JP2005195422A

JP2005195422A - 設備診断装置

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Publication number: JP2005195422A
Application number: JP2004001076A
Authority: JP
Inventors: Ho Jinyama; 鵬陳山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】
国際規格（ISO）や各国規格による設備状態の判定、設備の用途や使用条件に応じた相対判定基準の作成、及び相対判定基準による設備状態の判定が迅速に行える設備診断装置を提供する。
【解決手段】
本発明においては、国際規格（ISO）或いは各国規格に記載されている絶対判定基準のデータベースを設備状態判定時に参照できるように前もって設備診断装置に作成して置き、また確率統計処理法を用いて設備の相対判定基準を自動的に作成してデータベースに蓄えて置き、必要に応じてデータベースの中の判定基準を修正したり追加したりすると共に、診断時には診断装置中のデータベースに蓄えられている絶対判定基準と相対判定基準を実測値と比較して設備状態を迅速に判定し、判定結果を表示する。
【選択図】
【図１】

Description

本発明は設備診断分野において、診断対象の設備の状態判定を行うための状態判定方法及び状態判定装置に関する。

従来の設備簡易診断用の装置、例えば、「マシンチェッカ」という装置は、診断対象の設備から測定された振動信号を用いて実効値やピーク値を計算して表示するだけである。ユーザは設備状態を判定するために、表示された実効値やピーク値を国際規格（ISO）や各国の規格に記載される絶対判定基準に照らして設備の状態を判定しなければならない。

しかしながら、前記従来の諸手法には次のような問題があった。
まず、従来の簡易診断装置では、実効値やピーク値を表示するだけなので、現場の設備点検人員がこれらの値を観測してから、更に国際規格（ISO）や各国規格に照らして設備状態を判定することは大変煩わしく不便である。
また、国際規格（ISO）や各国規格に記載されている絶対判定基準は、設備の用途や使用条件によって全ての設備にそのまま適用できるとは限らない。

上記に述べたような問題点を解決するために、本発明においては、国際規格（ISO）或いは各国規格に記載されている絶対判定基準のデータベースを設備状態判定時に参照できるように前もって設備診断装置に作成して置き、また設備の個性を考慮して、確率統計処理法を用いて設備の相対判定基準を作成してデータベースに蓄えて置き、必要に応じてデータベースの中の判定基準を修正したり追加したりすると共に、診断時には診断装置中のデータベースに蓄えられている絶対判定基準と相対判定基準を実測値と比較して設備状態を判定し、判定結果を表示する。

本発明においては、国際規格（ISO）或いは各国規格に記載されている絶対判定基準のデータベースを設備状態判定時に参照できるように前もって設備診断装置に作成して置き、また設備の個性を考慮して、確率統計処理法を用いて設備の相対判定基準を作成してデータベースに蓄えて置き、必要に応じてデータベースの中の判定基準を修正したり追加したりすると共に、診断時にはデータベースに蓄えられている絶対判定基準と相対判定基準を実測値と比較して設備状態を判定し、判定結果を表示する。よって、現場での設備診断は効率的に、かつ便利に行える。

図１は本発明の設備状態判定処理の流れを示す。以下には、図１に示すように、センサー、アンプ、フィルタにより各周波数帯域の信号を取得する後の各処理について説明する。

絶対判定基準と実例
絶対判定基準は国際規格（ISO）と各国規格があり、設備種類別及び大きさ別に分類されている。以下に数例を挙げる。
例えば、図２に示すようにISO2372−1974には回転機械設備を４クラスに分類して判定基準を与えている。
また、図３のようにISO3945-1985には回転機械設備を剛性基礎と柔らかな基礎に分類して判定基準を与えている。
大型蒸気発電機の絶対判定基準は図４に示すようにISO7919/2-1990がある。
往復空気圧縮機の絶対判定基準は図５のように中国GB7777-87がある。
更に、蒸気タービン、エンジン、ポンプ、送風機、電動機などに関する絶対判定基準の国際規格（ISO）や各国規格がある。
これらの規格の中から現場設備に必要なものを選んで、前もって図１に示すようなデータベースに蓄えて置く。
なお、現場設備の状況に応じて、データベースに蓄えるべき絶対判定基準の選択、基準値の修正及び新たな基準の追加は診断装置を用いて容易に行われる。

