JP2012163439A - Rotating machine vibration monitoring system and monitoring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機振動監視システムおよび監視方法に関する。 The present invention relates to a rotating machine vibration monitoring system and a monitoring method.
発電所などのプラントでは、回転機の振動やプロセス値を常時または定期的に収録し、振動のレベルの変化や周波数特性の変化から、回転機に生じている異常や劣化の有無を早期に検知している。さらには、収録したデータの傾向を分析し、回転機の分解点検時期の推定が行われている。異常や劣化の有無の判断方法の例としては、ISO(International Organization for Standardization)などの判定基準を利用する方法や、複数回の測定により得られた測定データから基準値を求めて、この基準値をベースとした警報値や停止値を設定する方法などが挙げられる(例えば、特許文献1を参照)。 In plants such as power plants, vibrations and process values of rotating machines are recorded regularly or periodically, and abnormalities and deterioration occurring in rotating machines are detected early from changes in vibration levels and changes in frequency characteristics. is doing. Furthermore, the tendency of the recorded data is analyzed, and the time for overhauling the rotating machine is estimated. Examples of methods for determining the presence or absence of abnormalities and deterioration include methods that use criteria such as ISO (International Organization for Standardization), and reference values obtained from measurement data obtained by multiple measurements. A method of setting an alarm value and a stop value based on the above (for example, see Patent Document 1).
回転機に異常や劣化が発生した場合には、振動レベルが変化すると共に、発生する振動周波数に特徴が見られることが知られている。異常や劣化の発生時には、回転数の整数倍の周波数や、転がり軸受の玉の数などから決まる周波数の振動成分の変化が見られることから、これらの振動成分の変化を監視することで、異常や劣化の有無を判断することが可能である。 It is known that when an abnormality or deterioration occurs in a rotating machine, the vibration level changes and a characteristic is observed in the generated vibration frequency. When an abnormality or deterioration occurs, changes in the vibration component of the frequency determined by an integer multiple of the rotation speed or the number of balls of the rolling bearing are observed. It is possible to determine the presence or absence of deterioration.
回転機の異常や劣化の有無の判断は、例えば、上記のように、ISOなどの既存の判定基準や、複数回のデータ測定を元にして設定された警報値や停止値などの判定基準を利用して行われる。 For example, as described above, the determination of the presence or absence of abnormality or deterioration of the rotating machine is based on existing criteria such as ISO, or criteria such as alarm values and stop values set based on multiple data measurements. It is done using.
しかしながら、ISOなどの既存の判定基準では、回転機の出力の大きさに応じて基準が設定されており、同じ型式の回転機には、同じ基準が適用される。一方、現実には、同じ型式の回転機においても、振動レベルや振動周波数がばらつく場合がほとんどである。そのため、ISOなどの既存の判定基準を利用する場合には、個々の回転機ごとに判定基準を調整し直す必要がある。 However, in existing determination standards such as ISO, the standard is set according to the output level of the rotating machine, and the same standard is applied to the same type of rotating machine. On the other hand, in reality, even in the same type of rotating machine, the vibration level and the vibration frequency are mostly varied. Therefore, when using an existing determination standard such as ISO, it is necessary to readjust the determination standard for each individual rotating machine.
また、複数回のデータ測定を元にした判定基準を利用する場合には、数ヶ月間データ採取を行った後に判定基準が設定される。そのため、それまでの間は暫定的な判定基準を用いる必要があり、正式な判定基準の取得後に再度基準を設定し直す必要がある。 In addition, when using a criterion based on a plurality of data measurements, the criterion is set after data is collected for several months. Therefore, it is necessary to use a provisional criterion until then, and it is necessary to set the criterion again after obtaining the formal criterion.
さらに、回転機の分解組み立てを実施した場合においても、振動レベルや振動周波数の変化が生じることが多い。そのため、分解組み立てを実施するごとに、その回転機用の判定基準を再設定する必要が出てくる。また、回転機の定期点検を実施した場合には、その振動応答特性が変化することから、定期点検ごとにも、その回転機用の判定基準を改めて設定し直す必要がある。 Furthermore, even when the rotary machine is disassembled and assembled, the vibration level and vibration frequency often change. Therefore, every time disassembly / assembly is performed, it is necessary to reset the criterion for the rotating machine. Further, when the periodic inspection of the rotating machine is performed, the vibration response characteristics change, and therefore it is necessary to reset the determination criteria for the rotating machine every periodic inspection.
同じ型式の回転機においても、個々の回転機ごとに振動レベルや振動周波数が異なる原因としては、回転機の支持構造の違いや、組み立て時や据え付け時の調整状態の違いなどが挙げられる。支持構造や調整状態は、回転機の剛性や減衰特性に影響を与える因子であるため、回転機の振動特性を変化させる。そのため、支持構造や調整状態の違いが、振動レベルや振動周波数の違いを生じさせることとなる。 Even in the same type of rotating machine, the causes of the difference in vibration level and vibration frequency for each rotating machine include the difference in the support structure of the rotating machine and the difference in the adjustment state during assembly and installation. Since the support structure and the adjustment state are factors that affect the rigidity and damping characteristics of the rotating machine, the vibration characteristics of the rotating machine are changed. Therefore, the difference in the support structure and the adjustment state causes the difference in the vibration level and the vibration frequency.
