JP2001201433A - 回転機器の機械保護システム及びその方法 - Google Patents
回転機器の機械保護システム及びその方法Info
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
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- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転機器の機械保護システム及びその方法を
提供する。 【解決手段】 制御システム(18)と、該制御システ
ムと通信すると共に、振動の振幅及び位相を感知するベ
クトル・センサ装置(12)とが設けられ、前記制御シ
ステムにより、前記振動の振幅及び位相に基づいて前記
回転機器の動作を制御する。一態様では、ベクトル・セ
ンサ装置は近接プローブ(14)と角度位置センサ(1
6)とを含む。
提供する。 【解決手段】 制御システム(18)と、該制御システ
ムと通信すると共に、振動の振幅及び位相を感知するベ
クトル・センサ装置(12)とが設けられ、前記制御シ
ステムにより、前記振動の振幅及び位相に基づいて前記
回転機器の動作を制御する。一態様では、ベクトル・セ
ンサ装置は近接プローブ(14)と角度位置センサ(1
6)とを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はターボ機械の振動保
護システムに関し、特に、近接プローブの振動ベースラ
インによるベクトル平均化及びベクトルに基づく異常検
出を利用する機械保護システムに関する。
護システムに関し、特に、近接プローブの振動ベースラ
インによるベクトル平均化及びベクトルに基づく異常検
出を利用する機械保護システムに関する。
【0002】
【従来の技術】どの機械保護システム(MPS)又は状
態監視システム(CMS)にも重要な必須条件は、故障
の検出である。機器の状態(静的状態又は動的状態)は、
熱情報、力情報、運動情報、化学的情報、光学的情報及
びその他の関連情報を提供する一連のセンサ測定値によ
って判定される。そこで、どのセンサ(一連のセンサ)の
測定値がその設定限界を超えたかを識別することによ
り、機器の誤動作又は正規の動作範囲からの逸脱が判定
される。従って、故障を検出するためには、センサ測定
値の異常の検出が重要である。
態監視システム(CMS)にも重要な必須条件は、故障
の検出である。機器の状態(静的状態又は動的状態)は、
熱情報、力情報、運動情報、化学的情報、光学的情報及
びその他の関連情報を提供する一連のセンサ測定値によ
って判定される。そこで、どのセンサ(一連のセンサ)の
測定値がその設定限界を超えたかを識別することによ
り、機器の誤動作又は正規の動作範囲からの逸脱が判定
される。従って、故障を検出するためには、センサ測定
値の異常の検出が重要である。
【0003】近接プローブ・データを利用する代表的な
ターボ機械振動保護システムは、振幅情報のみを使用す
る。振幅と位相の双方を使用するシステムはまだ実用化
されていない。同様に、大半の機械保護システムのアル
ゴリズムは総体的な振幅限界検査のみを実行する。ベー
スライン比較に基づくアルゴリズムも同様に実用化され
ていない。
ターボ機械振動保護システムは、振幅情報のみを使用す
る。振幅と位相の双方を使用するシステムはまだ実用化
されていない。同様に、大半の機械保護システムのアル
ゴリズムは総体的な振幅限界検査のみを実行する。ベー
スライン比較に基づくアルゴリズムも同様に実用化され
ていない。
【0004】振動の測定値には3種類、すなわち、変
位、速度及び加速がある。速度と加速はベクトル量であ
るが、警報限界の測定及び推定においては、通常、それ
らの量のうち振幅値のみを使用している。しかし、振動
変位の推定には振幅と位相双方の測定値を含めるべきで
ある。
位、速度及び加速がある。速度と加速はベクトル量であ
るが、警報限界の測定及び推定においては、通常、それ
らの量のうち振幅値のみを使用している。しかし、振動
変位の推定には振幅と位相双方の測定値を含めるべきで
ある。
【0005】
【発明の概要】本発明の一実施態様においては、回転機
器の機械保護システムは制御システムと、制御システム
と通信し、振動の振幅及び位相を感知するベクトル・セ
ンサ装置とを含む。制御システムは、振動の振幅及び位
