JP2016038275A - Vibration detection device and vibration detection method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow for vibration detection with higher accuracy in a vibration detection device in which a sensor which detects vibration and a power generation mechanism which generates power by vibrating a movable part are integrally configured.SOLUTION: There is provided a vibration detection method for detecting vibration of a facility using a vibration detection device comprising a vibration sensor which detects vibration of the facility and a power generation unit which generates power by vibrating a movable part according to the vibration of the facility. The vibration detection method includes the steps of: performing frequency analysis processing for extracting a frequency component corresponding to vibration of the movable part on the basis of a waveform representing the voltage generated by the power generation unit; and performing filter processing for removing the extracted frequency component corresponding to vibration of the movable part from a vibration signal representing the vibration of the facility detected by the vibration sensor.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、振動検出装置及び振動検出方法に関する。   The present invention relates to a vibration detection device and a vibration detection method.

製鉄プラント等の工場における設備の保守作業の一環として、設備の状態を各種のセンサによって検出し、その検出値に基づいて設備の異常を判断する作業(以下、設備の診断作業とも呼称する。)が行われている。例えば、設備の診断作業では、加速度センサ等の振動を検出可能な振動センサを備える振動検出装置を操業中の設備に取り付け、当該振動センサの出力値である設備の振動を表す振動信号に基づいて、設備の異常が判断される。   As part of equipment maintenance work in a factory such as a steelmaking plant, the state of the equipment is detected by various sensors, and an abnormality of the equipment is determined based on the detected values (hereinafter also referred to as equipment diagnosis work). Has been done. For example, in equipment diagnosis work, a vibration detection device including a vibration sensor capable of detecting vibration such as an acceleration sensor is attached to an operating equipment, and based on a vibration signal representing the vibration of the equipment, which is an output value of the vibration sensor. The abnormality of the equipment is judged.

ここで、振動検出装置を設備に取り付ける際には、振動検出装置に電源を供給するためのケーブルや、振動検出装置によって検出された振動信号を外部機器に送信するためのケーブル等が用いられないことが好ましい。何故ならば、これらのケーブル類が設備の周囲に存在すると、設備の円滑な稼働の妨げになる可能性があるからである。また、振動信号が有線で送信される場合には、ケーブルが加振状況下で使用されることによりケーブルが断線する恐れがあるし、特に診断対象の設備と外部機器とが離れた場所に設置される場合には、ケーブルを敷設する距離が長くなり、コストの増加が懸念される。そこで、振動検出装置には、振動センサとともに、バッテリ等の電源装置や振動信号を外部機器に送信するための送信装置等が一体的に搭載され、ケーブル等による有線での外部機器との接続が極力行われないことが求められている。   Here, when the vibration detection device is attached to the facility, a cable for supplying power to the vibration detection device, a cable for transmitting a vibration signal detected by the vibration detection device to an external device, or the like is not used. It is preferable. This is because the presence of these cables around the equipment may hinder the smooth operation of the equipment. In addition, when the vibration signal is transmitted by wire, there is a risk of the cable being disconnected due to the cable being used under vibration conditions, especially in locations where the equipment to be diagnosed and the external device are separated. In such a case, the distance for laying the cable becomes long, and there is a concern about an increase in cost. Therefore, the vibration detection device is integrally equipped with a vibration sensor, a power supply device such as a battery, and a transmission device for transmitting a vibration signal to an external device, and can be connected to a wired external device by a cable or the like. There is a need to do as little as possible.

しかしながら、振動検出装置の構成が複雑になるほどその消費電力も大きくなるため、バッテリの消耗が激しく、長期間の連続的な駆動が困難となる可能性がある。設備の診断作業では、診断項目によっては、長期間に渡り振動信号を取得することが求められる場合もあるため、頻繁にバッテリの交換が必要となる状況は好ましくない。   However, the more complicated the configuration of the vibration detection device is, the larger the power consumption becomes. Therefore, the battery is consumed rapidly, and it may be difficult to continuously drive for a long period of time. In the facility diagnosis work, depending on the diagnosis item, it may be required to acquire a vibration signal for a long period of time, so a situation in which the battery needs to be frequently replaced is not preferable.

そこで、検出した信号を無線で外部機器に送信する振動検出装置に発電機構を組み込む技術が開発されている。例えば、特許文献1には、軸受に取り付けられた振動検出装置によって、当該軸受の温度及び振動を検出し、検出したデータを外部のデータ監視装置に無線送信するとともに、軸受の回転運動に基づいて発電された電力によって振動検出装置自身を駆動する技術が開示されている。また、例えば、特許文献2には、梁状の可動部を有し、当該可動部の振動によって振動を検出するとともに、当該可動部の振動に基づいて発電された電力によって駆動する振動検出装置が開示されている。特許文献1、2に記載の技術によれば、振動検出装置に発電機構が組み込まれ、当該発電機構によって発電された電力によって振動検出装置自身が駆動するため、長期間の連続的なデータ検出が可能となる。   Therefore, a technique for incorporating a power generation mechanism into a vibration detection apparatus that wirelessly transmits a detected signal to an external device has been developed. For example, in Patent Document 1, the vibration detection device attached to the bearing detects the temperature and vibration of the bearing, wirelessly transmits the detected data to an external data monitoring device, and based on the rotational motion of the bearing. A technique for driving the vibration detection device itself by the generated power is disclosed. Further, for example, Patent Document 2 includes a vibration detection device that has a beam-like movable part, detects vibration by vibration of the movable part, and is driven by electric power generated based on the vibration of the movable part. It is disclosed. According to the techniques described in Patent Documents 1 and 2, since a power generation mechanism is incorporated in the vibration detection device, and the vibration detection device itself is driven by the power generated by the power generation mechanism, continuous data detection for a long period of time is possible. It becomes possible.

特開2004−126852号公報JP 2004-126852 A 特開2011−160612号公報JP 2011-160612 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、振動検出装置を取り付ける対象である軸受における回転運動に基づいて発電が行われるため、軸受以外の設部に取り付けられた場合には発電を行うことができない。また、特許文献2に記載の技術のように、振動を検出するセンサと可動部の振動に基づいて発電を行う発電機構とが一体的な装置として構成される場合には、発電機構における可動部の振動が、センサの検出値に対して影響を与える可能性がある。発電機構における可動部の振動の影響が大きいと、例えば設備の異常の判断材料となり得る微小な振動を表す信号が、可動部の振動を表す信号に紛れてしまい、設備の診断を高精度に行えない恐れがある。   However, in the technique described in Patent Document 1, since power generation is performed based on the rotational motion in the bearing to which the vibration detection device is to be attached, power generation cannot be performed when mounted on a portion other than the bearing. . Further, as in the technique described in Patent Document 2, when the sensor that detects vibration and the power generation mechanism that generates power based on the vibration of the movable part are configured as an integrated device, the movable part in the power generation mechanism May affect the detected value of the sensor. If the influence of the vibration of the movable part in the power generation mechanism is large, for example, a signal representing a minute vibration that can be used as a judgment for equipment abnormality is mixed with a signal representing the vibration of the movable part, and the equipment diagnosis can be performed with high accuracy. There is no fear.

特に、製鉄プラントでは、例えば数kHz程度の比較的高周波の振動が検出の対象となる設備が存在し得る(例えば後述する図2を参照。)。設備の診断が比較的短い間隔(例えば10分程度の間隔)で行われる場合には、このような高周波の振動信号を無線で外部機器に送信する際に、短時間で高密度の情報を伝送可能な高い周波数帯域を用いる必要がある。そのため、無線送信を行う送信部においては、高い周波数(キャリア周波数)を発生させるべく、その消費電力が大きくなってしまう可能性がある。   In particular, in a steel plant, there may be equipment for which a relatively high frequency vibration of, for example, several kHz is detected (see, for example, FIG. 2 described later). When equipment diagnosis is performed at relatively short intervals (for example, intervals of about 10 minutes), high-density information is transmitted in a short time when such high-frequency vibration signals are transmitted to external devices wirelessly. It is necessary to use the highest possible frequency band. For this reason, in a transmission unit that performs radio transmission, there is a possibility that the power consumption increases in order to generate a high frequency (carrier frequency).

また、一般的に、製鉄プラントにおいては、各設備が広域に分散し得る。また、安全の観点から、近付くことができない設備も多い。従って、診断対象である設備に取り付けられる振動検出装置と、当該振動検出装置から無線送信される振動信号を受信する外部機器との通信距離も、一般的な工場と比較して長くなる傾向がある。従って、振動検出装置の送信部には、より高い無線出力が求められることとなり、やはりその消費電力が大きくなってしまう可能性がある。   In general, in an iron manufacturing plant, each facility can be dispersed over a wide area. Also, there are many facilities that cannot be approached from the viewpoint of safety. Therefore, the communication distance between the vibration detection device attached to the equipment to be diagnosed and the external device that receives the vibration signal wirelessly transmitted from the vibration detection device also tends to be longer than that of a general factory. . Therefore, a higher wireless output is required for the transmission unit of the vibration detection device, which may increase the power consumption.

このように、特に製鉄プラントにおいては、振動検出装置の消費電力がより大きくなる可能性があるため、当該振動検出装置には、より高出力の発電機構が搭載されることが望ましい。しかしながら、例えば特許文献2に記載されているような、可動部を振動させることにより発電を行う発電機構によって高い発電量を得ようとすると、当該可動部の振動がセンサの検出値に与える影響が大きくなり、高精度な設備の診断を行うことが更に困難になると考えられる。   Thus, particularly in an iron manufacturing plant, there is a possibility that the power consumption of the vibration detection device may become larger. Therefore, it is desirable that the vibration detection device is equipped with a power generation mechanism with higher output. However, for example, when a high power generation amount is obtained by a power generation mechanism that generates power by vibrating the movable part as described in Patent Document 2, the influence of the vibration of the movable part on the detection value of the sensor is affected. It becomes larger and it will be more difficult to diagnose highly accurate equipment.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、振動を検出するセンサと、可動部を振動させることにより発電を行う発電機構と、が一体的に構成される振動検出装置において、より高精度に振動を検出することが可能な、新規かつ改良された振動検出装置及び振動検出方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to integrate a sensor that detects vibration and a power generation mechanism that generates power by vibrating a movable part. It is an object of the present invention to provide a novel and improved vibration detection apparatus and vibration detection method capable of detecting vibration with higher accuracy.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、設備の振動を検出する振動センサと、前記設備の振動に応じて可動部を振動させることにより発電を行う発電部と、を備える振動検出装置を用いて設備の振動を検出する振動検出方法であって、前記発電部によって発電された電圧を表す波形に基づいて、前記可動部の振動に対応する周波数成分を抽出する周波数解析処理を行うステップと、前記振動センサによって検出された設備の振動を表す振動信号から、抽出された前記可動部の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理を行うステップと、を含む、ことを特徴とする、振動検出方法が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a vibration sensor that detects vibration of equipment and a power generation unit that generates power by vibrating a movable part according to the vibration of the equipment are provided. A vibration detection method for detecting vibration of equipment using a vibration detection device, wherein a frequency analysis process for extracting a frequency component corresponding to vibration of the movable part based on a waveform representing a voltage generated by the power generation part And a filtering process for removing a frequency component corresponding to the extracted vibration of the movable part from the vibration signal representing the vibration of the equipment detected by the vibration sensor. A vibration detection method is provided.

