JP2015231295A - 軸受故障予兆診断装置、軸受故障予兆診断システム、及び軸受故障予兆診断方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸受の故障予兆の有無を適切に診断する軸受故障予兆診断装置等を提供する。【解決手段】軸受故障予兆診断装置１は、電動機７４の軸部材７４ｃの一端側に設置される第１軸受７４ｄの温度を検出する第１温度センサ１１ａと、軸部材７４ｃの他端側に設置される第２軸受７４ｅの温度を検出する第２温度センサ１１ｂと、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無を診断する軸受故障予兆診断手段１２ａと、を備え、軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１軸受７４ｄの温度と第２軸受７４ｅの温度との差が、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの正常状態に基づいて設定される所定範囲から外れた場合、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅに故障予兆ありと診断する。【選択図】図２
Description
本発明は、軸受の故障予兆の有無を診断する軸受故障予兆診断装置等に関する。
電動機を備える圧縮機の故障原因のうち、電動機の回転軸部材を軸支する軸受の故障が大きな割合を占めることが知られている。軸受を長期間使用し続けると、軸受が摩耗し、また、軸受の内輪・外輪の表面の金属が剥離（フレーキング）して、回転軸部材を安定して軸支できなくなる。
軸受が故障した状態で電動機を駆動し続けると、軸受のみならず、回転軸部材や負荷側の圧縮機の故障を招く可能性もある。このように軸受以外の部材まで故障すると多大な修理費用がかかるとともに、圧縮機の停止期間も長くなってしまう。
軸受が故障した状態で電動機を駆動し続けると、軸受のみならず、回転軸部材や負荷側の圧縮機の故障を招く可能性もある。このように軸受以外の部材まで故障すると多大な修理費用がかかるとともに、圧縮機の停止期間も長くなってしまう。
一方、軸受が正常であるにも関わらず軸受を早期に交換すると、新たな軸受の購入に余分なコストがかかってしまう。したがって、軸受の交換時期を適切に把握することが望まれている。
例えば、特許文献１には、圧縮機のスクリューロータを回転可能に軸支する軸受の寿命の到来をユーザに報知するための技術について記載されている。すなわち、特許文献１には、圧縮機の吸入圧力及び吐出圧力に基づいて軸受に作用するスラスト荷重の累積値を算出するスラスト荷重累積値算出手段と、スラスト荷重の累積値が軸受寿命判定値を超えた場合、軸受の寿命が到来したことを報知する報知手段と、を備えるスクリュー圧縮機について記載されている。
ところで、軸受の寿命は、特許文献１に記載のスラスト荷重の他にも様々な要因で変化する。例えば、摩耗・温度変化に伴う軸受の劣化や、設置時における軸受の締め代等によっても、軸受の寿命は大きく変化する。したがって、特許文献１に記載の技術では、軸受の寿命の到来（つまり、軸受の故障予兆の有無）を適切に検知できない可能性がある。
そこで、本発明は、軸受の故障予兆の有無を適切に診断する軸受故障予兆診断装置等を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る軸受故障予兆診断装置は、電動機の回転軸部材の一端側に設置される第１軸受の温度を検出する第１温度検出手段と、前記回転軸部材の他端側に設置される第２軸受の温度を検出する第２温度検出手段と、前記第１軸受及び前記第２軸受の故障予兆の有無を診断する軸受故障予兆診断手段と、を備え、前記軸受故障予兆診断手段は、前記第１温度検出手段によって検出される前記第１軸受の温度と、前記第２温度検出手段によって検出される前記第２軸受の温度と、の差が、前記第１軸受及び前記第２軸受の正常状態に基づいて設定される所定範囲から外れた場合、前記第１軸受又は前記第２軸受に故障予兆ありと診断することを特徴とする。
本発明により、軸受の故障予兆の有無を適切に診断する軸受故障予兆診断装置等を提供できる。
≪第１実施形態≫
図１は、本実施形態に係る軸受故障予兆診断装置と、圧縮機と、を含む構成図である。
軸受故障予兆診断装置１は、電動機７４が有する第１軸受７４ｄ（図２参照）及び第２軸受７４ｅ（図２参照）の故障予兆の有無を診断する装置であり、第１温度センサ１１ａ（図２参照）と、第２温度センサ１１ｂ（図２参照）と、管理用コンピュータ１２と、を備えている。
前記した「故障予兆」とは、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅが故障する前触れであり、「故障予兆診断」とは、前記した故障の前触れの有無を診断することである。
以下では、本実施形態に係る軸受故障予兆診断装置１に先立って、まず、電動機７４を備える圧縮機２１１の構成について簡単に説明する。
図１は、本実施形態に係る軸受故障予兆診断装置と、圧縮機と、を含む構成図である。
軸受故障予兆診断装置１は、電動機７４が有する第１軸受７４ｄ（図２参照）及び第２軸受７４ｅ（図２参照）の故障予兆の有無を診断する装置であり、第１温度センサ１１ａ（図２参照）と、第２温度センサ１１ｂ（図２参照）と、管理用コンピュータ１２と、を備えている。
前記した「故障予兆」とは、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅが故障する前触れであり、「故障予兆診断」とは、前記した故障の前触れの有無を診断することである。
以下では、本実施形態に係る軸受故障予兆診断装置１に先立って、まず、電動機７４を備える圧縮機２１１の構成について簡単に説明する。
＜圧縮機の構成＞
図１に示す圧縮機２１１は、主に、圧縮機本体７１と、制御手段７２と、インバータ盤７３（又は起動盤）と、電動機７４と、を備えている。
圧縮機本体７１は、例えば、オイルフリースクリュー圧縮機であり、回転軸が平行となるように配置された一対の雄雌のスクリューロータ（図示せず）を備え、これらがケーシング（図示せず）に収容されている。
図１に示す圧縮機２１１は、主に、圧縮機本体７１と、制御手段７２と、インバータ盤７３（又は起動盤）と、電動機７４と、を備えている。
圧縮機本体７１は、例えば、オイルフリースクリュー圧縮機であり、回転軸が平行となるように配置された一対の雄雌のスクリューロータ（図示せず）を備え、これらがケーシング（図示せず）に収容されている。
圧縮機本体７１の吸入側には、吸入フィルタ７５及び容量調整弁７６が上流側から順に設けられ、吐出側には冷却器７７が設けられている。吸入口から配管ｋ１を介して吸入された空気は圧縮機本体７１で圧縮され、圧縮機本体７１から配管ｋ２を介して吐出された圧縮空気は冷却器７７で適温まで冷却され、冷却された圧縮空気は配管ｋ３を介して吐出口に圧送される。なお、吐出口の下流側には、圧縮空気を利用する負荷装置（図示せず）が設置されている。
また、冷却器７７には、流入口から配管ｋ５を介して冷却水が流入し、圧縮空気と熱交換した冷却水が配管ｋ６を介して流出口に向かうようになっている。
また、冷却器７７には、流入口から配管ｋ５を介して冷却水が流入し、圧縮空気と熱交換した冷却水が配管ｋ６を介して流出口に向かうようになっている。
配管ｋ３に接続された配管ｋ４には、放風弁７８及び放風サイレンサ７９が設けられている。放風弁７８は、後記するロード運転（負荷運転）を行う際に閉弁され、アンロード運転（無負荷運転）を行う際に開弁される。
なお、図１では省略したが、圧縮機本体７１の吸入温度、吸入圧力、吐出温度、吐出圧力、冷却器７７に向かう冷却水の温度等を検出する各種センサが設置されている。
なお、図１では省略したが、圧縮機本体７１の吸入温度、吸入圧力、吐出温度、吐出圧力、冷却器７７に向かう冷却水の温度等を検出する各種センサが設置されている。
制御手段７２は、前記した各種センサの検出値に基づいて、インバータ盤７３、容量調整弁７６、放風弁７８等を制御するものである。制御手段７２は、例えばマイコン（Microcomputer：図示せず）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。
制御手段７２は、圧縮機本体７１の吐出圧力を所定範囲内で変化させるように、ロード運転（負荷運転）と、アンロード運転（無負荷運転）と、を交互に繰り返す。
なお、ロード運転とは、電動機７４を駆動しつつ放風弁７８を閉弁し、圧縮機本体７１の吐出圧力を高める運転である。アンロード運転とは、電動機７４を駆動しつつ放風弁７８を開弁し、圧縮機本体７１の吐出圧力を低くする運転である。アンロード運転中、圧縮機本体７１から吐出された空気は配管ｋ４を介して放風弁７８側にも分流し、放風口を介して系外に放出される。
なお、ロード運転とは、電動機７４を駆動しつつ放風弁７８を閉弁し、圧縮機本体７１の吐出圧力を高める運転である。アンロード運転とは、電動機７４を駆動しつつ放風弁７８を開弁し、圧縮機本体７１の吐出圧力を低くする運転である。アンロード運転中、圧縮機本体７１から吐出された空気は配管ｋ４を介して放風弁７８側にも分流し、放風口を介して系外に放出される。