相に基づいて回転機器の動作を制御する。ベクトル・セ
ンサ装置は近接プローブと角度位置センサとを含むのが
好ましい。制御システムは、ベースライン振動振幅デー
タ及びベースライン振動位相データを単位円で格納する
メモリと、感知された振動の振幅及び位相をベースライ
ン振動振幅データ及びベースライン振動位相データと比
較する比較装置とを含み得る。この点に関して、メモリ
は、回転機器の動作モードに従ってベースライン振動振
幅データ及びベースライン振動位相データを別個に格納
している。比較装置は比較に基づいて信号を出力し、制
御システムの中央処理装置は、比較装置からの信号に基
づいて回転機器の動作を制御する。
器の機械保護システムは制御システムと、制御システム
と通信し、振動の振幅及び位相を感知するベクトル・セ
ンサ装置とを含む。制御システムは、振動の振幅及び位
相に基づいて回転機器の動作を制御する。ベクトル・セ
ンサ装置は近接プローブと角度位置センサとを含むのが
好ましい。制御システムは、ベースライン振動振幅デー
タ及びベースライン振動位相データを単位円で格納する
メモリと、感知された振動の振幅及び位相をベースライ
ン振動振幅データ及びベースライン振動位相データと比
較する比較装置とを含み得る。この点に関して、メモリ
は、回転機器の動作モードに従ってベースライン振動振
幅データ及びベースライン振動位相データを別個に格納
している。比較装置は比較に基づいて信号を出力し、制
御システムの中央処理装置は、比較装置からの信号に基
づいて回転機器の動作を制御する。
【0006】本発明の別の実施態様においては、回転機
器の機械保護システムを動作させる方法が提供され、該
方法は、回転機器の振動の振幅及び位相を感知する過程
と、振動の振幅及び位相に基づいて回転機器の動作を制
御する過程とを含む。回転平均(rolling average) 及び
分散を使用して、格納されるベースライン振動振幅デー
タ及びベースライン振動位相データを判定し得る。当該
方法は、短時間平均ベースライン及び長時間平均ベース
ラインを使用して、ベースライン振動振幅データ及びベ
ースライン振動位相データを追跡する過程を含み得る。
短時間平均は、1時間にわたり累積されたデータを使用
して1分ごとに決定するのが好ましく、且つ長時間平均
は100時間にわたり累積されたデータを使用して15
分ごとに決定するのが好ましい。標準偏差を2度越えた
スパイクは無視される。1つの構成では、ベースライン
振動振幅データ及びベースライン振動位相データは手動
操作で入力される。この点に関連して、あらかじめ定義
された数のデータ値を収集した後、手動操作で入力され
たベースライン振動振幅データ及びベースライン振動位
相データはあらかじめ定義された数のデータ値に基づい
て更新される。感知された振動の振幅及び位相がベース
ライン振動振幅及びベースライン振動位相のデータをあ
らかじめ設定された偏差だけ越えた場合、警報が発生さ
れる。警報を発生する過程は、回転機器の運転を停止す
る過程を更に含んでいても良い。
器の機械保護システムを動作させる方法が提供され、該
方法は、回転機器の振動の振幅及び位相を感知する過程
と、振動の振幅及び位相に基づいて回転機器の動作を制
御する過程とを含む。回転平均(rolling average) 及び
分散を使用して、格納されるベースライン振動振幅デー
タ及びベースライン振動位相データを判定し得る。当該
方法は、短時間平均ベースライン及び長時間平均ベース
ラインを使用して、ベースライン振動振幅データ及びベ
ースライン振動位相データを追跡する過程を含み得る。
短時間平均は、1時間にわたり累積されたデータを使用
して1分ごとに決定するのが好ましく、且つ長時間平均
は100時間にわたり累積されたデータを使用して15
分ごとに決定するのが好ましい。標準偏差を2度越えた
スパイクは無視される。1つの構成では、ベースライン
振動振幅データ及びベースライン振動位相データは手動
操作で入力される。この点に関連して、あらかじめ定義
された数のデータ値を収集した後、手動操作で入力され
たベースライン振動振幅データ及びベースライン振動位
相データはあらかじめ定義された数のデータ値に基づい
て更新される。感知された振動の振幅及び位相がベース
ライン振動振幅及びベースライン振動位相のデータをあ
らかじめ設定された偏差だけ越えた場合、警報が発生さ
れる。警報を発生する過程は、回転機器の運転を停止す
る過程を更に含んでいても良い。
