JP2008197007A - 対象設備の診断方法、コンピュータプログラム、及び、対象設備を診断するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象設備の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行を簡便なものとすることにある。
【解決手段】Ｔ個の分割波形データに分割し、分割された該Ｔ個の分割波形データの各々をフーリエ変換してＴ個の周波数スペクトルを取得し、取得された該Ｔ個の周波数スペクトルの各々の強さをＰ個に分割された分割周波数帯毎に求め、前記分割周波数帯毎に求められた周波数スペクトルの強さに基づいて、主成分得点を、前記設備の動作が正常であるときに取得された振動加速度の波形データ、に基づいて予め求めておいた基準固有ベクトルを用いて前記Ｔ個の周波数スペクトル毎に求め、求められた主成分得点を所定の第二閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定するステップを、データが該第一閾値を超えた際に開始することを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、対象設備の診断方法、コンピュータプログラム、及び、対象設備を診断するための装置に関する。

対象となる設備の振動データを取得して、取得された振動データに基づいて対象設備を診断する方法については、様々なものが知られている。
例えば、前記振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、振動加速度の波高率等のデータ、を取得し、取得されたデータを所定の閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。

また、取得された振動加速度の波形データに基づいて主成分得点を求める主成分分析による方法が考えられる。当該方法においては、対象となる設備の振動データとして、振動加速度の波形データを取得し、取得された該波形データをＴ個の分割波形データに分割し、分割された該Ｔ個の分割波形データの各々をフーリエ変換してＴ個の周波数スペクトルを取得し、取得された該Ｔ個の周波数スペクトルの各々の強さをＰ個に分割された分割周波数帯毎に求める。さらに、前記分割周波数帯毎に求められた周波数スペクトルの強さに基づいて、主成分得点を、前記設備の動作が正常であるときに取得された振動加速度の波形データ、に基づいて予め求めておいた基準固有ベクトルを用いて前記Ｔ個の周波数スペクトル毎に求め、求められた主成分得点を所定の閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。

そして、このような対象設備の診断方法が実行されて、設備が異常な状態へ移行したと判定された場合には、例えば、設備に対するトラブルシューティング（異常な状態へ移行した要因の探索、当該要因を除去して問題を解決するための対処方針の検討、当該対処方針を具体的に実施する方法や実施時期の検討、当該対処方針の実施等）が行われる。
特開２００５−１４７０８１号公報 特許第３３８２２４０号公報 特許第３７８０２９９号公報

ところで、対象設備の診断に関しては、ユーザは簡便さを求める傾向にある。すなわち、ユーザは、なるべく簡便に、対象設備の診断方法が実行されることを欲する。また、対象設備の診断方法に引き続いて行われる前述したトラブルシューティングも簡便に実施されることを望む。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、対象設備の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行を簡便なものとすることにある。

主たる本発明は、対象となる設備の振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、及び、振動加速度の波高率のうちの少なくとも一つのデータを取得し、取得された該データを所定の第一閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する第一判定方法、を実行するステップ、を繰り返す対象設備の診断方法であって、対象となる設備の振動データとして、振動加速度の波形データを取得し、取得された該波形データをＴ個の分割波形データに分割し、分割された該Ｔ個の分割波形データの各々をフーリエ変換してＴ個の周波数スペクトルを取得し、取得された該Ｔ個の周波数スペクトルの各々の強さをＰ個に分割された分割周波数帯毎に求め、前記分割周波数帯毎に求められた周波数スペクトルの強さに基づいて、主成分得点を、前記設備の動作が正常であるときに取得された振動加速度の波形データ、に基づいて予め求めておいた基準固有ベクトルを用いて前記Ｔ個の周波数スペクトル毎に求め、求められた主成分得点を所定の第二閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する第二判定方法、を実行するステップ、を前記第一閾値と比較された前記データが該第一閾値を超えた際に開始することを特徴とする対象設備の診断方法である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。

対象となる設備の振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、及び、振動加速度の波高率のうちの少なくとも一つのデータを取得し、取得された該データを所定の第一閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する第一判定方法、を実行するステップ、を繰り返す対象設備の診断方法であって、対象となる設備の振動データとして、振動加速度の波形データを取得し、取得された該波形データをＴ個の分割波形データに分割し、分割された該Ｔ個の分割波形データの各々をフーリエ変換してＴ個の周波数スペクトルを取得し、取得された該Ｔ個の周波数スペクトルの各々の強さをＰ個に分割された分割周波数帯毎に求め、前記分割周波数帯毎に求められた周波数スペクトルの強さに基づいて、主成分得点を、前記設備の動作が正常であるときに取得された振動加速度の波形データ、に基づいて予め求めておいた基準固有ベクトルを用いて前記Ｔ個の周波数スペクトル毎に求め、求められた主成分得点を所定の第二閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する第二判定方法、を実行するステップ、を前記第一閾値と比較された前記データが該第一閾値を超えた際に開始することを特徴とする対象設備の診断方法。
かかる対象設備の診断方法によれば、対象設備の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行が簡便なものとなる。