相対判定基準と実例
相対判定基準の作成の流れは図６に示す。理想的な基準状態は正常状態であるが、現場設備の複雑さにより完璧な正常状態であるか否かの判別が難しい。そこで、絶対判定基準や５感点検や精密検査などの手法により設備の動作を確認し、特に異常が発生していなく、製品の品質や生産に悪影響が生じていなければ、その時点で「設備が正常状態である」と見なす。なお、仮にこの時点で確認できない微小な異常が発生していても、特に製品の品質や生産に悪影響が生じていなければ、この時点での状態を基準状態（準正常状態）として、今後この基準状態からの変化程度を監視して行けばよい。
例えば、回転機械設備の診断の場合、基準状態で求めた限界値を「１」として、低、中、高周波数領域において、相対判定基準は図７、８、９に示す。なお、状態判定に用いる統計値は絶対判定基準の場合と同じ、実効値、ピーク値、ピーク平均値、振幅値などである。
図中のｋはディフォールトとして1を設定するが、調整できるようにする。例えば、0.1を刻みにして、感度を上げたいとき、kを0.1ずつ下げ、逆に、感度を下げたいときkを0.1ずつ上げる。
なお、低周波数領域の測定信号は振動速度、中・高領域の測定信号は加速度とする。また、図７、８、９は回転機械設備の判定基準を示しているが、他の測定対象の判定基準は図７、８、９のように前もって設定しておく必要がある。
基準状態の限界値「１」の決定方法は統計処理方法や経験法などがあるが、ここで統計処理方法の一例を示す。

例えば、国際規格 ISO2372−1974に用いられる振動信号の実効値について、基準状態での平均値と標準偏差をそれぞれμ_ｒｍｓとＳ_ｒｍｓとすると、基準状態の限界値ｘ_ｒｍｓ ^（０）は次のように決定する。

ここで、Ａは設備の重要度により設定される定数であり、一般に0.5〜6に設定される。
図７に示す基準領域と許容領域との境界値、許容領域と注意領域との境界値、注意領域と危険領域との境界値は、それぞれ、k2.5ｘ_ｒｍｓ ^（０）、k6.5ｘ_ｒｍｓ ^（０）である。
図８、９に示す相対判定基準の各境界値も同様な方法で作成することができる。
なお、測定する信号の周波数帯域は、診断対象の設備によって決定する。例えば、図７に示す低周波数帯域（1kHz以下）において、対象設備の運転状況に応じて、1Hz〜200Hz、200Hz〜1kHz及び1Hz〜1kHzのように３つの周波数帯域に分けて状態判定することもできる。

ここで、数値例を示す。
表１と表２は正常状態で測定した振動信号の実効値の数値例を示す。表１は低周波領域（1kHz以下）の速度（mm/s）の実効値であり、表2は高周波（5kHz以上）の加速度（g）の実効値である。

図１０と図１１には（数１）のAを３に、図７と図９のｋを１にし、（表１）と（表２）のデータで計算した平均値（Ave.）と標準偏差（Std.）を用いて算出した判定基準、及び状態判定結果の数値例を示す。

３．診断装置の回路
図１２は図１に示す処理を実現するためのハードウェアの構成図である。図１２には、１はセンサ、２はアンプ、３はフィルタ、４は処理部、５は結果表示器、６はデータ用ＲＡＭ、７はＡＤ変換器、８はＤＣポート、９はＳＣＩ、１０は１チップＣＰＵ、１１はフラッシュＲＯＭ、１２は外部計算機である。
図１３と図１２との違いは、図１２のフィルタがハードウェアで実現するのに対して、図１３のフィルタ機能がソフトで実現するという点にある。すなわち、図１２と図１３とはフィルタ以外の各部分が同じである。