【0007】
【発明の実施の形態】以下の詳細な説明中、本発明の異
常検出及び機械保護システムの適用例の1つとしてガス
タービンを使用する。本発明の原理は、例えば、ポン
プ、電動機、蒸気タービン、油圧タービンなどの回転機
器を監視又は制御するどのようなMPS又はCMSにも
適用できることは当業者には理解されるであろう。すな
わち、本発明はここで説明する用途に限定されるもので
はない。
常検出及び機械保護システムの適用例の1つとしてガス
タービンを使用する。本発明の原理は、例えば、ポン
プ、電動機、蒸気タービン、油圧タービンなどの回転機
器を監視又は制御するどのようなMPS又はCMSにも
適用できることは当業者には理解されるであろう。すな
わち、本発明はここで説明する用途に限定されるもので
はない。
【0008】機器の正規の動作範囲は、特定の動作条件
の下でのセンサ値の変化を記述するベースラインにより
特徴づけられる。ベースラインは、センサ信号の種類に
応じて静的ベースライン、遷移ベースライン、動的ベー
スラインのいずれであっても良い。従って、ベースライ
ン値は異常検出限界を定義する。
の下でのセンサ値の変化を記述するベースラインにより
特徴づけられる。ベースラインは、センサ信号の種類に
応じて静的ベースライン、遷移ベースライン、動的ベー
スラインのいずれであっても良い。従って、ベースライ
ン値は異常検出限界を定義する。
【0009】不連続の変数又は連続変数の値を一定の限
界又は可変限界と比較することにより、異常を検出でき
る。可変限界は統計的手段によって決定される。こうし
て、現在値(感知された値)を短時間平均と比較する
か、短時間平均値を長時間平均値と比較するか、又は長
時間平均値を初期ベースライン値と比較することによ
り、異常を判定できる。言うまでもなく、用途によって
は、別の組み合わせで比較を実行して良い。サンプルの
大きさ、平均を推定するための持続時間及び異常を検出
するための閾値は、検出すべき異常の種類、すなわち、
振動、燃焼又は性能によって決まる。時間範囲ごとの標
準偏差を計算して、センサ信号の質を判定する。
界又は可変限界と比較することにより、異常を検出でき
る。可変限界は統計的手段によって決定される。こうし
て、現在値(感知された値)を短時間平均と比較する
か、短時間平均値を長時間平均値と比較するか、又は長
時間平均値を初期ベースライン値と比較することによ
り、異常を判定できる。言うまでもなく、用途によって
は、別の組み合わせで比較を実行して良い。サンプルの
大きさ、平均を推定するための持続時間及び異常を検出
するための閾値は、検出すべき異常の種類、すなわち、
振動、燃焼又は性能によって決まる。時間範囲ごとの標
準偏差を計算して、センサ信号の質を判定する。
【0010】通常、物理的量を測定するには、複数のセ
ンサからの情報が必要である。このような状況において
ベースライン値を計算するために、ベクトル平均化を実
行すべきである。特定の例として振動変位の異常の検出
を用いて、本発明の異常検出手順の概要を説明する。
ンサからの情報が必要である。このような状況において
ベースライン値を計算するために、ベクトル平均化を実
行すべきである。特定の例として振動変位の異常の検出
を用いて、本発明の異常検出手順の概要を説明する。
【0011】図1は、ガスタービン10の動作制御ルー
プの概略図である。ベクトル・センサ装置12は1つ又
は複数の近接プローブ14と角度位置センサ16とを含
む。この実施例では、角度位置センサ16は回転子の角
度位置を検出する。GeneralElectric社のMark V制御シ
ステムなどの制御システム18はガスタービン10の動
作を制御する。プロセッサ20とメモリ22は制御シス
テムの一部を形成し、ベクトル・センサ装置12からデ
ータ入力を受信する。メモリ22は、警報を発生するた
めの偏差範囲を組み込んだ単位円24でベースライン振
動振幅及び位相データを格納する。振動の時間的変位は
ベクトル・センサ装置12により測定され、振幅と位相
の双方により特徴づけられる。振動警報は、制御システ
ム18にある比較器において、近接プローブの振幅及び
位相の測定値と、ベースライン振動振幅及び位相データ
を含む一連のベースライン変位値とをベクトルに基づい
て比較することにより発生される。
プの概略図である。ベクトル・センサ装置12は1つ又
は複数の近接プローブ14と角度位置センサ16とを含