また、前記振動検出方法においては、前記振動検出装置は、前記発電部によって発電された電力を蓄える蓄電部と、前記周波数解析処理及び前記フィルタ処理を行うプロセッサと、前記フィルタ処理によって前記可動部の振動に対応する周波数成分が除去された振動信号を外部機器に無線送信する送信装置と、を更に備え、前記振動センサ、前記プロセッサ及び前記送信装置は、前記蓄電部から供給される電力に基づいて動作してもよい。   Further, in the vibration detection method, the vibration detection device includes a power storage unit that stores electric power generated by the power generation unit, a processor that performs the frequency analysis process and the filter process, and a filter unit that performs the filter process. A transmission device that wirelessly transmits a vibration signal from which a frequency component corresponding to vibration has been removed to an external device, wherein the vibration sensor, the processor, and the transmission device are based on electric power supplied from the power storage unit. It may work.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、設備の振動を検出する振動センサと、前記設備の振動に応じて可動部を振動させることにより発電を行う発電部と、前記発電部によって発電された電圧を表す波形に基づいて、前記可動部の振動に対応する周波数成分を抽出する周波数解析部と、前記振動センサによって検出された設備の振動を表す振動信号から、前記周波数解析部によって抽出された前記可動部の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理部と、を備えることを特徴とする、振動検出装置が提供される。   Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, the vibration sensor which detects the vibration of an installation, and the electric power generation part which generates electric power by vibrating a movable part according to the vibration of the said installation, Based on the waveform representing the voltage generated by the power generation unit, the frequency analysis unit that extracts the frequency component corresponding to the vibration of the movable unit, and the vibration signal that represents the vibration of the equipment detected by the vibration sensor, And a filter processing unit that removes a frequency component corresponding to the vibration of the movable part extracted by the frequency analysis unit.

また、前記振動検出装置は、前記発電部によって発電された電力を蓄える蓄電部と、前記フィルタ処理部によって前記可動部の振動に対応する周波数成分が除去された振動信号を外部機器に無線送信する送信装置と、を更に備え、前記振動センサ、前記周波数解析部、前記フィルタ処理部及び前記送信装置は、前記蓄電部から供給される電力に基づいて動作してもよい。   The vibration detection device wirelessly transmits to the external device a power storage unit that stores the electric power generated by the power generation unit, and a vibration signal from which the frequency component corresponding to the vibration of the movable unit has been removed by the filter processing unit. A transmission device, and the vibration sensor, the frequency analysis unit, the filter processing unit, and the transmission device may operate based on electric power supplied from the power storage unit.

以上説明したように本発明によれば、振動を検出するセンサと、可動部を振動させることにより発電を行う発電機構と、が一体的に構成される振動検出装置において、より高精度に振動を検出することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in the vibration detection apparatus in which the sensor that detects vibration and the power generation mechanism that generates power by vibrating the movable part are integrated, vibration can be generated with higher accuracy. It becomes possible to detect.

本実施形態に係る振動検出装置の一構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows one structural example of the vibration detection apparatus which concerns on this embodiment. 振動検出装置の加速度センサの検出値の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the detected value of the acceleration sensor of a vibration detection apparatus. 本実施形態に係る設備診断システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the equipment diagnostic system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動検出装置の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of the vibration detection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る設備診断PCの一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the equipment diagnosis PC which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動検出方法の処理手順の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the vibration detection method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動検出装置によって取得された、フィルタ処理前後の振動信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the vibration signal before and after the filter process acquired by the vibration detection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動検出装置によって取得された、フィルタ処理前後の振動信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the vibration signal before and after the filter process acquired by the vibration detection apparatus which concerns on this embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(1.振動検出装置の構成)
図1を参照して、本発明の一実施形態に係る振動検出装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る振動検出装置の一構成例を示す概略図である。
(1. Configuration of vibration detection device)
With reference to FIG. 1, the structure of the vibration detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a vibration detection device according to the present embodiment.

図1を参照すると、本実施形態に係る振動検出装置60は、筐体610の中に加速度センサ620及び発電部630が搭載されて構成される。図1では、説明のため、筐体610を透過して内部の構成部材を図示している。図1に示すように、振動検出装置60は、診断対象である設備700の表面(設置面)に載置され固定されており、加速度センサ620によって設備700の振動を検出することができる。図中で、設備700の設置面に示す矢印は、設備700の主振動方向を模式的に示すものである。   Referring to FIG. 1, the vibration detection device 60 according to the present embodiment is configured by mounting an acceleration sensor 620 and a power generation unit 630 in a housing 610. In FIG. 1, internal components are illustrated through the housing 610 for explanation. As shown in FIG. 1, the vibration detection device 60 is mounted and fixed on the surface (installation surface) of the equipment 700 to be diagnosed, and the acceleration sensor 620 can detect the vibration of the equipment 700. In the figure, an arrow on the installation surface of the facility 700 schematically indicates the main vibration direction of the facility 700.

なお、以下の説明では、簡単のため、設備700の設置面が略均一な平面であるとみなし、当該平面内で直交する2方向をx軸方向及びy軸方向と定義する。また、設備700の設置面と垂直な方向をz軸方向と定義する。   In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that the installation surface of the facility 700 is a substantially uniform plane, and two directions orthogonal to each other in the plane are defined as an x-axis direction and a y-axis direction. A direction perpendicular to the installation surface of the facility 700 is defined as a z-axis direction.

加速度センサ620は、振動を検出する振動センサの一例である。加速度センサ620は、例えば1軸の加速度センサであり、その検出軸が設備700の設置面に対して垂直となるように配置される。加速度センサ620により、設備700の振動を表す振動信号が、検出軸方向における加速度(m/sec)として検出され得る。ただし、加速度センサ620はかかる例に限定されず、例えば2軸又は3軸の加速度センサであってもよい。また、加速度センサ620の種類は一意に限定されず、加速度センサ620としては、例えば静電容量型、ピエゾ抵抗型等、各種の方式の物が適用されてよい。更に、加速度センサ620の代わりに、他の物理量(例えば変位や速度)に基づいて振動を検出する振動センサが用いられてもよい。 The acceleration sensor 620 is an example of a vibration sensor that detects vibration. The acceleration sensor 620 is a uniaxial acceleration sensor, for example, and is arranged so that its detection axis is perpendicular to the installation surface of the facility 700. The acceleration sensor 620 can detect a vibration signal representing the vibration of the facility 700 as acceleration (m / sec 2 ) in the detection axis direction. However, the acceleration sensor 620 is not limited to this example, and may be a biaxial or triaxial acceleration sensor, for example. Further, the type of the acceleration sensor 620 is not uniquely limited, and various types of devices such as a capacitance type and a piezoresistive type may be applied as the acceleration sensor 620. Furthermore, instead of the acceleration sensor 620, a vibration sensor that detects vibration based on another physical quantity (for example, displacement or speed) may be used.

加速度センサ620は、筐体610の隔壁を介して設備700の設置面上に配設される。加速度センサ620を設備700の設置面上に配設することにより、設備700における指向性の低い振動や、高周波の振動を好適に検出することが可能となる。なお、筐体610の設備700との接触面には、隔壁が設けられなくてもよく、加速度センサ620が設備700に直接接触するように配設されてもよい。加速度センサ620を設備700に直接接触させることにより、上述した設備700における指向性の低い振動や高周波の振動を、より高い精度で検出することができる。   The acceleration sensor 620 is disposed on the installation surface of the facility 700 through the partition wall of the housing 610. By disposing the acceleration sensor 620 on the installation surface of the facility 700, it is possible to suitably detect vibration with low directivity and high frequency vibration in the facility 700. Note that a partition wall may not be provided on a contact surface of the housing 610 with the facility 700, and the acceleration sensor 620 may be disposed so as to directly contact the facility 700. By directly bringing the acceleration sensor 620 into contact with the facility 700, vibrations with low directivity and high-frequency vibrations in the facility 700 described above can be detected with higher accuracy.

発電部630は、コイル640と、錘650と、ばね655と、永久磁石670と、が、筐体680の中に搭載されて構成される。筐体680と筐体610とは、例えばボルト等の接続部材(図示せず。)によって互いに接続されており、筐体610に対して発電部630が固定的に接続されている。なお、図1に示す例では、筐体680は円筒形状を有しているが、筐体680の形状はかかる例に限定されず他の形状であってもよい。   The power generation unit 630 includes a coil 640, a weight 650, a spring 655, and a permanent magnet 670 mounted in a housing 680. The housing 680 and the housing 610 are connected to each other by a connecting member (not shown) such as a bolt, for example, and the power generation unit 630 is fixedly connected to the housing 610. In the example illustrated in FIG. 1, the housing 680 has a cylindrical shape, but the shape of the housing 680 is not limited to this example, and may be another shape.

ばね655は、一端が筐体680の一面(上面)に接続され、他端に錘650が接続される。錘650の周囲にはコイル640が所定の巻き数で巻かれている。このように、ばね655は、先端に錘650とコイル640とから構成される可動部660が設けられた状態で、その延伸方向に伸縮可能に構成されている。また、永久磁石670は、ばね655の伸縮方向において可動部660と対向するように配置される。   One end of the spring 655 is connected to one surface (upper surface) of the housing 680 and the weight 650 is connected to the other end. A coil 640 is wound around the weight 650 with a predetermined number of turns. Thus, the spring 655 is configured to be extendable in the extending direction in a state where the movable portion 660 including the weight 650 and the coil 640 is provided at the tip. Further, the permanent magnet 670 is disposed so as to face the movable portion 660 in the expansion / contraction direction of the spring 655.

図1に示す例では、設備700の設置面に対してばね655の伸縮方向が略垂直となるように(すなわち、ばね655の伸縮方向がz軸方向と略平行となるように)、振動検出装置60が設置されている。設備700が振動すると、錘650とコイル640とから構成される可動部660がz軸方向に振動し、ばね655がz軸方向に伸縮する。ばね655の伸縮により、永久磁石670によってコイル640に印加される磁界が変化するため、コイル640に誘導電流が発生する。このように、発電部630では、コイル640及び錘650(すなわち、可動部660)が、設備700の振動に応じて振動することにより、電力を発生させることができる。   In the example shown in FIG. 1, vibration detection is performed so that the expansion / contraction direction of the spring 655 is substantially perpendicular to the installation surface of the facility 700 (that is, the expansion / contraction direction of the spring 655 is substantially parallel to the z-axis direction). A device 60 is installed. When the facility 700 vibrates, the movable part 660 composed of the weight 650 and the coil 640 vibrates in the z-axis direction, and the spring 655 expands and contracts in the z-axis direction. Due to the expansion and contraction of the spring 655, the magnetic field applied to the coil 640 by the permanent magnet 670 changes, and an induced current is generated in the coil 640. As described above, in the power generation unit 630, the coil 640 and the weight 650 (that is, the movable unit 660) vibrate according to the vibration of the facility 700, thereby generating electric power.

なお、本実施形態では、発電部630は、可動部660の振動に基づいて発電を行う機能を有すればよく、その具体的な構成は図1に示す例に限定されない。例えば、発電部630は、上記特許文献2に記載されているような、梁状の可動部を有し、当該梁の振動に基づいて発電が行われるものであってもよい。また、発電部630は、可動部が磁石によって構成されており、当該磁石がコイル内で振動することによって発電が行われるものであってもよい。   In the present embodiment, the power generation unit 630 only needs to have a function of generating power based on the vibration of the movable unit 660, and the specific configuration is not limited to the example illustrated in FIG. For example, the power generation unit 630 may have a beam-shaped movable unit as described in Patent Document 2 and generate power based on vibration of the beam. In addition, the power generation unit 630 may be configured such that the movable part is configured by a magnet, and power is generated by the magnet vibrating in the coil.

