JP2018207650A - Feature quantity evaluation system for rotary electric machine and feature quantity evaluation method for rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の監視システムおよび監視方法に係り、特に、異常状態の効率的な監視に有効な技術に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine monitoring system and a monitoring method, and more particularly to a technique effective for efficient monitoring of abnormal conditions.
タービン発電機のような回転電機には多数の振動センサ、電磁気的センサ、温度センサが取り付けられており、振動や電気、磁気、温度などの特徴量について常時監視を行っている。 A large number of vibration sensors, electromagnetic sensors, and temperature sensors are attached to a rotating electric machine such as a turbine generator, and feature quantities such as vibration, electricity, magnetism, and temperature are constantly monitored.
特に、運転2倍周波数成分の電磁振動の予兆をとらえるために電磁振動の監視を常時実施する場合は回転4倍周波数を超えるサンプリング周波数でデータの収集を行う必要がある。運転周波数は50Hzないし60Hzであることが多く、この4倍以上のサンプリング周波数で常時データを取得し続ける場合はそのデータ量が膨大となる。データ保存領域も有限であるため、これらの特徴量のデータ取得を効率的に実施する必要がある。 In particular, when monitoring the electromagnetic vibration at all times in order to catch the sign of the electromagnetic vibration of the double frequency component during operation, it is necessary to collect data at a sampling frequency exceeding the quadruple rotation frequency. The operating frequency is often 50 Hz to 60 Hz, and the amount of data becomes enormous when data is continuously acquired at a sampling frequency of four times or more. Since the data storage area is also limited, it is necessary to efficiently acquire data of these feature amounts.
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献1のような技術がある。特許文献1には「振動センサからの信号を収集するデータ収集部とデータ解析部と異常の有無を監視するデータ監視部とを有し、データの異常が判定された場合にデータを保存部へデータを保存する振動監視装置とそのアルゴリズムの例」が開示されている。 As a background art in this technical field, for example, there is a technique such as Patent Document 1. Patent Document 1 “has a data collection unit that collects signals from a vibration sensor, a data analysis unit, and a data monitoring unit that monitors whether there is an abnormality, and transfers data to a storage unit when data abnormality is determined. An example of a vibration monitoring device for storing data and an algorithm thereof is disclosed.
また、特許文献2には「広範囲で多点の振動監視をし、検出データの相関関係から、振動の伝達経路や異常発生場所の特定等の異常原因を推定する遠隔振動監視装置」が開示されている。
Further,
有限なデータ容量を考慮して、回転電機の運転中に何らかの異常が発生した場合に、その異常を検知して振動や電気、磁気、温度などの特徴量(データ)の保存を行うことが考えられるが、異常が発生する直前のデータを得ることができず、異常原因の究明が困難になる恐れがある。 Considering the finite data capacity, if any abnormality occurs during the operation of the rotating electrical machine, it is possible to detect the abnormality and save the feature quantity (data) such as vibration, electricity, magnetism, temperature, etc. However, data immediately before the occurrence of the abnormality cannot be obtained, and it may be difficult to investigate the cause of the abnormality.
また、回転電機の稼働をより効率的に把握するには、回転電機の運転開始時や運転停止時、運転条件変化時(電流や電圧、回転数等の変化時)のデータも監視するのが有効だが、これらのデータを収集しようとした場合、さらにデータ量が増大することになる。 In addition, in order to grasp the operation of the rotating electrical machine more efficiently, it is also necessary to monitor data at the time of starting or stopping the operation of the rotating electrical machine and when the operating conditions change (when the current, voltage, rotational speed, etc. change). Although effective, if you try to collect these data, the amount of data will increase further.
上記特許文献1および特許文献2はいずれも振動監視に関する技術であるが、上記のような異常発生前後でのデータの取得や運転条件変化時のデータの取得に関する記載はなされていない。
Although both Patent Document 1 and
そこで、本発明の目的は、回転電機の監視システムおよび監視方法において、回転電機の運転状態を示す特徴量が変化した場合に、所定の条件下で当該特徴量のデータを選択的に取得し保存することで、データ容量の増大を抑えつつ重要データを確実に取得し、異常状態の効率的な監視が可能な回転電機の特徴量評価システムおよび特徴量評価方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to selectively acquire and store data of a feature value under a predetermined condition when the feature value indicating the operating state of the rotating electrical machine changes in the monitoring system and monitoring method of the rotating electrical machine. Thus, an object of the present invention is to provide a feature quantity evaluation system and a feature quantity evaluation method for a rotating electrical machine that can reliably acquire important data while suppressing an increase in data capacity and can efficiently monitor an abnormal state.