む。この実施例では、角度位置センサ16は回転子の角
度位置を検出する。GeneralElectric社のMark V制御シ
ステムなどの制御システム18はガスタービン10の動
作を制御する。プロセッサ20とメモリ22は制御シス
テムの一部を形成し、ベクトル・センサ装置12からデ
ータ入力を受信する。メモリ22は、警報を発生するた
めの偏差範囲を組み込んだ単位円24でベースライン振
動振幅及び位相データを格納する。振動の時間的変位は
ベクトル・センサ装置12により測定され、振幅と位相
の双方により特徴づけられる。振動警報は、制御システ
ム18にある比較器において、近接プローブの振幅及び
位相の測定値と、ベースライン振動振幅及び位相データ
を含む一連のベースライン変位値とをベクトルに基づい
て比較することにより発生される。
【0012】図示した単位円24で指示したように、ベ
クトル偏差が第1の所定の偏差より大きくなると、黄色
警報が発生される。また、第2の偏差より大きくなった
場合には、赤色警報が発生される。赤色警報が発生され
たときには、ガスタービン10の動作を停止するように
制御システム18をプログラムし得る。地震動プローブ
と関連する振動警報を発生する場合にも、同様のベース
ライン比較を利用する。ただし、ベクトル・センサ装置
の測定とは異なり、地震動プローブでは位相情報を利用
できない。
クトル偏差が第1の所定の偏差より大きくなると、黄色
警報が発生される。また、第2の偏差より大きくなった
場合には、赤色警報が発生される。赤色警報が発生され
たときには、ガスタービン10の動作を停止するように
制御システム18をプログラムし得る。地震動プローブ
と関連する振動警報を発生する場合にも、同様のベース
ライン比較を利用する。ただし、ベクトル・センサ装置
の測定とは異なり、地震動プローブでは位相情報を利用
できない。
【0013】所定の時点におけるガスタービンの振動レ
ベルは、設計の種類、アライメント状態、ベアリング構
造、RPM、負荷、回転子の温度、始動方式などのいく
つかの要因によって決まる。従って、振動ベースライン
の推定は困難である。図2を参照すると、装置の動作モ
ードを決定する際に、ガスタービン動作モード・パラメ
ータ(GT−OPMODE)を使用している。動作モードごとに、
特定の振動限界及び偏差基準を定義することができる。
いくつかのガスタービン独自の動作モードのそれぞれに
ついて、平均化計算を実行する。図2は、26のガスタ
ービン動作モードを記載した図表である。振動ベースラ
インを推定し、追跡するために、回転平均及び分散を使
用する。T秒の時間フレーム、すなわち、ウィンドウの
中でパラメータMをN回にわたり測定したと仮定する
と、平均は次のようにして計算される。
ベルは、設計の種類、アライメント状態、ベアリング構
造、RPM、負荷、回転子の温度、始動方式などのいく
つかの要因によって決まる。従って、振動ベースライン
の推定は困難である。図2を参照すると、装置の動作モ
ードを決定する際に、ガスタービン動作モード・パラメ
ータ(GT−OPMODE)を使用している。動作モードごとに、
特定の振動限界及び偏差基準を定義することができる。
いくつかのガスタービン独自の動作モードのそれぞれに
ついて、平均化計算を実行する。図2は、26のガスタ
ービン動作モードを記載した図表である。振動ベースラ
インを推定し、追跡するために、回転平均及び分散を使
用する。T秒の時間フレーム、すなわち、ウィンドウの
中でパラメータMをN回にわたり測定したと仮定する
と、平均は次のようにして計算される。
【0014】M=SUM(M1,M2,...Mn)/N 式中、M1 及びMn は第1の読み取りデータ及び最終読
み取りデータの測定値である。何らかの読み取り値が得
られると、第1の測定値が取り除かれ、最終測定値が追
加される。読み取り速度は分かっていないので、Nは変
数である。全ての計算は、考慮すべき周期にわたりGT−
OPMODEが変化しないときに実行される。
み取りデータの測定値である。何らかの読み取り値が得
られると、第1の測定値が取り除かれ、最終測定値が追
加される。読み取り速度は分かっていないので、Nは変
数である。全ての計算は、考慮すべき周期にわたりGT−
OPMODEが変化しないときに実行される。
【0015】振動ベクトルの平均化と分散に関しては、
現在(感知)値及びベースライン・データに対して警報レ
ベルとの比較を行う。動作モードに応じて、現在レベル