インバータ盤７３（又は起動盤）は、制御手段７２から入力される指令信号に応じて直流電力を三相交流電力に変換する電力変換器である。インバータ盤７３によって変換された三相交流電力は、電動機７４に出力される。
電動機７４は、例えば、誘導電動機であり、インバータ盤７３から入力される三相交流電力で駆動する。
電動機７４は、例えば、誘導電動機であり、インバータ盤７３から入力される三相交流電力で駆動する。
図２は、圧縮機が備える電動機の構成を示す模式的な断面図である。
電動機７４は、固定子７４ａと、回転子７４ｂと、軸部材７４ｃ（回転軸部材）と、第１軸受７４ｄと、第２軸受７４ｅと、ハウジング７４ｆと、蓋７４ｇと、昇温抑制ファン７４ｉと、を備えている。
固定子７４ａは、円筒状を呈し、ハウジング７４ｆの内壁面に固定されている。また、固定子７４ａには固定子巻線Ｃが巻回されている。
電動機７４は、固定子７４ａと、回転子７４ｂと、軸部材７４ｃ（回転軸部材）と、第１軸受７４ｄと、第２軸受７４ｅと、ハウジング７４ｆと、蓋７４ｇと、昇温抑制ファン７４ｉと、を備えている。
固定子７４ａは、円筒状を呈し、ハウジング７４ｆの内壁面に固定されている。また、固定子７４ａには固定子巻線Ｃが巻回されている。
回転子７４ｂは、例えば、円筒状を呈する巻線形の回転子であり、固定子７４ａの径方向内側に配置されている。
軸部材７４ｃは、回転子７４ｂの孔ｈ１に圧入することで固定され、その両端は回転子７４ｂから突出している。なお、軸部材７４ｃの一端側（紙面左側）は、圧縮機本体７１のスクリューロータ（図示せず）に連結されている。
軸部材７４ｃは、回転子７４ｂの孔ｈ１に圧入することで固定され、その両端は回転子７４ｂから突出している。なお、軸部材７４ｃの一端側（紙面左側）は、圧縮機本体７１のスクリューロータ（図示せず）に連結されている。
第１軸受７４ｄは、軸部材７４ｃを回転可能に軸支するものであり、軸部材７４ｃの一端側（紙面左側）に設置されている。第１軸受７４ｄは、軸部材７４ｃと一体で回転する内輪７４１ｄと、ブラケット等（図示せず）によってハウジング７４ｆに固定される外輪７４２ｄと、内輪７４１ｄと外輪７４２ｄとの間に転動可能に配置される複数のボール７４３ｄと、を有している。
第２軸受７４ｅは、軸部材７４ｃを回転可能に軸支するものであり、軸部材７４ｃの他端側（紙面右側）に設置されている。第２軸受７４ｅの構成については、第１軸受７４ｄと同様であるから説明を省略する。
なお、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの種類は玉軸受に限定されず、例えば、ころ軸受であってもよい。
第２軸受７４ｅは、軸部材７４ｃを回転可能に軸支するものであり、軸部材７４ｃの他端側（紙面右側）に設置されている。第２軸受７４ｅの構成については、第１軸受７４ｄと同様であるから説明を省略する。
なお、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの種類は玉軸受に限定されず、例えば、ころ軸受であってもよい。
ハウジング７４ｆは、固定子７４ａ、回転子７４ｂ、軸部材７４ｃ、第１軸受７４ｄ、第２軸受７４ｅ等を収容する筐体である。なお、ハウジング７４ｆには、昇温抑制ファン７４ｉの回転によって取り込まれた空気をハウジング７４ｆ内で通流させるための流入孔（図示せず）及び流出孔（図示せず）が複数形成されている。
蓋７４ｇは、ハウジング７４ｆから露出している軸部材７４ｃ等を覆うものであり、ハウジング７４ｆに固定されている。蓋７４ｇには、昇温抑制ファン７４ｉが回転することで電動機７４内に空気を取り込むための入気孔ｈ２が複数形成されている。
昇温抑制ファン７４ｉは、軸部材７４ｃと一体で回転することで電動機７４の昇温を抑制するものであり、軸部材７４ｃの他端側（第２軸受７４ｅよりも紙面右側）に固定されている。
なお、電動機７４の構成は、図２に示すものに限定されない。
蓋７４ｇは、ハウジング７４ｆから露出している軸部材７４ｃ等を覆うものであり、ハウジング７４ｆに固定されている。蓋７４ｇには、昇温抑制ファン７４ｉが回転することで電動機７４内に空気を取り込むための入気孔ｈ２が複数形成されている。
昇温抑制ファン７４ｉは、軸部材７４ｃと一体で回転することで電動機７４の昇温を抑制するものであり、軸部材７４ｃの他端側（第２軸受７４ｅよりも紙面右側）に固定されている。
なお、電動機７４の構成は、図２に示すものに限定されない。
＜軸受故障予兆診断装置の構成＞
図２に示す軸受故障予兆診断装置１は、前記したように、第１温度センサ１１ａ（第１温度検出手段）と、第２温度センサ１１ｂ（第２温度検出手段）と、管理用コンピュータ１２と、を備えている。
第１温度センサ１１ａは、第１軸受７４ｄの温度を検出するセンサであり、ハウジング７４ｆにおいて第１軸受７４ｄ付近に設置されている。つまり、本実施形態では、第１軸受７４ｄからハウジング７４ｆへの伝熱を利用して、第１軸受７４ｄの温度を間接的に検出するようにしている。
なお、第１軸受７４ｄの温度の検出方法はこれに限定されず、第１温度センサ１１ａによって第１軸受７４ｄの温度を直接的に検出するようにしてもよい（後記する第２温度センサ１１ｂについても同様）。
図２に示す軸受故障予兆診断装置１は、前記したように、第１温度センサ１１ａ（第１温度検出手段）と、第２温度センサ１１ｂ（第２温度検出手段）と、管理用コンピュータ１２と、を備えている。
第１温度センサ１１ａは、第１軸受７４ｄの温度を検出するセンサであり、ハウジング７４ｆにおいて第１軸受７４ｄ付近に設置されている。つまり、本実施形態では、第１軸受７４ｄからハウジング７４ｆへの伝熱を利用して、第１軸受７４ｄの温度を間接的に検出するようにしている。
なお、第１軸受７４ｄの温度の検出方法はこれに限定されず、第１温度センサ１１ａによって第１軸受７４ｄの温度を直接的に検出するようにしてもよい（後記する第２温度センサ１１ｂについても同様）。
第２温度センサ１１ｂは、第２軸受７４ｅの温度を検出するセンサであり、ハウジング７４ｆにおいて第２軸受７４ｅ付近に設置されている。
第１温度センサ１１ａ及び第２温度センサ１１ｂの検出結果は、制御手段７２を介して管理用コンピュータ１２に出力される。
第１温度センサ１１ａ及び第２温度センサ１１ｂの検出結果は、制御手段７２を介して管理用コンピュータ１２に出力される。
管理用コンピュータ１２は、ユーザ（例えば、圧縮機２１１の管理者）によって操作されるコンピュータであり、軸受故障予兆診断手段１２ａと、報知手段１２ｂと、を有している。
軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１温度センサ１１ａ及び第２温度センサ１１ｂの検出結果に基づいて、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無を診断する機能を有している。
ちなみに、軸受故障予兆診断手段１２ａには、電動機７４が駆動しているか否かを示す駆動・停止情報や、ロード運転／アンロード運転を示す情報も入力される。なお、軸受故障予兆診断手段１２ａが実行する処理については後記する。
軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１温度センサ１１ａ及び第２温度センサ１１ｂの検出結果に基づいて、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無を診断する機能を有している。
ちなみに、軸受故障予兆診断手段１２ａには、電動機７４が駆動しているか否かを示す駆動・停止情報や、ロード運転／アンロード運転を示す情報も入力される。なお、軸受故障予兆診断手段１２ａが実行する処理については後記する。
報知手段１２ｂは、軸受故障予兆診断手段１２ａの診断結果をユーザに報知する機能を有している。すなわち、報知手段１２ｂは、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無をディスプレイ（図示せず）に表示させたり、スピーカ（図示せず）から音声として出力したりする。
＜各軸受の温度と故障予兆との関係＞
図３（ａ）は、正常時における各軸受の温度変化を示す説明図である。
前記したように、図２に示す第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅによって、一つの軸部材７４ｃが両持ちで回転可能に軸支されている。したがって、第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅとは、電動機７４の駆動／停止を含む運転条件の他、自身に作用する荷重、外気温度の変化等に関して略同一の環境下で使用される。
図３（ａ）は、正常時における各軸受の温度変化を示す説明図である。
前記したように、図２に示す第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅによって、一つの軸部材７４ｃが両持ちで回転可能に軸支されている。したがって、第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅとは、電動機７４の駆動／停止を含む運転条件の他、自身に作用する荷重、外気温度の変化等に関して略同一の環境下で使用される。