また、前記第二判定方法を実行するステップの開始後、前記第一判定方法を実行するステップ及び前記第二判定方法を実行するステップ、を繰り返すこととしてもよい。
かかる場合には、トラブルシューティングを実行する直前の第二判定方法による判定結果だけでなく、該直前の第一判定方法による判定結果も得ることができる。

また、前記第二判定方法においては、第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの二つ以上の主成分得点を求めることとしてもよい。
かかる場合には、対象設備が異常な状態へ移行する要因を複数の要因の中から推定することが可能となる。

また、前記第二判定方法においては、第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの三つ以上の主成分得点を求め、求められた前記三つ以上の主成分得点のうちの二つの主成分得点、の各々を用いて算出された第一値と、前記三つ以上の主成分得点のうちの二つの主成分得点であって、前記第一値の算出のために用いられる二つの主成分得点とは少なくとも一方が異なる二つの主成分得点、の各々を用いて算出された第二値と、を前記第一値及び前記第二値に対応した前記第二閾値とそれぞれ比較することにより対象設備の異常の有無を判定することとしてもよい。
かかる場合には、設定する閾値の数を少なくすることができる。

また、上述した対象設備の診断方法を実現するためのコンピュータプログラムも実現可能である。
かかるコンピュータプログラムによれば、対象設備の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行が簡便なものとなる。

また、対象となる設備の振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、及び、振動加速度の波高率のうちの少なくとも一つのデータと、振動加速度の波形データと、を取得するためのセンサと、上述したコンピュータプログラムを備えたコンピュータと、を有することを特徴とする対象設備を診断するための装置も実現可能である。
かかる対象設備を診断するための装置によれば、対象設備の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行が簡便なものとなる。

＝＝＝本実施の形態に係る対象設備の診断方法について＝＝＝
次に、本実施の形態に係る対象設備の診断方法について説明する。なお、本実施の形態に係る対象設備の診断方法においては、対象設備の異常の有無を判定するための二種類の判定方法（第一判定方法及び第二判定方法と呼ぶ）が実行される。以下では、先ず、これらの判定方法の各々について説明し、これに引き続いて、これらの判定方法がどのようなタイミングで行われるかについて説明する。

なお、本明細書では、対象となる設備として、回転機械、例えば、モータにより駆動されるポンプ、を例に挙げて説明するが、対象設備は、当然のことながら、これに限定されるものではない。

＜＜＜第一判定方法について＞＞＞
ここでは、図１を用いて、第一判定方法について説明する。図１は、第一判定方法を示すフローチャートである。
なお、本項で説明する第一判定方法は、背景技術の項で述べた一番目の判定方法（すなわち、参照先が特許文献１である判定方法）である。ただし、厳密に見た場合には、本実施の形態に係る第一判定方法は、特許文献１に記載された判定方法と、異なるものである。

本フローチャートは、ポンプの振動データとして、ポンプの振動加速度の波形データを取得することから始まる（ステップＳ２）。なお、本例において、波形データは、センサの一例としての加速度センサにより取得される。

次に、当該波形データに基づいて、振動データとしての振動変位Ｖ１ａ、振動速度Ｖ１１ｂ、振動加速度Ｖ１ｃ、振動加速度の歪度Ｖ１ｄ、振動加速度の尖度Ｖ１ｅ、及び、振動加速度の波高率Ｖ１ｆのうちの少なくとも一つのデータ（本実施の形態においては、全てのデータ）を取得する（ステップＳ４）。これらのデータは、具体的には、以下のように取得される。

先ず、取得された前記波形データからＮ個のサンプル値を得る。そして、振動加速度Ｖ１ｃは、Ｎ個のサンプル値の平均を算出することにより導き出される。また、振動加速度の歪度Ｖ１ｄ及び尖度Ｖ１ｅは、それぞれ、以下の数式により導き出される。

また、振動加速度の波高率Ｖ１ｆを導出するためには、先ず、前記波形データから、極大値のみをサンプリングする（ここでは、Ｍ個の極大値がサンプリングされたとする）。そして、当該Ｍ個の極大値の平均値を、当該Ｍ個の極大値の標準偏差で割ることにより、当該波高率Ｖ１ｆが導き出される。