本発明は、個々の回転機の振動特性を考慮することで、異常や劣化の有無の判定基準を個々の回転機用に容易に設定可能な回転機振動監視システムおよび監視方法を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a rotating machine vibration monitoring system and a monitoring method capable of easily setting a criterion for the presence or absence of abnormality or deterioration by considering the vibration characteristics of each rotating machine. Let it be an issue.
本発明の一の態様である回転機振動監視システムは、回転機の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された前記振動の振動波形データについて、周波数分析を行うデータ処理手段と、前記周波数分析が行われた前記振動波形データを、複数の周波数帯域の振動波形データに分離し、それぞれの周波数帯域の前記振動波形データの振動値を算出する周波数帯域抽出手段と、前記それぞれの周波数帯域に関し、前記回転機の状態変化の程度の判定に用いる判定しきい値を、前記回転機の振動応答特性に基づいて設定する判定しきい値設定手段と、前記それぞれの周波数帯域の前記振動値と、前記それぞれの周波数帯域の前記判定しきい値とを比較することで、前記回転機の状態変化の程度を判定する状態判定手段と、前記状態判定手段により判定された前記回転機の状態を表示する表示手段とを備える。 A rotating machine vibration monitoring system according to one aspect of the present invention includes a vibration detecting unit that detects vibration of a rotating machine, and a data processing unit that performs frequency analysis on vibration waveform data of the vibration detected by the vibration detecting unit. And the frequency waveform extraction means for separating the vibration waveform data subjected to the frequency analysis into vibration waveform data of a plurality of frequency bands, and calculating a vibration value of the vibration waveform data of each frequency band; A determination threshold value setting means for setting a determination threshold value used for determining the degree of state change of the rotating machine based on vibration response characteristics of the rotating machine, and the frequency band State determination means for determining the degree of state change of the rotating machine by comparing the vibration value and the determination threshold value of each frequency band; and And display means for displaying the status of the determined the rotating machine by condition judging means.
また、本発明の別の態様である回転機振動監視方法は、回転機の振動を検出し、検出された前記振動の振動波形データについて、周波数分析を行い、前記周波数分析が行われた前記振動波形データを、複数の周波数帯域の振動波形データに分離し、それぞれの周波数帯域の前記振動波形データの振動値を算出し、前記それぞれの周波数帯域に関し、前記回転機の状態変化の程度の判定に用いる判定しきい値を、前記回転機の振動応答特性に基づいて設定し、前記それぞれの周波数帯域の前記振動値と、前記それぞれの周波数帯域の前記判定しきい値とを比較することで、前記回転機の状態変化の程度を判定し、判定された前記回転機の状態を表示する。 In addition, the rotating machine vibration monitoring method according to another aspect of the present invention includes detecting vibrations of the rotating machine, performing frequency analysis on the detected vibration waveform data, and performing the frequency analysis. The waveform data is separated into vibration waveform data of a plurality of frequency bands, the vibration value of the vibration waveform data of each frequency band is calculated, and the degree of state change of the rotating machine is determined for each frequency band. A determination threshold value to be used is set based on vibration response characteristics of the rotating machine, and the vibration value of each frequency band is compared with the determination threshold value of each frequency band, The degree of state change of the rotating machine is determined, and the determined state of the rotating machine is displayed.
本発明によれば、個々の回転機の振動特性を考慮することで、異常や劣化の有無の判定基準を個々の回転機用に容易に設定することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily set a criterion for the presence or absence of abnormality or deterioration for each rotating machine by considering the vibration characteristics of each rotating machine.
本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態の回転機振動監視システムの構成例を示すシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration example of a rotating machine vibration monitoring system according to an embodiment of the present invention.