コイル640と加速度センサ620とは、例えば導線(図中に模式的に示す。)等によって電気的に接続されており、加速度センサ620は、発電部630において発電された電力によって駆動することができる。なお、簡単のため、図1では図示を省略しているが、振動検出装置60は、発電部630において生じた交流電流を直流電流に変換する整流器や、発電部630によって発電された電力を蓄える蓄電部(バッテリ等)を更に備えてもよい。発電部630によって発電された電力は、当該整流器等の処理回路を介して蓄電部に一旦蓄電された後に、加速度センサ620に対して供給されてもよい。これら整流器や蓄電部の機能については、下記(2.設備診断システムの構成)で詳しく説明する。   The coil 640 and the acceleration sensor 620 are electrically connected by, for example, a conductive wire (schematically shown in the drawing), and the acceleration sensor 620 can be driven by the electric power generated in the power generation unit 630. . Although not shown in FIG. 1 for simplicity, the vibration detection device 60 stores a rectifier that converts an alternating current generated in the power generation unit 630 into a direct current or power generated by the power generation unit 630. You may further provide an electrical storage part (battery etc.). The electric power generated by the power generation unit 630 may be supplied to the acceleration sensor 620 after being temporarily stored in the power storage unit via the processing circuit such as the rectifier. The functions of these rectifiers and power storage units will be described in detail below (2. Configuration of equipment diagnosis system).

更に、本実施形態では、振動検出装置60は、加速度センサ620によって検出された振動信号を外部機器(例えば設備診断のための各種の信号処理を行う設備診断PC(Personal Computer))に送信するための送信装置や、加速度センサ620や当該送信装置の駆動を制御するマイコン等の、他の構成を更に備える(送信装置及びマイコンともに、図1では図示を省略している)。送信装置が備えられることにより、有線での通信により外部機器に振動データを送信する必要がなくなるため、データ送信用のケーブルにより設備700の円滑な操業が妨げられる事態が防止される。また、データ送信用のケーブルが設けられることにより生じ得る他の問題、すなわち、設備700の振動に起因するケーブルの断線や、ケーブル敷設に伴うコストの増加等の諸問題を解決することが可能となる。更に、マイコンに搭載されるプロセッサによって、加速度センサ620による加速度の検出頻度(すなわちサンプリングレート)や、送信装置の外部機器への振動データの送信頻度等が適宜制御される。これらの送信装置やマイコンの機能についても、下記(2.設備診断システムの構成)で詳しく説明する。   Furthermore, in this embodiment, the vibration detection device 60 transmits the vibration signal detected by the acceleration sensor 620 to an external device (for example, a facility diagnosis PC (Personal Computer) that performs various signal processing for facility diagnosis). The transmission device, the acceleration sensor 620, and a microcomputer that controls driving of the transmission device are further provided (both the transmission device and the microcomputer are not shown in FIG. 1). Since the transmission device is provided, it is not necessary to transmit vibration data to an external device by wired communication, so that a situation in which smooth operation of the facility 700 is hindered by a data transmission cable is prevented. In addition, it is possible to solve other problems that may occur due to the provision of a data transmission cable, that is, various problems such as cable disconnection due to vibration of the facility 700 and an increase in cost associated with cable laying. Become. Further, the acceleration detection frequency (that is, the sampling rate) by the acceleration sensor 620, the vibration data transmission frequency to the external device of the transmission device, and the like are appropriately controlled by the processor mounted on the microcomputer. The functions of these transmitters and microcomputers will also be described in detail in the following (2. Equipment configuration system configuration).

ここで、発電部630における発電量を大きくするためには、設備700の主振動方向と可動部660の振動方向とが略平行となることが好ましい。例えば、図1に示すように、設備700の主振動方向がz軸方向と略平行である場合には、振動検出装置60の発電部630の可動部660の振動方向もz軸と略平行であるため、可動部660はより大きな加速度で振動することとなり、発電量も増加する。従って、振動検出装置60を駆動するための電力をより効率的に発電することが可能となる。   Here, in order to increase the power generation amount in the power generation unit 630, it is preferable that the main vibration direction of the facility 700 and the vibration direction of the movable unit 660 are substantially parallel. For example, as shown in FIG. 1, when the main vibration direction of the facility 700 is substantially parallel to the z-axis direction, the vibration direction of the movable portion 660 of the power generation unit 630 of the vibration detection device 60 is also substantially parallel to the z-axis. Therefore, the movable part 660 vibrates with a larger acceleration, and the power generation amount also increases. Therefore, it is possible to generate power for driving the vibration detection device 60 more efficiently.

しかしながら、可動部660の振動加速度が大きくなると、可動部660の振動が加速度センサ620の検出値に及ぼす影響が大きくなり、設備700における微小な振動が高精度に検出されないことが懸念される。設備700の診断項目の中には、このような微小な振動に基づいて設備700の異常が判断されるものもあるため、可動部660の振動成分は、加速度センサ620の検出値においてノイズとなる可能性がある。   However, when the vibration acceleration of the movable part 660 increases, the influence of the vibration of the movable part 660 on the detection value of the acceleration sensor 620 increases, and there is a concern that minute vibrations in the facility 700 may not be detected with high accuracy. Since some of the diagnostic items of the facility 700 determine that the facility 700 is abnormal based on such minute vibrations, the vibration component of the movable portion 660 becomes noise in the detection value of the acceleration sensor 620. there is a possibility.

一例として、振動検出装置60を製鉄プラントにおける搬送ロールの減速機出力軸の軸受に取り付けた際の加速度センサ620の検出値を、図2に示す。図2は、振動検出装置60の加速度センサ620の検出値の一例を示すグラフ図である。図2では、横軸に時間を取り、縦軸に加速度センサ620の出力値である振動加速度を取り、両者の関係性をプロットしている。   As an example, FIG. 2 shows the detection value of the acceleration sensor 620 when the vibration detection device 60 is attached to the bearing of the speed reducer output shaft of the transport roll in the steel plant. FIG. 2 is a graph illustrating an example of a detection value of the acceleration sensor 620 of the vibration detection device 60. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents vibration acceleration, which is the output value of the acceleration sensor 620, and the relationship between the two is plotted.

図2を参照すると、長波長(低周波)の正弦波が検出されているとともに、当該正弦波に対して短波長(高周波)の波形が重畳されて検出されていることが分かる。低周波の波形は、主に発電部630の可動部660による振動成分を表しており、例えば可動部660の振動を表している。一方、高周波の波形は、設備700において生じ得る高周波の振動を表している。設備700の診断では、このような高周波の振動に基づいて異常が判断されるものも存在するため、設備700の診断を行う際には、可動部660の振動成分はノイズとなり得る。従って、可動部660の振動加速度が大きくなると、加速度センサ620の検出値において、診断時にノイズとなり得る低周波の波形がより支配的となり、本来観察したい高周波の振動信号の検出精度が低下する可能性がある。   Referring to FIG. 2, it can be seen that a long wavelength (low frequency) sine wave is detected and a short wavelength (high frequency) waveform is superimposed on the sine wave. The low-frequency waveform mainly represents a vibration component by the movable part 660 of the power generation part 630, for example, the vibration of the movable part 660. On the other hand, the high-frequency waveform represents high-frequency vibration that can occur in the facility 700. In the diagnosis of the facility 700, there is a case in which an abnormality is determined based on such high-frequency vibration. Therefore, when performing the diagnosis of the facility 700, the vibration component of the movable unit 660 can be noise. Therefore, when the vibration acceleration of the movable portion 660 increases, the detection value of the acceleration sensor 620 becomes more dominant in the low-frequency waveform that can be noise during diagnosis, and the detection accuracy of the high-frequency vibration signal that is originally desired to be observed may be reduced. There is.

そこで、本実施形態では、発電部630によって発電された電圧を表す波形(例えば誘導電流の電流波形)から、可動部660の振動に対応する周波数成分を抽出し、加速度センサ620の検出値である設備700の振動を示す振動信号の波形から、抽出した可動部660の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタリング処理(フィルタ処理)を行う。このようなフィルタ処理を行うことにより、設備700の診断に際してノイズとなり得る波形が除去され、設備700の振動をより高精度に検出することができるため、より的確な設備700の診断を行うことが可能となる。以下では、当該フィルタ処理に基づく高精度な設備700の診断を実現する、本実施形態に係る設備診断システムの構成について説明する。   Therefore, in the present embodiment, a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 is extracted from a waveform (for example, a current waveform of an induced current) representing a voltage generated by the power generation unit 630, and is a detection value of the acceleration sensor 620. A filtering process (filtering process) is performed to remove a frequency component corresponding to the extracted vibration of the movable part 660 from the waveform of the vibration signal indicating the vibration of the facility 700. By performing such a filtering process, a waveform that can be a noise when the equipment 700 is diagnosed is removed, and vibrations of the equipment 700 can be detected with higher accuracy. Therefore, the equipment 700 can be diagnosed more accurately. It becomes possible. Below, the structure of the equipment diagnosis system which concerns on this embodiment which implement | achieves the highly accurate diagnosis of the equipment 700 based on the said filter process is demonstrated.

(2.設備診断システムの構成)
(2−1.設備診断システムの全体構成)
図3を参照して、本実施形態に係る設備診断システムの概要について説明する。図3は、本実施形態に係る設備診断システムの全体構成を示すブロック図である。
(2. Configuration of equipment diagnosis system)
(2-1. Overall configuration of equipment diagnosis system)
With reference to FIG. 3, the outline | summary of the equipment diagnostic system which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the equipment diagnosis system according to the present embodiment.

図3を参照すると、本実施形態に係る設備診断システム1は、振動検出装置20と、設備診断PC30と、を含む。なお、図3では、設備診断システム1の概要について説明するために、振動検出装置20及び設備診断PC30の構成のうち、主要な構成についてのみ図示している。より具体的な振動検出装置20及び設備診断PC30の構成については、下記(2−2.振動検出装置の構成)及び下記(2−3.設備診断PCの構成)で詳しく説明する。   Referring to FIG. 3, the facility diagnosis system 1 according to the present embodiment includes a vibration detection device 20 and a facility diagnosis PC 30. Note that, in FIG. 3, only the main components of the configuration of the vibration detection device 20 and the facility diagnosis PC 30 are illustrated in order to explain the outline of the facility diagnosis system 1. More specific configurations of the vibration detection device 20 and the equipment diagnosis PC 30 will be described in detail below (2-2. Configuration of the vibration detection device) and below (2-3. Configuration of the equipment diagnosis PC).

振動検出装置20は、図1に示す振動検出装置60に対応している。振動検出装置20は、診断対象である設備(図示せず。)に取り付けられており、設備の振動を表す振動信号を検出するとともに、検出された振動信号に対して、上述したようなフィルタ処理等の信号処理を行う。振動検出装置20と設備診断PC30とは、無線によって通信可能に構成されており、フィルタ処理を含む各種の信号処理が行われた振動信号(以下、フィルタ処理後の振動信号とも呼称する。)が、振動検出装置20から設備診断PC30に対して送信される。設備診断PC30は、受信したフィルタ処理後の振動信号に対して周波数解析等の各種の解析を行うことにより、設備の診断を行う。   The vibration detection device 20 corresponds to the vibration detection device 60 shown in FIG. The vibration detection device 20 is attached to a facility (not shown) that is a diagnosis target, detects a vibration signal that represents the vibration of the facility, and performs a filtering process as described above on the detected vibration signal. Signal processing. The vibration detection device 20 and the facility diagnosis PC 30 are configured to be communicable wirelessly, and a vibration signal subjected to various signal processing including filter processing (hereinafter also referred to as a filtered vibration signal). And transmitted from the vibration detection device 20 to the equipment diagnosis PC 30. The equipment diagnosis PC 30 diagnoses equipment by performing various types of analysis such as frequency analysis on the received vibration signal after filtering.