そうすると、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの両方が正常である場合、図３（ａ）に示すように、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１（実線）と、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２（一点鎖線）と、はその変化の様子が非常に似たものになる。つまり、任意の時刻において第１軸受７４ｄの温度Ｔ１の変化率と、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２の変化率と、は略同一になる。
また、図２に示すように、第１軸受７４ｄは、第２軸受７４ｅよりも昇温抑制ファン７４ｉから遠い位置に設けられている。電動機７４が駆動することで昇温抑制ファン７４ｉが回転すると、入気孔ｈ２を介して電動機７４内に流入した空気は、前記した流入孔（図示せず）を介してハウジング７４ｆ内に流入し、固定子巻線Ｃ等から吸熱して昇温する。昇温した空気は、前記した流出孔（図示せず）を介してハウジング７４ｆから流出する。
つまり、第２軸受７４ｅには昇温抑制ファン７４ｉから比較的低温の空気がそのまま送り込まれるが、第１軸受７４ｄには固定子巻線Ｃ等と熱交換して昇温した空気が送り込まれる。したがって、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１は、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２よりも所定温度ΔＴ（例えば、５℃）だけ高い状態で維持される（図３（ａ）参照）。
つまり、第２軸受７４ｅには昇温抑制ファン７４ｉから比較的低温の空気がそのまま送り込まれるが、第１軸受７４ｄには固定子巻線Ｃ等と熱交換して昇温した空気が送り込まれる。したがって、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１は、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２よりも所定温度ΔＴ（例えば、５℃）だけ高い状態で維持される（図３（ａ）参照）。
図３（ｂ）は、正常時における各軸受の温度差の変化を示す説明図である。すなわち、図３（ａ）に示す温度Ｔ１，Ｔ２に関して、各時刻での温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出してプロットしたものが、図３（ｂ）に示す説明図である。
各軸受７４ｄ，７４ｅが正常である場合、図３（ｂ）に示すように、前記した温度差ΔＴは閾値ΔＴβ以上かつ閾値ΔＴα以下の所定範囲Ｇ内で推移する。
各軸受７４ｄ，７４ｅが正常である場合、図３（ｂ）に示すように、前記した温度差ΔＴは閾値ΔＴβ以上かつ閾値ΔＴα以下の所定範囲Ｇ内で推移する。
なお、閾値ΔＴα（例えば、１０℃）は、第１軸受７４ｄに故障予兆が生じたか否かの判定基準となる閾値である。閾値ΔＴβ（例えば、０℃）は、第２軸受７４ｅに故障予兆が生じたか否かの判定基準となる閾値である。閾値ΔＴα，ΔＴβは予め設定され、軸受故障予兆診断手段１２ａの記憶部（図示せず）に格納されている。
図４（ａ）は、第１軸受に故障予兆が生じた場合における各軸受の温度変化を示す説明図である。第１軸受７４ｄの劣化（例えば、摩耗）が進むと摩擦等によって発熱し、第１軸受７４ｄが正常時よりも高温になる。その結果と、故障予兆が生じた第１軸受７４ｄの温度Ｔ１と、正常状態である第２軸受７４ｅの温度Ｔ２と、の温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）が大きくなる。
図４（ｂ）に示す例では、時刻ｔ１において各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが閾値Ｔαを超えており、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１が異常に上昇していることが分かる。
図４（ｂ）に示す例では、時刻ｔ１において各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが閾値Ｔαを超えており、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１が異常に上昇していることが分かる。
図５（ａ）は、第２軸受に故障予兆が生じた場合における各軸受の温度変化を示す説明図である。第２軸受７４ｅの劣化が進むと摩擦等によって発熱し、第２軸受７４ｅが正常時よりも高温になる。そうすると、正常状態である第１軸受７４ｄの温度Ｔ１と、故障予兆が生じた第２軸受７４ｅの温度Ｔ２と、の温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）が小さくなる。
図５（ｂ）に示す例では、時刻ｔ１において各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが閾値Ｔβを下回っており、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２が異常に上昇していることが分かる。
図５（ｂ）に示す例では、時刻ｔ１において各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが閾値Ｔβを下回っており、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２が異常に上昇していることが分かる。
本実施形態では、このように第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅとの温度差ΔＴに基づいて、各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断するようにした。
＜軸受故障予兆診断装置の処理＞
図６は、軸受故障予兆診断装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において軸受故障予兆診断手段１２ａ（図２参照）は、電動機７４が駆動中であるか否かを判定する。これは、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度差ΔＴは、電動機７４の駆動（つまり、圧縮機２１１の運転）によって生じるからである。
電動機７４が駆動中である場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理は、ステップＳ１０２に進む。一方、電動機７４が駆動中ではなく停止している場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段１２ａは、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
図６は、軸受故障予兆診断装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において軸受故障予兆診断手段１２ａ（図２参照）は、電動機７４が駆動中であるか否かを判定する。これは、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度差ΔＴは、電動機７４の駆動（つまり、圧縮機２１１の運転）によって生じるからである。
電動機７４が駆動中である場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理は、ステップＳ１０２に進む。一方、電動機７４が駆動中ではなく停止している場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段１２ａは、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
ステップＳ１０２において軸受故障予兆診断手段１２ａは、電動機７４の駆動開始から所定時間ΔｔAが経過したか否かを判定する。なお、所定時間ΔｔAは、正常時において各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが略一定の状態に達するまでの時間（例えば、３時間）であり、予め設定されている。
電動機７４の駆動開始から所定時間ΔｔAが経過した場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０３に進む。一方、電動機７４の駆動開始から所定時間ΔｔAが経過していない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段１２ａはステップＳ１０２の処理を繰り返す。
電動機７４の駆動開始から所定時間ΔｔAが経過した場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０３に進む。一方、電動機７４の駆動開始から所定時間ΔｔAが経過していない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段１２ａはステップＳ１０２の処理を繰り返す。