また、振動加速度の波形データを積分したものからＮ個のサンプル値を得て、これらのＮ個のサンプル値の平均を算出することにより、振動速度Ｖ１ｂが導き出される。また、振動加速度の波形データを積分したものをさらに積分したものからＮ個のサンプル値を得て、これらのＮ個のサンプル値の平均を算出することにより、振動変位Ｖ１ａが導き出される。

このようにして、データＶ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ、Ｖ１ｆが取得されると、次に、これらのデータを、所定の（予め定められた）第一閾値Ｔｈ１ａ、Ｔｈ１ｂ、Ｔｈ１ｃ、Ｔｈ１ｄ、Ｔｈ１ｅ、Ｔｈ１ｆ（なお、便宜上、本項で説明する第一判定方法において用いられる閾値を第一閾値と、次項で説明する第二判定方法において用いられる閾値を第二閾値と、それぞれ呼ぶこととする）と比較することによりポンプの異常の有無を判定する（ステップＳ６）。すなわち、データＶ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ、Ｖ１ｆが第一閾値Ｔｈ１ａ、Ｔｈ１ｂ、Ｔｈ１ｃ、Ｔｈ１ｄ、Ｔｈ１ｅ、Ｔｈ１ｆを超えた場合には、ポンプに異常が発生したものと判定される。

なお、第一閾値Ｔｈ１ａ、Ｔｈ１ｂ、Ｔｈ１ｃ、Ｔｈ１ｄ、Ｔｈ１ｅ、Ｔｈ１ｆは、どのような方法で決めてもよいが、ポンプの動作が正常であるとき（例えば、ポンプの運用初期時）のデータとポンプの動作が異常であるときのデータとを集積し、集積されたデータを分析して、どの値にするかを決めるのが望ましい。

＜＜＜第二判定方法について＞＞＞
次に、図２乃至図８を用いて、第二判定方法について説明する。図２は、第二判定方法を示すフローチャートである。図３は、波形データの、分割波形データへの分割、を説明するための説明図である。図４乃至図８については、後述する。

なお、本項で説明する第二判定方法は、背景技術の項で述べた二番目の判定方法（すなわち、参照先が特許文献２及び特許文献３である判定方法）である。ただし、厳密に見た場合には、本実施の形態に係る第二判定方法は、特許文献２及び特許文献３に記載された判定方法と、異なるものである。

本フローチャートは、ポンプの振動データとして、ポンプの振動加速度の波形データを取得することから始まる（ステップＳ１２）。なお、本例において、波形データは前記加速度センサにより取得される。

次に、図３に示すように、取得された波形データをＴ個の分割波形データに分割する（時間軸方向における分割、ステップＳ１４）。そして、Ｔ個の分割波形データの各々をフーリエ変換してＴ個の周波数スペクトルを得る（ステップＳ１６）。さらに、Ｔ個の周波数スペクトルの各々の強さをＰ個に分割された分割周波数帯毎に求める（周波数軸方向における分割、ステップＳ１８）。

図４及び図５は、取得された波形データの、前記時間軸方向及び周波数軸方向における分割、の様子を示した説明図と表である。これらの図から明らかなように、ステップＳ１４からステップＳ１８までの手順により、取得された波形データに基づいて、Ｔ×Ｐ個の周波数スペクトルの強さが求められる。なお、Ｔ×Ｐ個の周波数スペクトルの強さの各々を、Ｘｉｊ（ｉ＝１、・・・ｔ、ｊ＝１、・・・ｐ）とし、Ｐ個の分割周波数帯の各々の中心周波数を、ｆｊ（ｊ＝１、・・・ｐ）とする。
次に、分割周波数帯毎に求められた周波数スペクトルの強さＸｉｊに基づいて、主成分得点を、Ｔ個の周波数スペクトル毎に求める（ステップＳ２０）。

かかる際に、先ず、周波数スペクトルの強さＸ１１、・・・Ｘ１ｐの平均（Ａｖｅ）と分散（Ｖａｒ）を求め、算出式：Ｘ´１ｊ＝（Ｘ１ｊ−Ａｖｅ）／Ｖａｒにより、標準化された周波数スペクトルの強さＸ´１１、・・・・Ｘ´１ｐを求める。そして、この手順を、Ｘ２１、・・・Ｘ２ｐ、Ｘ３１、・・・Ｘ３ｐ、・・・、Ｘｔ１、・・・Ｘｔｐに対してそれぞれ行い、Ｔ×Ｐ個の標準化された周波数スペクトルの強さＸ´ｉｊを得る。

