JP2002188411A - Abnormality diagnosing apparatus - Google Patents

Abnormality diagnosing apparatus

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JP2002188411A
JP2002188411A JP2000389867A JP2000389867A JP2002188411A JP 2002188411 A JP2002188411 A JP 2002188411A JP 2000389867 A JP2000389867 A JP 2000389867A JP 2000389867 A JP2000389867 A JP 2000389867A JP 2002188411 A JP2002188411 A JP 2002188411A
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JP
Japan
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vibration
abnormality
detecting
wear powder
detection
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Application number
JP2000389867A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Umeda
彰彦 梅田
Yoshimi Kagimoto
良実 鍵本
Masaya Kouno
将弥 河野
Makihito Katayama
牧人 片山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality diagnosing apparatus capable of carrying out a highly reliable diagnosis of abnormalities, without having to depend on experience, etc., of the operator. SOLUTION: The abnormality diagnosing apparatus is capable of carrying out a highly reliable diagnosis of abnormalities, without depending on the experiences of the operator, etc., by obtaining detailed information, such as the conditions of the sliding part (contact part) of the bearing 2 is in, and on what mechanism the abnormalities found there are based, etc., through having an AE sensor 5 detect the development of cracks on a bearing 2 and an elastic wave thereon at the time of direct contact, having a worn fragment sensor 6 detect the wear phenomenon by means of the minute particles with their forms being reflected, and having an abnormality diagnosing means 7 diagnose abnormalities, while integrating different types of information.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可動部を支持する
支持部位、特に、回転軸を支持する軸受部位の摩耗や亀
裂発生等の異常を診断する異常診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality diagnosis apparatus for diagnosing abnormalities such as wear and cracks in a support portion for supporting a movable portion, particularly for a bearing portion for supporting a rotating shaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ガスタービンや蒸気タービンが
備えられた発電プラント等では、軸受に支持された摺動
部材や回転軸を備えた機器が多数備えられている。機器
の運転中には、摺動部材や回転軸の支持部(接触部)か
らは微細な摩耗粉等が発生し、摩耗粉等が異物となって
潤滑油に混入して支持部に焼きつき等の支障をもたらす
虞がある。また、軸受(特にボールベアリング)には寿
命が存在し、寿命を越えて運転が続けられると、亀裂等
の損傷が生じる虞がある。
2. Description of the Related Art For example, in a power plant equipped with a gas turbine or a steam turbine, a large number of devices having a sliding member and a rotating shaft supported by bearings are provided. During operation of the equipment, fine wear powder and the like are generated from the sliding member and the support (contact part) of the rotating shaft, and the wear powder and the like become foreign matters and are mixed into the lubricating oil and seize on the support. And so on. In addition, bearings (particularly ball bearings) have a lifetime, and if the operation is continued beyond the lifetime, damage such as cracks may occur.

【0003】このような機器の正常稼働が妨げられるよ
うな重大な損傷の発生をいちはやく診断する手段とし
て、プラント運転状態の指標となる振動や、潤滑油の成
分、潤滑油中に含まれる異物等を計測する異常診断が従
来から実施され、異常診断により支持部の管理が行われ
ている。
[0003] As means for quickly diagnosing the occurrence of serious damage that hinders the normal operation of such equipment, vibrations, components of lubricating oil, foreign substances contained in lubricating oil, etc., which are indicators of plant operating conditions, are used. Diagnosis for measuring the number of pieces has been conventionally performed, and the support section is managed by the abnormality diagnosis.

【0004】従来の異常診断は、軸受部に振動検出手段
(超音波振動センサ等)を設けて軸受部位の振動を検知
し、検知された振動が解析されることで解析結果により
作業者は亀裂や損傷等の状態や発生箇所等を推測してい
る。また、潤滑油をサンプリングし、サンプリングした
油中の摩耗粉の性状や分布等が分析されることで分析結
果により作業者が亀裂や損傷等の状態を推測している。
そして、何らかの異常が推定された場合、警報等を発す
るようにして現場の作業者に部品交換等の必要な処置を
行わせたり、プラントの運転を停止させるようにしてい
る。
[0004] In the conventional abnormality diagnosis, a vibration detecting means (such as an ultrasonic vibration sensor) is provided in a bearing portion to detect vibration of a bearing portion, and the detected vibration is analyzed. And the state of occurrence, such as damage and damage, are estimated. Further, the lubricant is sampled, and the properties, distribution, and the like of the wear powder in the sampled oil are analyzed, so that the operator estimates the state of a crack, damage, or the like based on the analysis result.
Then, when any abnormality is estimated, an alarm or the like is issued to cause a worker on site to take necessary measures such as replacing parts or stop the operation of the plant.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の異常診断は、プ
ラント運転状態の指標となる振動や、潤滑油の成分、潤
滑油中に含まれる異物等を計測しているが、これらの情
報は個別に解析・分析されて情報として作業者に知らさ
れる。そして、作業者は、経験等に基づいて情報を統合
・整理し、総合的に亀裂や損傷等の状態を推測して異常
を診断している。このため、従来の異常診断では、診断
結果の信頼性を作業者の経験等といった熟練度に多くを
依存しているのが現状であった。また、機器の種類によ
っても診断結果の信頼性が左右されているのが現状であ
った。
In the conventional abnormality diagnosis, vibration which is an index of a plant operating state, components of lubricating oil, foreign substances contained in lubricating oil, and the like are measured. It is analyzed and analyzed and notified to the worker as information. The worker integrates and organizes information based on experience and the like, and diagnoses abnormalities by comprehensively estimating the state of cracks, damage, and the like. For this reason, in the conventional abnormality diagnosis, at present, the reliability of the diagnosis result largely depends on the skill level such as the experience of the worker. Further, at present, the reliability of the diagnosis result is also affected by the type of the device.

【0006】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、作業者の経験等によらず高い信頼性の異常診断が行
える異常診断装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an abnormality diagnosis apparatus capable of performing highly reliable abnormality diagnosis regardless of the experience of an operator.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の異常診断装置は、可動部を支持する支持部位
の振動の状況を検出する少なくとも1個以上の振動検出
手段と、支持部位の摩耗粉の状態を検出する少なくとも
1個以上の摩耗粉検出手段と、振動検出手段及び摩耗粉
検出手段の検出情報に基づいて異常を診断する異常診断
手段とからなることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an abnormality diagnosing apparatus for at least one or more vibration detecting means for detecting a state of vibration of a supporting portion supporting a movable portion. And at least one wear powder detecting means for detecting the state of the wear powder, and abnormality diagnosis means for diagnosing an abnormality based on the detection information of the vibration detection means and the wear powder detection means.

【0008】また、上記目的を達成するための本発明の
異常診断装置は、回転軸を支持する軸受部位の振動の状
況を検出する振動の状況を検出する少なくとも1個以上
の振動検出手段と、軸受部位の摩耗粉の状態を検出する
少なくとも1個以上の摩耗粉検出手段と、振動検出手段
及び摩耗粉検出手段の検出情報に基づいて異常を診断す
る異常診断手段とからなることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an abnormality diagnosing apparatus for detecting at least one vibration detecting means for detecting a vibration state of a bearing portion supporting a rotary shaft. It is characterized by comprising at least one or more wear powder detecting means for detecting a state of wear powder at a bearing portion, and abnormality diagnosis means for diagnosing an abnormality based on detection information of the vibration detection means and the wear powder detection means. .

【0009】そして、異常診断手段には、振動検出手段
の情報により突発的な振動発生及び断続的な振動発生及
び連続した振動発生を検知する振動発生検知機能と、摩
耗粉検出手段の検出情報により摩耗粉の粒子数及び粒子
径及び粒子形状を検知する粒子検知機能と、振動検出手
段の情報及び摩耗粉検出手段の検出情報により異物混入
状況を検知する機能とが備えられていることを特徴とす
る。
The abnormality diagnosis means includes a vibration generation detection function for detecting sudden vibration generation, intermittent vibration generation, and continuous vibration generation based on information from the vibration detection means, and a vibration generation detection function based on the detection information from the wear powder detection means. It is provided with a particle detection function for detecting the number of particles, a particle diameter and a particle shape of wear powder, and a function for detecting a foreign matter mixing state based on information of vibration detection means and detection information of wear powder detection means. I do.

