理在旋转电机部件中产生的龟裂的界限条件的信息的步骤(步骤S3340)；以及判定在龟裂状态解析步骤(步骤S3200)中求出的龟裂9的大小和位置是否超过界限条件，在超过的情况下，通知发生故障的步骤(步骤S3350～S3370、步骤S5200)，则能够正确地诊断并告知旋转电机70的故障。

Claims (14)

1.一种龟裂推测装置，其特征在于，具备：
形状模型设定部，设定作为检查对象的被施加外力的对象构造物的形状模型、在从所述形状模型的表面隐藏的部分预想发生龟裂的龟裂候补面以及所述形状模型的表面中的成为测量对象的观测面；
推测模型生成部，根据对根据所述形状模型制作的构造解析模型进行数值解析而得到的将所述龟裂候补面的状态和所述观测面的状态关联起来的矩阵，生成根据所述观测面的状态推测所述龟裂候补面的状态的矩阵；以及
龟裂状态解析部，应用表示通过所述观测面的实际的测量值得到的所述观测面的变形的观测面变形矢量、所述矩阵以及表示在所述龟裂候补面有无龟裂的潜在变量，通过概率推论，同时求出所述龟裂候补面中的负荷和变位的分布，从而推测所述龟裂的位置和大小。
2.根据权利要求1所述的龟裂推测装置，其特征在于，
所述龟裂状态解析部：
经由将处于相反关系的所述负荷和所述变位的稀疏性作为所述潜在变量，将与所述负荷同时求出的所述龟裂候补面的变位的概率分布作为先验分布，
将通过所述先验分布和所述矩阵计算的所述观测面的变位的概率分布作为后验分布，根据经由所述潜在变量更新所述后验分布而收敛的时间点下的后验分布，求出所述龟裂的大小和位置。
3.根据权利要求1或者2所述的龟裂推测装置，其特征在于，
在所述概率推论中使用贝叶斯推测。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的龟裂推测装置，其特征在于，
在所述观测面变形矢量中，使用所述观测面的变位变化、应变变化以及角度变化中的任意变化。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的龟裂推测装置，其特征在于，
所述外力是在所述对象构造物的检查时施加的检查负荷，
所述龟裂推测装置具备：
检查负荷设定部，设定所述负荷的位置和大小；以及
检查负荷指示部，在所述检查时，显示设定的所述检查负荷的位置和大小。
6.一种故障诊断装置，其特征在于，具备：
权利要求1至5中的任意一项所述的龟裂推测装置，与测定所述对象构造物的观测面的测量器连接，且具备从所述测量器取得所述测量值的测量数据取得部；以及
终端，受理所述对象构造物中的龟裂的界限条件的信息，将受理的界限条件的信息输出给所述龟裂推测装置，并且显示所述龟裂推测装置中的解析结果，
所述龟裂状态解析部判定求出的所述龟裂的大小和位置是否超过所述界限条件，在超过的情况下，使发生故障的警告显示于所述终端。
7.一种故障诊断装置，其特征在于，具备：
权利要求1至5中的任意一项所述的龟裂推测装置，与测定所述对象构造物的观测面的测量器连接，且具备从所述测量器取得所述测量值的测量数据取得部；以及
终端，受理包含在具有所述对象构造物的装置的运转中施加到所述对象构造物的力以及构成所述对象构造物的材料的物性值的部件信息，将受理的部件信息输出给所述龟裂推测装置，并且显示所述龟裂推测装置中的解析结果，
所述龟裂状态解析部根据求出的所述龟裂的大小和位置以及所述部件信息，求出所述龟裂的发展寿命，使剩余的使用期间的信息显示于所述终端。
8.一种龟裂推测方法，其特征在于，包括：
形状模型设定步骤，设定作为检查对象的被施加外力的对象构造物的形状模型、在从所述形状模型的表面隐藏的部分预想发生龟裂的龟裂候补面以及所述形状模型的表面中的成为测量对象的观测面；
推测模型生成步骤，根据对根据所述形状模型制作的构造解析模型进行数值解析而得到的将所述龟裂候补面的状态和所述观测面的状态关联起来的矩阵，生成根据所述观测面的状态推测所述龟裂候补面的状态的矩阵；
