JP2001255243A - 回転機器の異常監視システム - Google Patents

回転機器の異常監視システム

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JP2001255243A
JP2001255243A JP2000063083A JP2000063083A JP2001255243A JP 2001255243 A JP2001255243 A JP 2001255243A JP 2000063083 A JP2000063083 A JP 2000063083A JP 2000063083 A JP2000063083 A JP 2000063083A JP 2001255243 A JP2001255243 A JP 2001255243A
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vibration
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rotating device
rotating
state
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JP2000063083A
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English (en)
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Nobumi Oyama
信美 大山
Iwao Suse
巌 巣瀬
Shinichi Nemoto
伸一 根本
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Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Japan Nuclear Cycle Development Institute
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動計測値の表示のみならず、回転機器の緊
急停止が必要か否かを、運転員が客観的に容易に判断し
うる情報を視覚的に表示できるようにする。 【解決手段】 回転機器の運転・振動状態を計測する計
装系統10と、その機器状態データを処理するデータ処
理系統12からなる。計装系統は、機器運転状態収集装
置14と、振動検出器16a,16bと、振動出力信号
を周波数スペクトルに変換するFFTアナライザ18
と、それらによる機器状態データをデータ処理系統に通
信する信号変換器22,24を有する。データ処理系統
は、共有データファイル26と、チェック時間毎に機器
状態データを取り込み計測処理して共有データファイル
に格納する振動データ計測部28と、正常領域と注意領
域と危険領域に分割されているマップと振動計測データ
を変換して得られる各周波数毎の振動変位とを同じ尺度
で重ね合わせて表示する監視・表示部30を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転機器の異常監
視システムに関し、更に詳しく述べると、回転機器に設
置した振動検出器からの振動出力信号を取り込み、振動
の周波数分析を行い、その結果をVDI規格やISO規
格などと同じ尺度で重ねてモニタ画面に表示し、視覚的
に対比できるように工夫した回転機器の異常監視システ
ムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】発電プラントあるいは各種の化学プラン
ト等では、蒸気タービンやポンプ、モータなど様々な回
転機器が稼働しており、それぞれ重要な機能を果たして
いる。回転機器の異常監視システムは、プラントを構成
するこれら重要な回転機器を対象として、その振動状態
を常時オンラインで監視し、その異常兆候を早期に検出
する機能をもつ装置である。
【0003】この異常監視システムは、監視対象とする
回転機器毎に振動検出器を取り付けて、その検出信号を
計装ケーブルを介して自動的にコンピュータに取り込
み、振動の周波数分析などの処理をし、その状態量を連
続的に監視することにより、異常の兆候を早期に検出で
きるように構成されている。
【0004】例えば、回転機器に異常の兆候が発生した
か否かを判断する手法として、従来の異常監視システム
では、予め正常状態の範囲と見なせる振動実効値あるい
は周波数実効値を基に、これらの値が経験的に数倍程度
に大きくなれば警報を発するように設定している例が多
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の異常監
視システムでは、振動の実効値や周波数分析などの計測
値そのものを表示しているにすぎず、モニタ画面に表示
された振動計測値から、回転機器の振動状態をどう判断
すればよいのかが非常にわかりにくい問題があった。
【0006】例えば、振動の周波数分析値に変動があっ
た場合、監視対象である回転機器に何らかの異常兆候が
発生したことは分かるが、その振動状態が回転機器に重
大な影響を及ぼし直ちにプラントを停止して保全すべき
ものか、それとも様子を見て次回のプラントの定期点検
時などで保全すれば足りる類のものなのか、の判断が運
転員あるいは保守員に要求される。
【0007】しかし、回転機器の振動状態は、潤滑油な
どとの関連から運転中に変動することは一般的によくあ
ることで、振動計測値そのものでは正常な範囲なのかど
うかを判断しかねるところがある。振動計測値そのもの
を表示しているにすぎない従来の異常監視システムで
は、プラント全体の稼働に関わるような回転機器に対し
て、運転員あるいは保守員が自信を持って停止を判断す
るための客観的な情報が必ずしも十分与えられていると
は言えず、経験により判断しなければならないことが多
い。従って、運転員あるいは保守員の熟練度などによっ
て、運転や保全にばらつきが生じる。
【0008】本発明の目的は、振動計測値の表示のみな
らず、回転機器の緊急停止が必要か否かを、運転員ある