【0010】また、異常診断手段には、診断結果を時系
列データとして記憶する記憶機能と、記憶機能に記憶さ
れた時系列データに基づいて変動パターンを導出して変
動パターンに応じて異常を診断する機能とが備えられて
いることを特徴とする。また、軸受は潤滑油溜まりに浸
漬され、振動検出手段は潤滑油溜まりの潤滑油内に配置
され、異常診断手段には、潤滑油を伝播する振動を検知
して異常を診断する機能が備えられていることを特徴と
する。また、振動検出手段は回転軸の周方向に複数個設
けられ、異常診断手段には、回転軸を周方向に複数の領
域に分割し、複数個の振動検出手段の出力状況を合成し
て異常発生領域を特定する機能が備えられていることを
特徴とする。また、振動発生検知機能は、振動検出手段
からの振動の状況を低周波数でサンプリングすると共に
高周波数でサンプリングすることで突発的な振動発生及
び断続的な振動発生及び連続した振動発生を検知するこ
とを特徴とする。また、異常診断手段の粒子検知機能
は、摩耗粉の粒径及び摩耗粉の長径に対する短径の比で
ある針状比に基づいて粒子形状を評価して摩耗の状況を
診断することを特徴とする。
The abnormality diagnosis means includes a storage function for storing a diagnosis result as time-series data, and a variation pattern derived based on the time-series data stored in the storage function to diagnose an abnormality according to the variation pattern. And a function to perform the function. Further, the bearing is immersed in the lubricating oil reservoir, the vibration detecting means is disposed in the lubricating oil in the lubricating oil reservoir, and the abnormality diagnosing means has a function of detecting vibration propagating the lubricating oil and diagnosing the abnormality. It is characterized by having. Further, a plurality of vibration detecting means are provided in the circumferential direction of the rotating shaft, and the abnormality diagnosing means divides the rotating shaft into a plurality of regions in the circumferential direction, synthesizes the output states of the plurality of vibration detecting means, and It is characterized in that a function of specifying a generation area is provided. In addition, the vibration generation detection function is to detect sudden vibration generation, intermittent vibration generation, and continuous vibration generation by sampling the state of vibration from the vibration detection means at low frequency and sampling at high frequency. It is characterized by. In addition, the particle detection function of the abnormality diagnosis means is characterized in that a wear state is diagnosed by evaluating a particle shape based on a particle size of the wear powder and a needle ratio which is a ratio of a minor axis to a major axis of the wear powder. I do.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1には本発明の一実施形態例に
係る異常診断装置を備えた回転軸支持部の概略構成、図
2には異常診断手段のブロック構成を示してある。図1
に示した回転軸支持部は、例えば、ガスタービンや蒸気
タービンが備えられた発電プラントにおける発電機の排
熱を回収するエアヒータの回転軸の軸受部に適用され
る。尚、本発明を適用する箇所は、エアヒータの回転軸
の軸受部に限らず、様々な機器の回転軸の軸受部に適用
することが可能で、また、回転軸の支持部位だけでな
く、各種摺動部材(可動部)の摺動支持部材の部位(支
持部位)に適用することが可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic configuration of a rotary shaft support provided with an abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a block configuration of an abnormality diagnosis means. FIG.
Is applied, for example, to a bearing portion of a rotary shaft of an air heater for recovering exhaust heat of a generator in a power plant equipped with a gas turbine or a steam turbine. The location to which the present invention is applied is not limited to the bearing of the rotating shaft of the air heater, but can be applied to the bearing of the rotating shaft of various devices. The present invention can be applied to a portion (supporting portion) of a sliding support member of a sliding member (movable portion).

【0012】図1に示すように、可動部としての回転軸
1が軸受2(ボールベアリング)により回転自在に支持
されている(支持部位)。軸受2の下部はオイルバス3
内に配され、オイルバス3には潤滑ライン4から潤滑油
が給排される。回転軸1の回転に伴って軸受2にオイル
バス3の潤滑油が供給される。
As shown in FIG. 1, a rotating shaft 1 as a movable portion is rotatably supported by a bearing 2 (ball bearing) (support portion). The lower part of the bearing 2 is an oil bath 3
The lubricating oil is supplied and discharged from the lubrication line 4 to the oil bath 3. The lubricating oil in the oil bath 3 is supplied to the bearing 2 with the rotation of the rotating shaft 1.

【0013】軸受2の上部の外輪側には振動検出手段と
しての超音波振動センサ(AEセンサ)5が取り付けら
れ、AEセンサ5より軸受2の部位の振動の状況が検出
される。潤滑ライン4には摩耗粉センサ6が設けられ、
摩耗粉センサ6により軸受2の部位の摩耗粉の状態が検
出される。AEセンサ5及び摩耗粉センサ6の検出信号
は異常診断手段7(制御装置)に入力される。
An ultrasonic vibration sensor (AE sensor) 5 as a vibration detecting means is mounted on the outer ring side above the bearing 2, and the AE sensor 5 detects the state of vibration of the bearing 2. A wear powder sensor 6 is provided in the lubrication line 4,
The state of the wear powder on the bearing 2 is detected by the wear powder sensor 6. The detection signals of the AE sensor 5 and the abrasion powder sensor 6 are input to the abnormality diagnosis means 7 (control device).

【0014】異常診断手段7では、振動の状況に基づい
て(振動発生検知機能)異常を診断すると共に摩耗粉の
状態に基づいて(粒子検知機能)異常を診断し、更に、
振動の状況及び摩耗粉の状態に基づいて異物混入状況に
よる(異物混入状況を検知する機能)異常を診断する。
The abnormality diagnosing means 7 diagnoses an abnormality based on the state of vibration (vibration detection function) and diagnoses an abnormality based on the state of wear powder (particle detection function).
An abnormality is diagnosed based on the state of vibration and the state of the abrasion powder due to the state of foreign substance contamination (function of detecting the state of foreign substance contamination).

【0015】つまり、AEセンサ5では材料の亀裂進展
や直接接触時の弾性波を検知し、摩耗粉センサ6では摩
耗現象をその形状に反映した微粒子で検知し、それぞれ
摺動(接触)状態に関して得られる情報が異なってい
る。これらタイプの異なった情報を統合して異常診断手
段7で異常を診断している。これにより、現在の摺動部
(接触部)がどのような状態にあるのか、そこで生じた
異常はどのような機構に基づくのか等、詳細な情報が得
られる。
That is, the AE sensor 5 detects the propagation of a crack in the material or an elastic wave at the time of direct contact, and the abrasion powder sensor 6 detects the wear phenomenon with fine particles reflecting the shape of the material. The information obtained is different. The abnormality diagnosis means 7 diagnoses an abnormality by integrating these different types of information. As a result, it is possible to obtain detailed information such as the current state of the sliding portion (contact portion) and the mechanism based on which abnormality has occurred.

【0016】尚、AEセンサ5及び摩耗粉センサ6は、
1つもしくは機器の大きさや検出条件等により複数個設
けられる。
The AE sensor 5 and the abrasion powder sensor 6 are
One or a plurality are provided depending on the size of the device, detection conditions, and the like.

【0017】図2に示すように、AEセンサ5の検出信
号は、アンプ8で増幅・フィルタ処理等の処理が加えら
れた後AD変換器9を経由して振動パラメータを計算す
る振動処理部10に入力される。振動処理部10では、
入力データを超音波のイベント数、振幅及び特徴周波数
等にパラメータ化して摺動状態(接触状態)を定量化す
る。摩耗粉センサ6の検出信号は、アンプ11で増幅・
フィルタ処理等の処理が加えられた後AD変換器12を
経由して粒子パラメータを計算する粒子処理部13に入
力される。粒子処理部13では、入力データを摩耗粉の
個数や粒径等にパラメータ化して摺動状態(接触状態)
を定量化する。
As shown in FIG. 2, the detection signal of the AE sensor 5 is subjected to processing such as amplification and filter processing by an amplifier 8 and then passed through an AD converter 9 to calculate a vibration parameter. Is input to In the vibration processing unit 10,
The input data is parameterized into the number of ultrasonic events, amplitude, characteristic frequency, and the like, and the sliding state (contact state) is quantified. The detection signal of the wear powder sensor 6 is amplified and
After being subjected to processing such as filter processing, the data is input to a particle processing unit 13 that calculates particle parameters via an AD converter 12. In the particle processing unit 13, the input data is parameterized into the number and particle size of the abrasion powder, and the sliding state (contact state) is set.
Is quantified.