図1の回転機振動監視システムは、振動検出部1と、アンプ部2と、A/D(Analog to Digital)変換部3と、データ処理部4と、低周波領域抽出部5と、高周波領域抽出部6と、状態判定部7と、記録部8と、判定しきい値設定部9と、傾向予測処理部10と、表示部11とを備える。
The rotating machine vibration monitoring system in FIG. 1 includes a vibration detection unit 1, an
振動検出部1は、回転機に設置されており、回転機の振動を検出する。振動検出部1は例えば、加速度計や変位計などのセンサである。振動検出部1により検出された振動波形は、アンプ部2により増幅され、A/D変換部3によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。
The vibration detection unit 1 is installed in the rotating machine and detects the vibration of the rotating machine. The vibration detection unit 1 is, for example, a sensor such as an accelerometer or a displacement meter. The vibration waveform detected by the vibration detection unit 1 is amplified by the
A/D変換部3にてディジタル信号に変換された振動波形データは、データ処理部4においてデータ処理される。具体的には、データ処理部4は、振動波形データのフィルタ処理や周波数分析(フーリエ変換)を行う。周波数分析前の振動波形データや、周波数分析後の振動波形データ、即ち、フーリエ変換前の振動波形データや、フーリエ変換後の振動波形データは、記録部8内に記録される。
The vibration waveform data converted into a digital signal by the A / D conversion unit 3 is subjected to data processing by the data processing unit 4. Specifically, the data processing unit 4 performs filter processing and frequency analysis (Fourier transform) on the vibration waveform data. Vibration waveform data before frequency analysis, vibration waveform data after frequency analysis, that is, vibration waveform data before Fourier transform, and vibration waveform data after Fourier transform are recorded in the
次に、低周波領域抽出部5と高周波領域抽出部6による処理について説明する。
Next, processing by the low frequency
データ処理部4にて周波数分析された振動波形データは、低周波領域抽出部5と高周波領域抽出部6によるフィルタ処理により、低周波帯域の振動波形データと、高周波帯域の振動波形データに分離される。
The vibration waveform data subjected to frequency analysis by the data processing unit 4 is separated into vibration waveform data in a low frequency band and vibration waveform data in a high frequency band by filtering processing by the low frequency
そして、低周波領域抽出部5は、低周波帯域の振動波形データの振動レベル(振動値)や特徴周波数(ピーク周波数)を算出する。一方、高周波領域抽出部6は、高周波帯域の振動波形データの振動レベルや特徴周波数を算出する。低周波領域抽出部5と高周波領域抽出部6により算出された振動レベルや特徴周波数は、記録部8内に記録される。低周波領域抽出部5と高周波領域抽出部6は、本発明の周波数帯域抽出手段の例に相当する。
Then, the low frequency
低周波領域抽出部5と高周波領域抽出部6は例えば、同じ遮断周波数を有するローパスフィルタとハイパスフィルタである。遮断周波数の値は、例えば1kHz〜10kHzである。なお、両フィルタの遮断周波数は、互いに異なる値であっても構わない。
The low frequency
ここで、振動波形データを2つの周波数帯域の振動波形データに分けるのは、後述の処理を振動の特性に応じて行うためである。低周波帯域の振動は、回転機の設置状況、例えば、支持構造の剛性や配管のレイアウトなどによる低い固有振動数に影響を受けやすいと考えられる。一方、高周波帯域の振動は、回転機本体の剛性や締付状況などの影響を受けやすいと考えられる。 Here, the reason why the vibration waveform data is divided into vibration waveform data of two frequency bands is to perform processing described later according to the characteristics of vibration. It is considered that the vibration in the low frequency band is easily affected by the low natural frequency due to the installation state of the rotating machine, for example, the rigidity of the support structure or the layout of the piping. On the other hand, it is considered that the vibration in the high frequency band is easily affected by the rigidity of the rotating machine body and the tightening condition.
これらの周波数帯域をまとめて処理する場合には、振動波形の変化が、例えば、転がり軸受の劣化による振動増加に起因するのか、回転機以外の配管などから伝播してくる振動増加に起因するのかの判断が困難である。 When processing these frequency bands together, is the change in the vibration waveform caused by, for example, an increase in vibration due to deterioration of the rolling bearing or an increase in vibration propagated from piping other than the rotating machine? It is difficult to judge.
一方、本実施形態では、振動波形データを周波数帯域ごとに分けて評価するため、発生している事象を分析しやすくなる。 On the other hand, in the present embodiment, the vibration waveform data is divided and evaluated for each frequency band, so that it is easy to analyze the occurring event.
なお、回転機の振動波形で問題となる低周波振動の周波数は、0.1kHz〜1kHz程度であると考えられる。一方、回転機の振動波形で問題となる高周波振動の周波数は、20kHz程度であると考えられる。そのため、上記の例では、低周波領域抽出部5と高周波領域抽出部6の遮断周波数の例として、1kHz〜10kHzが挙げられている。
In addition, it is thought that the frequency of the low frequency vibration which is a problem in the vibration waveform of the rotating machine is about 0.1 kHz to 1 kHz. On the other hand, it is considered that the frequency of the high frequency vibration which is a problem in the vibration waveform of the rotating machine is about 20 kHz. Therefore, in the above example, 1 kHz to 10 kHz is cited as an example of the cutoff frequency of the low frequency
次に、低周波領域抽出部5、高周波領域抽出部6に続くブロックによる処理について説明する。
Next, processing by blocks following the low frequency
判定しきい値設定部9は、低周波帯域と高周波帯域のそれぞれに関し、判定しきい値を設定するブロックである。判定しきい値は、例えば、回転機の異常や劣化の有無など、回転機の状態変化の程度を判定するのに用いられる。なお、判定しきい値設定部9は、後述するように、回転機の振動応答特性に基づいて、判定しきい値を設定する。 The determination threshold value setting unit 9 is a block for setting a determination threshold value for each of the low frequency band and the high frequency band. The determination threshold value is used, for example, to determine the degree of state change of the rotating machine, such as the presence or absence of abnormality or deterioration of the rotating machine. The determination threshold value setting unit 9 sets a determination threshold value based on the vibration response characteristics of the rotating machine, as will be described later.