そして、Ｘ´ｉｊをベクトルで表して、当該ベクトルをＸ´とすると、主成分得点Ｚは、算出式：Ｚ＝Ａ（固有ベクトル）・Ｘ´により、算出される（なお、固有ベクトルＡは、波形データの周波数スペクトルの強さＸｉｊから求められる相関行列Ｃ、を含んだ固有方程式ＣＡ＝λＡから、算出される）。このようにして、主成分得点Ｚが、Ｔ個の周波数スペクトル毎に算出される。なお、主成分得点Ｚは、上述のとおり、固有ベクトルＡを用いることにより算出されるが、当該主成分得点Ｚを求める際に使用する固有ベクトルＡとして、設備（ポンプ）の動作が正常であるときに取得された前記波形データ、に基づいて予め求めておいた基準固有ベクトルＡｂ、を用いる（すなわち、Ｚ＝Ａｂ・Ｘ´となる）。

次に、ステップＳ２０において求められた主成分得点を、所定の（予め定められた）第二閾値と比較することによりポンプの異常の有無を判定する（ステップＳ２２）。なお、本実施の形態に係る第二判定方法においては、主成分得点の第二閾値との比較方法を、前述した特許文献２及び特許文献３の方法と異ならせている。すなわち、前記主成分得点Ｚを求める際には、第一主成分得点から第Ｐ主成分得点までのＰ個の主成分得点を求めることが可能であるが、本実施の形態に係る第二判定方法の前記ステップＳ２０においては、第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの三つ以上の主成分得点を求める。そして、求められた前記三つ以上の主成分得点のうちの二つの主成分得点、の各々を用いて算出された第一値と、前記三つ以上の主成分得点のうちの二つの主成分得点であって、前記第一値の算出のために用いられる二つの主成分得点とは少なくとも一方が異なる二つの主成分得点、の各々を用いて算出された第二値と、を前記第一値及び前記第二値に対応した前記第二閾値とそれぞれ比較する。以下、このように変更した（異ならせた）理由と具体的な比較方法を説明する。

本発明者等は、実験を繰り返して実験データを集積し、集積されたデータを分析して検討を行った結果、主成分分析を用いた第二判定方法により、対象設備の異常状態の検知のみならず、対象設備が異常な状態へ移行する要因を推定することも可能であることを見出した。これについて、図６乃至図８を用いて説明する。

対象設備が異常な状態へ移行する要因としては、様々なものがある。例えば、軸受けに傷が生じたり、回転軸にアンバランスが生じたり、部材にミスアライメントが生じると、対象設備が異常な状態へ移行する。そして、本発明者等は、前記検討により、軸受けに傷が生じて、対象設備が異常な状態へ移行したときには、前記Ｐ個の主成分得点のうちの第一主成分得点及び第二主成分得点の値に顕著な変化が生じ、回転軸にアンバランスが生じて、対象設備が異常な状態へ移行したときには、第七主成分得点及び第八主成分得点の値に顕著な変化が生じ、部材にミスアライメントが生じて、対象設備が異常な状態へ移行したときには、第七主成分得点及び第八主成分得点の値に顕著な変化が生じることを見出した。

図６乃至図８は、対象設備が異常な状態へ移行したときの主成分得点の値を表した図であり、図６は、軸受けに傷が生じて、対象設備が異常な状態へ移行したときの実験データに基づいたものであり、図７は、回転軸にアンバランスが生じて、対象設備が異常な状態へ移行したときの実験データに基づいたものであり、図８は、部材にミスアライメントが生じて、対象設備が異常な状態へ移行したときの実験データに基づいたものである。

各図においては、当該主成分得点の値を、ＸＹ座標に丸印でプロットしている。各図におけるＸ軸（横軸）及びＹ軸（縦軸）は、主成分得点を表しているが、当該主成分得点の番号が、軸毎に、また、図毎に異なっている。より具体的に説明すると、図６においては、第一主成分得点及び第二主成分得点を、それぞれ、Ｘ軸（横軸）及びＹ軸（縦軸）に取っており、図７においては、第七主成分得点及び第八主成分得点を、それぞれ、Ｘ軸（横軸）及びＹ軸（縦軸）に取っており、図８においては、第五主成分得点及び第六主成分得点を、それぞれ、Ｘ軸（横軸）及びＹ軸（縦軸）に取っている。

また、対象設備が異常な状態へ移行したときの主成分得点の値（すなわち、丸印のプロット）との比較のために、対象設備が正常な状態のときの主成分得点の値もＸＹ座標に×印でプロットしている。なお、丸印のプロットと×印のプロットが、それぞれ複数あるのは、主成分得点が、前述したとおり、Ｔ個の周波数スペクトル毎に算出されるためである（すなわち、丸印のプロットと×印のプロットは、ＸＹ座標上に、それぞれＴ個存在している）。

