JP2010203866A

JP2010203866A - 機器の異常検出装置

Info

Publication number: JP2010203866A
Application number: JP2009048624A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Okamoto; 博文岡本; Yasuhiro Ishii; 靖浩石井; Yutaka Matsumoto; 豊松本; Akihisa Kagawa; 明久香川; Shuichi Yoshida; 修一吉田; Tomoyuki Kosato; 友之小郷
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】製油所や石油化学関連の工場等の巨大施設において、機器が発生する生の異常音を鮮明に聴き取ることができ、機器の異常を正確に検知することのできる機器の異常検出装置を提供する。
【解決手段】機器の異常音を感知し、機器の異常を検出する異常検出装置は、機器の被測定部位に接触させて機器の振動を検出する振動検出部２１ａと、振動検出部２１ａにより検出された振動を伝播する振動伝播部２１ｃと、振動伝播部２１ｃにより伝播された振動を音声に変える空間部Ｖと、空間部Ｖにて生じた音声を電気信号に変換する集音手段４と、を備えたピックアップ手段２と、ピックアップ手段２に着脱自在に連結された録音手段３と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、製油所や工場施設内の設備や機械等（以下、単に「機器」という。）の巡回点検の際に用いられる聴診により機器の異常を検知する異常検出装置に関する。

石油精製を行う製油所や石油化学関連の工場等の巨大施設においては、現場ポンプ、モータ、ボイラ等の多数の設備や機械等、即ち、種々の機器が設置され、稼働している。

一般に、機器は稼働中に異常が生じると、その稼働中に発生する音響や振動に変化が生じる場合が多く、このような機器のトラブルを未然に防止するため、定期的に音響や振動の検査を行う保守点検が行われている。その際に該設備等から発生する異常音（異音）の有無により、機器の異常を感知すべく鉄等の金属から成る聴診棒が用いられてきた。

聴診棒による異音検査の際には、設備や機械の被測定部位に一方の端部を接触させ、他方の端部を保守検査員の耳に接触させて使用されていた。

このような聴診棒としては、機器の被測定部位との密着性を高め、異音の捕捉性能を向上させたり、安全性に考慮したものが提案されている（特許文献１参照）。

また、特許文献２に示す回転機の軸受診断装置においては、回転機の軸受けの振動が検出されている。この装置では、回転機の実運転周波数を検出し、この実運転周波数に基づいて特徴周波数を算出するようにして、軸受けの診断精度を上げると共に、検出した振動信号を音に変換する構成とされている（特許文献２参照）。

更に、特許文献３には、異常音検出装置が示されており、正常動作時及び機器稼働中の音響波形を収集する手段と、音響特徴化数値を算出する音響特徴化手段と、音響特徴化手段により得られた正常動作時の各々の音響特徴化数値並びに機器稼働中の各々の音響特徴化数値を記憶、保存する音響データベースと、を有する構成とされている。

更に、特許文献４には、振動・音響計測一体化センサーが開示されており、検査対象物にプラグを接続し、振動加速度ピックアップにより検査対象物からの振動を計測すると共に、振動膜とマイクロフォンとを備えた音圧計測部にて、音圧レベルにて計測することを教示している。

特開２００６−３８７３５号公報特開２００１−２５５２４１号公報特開２００４−１２５６４１号公報特開昭６３−１０８２３５号公報

しかし、上記特許文献１に記載するような聴診棒による異音検出は、一般に保守検査員の聴覚による診断を行うため、聞いた本人しか分からず、個人判定となり、保守検査員の経験（熟練度）によるところが多い。他人への伝達は、擬音でしか表現できない。そのため、異音発生時に、専門検査員不在の場合のときは、判断が遅れる可能性がある。

更には、機器設置場所での外部音による影響や検査員の体調により診断を誤る等の可能性があった。

なお、特許文献２、特許文献３、特許文献４などに記載する装置のように、異常音の検知に対する研究や技術は向上しているが、その構成は複雑であり、高価なものである。

斯界において、保守検査員が感じ取るような機器の異常音検出装置は、更なる小型化、軽量化、低コスト化が望まれている。

そこで、本発明の目的は、製油所や石油化学関連の工場等の巨大施設において、機器が発生する生の異常音を鮮明に聴き取ることができ、機器の異常を正確に検知することのできる機器の異常検出装置を提供することである。

本発明の他の目的は、機器が発生する生の異常音を鮮明に録音して、他人による聴き取りをも可能とした機器の異常検出装置を提供することである。

本発明の他の目的は、機器が発生する内部の異常音と、機器の周囲の外部音とを明確に区別して録音することができ、機器の異常を正確に検知することのできる機器の異常検出装置を提供することである。