ステップＳ１０３において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１温度センサ１１ａによって検出された第１軸受７４ｄの温度Ｔ１と、第２温度センサ１１ｂによって検出された第２軸受７４ｅの温度Ｔ２と、を読み込む。
ステップＳ１０４において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１から第２軸受７４ｅの温度Ｔ２を減算することで、温度差ΔＴを算出する。前記したように、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの両方が正常である場合、その温度差ΔＴは略一定（例えば、５℃）に保たれる（図３（ｂ）参照）。
ステップＳ１０４において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１から第２軸受７４ｅの温度Ｔ２を減算することで、温度差ΔＴを算出する。前記したように、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの両方が正常である場合、その温度差ΔＴは略一定（例えば、５℃）に保たれる（図３（ｂ）参照）。
ステップＳ１０５において軸受故障予兆診断手段１２ａは、ステップＳ１０４で算出した温度差ΔＴが、前記した閾値ΔＴα（例えば、１０℃）よりも大きいか否かを判定する。温度差ΔＴが閾値ΔＴαよりも大きい場合（Ｓ１０５→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１軸受７４ｄに故障予兆ありと判定する。第１軸受７４ｄに故障予兆が生じた場合、第１軸受７４ｄが正常時よりも高温になり、第２軸受７４ｅとの温度差ΔＴが大きくなるからである（図４（ｂ）の時刻ｔ１を参照）。
一方、温度差ΔＴが閾値ΔＴα以下である場合（Ｓ１０５→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０７において軸受故障予兆診断手段１２ａは、ステップＳ１０４で算出した温度差ΔＴが、前記した閾値ΔＴβ（例えば、０℃）未満であるか否かを判定する。温度差ΔＴが閾値ΔＴβ未満である場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０７において軸受故障予兆診断手段１２ａは、ステップＳ１０４で算出した温度差ΔＴが、前記した閾値ΔＴβ（例えば、０℃）未満であるか否かを判定する。温度差ΔＴが閾値ΔＴβ未満である場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第２軸受７４ｅに故障予兆ありと判定する。第２軸受７４ｅに故障予兆が生じた場合、第２軸受７４ｅが正常時よりも高温になり、第１軸受７４ｄとの温度差ΔＴが小さくなるからである（図５（ｂ）の時刻ｔ１を参照）。この場合において、温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）が負になることもある。
このように軸受故障予兆診断手段１２ａは、前記した温度差ΔＴが、各軸受７４ｄ，７４ｅの正常状態に基づいて設定される所定範囲Ｇ（ΔＴβ≦ΔＴ≦ΔＴα：図３（ｂ）参照）から外れた場合、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅに故障予兆ありと診断する。
一方、温度差ΔＴが閾値ΔＴβ以上である場合（Ｓ１０７→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段１２ａの処理はステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの両方が正常であると判定する。
ステップＳ１０９において軸受故障予兆診断手段１２ａは、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの両方が正常であると判定する。
ちなみに、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆が同時に生ずることは非常に稀である。前記したように、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅは略同一の環境下で使用されるものの、各軸受７４ｄ，７４ｅの設置時における締め代や、潤滑材の量の相違等によって、各軸受７４ｄ，７４ｅの寿命が異なってくるからである。
なお、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１、及び第２軸受７４ｅの温度Ｔ２が、それぞれ所定の閾値を超えているかを個別に判定する処理を追加し、その判定結果を加味して各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断するようにしてもよい。
なお、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１、及び第２軸受７４ｅの温度Ｔ２が、それぞれ所定の閾値を超えているかを個別に判定する処理を追加し、その判定結果を加味して各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断するようにしてもよい。
ステップＳ１１０において軸受故障予兆診断手段１２ａは、報知手段１２ｂ（図２参照）に診断結果を出力する。これによって、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無をユーザに知らせることができる。
図７は、各軸受が正常である場合におけるタイムチャートである。図７に示す例では、時刻ｔ１１に電動機７４の駆動が開始され（図７（ｂ）参照）、ロード運転を所定時間だ継続した後、ロード運転とアンロード運転とが交互に繰り返されている（図７（ｃ）参照）。
また、電動機７４の駆動開始後、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度が略同じ傾向で変化し、その温度差ΔＴは約５℃で保たれている（図７（ａ）参照）。つまり、温度差ΔＴは、所定範囲Ｇ内（０℃≦ΔＴ≦１０℃）で変化している。この場合、軸受故障予兆診断手段１２ａによって「各軸受７４ｄ，７４ｅは正常である」と診断される（Ｓ１０９：図６参照）。
また、電動機７４の駆動開始後、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度が略同じ傾向で変化し、その温度差ΔＴは約５℃で保たれている（図７（ａ）参照）。つまり、温度差ΔＴは、所定範囲Ｇ内（０℃≦ΔＴ≦１０℃）で変化している。この場合、軸受故障予兆診断手段１２ａによって「各軸受７４ｄ，７４ｅは正常である」と診断される（Ｓ１０９：図６参照）。
図８は、第２軸受に故障予兆が生じた場合におけるタイムチャートである。
図８に示す例では、時刻ｔ１１に電動機７４の駆動が開始された後（図８（ｂ）参照）、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１は正常時（図７（ａ）参照）と同様に変化しているが、故障予兆が発生している第２軸受７４ｅの温度上昇が途中から顕著になっている（図８（ａ）参照）。
そして、時刻ｔ１２以後では第２軸受７４ｅの温度が第１軸受７４ｄの温度を上回り、温度差ΔＴが負の値になって所定範囲Ｇから外れている。この場合、軸受故障予兆診断手段１２ａによって「第２軸受７４ｅに異常予兆あり」と診断される（Ｓ１０８：図６参照）。
図８に示す例では、時刻ｔ１１に電動機７４の駆動が開始された後（図８（ｂ）参照）、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１は正常時（図７（ａ）参照）と同様に変化しているが、故障予兆が発生している第２軸受７４ｅの温度上昇が途中から顕著になっている（図８（ａ）参照）。
そして、時刻ｔ１２以後では第２軸受７４ｅの温度が第１軸受７４ｄの温度を上回り、温度差ΔＴが負の値になって所定範囲Ｇから外れている。この場合、軸受故障予兆診断手段１２ａによって「第２軸受７４ｅに異常予兆あり」と診断される（Ｓ１０８：図６参照）。
＜効果＞
本実施形態に係る軸受故障予兆診断装置１によれば、正常時には第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅとの温度差ΔＴが所定範囲Ｇ内（ΔＴβ≦ΔＴ≦ΔＴα：図３（ａ）参照）で推移することを利用して、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無を適切に診断できる。
本実施形態に係る軸受故障予兆診断装置１によれば、正常時には第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅとの温度差ΔＴが所定範囲Ｇ内（ΔＴβ≦ΔＴ≦ΔＴα：図３（ａ）参照）で推移することを利用して、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの故障予兆の有無を適切に診断できる。