受理所述观测面的实际的测量值的步骤；以及
龟裂状态解析步骤，应用表示从所述测量值得到的所述观测面的变形的观测面变形矢量、所述矩阵以及表示在所述龟裂候补面有无龟裂的潜在变量，通过概率推论，同时求出所述龟裂候补面中的负荷和变位的分布，从而推测所述龟裂的位置和大小。
9.根据权利要求8所述的龟裂推测方法，其特征在于，
在所述龟裂状态解析步骤中，
计算从包含于所述矩阵的、对所述龟裂候补面的解析结果进行矩阵表现的龟裂面矩阵向包含于所述矩阵的、对所述观测面的解析结果进行矩阵表现的观测面矩阵映射的正向系数矩阵、表现所述对象构造物的所述观测面的变形的观测面变形矢量，计算根据所述观测面变形矢量和所述正向系数矩阵经由所述潜在变量推测的所述龟裂候补面的变位的概率分布，作为似然度分布，
经由表示具有相反性的负荷和变位的稀疏性的所述潜在变量，同时推测所述龟裂候补面中的负荷和变位的概率分布，计算得到的龟裂候补面的变位的概率分布作为先验分布，
根据所述似然度分布和所述先验分布，通过所述概率推论，求出所述龟裂候补面的变位分布。
10.根据权利要求8或者9所述的龟裂推测方法，其特征在于，
所述推测模型生成步骤包括：
根据所述形状模型制作所述构造解析模型，针对所述龟裂候补面的所有部分，依次变更发生龟裂的边界条件而执行所述数值解析，将根据解析结果发生的龟裂部分的信息以及所述龟裂候补面的解析结果和所述观测面的解析结果关联起来存储的步骤；以及
求出从对所述存储的龟裂候补面的解析结果进行矩阵表现的龟裂面矩阵向对所述观测面的解析结果进行矩阵表现的观测面矩阵映射的正向系数矩阵和对所述龟裂候补面的解析结果的负荷和变位的关系进行矩阵表现的刚性矩阵，将所述正向系数矩阵、所述刚性矩阵作为在推测中使用的关系信息而输出的步骤。
11.根据权利要求8至10中的任意一项所述的龟裂推测方法，其特征在于，
在所述推测模型生成步骤中，
针对所述数值解析，进行将所述龟裂候补面分割而得到的多个要素之间的连接的解除或者向所述龟裂候补面的变位与产生所述龟裂的情况相同的形状或者条件的变更。
12.根据权利要求8至11中的任意一项所述的龟裂推测方法，其特征在于，
所述形状模型设定步骤包括：
测量或者根据构造解析而求出所述对象构造物中的发生应力的分布的步骤；
选择适合于根据构成所述对象构造物的材料、所述发生应力的分布而决定所述龟裂的发生部位的评价应力的步骤；以及
将所述发生应力为最大的点作为所述龟裂的发生部位，以与所述发生部位中的最大主应力方向垂直并且贯通在所述对象构造物中与所述发生部位相对的面的方式决定所述龟裂候补面的步骤。
13.一种旋转电机的故障诊断方法，其特征在于，
所述对象构造物是包括构成旋转电机的转子、热装到所述转子的端部的保持环中的任意部件的旋转电机部件，
所述旋转电机的故障诊断方法包括：
用权利要求8至12中的任意一项所述的龟裂推测方法执行的各步骤；
受理包含在所述旋转电机的运转中施加到所述旋转电机部件的力、构成所述旋转电机部件的材料的物性值的部件信息的步骤；
使用在龟裂状态解析步骤中求出的所述龟裂的大小和位置的信息以及所述部件信息，求出所求出的龟裂的发展寿命，计算剩余的使用期间的步骤；以及
显示计算的所述使用期间的步骤。
14.一种旋转电机的故障诊断方法，其特征在于，
所述对象构造物是包括构成旋转电机的转子、热装到所述转子的端部的保持环中的任意部件的旋转电机部件，
所述旋转电机的故障诊断方法包括：
用权利要求8至12中的任意一项所述的龟裂推测方法执行的各步骤；
受理在所述旋转电机部件中产生的龟裂的界限条件的信息的步骤；以及
判定在所述龟裂状态解析步骤中求出的所述龟裂的大小和位置是否超过所述界限条件，在超过的情况下，通知发生故障的步骤。
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