上記課題を解決するために、本発明は、回転電機の運転状態を示す特徴量を評価する特徴量評価システムであって、前記回転電機の特徴量を計測する特徴量計測装置と、前記特徴量計測装置で計測した特徴量を一時的に集積するデータ集積装置と、前記データ集積装置に集積した特徴量を数値的に解析するデータ解析装置と、前記データ解析装置で解析した解析データを予め設定した閾値と比較判定するデータ判定装置と、前記解析データを保存するデータ保存装置と、を備え、前記データ判定装置において、前記解析データが前記閾値以上であると判定した場合、前記解析データが前記閾値以上となる時点の前後の所定の期間の特徴量を選択して前記データ保存装置へ保存することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a feature quantity evaluation system for evaluating a feature quantity indicating an operating state of a rotating electrical machine, the feature quantity measuring apparatus for measuring the feature quantity of the rotating electrical machine, and the feature quantity. A data accumulation device that temporarily accumulates feature quantities measured by the measurement device, a data analysis apparatus that numerically analyzes the feature quantities accumulated in the data accumulation device, and analysis data analyzed by the data analysis apparatus are preset. And a data storage device that stores the analysis data. When the data determination device determines that the analysis data is equal to or greater than the threshold, the analysis data is A feature amount for a predetermined period before and after a time when the threshold value is exceeded is selected and stored in the data storage device.
また、本発明は、回転電機の運転状態を示す特徴量を評価する特徴量評価方法であって、前記回転電機の特徴量を計測し、前記計測した特徴量を一時的に集積し、前記集積した特徴量を数値的に解析し、前記解析した特徴量の解析データを予め設定した閾値と比較判定し、前記解析データが前記閾値以上であると判定した場合、前記解析データが前記閾値以上となる時点の前後の所定の期間の特徴量を選択して当該解析データを保存することを特徴とする。 The present invention is also a feature quantity evaluation method for evaluating a feature quantity indicating an operating state of a rotating electrical machine, wherein the feature quantity of the rotating electrical machine is measured, the measured feature quantity is temporarily accumulated, and the accumulation is performed. The analyzed feature value is numerically analyzed, the analysis data of the analyzed feature value is compared with a preset threshold value, and when the analysis data is determined to be equal to or greater than the threshold value, the analysis data is equal to or greater than the threshold value. A feature amount for a predetermined period before and after a certain point is selected and the analysis data is stored.
本発明によれば、回転電機の監視システムおよび監視方法において、データ容量の増大を抑えつつ重要データを確実に取得し、異常状態の効率的な監視が可能な回転電機の特徴量評価システムおよび特徴量評価方法を実現することができる。 According to the present invention, in a rotating electrical machine monitoring system and monitoring method, a rotating electrical machine feature quantity evaluation system and characteristics capable of reliably acquiring important data and efficiently monitoring abnormal states while suppressing an increase in data capacity. A quantity evaluation method can be realized.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the overlapping portions is omitted.
図1から図5を参照して、本発明の第1の実施例の回転電機の特徴量評価システムおよび特徴量評価方法について説明する。図1は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図2は監視対象となる回転電機の一部断面図である。図3は本実施例の特徴量評価システムによる解析後のデータ保存時間帯の例を示す図である。また、図4は運転条件が変化する場合のデータ保存時間帯の例を示している。図5は本実施例の回転電機の特徴量評価方法を示すフローチャートであり、図1の特徴量評価システムに対応する本発明の代表的な特徴量評価方法の例を示している。 With reference to FIGS. 1 to 5, a feature amount evaluation system and feature amount evaluation method for a rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the rotating electrical machine to be monitored. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a data storage time zone after analysis by the feature amount evaluation system of the present embodiment. FIG. 4 shows an example of the data storage time zone when the operating conditions change. FIG. 5 is a flowchart showing a feature quantity evaluation method for a rotating electrical machine according to this embodiment, and shows an example of a typical feature quantity evaluation method of the present invention corresponding to the feature quantity evaluation system of FIG.
なお、本実施例では、特徴量評価(計測)装置として振動センサをタービン発電機に適用する場合で説明するが、特徴量を評価(計測)することができれば電気センサや磁気センサ、温度センサなどのセンサを適用しても良い。また、本発明はタービン発電機に限定されるものではなく、それ以外の回転電機に適用しても良い。 In this embodiment, a vibration sensor is applied to a turbine generator as a feature quantity evaluation (measurement) device. However, if a feature quantity can be evaluated (measured), an electric sensor, a magnetic sensor, a temperature sensor, etc. The sensor may be applied. Further, the present invention is not limited to the turbine generator, and may be applied to other rotating electric machines.