【0018】振動処理部10及び粒子処理部13で定量
化された振動及び摩耗粉に基づく摺動状態(接触状態)
の情報は第1診断部14に送られ、第1診断部14では
学習により診断基準を自己組織化したニューラルネット
ワークや過去の知見や実験等の経験から作成された診断
基準を有するエキスパートシステム等により、摺動状態
評価や損傷部位診断等の短期の診断が行われる。
The sliding state (contact state) based on the vibration and wear powder quantified by the vibration processing unit 10 and the particle processing unit 13
Is sent to the first diagnostic unit 14, and the first diagnostic unit 14 uses a neural network that self-organizes diagnostic criteria by learning, an expert system that has diagnostic criteria created from past knowledge and experience of experiments, and the like. Short-term diagnosis such as sliding state evaluation and damage site diagnosis is performed.

【0019】即ち、AEセンサ5の検出信号により、ま
ず、損傷が表面化しない軽微なレベルの摺動面直接接触
が検出される。振幅の絶対値もしくは初期値に対する変
化の割合で摺動状態の過酷さを評価することができる。
また、周波数解析により、回転周波数との同期を検出し
て損傷が生じた要素を推定することができる。摩耗粉セ
ンサ6の検出信号によって潤滑油中の摩耗粉の粒径及び
粒子分布が検出され、これらの情報から摺動状態の過酷
さを評価することができる。このとき、粒径が大きい摩
耗粉が多いほど摺動状態は過酷である。
That is, first, a slight level of direct contact with the sliding surface where damage does not surface is detected by the detection signal of the AE sensor 5. The severity of the sliding state can be evaluated based on the absolute value of the amplitude or the rate of change from the initial value.
Further, by frequency analysis, it is possible to detect synchronization with the rotation frequency and to estimate a damaged element. The particle size and particle distribution of the wear powder in the lubricating oil are detected by the detection signal of the wear powder sensor 6, and the severity of the sliding state can be evaluated from the information. At this time, the more abrasion powder having a large particle size, the more severe the sliding state.

【0020】また、摩耗粉は、摺動部に由来する場合
と、摺動部以外の要素で生じた摩耗粉が混入する場合と
が考えられる。摺動部から摩耗粉が発生する場合は、A
Eセンサ5の出力の増大と対応して摩耗粉が検出され
る。一方、外部からのコンタミネーションが生じた場合
には、まず、摩耗粉センサ6の出力が増大し、それに付
随してAEセンサ5の出力が検知される。このため、摺
動部に由来する摩耗粉の発生と外部からの摩耗粉の混入
とをAEセンサ5及び摩耗粉センサ6の出力の発生状況
により識別することができる。
It is conceivable that the abrasion powder originates from the sliding part and the abrasion powder generated by elements other than the sliding part is mixed. If abrasion powder is generated from the sliding part,
Wear powder is detected in response to the increase in the output of the E sensor 5. On the other hand, when contamination from the outside occurs, first, the output of the abrasion powder sensor 6 increases, and accompanying this, the output of the AE sensor 5 is detected. For this reason, the generation of the wear powder originating from the sliding portion and the mixing of the wear powder from the outside can be distinguished by the generation state of the output of the AE sensor 5 and the wear powder sensor 6.

【0021】尚、短期診断の詳細は図3乃至図5により
後述する。
The details of the short-term diagnosis will be described later with reference to FIGS.

【0022】また、図2に示すように、第1診断部14
での評価結果は時系列データ記憶部15にも送られ、A
Eセンサ5及び摩耗粉センサ6の出力に基づく診断パラ
メータの瞬時値や診断履歴として時系列データ記憶部1
5に記憶される。時系列データ記憶部15に記憶された
データは第2診断部16に送られ、第2診断部16では
学習により診断基準を自己組織化したニューラルネット
ワークや過去の知見や実験等の経験から作成された診断
基準を有するエキスパートシステム等により、摺動状態
評価や損傷部位等の変動パターンを加味した傾向の診断
が行われる。
Further, as shown in FIG.
Is also sent to the time-series data storage unit 15, and A
The time-series data storage unit 1 stores instantaneous values and diagnostic histories of diagnostic parameters based on the outputs of the E sensor 5 and the wear powder sensor 6.
5 is stored. The data stored in the time-series data storage unit 15 is sent to a second diagnosis unit 16, which creates a self-organized diagnosis criterion by learning from a neural network, learning from past knowledge, experience from experiments, and the like. An expert system or the like having the diagnostic criteria described above evaluates a sliding state and diagnoses a tendency in consideration of a variation pattern of a damaged portion or the like.

【0023】尚、傾向の診断の詳細は図14及び図15
により後述する。
The details of the diagnosis of the tendency are shown in FIGS.
Will be described later.

【0024】図3乃至図5に基づいてAEセンサ5の信
号処理の状況に基づく振動による異常診断(振動発生検
知機能)の詳細を説明する。図3には振動発生検知機能
の構成ブロック、図4には振動信号の処理フローチャー
ト、図5には振動の発生状況の経時変化を示してある。
The abnormality diagnosis (vibration generation detection function) based on vibration based on the state of signal processing of the AE sensor 5 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram of the configuration of the vibration generation detection function, FIG. 4 is a flowchart of the processing of the vibration signal, and FIG.

【0025】図3に示すように、AEセンサ5の信号は
低周波解析装置21及び高周波解析装置22でサンプリ
ングされる。低周波解析装置21でサンプリングされた
低周波帯域の振動信号については、原波形及び包絡線波
形(複数個の原波形を平均した一つの波形)等を用いて
周波数解析処理部23でパラメータを抽出する。高周波
解析装置22でサンプリングされた高周波帯域の振動信
号については、原波形を用いて信号形状評価信号処理部
24でパラメーを抽出する。また、振動信号波形の振幅
評価信号処理部25で低周波帯域の振動信号及び高周波
帯域の振動信号の双方についてパラメーを抽出する。こ
れらのパラメーを併せて診断に用いる。尚、高周波帯域
は、メガヘルツ程度の周波数で、低周波帯域は、機器の
規模や運転される回転軸1の回転数等により適切な周波
数に適宜設定されている。
As shown in FIG. 3, the signal of the AE sensor 5 is sampled by the low frequency analyzer 21 and the high frequency analyzer 22. With respect to the vibration signal in the low frequency band sampled by the low frequency analysis device 21, parameters are extracted by the frequency analysis processing unit 23 using the original waveform and the envelope waveform (one waveform obtained by averaging a plurality of original waveforms). I do. With respect to the vibration signal in the high frequency band sampled by the high frequency analysis device 22, parameters are extracted by the signal shape evaluation signal processing unit 24 using the original waveform. In addition, the amplitude evaluation signal processing unit 25 of the vibration signal waveform extracts parameters for both the vibration signal in the low frequency band and the vibration signal in the high frequency band. These parameters are used together for diagnosis. The high frequency band is set to a frequency of about megahertz, and the low frequency band is set to an appropriate frequency according to the scale of the device, the number of rotations of the rotating shaft 1 to be operated, and the like.

【0026】振動信号は、低周波帯域と高周波帯域では
それぞれ計測に適する現象が異なるため、両者の診断を
組み合わせて解析に用いることにより、詳細な異常の診
断が可能となる。
Since the vibration signal has different phenomena suitable for measurement in the low-frequency band and the high-frequency band, detailed diagnosis of abnormalities can be made by combining the two diagnoses and using them for analysis.