振動検出装置20及び設備診断PC30の概略構成について説明する。振動検出装置20は、振動信号検出部201、増幅器203、フィルタ処理部205、発電部207、整流器209、蓄電部211、周波数解析部213及び無線送信部215を有する。   A schematic configuration of the vibration detection device 20 and the facility diagnosis PC 30 will be described. The vibration detection device 20 includes a vibration signal detection unit 201, an amplifier 203, a filter processing unit 205, a power generation unit 207, a rectifier 209, a power storage unit 211, a frequency analysis unit 213, and a wireless transmission unit 215.

振動信号検出部201は、図1に示す加速度センサ620に対応するものであり、診断対象である設備の振動を表す振動信号を検出する。振動信号検出部201によって検出された振動信号は、増幅器203によって適宜増幅され、後段のフィルタ処理部205に提供される。フィルタ処理部205では、上述したような、図1に示す可動部660の振動に対応する周波数成分を、振動信号の波形から除去するようなフィルタ処理が行われる。   The vibration signal detection unit 201 corresponds to the acceleration sensor 620 shown in FIG. 1 and detects a vibration signal representing the vibration of the equipment to be diagnosed. The vibration signal detected by the vibration signal detection unit 201 is appropriately amplified by the amplifier 203 and provided to the subsequent filter processing unit 205. In the filter processing unit 205, the above-described filter processing is performed to remove the frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 shown in FIG. 1 from the waveform of the vibration signal.

なお、図3では、振動信号検出部201によって検出された振動信号、増幅器203によって増幅された振動信号及びフィルタ処理部205によってフィルタ処理が行われた振動信号の波形の一例を概略的に図示している。これらの波形に示すように、振動信号検出部201によって検出された振動信号は、比較的低周波の正弦波様の波形に比較的高周波の波形が重畳されたような波形を有しているが、フィルタ処理部205によってフィルタ処理が行われることにより、低周波の波形が除去され、高周波の波形が抽出されることとなる。   FIG. 3 schematically illustrates an example of the vibration signal detected by the vibration signal detection unit 201, the vibration signal amplified by the amplifier 203, and the waveform of the vibration signal subjected to the filter processing by the filter processing unit 205. ing. As shown in these waveforms, the vibration signal detected by the vibration signal detector 201 has a waveform in which a relatively high frequency waveform is superimposed on a relatively low frequency sine wave-like waveform. By performing the filtering process by the filter processing unit 205, the low frequency waveform is removed and the high frequency waveform is extracted.

発電部207は、図1に示す発電部630に対応するものであり、設備の振動に応じた可動部660の振動によって発電を行う。例えば、発電部207では、図1に示す可動部660の振動により、コイル640に誘導電流が発生する。当該誘導電流の波形(すなわち、発電部207によって発電された電圧を表す波形)は、図3に概略的に示すように、可動部660の振動に対応した周期を有する波形となり得る。   The power generation unit 207 corresponds to the power generation unit 630 illustrated in FIG. 1 and generates power by the vibration of the movable unit 660 according to the vibration of the facility. For example, in the power generation unit 207, an induced current is generated in the coil 640 by the vibration of the movable unit 660 shown in FIG. The waveform of the induced current (that is, the waveform representing the voltage generated by the power generation unit 207) can be a waveform having a period corresponding to the vibration of the movable unit 660, as schematically shown in FIG.

発電部207において発生した誘導電流は、整流器209によって交流電流から直流電流に変換され、例えばバッテリからなる蓄電部211に蓄電される。蓄電部211に蓄電された電力が、振動検出装置20の各部に供給されることにより、振動検出装置20が駆動する。   The induced current generated in the power generation unit 207 is converted from an alternating current to a direct current by the rectifier 209 and stored in the power storage unit 211 made of, for example, a battery. The power stored in the power storage unit 211 is supplied to each unit of the vibration detection device 20, so that the vibration detection device 20 is driven.

また、発電部207において発生した誘導電流は周波数解析部213にも提供される。誘導電流は、発電部207の可動部660の振動に基づいて発生したものであるため、誘導電流の波形には可動部660の振動を表す波形が含まれている。周波数解析部213では、誘導電流の波形に基づいて、発電部207の可動部660の振動に対応する周波数成分が抽出される。抽出された可動部660の振動に対応する周波数成分についての情報がフィルタ処理部205に提供され、フィルタ処理部205では、当該振動に対応する周波数成分についての情報を用いてフィルタ処理が行われる。   The induced current generated in the power generation unit 207 is also provided to the frequency analysis unit 213. Since the induced current is generated based on the vibration of the movable portion 660 of the power generation unit 207, the waveform of the induced current includes a waveform representing the vibration of the movable portion 660. The frequency analysis unit 213 extracts a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 of the power generation unit 207 based on the waveform of the induced current. Information about the extracted frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 is provided to the filter processing unit 205, and the filter processing unit 205 performs filtering using the information about the frequency component corresponding to the vibration.

フィルタ処理部205によってフィルタ処理が行われた振動信号は、無線送信部215によって設備診断PC30に送信される。無線送信部215は、所定の通信方式によって各種の情報を送信可能な通信装置によって構成される。   The vibration signal filtered by the filter processing unit 205 is transmitted to the equipment diagnosis PC 30 by the wireless transmission unit 215. The wireless transmission unit 215 is configured by a communication device that can transmit various types of information using a predetermined communication method.

設備診断PC30は、振動検出装置20によって検出され、フィルタ処理が施された振動信号に基づいて設備の診断を行う。設備診断PC30は、無線受信部301及び診断部303を有する。   The facility diagnosis PC 30 performs facility diagnosis based on the vibration signal detected by the vibration detection device 20 and subjected to the filter processing. The equipment diagnosis PC 30 includes a wireless reception unit 301 and a diagnosis unit 303.

無線受信部301は、所定の通信方式によって各種の情報を受信可能な通信装置によって構成される。無線受信部301は、振動検出装置20の無線送信部215と同一の通信方式を有し、無線送信部215から送信される各種の情報を受信可能な通信装置によって構成される。無線受信部301は、受信したフィルタ処理後の振動信号を、診断部303に提供する。   The wireless reception unit 301 is configured by a communication device that can receive various types of information using a predetermined communication method. The wireless reception unit 301 has the same communication method as the wireless transmission unit 215 of the vibration detection device 20 and is configured by a communication device that can receive various types of information transmitted from the wireless transmission unit 215. The wireless reception unit 301 provides the received filtered vibration signal to the diagnosis unit 303.

診断部303は、フィルタ処理後の振動信号に基づいて設備の診断を行う。例えば、診断部303は、診断項目に応じて、振動信号に対して、エンベロープ処理、周波数解析処理等の各種の処理を行うことにより、設備の診断を行うことができる。   The diagnosis unit 303 diagnoses the equipment based on the vibration signal after the filter processing. For example, the diagnosis unit 303 can diagnose the facility by performing various processes such as an envelope process and a frequency analysis process on the vibration signal according to the diagnosis item.

以上、図3を参照して、本実施形態に係る設備診断システム1の概要について説明した。次に、設備診断システム1を構成する振動検出装置20及び設備診断PC30の構成についてより詳細に説明を行う。   The overview of the equipment diagnosis system 1 according to the present embodiment has been described above with reference to FIG. Next, the configuration of the vibration detection device 20 and the facility diagnosis PC 30 that configure the facility diagnosis system 1 will be described in more detail.

(2−2.振動検出装置の構成)
図4を参照して、振動検出装置20の構成についてより詳細に説明する。図4は、本実施形態に係る振動検出装置20の一構成例を示すブロック図である。図4では、図3に示す振動検出装置20の構成をより詳細に図示している。なお、図4では、電流の流れを破線の矢印で表し、信号や情報の流れを実線の矢印で表している。
(2-2. Configuration of vibration detection device)
With reference to FIG. 4, the structure of the vibration detection apparatus 20 is demonstrated in detail. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the vibration detection apparatus 20 according to the present embodiment. FIG. 4 illustrates the configuration of the vibration detection apparatus 20 illustrated in FIG. 3 in more detail. In FIG. 4, the flow of current is represented by broken arrows, and the flow of signals and information is represented by solid arrows.

図4を参照すると、振動検出装置20は、加速度センサ620、増幅器203、フィルタ処理部205、発電部207、整流器209、蓄電部211、周波数解析部213、無線送信部215、A/D変換器217、振動信号制御部219、振動信号蓄積部221、蓄電制御部223、絶縁アンプ225、処理後信号制御部227及び処理後信号蓄積部229を有する。図4に示す例では、これらの構成のうち、増幅器203、フィルタ処理部205、周波数解析部213、A/D変換器217、振動信号制御部219、振動信号蓄積部221、処理後信号制御部227及び処理後信号蓄積部229は、マイコン231に一体的に組み込まれていてよい。また、無線送信部215は、マイコン231とは別の装置である送信装置233の一機能として実装され得る。ただし、図1に示す装置構成は一例であり、本実施形態はかかる例に限定されない。振動検出装置20は、以下に説明する各処理が実行可能に構成されればよく、その具体的な構成は任意であってよい。   Referring to FIG. 4, the vibration detection device 20 includes an acceleration sensor 620, an amplifier 203, a filter processing unit 205, a power generation unit 207, a rectifier 209, a power storage unit 211, a frequency analysis unit 213, a wireless transmission unit 215, and an A / D converter. 217, a vibration signal control unit 219, a vibration signal storage unit 221, a power storage control unit 223, an insulation amplifier 225, a post-processing signal control unit 227, and a post-processing signal storage unit 229. In the example illustrated in FIG. 4, among these configurations, the amplifier 203, the filter processing unit 205, the frequency analysis unit 213, the A / D converter 217, the vibration signal control unit 219, the vibration signal accumulation unit 221, and the post-processing signal control unit 227 and the post-processing signal storage unit 229 may be integrated into the microcomputer 231. The wireless transmission unit 215 can be implemented as one function of the transmission device 233 that is a device different from the microcomputer 231. However, the apparatus configuration shown in FIG. 1 is an example, and the present embodiment is not limited to such an example. The vibration detection device 20 only needs to be configured so that each process described below can be executed, and the specific configuration thereof may be arbitrary.

振動検出装置20は、加速度センサ620が設備700の表面上に載置されるように、設備700上に取り付けられる。加速度センサ620は、図3に示す振動信号検出部201に対応するものであり、診断対象である設備700の振動を表す振動信号を、加速度値として検出する。加速度センサ620によって検出された振動信号は、増幅器203に提供される。   The vibration detection device 20 is mounted on the facility 700 so that the acceleration sensor 620 is placed on the surface of the facility 700. The acceleration sensor 620 corresponds to the vibration signal detection unit 201 illustrated in FIG. 3 and detects a vibration signal representing the vibration of the equipment 700 that is a diagnosis target as an acceleration value. The vibration signal detected by the acceleration sensor 620 is provided to the amplifier 203.