なお、第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅとの温度差ΔＴを利用することなく、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度と所定の閾値（固定値）とを個別に比較することも考えられる。しかしながら、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度は、外気温度の変化等の様々な要因で変化するため、このような判定処理のみで故障予兆を診断することは困難である。
これに対して本実施形態では、前記した方法を用いることで各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を適切に診断できる。したがって、故障前の適切な時期に各軸受７４ｄ，７４ｅの取替えを行うことで、圧縮機２１１のメンテナンスに要するコスト及び時間を従来よりも削減できる。
≪第２実施形態≫
第２実施形態に係る軸受故障予兆診断システムＡ（図９参照）は、第１実施形態と比較して、圧縮機２１１ａ等（機械設備）の稼動情報を統括管理センタ３で収集し、この稼動情報に基づいて各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断する点が異なるが、圧縮機２１１ａ等の構成については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第２実施形態に係る軸受故障予兆診断システムＡ（図９参照）は、第１実施形態と比較して、圧縮機２１１ａ等（機械設備）の稼動情報を統括管理センタ３で収集し、この稼動情報に基づいて各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断する点が異なるが、圧縮機２１１ａ等の構成については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜軸受故障予兆診断システムの構成＞
図９は、本実施形態に係る軸受故障予兆診断システムの構成図である。
軸受故障予兆診断システムＡは、統括管理センタ３とユーザＰＣ４とをネットワークＮ２を介して接続し、統括管理センタ３が有するサーバ群（図示せず）によって様々なサービスを提供するクラウド・コンピューティングのシステムになっている。
図９は、本実施形態に係る軸受故障予兆診断システムの構成図である。
軸受故障予兆診断システムＡは、統括管理センタ３とユーザＰＣ４とをネットワークＮ２を介して接続し、統括管理センタ３が有するサーバ群（図示せず）によって様々なサービスを提供するクラウド・コンピューティングのシステムになっている。
図９に示すように、軸受故障予兆診断システムＡは、統括管理センタ３と、プラント拠点２１，２２，２３と、ユーザＰＣ４（Personal Computer）と、サービスセンタ５と、認証サーバ６と、を備えている。
統括管理センタ３は、ネットワークＮ１を介してそれぞれのプラント拠点２１，２２，２３から送信される時系列データ（後記する稼動情報）を取得し、これらを一括して管理する。また、統括管理センタ３は、ネットワークＮ２を介して圧縮機２１１ａ等に関するさまざまな情報をユーザＰＣ４に提供する。ちなみに、統括管理センタ３は、圧縮機２１１ａ等のメーカやメンテナンス専門の企業等が運営している。
プラント拠点２１には、圧縮機２１１ａ，２１１ｂと、インタフェース２１２ａ，２１２ｂと、通信手段２１３と、が設けられている。
圧縮機２１１ａの構成は、第１実施形態で説明した圧縮機２１１（図１参照）と同様である。なお、顧客仕様により圧縮機２１１ａ等の構成が異なる場合もある。
圧縮機２１１ａの構成は、第１実施形態で説明した圧縮機２１１（図１参照）と同様である。なお、顧客仕様により圧縮機２１１ａ等の構成が異なる場合もある。
圧縮機２１１ａの制御手段７２（図１参照）は、インタフェース２１２ａ、通信手段２１３、及びネットワークＮ１を介して、圧縮機２１１ａの時々刻々（例えば、１ｓｅｃごと）の稼動情報を統括管理センタ３に送信する。なお、「時々刻々」は、０．１ｓｅｃごとでもよいし、数分ごとでもよい。
また、前記した「稼動情報」には、第１温度センサ１１ａ（図２参照）及び第２温度センサ１１ｂ（図２参照）を含む各種センサの検出値と、制御手段７２から圧縮機２１１ａに出力される指令信号（例えば、運転／停止の指令、ロード運転／アンロード運転の指令）と、が含まれる。
また、前記した「稼動情報」には、第１温度センサ１１ａ（図２参照）及び第２温度センサ１１ｂ（図２参照）を含む各種センサの検出値と、制御手段７２から圧縮機２１１ａに出力される指令信号（例えば、運転／停止の指令、ロード運転／アンロード運転の指令）と、が含まれる。
圧縮機２１１ｂ及びインタフェース２１２ｂについては、前記した圧縮機２１１ａ及びインタフェース２１２ａと同様であるから説明を省略する。また、プラント拠点２２，２３についても、前記したプラント拠点２１と同様であるから説明を省略する。これらのプラント拠点２１，２２，２３は、圧縮機２１１ａ等を所有する企業や自治体が運営している。
以下では、任意の圧縮機について説明する場合、「圧縮機２１１」と記すものとする。
以下では、任意の圧縮機について説明する場合、「圧縮機２１１」と記すものとする。
ユーザＰＣ４は、例えば、プラント拠点２１，２２，２３の中央管理室（図示せず）にそれぞれ設けられ、統括管理センタ３との間でネットワークＮ２を介して通信可能になっている。なお、図９ではユーザＰＣ４を１個だけ図示しているが、実際には、プラント拠点２１，２２，２３の中央管理室に設置されたパソコンや、ユーザが無線の通信カードを用いて中央管理室以外の場所で使用する端末など、ユーザＰＣ４は複数存在する。
サービスセンタ５は、サービス用ＰＣ５１と、管理用ＰＣ５２と、を備えている。
サービス用ＰＣ５１は、圧縮機２１１の故障発生時にユーザＰＣ４との間でネットワークＮ２を介して情報をやり取りするためのパソコンであり、サービス員によって操作される。
管理用ＰＣ５２は、ネットワークＮ３を介して統括管理センタ３の各記憶手段３０３，３０４（図１０参照）に格納されている情報を取得できるようになっている。なお、管理用ＰＣ５２のディスプレイには圧縮機２１１に関する情報が表示され、これをサービス員が常時監視している。
サービス用ＰＣ５１は、圧縮機２１１の故障発生時にユーザＰＣ４との間でネットワークＮ２を介して情報をやり取りするためのパソコンであり、サービス員によって操作される。
管理用ＰＣ５２は、ネットワークＮ３を介して統括管理センタ３の各記憶手段３０３，３０４（図１０参照）に格納されている情報を取得できるようになっている。なお、管理用ＰＣ５２のディスプレイには圧縮機２１１に関する情報が表示され、これをサービス員が常時監視している。
認証サーバ６は、ユーザの識別子であるユーザＩＤと、当該ユーザＩＤに対応するパスワードと、を認証することでユーザの正当性を確認するサーバである。
＜統括管理センタの構成＞
図１０は、軸受故障予兆診断システムが備える統括管理センタの構成図である。
図１０に示すように、統括管理センタ３は、主に、通信手段３０１と、情報管理手段３０２と、稼動情報記憶手段３０３と、故障・保守情報記憶手段３０４と、軸受故障予兆診断手段３０５と、を備えている。
通信手段３０１は、プラント拠点２１，２２，２３にそれぞれ設置された通信手段２１３,２２３,２３３（図９参照）から受信する暗号化された情報を復号化する機能を有している。
図１０は、軸受故障予兆診断システムが備える統括管理センタの構成図である。
図１０に示すように、統括管理センタ３は、主に、通信手段３０１と、情報管理手段３０２と、稼動情報記憶手段３０３と、故障・保守情報記憶手段３０４と、軸受故障予兆診断手段３０５と、を備えている。
通信手段３０１は、プラント拠点２１，２２，２３にそれぞれ設置された通信手段２１３,２２３,２３３（図９参照）から受信する暗号化された情報を復号化する機能を有している。
情報管理手段３０２は、情報取得部３０２ａと、情報公開部３０２ｂと、を有している。
情報取得部３０２ａは、圧縮機２１１の制御手段７２（図１参照）から時々刻々と送信される稼動情報をネットワークＮ１を介して取得し、稼動情報記憶手段３０３に格納する。
情報取得部３０２ａは、圧縮機２１１の制御手段７２（図１参照）から時々刻々と送信される稼動情報をネットワークＮ１を介して取得し、稼動情報記憶手段３０３に格納する。
情報公開部３０２ｂは、認証サーバ６によって正当性を確認されたユーザＰＣ４から圧縮機２１１に関する情報の取得指令を受信した場合、この取得指令に対応する情報を記憶手段３０３，３０４から読み出し、ネットワークＮ２を介してユーザＰＣ４に送信する。
稼動情報記憶手段３０３には、前記した圧縮機２１１の稼動情報がデータベースとして格納されている。なお、制御手段７２（図１参照）から統括管理センタ３に送信される稼動情報には、それぞれの圧縮機２１１の識別情報が付されている。
故障・保守情報記憶手段３０４には、圧縮機２１１の故障情報及び保守情報が、データベースとして格納されている。なお、「故障情報」には、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅ（図２参照）の故障予兆に関する情報が含まれる。