そして、図６を見ると、軸受けに傷が生じて対象設備が異常な状態へ移行したときには、第一主成分得点の値が正の方向に第二主成分得点の値が負の方向に変位し、図７を見ると、回転軸にアンバランスが生じて対象設備が異常な状態へ移行したときには、第七主成分得点の値及び第八主成分得点が正の方向に変位し、図８を見ると、部材にミスアライメントが生じて対象設備が異常な状態へ移行したときには、第五主成分得点の値及び第六主成分得点が負の方向に変位することが分かる。

そして、かかる事項を利用して、対象設備（本実施の形態においては、ポンプ）が異常な状態へ移行する要因の推定を簡易に実現するために、発明者等は、主成分得点の第二閾値との比較方法を以下のように行うこととした。すなわち、本実施の形態に係る第二判定方法の前記ステップＳ２０においては、第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの三つ以上の主成分得点、すなわち、第一、第二、第五、第六、第七、第八主成分得点、をＴ個の周波数スペクトル毎に求める。

そして、第一主成分得点及び第二主成分得点、の各々を用いて、以下のように前述した第一値を算出する。すなわち、先ず、Ｔ個の第一主成分得点の平均値Ａｖｅ１とＴ個の第二主成分得点の平均値Ａｖｅ２とを求める。そして、次に、双方の２乗和の平方根（すなわち、（（Ａｖｅ１）の２乗＋（Ａｖｅ２）の２乗）の平方根）を前記第一値Ｖ２ａとして算出する。そして、この第一値Ｖ２ａを、当該第一値Ｖ２ａに対応した前記第二閾値Ｔｈ２ａと比較する。なお、この第一値Ｖ２ａは、前記ＸＹ座標で見ると、Ｔ個の前記プロットの重心の、原点からの距離、に相当する。したがって、第一値Ｖ２ａを第二閾値Ｔｈ２ａと比較することは、当該重心の原点からの離れ度合いが閾値を超えているか否かを見ることを意味する。

また、前記第二値が、同様の方法で算出され、第二閾値と比較される。すなわち、先ず、Ｔ個の第七主成分得点の平均値Ａｖｅ７とＴ個の第八主成分得点の平均値Ａｖｅ８とを求める。そして、次に、双方の２乗和の平方根（すなわち、（（Ａｖｅ７）の２乗＋（Ａｖｅ８）の２乗）の平方根）を前記第二値Ｖ２ｂとして算出する。そして、この第二値Ｖ２ｂを、当該第二値Ｖ２ｂに対応した前記第二閾値Ｔｈ２ｂと比較する。また、本実施の形態においては、第三値が、同様の方法で算出され、第二閾値と比較される。すなわち、先ず、Ｔ個の第五主成分得点の平均値Ａｖｅ５とＴ個の第六主成分得点の平均値Ａｖｅ６と、を求める。そして、次に、双方の２乗和の平方根（すなわち、（（Ａｖｅ５）の２乗＋（Ａｖｅ６）の２乗）の平方根）を第三値Ｖ２ｃとして算出する。そして、この第三値Ｖ２ｃを、当該第三値Ｖ２ｃに対応した前記第三閾値Ｔｈ２ｃと比較する。

以上の通り、本実施の形態に係る第二判定方法においては、求められた主成分得点を第二閾値と直接的に比較するのではなく、求められた主成分得点から第一値Ｖ２ａ、第二値Ｖ２ｂ、及び、第三値Ｖ２ｃを一旦求め、求められたこれらの値を、これらの値に対応した第二閾値Ｔｈ２ａ、Ｔｈ２ｂ、Ｔｈ２ｃとそれぞれ比較する（すなわち、求められた主成分得点を、間接的に第二閾値と比較する）。そして、第一値Ｖ２ａ、第二値Ｖ２ｂ、第三値Ｖ２ｃのいずれかが第二閾値Ｔｈ２ａ、Ｔｈ２ｂ、Ｔｈ２ｃを超えた場合には、ポンプに異常が発生したものと判定されるが、かかる際に、第一値Ｖ２ａ、第二値Ｖ２ｂ、及び、第三値Ｖ２ｃのうちのどの値が第二閾値を超えたかを把握することにより、ポンプが異常な状態へ移行した要因を推定することができる。すなわち、第一値Ｖ２ａが第二閾値Ｔｈ２ａを超えた場合には、前記要因が軸受けに生じた傷であることが推定され、第二値Ｖ２ｂが第二閾値Ｔｈ２ｂを超えた場合には、前記要因が回転軸に生じたアンバランスであることが推定され、第三値Ｖ２ｃが第二閾値ＴＨ２ｃを超えた場合には、前記要因が部材に生じたミスアライメントであることが推定される。