があらかじめ設定されている偏差を越えると、警報が発
生される。また、1時間ごとに平均化を実行して求めら
れる値の標準偏差が規定量を超えた場合にも、警報が発
生される。ベクトル・センサ装置は振幅と位相の双方を
測定するので、偏差はベクトルに基づいて推定される。
現在(感知)値及びベースライン・データに対して警報レ
ベルとの比較を行う。動作モードに応じて、現在レベル
があらかじめ設定されている偏差を越えると、警報が発
生される。また、1時間ごとに平均化を実行して求めら
れる値の標準偏差が規定量を超えた場合にも、警報が発
生される。ベクトル・センサ装置は振幅と位相の双方を
測定するので、偏差はベクトルに基づいて推定される。
【0016】偏差は測定値と平均値との差として推定さ
れる。N個の測定ベクトル変数<M>のベクトル平均は
次のようにして推定される。
れる。N個の測定ベクトル変数<M>のベクトル平均は
次のようにして推定される。
【0017】 <Mavg>=sqrt[(ΣMx/N)2 +(ΣMy/N)2 ] 式中、Nは測定値の総数、Mx =<M>cosΘ、My =
<M>sinΘである。
<M>sinΘである。
【0018】<Θavg>=atan(ΣMy /ΣMx )。
【0019】測定偏差は、 DM=<M>−<Mavg> DΘ=<Θ>−<Θavg> を使用して求められる。
【0020】振幅の分散/広がりは、 SM=sqrt(Σ(DM)2 /N) により求められる。
【0021】位相の分散/広がりは、 SΘ=sqrt(Σ(DΘ) 2 /N) により求められる。
【0022】分散/広がりは、振動ベースライン値を判
定し、広がりが大きければ警報を発生するに際して重要
な要因である。
定し、広がりが大きければ警報を発生するに際して重要
な要因である。
【0023】近接プローブによる測定の場合、回転平
均、偏差及び広がりを計算するときに振幅データと位相
データの双方を利用する。地震動プローブの場合には、
利用可能な振幅スカラ情報を使用すべきである。
均、偏差及び広がりを計算するときに振幅データと位相
データの双方を利用する。地震動プローブの場合には、
利用可能な振幅スカラ情報を使用すべきである。
【0024】ベースラインを追跡して、異常を検出する
ために、二組の平均、すなわち、短時間ベースライン及
び長時間ベースラインを使用する。熱遷移状態の下で
は、装置が始動して負荷が加わった直後に、1分ごとに
短時間平均を推定すると共に、15分ごとに長時間平均
を推定する。定常状態の下では、1時間の累積データを
使用して短時間平均を推定する。長時間平均は最近の1
00時間のデータを表す。短時間平均を使用して、長時
間平均を推定する。
ために、二組の平均、すなわち、短時間ベースライン及
び長時間ベースラインを使用する。熱遷移状態の下で
は、装置が始動して負荷が加わった直後に、1分ごとに
短時間平均を推定すると共に、15分ごとに長時間平均
を推定する。定常状態の下では、1時間の累積データを
使用して短時間平均を推定する。長時間平均は最近の1
00時間のデータを表す。短時間平均を使用して、長時
間平均を推定する。
【0025】短時間及び長時間の履歴データを使用して
推定されて格納されるパラメータには、振幅、位相(近
接プローブの場合のみ)、振幅の分散及び位相の分散
(近接プローブの場合のみ)がある。
推定されて格納されるパラメータには、振幅、位相(近
接プローブの場合のみ)、振幅の分散及び位相の分散
(近接プローブの場合のみ)がある。
【0026】ここで説明するガスタービンへの適用の場
合、短時間平均振動ベースライン・データはGT−OPMODE
7から11については毎分、GT−OPMODE14から18に
ついては1時間ごとに格納される。偽データポイント又
はスパイクは、偏差の2倍を越える又はそれ未満の広が
りを有し、平均計算では使用されるべきでないデータ・
セットである。
合、短時間平均振動ベースライン・データはGT−OPMODE
7から11については毎分、GT−OPMODE14から18に
ついては1時間ごとに格納される。偽データポイント又
はスパイクは、偏差の2倍を越える又はそれ未満の広が
りを有し、平均計算では使用されるべきでないデータ・
セットである。
【0027】長時間平均データはGT−OPMODE7から11
については15分ごと、GT−OPMODE14から18につい
ては100時間ごとに格納される。偽データ・セットは