また、「保守情報」は、圧縮機２１１の修理や点検作業を行った作業員によって、この作業員が所持する情報端末（図示せず）に入力される。保守情報は、作業員の操作に応じて、前記した情報端末から統括管理センタ３に送信される。
また、「保守情報」は、圧縮機２１１の修理や点検作業を行った作業員によって、この作業員が所持する情報端末（図示せず）に入力される。保守情報は、作業員の操作に応じて、前記した情報端末から統括管理センタ３に送信される。
軸受故障予兆診断手段３０５は、稼動情報記憶手段３０３に格納されている稼動情報に基づいて、各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断する機能を有している。なお、軸受故障予兆診断手段３０５が行う処理の詳細については後記する。
バス３０６は、情報管理手段３０２、各記憶手段３０３，３０４、軸受故障予兆診断手段３０５、及びＦ／Ｗ３０９ｃに接続され、前記で説明した情報のやり取りを可能にしている。
通信手段３０７は、ユーザＰＣ４や認証サーバ６との間でネットワークＮ２を介して情報を送受信するための通信回線である。通信手段３０８は、サービスセンタ５との間でネットワークＮ３を介して情報を送受信するための通信回線である。
通信手段３０７は、ユーザＰＣ４や認証サーバ６との間でネットワークＮ２を介して情報を送受信するための通信回線である。通信手段３０８は、サービスセンタ５との間でネットワークＮ３を介して情報を送受信するための通信回線である。
Ｆ／Ｗ３０９ａ，３０９ｂ，３０９ｃ（Fire Wall）は、統括管理センタ３の各記憶手段３０３，３０４に格納されているデータを第三者に不正に取得されないようにするためのセキュリティ機能を果たしている。
＜軸受故障予兆診断システムの処理＞
（稼動情報の取得処理）
図１１は、稼動情報の取得処理に関わる処理を示すシーケンスである。
ステップＳ２０１において情報取得部３０２ａは、ネットワークＮ１を介して圧縮機２１１の制御手段７２（図２参照）に稼動情報の送信指令を送信する。
ステップＳ２０２において制御手段７２は、前記した送信指令に対応する稼動情報を情報取得部３０２ａに対して送信する。前記したように、「稼働情報」には、第１温度センサ１１ａ（図２参照）及び第２温度センサ１１ｂ（図２参照）の検出値が含まれている。
（稼動情報の取得処理）
図１１は、稼動情報の取得処理に関わる処理を示すシーケンスである。
ステップＳ２０１において情報取得部３０２ａは、ネットワークＮ１を介して圧縮機２１１の制御手段７２（図２参照）に稼動情報の送信指令を送信する。
ステップＳ２０２において制御手段７２は、前記した送信指令に対応する稼動情報を情報取得部３０２ａに対して送信する。前記したように、「稼働情報」には、第１温度センサ１１ａ（図２参照）及び第２温度センサ１１ｂ（図２参照）の検出値が含まれている。
ステップＳ２０３において情報取得部３０２ａは、制御手段７２から取得した圧縮機２１１の稼動情報を稼動情報記憶手段３０３に格納する（稼動情報記憶ステップ）。なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理は、所定時間（例えば、１．０ｓｅｃ）ごとに繰り返し実行される。
また、ステップＳ２０１の処理を省略し、制御手段７２が情報取得部３０２ａに対して定期的に稼動情報を送信するようにしてもよい。
また、ステップＳ２０１の処理を省略し、制御手段７２が情報取得部３０２ａに対して定期的に稼動情報を送信するようにしてもよい。
（軸受の故障予兆診断処理）
図１２は、軸受の故障予兆診断処理に関わる処理を示すシーケンスである。
ステップＳ３０１において軸受故障予兆診断手段３０５は、稼動情報記憶手段３０３に記憶されている稼動情報の中から、例えば、過去１か月分の第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度情報を検索し、この温度情報を取得する（ステップＳ３０２）。
ステップＳ３０３において軸受故障予兆診断手段３０５は、各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断する（軸受故障予兆診断ステップ）。
図１２は、軸受の故障予兆診断処理に関わる処理を示すシーケンスである。
ステップＳ３０１において軸受故障予兆診断手段３０５は、稼動情報記憶手段３０３に記憶されている稼動情報の中から、例えば、過去１か月分の第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度情報を検索し、この温度情報を取得する（ステップＳ３０２）。
ステップＳ３０３において軸受故障予兆診断手段３０５は、各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断する（軸受故障予兆診断ステップ）。
図１３は、軸受故障予兆診断手段が実行する軸受故障予兆診断処理の流れを示フローチャートである。
ステップＳ３０３１において軸受故障予兆診断手段３０５は、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１及び第２軸受７４ｅの温度Ｔ２が検出された各時刻における温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出する。
ステップＳ３０３１において軸受故障予兆診断手段３０５は、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１及び第２軸受７４ｅの温度Ｔ２が検出された各時刻における温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出する。
ステップＳ３０３２において軸受故障予兆診断手段３０５は、温度差ΔＴが閾値Ｔα（図４（ｂ）参照）よりも高い状態が所定期間以上継続したか否かを判定する。前記した「所定期間」（例えば、１週間）は、軸受故障予兆診断手段３０５の診断精度を確保するために予め設定された期間である。
ちなみに、圧縮機２１１の過渡状態では第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの一方の温度が一時的に上昇し、各軸受７４ｄ，７４ｅが正常であっても温度差ΔＴが閾値ΔＴαを超えることがある。このような場合の誤診断を防止するために、本実施形態では所定期間での各軸受７４ｄ，７４ｅの温度に基づいて故障予兆の有無を診断するようにした。
なお、統括管理センタ３に登録されている圧縮機２１１の機種に応じて、前記した所定期間及び閾値Ｔα，Ｔβを異なる値に設定してもよい。
なお、統括管理センタ３に登録されている圧縮機２１１の機種に応じて、前記した所定期間及び閾値Ｔα，Ｔβを異なる値に設定してもよい。
温度差ΔＴが閾値Ｔαよりも高い状態が所定期間以上継続した場合（Ｓ３０３２→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段３０５の処理はステップＳ３０３３に進む。
ステップＳ３０３３において軸受故障予兆診断手段３０５は、第１軸受７４ｄに故障予兆ありと判定する。
ステップＳ３０３３において軸受故障予兆診断手段３０５は、第１軸受７４ｄに故障予兆ありと判定する。
一方、温度差ΔＴが閾値Ｔαよりも高い状態が所定期間以上継続していない場合（Ｓ３０３２→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段３０５の処理はステップＳ３０３４に進む。
ステップＳ３０３４において軸受故障予兆診断手段３０５は、温度差ΔＴが閾値Ｔβ（図５（ｂ）参照）未満の状態が所定期間以上継続したか否かを判定する。
ステップＳ３０３４において軸受故障予兆診断手段３０５は、温度差ΔＴが閾値Ｔβ（図５（ｂ）参照）未満の状態が所定期間以上継続したか否かを判定する。
温度差ΔＴが閾値Ｔβ未満の状態が所定期間以上継続した場合（Ｓ３０３４→Ｙｅｓ）、軸受故障予兆診断手段３０５の処理はステップＳ３０３５に進む。
ステップＳ３０３５において軸受故障予兆診断手段３０５は、第２軸受７４ｅに故障予兆ありと判定する。
ステップＳ３０３５において軸受故障予兆診断手段３０５は、第２軸受７４ｅに故障予兆ありと判定する。
このように軸受故障予兆診断手段３０５は、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが所定範囲Ｇ（ΔＴβ≦ΔＴ≦ΔＴα：図３参照）から外れる状態が所定期間以上継続した場合、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅに故障予兆ありと診断する。
温度差ΔＴが閾値Ｔβ未満の状態が所定期間以上継続していない場合（Ｓ３０３４→Ｎｏ）、軸受故障予兆診断手段３０５の処理はステップＳ３０３６に進む。
ステップＳ３０３６において軸受故障予兆診断手段３０５は、各軸受７４ｄ，７４ｅが正常であると判定する。なお、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度が所定の閾値を超えているかを個別に判定する処理を追加してもよい。