なお、第二閾値Ｔｈ２ａ、Ｔｈ２ｂ、Ｔｈ２ｃは、どのような方法で決めてもよいが、ポンプの動作が正常であるとき（例えば、ポンプの運用初期時）のデータとポンプの動作が異常であるときのデータとを集積し、集積されたデータを分析して、どの値にするかを決めるのが望ましい。

＜＜＜第一判定方法及び第二判定方法の実行タイミングについて＞＞＞
上述したとおり、本実施の形態に係る対象設備の診断方法においては、対象設備の異常の有無を判定するための二種類の判定方法である第一判定方法及び第二判定方法が実行される。そして、本実施の形態においては、双方の判定方法の実行タイミングが互いに異なっている。以下では、第一判定方法及び第二判定方法の実行タイミングを説明することにより、本実施の形態に係る対象設備の診断方法を明らかにする。

図９は、本実施の形態に係るポンプの診断方法を示したフローチャートである。ポンプの運用が開始されて、ポンプが動作し始めると、これに伴い、ポンプの診断が開始される（ＳＴＡＲＴ）。この際に、当該診断として、先ず、第一判定方法を実行するステップのみが開始される。そして、第一判定方法において、前述したデータＶ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ、Ｖ１ｆが、第一閾値Ｔｈ１ａ、Ｔｈ１ｂ、Ｔｈ１ｃ、Ｔｈ１ｄ、Ｔｈ１ｅ、Ｔｈ１ｆと比較されるが、データＶ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ、Ｖ１ｆが、第一閾値Ｔｈ１ａ、Ｔｈ１ｂ、Ｔｈ１ｃ、Ｔｈ１ｄ、Ｔｈ１ｅ、Ｔｈ１ｆを超えない間（換言すれば、第一判定方法により、ポンプが正常な状態にあると判定されている間）は、第一判定方法を実行するステップのみが繰り返し実施される（ステップＳ１０２）。

そして、第一判定方法において、前述したデータＶ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ、Ｖ１ｆが、第一閾値Ｔｈ１ａ、Ｔｈ１ｂ、Ｔｈ１ｃ、Ｔｈ１ｄ、Ｔｈ１ｅ、Ｔｈ１ｆを超えた際（本実施の形態においては、データＶ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ、Ｖ１ｆのうちの一つでも、第一閾値を超えたとき）、換言すれば、第一判定方法によりポンプが異常な状態に移行したと判定された際、には、第二判定方法を実行するステップが開始される。そして、当該ステップの開始後は、第一判定を実行するステップ及び第二判定方法を実行するステップが繰り返し実施されることとなる（ステップＳ１０４）。そして、第二判定方法において、前述した第一値Ｖ１ａ、第二値Ｖ１ｂ、第三値Ｖ１ｃが、第二閾値Ｔｈ２ａ、Ｔｈ２ｂ、Ｔｈ２ｃと比較されるが、第一値Ｖ１ａ、第二値Ｖ１ｂ、第三値Ｖ１ｃが、第二閾値Ｔｈ２ａ、Ｔｈ２ｂ、Ｔｈ２ｃを超えない間（換言すれば、第二判定方法により、ポンプが正常な状態にあると判定されている間）は、第一判定を実行するステップ及び第二判定方法を実行するステップの繰り返し実施が継続する。

一方、第二判定方法において、第一値Ｖ１ａ、第二値Ｖ１ｂ、第三値Ｖ１ｃが、第二閾値Ｔｈ２ａ、Ｔｈ２ｂ、Ｔｈ２ｃを超えた際（本実施の形態においては、第一値Ｖ１ａ、第二値Ｖ１ｂ、第三値Ｖ１ｃのうちの一つでも、第二閾値を超えたとき）、換言すれば、第二判定方法によりポンプが異常な状態に移行したと判定された際、には、ポンプの診断を終了して（ＥＮＤ）、ポンプに対するトラブルシューティングを実施することとなる。

上述したとおり、本実施の形態に係る対象設備（ポンプ）の診断方法においては、第一判定方法を実行するステップを繰り返し、第一閾値と比較されたデータが第一閾値を超えた際に、第二判定方法を開始するようにしている。このことにより、対象設備（ポンプ）の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行を簡便なものとすることができる。