まず、図2を用いて本発明の対象となる回転電機の構造について述べる。回転電機100は、主として円筒状の固定子110とその内側に回転可能に支持される回転子120とで構成される。固定子110は、固定子鉄心111、固定子コイル112、固定子フレーム113から構成される。固定子コイル112は、固定子鉄心111の内周に形成されたスロットに巻回される。
First, the structure of the rotating electrical machine that is the subject of the present invention will be described with reference to FIG. The rotating
回転電機100の固定子コイルエンド114は、主として固定子鉄心111から軸方向に固定子コイル112が突出した部分とそれを支持する支持部材群とで構成され、運転時に作用する電磁力によって固定子コイルエンド114が振動する場合がある。特に、定格運転時においては電磁力が楕円に変形するように作用し、かつ変形は回転子の回転に合わせて回転することから、固定子コイルエンド部114について径・周方向で構成される面を見た場合に固定子コイルエンド部114が楕円状に変形する振動モードを抑制する必要がある。打撃試験においてはこの固定子コイルエンド114が楕円状に変形するモードが複数存在する。運転2倍周波数と楕円状に変形するモードの固有振動数とが合致する場合、固定子コイルエンド114で大きな振動が発生する。
The
この現象に対して、運転状態を監視するために固定子系である固定子鉄心111、固定子コイルエンド114、固定子フレーム113に振動センサが取り付けられる場合がある。例えば、この振動センサは振動量が大きくなりやすく振動モードが捕捉しやすい固定子コイル112の端部や固定子鉄心111の端部に振動モードや振動の方向性を考慮して複数個取り付けられる。また、固定子鉄心111の振動モードの捕捉をするために固定子鉄心111の振動の節部と腹部などに振動モードや振動の方向性を考慮して複数個取り付けられる。
In response to this phenomenon, vibration sensors may be attached to the
2極の回転電機の場合、固定子コイルエンド部114が楕円状に変形する振動モードが回転2倍周波数で出現する。この振動モードの捕捉のためには、回転周波数の4倍を超えるサンプリング周波数でセンサの特徴量を取得する必要がある。この特徴量を全てのセンサで常時取得し続けるとデータ量が膨大となり、データ保存領域(保存容量)が不足する可能性がある。データ保存領域(保存容量)不足を懸念してデータ保存間隔を任意の時間に定めた場合、データが制限値を上回る等の大きく変化した瞬間にデータ取得が不可能な場合がある。
In the case of a two-pole rotating electric machine, a vibration mode in which the stator
図1に本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示す。本実施例の特徴量評価システム10は、図1に示すように、種々のセンサや電磁気的センサ、温度センサなどで構成される特徴量計測装置A1Aおよび特徴量計測装置B1B、データロガーなどで構成されるデータ集積装置2、フーリエ変換器などで構成されるデータ解析装置3、データ判定装置4、ハードディスクなどで構成されるデータ保存装置5が接続されて構成されている。また、運転状態の変化を捕捉する運転状態判定装置6とデータ判定装置4とを接続し、連携を保っている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the feature
なお、図1において特徴量計測装置は複数個示しているが(ここではA,B二つの特徴量計測装置)、特徴量計測装置以外の他の装置(例えばデータ集積装置2やデータ保存装置5)が複数個あってもよい。
Although a plurality of feature quantity measuring devices are shown in FIG. 1 (here, two feature quantity measuring devices A and B), other devices other than the feature quantity measuring device (for example, the
図1の構成において、具体的には、回転電機100に取り付けた特徴量計測装置1(特徴量計測装置A1A,特徴量計測装置B1B)で計測されるデータをデータ集積装置2へ一時的に保存し、データ解析装置3にて数値的に解析する。解析後のデータが予め設定していた閾値を超える場合にデータ保存の可否判定をデータ判定装置4で行い、データ集積装置2に保存されていたデータをデータ保存装置5へ保存する。
In the configuration of FIG. 1, specifically, data measured by the feature amount measuring device 1 (feature amount measuring device A1A, feature amount measuring device B1B) attached to the rotating
解析後のデータを保存する際、図3に示すような閾値を超える前後の任意時間帯t1とt2との間のデータを保存し、この時間帯を外れたデータについては棄却(破棄)する。なお、T1=t0−t1とT2=t2−t0とは異なる値であってもよい。つまり、データ保存装置5へデータを保存する時間帯は、閾値を超える前後で同じ長さの時間帯であってもよく(T1=T2)、異なる長さであってもよい(T1>T2またはT1<T2)。