同様に平均計算では使用されない。
については15分ごと、GT−OPMODE14から18につい
ては100時間ごとに格納される。偽データ・セットは
同様に平均計算では使用されない。
【0028】大規模なオーバーホールの直後など、場合
によっては、自動振動ベースライン追跡が適切に行なわ
れないこともある。そのような場合には、手動操作で
(例えば、遠隔操作などにより)振動ベースラインを入
力する。
によっては、自動振動ベースライン追跡が適切に行なわ
れないこともある。そのような場合には、手動操作で
(例えば、遠隔操作などにより)振動ベースラインを入
力する。
【0029】新規のシステムやオーバーホール後のシス
テムに対して手動操作でベースライン値を設定するため
に、オプションとして初期設定手順が規定されている。
最小限の数(例えば、100個)のデータ値を収集した
後、特定のGT−OPMODE基準を満たせば、動作情報に基づ
いてベースライン値を更新する。
テムに対して手動操作でベースライン値を設定するため
に、オプションとして初期設定手順が規定されている。
最小限の数(例えば、100個)のデータ値を収集した
後、特定のGT−OPMODE基準を満たせば、動作情報に基づ
いてベースライン値を更新する。
【0030】あるパラメータの警報発生は、現在値、す
なわち、リアルタイムの値をベースライン・データと比
較し、パラメータ偏差を指定することにより実行され
る。信号の雑音を減少させるために、3つから5つのデ
ータ・スナップショットを使用して推定された平均デー
タを使用してリアルタイムに近い値を推定する。偏差が
ある量を超えると、警報が発生される。
なわち、リアルタイムの値をベースライン・データと比
較し、パラメータ偏差を指定することにより実行され
る。信号の雑音を減少させるために、3つから5つのデ
ータ・スナップショットを使用して推定された平均デー
タを使用してリアルタイムに近い値を推定する。偏差が
ある量を超えると、警報が発生される。
【0031】警報の発生は振動測定の種類によって異な
る。ベクトル・センサ装置のデータの場合、ベースライ
ン・データに対して現在振動情報のベクトル比較を実行
すべきである。地震動データの場合には、スカラ測定値
であるので、瞬時値とベースライン値との直接比較を実
行すべきである。
る。ベクトル・センサ装置のデータの場合、ベースライ
ン・データに対して現在振動情報のベクトル比較を実行
すべきである。地震動データの場合には、スカラ測定値
であるので、瞬時値とベースライン値との直接比較を実
行すべきである。
【0032】ベースラインからの偏差は次のように推定
される。
される。
【0033】 <DM>=<Mcurrent>−<MLT_baseline> そこで、DMが第1の偏差より大きければ、黄色警報、DM
が第2の偏差より大きければ、赤色警報、DMが第3の偏
差より大きければ、所内警報を発生する。
が第2の偏差より大きければ、赤色警報、DMが第3の偏
差より大きければ、所内警報を発生する。
【0034】地震動プローブについても、同様の偏差パ
ターンを設定することができる。更に、現在平均データ
(3つから5つのスナップショット)を先の短時間ベース
ライン・データと比較し、短時間ベースライン・データ
を長時間ベースライン・データと比較し、長時間ベース
ライン・データを初期状態ベースライン・データと比較
する。これらは、全て、警報を発生する動作モードに従
ったパラメータと偏差限界を有している。
ターンを設定することができる。更に、現在平均データ
(3つから5つのスナップショット)を先の短時間ベース
ライン・データと比較し、短時間ベースライン・データ
を長時間ベースライン・データと比較し、長時間ベース
ライン・データを初期状態ベースライン・データと比較
する。これらは、全て、警報を発生する動作モードに従
ったパラメータと偏差限界を有している。
【0035】上述のベースライン比較に基づく警報の発
生に加えて、絶対測定値を使用して警報を発生するオプ
ションも望ましい。また、広がりに対して警報を発生す
るオプションがあっても良い。
生に加えて、絶対測定値を使用して警報を発生するオプ
ションも望ましい。また、広がりに対して警報を発生す
るオプションがあっても良い。
【0036】図1を参照して説明すると、振動データは
プロセッサ20(OSM)により絶えず収集されてい
る。現在(最前の5つのデータ・セットの瞬時平均)デー