【0027】比較的低周波の帯域においては、主として
回転周波数に対応した信号の検知を行う。例えば、軸受
2の内外輪や転動体等に応じた損傷は、軸受2の回転数
と相関を持った信号を発することが判っている。このた
め、その発生周期から損傷箇所の診断を行うことができ
る。
In a relatively low frequency band, detection of a signal mainly corresponding to the rotation frequency is performed. For example, it has been known that damage corresponding to the inner and outer rings and the rolling elements of the bearing 2 generates a signal having a correlation with the rotation speed of the bearing 2. For this reason, it is possible to diagnose a damaged portion from the occurrence cycle.

【0028】高周波帯域の振動信号は、その波形を解析
し、信号が連続的に発生しているのか、単独で発生して
いるのか、単独で発生している信号が断続的に発生して
いるのかを識別する。即ち、図4に示すように、振動信
号発生したとき、ステップS1で一定時間内に他の振動
信号が発生するか否かを判断し、他の振動信号が発生し
ていないと判断された場合単独振動(図5(a) の状態)
とされる 。ステップS1で一定時間内に他の振動信号
が発生していると判断された場合、ステップS2で連続
波か否かが判断される。ステップS2で連続波ではない
と判断された場合断続振動(図5(c) の状態) とされ、
ステップS2で連続波であると判断された場合連続振動
(図5(b) の状態) とされる。
The waveform of the vibration signal in the high frequency band is analyzed to determine whether the signal is generated continuously, independently, or intermittently. Or identify. That is, as shown in FIG. 4, when a vibration signal is generated, it is determined in step S1 whether another vibration signal is generated within a predetermined time, and when it is determined that another vibration signal is not generated. Single vibration (as shown in Fig. 5 (a))
It is assumed. If it is determined in step S1 that another vibration signal is generated within a predetermined time, it is determined in step S2 whether or not the signal is a continuous wave. If it is determined in step S2 that the wave is not a continuous wave, an intermittent vibration (the state shown in FIG. 5C) is set.
If it is determined in step S2 that the wave is a continuous wave, continuous vibration (the state shown in FIG. 5B) is set.

【0029】単独振動は材料内部や表面の亀裂の進展に
対応している場合であり、断続振動はスティックスリッ
プやフレッチング等の現象に対応している場合であり、
連続振動は潤滑不良やスキッディング、摺動面の損傷に
よる二面間の直接接触に対応している場合であると考え
られる。このため、振動信号の波形を解析することによ
り、摺動状態(接触状態)を診断することができる。
The solitary vibration corresponds to the propagation of a crack inside or on the surface of the material, and the intermittent vibration corresponds to the phenomenon such as stick-slip or fretting.
It is considered that continuous vibration corresponds to direct contact between two surfaces due to poor lubrication, skidding, or damage to a sliding surface. For this reason, the sliding state (contact state) can be diagnosed by analyzing the waveform of the vibration signal.

【0030】図6乃至図9に基づいてAEセンサ5の具
体的な取り付き状況及び異常発生位置を特定する機能
(異常発生領域を特定する機能)について説明する。図
6にはAEセンサ5の配置状況、図7乃至図9にはAE
センサ5の出力状況を示してある。
Referring to FIGS. 6 to 9, a description will be given of a function for specifying a specific mounting state of the AE sensor 5 and a position where an abnormality has occurred (a function for specifying an abnormality occurrence region). FIG. 6 shows an arrangement state of the AE sensor 5, and FIGS.
The output state of the sensor 5 is shown.

【0031】図6に示すように、本実施形態例では、回
転軸1の周方向(軸受2の周方向)に2個のAEセンサ
5a,5bが180度対称に同心円状に配され、軸受2
は境界Sを挟んで周方向に2つの領域A,Bに分割され
ている。2個のAEセンサ5a,5bの出力信号の時間
差から出力発生源のおおまかな位置や出力発生源の移動
の有無が推定される。軸受2の内部は比較的複雑な構造
であり、通常の位置標定アルゴリズムを使用しても精度
のよい位置標定を望めないことがある。このため、主と
して振動の発生源の移動の有無を検知する目的で2個の
AEセンサ5a,5bを軸受2の周囲に同心円状に配置
している。尚、2個のAEセンサ5a,5bは軸受2の
周囲に配置されていれば、必ずしも同心円状に限られる
ことはない。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, two AE sensors 5a and 5b are arranged 180 degrees symmetrically concentrically in the circumferential direction of the rotating shaft 1 (the circumferential direction of the bearing 2). 2
Is divided into two regions A and B in the circumferential direction with the boundary S interposed therebetween. From the time difference between the output signals of the two AE sensors 5a and 5b, the approximate position of the output source and the presence or absence of movement of the output source are estimated. Since the inside of the bearing 2 has a relatively complicated structure, accurate position locating may not be desired even when a normal position locating algorithm is used. For this reason, two AE sensors 5a and 5b are arranged concentrically around the bearing 2 mainly for the purpose of detecting the movement of the vibration source. Note that the two AE sensors 5a and 5b are not necessarily limited to concentric shapes as long as they are arranged around the bearing 2.

【0032】2個のAEセンサ5a,5bの場合、振動
波が検知された時間差により、領域A、領域Bもしくは
境界S線上のいずれかで振動信号が発生したかを知るこ
とができる。一般的に軸受2は同心円状の3次元構造を
有するため、3次元の情報を2次元平面に投影して評価
が可能である。
In the case of the two AE sensors 5a and 5b, it is possible to know whether a vibration signal is generated in the region A, the region B or on the boundary S line based on the time difference when the vibration wave is detected. Generally, since the bearing 2 has a concentric three-dimensional structure, it is possible to project three-dimensional information onto a two-dimensional plane for evaluation.

【0033】例えば、図7に示すように、AEセンサ5
aとAEセンサ5bの信号出力に時間差がない場合、境
界S線上で異常が発生したことが推定される。図8に示
すように、先にAEセンサ5aの信号出力が発生しその
後に時間差を持ってAEセンサ5bの信号出力が発生し
た場合、領域Aで異常が発生したことが推定される。図
9に示すように、まずAEセンサ5aの信号出力が発生
しその後に時間差T1を持ってAEセンサ5bの信号出
力が発生し、次にAEセンサ5aの信号出力が発生しそ
の後に時間差T2(T1<T2)を持ってAEセンサ5
bの信号出力が発生した場合、領域Aで異常が発生する
と共に発生場所が回転方向後ろ側に移動していることが
推定される。
For example, as shown in FIG.
If there is no time difference between a and the signal output of the AE sensor 5b, it is estimated that an abnormality has occurred on the boundary S line. As shown in FIG. 8, when the signal output of the AE sensor 5a is generated first and then the signal output of the AE sensor 5b is generated with a time difference, it is estimated that an abnormality has occurred in the region A. As shown in FIG. 9, first, the signal output of the AE sensor 5a is generated, then the signal output of the AE sensor 5b is generated with a time difference T1, then the signal output of the AE sensor 5a is generated, and then the time difference T2 ( AE sensor 5 with T1 <T2)
When the signal output of b occurs, it is estimated that an abnormality has occurred in the area A and the place of occurrence has moved to the rear side in the rotation direction.

【0034】このようにして、異常発生箇所をある程度
推定することにより、メンテナンス時の作業計画等に有
益な情報を提供することができる。
In this way, by estimating the location where an abnormality has occurred to some extent, it is possible to provide useful information for a work plan at the time of maintenance.

【0035】尚、図10に示したように、例えば、3個
のAEセンサ5a,5b,5cを等角度間隔で設け、軸
受2を境界S1,S2,S3で周方向に、例えば、6つ
の領域A,B,C,D,E,Fに分割することも可能で
ある。また、3個以上のAEセンサ5を設け、6つ以上
の領域に分割することも可能である。このように、AE
センサ5の数及び領域の分割数を増やすことで、空間分
解能を向上させることができる。また、高さ方向にもA
Eセンサ5を配置することで、同様な評価を3次元に拡
張することができる。
As shown in FIG. 10, for example, three AE sensors 5a, 5b, 5c are provided at equal angular intervals, and the bearings 2 are arranged at the boundaries S1, S2, S3 in the circumferential direction, for example, at six positions. It is also possible to divide into areas A, B, C, D, E and F. It is also possible to provide three or more AE sensors 5 and divide them into six or more regions. Thus, AE
The spatial resolution can be improved by increasing the number of sensors 5 and the number of divided areas. Also, A in the height direction
By arranging the E sensor 5, the same evaluation can be extended to three dimensions.