いは保守員が客観的に容易に判断しうる情報を視覚的に
表示できる回転機器の異常監視システムを提供すること
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る回転機器の
異常監視システムは、監視対象としている回転機器の運
転状態を検知すると共に振動状態を計測する計装系統
と、該計装系統から通信されてくる機器状態データを処
理するデータ処理系統とからなる。計装系統は、回転機
器の運転状態を検知収集する機器運転状態収集装置と、
回転機器に取り付けた振動検出器と、該振動検出器から
の振動出力信号を周波数スペクトルに変換するFFTア
ナライザと、それら機器運転状態収集装置とFFTアナ
ライザによる機器状態データをデータ処理系統に通信す
るための信号変換器とを具備している。また、データ処
理系統は、共有データファイルと、任意のチェック時間
毎に前記計装系統からの機器状態データを取り込み計測
処理して共有データファイルに格納する振動データ計測
部と、予め定められている正常領域と注意領域と危険領
域に分割されているマップと前記共有データファイル中
の振動計測データを変換して得られる各周波数毎の振動
変位とを同じ尺度で重ね合わせて表示する監視・表示部
を具備している。
【0010】監視・表示部は、警報設定値を自由に定め
ることができる機能を有し、その警報設定値と前記各周
波数毎の振動変位との比較を行い、振動変位が警報設定
値を超えた場合に警報を発生するように構成するのが好
ましい。
【0011】監視対象としている回転機器が複数存在し
ている場合には、各回転機器にそれぞれ振動検出器を取
り付け、計装系統にはチャンネル切換器を組み込み、該
チャンネル切換器によって各振動検出器からの振動出力
信号を選択してFFTアナライザに導くように構成す
る。
【0012】本発明においては、異常兆候を判定する尺
度として、VDI(ドイツ技術者協会)規格やISO規
格などの公の規格を採用し、周波数毎に振動の変位(振
幅)が、正常領域(良い領域)、注意領域(まだ許容で
きる領域)、危険領域(許容できない領域)のいずれの
範囲にあるかを表示する。これにより、回転機器の振動
状態の良否が一目瞭然で把握できるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明において、予め定められて
いる正常領域と注意領域と危険領域に分割されているマ
ップは、振動周波数(Hz)に対する振動変位(μm)
の関係として表されるものであり、監視対象である回転
機器の種類などに応じた任意の規格のマップを使用す
る。例えば、発電プラントにおける大型蒸気タービンを
監視対象とするような場合には、VDI規格が適してい
る。
【0014】
【実施例】図1は、本発明に係る回転機器の異常監視シ
ステムの一実施例を示す全体ブロック図であり、監視対
象となる回転機器が2台(回転機器AとB)存在する場
合の例である。この異常監視システムの構成は、監視対
象としている回転機器の運転状態を検知すると共に振動
状態を計測する計装系統10と、該計装系統10から通
信されてくる機器状態データを処理するデータ処理系統
12との2系統に大別できる。
【0015】計装系統10は、回転機器A及び回転機器
Bの運転状態を検知する機器運転状態収集装置14、回
転機器A及び回転機器Bの軸受もしくは回転軸に取り付
けた振動検出器16a,16b、両振動検出器16a,
16bからの振動出力信号を周波数スペクトルに変換す
るFFTアナライザ18、両振動検出器16a,16b
からの振動出力信号を選択してFFTアナライザ18に
導くチャンネル切換器20、それら機器運転状態収集装
置14とFFTアナライザ18による機器状態データを
データ処理系統12にLAN回線で通信するためのそれ
ぞれの信号変換器22,24を具備している。
【0016】データ処理系統12は、共有データファイ
ル26、任意のチェック時間毎に前記計装系統10から
の機器状態データを取り込み計測処理して共有データフ
ァイル26に格納する振動データ計測部28、予め定め
られている正常領域と注意領域と危険領域に分割されて
いるマップと前記共有データファイル中の振動計測デー
タを変換して得られる各周波数毎の振動変位とを同じ尺
度で重ね合わせて表示する監視・表示部30を具備して
いる。このデータ処理系統12は、基本的にはコンピュ
ータシステムであり、以下に述べる機能を有するプログ
ラムによって処理されることになる。
【0017】振動データ計測部28は、運転計測32と
振動計測34という2種類の計測データ処理を行ってい
る。運転計測32は、図2に示すようなデータフローに
沿って処理する回転機器の運転状態チェックプログラム
である。これは、計測系統10の信号変換器22からL
AN回線によって送信されてくる機器運転状態データを
示す信号を、任意に設定できるチェック時間毎に取り込
み、回転機器の回転数や起動/停止を計測して共有デー
タファイル26に格納する。振動計測34は、図3に示
すようなデータフローに沿って処理する回転機器の振動
計測プログラムである。これは、計測系統10の信号変
換器24からLAN回線によって送信されてくる機器振
動データを示す信号を、任意に設定できるチェック時間
毎(例えば1時間毎)に、チャンネル切換器20のチャ
ンネル番号を選択して取り込み、その振動データを計測
し、データ分析を行い、結果を共有データファイル26
に格納する。
【0018】監視・表示部30は、図4に示すようなデ
ータフローに沿って処理する。共有データファイル26
中の計測管理ファイルを開いて、計測が終了した機器を
選択する。選択した機器の振動計測データを、各周波数
毎の振動変位を示す変位データに変換する。そして、こ
の変位データを警報設定値と比較して、警報設定値を超
えた場合には振動変位表示画面を表示し、警報を発生す
る。勿論、振動変位表示画面は、変位データが警報設定
値以下の場合であっても、振動状態の確認などのため、
自由に表示できるようになっている。
【0019】更に必要により、変位グラフの画面印刷や
異常報告書などを作成することもできる構成になってい