そして、状態判定部7は、低周波領域抽出部5で算出された振動レベルと、高周波領域抽出部6で算出された振動レベルを、判定しきい値設定部9に記録されているそれぞれの判定しきい値(判定基準値)と比較する。即ち、状態判定部7では、高周波帯域の振動レベルと、高周波帯域用の判定しきい値が比較されると共に、低周波帯域の振動レベルと、低周波帯域用の判定しきい値が比較される。
Then, the state determination unit 7 determines the vibration level calculated by the low frequency
そして、状態判定部7は、これらの比較結果に基づいて、監視対象となっている回転機の異常や劣化の有無を判定する。状態判定部7が、どのような比較結果を異常や劣化と判定するかについては、種々の設定が考えられる。例えば、高周波帯域と低周波帯域のいずれかの振動レベルが判定しきい値以上になった場合に、異常や劣化と判定するという設定が考えられる。判定結果は、前述の振動波形データ、振動レベル、特徴周波数と共に、記録部8内に記録される。
And the state determination part 7 determines the presence or absence of abnormality and deterioration of the rotating machine used as the monitoring object based on these comparison results. Various settings can be considered as to what kind of comparison result the state determination unit 7 determines as abnormal or deteriorated. For example, a setting may be considered in which when the vibration level of either the high frequency band or the low frequency band is equal to or higher than the determination threshold, it is determined that there is an abnormality or deterioration. The determination result is recorded in the
なお、低周波領域抽出部5で算出され状態判定部8で使用される振動レベルは、低周波帯域の振動レベルの実効値や最大値や平均絶対値でもよいし、低周波帯域内の特徴周波数における振動レベルの振幅値でもよい。同様に、高周波領域抽出部6で算出され状態判定部8で使用される振動レベルは、高周波帯域の振動レベルの実効値や最大値や平均絶対値でもよいし、高周波帯域内の特徴周波数における振動レベルの振幅値でもよい。
The vibration level calculated by the low frequency
図1の回転機振動監視システムは、以上の処理を定期的に実施し、前述の振動波形データ、振動レベル、特徴周波数、判定結果を記録部8内に蓄積していく。
The rotating machine vibration monitoring system in FIG. 1 periodically performs the above processing, and accumulates the above-described vibration waveform data, vibration level, characteristic frequency, and determination result in the
そして、傾向予測処理部10は、これらの蓄積データの傾向を分析し、その分析結果に基づいて、監視対象の回転機の今度の状態変化を予測する。例えば、傾向予測処理部10は、蓄積された振動レベルの傾向を分析して、今度の振動レベルや判定結果の変化を予測する。
Then, the trend
さらに、傾向予測処理部10は、以上のような予測結果から、回転機の異常や劣化が発生する時期や、回転機の分解点検時期も予測する。なお、傾向予測処理部10による傾向予測の詳細については、後述する。
Furthermore, the trend
表示部11は、状態判定部7による判定結果や、傾向予測処理部10による予測結果を表示するためのディスプレイである。回転機の運転員は、表示部11に判定結果が表示されることで、過去または現在の回転機の状態を知ることができる。回転機の運転員はさらに、表示部11に予測結果が表示されることで、回転機の今後の状態変化の予測結果や、回転機の分解点検時期の予測結果などを知ることができる。
The
なお、本実施形態では、周波数分析された振動波形データを、2つの周波数帯域の振動波形データに分離しているが、3つ以上の周波数帯域に分離しても構わない。この場合、判定しきい値は、これら3つ以上の周波数帯域のそれぞれについて設定される。 In this embodiment, the vibration waveform data subjected to frequency analysis is separated into vibration waveform data of two frequency bands, but may be separated into three or more frequency bands. In this case, the determination threshold is set for each of these three or more frequency bands.
(1)判定しきい値設定部9の詳細
図2は、図1の判定しきい値設定部9の構成例を示すブロック図である。
(1) Details of Determination Threshold Setting Unit 9 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the determination threshold setting unit 9 in FIG.
図2に示す構成例では、回転機の振動応答モデルを用いて振動応答特性を評価し、周波数帯域ごとの判定基準を設定する。 In the configuration example shown in FIG. 2, vibration response characteristics are evaluated using a vibration response model of a rotating machine, and a criterion for each frequency band is set.