【0036】図11乃至図13に基づいて摩耗粉センサ
6で検出された摩耗粉の粒子形状を評価する状況(粒子
検知機能)を説明する。図11には摩耗粉の針状比の説
明、図12には針状比の経時変化、図13には粒子形状
による異常診断のフローチャートを示してある。
The situation (particle detection function) for evaluating the particle shape of the wear powder detected by the wear powder sensor 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 11 illustrates the acicular ratio of the abrasion powder, FIG. 12 illustrates a temporal change of the acicular ratio, and FIG. 13 illustrates a flowchart of abnormality diagnosis based on the particle shape.

【0037】本実施形態例では、摩耗粉センサ6で検出
された摩耗粉に対し、粒径を評価すると共に摩耗粉の長
径に対する短径の比である針状比の状態を評価する。図
11に示すように、摩耗粉17の長径Lに対する短径W
の比である針状比L/Wを導出し、針状比L/Wを異常
診断に用いる。摩耗粉17の形状は摺動状態や摩耗機構
と関連を持つため、針状比L/Wの大きさにより焼きつ
きの兆候やアブレッシブ摩耗の識別が可能である。図1
2に示すように、針状比L/Wを時間の経過と共に導出
し、針状比L/Wが所定値P(例えば3)を越えた場合
に摩耗が異常であることを判断することができる。ま
た、針状比L/Wが所定値Pに至る前であっても、規定
値Q(Q<P)を超えた場合に異常の兆候(焼付の兆
候)を判断して摩耗の過酷さを診断することができる。
In the present embodiment, the particle size of the wear powder detected by the wear powder sensor 6 is evaluated, and the state of the acicular ratio, which is the ratio of the minor axis to the major axis of the wear powder, is evaluated. As shown in FIG. 11, the minor axis W with respect to the major axis L of the abrasion powder 17.
Is derived, and the needle ratio L / W is used for abnormality diagnosis. Since the shape of the abrasion powder 17 is related to the sliding state and the abrasion mechanism, the sign of seizure and abrasive wear can be identified by the magnitude of the needle ratio L / W. FIG.
As shown in FIG. 2, it is possible to derive the needle ratio L / W with the passage of time and determine that the wear is abnormal when the needle ratio L / W exceeds a predetermined value P (for example, 3). it can. In addition, even before the needle ratio L / W reaches the predetermined value P, when the value exceeds the specified value Q (Q <P), a sign of abnormality (sign of seizure) is determined to determine the severity of wear. Can be diagnosed.

【0038】つまり、図13に示すように、摩耗粉17
を計測したとき、ステップS11で粒径が規定値以下か
否か(小さいか否か)が判断され、ステップS11で規
定値より小さいと判断された場合マイルド摩耗と判断さ
れる。ステップS11で粒径が規定値を超えると判断さ
れた場合、ステップS12で針状比L/Wが所定値P以
上か否かが判断される。ステップS12で針状比L/W
が所定値P以上であると判断された場合、針状比L/W
が著しく大きいため、アブレッシブ摩耗と判断される。
ステップS12で針状比L/Wが所定値Pに満たないと
判断された場合、粒径は大きいが針状比は小さいためシ
ビア摩耗であると判断される。シビア摩耗の状態でステ
ップS13で針状比L/Wが規定値Q以上か否かが判断
され、規定値Q以上であると判断された場合、シビア摩
耗状態で針状比L/Wが増大して摺動状態が悪化してい
ることを意味しており、焼付の兆候であると判断され
る。
That is, as shown in FIG.
Is measured, it is determined in step S11 whether or not the particle size is equal to or smaller than a specified value (whether or not it is small). If it is determined in step S11 that the particle size is smaller than the specified value, it is determined that mild wear is present. If it is determined in step S11 that the particle size exceeds the specified value, it is determined in step S12 whether the needle ratio L / W is equal to or greater than a predetermined value P. In step S12, the needle ratio L / W
Is greater than or equal to the predetermined value P, the needle ratio L / W
Is extremely large, it is determined that the abrasive wear.
If it is determined in step S12 that the needle ratio L / W is less than the predetermined value P, it is determined that the wear is severe because the particle size is large but the needle ratio is small. In a state of severe wear, it is determined whether or not the needle ratio L / W is equal to or more than a specified value Q in a step S13. Means that the sliding state has deteriorated, and is judged to be a sign of seizure.

【0039】即ち、摩耗粉の粒径が規定値以下のときは
マイルド摩耗となり、摩耗粉の粒径が規定値を超えると
共に摩耗粉の針状比L/Wが所定値P以上のときはアブ
レッシブ摩耗となり、摩耗粉の粒径が規定値を超えるが
摩耗粉の針状比L/Wが所定値Pを超えていないときは
シビア摩耗となり、シビア摩耗中で針状比L/Wが増大
(針状比L/Wが規定値Q以上)したときは焼付の兆候
となる。これは、一般に、アブレッシブ摩耗のときには
針状比L/Wが著しく増大するため、まず、摩耗粉の粒
径でマイルド摩耗を判別し、アブレッシブ摩耗を針状比
L/Wで判別する。そして、摩耗粉の粒径が大きいシビ
ア摩耗中では針状比L/Wの大小で摩耗の過酷さを診断
するようになっている。
That is, when the particle size of the wear powder is less than a specified value, mild wear occurs. When the particle size of the wear powder exceeds the specified value and the acicular ratio L / W of the wear powder is equal to or more than a predetermined value P, it is abrasive. When the particle size of the wear powder exceeds the specified value but the needle ratio L / W of the wear powder does not exceed the predetermined value P, severe wear occurs, and the needle ratio L / W increases during severe wear ( When the needle ratio L / W is equal to or more than the specified value Q), it is a sign of seizure. In general, the needle-like ratio L / W significantly increases during abrasive wear. Therefore, first, mild wear is determined based on the particle size of wear powder, and abrasive wear is determined based on the needle-like ratio L / W. Then, during severe wear in which the particle size of the wear powder is large, the severity of wear is diagnosed by the magnitude of the needle ratio L / W.

【0040】このため、摩耗粉17の粒子径と粒子形状
を同時計測可能な摩耗粉センサ6を用いることで、粒度
分布をオンラインで計測可能になると共に、摩耗粉17
の針状比に準拠した診断精度や診断の即時性を向上させ
ることが可能になる。
Therefore, by using the wear powder sensor 6 capable of simultaneously measuring the particle diameter and the particle shape of the wear powder 17, the particle size distribution can be measured online, and the wear powder 17 can be measured.
It is possible to improve the accuracy of diagnosis and the immediacy of diagnosis based on the needle ratio.

【0041】図14及び図15に基づいて時系列の出力
信号の履歴を考慮して摺動状態の診断を行う状況を説明
する。図14には時系列診断のブロック構成、図15に
は出力信号の状況説明を示してある。
Referring to FIGS. 14 and 15, a situation in which the sliding state is diagnosed in consideration of the history of output signals in a time series will be described. FIG. 14 shows a block configuration of the time-series diagnosis, and FIG. 15 shows the situation of the output signal.

【0042】AEセンサ5及び摩耗粉センサ6の出力に
基づく診断パラメータの瞬時値31や瞬時値診断結果3
2(診断履歴)が時系列データ33として保存され(図
2中時系列データ記憶部15)、保存された時系列デー
タ33により診断を行う時系列診断部34(図2中第2
診断部16)が設けられている。これにより、時系列デ
ータ33を所定時間分蓄積してその変動パターンを診断
に用いることにより、診断パラメータの値の予測ができ
ると共に、瞬時値31にばらつきがあっても、ばらつき
の原因を判定して信頼性のある診断を行うことができ
る。
The instantaneous value 31 and the instantaneous value diagnostic result 3 of the diagnostic parameter based on the output of the AE sensor 5 and the wear powder sensor 6
2 (diagnosis history) is stored as time-series data 33 (the time-series data storage unit 15 in FIG. 2), and a time-series diagnosis unit 34 (second in FIG. 2) that performs diagnosis based on the stored time-series data 33.
A diagnostic unit 16) is provided. Thus, by accumulating the time-series data 33 for a predetermined time and using the variation pattern for diagnosis, it is possible to predict the value of the diagnostic parameter and determine the cause of the variation even if the instantaneous value 31 varies. And make reliable diagnosis.