増幅器203は、アンプ等の信号増幅回路によって構成され、加速度センサ620によって検出された振動信号を所定の倍率で増幅する。本実施形態では、増幅器203の具体的な構成は限定されず、増幅器203としては、一般的に電気回路において用いられている公知な各種の増幅器を適用することができる。増幅器203の増幅性能は、加速度センサ620の性能や、設備700の診断項目等に応じて適宜設計されてよい。増幅器203によって増幅された振動信号は、A/D変換器217に提供される。   The amplifier 203 includes a signal amplification circuit such as an amplifier, and amplifies the vibration signal detected by the acceleration sensor 620 at a predetermined magnification. In the present embodiment, the specific configuration of the amplifier 203 is not limited, and various known amplifiers that are generally used in electric circuits can be applied as the amplifier 203. The amplification performance of the amplifier 203 may be appropriately designed according to the performance of the acceleration sensor 620, the diagnosis item of the facility 700, and the like. The vibration signal amplified by the amplifier 203 is provided to the A / D converter 217.

A/D変換器217は、増幅器203によって増幅された振動信号をデジタル信号に変換する。本実施形態では、A/D変換器217の具体的な構成は限定されず、A/D変換器217としては、一般的に電気回路において用いられている公知な各種のA/D変換器を適用することができる。A/D変換器217によってデジタル信号に変換された振動信号は、振動信号制御部219に提供される。   The A / D converter 217 converts the vibration signal amplified by the amplifier 203 into a digital signal. In the present embodiment, the specific configuration of the A / D converter 217 is not limited. As the A / D converter 217, various known A / D converters that are generally used in electric circuits are used. Can be applied. The vibration signal converted into a digital signal by the A / D converter 217 is provided to the vibration signal control unit 219.

振動信号制御部219は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、フィルタ処理が行われる前の振動信号に関する各種の処理を制御する。例えば、振動信号制御部219は、加速度センサ620の駆動を制御し、加速度センサ620による振動信号のサンプリングレートや検出時間(サンプリング時間)を制御する。また、振動信号制御部219は、振動信号蓄積部221及びフィルタ処理部205の駆動を制御し、A/D変換器217によってデジタル信号に変換された振動信号を振動信号蓄積部221に記憶させたり、フィルタ処理部205に処理させたりする。   The vibration signal control unit 219 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit), for example, and controls various processes related to the vibration signal before the filter process is performed. For example, the vibration signal control unit 219 controls driving of the acceleration sensor 620 and controls the sampling rate and detection time (sampling time) of the vibration signal by the acceleration sensor 620. The vibration signal control unit 219 controls driving of the vibration signal storage unit 221 and the filter processing unit 205, and stores the vibration signal converted into a digital signal by the A / D converter 217 in the vibration signal storage unit 221. The filter processing unit 205 performs processing.

振動信号蓄積部221は、各種の情報を記憶する記憶装置によって構成され、振動信号制御部219からの制御により、A/D変換器217によってデジタル信号に変換された振動信号を一時的に記憶する。振動信号蓄積部221におけるデータの記憶方式は任意であってよく、振動信号蓄積部221は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等、公知の各種の記憶デバイスによって構成され得る。振動信号蓄積部221に一時的に記憶された振動信号が、振動信号制御部219の制御によって適切なタイミングで後段のフィルタ処理部205に伝送され、フィルタ処理部205によって当該振動信号に対するフィルタ処理が実行される。   The vibration signal accumulation unit 221 is configured by a storage device that stores various types of information, and temporarily stores the vibration signal converted into a digital signal by the A / D converter 217 under the control of the vibration signal control unit 219. . The data storage method in the vibration signal storage unit 221 may be arbitrary, and the vibration signal storage unit 221 is, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage. It can be constituted by various known storage devices such as devices. The vibration signal temporarily stored in the vibration signal storage unit 221 is transmitted to the subsequent filter processing unit 205 at an appropriate timing under the control of the vibration signal control unit 219, and the filter processing unit 205 performs filter processing on the vibration signal. Executed.

発電部207は、図1に示す発電部630に対応するものであり、振動検出装置20が取り付けられた設備700の振動に応じて可動部660を振動させることにより発電を行う。具体的には、発電部207では、図1に示す可動部660の振動により、コイル640に誘導電流が発生する。当該誘導電流は、可動部660の振動に対応した周期(周波数)を有する交流電流である。発電部207のコイル640で生じた誘導電流は、整流器209及び絶縁アンプ225に提供される。   The power generation unit 207 corresponds to the power generation unit 630 illustrated in FIG. 1, and generates power by vibrating the movable unit 660 according to the vibration of the facility 700 to which the vibration detection device 20 is attached. Specifically, in the power generation unit 207, an induced current is generated in the coil 640 by the vibration of the movable unit 660 shown in FIG. The induced current is an alternating current having a period (frequency) corresponding to the vibration of the movable part 660. The induced current generated in the coil 640 of the power generation unit 207 is provided to the rectifier 209 and the insulation amplifier 225.

整流器209は、発電部207において生じた誘導電流を、交流電流から直流電流に変換する。本実施形態では、整流器209の具体的な構成は限定されず、整流器209としては、一般的に電気回路において用いられている公知な各種の整流器を適用することができる。整流器209によって直流電流に変換された誘導電流は、蓄電制御部223に提供される。   The rectifier 209 converts the induced current generated in the power generation unit 207 from an alternating current to a direct current. In the present embodiment, the specific configuration of the rectifier 209 is not limited, and various known rectifiers that are generally used in an electric circuit can be applied as the rectifier 209. The induced current converted into a direct current by the rectifier 209 is provided to the power storage control unit 223.

蓄電制御部223は、例えばCPU等のプロセッサによって構成され、蓄電部211の状態(例えば蓄電量等)に応じて、蓄電部211に供給する電流量を調整する。例えば、蓄電制御部223は、蓄電部211における蓄電量をモニタし、蓄電部211の蓄電量が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、蓄電部211に対して発電部207で発生した電流を供給する。蓄電制御部223によって蓄電部211に供給される電流量が制御されることにより、蓄電部211での過充電が防止される。   The power storage control unit 223 is configured by a processor such as a CPU, for example, and adjusts the amount of current supplied to the power storage unit 211 according to the state of the power storage unit 211 (for example, the amount of power storage). For example, the power storage control unit 223 monitors the power storage amount in the power storage unit 211, and the power generation unit 207 generates the power storage unit 211 when the power storage amount of the power storage unit 211 becomes smaller than a predetermined threshold value. Supply current. By controlling the amount of current supplied to the power storage unit 211 by the power storage control unit 223, overcharge in the power storage unit 211 is prevented.

蓄電部211は、例えばバッテリによって構成され、発電部207で発生した電力を蓄える。また、蓄電部211は、加速度センサ620、マイコン231及び送信装置233等の振動検出装置20の各構成に対して電力を供給する。このように、振動検出装置20は、発電部207において発電された電力によって自身を駆動させることができる。なお、蓄電部211の具体的な構成は限定されず、蓄電部211としては、公知な各種の二次電池が用いられてよい。   The power storage unit 211 is configured by a battery, for example, and stores power generated by the power generation unit 207. The power storage unit 211 supplies power to each component of the vibration detection device 20 such as the acceleration sensor 620, the microcomputer 231, and the transmission device 233. In this way, the vibration detection device 20 can drive itself with the power generated by the power generation unit 207. Note that a specific configuration of the power storage unit 211 is not limited, and various known secondary batteries may be used as the power storage unit 211.

絶縁アンプ225は、発電部207によって生じた誘導電流の電圧値を所定の値以下に制限する。絶縁アンプ225としては、抵抗等の電圧降下素子が用いられてもよいし、所定のしきい値以下の電圧値を有する電流のみを通過させるフィルタ回路が用いられてもよい。絶縁アンプ225を通過した誘導電流は、マイコン231の周波数解析部213に伝送される。一般的に、マイコン231の駆動電流は数(mA)程度であることが多いため、絶縁アンプ225を介して誘導電流がマイコン231に伝送されることにより、過度な電圧がマイコン231に印加されることが防止される。   The insulation amplifier 225 limits the voltage value of the induced current generated by the power generation unit 207 to a predetermined value or less. As the insulation amplifier 225, a voltage drop element such as a resistor may be used, or a filter circuit that allows only a current having a voltage value equal to or lower than a predetermined threshold may be used. The induced current that has passed through the insulation amplifier 225 is transmitted to the frequency analysis unit 213 of the microcomputer 231. In general, since the drive current of the microcomputer 231 is often about several (mA), an excessive voltage is applied to the microcomputer 231 by transmitting the induced current to the microcomputer 231 via the insulation amplifier 225. It is prevented.

周波数解析部213は、例えばCPU等のプロセッサによって構成され、発電部207で発生した誘導電流の波形に対して周波数解析を行い、発電部207の可動部660の振動に対応する周波数成分を抽出する。周波数解析部213には、整流器209によって直流電流に変換される前の誘導電流が提供される。当該誘導電流の波形には、発電部207の可動部660の振動を表す波形が含まれているため、周波数解析部213によって周波数解析が行われることにより、可動部660の振動に対応する周波数成分を抽出することができる。例えば、周波数解析部213は、誘導電流の波形から、可動部660の1次振動に対応する周波数成分を抽出する。なお、周波数解析部213による周波数解析には、公知な各種の手法が用いられてよい。周波数解析部213は、抽出した可動部660の振動に対応する周波数成分についての情報を、フィルタ処理部205に提供する。   The frequency analysis unit 213 is configured by a processor such as a CPU, for example, performs frequency analysis on the waveform of the induced current generated by the power generation unit 207, and extracts a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 of the power generation unit 207. . The frequency analysis unit 213 is provided with an induced current before being converted into a direct current by the rectifier 209. Since the waveform of the induced current includes a waveform representing the vibration of the movable portion 660 of the power generation unit 207, the frequency analysis is performed by the frequency analysis unit 213, so that the frequency component corresponding to the vibration of the movable portion 660 is obtained. Can be extracted. For example, the frequency analysis unit 213 extracts a frequency component corresponding to the primary vibration of the movable unit 660 from the waveform of the induced current. Various known techniques may be used for frequency analysis by the frequency analysis unit 213. The frequency analysis unit 213 provides the filter processing unit 205 with information about the frequency component corresponding to the extracted vibration of the movable unit 660.

フィルタ処理部205は、例えばCPU等のプロセッサによって構成され、振動信号制御部219からの制御により、加速度センサ620によって検出された振動信号から、発電部207の可動部660の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理を行う。具体的には、フィルタ処理部205には、振動信号制御部219から、振動信号蓄積部221に記憶されている振動信号が提供される。また、フィルタ処理部205には、周波数解析部213によって抽出された可動部660の振動(例えば1次振動)に対応する周波数成分についての情報が提供される。従って、フィルタ処理部205は、例えば可動部660の1次振動に対応する周波数帯域の波形のみを除去する逆バンドパスフィルタを、振動信号に作用させ、ノイズとなり得る可動部660の振動に対応する周波数成分を除去することができる。フィルタ処理部205の駆動は、振動信号制御部219によって制御されてよく、振動信号制御部219は、例えば、振動信号が取得されている間に発電部207において発生した誘導電流に対する周波数解析部213による周波数解析処理が終了したタイミングで、当該振動信号に対してフィルタ処理部205にフィルタ処理を行わせることができる。フィルタ処理部205は、フィルタ処理を施した振動信号を処理後信号制御部227に提供する。   The filter processing unit 205 is configured by a processor such as a CPU, for example, and a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 of the power generation unit 207 from the vibration signal detected by the acceleration sensor 620 under the control of the vibration signal control unit 219. A filtering process is performed to remove. Specifically, the vibration signal stored in the vibration signal storage unit 221 is provided from the vibration signal control unit 219 to the filter processing unit 205. Further, the filter processing unit 205 is provided with information about frequency components corresponding to the vibration (for example, primary vibration) of the movable unit 660 extracted by the frequency analysis unit 213. Therefore, the filter processing unit 205 corresponds to the vibration of the movable unit 660 that may cause noise, for example, by causing an inverse bandpass filter that removes only the waveform of the frequency band corresponding to the primary vibration of the movable unit 660 to act on the vibration signal. The frequency component can be removed. The driving of the filter processing unit 205 may be controlled by the vibration signal control unit 219. The vibration signal control unit 219 may be, for example, a frequency analysis unit 213 for an induced current generated in the power generation unit 207 while the vibration signal is acquired. The filter processing unit 205 can perform filter processing on the vibration signal at the timing when the frequency analysis processing by is completed. The filter processing unit 205 provides the processed vibration signal to the post-processing signal control unit 227.