タを短時間ベースライン・データ及び長時間ベースライ
ン・データと比較する。異常の場合には、その種類に応
じて、所内警報、運転停止又はその他の機能を実行する
ために、遠隔通知又は制御システム18との通信が設定
される。
プロセッサ20(OSM)により絶えず収集されてい
る。現在(最前の5つのデータ・セットの瞬時平均)デー
タを短時間ベースライン・データ及び長時間ベースライ
ン・データと比較する。異常の場合には、その種類に応
じて、所内警報、運転停止又はその他の機能を実行する
ために、遠隔通知又は制御システム18との通信が設定
される。
【0037】本発明による構造及び方法によって、ベク
トル平均能力及びベクトルに基づく異常検出能力を伴
い、システムの一部として近接プローブを使用する機械
保護システム構造が提供される。更に、機械の動作モー
ドに従って、ベースライン振動振幅及び位相データが自
動的に推定される。その結果、回転機器の機械振動保護
システムに新たなレベルの精巧さが加わることになる。
トル平均能力及びベクトルに基づく異常検出能力を伴
い、システムの一部として近接プローブを使用する機械
保護システム構造が提供される。更に、機械の動作モー
ドに従って、ベースライン振動振幅及び位相データが自
動的に推定される。その結果、回転機器の機械振動保護
システムに新たなレベルの精巧さが加わることになる。
【0038】現時点で最も実用的で、好ましい実施例で
あると考えられるものに関して本発明を説明したが、本
発明は開示した実施例に限定されず、特許請求の範囲の
趣旨に含まれる様々な変形及び等価の構成を包含するも
のであることを理解すべきである。
あると考えられるものに関して本発明を説明したが、本
発明は開示した実施例に限定されず、特許請求の範囲の
趣旨に含まれる様々な変形及び等価の構成を包含するも
のであることを理解すべきである。
【図1】本発明の自動振動ベースライン追跡及び機械保
護システムの略図。
護システムの略図。
【図2】ガスタービンの動作モードを示す図表。
10 ガスタービン 12 ベクトル・センサ装置 14 近接プローブ 16 角度位置センサ 18 制御システム 20 プロセッサ 22 メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ジョン・ルシゲイ アメリカ合衆国、ジョージア州、マリエッ タ、アパートメント・91、パワーズ・フェ リー・ロード、705番 (72)発明者 ディンサー・オズガー アメリカ合衆国、ジョージア州、ケニーソ ー、クール・スプリングス・ドライブ、 1113番
Claims (15)
- 【請求項1】 回転機器の機械保護システムにおいて、 制御システムと、前記制御システムと通信すると共に、
振動の振幅及び位相を感知するベクトル・センサ装置と
を具備し、 前記制御システムは前記振動の振幅及び位相に基づいて
前記回転機器の動作を制御すること、を特徴する機械保
護システム。 - 【請求項2】 前記ベクトル・センサ装置は近接プロー
ブと角度位置センサとを具備する請求項1記載の機械保
護システム。 - 【請求項3】 前記制御システムは、ベースライン振動
振幅データ及びベースライン振動位相データを単位円で
格納するメモリと、前記感知された振動の振幅及び位相
を前記ベースライン振動振幅データ及びベースライン振
動位相データと比較する比較装置とを具備する請求項1
記載の機械保護システム。 - 【請求項4】 前記メモリは前記回転機器の動作モード
に従ってベースライン振動振幅データ及びベースライン
振動位相データを別個に格納し、且つ前記比較装置は比
較に基づいて信号を出力し、前記制御システムは、前記
比較装置からの前記信号に基づいて前記回転機器の動作
を制御する中央処理装置を更に具備する請求項3記載の
機械保護システム。 - 【請求項5】 回転機器の機械保護システムを動作させ
る方法において、 (a)前記回転機器の振動の振幅及び位相を感知する過
程と、 (b)前記振動の振幅及び位相に基づいて前記回転機器
の動作を制御する過程と、を有することを特徴とする方
法。 - 【請求項6】 (c)ベースライン振動振幅データ及び
ベースライン振動位相データを単位円で格納する過程
と、(d)前記感知された振動の振幅及び位相を前記ベ
ースライン振動振幅データ及びベースライン振動位相デ
ータと比較する過程とを更に含む請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 前記過程(c)は、前記回転機器の動作