ここで、比較例として、第一判定方法を実行するステップのみを繰り返す（第二判定方法は実行されない）対象設備の診断方法について考察すると、当該診断方法には、以下のデメリットが存在する。すなわち、この診断方法では、対象設備の異常状態の検知はできるものの、対象設備が異常な状態へ移行する要因を推定することはできない。したがって、当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングにおいて、対象設備が異常な状態へ移行した要因の探索を行う際に、一から（予測される前記要因について何も情報がない状況から）当該探索を行わなければならず、トラブルシューティングが簡便に行われないこととなる。したがって、トラブルシューティングの簡便な実施というユーザのニーズに応えることができない。

一方、第二判定方法を実行するステップのみを繰り返す（第一判定方法は実行されない）対象設備の診断方法について考察すると、当該診断方法には、以下のデメリットが存在する。すなわち、前述した第一判定方法及び第二判定方法についての説明から容易に理解できるように、第二判定方法については、第一判定方法よりも、算出アルゴリズムが複雑であるため（複雑な処理が必要であるため）、第二判定方法は、結果が得られるまでの時間を要したり、判定方法を実施するための装置により多くの負荷をかけたりする。したがって、診断方法の簡便な実施というユーザのニーズに応えることができない。

これに対し、本実施の形態に係る対象設備の診断方法においては、診断方法の簡便な実施という観点から、通常は、第一判定方法のみを実行する。そして、前記データが第一閾値を超えた際に初めて（第一閾値を超えた特別な場合に限って）、第二判定方法を実行する。そして、第二判定方法の実行の際に、主成分得点が第二閾値を超えると、対象設備が異常な状態へ移行する要因が推定される。そして、当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングにおいて、対象設備が異常な状態へ移行した要因の探索を行う際には、当該要因が予測された状態で当該探索を開始することができ、したがって、トラブルシューティングが簡便に行われることとなる。このように、本実施の形態に係る対象設備の診断方法は、対象設備の診断方法及び当該診断方法に引き続いて行われるトラブルシューティングの実行の双方を簡便なものとしたいというユーザのニーズに応えるものとなっている。

なお、上述した第二判定方法においては、求められた主成分得点を、間接的に第二閾値と比較することとしたが、これに限定されるものではなく、求められた主成分得点を第二閾値と直接的に比較してもよい。例えば、第一、第二、第五、第六、第七、及び、第八主成分得点をそれぞれ求めて、求められた各々の主成分得点を、各々の主成分得点に対応した第二閾値（すなわち、第二閾値が６個あることとなる）とそれぞれ比較することとしてもよい。当然のことながら、このようにしても、対象設備が異常な状態へ移行する要因の推定は可能である。
ただし、設定する閾値の数を少なくすることができる点で、上記実施の形態の方が望ましい。

また、第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの二つ以上の主成分得点を求めるのではなく、一つの主成分得点のみを求めて、これを第二閾値と比較することとしてもよい。このような場合でも、推定可能な要因は一つに限定されるものの、当該推定は可能である。

＝＝＝対象設備を診断するための装置＝＝＝
次に、上述した対象設備の診断方法を実現するための対象設備を診断するための装置（以下、当該装置を、対象設備診断装置とも呼ぶ）の一例について、図１０を用いて説明する。図１０は、対象設備診断装置の一例を示す概念図である。

前述したとおり、本実施の形態において、対象となる設備は、ポンプ２であり、したがって、対象設備診断装置は、ポンプ診断装置１０２である。
ポンプ診断装置１０２は、加速度センサ１０４と、コンピュータ１１４と、表示装置１１６と、を備えている。

加速度センサ１０４は、ポンプ２の振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、及び、振動加速度の波高率のうちの少なくとも一つのデータ（本実施の形態においては、全てのデータ）と、振動加速度の波形データと、を取得する機能を有している。なお、センサは、上記を取得する機能を有しているものであれば、加速度センサ１０４に限定されず、どのようなもの（例えば、ＡＥセンサ（Acoustic Emission Sensor））でも構わない。

コンピュータ１１４は、上述した診断方法を実現するためのコンピュータプログラム１１４ａを有しており、当該コンピュータプログラム１１４ａをコンピュータ１１４に設けられたＣＰＵが処理することにより、上述した診断方法が実行される。前記コンピュータプログラム１１４ａは、上述した診断方法を実行するためのコードから構成されている。なお、当該コンピュータ１１４は、一つの装置ではなく、複数の装置からなることとしてもよい。また、かかる際に、コンピュータプログラム１１４ａは、複数の装置の各々に分かれて、備えられていることとしてもよい。
表示装置１１６は、ポンプ診断装置１０２の操作者に各種情報を与える機能を有する。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、上記実施の形態に基づき本発明に係る対象設備の診断方法等を説明したが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