When storing the data after analysis, data between arbitrary time zones t1 and t2 before and after exceeding the threshold as shown in FIG. 3 is saved, and data outside this time zone is rejected (discarded). Note that T 1 = t 0 -t 1 and T 2 = t 2 -t 0 may be different values. That is, the time zone for storing data in the
また、任意の特徴量が閾値を上回り、他の特徴量が閾値を上回らない場合においても、双方のデータを保存してもよい。特徴量計測装置のサンプリング数は回転周波数の4倍を上回るものとする。また、運転状態判定装置6により運転状態を監視し、回転電機100の回転数や有効電力等が変化する場合も変化した前後の任意の時間帯のデータを保存する。
Further, even when an arbitrary feature amount exceeds the threshold value and other feature amounts do not exceed the threshold value, both data may be stored. It is assumed that the sampling number of the feature quantity measuring device exceeds four times the rotation frequency. In addition, the operation state is monitored by the operation
本発明により、回転電機100の運転状態を示すデータ(特徴量)が閾値を超えたり、回転電機100に何らかの異常事象が発生した場合に確実にデータを取得することができ、データ(特徴量)が閾値を超えた原因の究明が比較的容易となる。これにより対策に要する時間の低減を図ることができる。特に、サンプリング周波数を回転周波数の4倍以上に設定しデータ解析装置3で周波数成分を分析することにより、固定子コイルエンド部114の回転2倍周波数成分の電磁振動を漏れなく捕捉することが可能となる。
According to the present invention, when the data (feature amount) indicating the operating state of the rotating
また、運転状態判定装置6で運転状態の変化を監視して運転条件変化時にもデータを取得することにより、現象解明のための物理モデルを取得することができる。図4に示すように、時刻t3からt4にかけて運転条件が徐々に変化する場合、運転条件変化前の任意の時間T1と運転条件変化時と運転条件変化後の任意の時間T2のデータ、すなわち時刻t5からt6の間のデータをデータ保存装置5へ保存する。
Further, a physical model for elucidating the phenomenon can be acquired by monitoring the change of the driving state with the driving
例えば、固定子コイル112に流れる電流値が変化する場合、電磁力は電流値の2乗値に比例するため固定子コイル112の振動振幅も電流の2乗値と相関関係を有する。振動現象解明のためには、有効電力や無効電力が変化するような複雑な場合についてもデータを取得する必要がある。
For example, when the current value flowing through the
ここで、運転状態の変化とは電磁気的パラメータの変化だけではなく、起動や停止のための回転子120の回転数の変化なども含まれる。例えば、励磁機を作動させずに回転周波数のみを変化させて電磁力を作用させない場合にもデータを取得しデータ解析装置3で振動の周波数成分を分析することにより、回転2倍周波数の電磁振動の他に、回転子120の回転やその振動伝達に由来する機械加振による振動現象を捕捉することができる。固定子110には複数のセンサが取り付けられているため、振動モードの取得が可能になるとともに、機械加振の共振周波数を取得することができる。
Here, the change in the operating state includes not only a change in electromagnetic parameters but also a change in the number of rotations of the
この機械加振は固定子鉄心111と回転子120との間の距離を変化させるため電磁振動にも間接的に影響を及ぼす可能性があり、電磁気的センサの情報を併せて取得して両者のデータを解析することで機械加振が影響する電磁振動の現象を捕捉することができる。これらの振動現象の設計や保守への反映によって固定子系の信頼性向上を図ることができる。
Since this mechanical vibration changes the distance between the
上記で説明した特徴量評価システムを用いた特徴量評価方法を図5のフローチャートに示す。 A feature amount evaluation method using the feature amount evaluation system described above is shown in the flowchart of FIG.