【0043】即ち、図15(a) に示すように、着目信号
のレベルが緩やかに上昇(漸増)している場合、その履
歴を考慮することにより信号レベルが将来的に上昇して
しきい値を超えることが予測され、しきい値を超える前
の早期段階で異常発生に対する予告が可能となる。ま
た、図15(b) に示すように、短時間のみ異常に近い信
号レベルが検知される状態が長期にわたって続く場合
(非定常)、突発的な異常が継続して発生しているた
め、摺動状態が不安定な状態にあることが診断できる。
更に、図15(c) に示すように、一時的にしきい値を超
える信号レベルが検知されそれがすぐに正常化すれば
(突発)、信号レベルの異常は一時的な現象として判断
され、異常診断を抑制することができる。
That is, as shown in FIG. 15 (a), when the level of the signal of interest gradually rises (gradually increases), the signal level rises in the future by considering its history and the threshold value increases. Is expected to be exceeded, and it is possible to give a notice of the occurrence of an abnormality at an early stage before the threshold is exceeded. Further, as shown in FIG. 15 (b), when a state in which an abnormal signal level is detected only for a short time continues for a long period of time (unsteady state), a sudden abnormality is continuously generated. It can be diagnosed that the moving state is in an unstable state.
Further, as shown in FIG. 15 (c), if a signal level exceeding the threshold value is temporarily detected and normalizes immediately (burst), the signal level abnormality is determined as a temporary phenomenon, and the abnormality is determined. Diagnosis can be suppressed.

【0044】瞬時値を基準にした異常診断では、実際の
機械運転上は問題ないにも拘らず様々な要因から頻繁に
異常が発生する場合があり、実用上問題となる。このた
め、上述したように、時系列データに基づいて変動パタ
ーンを導出し、変動パターンに応じて異常を診断するこ
とにより、機械の状態診断や余寿命評価に対して有効で
ある。特に、軸受2がころがり軸受の場合、通常は有限
の寿命に基づいた設計がなされており、変動パターンに
応じて異常を診断することが有効となる。
In the abnormality diagnosis based on the instantaneous value, an abnormality may frequently occur due to various factors in spite of the fact that there is no problem in actual machine operation, which is a practical problem. For this reason, as described above, deriving a fluctuation pattern based on time-series data and diagnosing an abnormality according to the fluctuation pattern are effective for machine state diagnosis and remaining life evaluation. In particular, when the bearing 2 is a rolling bearing, a design based on a finite life is usually made, and it is effective to diagnose an abnormality according to a fluctuation pattern.

【0045】図16、図17に基づいて本発明の他の実
施形態例を説明する。図16には本発明の他の実施形態
例に係る異常診断装置を備えた回転軸支持部の概略構
成、図17には油中伝播信号の確認結果を表すグラフを
示してある。尚、図1に示した部材と同一部材には同一
符号を付して重複する説明は省略してある。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 shows a schematic configuration of a rotary shaft support unit provided with an abnormality diagnosis device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 17 shows a graph showing a result of confirming a propagation signal in oil. The same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0046】図16に示すように、軸受2の転動体(摺
動部)がオイルバス3と接している場合、防油処理が施
された超音波振動センサ(AEセンサ)19が摺動部と
隣接したオイルバス3内に投入される。そして、AEセ
ンサ19はオイルバス3内の潤滑油を伝播する振動を検
出するようになっている。その他の構成は図1と同一で
ある。
As shown in FIG. 16, when the rolling element (sliding portion) of the bearing 2 is in contact with the oil bath 3, the ultrasonic vibration sensor (AE sensor) 19 which has been subjected to the oil-proofing process is used. And into the adjacent oil bath 3. The AE sensor 19 detects the vibration propagating the lubricating oil in the oil bath 3. Other configurations are the same as those in FIG.

【0047】通常AEセンサを軸受2のケーシング等に
取り付けた場合、接触面間の空隙による信号減衰を低減
するためにシリコングリース等を塗布している。また、
既存の装置で軸受2のケーシング等に取り付ける場合、
大幅な改造を必要とし、AEセンサの追加設置が困難で
ある。これに対し、本実施形態例では、AEセンサ19
をオイルバス3内に投入しているので、AEセンサ19
の周囲と軸受2との間に油が充満した状態となり、シリ
コングリース等を塗布する必要がない。また、オイルバ
ス3には、給油口やサンプリング用の開口が設けられて
いるため、給油口や開口から防油処理が施されたAEセ
ンサ19を投入することで、既存の装置を改造すること
なくAEセンサ19の設置が可能となり、AEセンサ1
9の追加設置が非常に容易となる。
Normally, when the AE sensor is mounted on the casing of the bearing 2 or the like, silicon grease or the like is applied to reduce signal attenuation due to a gap between the contact surfaces. Also,
When attaching to the casing etc. of the bearing 2 with existing equipment,
It requires significant remodeling and makes it difficult to install additional AE sensors. In contrast, in the present embodiment, the AE sensor 19
Is put in the oil bath 3 so that the AE sensor 19
The space between the bearing and the bearing 2 is filled with oil, and there is no need to apply silicon grease or the like. In addition, since the oil bath 3 is provided with a refueling port and an opening for sampling, the existing device can be remodeled by introducing the AE sensor 19 subjected to the oil-proofing process from the refueling port and the opening. The AE sensor 19 can be installed without any
9 becomes very easy to install.

【0048】尚、AEセンサ19をオイルバス3内に投
入して設置した場合であっても、図5乃至図10に示し
たように、複数のAEセンサ19を用いると共に軸受2
の領域を分割することで、異常発生箇所をある程度推定
できるようにすることも可能である。
Incidentally, even when the AE sensor 19 is put into the oil bath 3 and installed, as shown in FIG. 5 to FIG.
It is also possible to estimate the location where the abnormality has occurred to some extent by dividing this area.

【0049】一般に、液体は音波を比較的よく伝達する
ことが知られている。図17には、固体を伝播する超音
波信号(図中○印)と油中を伝播する超音波信号(図中
●印)の信号レベルを比較したグラフを示してある。横
軸が荷重Nであり、形式的には荷重の増加が軸受摺動状
態の過酷化に対応する。固体を伝播する超音波信号及び
油中を伝播する超音波信号共に、荷重の増加とともに増
大する信号レベルを初期電圧値に対する比として比較し
ている。2つの超音波信号を比較した場合、軸受に負荷
される荷重が増加したとき、いずれも、同等な信号レベ
ルの増大が確認できる。このため、固体を伝播する超音
波信号に代えて油中を伝播する超音波信号を用いて振動
計測に適用しても何ら問題は生じない。
It is generally known that liquids transmit sound waves relatively well. FIG. 17 shows a graph comparing the signal levels of an ultrasonic signal propagating in a solid (indicated by ○ in the figure) and an ultrasonic signal propagating in oil (indicated by ● in the figure). The horizontal axis represents the load N. Formally, an increase in the load corresponds to a severer sliding state of the bearing. For both the ultrasonic signal propagating in the solid and the ultrasonic signal propagating in the oil, the signal level that increases with increasing load is compared as a ratio to the initial voltage value. When the two ultrasonic signals are compared, when the load applied to the bearing increases, an equivalent increase in the signal level can be confirmed in each case. For this reason, there is no problem when applied to vibration measurement using an ultrasonic signal propagating in oil instead of an ultrasonic signal propagating through a solid.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の異常診断装置は、可動部を支持
する支持部位の振動の状況を検出する少なくとも1個以
上の振動検出手段と、支持部位の摩耗粉の状態を検出す
る少なくとも1個以上の摩耗粉検出手段と、振動検出手
段及び摩耗粉検出手段の検出情報に基づいて異常を診断
する異常診断手段とからなるので、異常診断手段により
支持部位の振動の状況及び摩耗粉の状態及び摩耗粉の混
入状態を判断して支持部位の異常を診断することができ
る。この結果、作業者の経験等によらず高い信頼性の異
常診断が行える異常診断装置とすることが可能になる。
The abnormality diagnosis apparatus according to the present invention comprises at least one or more vibration detecting means for detecting a state of vibration of a supporting portion for supporting a movable portion, and at least one vibration detecting means for detecting a state of wear powder on the supporting portion. Since the above-mentioned wear powder detection means and the abnormality diagnosis means for diagnosing an abnormality based on the detection information of the vibration detection means and the wear powder detection means, the state of the vibration of the support portion, the state of the wear powder and It is possible to diagnose the abnormality of the supporting portion by judging the mixing state of the wear powder. As a result, it is possible to provide an abnormality diagnosis device capable of performing highly reliable abnormality diagnosis regardless of the experience of the operator.