モードに従ってベースライン振動振幅データ及びベース
ライン振動位相データを別個に格納することにより実行
され、前記過程(d)は、比較に基づいて信号を出力す
ることから成り、前記過程(b)は、過程(d)で出力
された信号に基づいて前記回転機器の動作を制御するこ
とにより実行される請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 前記過程(c)に先立って、回転平均及
び分散を使用して前記ベースライン振動振幅データ及び
ベースライン振動位相データを判定する過程を更に含む
請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 短時間平均ベースライン及び長時間平均
ベースラインを使用して前記ベースライン振動振幅デー
タ及びベースライン振動位相データを追跡する過程を更
に含む請求項7記載の方法。 - 【請求項10】 1時間にわたり累積されたデータを使
用して1分ごとに短時間平均を決定する過程と、100
時間にわたり累積されたデータを使用して15分ごとに
長時間平均を決定する過程とを更に含む請求項9記載の
方法。 - 【請求項11】 標準偏差の2倍越えたスパイクが無視
される請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 前記過程(c)は、前記ベースライン
振動振幅データ及びベースライン振動位相データを手動
操作で入力することにより実行される請求項7記載の方
法。 - 【請求項13】 あらかじめ定義された数のデータ値を
収集した後、前記あらかじめ定義された数のデータ値に
基づいて前記手動操作で入力されたベースライン振動振
幅データ及びベースライン振動位相データを更新する過
程を更に含む請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 前記感知された振動の振幅及び位相が
前記ベースライン振動振幅データ及びベースライン振動
位相データをあらかじめ設定された偏差だけ越えた場
合、警報を発生する過程を更に含む請求項6記載の方
法。 - 【請求項15】 前記警報を発生する過程は、回転機器
の運転を停止する過程を更に含む請求項14記載の方
法。
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US09/488,033 US6505143B1 (en) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | Machine protection system for rotating equipment and method |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP2001201433A5 JP2001201433A5 (ja) | 2007-11-01 |
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KR (1) | KR100723105B1 (ja) |
AT (1) | ATE316665T1 (ja) |
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DE (1) | DE60025680T2 (ja) |
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-
2000
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- 2000-09-13 AT AT00307928T patent/ATE316665T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-09-13 DE DE60025680T patent/DE60025680T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 2000-09-15 CZ CZ20003380A patent/CZ20003380A3/cs unknown
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