先ず、回転電機100に取り付けた特徴量計測装置(センサ)1により回転電機100の振動や温度などの運転状態を計測する。(ステップS1)
次に、ステップS1で計測した計測データをデータロガーなどで構成されるデータ集積装置2へ一時的に保存する。(ステップS2)
続いて、データ集積装置2に一時的に保存された計測データに対し、フーリエ変換器などで構成されるデータ解析装置3により数値解析を行う。(ステップS3)
上記のステップS1からステップS3までの処理と並行して、運転状態判定装置6により回転電機100の回転数や有効電力などの運転状態を示すパラメータを監視する。(ステップS4)
続いて、ステップS1からステップS3で取得した解析データおよびステップS4で取得した運転状態に関するパラメータのデータをデータ判定装置4に入力し、入力した解析データおよび運転状態に関するデータの各々と予め設定した閾値とを比較判定する。(ステップS5)
解析データや運転状態に関するデータが予め設定した閾値以上であると判定した場合、閾値を超える前後の所定の時間帯(例えば、図3のt1−t2間や図4のt5−t6間)のデータをハードディスクなどで構成されるデータ保存装置5へ保存する。(ステップS6)
一方、解析データや運転状態に関するデータが予め設定した閾値未満であると判定した場合は、ステップS2でデータ集積装置2へ一時的に保存したデータを棄却(破棄)する。(ステップS7)
以上説明したステップS1からステップS7の特徴量評価方法を、回転電機100の運転中に継続する(繰り返す)ことで、データ容量を抑えつつ回転電機100の運転状態を把握する重要な情報(特徴量)を効率良く取得し、かつ、異常発生時のみの特徴量評価を行って異常発生の原因究明に活用する。
First, an operation state such as vibration and temperature of the rotating
Next, the measurement data measured in step S1 is temporarily stored in the
Subsequently, numerical analysis is performed on the measurement data temporarily stored in the
In parallel with the processing from step S1 to step S3, the operating
Subsequently, the analysis data acquired in steps S1 to S3 and the parameter data relating to the operating state acquired in step S4 are input to the data determination device 4, and each of the input analysis data and the data relating to the operating state and a preset threshold value are input. Are compared. (Step S5)
When it is determined that the analysis data and the data related to the driving state are equal to or greater than a preset threshold value, a predetermined time zone before and after exceeding the threshold value (for example, between t 1 and t 2 in FIG. 3 or t 5 to t 6 in FIG. 4). Data) is stored in the
On the other hand, if it is determined that the analysis data or the data relating to the operation state is less than a preset threshold value, the data temporarily stored in the
Important information (feature amount) for grasping the operation state of the rotating
以上説明したように、本実施例の回転電機の特徴量評価システムおよび特徴量評価方法によれば、回転電機の運転状態に関する計測データや監視データのデータ容量の増大を抑えつつ重要データを確実に取得し、異常状態の効率的な監視が可能となる。 As described above, according to the feature amount evaluation system and feature amount evaluation method for a rotating electrical machine of this embodiment, important data can be reliably obtained while suppressing an increase in the data capacity of measurement data and monitoring data related to the operating state of the rotating electrical machine. It is possible to obtain and efficiently monitor abnormal conditions.
なお、データ解析を行う際は統計処理や物理理論に当てはめた数式処理を行い、相関性を評価するようなデータ解析装置3を用いて特徴量評価システムを構築してもよい。複数の特徴量の相関性を評価することで、制御したい特徴量がある場合に制御可能な特徴量を適切に変更できる。制御したい特徴量が故障に関連する場合は特徴量の制御によって故障を未然に防ぐことが可能となる。
Note that when performing data analysis, a feature quantity evaluation system may be constructed using a
図6を参照して、本発明の第2の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図6は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図1(実施例1)に示す特徴量評価システムの変形例である。 With reference to FIG. 6, the characteristic quantity evaluation system of the rotary electric machine of the 2nd Example of this invention is demonstrated. FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is a modification of the feature quantity evaluation system illustrated in FIG. 1 (Embodiment 1).
図6に示すように、本実施例の特徴量評価システム10は、特徴量の出力値からデータを判定し、運転制御装置31をさらに用いて運転パラメータの制御を可能にしている点において、実施例1とは異なる。
As shown in FIG. 6, the feature
本実施例のように、運転状態判定装置6から取得した回転電機100の運転状態に関する監視データに基づき、運転制御装置31により回転電機100を制御することで、例えば、回転電機に過大な負荷が作用することを抑制でき、回転電機100の信頼性を向上させることができる。
As in this embodiment, by controlling the rotating
図7を参照して、本発明の第3の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図7は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図1(実施例1)に示す特徴量評価システムのさらに別の変形例である。 With reference to FIG. 7, a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is yet another modification of the feature quantity evaluation system illustrated in FIG. 1 (Embodiment 1).
図7に示すように、本実施例の特徴量評価システム10は、得られた特徴量から数値解析を併用して解析パラメータや物性値を逆算的に評価するようなデータ同定装置41をさらに用いて特徴量を評価する点において、実施例1とは異なる。
As shown in FIG. 7, the feature
本実施例では、データ同定装置41で回転電機の長期運用による物性値変化を同定することができ、適切な時期に部品を交換することができる。なお、ここで「同定」は、「類推」や「推定」などと同義で用いている。
In the present embodiment, the
図8を参照して、本発明の第4の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図8は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図7(実施例3)に示す特徴量評価システムの変形例である。 With reference to FIG. 8, a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is a modification of the feature quantity evaluation system illustrated in FIG. 7 (third embodiment).