処理後信号制御部227は、例えばCPU等のプロセッサによって構成され、フィルタ処理が行われた後の振動信号に関する各種の処理を制御する。例えば、処理後信号制御部227は、処理後信号蓄積部229及び無線送信部215の駆動を制御し、フィルタ処理後の振動信号を処理後信号蓄積部229に記憶させたり、無線送信部215によって外部機器である設備診断PC30に送信させたりする。   The post-processing signal control unit 227 is configured by a processor such as a CPU, for example, and controls various processes related to the vibration signal after the filtering process is performed. For example, the post-processing signal control unit 227 controls the driving of the post-processing signal accumulation unit 229 and the wireless transmission unit 215, and stores the filtered vibration signal in the post-processing signal storage unit 229 or the wireless transmission unit 215. It is transmitted to the equipment diagnosis PC 30 which is an external device.

処理後信号蓄積部229は、各種の情報を記憶する記憶装置によって構成され、処理後信号制御部227からの制御により、フィルタ処理部205によってフィルタ処理が施された振動信号を一時的に記憶する。処理後信号蓄積部229におけるデータの記憶方式は任意であってよく、処理後信号蓄積部229は、例えば、HDD等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等、公知な各種の記憶デバイスによって構成され得る。処理後信号蓄積部229に一時的に記憶された振動信号が、処理後信号制御部227の制御によって、適切なタイミングで後段の無線送信部215に提供され得る。   The post-processing signal accumulation unit 229 is configured by a storage device that stores various types of information, and temporarily stores the vibration signal subjected to the filter processing by the filter processing unit 205 under the control of the post-processing signal control unit 227. . The storage method of data in the post-processing signal storage unit 229 may be arbitrary, and the post-processing signal storage unit 229 includes, for example, a magnetic storage unit device such as an HDD, a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, etc. It can be constituted by various known storage devices. The vibration signal temporarily stored in the post-processing signal accumulation unit 229 can be provided to the subsequent wireless transmission unit 215 at an appropriate timing under the control of the post-processing signal control unit 227.

無線送信部215は、所定の通信方式によって各種の情報を送信可能な通信装置によって構成され、処理後信号制御部227からの制御により、フィルタ処理後の振動信号を外部機器である設備診断PC30に送信する。例えば、無線送信部215は、所定の周波数帯域の電波を用いてフィルタ処理後の振動信号を送信してもよい。ただし、無線送信部215の通信方式はかかる例に限定されず、無線送信部215は、例えば、超音波や赤外線等、電波以外の周波数帯域の電磁波を用いて無線通信を行ってもよい。無線送信部215がフィルタ処理後の振動信号を送信するタイミングは、設備700の種類や、診断項目等に応じて適宜決定されてよい。例えば、数日間のように長期間に渡って取得された振動信号に基づいて診断を行いたい場合であれば、数日間分の振動データを処理後信号蓄積部229に一時的に蓄積しておき、診断を行うタイミングで、無線送信部215によって振動データが設備診断PC30に送信されてもよい。   The wireless transmission unit 215 is configured by a communication device capable of transmitting various types of information by a predetermined communication method. Under the control from the post-processing signal control unit 227, the filtered vibration signal is transmitted to the equipment diagnosis PC 30 that is an external device. Send. For example, the wireless transmission unit 215 may transmit the vibration signal after filter processing using radio waves in a predetermined frequency band. However, the communication method of the wireless transmission unit 215 is not limited to such an example, and the wireless transmission unit 215 may perform wireless communication using electromagnetic waves in a frequency band other than radio waves such as ultrasonic waves and infrared rays. The timing at which the wireless transmission unit 215 transmits the filtered vibration signal may be appropriately determined according to the type of equipment 700, diagnostic items, and the like. For example, if it is desired to make a diagnosis based on vibration signals acquired over a long period of time such as several days, vibration data for several days is temporarily stored in the post-processing signal storage unit 229. The vibration data may be transmitted to the equipment diagnosis PC 30 by the wireless transmission unit 215 at the timing of performing the diagnosis.

以上、図4を参照して、振動検出装置20の構成について説明した。   The configuration of the vibration detection device 20 has been described above with reference to FIG.

(2−3.設備診断PCの構成)
図5を参照して、設備診断PC30の構成についてより詳しく説明する。図5は、本実施形態に係る設備診断PC30の一構成例を示すブロック図である。図5では、図3に示す設備診断PC30の構成をより詳細に図示している。
(2-3. Configuration of equipment diagnosis PC)
With reference to FIG. 5, the configuration of the facility diagnosis PC 30 will be described in more detail. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the equipment diagnosis PC 30 according to the present embodiment. FIG. 5 illustrates the configuration of the facility diagnosis PC 30 illustrated in FIG. 3 in more detail.

図5を参照すると、設備診断PC30は、無線受信部301及び診断部303を有する。無線受信部301は、所定の通信方式によって各種の情報を受信可能な通信装置によって構成され、振動検出装置20の無線送信部215から送信されるフィルタ処理後の振動信号を受信する。無線受信部301の通信方式としては、振動検出装置20の無線送信部215と通信可能なように、例えば無線送信部215と同一のものが適宜設定され得る。無線受信部301は、受信したフィルタ処理後の振動信号を、診断部303に提供する。   Referring to FIG. 5, the facility diagnosis PC 30 includes a wireless reception unit 301 and a diagnosis unit 303. The wireless reception unit 301 is configured by a communication device that can receive various types of information using a predetermined communication method, and receives the filtered vibration signal transmitted from the wireless transmission unit 215 of the vibration detection device 20. As a communication method of the wireless reception unit 301, for example, the same communication method as that of the wireless transmission unit 215 can be set as appropriate so as to be able to communicate with the wireless transmission unit 215 of the vibration detection device 20. The wireless reception unit 301 provides the received filtered vibration signal to the diagnosis unit 303.

診断部303は、例えばCPU等のプロセッサによって構成され、フィルタ処理後の振動信号に基づいて設備700の診断を行う。診断部303は、フィルタ処理後の振動信号に対して、エンベロープ処理、周波数解析処理等、振動の解析に係る公知な各種の処理を行うことにより、設備700の診断を行うことができる。例えば、診断部303は、診断項目に応じて、周波数解析の結果から、ミドルレンジ及びハイレンジの周波数帯域における振動信号の特性を解析してもよい。また、設備診断PC30が備える記憶部(図示せず。)に、設備700ごとに取得された振動信号の履歴が記憶されてもよく、診断部303は、当該記憶部に記憶されている振動信号の履歴に基づいて、操業中に取得される振動信号の傾向を管理してもよい。   The diagnosis unit 303 is configured by a processor such as a CPU, for example, and diagnoses the facility 700 based on the vibration signal after the filter process. The diagnosis unit 303 can diagnose the facility 700 by performing various known processes related to vibration analysis such as envelope processing and frequency analysis processing on the vibration signal after the filter processing. For example, the diagnosis unit 303 may analyze the characteristics of the vibration signal in the middle-range and high-range frequency bands from the result of frequency analysis according to the diagnosis item. In addition, a history of vibration signals acquired for each facility 700 may be stored in a storage unit (not shown) included in the facility diagnosis PC 30, and the diagnosis unit 303 stores vibration signals stored in the storage unit. The tendency of the vibration signal acquired during operation may be managed on the basis of the history.

以上、図3−図5を参照して、設備診断システム1を構成する振動検出装置20及び設備診断PC30について詳細に説明した。以上説明したように、本実施形態に係る振動検出装置20は、設備の振動に応じた振動信号を検出する加速度センサ620と、設備の振動に応じた可動部660の振動により発電を行う発電部207と、を備えるとともに、検出された振動信号に対して、発電部207によって発電された電圧を表す波形から抽出される可動部660の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理が行われる。そして、フィルタ処理後の振動信号に基づいて、設備診断PC30において設備700の診断処理が行われる。振動信号を用いて設備の診断を行う際に、可動部660の振動成分はノイズとなり得るため、上記のようなフィルタ処理を行うことにより、ノイズとなり得る成分が除去された、より高精度な振動信号を得ることができ、より的確な設備700の診断が実現される。特に、例えば製鉄プラントのように、発電部207において高い発電量が求められ、発電部207の可動部660の振動加速度が大きくなる可能性がある場合には、本実施形態に係る振動検出装置20が好適に適用され得る。本実施形態によれば、発電部207における発電量が大きく、可動部660の振動加速度が大きい場合であっても、振動信号から、可動部660の振動成分の影響を効果的に除去することが可能となる。   In the above, with reference to FIGS. 3-5, the vibration detection apparatus 20 and equipment diagnosis PC30 which comprise the equipment diagnosis system 1 were demonstrated in detail. As described above, the vibration detection device 20 according to the present embodiment includes the acceleration sensor 620 that detects a vibration signal according to the vibration of the facility, and the power generation unit that generates power by the vibration of the movable unit 660 according to the vibration of the facility. 207, and the detected vibration signal is subjected to filter processing for removing a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 extracted from the waveform representing the voltage generated by the power generation unit 207. Then, on the basis of the vibration signal after the filtering process, the facility diagnosis PC 30 performs a diagnosis process on the facility 700. When the equipment is diagnosed using the vibration signal, the vibration component of the movable portion 660 can become noise. Therefore, the above-described filter processing removes the component that can be noise, so that the vibration with higher accuracy can be obtained. A signal can be obtained and more accurate diagnosis of the facility 700 is realized. In particular, when a high power generation amount is required in the power generation unit 207 and there is a possibility that the vibration acceleration of the movable unit 660 of the power generation unit 207 may increase, as in an iron manufacturing plant, for example, the vibration detection device 20 according to the present embodiment. Can be suitably applied. According to this embodiment, even when the power generation amount in the power generation unit 207 is large and the vibration acceleration of the movable unit 660 is large, the influence of the vibration component of the movable unit 660 can be effectively removed from the vibration signal. It becomes possible.