機器情報データベース16には、監視対象となる回転機の設計情報が格納されている。設計情報の例としては、回転機やその周辺の配管等の寸法、剛性、質量、支持条件等が挙げられる。また、設計情報の別の例としては、回転機の軸受部や軸受箱等、剛性の高い部分の詳細な寸法(例えば、転がり軸受の詳細な寸法)等が挙げられる。
The
判定しきい値設定部9は、回転機やその周辺の配管等の寸法、剛性、質量、支持条件等を機器情報データベース16から取得し、これらの設計情報を元に、低周波領域の振動応答モデル14を構築する。同様に、判定しきい値設定部9は、回転機の剛性の高い部分の詳細な寸法等を機器情報データベース16から取得し、これらの設計情報を元に、高周波領域の振動応答モデル15を構築する。
The determination threshold value setting unit 9 acquires the dimensions, rigidity, mass, support conditions, etc. of the rotating machine and its surrounding piping from the
これらの振動応答モデルの例を、図3と図4に示す。図3は、低周波領域の振動応答モデル14の例を示した斜視図であり、図4は、高周波領域の振動応答モデル15の例を示した斜視図である。図3には、回転機と配管とこれらの支持構造を、X1〜X4で示すバネとダッシュポットでモデル化した例が示されている。一方、図4には、回転機の軸受部と軸受箱を有限要素法でモデル化した例が示されている。
Examples of these vibration response models are shown in FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the
以下、図2の構成例の説明を続ける。 Hereinafter, the description of the configuration example of FIG. 2 will be continued.
加振力データベース17には、回転機に加わる加振力となる要素のデータが格納されている。加振力の例としては、回転機の運転による加振力や、回転機の異常や劣化による加振力等が挙げられる。
The
判定しきい値設定部9は、低周波領域の振動応答モデル14と、高周波領域の振動応答モデル15と、加振力データベース17から取得したデータを使用して、振動応答解析を行う。振動応答解析では、上記の要素による加振力に対し、回転機がどのような振動応答特性を示すか、即ち、回転機がどのように振動するかが解析される。
The determination threshold value setting unit 9 performs vibration response analysis using the
実際の回転機において異常や劣化が発生した場合には、回転機に対し、回転数の整数倍の加振力が加わる。そこで、上記の振動応答解析では、このような加振力の値を推定して振動応答モデル14、15に入力する。これにより、異常や劣化が発生した場合の振動レベルや振動周波数を推定することが可能となる。
When abnormality or deterioration occurs in an actual rotating machine, an excitation force that is an integral multiple of the number of rotations is applied to the rotating machine. Therefore, in the vibration response analysis described above, such a value of the excitation force is estimated and input to the
このように、判定しきい値設定部9は、振動応答モデル14、15を使用して回転機の振動応答特性を解析し、その解析結果に基づいて、異常や劣化が発生した場合の振動レベルを算出する。
As described above, the determination threshold value setting unit 9 analyzes the vibration response characteristics of the rotating machine using the
そして、判定しきい値設定部9は、振動応答モデル14から算出された振動レベルを、低周波帯域用の判定しきい値に設定し、判定基準データベース12として記憶部8内に記録する。同様に、判定しきい値設定部9は、振動応答モデル15から算出された振動レベルを、高周波帯域用の判定しきい値に設定し、判定基準データベース13として記憶部8内に記録する。
Then, the determination threshold setting unit 9 sets the vibration level calculated from the
このように、本実施形態では、振動応答モデルを導入して判定しきい値を設定することにより、回転機ごとに異なる振動応答特性を考慮した判定処理が可能となる。本実施形態では、回転機ごとに異なる判定しきい値を設定することができるため、精度のよい判定を行うことが可能となる。 As described above, in this embodiment, by introducing the vibration response model and setting the determination threshold value, it is possible to perform a determination process in consideration of vibration response characteristics that are different for each rotating machine. In the present embodiment, since a different determination threshold value can be set for each rotating machine, it is possible to perform highly accurate determination.
(2)判定しきい値設定部9の処理の変形例1
次に、再び図2を参照し、判定しきい値設定部9の処理の変形例について説明する。
(2) Modification 1 of the processing of the determination threshold value setting unit 9
Next, referring to FIG. 2 again, a modified example of the process of the determination threshold value setting unit 9 will be described.
以上の例では、判定しきい値設定部9は、回転機の設計情報から算出された振動応答特性に基づいて、判定しきい値を設定している。一方、判定しきい値設定部9は、図2に示すように、実際の振動測定により得られた測定データ18から振動応答特性を算出し、この振動応答特性に基づいて、判定しきい値を設定してもよい。 In the above example, the determination threshold value setting unit 9 sets the determination threshold value based on the vibration response characteristic calculated from the design information of the rotating machine. On the other hand, as shown in FIG. 2, the determination threshold value setting unit 9 calculates a vibration response characteristic from measurement data 18 obtained by actual vibration measurement, and sets a determination threshold value based on the vibration response characteristic. It may be set.
ここで、実際の回転機の振動応答特性は、プラント内における回転機の据え付け状態により異なる。よって、上記の振動測定は、回転機がプラントに設置された状態で行うことが望ましい。振動測定は例えば、回転機をハンマーで叩くなど、回転機のインパルス試験により行う。そして、このインパルス試験の際に、回転機の固有振動数や減衰係数を測定する。固有振動数や減衰係数の測定値は、振動測定データ18として、判定しきい値設定部9に入力される。 Here, the vibration response characteristic of an actual rotating machine varies depending on the installation state of the rotating machine in the plant. Therefore, it is desirable to perform the vibration measurement with the rotating machine installed in the plant. The vibration measurement is performed by an impulse test of the rotating machine, for example, by hitting the rotating machine with a hammer. In the impulse test, the natural frequency and damping coefficient of the rotating machine are measured. The measured values of the natural frequency and the damping coefficient are input to the determination threshold setting unit 9 as vibration measurement data 18.