図8に示すように、本実施例の特徴量評価システム10は、回転電機100の各部位を構成する材料の材料物性値が記憶された材料データベース53と照合して材料物性値の経時変化特性を評価し回転電機100の補修時期を指示する経時変化判定装置52を備える点において、他の実施例とは異なる。
As shown in FIG. 8, the feature
本実施例のように、材料データベース53を用いて回転電機100を構成する材料の物性値の経時変化特性を評価し、その評価結果に基づいて経時変化判定装置52により回転電機100の補修時期を指示(判定)することで、必要な部材のみを交換することができ低価格で回転電機100の信頼性を向上することが可能となる。
As in this embodiment, the
図9を参照して、本発明の第5の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図9は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図1(実施例1)に示す特徴量評価システムの他の変形例である。 With reference to FIG. 9, the characteristic quantity evaluation system of the rotary electric machine of the 5th Example of this invention is demonstrated. FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is another modification of the feature quantity evaluation system illustrated in FIG. 1 (Embodiment 1).
図9に示すように、本実施例の特徴量評価システム10は、集積したデータから正常状態と異常状態を時系列で学習(評価)し、データ分析を実施した上でデータ判定装置4の予め設定された閾値を自律的(自動的)に更新する閾値更新装置61をさらに備える点において、実施例1とは異なる。
As shown in FIG. 9, the feature
本実施例のように、閾値更新装置61によりデータ判定装置4において予め設定された閾値を自律的(自動的)に更新することで、任意の特徴量が突発的に変化し、かつ、変化後の特徴量が更新前の閾値を超えない場合でも、特徴量が更新されている場合は突発的な特徴量の変動を捕捉し警告を発することが可能になる。これを用いて運転計画や補修計画を立案することにより、回転電機100が大きな故障をする前に適切な修理を行うことが可能となる。
As in the present embodiment, the threshold
図10を参照して、本発明の第6の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図10は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図1(実施例1)に示す特徴量評価システムの他の変形例である。 With reference to FIG. 10, a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is another modification of the feature quantity evaluation system illustrated in FIG. 1 (Embodiment 1).
図10に示すように、本実施例の特徴量評価システム10は、特徴量が閾値を上回った場合に警告音もしくは警告表示を発信する警告発信装置81を備える点において、実施例1とは異なる。警告発信装置81の具体的な例として、スピーカによる音声出力や表示装置(ディスプレイ)による表示、パソコン(PC)モニタ上への表示などが挙げられる。
As shown in FIG. 10, the feature
本実施例のように、データ判定装置4において特徴量が予め設定した閾値を上回ったと判定した場合に警告音もしくは警告表示を発信することで、特徴量(データ)をデータ保存装置5へ保存すると共に、作業者(管理者)へ早期に報知し、適切なタイミングで異常への対処が可能になる。
As in the present embodiment, when the data determination device 4 determines that the feature value exceeds a preset threshold value, a warning sound or a warning display is transmitted, whereby the feature value (data) is stored in the
図11を参照して、本発明の第7の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図11は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、図1(実施例1)に示す特徴量評価システムの他の変形例である。 With reference to FIG. 11, a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is another modification of the feature quantity evaluation system illustrated in FIG. 1 (Embodiment 1).
図11に示すように、本実施例の特徴量評価システム10は、データ解析、データ判定、データ保存の各機能、および運転状態判定の複数の機能について単一の特徴量評価装置91で構成する点において、実施例1とは異なる。
As shown in FIG. 11, the feature
本実施例のように、特徴量評価システム10を構成する一部の装置について機能が一体となった単一の装置(複数の機能を内包した特徴量評価装置91)で構成することで、特徴量評価システムのサイズを小さくすることができ、空間を有効活用できる。
As in the present embodiment, by configuring with a single device (feature
なお、図11では、特徴量評価装置91に、データ解析領域3’、データ判定領域4’、データ保存領域5’の各機能を備える例を示しているが、装置を単一化する機能はこれに限定されるものではなく、他の任意の機能としてもよい。
FIG. 11 shows an example in which the feature
図12を参照して、本発明の第8の実施例の回転電機の特徴量評価システムについて説明する。図12は本実施例の回転電機の特徴量評価システムの概略構成を示すブロック図であり、上記の実施例1から実施例6の全ての構成を備える特徴量評価システムの例である。 With reference to FIG. 12, a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine according to the present embodiment, which is an example of a feature quantity evaluation system having all the configurations of the first to sixth embodiments.