ステップＳ３０３６において軸受故障予兆診断手段３０５は、各軸受７４ｄ，７４ｅが正常であると判定する。なお、第１軸受７４ｄ及び第２軸受７４ｅの温度が所定の閾値を超えているかを個別に判定する処理を追加してもよい。
再び、図１２に戻って説明を続ける。ステップＳ３０４において軸受故障予兆診断手段３０５は、ステップＳ３０３の診断結果を圧縮機２１１の識別記号と対応付けて故障・保守情報記憶手段３０４に格納する。
以下では、軸受故障予兆診断手段３０５によって、第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅに「故障予兆あり」と診断された場合の処理について説明する。
第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅに故障予兆が生じた場合（Ｓ３０３３，Ｓ３０３５：図１３参照）、ステップＳ３０５において軸受故障予兆診断手段３０５は、情報公開部３０２ｂに診断結果を通知する。前記した診断結果には、圧縮機２１１の識別情報と、各軸受７４ｄ，７４ｅのうち故障予兆が生じた軸受を特定する情報と、が含まれる。
第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅに故障予兆が生じた場合（Ｓ３０３３，Ｓ３０３５：図１３参照）、ステップＳ３０５において軸受故障予兆診断手段３０５は、情報公開部３０２ｂに診断結果を通知する。前記した診断結果には、圧縮機２１１の識別情報と、各軸受７４ｄ，７４ｅのうち故障予兆が生じた軸受を特定する情報と、が含まれる。
ステップＳ３０６において情報公開部３０２ｂは、稼動情報記憶手段３０３に格納されている稼動情報のうち、ステップＳ３０５で通知された圧縮機２１１の所定期間（例えば、過去１か月間）の稼動情報を検索し、この稼動情報を取得する（Ｓ３０７）。前記した稼動情報には、第１軸受７４ｄの温度Ｔ１、第２軸受７４ｅの温度Ｔ２、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴの履歴の他、圧縮機２１１の運転／停止、ロード運転／アンロード運転の履歴を示す情報や、圧縮機２１１の吐出圧力が含まれる。
ステップＳ３０８において情報公開部３０２ｂは、ステップＳ３０５で通知された診断結果と、ステップＳ３０７で取得した稼動情報と、を管理用ＰＣ５２に送信する。
ステップＳ３０９において情報公開部３０２ｂは、ステップＳ３０５で通知された診断結果と、ステップＳ３０７で取得した稼動情報と、をユーザＰＣ４にも送信する。
ステップＳ３０９において情報公開部３０２ｂは、ステップＳ３０５で通知された診断結果と、ステップＳ３０７で取得した稼動情報と、をユーザＰＣ４にも送信する。
これによって、ユーザ（圧縮機２１１の管理者）や、サービスセンタ５（図９参照）のサービス員は、圧縮機２１１の第１軸受７４ｄ又は第２軸受７４ｅで故障予兆が発生したことをすぐに把握できる。また、故障予兆に関連する各軸受７４ｄ，７４ｅの温度履歴等を即座に閲覧できる。
＜効果＞
本実施形態に係る軸受故障予兆診断システムＡによれば、統括管理センタ３の各記憶手段３０３，３０４に圧縮機２１１に関する膨大な時系列データ（稼動情報等）を格納し、この時系列データに基づいて各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断できる。
つまり、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度を長期間に亘って統括管理センタ３に収集し、例えば、過去一か月間に亘る各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴを用いて故障予兆の有無を高精度に診断できる。したがって、正常である各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが一時的に大きくなった場合でも、「軸受の故障予兆あり」と誤診断してしまうことを防止できる。
本実施形態に係る軸受故障予兆診断システムＡによれば、統括管理センタ３の各記憶手段３０３，３０４に圧縮機２１１に関する膨大な時系列データ（稼動情報等）を格納し、この時系列データに基づいて各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断できる。
つまり、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度を長期間に亘って統括管理センタ３に収集し、例えば、過去一か月間に亘る各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴを用いて故障予兆の有無を高精度に診断できる。したがって、正常である各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが一時的に大きくなった場合でも、「軸受の故障予兆あり」と誤診断してしまうことを防止できる。
また、本実施形態では、統括管理センタ３側で各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断し、その診断結果をユーザに提供するクラウド・コンピューティングのシステムになっている。したがって、ユーザが用意すべきものは最低限の接続環境のみであり、ユーザは、既存の圧縮機２１１に大きな変更を加えることなく各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆等に関する情報を取得できる。また、プラント拠点２１，２２，２３に大容量の記憶装置を設置する必要がないため、ユーザが圧縮機２１１を管理するためのコストを大幅に低減できる。
≪第３実施形態≫
第３実施形態は、第２実施形態と比較して、軸受故障予兆診断処理（図１２のステップＳ３０３）の内容が異なるが、軸受故障予兆診断システムＡの構成（図９、図１０参照）、及び、軸受故障予兆に関するシーケンス（図１２参照）は第２実施形態と同様である。したがって、第２実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
第３実施形態は、第２実施形態と比較して、軸受故障予兆診断処理（図１２のステップＳ３０３）の内容が異なるが、軸受故障予兆診断システムＡの構成（図９、図１０参照）、及び、軸受故障予兆に関するシーケンス（図１２参照）は第２実施形態と同様である。したがって、第２実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
（軸受の故障予兆診断処理）
図１４は、軸受故障予兆診断処理の流れを示すフローチャートである。前記したように、図１４の処理は、第２実施形態で説明したステップＳ３０３（図１２参照）の処理に対応している。
ステップＳ３０３０において軸受故障予兆診断手段３０５（図１０参照）は稼動情報記憶手段３０３を参照し、例えば、過去１か月において電動機７４が駆動している時間帯での各軸受７４ｄ，７４ｅの温度情報を抽出する。つまり、軸受故障予兆診断手段３０５は、電動機７４が停止している時間帯の温度情報を診断対象から除外する。
図１４は、軸受故障予兆診断処理の流れを示すフローチャートである。前記したように、図１４の処理は、第２実施形態で説明したステップＳ３０３（図１２参照）の処理に対応している。
ステップＳ３０３０において軸受故障予兆診断手段３０５（図１０参照）は稼動情報記憶手段３０３を参照し、例えば、過去１か月において電動機７４が駆動している時間帯での各軸受７４ｄ，７４ｅの温度情報を抽出する。つまり、軸受故障予兆診断手段３０５は、電動機７４が停止している時間帯の温度情報を診断対象から除外する。
これは、電動機７４を停止させると、各軸受７４ｄ，７４ｅが正常であっても温度差ΔＴがゼロに近づく（つまり、下限の閾値ΔＴβに近づく）ことで、電動機７４の停止中のデータが軸受故障予兆診断処理のノイズになるからである。なお、稼動情報記憶手段３０３に格納されている稼働情報には、電動機７４が駆動しているか否かを示す駆動・停止情報も含まれている。
また、ステップＳ３０３０において、電動機７４が駆動している時間帯のうち駆動開始から所定時間（例えば、３時間）が経過して温度差ΔＴが安定している時間帯の温度情報のみを抽出するようにしてもよい。これによって、軸受故障予兆診断処理の精度をさらに高めることができる。
ステップＳ３０３１において軸受故障予兆診断手段３０５は、電動機７４の駆動中（ステップＳ３０３０で特定した時間帯）の各時刻における温度差ΔＴを算出する。
ステップＳ３０３１において軸受故障予兆診断手段３０５は、電動機７４の駆動中（ステップＳ３０３０で特定した時間帯）の各時刻における温度差ΔＴを算出する。
なお、ステップＳ３０３２〜Ｓ３０３６の処理は第２実施形態（図１３参照）で説明したものと同様であるから説明を省略する。
ちなみに、ステップＳ３０３２の判定処理においてΔＴ＞ΔＴαの状態が所定期間（例えば、１週間）以上継続するとは、電動機７４の駆動／停止が繰り返される前記所定期間中、電動機７４が駆動している時間帯ではΔＴ＞ΔＴαになっていることを意味している（ΔＴ＜ΔＴβの場合についても同様）。