また、本実施形態では、振動検出装置20は、振動検出装置20の駆動を制御するマイコン231や、振動信号を無線で設備診断PC30に送信する送信装置233が、一体的に組み込まれて構成される。従って、振動検出装置20では、振動信号の検出、検出された振動信号に対するフィルタ処理、フィルタ処理後の振動信号の設備診断PC30への送信等の各種の処理が、所定のプログラムに従って自動的に行われる。また、振動検出装置20は、発電部207によって発電された電力によって駆動されるため、蓄電部であるバッテリ等の頻繁な交換作業も不要となる。従って、作業者は、振動検出装置20を設備700に取り付けた後は、設備診断PC30に随時送信される振動信号に基づいて設備700の診断を行うことができるため、診断作業をより効率的に行うことが可能となる。   Further, in the present embodiment, the vibration detection device 20 includes a microcomputer 231 that controls driving of the vibration detection device 20 and a transmission device 233 that wirelessly transmits a vibration signal to the equipment diagnosis PC 30. The Accordingly, the vibration detection device 20 automatically performs various processes such as detection of vibration signals, filter processing for the detected vibration signals, and transmission of the vibration signals after the filter processing to the equipment diagnosis PC 30 according to a predetermined program. Is called. Moreover, since the vibration detection apparatus 20 is driven by the electric power generated by the power generation unit 207, frequent replacement work such as a battery as a power storage unit is not necessary. Therefore, after attaching the vibration detection device 20 to the facility 700, the operator can diagnose the facility 700 based on the vibration signal transmitted from time to time to the facility diagnosis PC 30, so that the diagnosis work can be performed more efficiently. Can be done.

なお、上述した設備診断システム1の構成の中で、フィルタ処理部205、周波数解析部213、振動信号制御部219、蓄電制御部223、処理後信号制御部227及び診断部303は、CPU等のプロセッサによって実現される一機能であり得る。これらの機能は、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実現され得る。また、このような、本実施形態に係る設備診断システム1の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、各種の情報処理装置に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。   In the configuration of the equipment diagnosis system 1 described above, the filter processing unit 205, the frequency analysis unit 213, the vibration signal control unit 219, the power storage control unit 223, the post-processing signal control unit 227, and the diagnosis unit 303 include a CPU or the like. It may be a function realized by the processor. These functions can be realized by the processor operating according to a predetermined program. Moreover, it is possible to produce a computer program for realizing each function of the facility diagnosis system 1 according to the present embodiment, and to implement it in various information processing apparatuses. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.

なお、図3に示す例では、設備診断システム1は、振動検出装置20及び設備診断PC30によって構成されているが、本実施形態はかかる例に限定されない。設備診断システム1は、上述した各機能を実現するように構成されればよく、その具体的な構成は任意であってよい。例えば、周波数解析部213による周波数解析処理及びフィルタ処理部205によるフィルタ処理は、振動検出装置20によって行われなくてもよく、設備診断PC30(又は他の各種の情報処理装置)によって行われてもよい。この場合、振動検出装置20は、加速度センサ620によって検出された振動信号及び発電部207によって発電された電圧の波形を表す信号を、設備診断PC30に送信し、後段の処理は設備診断PC30によって行われ得る。振動検出装置20で行われる処理を少なくすることにより、振動検出装置20の消費電力を低減することができる。また、例えば数値計算に特化したサーバ等の情報処理装置において周波数解析処理及びフィルタ処理を行うことにより、より短時間でこれらの信号処理を行うことが可能となり、作業の効率化を図ることができる。   In the example illustrated in FIG. 3, the equipment diagnosis system 1 is configured by the vibration detection device 20 and the equipment diagnosis PC 30, but the present embodiment is not limited to such an example. The facility diagnosis system 1 only needs to be configured to realize the functions described above, and the specific configuration thereof may be arbitrary. For example, the frequency analysis processing by the frequency analysis unit 213 and the filter processing by the filter processing unit 205 may not be performed by the vibration detection device 20, and may be performed by the equipment diagnosis PC 30 (or other various information processing devices). Good. In this case, the vibration detection device 20 transmits the vibration signal detected by the acceleration sensor 620 and a signal representing the waveform of the voltage generated by the power generation unit 207 to the equipment diagnosis PC 30, and subsequent processing is performed by the equipment diagnosis PC 30. Can be broken. By reducing the processing performed by the vibration detection device 20, the power consumption of the vibration detection device 20 can be reduced. Further, for example, by performing frequency analysis processing and filter processing in an information processing device such as a server specialized in numerical computation, it becomes possible to perform these signal processing in a shorter time, thereby improving work efficiency. it can.

(3.振動検出方法)
図6を参照して、本実施形態に係る振動検出方法の処理手順について説明する。図6は、本実施形態に係る振動検出方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図6に示す各処理は、図3−図5に示す設備診断システム1の各構成によって実行され得る。
(3. Vibration detection method)
With reference to FIG. 6, the processing procedure of the vibration detection method according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the vibration detection method according to the present embodiment. Each process shown in FIG. 6 can be executed by each component of the equipment diagnosis system 1 shown in FIGS.

図6を参照すると、本実施形態に係る振動検出方法では、まず、診断対象の設備700に取り付けられた振動検出装置20の加速度センサ620によって、設備700の振動を表す振動信号が検出される(ステップS101)。そして、検出された振動信号が、増幅器203によって増幅され、A/D変換器217によってデジタル信号に変換される(ステップS103)。   Referring to FIG. 6, in the vibration detection method according to the present embodiment, first, a vibration signal representing the vibration of the facility 700 is detected by the acceleration sensor 620 of the vibration detection device 20 attached to the facility 700 to be diagnosed ( Step S101). The detected vibration signal is amplified by the amplifier 203 and converted into a digital signal by the A / D converter 217 (step S103).

一方、振動検出装置20の発電部207において発生した誘導電流(交流電流)から、発電部207の可動部660の振動を表す、1次振動に対応する周波数成分が抽出される(ステップS105)。ステップS105に示す処理は、例えば、図3及び図4に示す周波数解析部213によって行われ得る。なお、図6では、便宜的に、ステップS101、S103に示す処理の後にステップS105に示す処理が行われるように記載されているが、ステップS101、S103に示す処理と、ステップS105に示す処理とは並行して行われてよい。   On the other hand, a frequency component corresponding to the primary vibration representing the vibration of the movable portion 660 of the power generation unit 207 is extracted from the induced current (alternating current) generated in the power generation unit 207 of the vibration detection device 20 (step S105). The process shown in step S105 can be performed by, for example, the frequency analysis unit 213 shown in FIGS. In FIG. 6, for convenience, it is described that the process shown in step S105 is performed after the process shown in steps S101 and S103. However, the process shown in steps S101 and S103 and the process shown in step S105 are described. May be performed in parallel.

次に、検出された振動信号から、発電部207の可動部660の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理が行われる(ステップS107)。具体的には、ステップS107では、ステップS103に示す処理で取得された振動信号に対して、ステップS105に示す処理で取得された1次振動に対応する周波数帯域以外の周波数の信号を通過させる逆バンドパスフィルタ処理が行われる。ステップS107に示す処理は、例えば、図3及び図4に示すフィルタ処理部205によって行われ得る。なお、図6では、一例として、ステップS105において1次振動に対応する周波数成分が抽出され、ステップS107において1次振動に対応する周波数成分に基づくフィルタ処理が行われているが、ステップS105では、他の次数のモードの振動に対応する周波数成分が抽出されてもよく、ステップS107では、抽出された他の次数のモードの振動に対応する周波数成分を用いたフィルタ処理が行われてもよい。   Next, a filtering process is performed to remove a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit 660 of the power generation unit 207 from the detected vibration signal (step S107). Specifically, in step S107, the reverse of passing the signal of the frequency other than the frequency band corresponding to the primary vibration acquired in the process shown in step S105 with respect to the vibration signal acquired in the process shown in step S103. Band pass filter processing is performed. The process shown in step S107 can be performed by, for example, the filter processing unit 205 shown in FIGS. In FIG. 6, as an example, the frequency component corresponding to the primary vibration is extracted in step S105, and the filtering process based on the frequency component corresponding to the primary vibration is performed in step S107. In step S105, The frequency component corresponding to the vibration of the other order mode may be extracted, and in step S107, the filtering process using the frequency component corresponding to the extracted vibration of the other order mode may be performed.

次に、フィルタ処理後の振動信号が、振動検出装置20から設備診断PC30に送信される(ステップS109)。ステップS109に示す処理では、例えば図3−図5に示す無線送信部215及び無線受信部301によって、所定のタイミングで振動信号の送受信が行われ得る。   Next, the vibration signal after the filter processing is transmitted from the vibration detection device 20 to the equipment diagnosis PC 30 (step S109). In the process shown in step S109, the vibration signal can be transmitted and received at a predetermined timing by, for example, the wireless transmission unit 215 and the wireless reception unit 301 illustrated in FIGS.

以降の処理は、設備診断PC30において行われる診断処理に対応している。設備診断PC30では、まず、受信したフィルタ処理後の振動信号に対して、診断項目に応じて、診断対象となる周波数帯域のみを抽出するフィルタ帯域の選定が行われる(ステップS111)。そして、抽出された周波数帯域の振動信号に対して、エンベロープ処理が行われ(ステップS113)、周波数解析処理が行われる(ステップS115)。ステップS111〜ステップS115に示す処理は、例えば図3及び図5に示す診断部303によって行われ得る。なお、ステップS111〜ステップS115に示す処理は、本実施形態において設備診断PC30によって行われ得る診断処理の一例である。本実施形態では、診断処理として、振動を解析する際に一般的に行われている他の公知な各種の処理が行われてよい。   Subsequent processing corresponds to diagnostic processing performed in the equipment diagnosis PC 30. In the equipment diagnosis PC 30, first, a filter band for extracting only a frequency band to be diagnosed is selected for the received vibration signal after the filter process according to the diagnosis item (step S111). Then, envelope processing is performed on the extracted vibration signal in the frequency band (step S113), and frequency analysis processing is performed (step S115). The processing shown in steps S111 to S115 can be performed by the diagnosis unit 303 shown in FIGS. 3 and 5, for example. In addition, the process shown to step S111-step S115 is an example of the diagnostic process which can be performed by equipment diagnosis PC30 in this embodiment. In the present embodiment, as the diagnosis process, various other known processes that are generally performed when analyzing vibration may be performed.

以上、図6を参照して、本実施形態に係る振動検出方法の処理手順について説明した。なお、本実施形態に係る振動検出方法では、ステップS103において振動検出装置20を設備700に取り付けた後は、ステップS105、S107に示す処理は、例えば振動検出装置20に備えられるマイコンのプロセッサや、設備診断PCのプロセッサ等により、所定のプログラムに従って自動的に実行され得る。従って、作業者は、振動検出装置20を設備700に取り付けた後は、設備診断PC30による診断結果を参照することにより、設備700の診断を行うことができる。よって、設備700の診断作業をより効率的に行うことが可能となる。   The processing procedure of the vibration detection method according to the present embodiment has been described above with reference to FIG. In the vibration detection method according to the present embodiment, after the vibration detection device 20 is attached to the facility 700 in step S103, the processing shown in steps S105 and S107 is performed by, for example, a microprocessor processor provided in the vibration detection device 20, It can be automatically executed according to a predetermined program by the processor of the equipment diagnosis PC. Therefore, after attaching the vibration detection apparatus 20 to the facility 700, the operator can diagnose the facility 700 by referring to the diagnosis result by the facility diagnosis PC 30. Therefore, the diagnosis work of the facility 700 can be performed more efficiently.

本発明の効果を確認するために、本発明を製鉄プラントにおける実際の装置に対して適用した実施例について説明する。実施例として、本実施形態に係る振動検出装置60を、搬送ロールの減速機出力軸の軸受に取り付け、フィルタ処理前後の振動信号を取得した。   In order to confirm the effect of the present invention, an embodiment in which the present invention is applied to an actual apparatus in an iron manufacturing plant will be described. As an example, the vibration detection device 60 according to the present embodiment was attached to the bearing of the speed reducer output shaft of the transport roll, and vibration signals before and after the filter processing were acquired.