上記実施の形態においては、第二判定方法を実行するステップの開始後、第一判定方法を実行するステップ及び第二判定方法を実行するステップ、を繰り返すこととしたが、これに限定されるものではない。例えば、第二判定方法を実行するステップの開始後は、第一判定方法を実行しないこととしてもよい。
ただし、トラブルシューティングを実行する直前の第二判定方法による判定結果だけでなく、該直前の第一判定方法による判定結果も得ることができる点で、上記実施の形態の方が望ましい。

また、上記実施の形態においては、第二判定方法の判定結果のみに基づいて、トラブルシューティングを実行するか否かを決める例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第一判定方法に係る第一閾値として、２段階の閾値（例えば、注意レベルの第一閾値と危険レベルの第一閾値）を用意し、前記データが注意レベルの第一閾値を超える際に、第二判定方法を開始し、前記データが危険レベルの第一閾値を超えるか、又は、主成分得点が第二閾値を超える際に、診断を終了してトラブルシューティングを実施することとしてもよい。

第一判定方法を示すフローチャートである。 第二判定方法を示すフローチャートである。 波形データの、分割波形データへの分割、を説明するための説明図である。 取得された波形データの、時間軸方向及び周波数軸方向における分割、の様子を示した説明図である。 取得された波形データの、前記時間軸方向及び周波数軸方向における分割、の様子を示した表である。 軸受けに傷が生じて対象設備が異常な状態へ移行したときの主成分得点の値を表した図である。 回転軸にアンバランスが生じて対象設備が異常な状態へ移行したときの主成分得点の値を表した図である。 部材にミスアライメントが生じて対象設備が異常な状態へ移行したときの主成分得点の値を表した図である。 本実施の形態に係るポンプの診断方法を示したフローチャートである。 対象設備診断装置の一例を示す概念図である。

符号の説明

２ ポンプ
１０２ ポンプ診断装置
１０４ 加速度センサ
１１４ コンピュータ
１１４ａ コンピュータプログラム
１１６ 表示装置

Claims (6)

1. 対象となる設備の振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、及び、振動加速度の波高率のうちの少なくとも一つのデータを取得し、取得された該データを所定の第一閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する第一判定方法、
   を実行するステップ、を繰り返す対象設備の診断方法であって、
   対象となる設備の振動データとして、振動加速度の波形データを取得し、
   取得された該波形データをＴ個の分割波形データに分割し、
   分割された該Ｔ個の分割波形データの各々をフーリエ変換してＴ個の周波数スペクトルを取得し、
   取得された該Ｔ個の周波数スペクトルの各々の強さをＰ個に分割された分割周波数帯毎に求め、
   前記分割周波数帯毎に求められた周波数スペクトルの強さに基づいて、主成分得点を、前記設備の動作が正常であるときに取得された振動加速度の波形データ、に基づいて予め求めておいた基準固有ベクトルを用いて前記Ｔ個の周波数スペクトル毎に求め、
   求められた主成分得点を所定の第二閾値と比較することにより対象設備の異常の有無を判定する第二判定方法、
   を実行するステップ、を前記第一閾値と比較された前記データが該第一閾値を超えた際に開始することを特徴とする対象設備の診断方法。
2. 請求項１に記載の対象設備の診断方法において、
   前記第二判定方法を実行するステップの開始後、前記第一判定方法を実行するステップ及び前記第二判定方法を実行するステップ、を繰り返すことを特徴とする対象設備の診断方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の対象設備の診断方法において、
   前記第二判定方法においては、
   第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの二つ以上の主成分得点を求めることを特徴とする対象設備の診断方法。
4. 請求項３に記載の対象設備の診断方法において、
   前記第二判定方法においては、
   第一主成分得点乃至第Ｐ主成分得点のうちの三つ以上の主成分得点を求め、
   求められた前記三つ以上の主成分得点のうちの二つの主成分得点、の各々を用いて算出された第一値と、
   前記三つ以上の主成分得点のうちの二つの主成分得点であって、前記第一値の算出のために用いられる二つの主成分得点とは少なくとも一方が異なる二つの主成分得点、の各々を用いて算出された第二値と、
   を前記第一値及び前記第二値に対応した前記第二閾値とそれぞれ比較することにより対象設備の異常の有無を判定することを特徴とする対象設備の診断方法。
5. 請求項１に記載の対象設備の診断方法を実現するためのコンピュータプログラム。
6. 対象となる設備の振動データとして、振動変位、振動速度、振動加速度、振動加速度の歪度、振動加速度の尖度、及び、振動加速度の波高率のうちの少なくとも一つのデータと、振動加速度の波形データと、を取得するためのセンサと、
   請求項５に記載のコンピュータプログラムを備えたコンピュータと、
   を有することを特徴とする対象設備を診断するための装置。

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