本実施例の特徴量評価システム10により、回転電機100の運転状態を示す特徴量が変化した場合に、所定の条件下で当該特徴量のデータを選択的に取得し保存することで、データ容量の増大を抑えつつ重要データを確実に取得し、異常状態の効率的な監視が可能となる。
When the feature value indicating the operating state of the rotating
なお、上記の実施例1から実施例6の各実施例において、特徴量の計測は画像認識に基づくものであってもよい。例えば、カメラで計測した振動振幅やサーモグラフィによる温度分布、画像相関法により取得したひずみ分布、粒子画像流速測定法などが含まれ、特徴量が二次元的に評価できれば任意の手法でよい。画像を取得してその画像を解析して閾値を評価することによって現象の捕捉が容易になるため、より信頼性の高い回転電機の設計が可能となる。 In each of the first to sixth embodiments, the feature amount measurement may be based on image recognition. For example, vibration amplitude measured by a camera, temperature distribution by thermography, strain distribution acquired by an image correlation method, particle image flow velocity measurement method, and the like are included, and any method may be used as long as the feature amount can be evaluated two-dimensionally. A phenomenon can be easily captured by acquiring an image, analyzing the image, and evaluating a threshold value, so that a more reliable rotating electrical machine can be designed.
また、特徴量評価システム10を構成する各装置(各領域)の構成順序(接続関係)は、各実施例の図面において示す構成順序(接続関係)に限定されるものではなく、一部または複数の装置について入れ替えることも可能である。
In addition, the configuration order (connection relationship) of each device (each region) constituting the feature
また、上記の各実施例では、特徴量評価システム10がひとつの纏まったシステムとして構成される例を用いて説明したが、例えば、図1において、特徴量計測装置A,Bおよびデータ集積装置を回転電機が設置される現地に設け、データ解析装置、データ判定装置、データ保存装置、運転状態判定装置の各装置は現地から離れた監視棟内の監視システムとして設けて、現地と監視棟とを無線通信または有線通信で結ぶクラウドシステムとして構成することも可能であり、本発明はこれらの構成も含む。
Further, in each of the above embodiments, the feature
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1…特徴量計測装置
1A…特徴量計測装置A
1B…特徴量計測装置B
2…データ集積装置
3…データ解析装置
4…データ判定装置
5…データ保存装置
6…運転状態判定装置
10…特徴量評価システム
31…運転制御装置
41…パラメータ同定装置
52…経時変化判定装置
53…材料データベース
61…閾値更新装置
81…警告発信装置
91…複数の機能を内包した特徴量評価装置
100…回転電機
110…固定子
111…固定子鉄心
112…固定子コイル
113…固定子フレーム
114…固定子コイルエンド
120…回転子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Feature-
1B ... Feature quantity measuring apparatus B
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記回転電機の特徴量を計測する特徴量計測装置と、
前記特徴量計測装置で計測した特徴量を一時的に集積するデータ集積装置と、
前記データ集積装置に集積した特徴量を数値的に解析するデータ解析装置と、
前記データ解析装置で解析した解析データを予め設定した閾値と比較判定するデータ判定装置と、
前記解析データを保存するデータ保存装置と、を備え、
前記データ判定装置において、前記解析データが前記閾値以上であると判定した場合、前記解析データが前記閾値以上となる時点の前後の所定の期間の特徴量を選択して前記データ保存装置へ保存することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 A feature value evaluation system for evaluating a feature value indicating an operating state of a rotating electrical machine,
A feature quantity measuring device for measuring the feature quantity of the rotating electrical machine;
A data accumulation device that temporarily accumulates the feature values measured by the feature value measurement device;
A data analysis device for numerically analyzing the feature values accumulated in the data accumulation device;
A data determination device that compares the analysis data analyzed by the data analysis device with a preset threshold value;
A data storage device for storing the analysis data,
When the data determination device determines that the analysis data is equal to or greater than the threshold value, the feature value for a predetermined period before and after the time when the analysis data is equal to or greater than the threshold value is selected and stored in the data storage device. This is a feature evaluation system for rotating electrical machines.
前記回転電機の運転状態を判定する運転状態判定装置を備え、
前記データ判定装置において、前記回転電機の運転状態に関する運転パラメータが予め設定した閾値以上であると判定した場合、前記運転パラメータが前記閾値以上となる時点の前後の所定の期間の特徴量を選択して前記データ保存装置へ保存することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of Claim 1, Comprising:
An operation state determination device for determining an operation state of the rotating electrical machine;
In the data determination device, when it is determined that the operating parameter related to the operating state of the rotating electrical machine is equal to or greater than a preset threshold, a feature amount for a predetermined period before and after the time when the operating parameter is equal to or greater than the threshold is selected. And storing the data in the data storage device.