【0051】また、本発明の異常診断装置は、回転軸を
支持する軸受部位の振動の状況を検出する少なくとも1
個以上の振動検出手段と、軸受部位の摩耗粉の状態を検
出する少なくとも1個以上の摩耗粉検出手段と、振動検
出手段及び摩耗粉検出手段の検出情報に基づいて異常を
診断する異常診断手段とからなるので、異常診断手段に
より軸受部位の振動の状況及び摩耗粉の状態及び摩耗粉
の混入状態を判断して軸受部位の異常を診断することが
できる。この結果、作業者の経験等によらず高い信頼性
の異常診断が行える異常診断装置とすることが可能にな
る。
Further, the abnormality diagnosis apparatus according to the present invention has at least one device for detecting a state of vibration of a bearing portion supporting a rotating shaft.
At least one or more pieces of vibration detection means for detecting the state of wear powder at the bearing portion, and abnormality diagnosis means for diagnosing an abnormality based on the detection information of the vibration detection means and wear powder detection means. Therefore, the abnormality diagnosis means can determine the vibration state of the bearing portion, the state of the wear powder, and the mixed state of the wear powder, and diagnose the abnormality of the bearing portion. As a result, it is possible to provide an abnormality diagnosis device capable of performing highly reliable abnormality diagnosis regardless of the experience of the operator.

【0052】そして、異常診断手段には、振動検出手段
の情報により突発的な振動発生及び断続的な振動発生及
び連続した振動発生を検知する振動発生検知機能と、摩
耗粉検出手段の検出情報により摩耗粉の粒子数及び粒子
径及び粒子形状を検知する粒子検知機能と、振動検出手
段の情報及び摩耗粉検出手段の検出情報により異物混入
状況を検知する機能とが備えられているので、損傷の要
素や損傷の状態に基づく異常診断が行えると共に、損傷
による異物と外部原因による異物とを識別することが可
能になる。
The abnormality diagnosis means has a vibration generation detecting function for detecting sudden vibration generation, intermittent vibration generation and continuous vibration generation based on information from the vibration detection means, and a detection means based on the detection information from the wear powder detection means. It has a particle detection function to detect the number, size and shape of particles of wear powder, and a function to detect the presence of foreign matter by the information of vibration detection means and the detection information of wear powder detection means. An abnormality diagnosis can be performed based on the state of the element or the damage, and the foreign matter due to the damage can be distinguished from the foreign matter due to the external cause.

【0053】また、異常診断手段には、診断結果を時系
列データとして記憶する記憶機能と、記憶機能に記憶さ
れた時系列データに基づいて変動パターンを導出して変
動パターンに応じて異常を診断する機能とが備えられて
いるので、診断パラメータの値の予測ができると共に、
瞬時値にばらつきがあっても、ばらつきの原因を判定し
て信頼性のある診断を行うことができる。
The abnormality diagnosis means includes a storage function for storing the diagnosis results as time-series data, and a variation pattern is derived based on the time-series data stored in the storage function to diagnose an abnormality according to the variation pattern. Function to predict the value of a diagnostic parameter,
Even if there is a variation in the instantaneous value, a reliable diagnosis can be performed by determining the cause of the variation.

【0054】また、軸受は潤滑油溜まりに浸漬され、振
動検出手段は潤滑油溜まりの潤滑油内に配置され、異常
診断手段には、潤滑油を伝播する振動を検知して異常を
診断する機能が備えられているので、振動検出手段の設
置に信号減衰を低減する流体を介在させる必要がなく、
また、既存の装置を改造することなく開口等から簡単に
振動検出手段を潤滑油溜まりに設置することができ、振
動検出手段の追加設置が非常に容易となる。
The bearing is immersed in the lubricating oil reservoir, the vibration detecting means is disposed in the lubricating oil in the lubricating oil reservoir, and the abnormality diagnosing means has a function of detecting vibration propagating the lubricating oil to diagnose an abnormality. Since it is provided, there is no need to interpose a fluid that reduces signal attenuation in the installation of the vibration detection means,
Further, the vibration detecting means can be easily installed in the lubricating oil reservoir from an opening or the like without modifying the existing device, and the additional installation of the vibration detecting means becomes very easy.

【0055】また、振動検出手段は回転軸の周方向に複
数個設けられ、異常診断手段には、回転軸を周方向に複
数の領域に分割し、複数個の振動検出手段の出力状況を
合成して異常発生領域を特定する機能が備えられている
ので、異常発生箇所をある程度推定することができるよ
うになり、メンテナンス時の作業計画等に有益な情報を
提供することが可能となる。
Further, a plurality of vibration detecting means are provided in the circumferential direction of the rotating shaft, and the abnormality diagnosing means divides the rotating shaft into a plurality of areas in the circumferential direction, and synthesizes output states of the plurality of vibration detecting means. Since the function for specifying the abnormality occurrence area is provided, it is possible to estimate the abnormality occurrence part to some extent, and it is possible to provide useful information to a work plan at the time of maintenance.

【0056】また、振動発生検知機能は、振動検出手段
からの振動の状況を低周波数でサンプリングすると共に
高周波数でサンプリングすることで突発的な振動発生及
び断続的な振動発生及び連続した振動発生を検知するよ
うにしたので、様々な現象に対応した異常を診断するこ
とが可能となる。
Further, the vibration generation detecting function samples the situation of the vibration from the vibration detecting means at a low frequency and at a high frequency, thereby preventing sudden vibration generation, intermittent vibration generation and continuous vibration generation. Since the detection is performed, it is possible to diagnose abnormalities corresponding to various phenomena.

【0057】また、異常診断手段の粒子検知機能は、摩
耗粉の粒径及び摩耗粉の長径に対する短径の比である針
状比に基づいて粒子形状を評価して摩耗の状況を診断す
るようにしたので、粒度分布をオンラインで計測可能に
なると共に、摩耗粉の針状比に準拠した診断精度や診断
の即時性を向上させることが可能になる。
Further, the particle detecting function of the abnormality diagnosis means evaluates the particle shape based on the particle diameter of the wear powder and the acicular ratio which is the ratio of the minor axis to the major axis of the wear powder to diagnose the state of wear. As a result, the particle size distribution can be measured online, and the accuracy of diagnosis and the immediateness of diagnosis based on the acicular ratio of abrasion powder can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態例に係る異常診断装置を備
えた回転軸支持部の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rotating shaft support provided with an abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present invention.

【図2】異常診断手段のブロック構成図。FIG. 2 is a block diagram of an abnormality diagnosis unit.

【図3】振動発生検知機能のブロック構成図。FIG. 3 is a block diagram of a vibration generation detection function.

【図4】振動信号の処理フローチャート。FIG. 4 is a processing flowchart of a vibration signal.

【図5】振動の発生状況の経時変化を表すグラフ。FIG. 5 is a graph showing a change over time in a state of occurrence of vibration.

【図6】AEセンサ5の配置状況説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of an arrangement state of an AE sensor 5;

【図7】AEセンサ5の出力状況説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of an output state of the AE sensor 5.