本発明の他の目的は、構成が簡単で、小型、軽量であり、安価であって、更に、操作が簡単な機器の異常検出装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る機器の異常検出装置にて達成される。要約すれば、本発明は、機器の異常音を感知し、機器の異常を検出する異常検出装置において、
機器の被測定部位に接触させて機器の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部により検出された振動を伝播する振動伝播部と、前記振動伝播部により伝播された振動を音声に変える空間部と、前記空間部にて生じた音声を電気信号に変換する集音手段と、を備えたピックアップ手段と、
前記ピックアップ手段に着脱自在に連結された録音手段と、
を有することを特徴とする機器の異常検出装置である。

本発明の一実施態様によると、前記ピックアップ手段は、
前記振動検出部と前記振動伝播部とを形成するために、先端部が前記機器の被測定部位に接触する先細形状とされるロッド状の細長部材と、
前記先端部とは反対側の端部にて前記細長部材に連結され、前記空間部を形成する円筒部材と、
前記円筒部材に連結され、前記空間部に対面して前記録音手段を支持し、前記円筒部材と協働して密閉された前記空間部を形成する円筒形状の支持部材と、
を有する。

本発明の他の実施態様によると、前記円筒部材と前記支持部材とは着脱自在に連結されている。

本発明の他の実施態様によると、少なくとも、前記ロッド状の細長部材及び前記円筒部材は、金属にて作製され、前記金属は、アルミウム又はステンレススチールであるのが好ましい。

本発明の機器の異常検出装置によれば、
（１）製油所や石油化学関連の工場等の巨大施設において、機器が発生する生の異常音を鮮明に聴き取ることができ、機器の異常を正確に検知することができる。
（２）機器が発生する生の異常音を鮮明に録音して、他人による聴き取りも可能である。
（３）機器が発生する内部の異常音と、機器の周囲の外部音とを明確に区別して録音することができ、機器の異常を正確に検知することができる。
（４）構成が簡単で、小型、軽量であり、安価であって、更に、操作が簡単である。

本発明に係る機器の異常検出装置の全体構成図である。本発明に係る機器の異常検出装置におけるピックアップ手段の断面構成図である。

以下、本発明に係る機器の異常検出装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本発明に係る機器の異常検出装置は、機器の異常音を感知し、機器の異常を検出することができる。

図１に、本発明に係る機器の異常検出装置の一実施例の概略構成図である。本実施例によれば、機器の異常検出装置１は、被測定対象物である機器の異常音を感知するピックアップ手段２と、ピックアップ手段２に連結された録音手段３とを備えている。ピックアップ手段２は、詳しくは図２を参照して後述するが、集音手段、即ち、マイクロフォン４を備えており、マイクロフォン４から延在するコード４１が、ジャック４２にて録音手段３に接続自在に連結されている。

図２に、本実施例のピックアップ手段２の概略構成を示す。

本実施例にて、ピックアップ手段２は、一方の端部（先端部）２１ａが先細形状とされるロッド状の細長部材２１を有している。また、細長部材２１の先端２１ａとは反対側の端部（後端部）２１ｂには、細長部材２１の外径より大径とされる円筒部材２２が連結されており、内部に空間部Ｖを形成している。細長部材２１と円筒部材２２との連結部２３は、円錐形状とされ、従って、円筒部材２２内に形成される空間部Ｖは、円錐空間Ｖ１と円筒空間Ｖ２との組み合わせた形状となっている。

円筒部材２２には、空間部Ｖに対面配置してマイクロフォン４を支持する円筒形状の支持部材２４が接続されている。支持部材２４は、一端開口部の内側に雌螺子２４ａが形成されている。この雌螺子２４ａは、円筒部材２２の、前記細長部材２１が連結された側と反対側の端部外径部に形成された雄螺子２２ａと螺合されて着脱可能に連結される。

支持部材２４の内部には、前記雌螺子２４ａの内方端に隣接してマイクロフォン４を支持する支持部としてのフランジ２５が形成されており、このフランジ２５の中心部に取付け穴２５ａが形成されている。

フランジ取付け穴２５ａには、円筒部材２２の空間部Ｖに対面する態様で、マイクロフォン４が取り付けられる。マイクロフォン４は、その外周面が弾性材２６を介して前記取付け穴２５ａに取り付けるのが好適である。これにより、マイクロフォン４が、振動するピックアップ手段２自体と共振するのが防止され、周囲の外部雑音を遮断し、被測定対象物である機器の生の内部伝播音がマイクロフォン４により集音可能となる。