この場合、判定しきい値設定部9は、例えば、低周波領域の振動応答モデル14と、高周波領域の振動応答モデル15と、加振力データベース17から取得したデータと、上記の振動測定データ18を使用して、振動応答解析を行う。振動測定データ18は例えば、振動応答モデル14、15の微調整に使用される。このような微調整により、より精度のよい振動レベルや振動周波数の推定が可能となる。
In this case, the determination threshold setting unit 9, for example, the
なお、上記の測定では、インパルス試験の代わりに、回転機の起動時(電源投入時)の振動波形データの測定を行ってもよい。このような過渡変化状態での測定によっても、回転機の固有振動数は測定可能である。この場合には、振動測定データ18として、この固有振動数の測定値が判定しきい値設定部9に入力される。 In the above measurement, instead of the impulse test, vibration waveform data at the time of starting the rotating machine (when turning on the power) may be measured. The natural frequency of the rotating machine can also be measured by measurement in such a transient change state. In this case, the measured value of the natural frequency is input to the determination threshold value setting unit 9 as the vibration measurement data 18.
(3)判定しきい値設定部9の処理の変形例2
図1の回転機振動監視システムは、複数の回転機を監視対象としてもよい。以下、このような場合の判定しきい値設定部9の処理について説明する。
(3)
The rotating machine vibration monitoring system in FIG. 1 may monitor a plurality of rotating machines. Hereinafter, processing of the determination threshold value setting unit 9 in such a case will be described.
ここで、複数の回転機のなかに、判定しきい値がまだ設定されていない回転機と、判定しきい値が既に設定されている回転機が含まれるとする。前者の回転機を、未設定回転機と呼び、後者の回転機を、既設定回転機と呼ぶことにする。 Here, it is assumed that a plurality of rotating machines include a rotating machine for which the determination threshold is not yet set and a rotating machine for which the determination threshold is already set. The former rotating machine is referred to as an unset rotating machine, and the latter rotating machine is referred to as an already set rotating machine.
この場合、本変形例の判定しきい値設定部9は、未設定回転機の判定しきい値を、既設定回転機の判定しきい値および振動応答特性と、未設定回転機の振動応答特性とに基づいて設定する。例えば、ある加振力による未設定回転機の振動が、同じ加振力による既設定回転機の振動よりも大きい場合には、両者の振動の差または比の大きさに応じて、未設定回転機の判定しきい値を、既設定回転機の判定しきい値よりも大きな値に設定する。このような設定方法によれば、未設定回転機の判定しきい値を容易に設定できるようになる。 In this case, the determination threshold value setting unit 9 of the present modification includes the determination threshold value of the unset rotating machine, the determination threshold value and vibration response characteristic of the already set rotating machine, and the vibration response characteristic of the unset rotating machine. Set based on and. For example, if the vibration of an unset rotating machine due to a certain exciting force is greater than the vibration of an already set rotating machine caused by the same exciting force, the unset rotating speed depends on the difference or ratio of the vibrations of both. The determination threshold value of the machine is set to a value larger than the determination threshold value of the preset rotating machine. According to such a setting method, it becomes possible to easily set a determination threshold value for an unset rotating machine.
この場合、既設定回転機の振動応答特性や判定しきい値は、例えば振動測定データ18を使用するなどして、精度をチューニングしておくことが望ましい。これにより、未設定回転機の判定しきい値の精度を向上させることが可能となる。 In this case, it is desirable to tune the accuracy of the vibration response characteristics and determination threshold of the preset rotating machine by using, for example, vibration measurement data 18. Thereby, it is possible to improve the accuracy of the determination threshold value of the unset rotating machine.
なお、図1の回転機振動監視システムにおいて、振動検出部1は例えば、回転機に設置された加速度計や変位計などのセンサであり、その他のブロック2〜11は例えば、パソコンや携帯情報端末等のコンピュータ内のブロックである。このコンピュータは、回転機にケーブルやネットワークで常時接続されていてもよいし、回転機の運転員が検査時に回転機に接続するようにしてもよい。これは、図1の回転機振動監視システムが、1台の回転機を監視対象とする場合も、複数の回転機を監視対象とする場合も同様である。
In the rotating machine vibration monitoring system of FIG. 1, the vibration detection unit 1 is a sensor such as an accelerometer or a displacement meter installed in the rotating machine, and the
(4)傾向予測処理部10の詳細
次に、傾向予測処理部10の処理の具体例について説明する。
(4) Details of Trend
上述のように、図1の回転機振動監視システムは、低周波帯域と高周波帯域のそれぞれについて算出された振動レベル、特徴周波数、判定結果を、定期的に記録部8内に蓄積していく。そして、傾向予測処理部10は、蓄積された振動レベルの傾向を分析し、その分析結果に基づいて、監視対象の回転機の今度の振動レベルや判定結果の変化を予測する。この様子を、図5を参照して説明する。
As described above, the rotating machine vibration monitoring system in FIG. 1 periodically accumulates the vibration level, the characteristic frequency, and the determination result calculated for each of the low frequency band and the high frequency band in the
図5は、振動値(振動レベル)の予測曲線の例を示したグラフである。 FIG. 5 is a graph showing an example of a prediction curve of vibration value (vibration level).