本発明の処理流れを示すフローチャートである。回転機械設備の振動判定基準（ISO2372−1974）を示すテーブルである。回転機械設備の振動の絶対判定基準（ISO3945-1985）を示すテーブルである。大型蒸気発電機の振動の絶対判定基準（ISO7919/2-1990）を示すテーブルである。往復空気圧縮機の振動の絶対判定基準（中国GB7777-87）を示すテーブルである。回転機械の振動の相対判定基準を作成するための流れを示すグラフである。低周波数領域（1kHz以下）における、回転機械設備の振動の相対判定基準の例を示すグラフである。中周波数領域（1kHz〜10kHz）における、回転機械設備の振動の相対判定基準の例を示すグラフである。高周波数領域（5kHz以上）における、回転機械設備の振動の相対判定基準の例を示すグラフである。低周波数領域（1kHz以下）における、回転機械設備の振動の相対判定基準の数値例及び判定結果例を示すグラフである。高周波数領域（5kHz以上）における、回転機械設備の振動の相対判定基準の数値例及び判定結果例を示すグラフである。本発明の設備診断装置の回路例（１）を示すグラフである。本発明の設備診断装置の回路例（２）を示すグラフである。

符号の説明

図１２中の符号について、
１センサ、２アンプ、３フィルタ、４処理部、５結果表示器、６データ用ＲＡＭ、７ＡＤ変換器、８ＤＣポート、９ＳＣＩ、１０１チップＣＰＵ、１１フラッシュＲＯＭ、１２外部計算機。

図１３中の符号について、
１センサ、２アンプ、３フィルタ、４処理部、５結果表示器、６データ用ＲＡＭ、７ＡＤ変換器、８ＤＣポート、９ＳＣＩ、１０１チップＣＰＵ、１１フラッシュＲＯＭ、１２外部計算機。

Claims

設備診断のために、国際規格（ISO）或いは各国規格に基づく絶対判定基準による設備状態の判定機能、及び確率統計処理法により相対判定基準を作成し、相対判定基準による設備状態の判定機能を備えた設備診断装置。
請求項１に記載の設備診断装置において、
診断対象の設備の振動信号を対象設備によって数個の周波数帯域に分けて測定して取得する第１工程と、
前記各周波数帯域の振動信号を用いて特徴パラメータを求める第2工程と、
前記特徴パラメータを、前もって診断装置に蓄えられている絶対判定基準及び相対判定基準に照らして、各周波数帯域における異常の有無及び異常の程度を判定する第３工程と、
前記判定結果を表示する第４工程と、を有することを特徴とする設備状態の判定方法。
請求項２に記載の第１工程において、各周波数帯域の振動信号は国際規格（ISO）或いは各国規格に記載されている信号の種類に応じて、変位信号、速度信号及び加速度信号を計測して処理する方法。
請求項２に記載の第２工程において、各特徴パラメータは国際規格（ISO）或いは各国の規格に記載されているものに応じて、振動信号の実効値、ピーク値、ピーク平均値、振幅値等である。
請求項２に記載の第３工程において、絶対判定基準は国際規格（ISO）或いは各国規格に基づくものであり、前もって前記診断装置内のデータベースに蓄えられ、必要に応じてその値の修正、新たな判定基準の追加、既存の判定基準の削除及びデータベース内容の表示ができるものである。
請求項２に記載の第３工程において、相対判定基準は統計処理法により求められたものであり、前もって前記診断装置内のデータベースに蓄えられ、必要に応じてその値の修正、新たな判定基準の追加、既存の判定基準の削除及びデータベース内容の表示ができるものである。
請求項６に記載の相対判定基準において、
絶対判定基準、五感点検及び精密検査により、設備状態が基準状態、例えば、正常状態であることを確認する第１ステップと、
診断対象の設備の振動信号を対象設備によって数個の周波数帯域に分けて測定して取得する第２ステップと、
前記各周波数帯域の振動信号を用いて実効値、ピーク値、ピーク平均値、振幅値等の特徴パラメータを求める第３ステップと、
前記各特徴パラメータの平均値と標準偏差を求める第４ステップと、
前記平均値と標準偏差を用いて確率統計理論により相対判定基準を作成して、データベースに蓄える第５ステップと、を有することを特徴とする相対判定基準を作成する方法。
診断対象の設備の振動信号を取得するためのセンサー、アンプ、フィルタ、処理部、データ保存用メモリ及び表示出力装置を備えた、振動信号計測と状態判定を行う設備診断装置であって、該装置は、請求項２に記載の方法を実行することを特徴とする。