本実施例にて、少なくとも、ロッド状の細長部材２１と円筒部材２２は、金属にて作製され、好ましくは、金属は、アルミウム又はステンレススチールである。本発明者の実験によれば、アルミニウムがより好適であった。支持部材２４も又、細長部材２１及び円筒部材２２と同様に、同じ金属にて作製することができるが、場合によっては、他の材料、例えば、合成樹脂などで作製しても良い。

上記構成のピックアップ手段２において、ロッド状細長部材２１にて、先端部２１ａは、機器の被測定部位に接触して、機器の振動を検出する振動検出部を構成し、先端部２１ａに連接したロッド状部分により後端部２１ｂまでのロッド状部、即ち、本体部２１ｃは、振動検出部（先端部２１ａ）により検出された機器の振動を伝播する振動伝播部を構成している。

先端部及びロッド状本体部２１ｃを形成する細長部材の形状寸法は、任意に選定することができるが、最大外径が１０ｍｍ程度より小さいのが好ましく、通常５〜１０ｍｍとされ、長さも、通常５０〜１００ｍｍ程度とされるのが、機能上及び操作上からも好適である。また、細長部材２１のロッド状本体部２１ｃは、本実施例では、全体が後端部２１ｂから先端部２１ａへと細長形状に傾斜したロッドとされているが、同じ直径とすることも可能である。

また、円筒部材２２は、振動伝播部（ロッド状細長部材２１の本体部２１ｃ）により伝播された振動を音声に変える空間部Ｖを形成している。つまり、円筒部材２２の開口部に形成された空間部Ｖは、支持部材２４を一体的に接続した場合に、マイクロフォン４を支持したフランジ状の支持部２５によって円筒部材２２の端部開口部が閉鎖されることにより密閉され、振動が音声に変換される振動検出部として機能することとなる。

空間部Ｖに対面して支持部材２４に支持されたマイクロフォン４は、振動検出部である前記空間部Ｖにて生じた音声を集音し、電気信号に変換する。マイクロフォン４としては、本実施例では、ソニー株式会社製の（商品名：ＳＯＮＹＥＣＭ−Ｃ１０）を採用したがこれに限定されるものではない。

上記構成の本実施例の異常検出装置１によれば、ピックアップ手段２のロッド状細長部材２１にて、先端部（振動検出部）２１ａを機器の被測定部位に接触すると、先端部２１ａにより機器の振動を検出する。振動検出部により検出された機器の振動は、先端部２１ａに連接したロッド状部（振動伝播部）２１ｃを伝搬し、円筒部材２２の空間部Ｖは、振動伝播部により伝播された振動を音声に変える。

本発明者らの研究実験の結果によれば、空間部Ｖの密閉された容積は、５〜１０ｃｍ³程度が、振動伝播部により伝播された振動を音声に変えるのに好適であることが分かった。

空間部Ｖで発生した音声が、空間部Ｖに対面するマイクロフォン４により集音され、音声信号が録音手段３へと伝送され、録音される。この時、機器の伝播内部音は、機器周辺から生じる外部音とは完全に遮断されたものとなる。

つまり、本実施例の機器の異常検出装置１によれば、聴診棒と同じように聞こえる生の音、即ち、機器内部を伝搬する真の音だけを、鮮明に録音することができる。従来の、ポータブル振動計（株式会社シロ産業製）などにおいては、振動音は、振動計に入り、そこから録音手段３へ伝送されているが、このために、生の音ではなく、電子音的になっている。

本実施例の異常検出装置では、支持部材２４を円筒部材２２から外すことにより、機器周辺の実際の外部音を録音することができる。この外部音も又、異常検出（診断）に役立つものである。

録音手段３としては、ＭＤ又はＷＡＶ／ＭＰ３レコーダ等を使用することができる。このようなレコーダに記録された音声信号は、パソコンを介してＥメールにより現場にいない複数の人に送信することができ、また、必要によっては波形処理することができ、複数の検査員による正確な診断と修理範囲の決定が可能となる。