図5のグラフは、記録部8に蓄積された低周波帯域または高周波帯域の振動値を、時系列順にプロットしたものである。図5にはさらに、低周波帯域または高周波帯域用の判定しきい値として、注意判定用の判定しきい値V1と、停止判定用の判定しきい値V2が示されている。
The graph of FIG. 5 is a plot of vibration values in the low frequency band or high frequency band accumulated in the
傾向予測処理部10は、図5に示すように、最新の振動値を含む複数の振動値を利用して、今後の振動値の変化を表す予測曲線を導出する。予測曲線は例えば、複数の振動値を元に導出されたフィッティングカーブである。そして、傾向予測処理部10は、この予測曲線を利用して、現在よりも後の時点の振動値を予測する。
As shown in FIG. 5, the trend
さらに、傾向予測処理部10は、回転機の異常や劣化が発生する時期や、回転機の分解点検時期も予測する。これらの時期は例えば、予測曲線が所定の値に到達する時点を算出することで予測可能である。
Further, the trend
表示部11には、例えば、状態判定部7による判定結果と、傾向予測処理部10による予測結果が表示される。判定結果としては、例えば、過去および現在における回転機の異常や劣化の有無が、時系列順に表示される。また、予測結果としては、例えば、今後における回転機の異常や劣化の有無が、時系列順に表示される。
The
なお、現在(最新)の振動値が、注意判定用の判定しきい値V1に達している場合、表示部11に、運転者に注意を促す表示を行うようにしてもよい。また、現在の振動値が、停止判定用の判定しきい値V2に達している場合には、表示部11に、運転者に回転機の停止を促す表示を行うようにしてもよい。
When the current (latest) vibration value has reached the determination threshold value V 1 for attention determination, a display for prompting the driver to pay attention may be displayed on the
一方、傾向予測処理部10は、予測曲線が、判定しきい値V1に達する時間や、判定しきい値V2に達する時間を算出してもよい。この場合には、表示部11に、前者の時間を注意を促す時間として表示し、後者の時間を回転機の停止を促す時間として表示するようにしてもよい。また、本実施形態では、前者の時間を、回転機の異常や劣化が発生する時期として取り扱い、後者の時間を、回転機の分解点検時期として取り扱ってもよい。
On the other hand, the trend
なお、記録部5に振動値等を定期的に蓄積する処理は、例えば、常に一定周期で行ってもよいし、周期を変動させながら行ってもよい。本実施形態では、この蓄積処理を、例えば1ヶ月に1回の周期で行う。この場合、回転機に異常や劣化が見られる場合には、蓄積処理を1日1回の周期に切り替えるなど、周期を変動させるようにしてもよい。
Note that the process of periodically accumulating vibration values and the like in the
(5)本実施形態の効果
最後に、本実施形態の効果について説明する。
(5) Effects of this embodiment Finally, the effects of this embodiment will be described.
以上のように、本実施形態では、振動波形データを複数の周波数帯域の振動波形データに分離し、分離された振動波形データを用いて、回転機の異常や劣化の有無を判定する。これにより、本実施形態では、異常や劣化の原因を適切に分析することが可能となる。 As described above, in this embodiment, the vibration waveform data is separated into vibration waveform data of a plurality of frequency bands, and the presence or absence of abnormality or deterioration of the rotating machine is determined using the separated vibration waveform data. Thereby, in this embodiment, it becomes possible to analyze appropriately the cause of abnormality or degradation.
また、本実施形態の回転機振動監視システムは、回転機の異常や劣化の有無の判定用の判定しきい値を、設計情報や測定データから算出して設定する判定しきい値設定部9を備えている。これにより、本実施形態では、周波数帯域や回転機ごとに異なる判定しきい値を設定することが可能となり、精度のよい判定を行うことが可能となる。 In addition, the rotating machine vibration monitoring system of the present embodiment includes a determination threshold setting unit 9 that calculates and sets a determination threshold for determining whether there is abnormality or deterioration of the rotating machine from design information and measurement data. I have. Thereby, in this embodiment, it becomes possible to set a different determination threshold value for each frequency band and each rotating machine, and it is possible to perform a highly accurate determination.
また、本実施形態の回転機振動監視システムは、周波数帯域ごとの振動値の算出結果を用いて、回転機の今後の異常や劣化の有無を予測する傾向予測処理部10を備えている。これにより、本実施形態では、状態判定部7による判定と同様に、周波数帯域や回転機の違いを考慮した精度のよい予測を行うことが可能となる。
Further, the rotating machine vibration monitoring system of the present embodiment includes a tendency
以上、本発明の具体的な態様の例を、本発明の実施形態により説明したが、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although the example of the specific aspect of this invention was demonstrated by embodiment of this invention, this invention is not limited to the said embodiment.