ちなみに、ステップＳ３０３２の判定処理においてΔＴ＞ΔＴαの状態が所定期間（例えば、１週間）以上継続するとは、電動機７４の駆動／停止が繰り返される前記所定期間中、電動機７４が駆動している時間帯ではΔＴ＞ΔＴαになっていることを意味している（ΔＴ＜ΔＴβの場合についても同様）。
＜効果＞
本実施形態では、電動機７４が駆動中の期間における各軸受７４ｄ，７４ｅの温度を用いて軸受故障予兆診断処理を行うようにした。これによって、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが小さくなる電動機７４の停止中のデータを診断対象から除外し、第２実施形態よりも軸受故障予兆診断処理の精度を高めることができる。
本実施形態では、電動機７４が駆動中の期間における各軸受７４ｄ，７４ｅの温度を用いて軸受故障予兆診断処理を行うようにした。これによって、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが小さくなる電動機７４の停止中のデータを診断対象から除外し、第２実施形態よりも軸受故障予兆診断処理の精度を高めることができる。
≪変形例≫
以上、本発明に係る軸受故障予兆診断装置１及び軸受故障予兆診断システムＡについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、圧縮機２１１（図１参照）がオイルフリースクリュー圧縮機である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、他の種類の圧縮機（ターボ式、ベーン式、ダイヤフラム式など）にも適用できる。また、前記実施形態では、統括管理センタ３の管理対象が圧縮機２１１である場合について説明したが、これに限らない。例えば、発電プラント、原子力プラント、水処理プラントに設置される機器等、電動機を備える他の種類の機械設備を管理対象としてもよい。
以上、本発明に係る軸受故障予兆診断装置１及び軸受故障予兆診断システムＡについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、圧縮機２１１（図１参照）がオイルフリースクリュー圧縮機である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、他の種類の圧縮機（ターボ式、ベーン式、ダイヤフラム式など）にも適用できる。また、前記実施形態では、統括管理センタ３の管理対象が圧縮機２１１である場合について説明したが、これに限らない。例えば、発電プラント、原子力プラント、水処理プラントに設置される機器等、電動機を備える他の種類の機械設備を管理対象としてもよい。
また、各実施形態では、各軸受７４ｄ，７４ｅが正常である場合、電動機７４の駆動中において第１軸受７４ｄの方が第２軸受７４ｅよりも高温になる場合について説明したが（図３（ａ）参照）、これに限らない。例えば、各軸受７４ｄ，７４ｅが正常である場合、電動機７４の駆動中に第１軸受７４ｄと第２軸受７４ｅが略同一の温度で保たれる場合にも適用できる。この場合、例えば、軸受故障予兆診断処理で用いる閾値ΔＴα＝５℃、閾値ΔＴβ＝−５℃のように、温度差ΔＴの下限となる閾値ΔＴβを負の値に設定する。
また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、図９に示す軸受故障予兆診断システムＡにおいて、各軸受７４ｄ，７４ｅの温度差ΔＴが所定範囲（ΔＴβ≦ΔＴ≦ΔＴα）から外れた時刻が存在する場合、「故障予兆あり」と診断するようにしてもよい。つまり、図１３のステップＳ３０３２，Ｓ３０３４から「所定期間以上継続した」という条件を除外してもよい。
また、第１温度センサ１１ａに代えて第１軸受７４ｄの振動を検出する第１振動センサ（図示せず）を設置し、第２温度センサ１１ｂに代えて第２軸受７４ｅの振動を検出する第２振動センサ（図示せず）を設置し、各振動センサの検出値に基づいて各軸受７４ｄ，７４ｅの故障予兆の有無を診断するようにしてもよい。
また、前記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加える事も可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
Ａ 軸受故障予兆診断システム
１ 軸受故障予兆診断装置
１１ａ 第１温度センサ（第１温度検出手段）
１１ｂ 第２温度センサ（第２温度検出手段）
１２ 管理用コンピュータ
１２ａ 軸受故障予兆診断手段
１２ｂ 報知手段
２１１，２１１ａ，２１１ｂ，２２１，２３１ 圧縮機（機械設備）
７１ 圧縮機本体
７２ 制御手段
７３ インバータ盤
７４ 電動機
７４ａ 固定子
７４ｂ 回転子
７４ｃ 軸部材（回転軸部材）
７４ｄ 第１軸受
７４ｅ 第２軸受
３０２ 情報管理手段
３０２ａ 情報取得部
３０２ｂ 情報公開部
３０３ 稼動情報記憶手段
３０４ 故障・保守情報記憶手段
３０５ 軸受故障予兆診断手段
Ｎ１ ネットワーク
１ 軸受故障予兆診断装置
１１ａ 第１温度センサ（第１温度検出手段）
１１ｂ 第２温度センサ（第２温度検出手段）
１２ 管理用コンピュータ
１２ａ 軸受故障予兆診断手段
１２ｂ 報知手段
２１１，２１１ａ，２１１ｂ，２２１，２３１ 圧縮機（機械設備）
７１ 圧縮機本体
７２ 制御手段
７３ インバータ盤
７４ 電動機
７４ａ 固定子
７４ｂ 回転子
７４ｃ 軸部材（回転軸部材）
７４ｄ 第１軸受
７４ｅ 第２軸受
３０２ 情報管理手段
３０２ａ 情報取得部
３０２ｂ 情報公開部
３０３ 稼動情報記憶手段
３０４ 故障・保守情報記憶手段
３０５ 軸受故障予兆診断手段
Ｎ１ ネットワーク
Claims (5)
- 電動機の回転軸部材の一端側に設置される第１軸受の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記回転軸部材の他端側に設置される第２軸受の温度を検出する第２温度検出手段と、
前記第１軸受及び前記第２軸受の故障予兆の有無を診断する軸受故障予兆診断手段と、を備え、
前記軸受故障予兆診断手段は、
前記第１温度検出手段によって検出される前記第１軸受の温度と、前記第２温度検出手段によって検出される前記第２軸受の温度と、の差が、前記第１軸受及び前記第２軸受の正常状態に基づいて設定される所定範囲から外れた場合、前記第１軸受又は前記第２軸受に故障予兆ありと診断すること
を特徴とする軸受故障予兆診断装置。 - 電動機を備える機械設備の時々刻々の稼動情報がネットワークを介して取得され、前記機械設備の識別情報と対応付けて格納される稼動情報記憶手段と、
前記稼動情報記憶手段に格納される前記稼動情報に基づいて、前記電動機の回転軸部材の一端側に設置される第１軸受、及び、前記回転軸部材の他端側に設置される第２軸受の故障予兆の有無を診断する軸受故障予兆診断手段と、を備え、
前記稼動情報には、前記第１軸受の温度を検出する第１温度検出手段の検出値と、前記第２軸受の温度を検出する第２温度検出手段の検出値と、が含まれ、
前記軸受故障予兆診断手段は、
前記第１温度検出手段によって検出される前記第１軸受の温度と、前記第２温度検出手段によって検出される前記第２軸受の温度と、の差が、前記第１軸受及び前記第２軸受の正常状態に基づいて設定される所定範囲から外れた場合、前記第１軸受又は前記第２軸受に故障予兆ありと診断すること
を特徴とする軸受故障予兆診断システム。 - 前記軸受故障予兆診断手段は、
前記差が前記所定範囲から外れる状態が所定期間以上継続した場合、前記第１軸受又は前記第２軸受に故障予兆ありと診断すること
を特徴とする請求項２に記載の軸受故障予兆診断システム。 - 前記稼動情報には、前記電動機が駆動しているか否かを示す駆動・停止情報が含まれ、
前記軸受故障予兆診断手段は、
前記駆動・停止情報を参照し、前記電動機の駆動中における前記第１軸受の温度、及び、前記第２軸受の温度を前記稼動情報記憶手段から抽出し、
抽出した前記第１軸受の温度、及び、前記第２軸受の温度を用いて前記差を算出すること
を特徴とする請求項３に記載の軸受故障予兆診断システム。 - 電動機を備える機械設備の時々刻々の稼動情報がネットワークを介して取得され、前記機械設備の識別情報と対応付けて稼動情報記憶手段に格納する稼動情報記憶ステップと、
前記稼動情報記憶手段に格納される前記稼動情報に基づいて、前記電動機の回転軸部材の一端側に設置される第１軸受、及び、前記回転軸部材の他端側に設置される第２軸受の故障予兆の有無を診断する軸受故障予兆診断ステップと、を含み、
前記稼動情報には、前記第１軸受の温度を検出する第１温度検出手段の検出値と、前記第２軸受の温度を検出する第２温度検出手段の検出値と、が含まれ、
前記軸受故障予兆診断ステップにおいて、
前記第１温度検出手段によって検出される前記第１軸受の温度と、前記第２温度検出手段によって検出される前記第２軸受の温度と、の差が、前記第１軸受及び前記第２軸受の正常状態に基づいて設定される所定範囲から外れた場合、前記第１軸受又は前記第２軸受に故障予兆ありと診断すること
を特徴とする軸受故障予兆診断方法。
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