つまり、本実施例の機器の異常検出装置によれば、
（１）検査員が聴診棒で診断している音と同じ生の音（真の音）だけが鮮明に録音できる。
（２）機器の伝播内部音と外部音が単独で録音できる。
（３）波形処理することにより、正常音と異常音のパソコンファイル化、即ち、データとしての比較が可能となり、技能伝承できる。
（４）異常早期発見できる。
（５）安価である。
（６）一人で異音判断ができない時に、パソコンやＥメールで専門の多人数の技術者に音を聞いてもらい、正確な診断と修理範囲の決定ができる。
（７）休日、夜間でも現場の音がＥメールで聞くことができる。呼び出し点検作業等は不要とされる。
（８）構成部品が少なく、小型、軽量であり、操作も簡単である。
（９）ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）処理ができ、各周波数スペクトルを分類し見易くすることができる。

（具体例）
ここで、本実施例にて作製した異常検出装置１の一具体的寸法形状を示せば次の通りであった。
（Ａ）ピックアップ手段２
・材料：アルミニウム（Ａ５０５２Ｐ−Ｈ３４）
全長（Ｌ０）：１５０ｍｍ
・先端部２１ａ
長さ（Ｌ１）：１０ｍｍ
尖端丸み（Ｒ）：１〜２ｍｍ
最大外径（Ｄ１）：６ｍｍ
・ロッド部２１ｃ
長さ（Ｌ２）：６４ｍｍ
最大外径（Ｄ２）：７〜８ｍｍ
・円筒部材２２
円錐部の長さ（Ｌ３）：６ｍｍ
円筒部の長さ（Ｌ４）：１５ｍｍ
空間部Ｖの円錐部Ｖ１の長さ（Ｌ３０）：６ｍｍ
空間部Ｖの円筒部Ｖ２の長さ（Ｌ４０）：１４ｍｍ
空間部の最大外径（Ｄ３）：２２ｍｍ
外径（Ｄ４）：３０ｍｍ
雄螺子２２ａの長さ（Ｌ５）：１０ｍｍ
・支持部材２４
外径（Ｄ４）：３０ｍｍ
内径（Ｄ５）：２７ｍｍ
雌螺子２４ａの長さ（Ｌ５）：１０ｍｍ
支持部２５の軸線方向の厚さ（Ｈ１）：８ｍｍ
支持部２５の内径（Ｄ６）：８．５ｍｍ
・マイクロフォン４：ＳＯＮＹＥＣＭ−Ｃ１０
外径：８．３ｍｍ
・弾性材２６：シリコン樹脂ボンド
（Ｂ）録音手段３
・ＷＡＶ／ＭＰ３レコーダ（ローランド株式会社製：商品名（型番Ｒ−０９））
上記構成の本実施例の機器の異常検出装置１を使用して石油プラントの駆動モータにおけるギヤー部、バルブ等の作動時の音を聴診したが、聴診棒で診断している音と同じ生の音を鮮明に録音することができた。

また、支持部材２４から円筒部材２２を外すことにより、機器周辺の実際の外部音を録音することができ、異常の検出（診断）をすることができた。

１機器の異常検出装置
２ピックアップ手段
２１ロッド状細長部材
２１ａ先端部（振動検出部）
２１ｃロッド状部（振動伝播部）
２２円筒部材（振動検出部）
２４支持部材
２５フランジ（マイクロフォン支持部）
３ＷＡＶ／ＭＰ３レコーダ（録音手段）
４マイクロフォン（集音手段）
４１コード
４２ジャック

Claims

機器の異常音を感知し、機器の異常を検出する異常検出装置において、
機器の被測定部位に接触させて機器の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部により検出された振動を伝播する振動伝播部と、前記振動伝播部により伝播された振動を音声に変える空間部と、前記空間部にて生じた音声を電気信号に変換する集音手段と、を備えたピックアップ手段と、
前記ピックアップ手段に着脱自在に連結された録音手段と、
を有することを特徴とする機器の異常検出装置。
前記ピックアップ手段は、
前記振動検出部と前記振動伝播部とを形成するために、先端部が前記機器の被測定部位に接触する先細形状とされるロッド状の細長部材と、
前記先端部とは反対側の端部にて前記細長部材に連結され、前記空間部を形成する円筒部材と、
前記円筒部材に連結され、前記空間部に対面して前記録音手段を支持し、前記円筒部材と協働して密閉された前記空間部を形成する円筒形状の支持部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の機器の異常検出装置。
前記円筒部材と前記支持部材とは着脱自在に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の機器の異常検出装置。
少なくとも、前記ロッド状の細長部材及び前記円筒部材は、金属にて作製されることを特徴とする請求項２又は３に記載の機器の異常検出装置。
前記金属は、アルミウム又はステンレススチールであることを特徴とする請求項４に記載の機器の異常検出装置。