1:振動検出部、2:アンプ部、3:A/D変換部、4:データ処理部、
5:低周波領域抽出部、6:高周波領域抽出部、7:状態判定部、8:記録部、
9:判定しきい値設定部、10:傾向予測処理部、11:表示部、
12:低周波領域用の判定基準データベース、
13:高周波領域用の判定基準データベース、
14:低周波領域の振動応答モデル、
15:高周波領域の振動応答モデル、
16:機器情報データベース、17:加振力データベース、18:振動測定データ
1: vibration detection unit, 2: amplifier unit, 3: A / D conversion unit, 4: data processing unit,
5: Low frequency region extraction unit, 6: High frequency region extraction unit, 7: State determination unit, 8: Recording unit,
9: determination threshold setting unit, 10: trend prediction processing unit, 11: display unit,
12: Judgment reference database for low frequency region,
13: Judgment standard database for high frequency region,
14: Vibration response model in the low frequency region,
15: Vibration response model in the high frequency region,
16: Device information database, 17: Excitation force database, 18: Vibration measurement data
これらの振動応答モデルの例を、図3と図4に示す。図3は、低周波領域の振動応答モデル14の例を示した斜視図であり、図4は、高周波領域の振動応答モデル15の例を示した斜視図である。図3には、回転機の支持構造と配管の支持構造を、X1〜X4で示すバネとダッシュポットでモデル化した例が示されている。一方、図4には、回転機の軸受部と軸受箱を有限要素法でモデル化した例が示されている。
Examples of these vibration response models are shown in FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the
Claims (7)
前記振動検出手段により検出された前記振動の振動波形データについて、周波数分析を行うデータ処理手段と、
前記周波数分析が行われた前記振動波形データを、複数の周波数帯域の振動波形データに分離し、それぞれの周波数帯域の前記振動波形データの振動値を算出する周波数帯域抽出手段と、
前記それぞれの周波数帯域に関し、前記回転機の状態変化の程度の判定に用いる判定しきい値を、前記回転機の振動応答特性に基づいて設定する判定しきい値設定手段と、
前記それぞれの周波数帯域の前記振動値と、前記それぞれの周波数帯域の前記判定しきい値とを比較することで、前記回転機の状態変化の程度を判定する状態判定手段と、
前記状態判定手段により判定された前記回転機の状態を表示する表示手段と、
を備える回転機振動監視システム。 Vibration detecting means for detecting vibration of the rotating machine;
Data processing means for performing frequency analysis on vibration waveform data of the vibration detected by the vibration detection means;
The frequency waveform extraction means for separating the vibration waveform data subjected to the frequency analysis into vibration waveform data of a plurality of frequency bands, and calculating a vibration value of the vibration waveform data of each frequency band;
Determination threshold setting means for setting a determination threshold value used for determining the degree of state change of the rotating machine based on the vibration response characteristics of the rotating machine for each frequency band;
A state determination means for determining the degree of state change of the rotating machine by comparing the vibration value of the respective frequency band and the determination threshold value of the respective frequency band;
Display means for displaying the state of the rotating machine determined by the state determination means;
A rotating machine vibration monitoring system.
定期的に記録された前記振動値の傾向から、前記回転機の今後の状態変化を予測する傾向予測処理手段と、
をさらに備える請求項1から5のいずれか1項に記載の回転機振動監視システム。 Recording means for periodically recording the vibration values of the respective frequency bands;
Trend prediction processing means for predicting future state changes of the rotating machine from the tendency of the vibration value recorded periodically,
The rotating machine vibration monitoring system according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
検出された前記振動の振動波形データについて、周波数分析を行い、
前記周波数分析が行われた前記振動波形データを、複数の周波数帯域の振動波形データに分離し、それぞれの周波数帯域の前記振動波形データの振動値を算出し、
前記それぞれの周波数帯域に関し、前記回転機の状態変化の程度の判定に用いる判定しきい値を、前記回転機の振動応答特性に基づいて設定し、
前記それぞれの周波数帯域の前記振動値と、前記それぞれの周波数帯域の前記判定しきい値とを比較することで、前記回転機の状態変化の程度を判定し、
判定された前記回転機の状態を表示する、
回転機振動監視方法。 Detect vibration of rotating machine,
Perform frequency analysis on the vibration waveform data of the detected vibration,
The vibration waveform data subjected to the frequency analysis is separated into vibration waveform data of a plurality of frequency bands, and a vibration value of the vibration waveform data of each frequency band is calculated,
For each frequency band, a determination threshold value used for determining the degree of state change of the rotating machine is set based on the vibration response characteristics of the rotating machine,
By comparing the vibration value of each frequency band and the determination threshold value of each frequency band, determine the degree of state change of the rotating machine,
Display the determined state of the rotating machine;
Rotating machine vibration monitoring method.
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