【図8】AEセンサ5の出力状況説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of an output state of the AE sensor 5.

【図9】AEセンサ5の出力状況説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of an output state of the AE sensor 5;

【図10】AEセンサ5の配置状況の他の例を表す説明
図。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating another example of an arrangement state of the AE sensor.

【図11】摩耗粉の針状比の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of a needle ratio of wear powder.

【図12】針状比の経時変化を表すグラフ。FIG. 12 is a graph showing the change with time of the needle ratio.

【図13】粒子形状による異常診断のフローチャート。FIG. 13 is a flowchart of abnormality diagnosis based on a particle shape.

【図14】時系列診断のブロック構成図。FIG. 14 is a block diagram of a time series diagnosis.

【図15】出力信号の状況説明図。FIG. 15 is a diagram illustrating the situation of an output signal.

【図16】本発明の他の実施形態例に係る異常診断装置
を備えた回転軸支持部の概略構成図。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a rotating shaft support provided with an abnormality diagnosis device according to another embodiment of the present invention.

【図17】油中伝播信号の確認結果を表すグラフ。FIG. 17 is a graph showing a result of confirming a propagation signal in oil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転軸 2 軸受 3 オイルバス 4 潤滑ライン 5 超音波振動センサ(AEセンサ) 6 摩耗粉センサ 7 異常診断手段 8,11 アンプ 9,12 AD変換器 10 振動処理部 13 粒子処理部 14 第1診断部 15 時系列データ記憶部 16 第2診断部 17 摩耗粉 19 防油処理された超音波振動センサ(AEセンサ) 21 低周波解析装置 22 高周波解析装置 23 周波数解析処理部 24 信号形状評価信号処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary shaft 2 Bearing 3 Oil bath 4 Lubrication line 5 Ultrasonic vibration sensor (AE sensor) 6 Wear powder sensor 7 Abnormality diagnosis means 8, 11 Amplifier 9, 12 AD converter 10 Vibration processing unit 13 Particle processing unit 14 First diagnosis Unit 15 Time-series data storage unit 16 Second diagnostic unit 17 Wear powder 19 Ultrasonic vibration sensor (AE sensor) subjected to oil-proof processing 21 Low-frequency analysis device 22 High-frequency analysis device 23 Frequency analysis processing unit 24 Signal shape evaluation signal processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 将弥 長崎県長崎市深堀町5丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 片山 牧人 山口県下関市彦島江ノ浦町六丁目16番1号 三菱重工業株式会社下関造船所内 Fターム(参考) 3J011 EA02 EA05 5H223 AA02 EE28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Masaya Kono 5-717-1 Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Prefecture, Nagasaki Research Laboratory, Sanishi Heavy Industries Co., Ltd. F-term (reference) at Shimonoseki Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 3J011 EA02 EA05 5H223 AA02 EE28

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可動部を支持する支持部位の振動の状況
を検出する少なくとも1個以上の振動検出手段と、支持
部位の摩耗粉の状態を検出する少なくとも1個以上の摩
耗粉検出手段と、振動検出手段及び摩耗粉検出手段の検
出情報に基づいて異常を診断する異常診断手段とからな
ることを特徴とする異常診断装置。
1. At least one or more vibration detecting means for detecting a state of vibration of a support part supporting a movable part, at least one or more wear powder detecting means for detecting a state of wear powder at a support part, An abnormality diagnosis device comprising: abnormality diagnosis means for diagnosing an abnormality based on detection information of the vibration detection means and the wear powder detection means.
【請求項2】 回転軸を支持する軸受部位の振動の状況
を検出する少なくとも1個以上の振動検出手段と、軸受
部位の摩耗粉の状態を検出する少なくとも1個以上の摩
耗粉検出手段と、振動検出手段及び摩耗粉検出手段の検
出情報に基づいて異常を診断する異常診断手段とからな
ることを特徴とする異常診断装置。
2. At least one or more vibration detecting means for detecting a state of vibration of a bearing portion supporting the rotating shaft, at least one or more wear powder detecting means for detecting a state of wear powder at the bearing portion, An abnormality diagnosis device comprising: an abnormality diagnosis unit that diagnoses an abnormality based on detection information of a vibration detection unit and a wear powder detection unit.
【請求項3】 請求項1もしくは請求項2において、異
常診断手段には、 振動検出手段の情報により突発的な振動発生及び断続的
な振動発生及び連続した振動発生を検知する振動発生検
知機能と、摩耗粉検出手段の検出情報により摩耗粉の粒
子数及び粒子径及び粒子形状を検知する粒子検知機能
と、振動検出手段の情報及び摩耗粉検出手段の検出情報
により異物混入状況を検知する機能とが備えられている
ことを特徴とする異常診断装置。
3. The abnormality diagnosis means according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis means has a vibration generation detection function for detecting sudden vibration generation, intermittent vibration generation, and continuous vibration generation based on information of the vibration detection means. A particle detection function for detecting the number, size and shape of the particles of the wear powder based on the detection information of the wear powder detection means, and a function of detecting the state of foreign matter inclusion based on the information of the vibration detection means and the detection information of the wear powder detection means. An abnormality diagnosis device, comprising:
【請求項4】 請求項1もしくは請求項2において、異
常診断手段には、 診断結果を時系列データとして記憶する記憶機能と、記
憶機能に記憶された時系列データに基づいて変動パター
ンを導出して変動パターンに応じて異常を診断する機能
とが備えられていることを特徴とする異常診断装置。
4. The abnormality diagnosing means according to claim 1, wherein the abnormality diagnosing means includes a storage function for storing the diagnosis result as time-series data, and a variation pattern derived based on the time-series data stored in the storage function. And a function of diagnosing an abnormality according to a fluctuation pattern.
【請求項5】 請求項2において、 軸受は潤滑油溜まりに浸漬され、振動検出手段は潤滑油
溜まりの潤滑油内に配置され、 異常診断手段には、潤滑油を伝播する振動を検知して異
常を診断する機能が備えられていることを特徴とする異
常診断装置。
5. The lubricating oil reservoir according to claim 2, wherein the bearing is immersed in the lubricating oil reservoir, the vibration detecting means is disposed in the lubricating oil in the lubricating oil reservoir, and the abnormality diagnosing means detects vibration propagating the lubricating oil. An abnormality diagnosis device having a function of diagnosing an abnormality.
【請求項6】 請求項2において、振動検出手段は回転
軸の周方向に複数個設けられ、 異常診断手段には、回転軸を周方向に複数の領域に分割
し、複数個の振動検出手段の出力状況を合成して異常発
生領域を特定する機能が備えられていることを特徴とす
る異常診断装置。
6. The vibration detecting means according to claim 2, wherein a plurality of vibration detecting means are provided in a circumferential direction of the rotating shaft, and the abnormality diagnosing means comprises dividing the rotating shaft into a plurality of areas in the circumferential direction, and a plurality of vibration detecting means. An abnormality diagnosis device provided with a function of synthesizing the output states of the above and specifying an abnormality occurrence area.
【請求項7】 請求項3において、振動発生検知機能
は、 振動検出手段からの振動の状況を低周波数でサンプリン
グすると共に高周波数でサンプリングすることで突発的
な振動発生及び断続的な振動発生及び連続した振動発生
を検知することを特徴とする異常診断装置。
7. The vibration generation detection function according to claim 3, wherein the vibration state from the vibration detection means is sampled at a low frequency and at a high frequency to generate sudden vibrations and intermittent vibrations. An abnormality diagnostic device that detects continuous vibration generation.
【請求項8】 請求項3において、異常診断手段の粒子
検知機能は、 摩耗粉の粒径及び摩耗粉の長径に対する短径の比である
針状比に基づいて粒子形状を評価して摩耗の状況を診断
することを特徴とする異常診断装置。
8. A particle detecting function according to claim 3, wherein the particle detecting function of the abnormality diagnosing means evaluates a particle shape based on a particle size of the wear powder and a needle ratio which is a ratio of a minor axis to a major axis of the wear powder. An abnormality diagnosis device for diagnosing a situation.
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