図7及び図8に、本実施形態に係る振動検出装置60によって取得された、フィルタ処理前後の振動信号の波形を示す。図7及び図8は、本実施形態に係る振動検出装置60によって取得された、フィルタ処理前後の振動信号の波形を示す図である。図7及び図8では、横軸に時間を取り、縦軸に振動加速度を取り、両者の関係性をプロットしている。   7 and 8 show the waveforms of the vibration signals obtained before and after the filter processing acquired by the vibration detection device 60 according to the present embodiment. 7 and 8 are diagrams illustrating the waveforms of the vibration signals before and after the filter processing acquired by the vibration detection device 60 according to the present embodiment. In FIGS. 7 and 8, time is plotted on the horizontal axis, vibration acceleration is plotted on the vertical axis, and the relationship between the two is plotted.

図7は、軸受が比較的良好な状態で動作している場合における振動信号の一例を示している。図7を参照すると、フィルタ処理前の振動信号は、低周波の波形(正弦波)に、高周波の波形が重畳した波形を有している(図中(a))。なお、図7(a)は、上述した図2に示す波形と同一の波形である。図7(a)に示す振動信号が取得されている間に発電部207において発電された電流波形に対して、図3及び図4に示す周波数解析部213によって周波数解析を行った結果、可動部660の1次振動数に対応する周波数は、11±α(Hz)(αは10(%))であることが分かった。そこで、図7(a)に示す振動信号に対して、図3及び図4に示すフィルタ処理部205によって、11±α(Hz)(すなわち、9.9(Hz)〜12.1(Hz))の周波数帯域の波形を除去する逆バンドパスフィルタ処理を施した。その結果、振動信号から低周波成分が除去され、高周波成分のみが抽出された振動信号の波形を得ることができた(図中(b))。図7(b)に示す振動信号の波形は、加速度センサ620によって検出された振動信号から、可動部660の振動に対応する周波数成分が除去されたものであり、軸受の診断に際してノイズとなり得る周波数成分が除去されたものであると言える。図7に示すように、本実施形態に係る振動検出装置60を適用することにより、ノイズとなり得る成分が除去され、設備の状態を示す振動信号がより高精度に取得されることが確認された。   FIG. 7 shows an example of a vibration signal when the bearing is operating in a relatively good state. Referring to FIG. 7, the vibration signal before the filter processing has a waveform in which a high-frequency waveform is superimposed on a low-frequency waveform (sine wave) ((a) in the figure). Note that FIG. 7A shows the same waveform as that shown in FIG. As a result of performing frequency analysis on the current waveform generated in the power generation unit 207 while the vibration signal illustrated in FIG. 7A is acquired by the frequency analysis unit 213 illustrated in FIGS. It was found that the frequency corresponding to the primary frequency of 660 was 11 ± α (Hz) (α was 10 (%)). Therefore, 11 ± α (Hz) (ie, 9.9 (Hz) to 12.1 (Hz) is applied to the vibration signal shown in FIG. 7A by the filter processing unit 205 shown in FIGS. The inverse band pass filter processing which removes the waveform of the frequency band of) was performed. As a result, the low frequency component was removed from the vibration signal, and the waveform of the vibration signal from which only the high frequency component was extracted could be obtained ((b) in the figure). The vibration signal waveform shown in FIG. 7B is obtained by removing the frequency component corresponding to the vibration of the movable portion 660 from the vibration signal detected by the acceleration sensor 620, and may be a noise that can be a noise when diagnosing the bearing. It can be said that the component has been removed. As shown in FIG. 7, by applying the vibration detection device 60 according to the present embodiment, it was confirmed that a component that could be noise was removed, and a vibration signal indicating the state of the equipment was obtained with higher accuracy. .

一方、図8は、軸受の外輪転動面の一部に損傷が発生している場合における振動信号の一例を示している。図8を参照すると、フィルタ処理前の振動信号は、図7に示す波形に比べて高周波成分が支配的ではあるが、やはり、低周波の波形(正弦波)に、高周波の波形が重畳した波形を有している(図中(a))。図8(a)に示す振動信号に対しても、同様に、周波数解析部213によって、発電部630において発電された電流波形に対する周波数解析を行った結果、可動部660の1次振動数に対応する周波数は、9±α(Hz)(αは10(%))であることが分かった。そこで、図8(a)に示す振動信号に対して、図3及び図4に示すフィルタ処理部205によって、9±α(Hz)(すなわち、8.1(Hz)〜9.9(Hz))の周波数帯域の波形を除去する逆バンドパスフィルタ処理を施した。   On the other hand, FIG. 8 shows an example of a vibration signal when a part of the outer ring rolling surface of the bearing is damaged. Referring to FIG. 8, the vibration signal before the filter processing is dominant in the high frequency component as compared with the waveform shown in FIG. 7, but again the waveform in which the high frequency waveform is superimposed on the low frequency waveform (sine wave). ((A) in the figure). Similarly, with respect to the vibration signal shown in FIG. 8A, the frequency analysis unit 213 similarly performs frequency analysis on the current waveform generated by the power generation unit 630, and as a result, corresponds to the primary frequency of the movable unit 660. It was found that the frequency to perform was 9 ± α (Hz) (α was 10 (%)). Therefore, 9 ± α (Hz) (that is, 8.1 (Hz) to 9.9 (Hz) is applied to the vibration signal illustrated in FIG. 8A by the filter processing unit 205 illustrated in FIGS. 3 and 4. The inverse band pass filter processing which removes the waveform of the frequency band of) was performed.

図8(b)は、図8(a)に示す振動信号に対してフィルタ処理を施した後の振動信号の波形を図示している。図8(b)に示すように、本実施形態に係るフィルタ処理を行うことにより、図8(a)に示す振動信号から低周波成分が除去され、高周波成分のみが抽出されていることが分かる。図8(b)に示す、ノイズとなり得る成分が除去された振動信号を用いて軸受の診断を行うことにより、軸受の異常がより高精度に判断され得る。   FIG. 8B illustrates a waveform of the vibration signal after the filter process is performed on the vibration signal illustrated in FIG. As shown in FIG. 8B, it can be seen that by performing the filter processing according to the present embodiment, the low frequency component is removed from the vibration signal shown in FIG. . The bearing abnormality can be determined with higher accuracy by performing the diagnosis of the bearing using the vibration signal from which the component that can be noise is removed as shown in FIG.

以上、図7及び図8を参照して、本発明を実際の設備に適用した実施例について説明した。   In the above, the Example which applied this invention to the actual installation was described with reference to FIG.7 and FIG.8.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

1 設備診断システム
20、60 振動検出装置
30 設備診断PC
201 振動信号検出部
203 増幅器
205 フィルタ処理部
207 発電部
209 整流器
211 蓄電部
213 周波数解析部
215 無線送信部
217 A/D変換器
219 振動信号制御部
221 振動信号蓄積部
223 蓄電制御部
225 絶縁アンプ
227 処理後信号制御部
229 処理後信号蓄積部
231 マイコン
233 送信装置
301 無線受信部
303 診断部
610、680 筐体
620 加速度センサ
630 発電部
640 コイル
650 錘
655 ばね
660 可動部
670 永久磁石
700 設備
1 Equipment diagnosis system 20, 60 Vibration detection device 30 Equipment diagnosis PC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 Vibration signal detection part 203 Amplifier 205 Filter process part 207 Electric power generation part 209 Rectifier 211 Power storage part 213 Frequency analysis part 215 Wireless transmission part 217 A / D converter 219 Vibration signal control part 221 Vibration signal storage part 223 Power storage control part 225 Insulation amplifier 227 Post-processing signal control unit 229 Post-processing signal accumulation unit 231 Microcomputer 233 Transmitting device 301 Wireless reception unit 303 Diagnosis unit 610, 680 Case 620 Acceleration sensor 630 Power generation unit 640 Coil 650 Weight 655 Spring 660 Movable unit 670 Permanent magnet 700 Equipment

Claims (4)

設備の振動を検出する振動センサと、前記設備の振動に応じて可動部を振動させることにより発電を行う発電部と、を備える振動検出装置を用いて設備の振動を検出する振動検出方法であって、
前記発電部によって発電された電圧を表す波形に基づいて、前記可動部の振動に対応する周波数成分を抽出する周波数解析処理を行うステップと、
前記振動センサによって検出された設備の振動を表す振動信号から、抽出された前記可動部の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理を行うステップと、
を含む、ことを特徴とする、振動検出方法。
A vibration detection method for detecting vibration of equipment using a vibration detection device comprising: a vibration sensor that detects vibration of the equipment; and a power generation unit that generates power by vibrating a movable part according to the vibration of the equipment. And
Performing a frequency analysis process for extracting a frequency component corresponding to the vibration of the movable part based on a waveform representing a voltage generated by the power generation part;
Performing a filtering process to remove a frequency component corresponding to the vibration of the movable part extracted from the vibration signal representing the vibration of the equipment detected by the vibration sensor;
A vibration detection method comprising:
前記振動検出装置は、前記発電部によって発電された電力を蓄える蓄電部と、前記周波数解析処理及び前記フィルタ処理を行うプロセッサと、前記フィルタ処理によって前記可動部の振動に対応する周波数成分が除去された振動信号を外部機器に無線送信する送信装置と、を更に備え、
前記振動センサ、前記プロセッサ及び前記送信装置は、前記蓄電部から供給される電力に基づいて動作する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の振動検出方法。
The vibration detection device includes a power storage unit that stores power generated by the power generation unit, a processor that performs the frequency analysis process and the filter process, and a frequency component corresponding to the vibration of the movable part is removed by the filter process. A transmission device that wirelessly transmits the vibration signal to an external device,
The vibration sensor, the processor, and the transmission device operate based on power supplied from the power storage unit.
The vibration detection method according to claim 1, wherein:
設備の振動を検出する振動センサと、
前記設備の振動に応じて可動部を振動させることにより発電を行う発電部と、
前記発電部によって発電された電圧を表す波形に基づいて、前記可動部の振動に対応する周波数成分を抽出する周波数解析部と、
前記振動センサによって検出された設備の振動を表す振動信号から、前記周波数解析部によって抽出された前記可動部の振動に対応する周波数成分を除去するフィルタ処理部と、
を備えることを特徴とする、振動検出装置。
A vibration sensor for detecting the vibration of the facility;
A power generation unit that generates power by vibrating the movable part according to the vibration of the facility;
Based on the waveform representing the voltage generated by the power generation unit, a frequency analysis unit that extracts a frequency component corresponding to the vibration of the movable unit,
A filter processing unit for removing a frequency component corresponding to the vibration of the movable part extracted by the frequency analysis unit from a vibration signal representing the vibration of the equipment detected by the vibration sensor;
A vibration detection apparatus comprising:
前記発電部によって発電された電力を蓄える蓄電部と、前記フィルタ処理部によって前記可動部の振動に対応する周波数成分が除去された振動信号を外部機器に無線送信する送信装置と、を更に備え、
前記振動センサ、前記周波数解析部、前記フィルタ処理部及び前記送信装置は、前記蓄電部から供給される電力に基づいて動作する、
ことを特徴とする、請求項3に記載の振動検出装置。


A power storage unit that stores electric power generated by the power generation unit, and a transmission device that wirelessly transmits to the external device a vibration signal from which a frequency component corresponding to vibration of the movable unit has been removed by the filter processing unit,
The vibration sensor, the frequency analysis unit, the filter processing unit, and the transmission device operate based on power supplied from the power storage unit.
The vibration detection device according to claim 3, wherein


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