る。
【0020】振動変位表示画面の構成を図5に示す。例
えば画面は、横軸に振動周波数、縦軸に振動変位を対数
で表し、その上に回転機器の振動周波数毎の変位データ
をプロットしてある。更に、対応している回転機器に見
合ったVDI規格を同じ尺度で重ね合わせ、正常領域、
注意領域、危険領域に分割して表示する。VDI規格周
波数範囲は、図5では10Hzから1kHzであるが、回転
機器の大きさにより記載周波数範囲が異なるため、回転
機器毎に比較するVDI規格画面を用意している。本回
転機器の異常監視システムの振動計測範は1Hzから10
kHzであることから、警報設定値をVDI規格の正常領
域内になるように1Hzから10kHzまで警報設定できる
ようにし、この警報設定値は任意に設定することができ
るようになっている。
【0021】また、振動周波数の軸側にカーソルライン
を設け、該カーソルラインを振動周波数軸上で移動する
ことで、その周波数と対応する振動変位を数字で表示す
ることができるように工夫されている。そのためには、
画面上のカーソルラインの位置(振動周波数)を読み取
り、その振動周波数における振動変位を共有データファ
イルから引き出し、その数値を画面上に表示するように
構成すればよい。
【0022】図5から分かるように、モニタ画面上に実
際の計測値(振動周波数毎の変位データ)が点などで表
示され、それがVDI規格の正常領域、注意領域、危険
領域のどこに位置しているか、及び警報設定値との関係
が明瞭に認識できる。
【0023】
【発明の効果】本発明は上記のように、回転機器の振動
状態を公の規格(例えばVDI規格)と重ね合わせてモ
ニタ画面に表示するように構成したことにより、運転員
あるいは保守員が視覚的にその回転機器の振動レベルが
前記VDI規格のどの範囲のレベルにあるかが直ちに判
断でき、回転機器を緊急停止して保全を行う必要がある
か、あるいは計画停止の時期に保全することでよいのか
の判断がし易くなる。
【0024】またモニタ画面に表示したVDI規格の正
常領域に警報設定値を設けると、注意領域に到達する前
に異常振動を検出することができる。このように回転機
器の潜在的な故障を早期に検出できることは、機能故障
を未然に防止し、回転機器の安全運転あるいは安定運転
に貢献できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回転機器の異常監視システムの一
実施例を示すブロック図。
【図2】回転機器の運転状態チェックプログラムのデー
タフロー説明図。
【図3】回転機器の振動計測プログラムのデータフロー
説明図。
【図4】監視・表示プログラムのデータフロー説明図。
【図5】振動変位表示画面の一例を示す説明図。
【符号の説明】
10 計装系統 12 データ処理系統 14 機器運転状態収集装置 16a,16b 振動検出器 18 FFTアナライザ 20 チャンネル切換器 22,24 信号変換器 26 共有データファイル 28 振動データ計測部 30 監視・表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根本 伸一 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002 核燃料 サイクル開発機構大洗工学センター内・原 子力システム株式会社所属 Fターム(参考) 2G024 AD02 AD03 AD04 AD05 AD22 AD23 AD25 BA27 CA13 DA09 FA01 FA11 FA14 2G064 AA12 AA13 AA15 AB22 CC43 DD02 DD12 DD18 5H223 AA02 AA19 EE06 FF03 9A001 CC08 JZ73 KK29 KK37 LL05 LL09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 監視対象としている回転機器の運転状態
    を検知すると共に振動状態を計測する計装系統と、該計
    装系統から通信されてくる機器状態データを処理するデ
    ータ処理系統とからなり、 計装系統は、回転機器の運転状態を検知収集する機器運
    転状態収集装置と、回転機器に取り付けた振動検出器
    と、該振動検出器からの振動出力信号を周波数スペクト
    ルに変換するFFTアナライザと、それら機器運転状態
    収集装置とFFTアナライザによる機器状態データをデ
    ータ処理系統に通信するための信号変換器とを具備し、 データ処理系統は、共有データファイルと、任意のチェ
    ック時間毎に前記計装系統からの機器状態データを取り
    込み計測処理して共有データファイルに格納する振動デ
    ータ計測部と、予め定められている正常領域と注意領域
    と危険領域に分割されているマップと前記共有データフ
    ァイル中の振動計測データを変換して得られる各周波数
    毎の振動変位とを同じ尺度で重ね合わせて表示する監視
    ・表示部を具備していることを特徴とする回転機器の異
    常監視システム。
  2. 【請求項2】 監視・表示部は、警報設定値を自由に定
    めることができる機能を有し、その警報設定値と前記各
    周波数毎の振動変位との比較を行い、振動変位が警報設
    定値を超えた場合に警報を発生する請求項1記載の回転
    機器の異常監視システム。
  3. 【請求項3】 監視対象としている回転機器が複数存在
    し、各回転機器にそれぞれ振動検出器が取り付けられ、
    計装系統にはチャンネル切換器が組み込まれていて、該
    チャンネル切換器によって各振動検出器からの振動出力
    信号を選択してFFTアナライザに導くようにした請求
    項1又は2記載の回転機器の異常監視システム。
JP2000063083A 2000-03-08 2000-03-08 回転機器の異常監視システム Pending JP2001255243A (ja)

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