前記特徴量計測装置は、前記回転電機の定常回転時の回転周波数の4倍以上のサンプリング周波数で前記回転電機の特徴量を計測することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of Claim 1 or 2, Comprising:
The feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine, wherein the feature quantity measuring device measures the feature quantity of the rotating electrical machine at a sampling frequency that is four times or more of the rotational frequency during steady rotation of the rotating electrical machine.
前記データ解析装置は、データ解析を行う際に任意の複数のデータを抽出し、当該抽出したデータを用いて統計解析を行い相関性を評価することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 3,
The data analysis apparatus extracts a plurality of arbitrary data when performing data analysis, performs statistical analysis using the extracted data, and evaluates the correlation, and evaluates the feature quantity of the rotating electrical machine.
前記データ解析装置は、抽出したデータを物理理論に当てはめた数式処理を行い相関性を評価することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 3,
The data analysis device is a feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine that performs a mathematical expression process that applies extracted data to a physical theory to evaluate a correlation.
任意の特徴量の出力値から前記回転電機の運転パラメータを制御する運転制御装置を備え、
前記運転制御装置は、前記データ判定装置において前記解析データが前記閾値以上であると判定した場合、前記選択した特徴量に基づき前記回転電機の運転パラメータを制御することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 5,
An operation control device for controlling an operation parameter of the rotating electrical machine from an output value of an arbitrary feature amount;
The operation control device controls an operation parameter of the rotating electrical machine based on the selected feature amount when the data determination device determines that the analysis data is equal to or greater than the threshold value. Quantity evaluation system.
数値解析もしくは数値計算モデルのパラメータを同定するパラメータ同定装置を備え、
前記パラメータ同定装置は、前記データ保存装置に保存した特徴量から前記回転電機の物性値変化を同定することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 6,
Equipped with a parameter identification device to identify parameters of numerical analysis or numerical calculation model,
The parameter identification device identifies a change in a physical property value of the rotating electrical machine from a feature stored in the data storage device.
前記回転電機を構成する部材の材料物性値を記憶する材料データベースと、
前記部材の材料物性値の経時変化特性を評価する経時変化判定装置を備え、
前記経時変化判定装置の評価結果に基づき前記回転電機の補修時期を判定することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of Claim 7, Comprising:
A material database for storing material property values of members constituting the rotating electrical machine;
A time-dependent change determination device for evaluating a time-dependent change characteristic of the material physical property value of the member,
A feature amount evaluation system for a rotating electrical machine that determines a repair time of the rotating electrical machine based on an evaluation result of the temporal change determination device.
前記データ判定装置の閾値を自動的に更新する閾値更新装置を備え、
前記閾値更新装置は、前記データ保存装置に保存した特徴量から正常状態と異常状態とを時系列で評価し、前記データ判定装置の閾値を更新することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 8, Comprising:
A threshold update device that automatically updates the threshold of the data determination device;
The threshold update device evaluates the normal state and the abnormal state in time series from the feature amount stored in the data storage device, and updates the threshold value of the data determination device. .
前記データ判定装置において前記解析データが前記閾値以上であると判定した場合、外部へ警告を発信する警告発信装置を備えることを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 9,
A feature evaluation system for a rotating electrical machine, comprising: a warning transmission device for transmitting a warning to the outside when the data determination device determines that the analysis data is equal to or greater than the threshold value.
前記特徴量計測装置は、画像認識により前記回転電機の特徴量を計測することを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 10,
The feature quantity evaluation apparatus for a rotating electrical machine, wherein the feature quantity measuring device measures the feature quantity of the rotating electrical machine by image recognition.
前記特徴量評価システムを構成する各装置のうち、複数の装置の各機能が一体となった装置ユニットで構成されることを特徴とする回転電機の特徴量評価システム。 It is the feature-value evaluation system of the rotary electric machine of any one of Claim 1 to 11,
A feature quantity evaluation system for a rotating electrical machine comprising a device unit in which functions of a plurality of devices are integrated among the devices constituting the feature quantity evaluation system.
前記回転電機の特徴量を計測し、
前記計測した特徴量を一時的に集積し、
前記集積した特徴量を数値的に解析し、
前記解析した特徴量の解析データを予め設定した閾値と比較判定し、
前記解析データが前記閾値以上であると判定した場合、前記解析データが前記閾値以上となる時点の前後の所定の期間の特徴量を選択して当該解析データを保存することを特徴とする回転電機の特徴量評価方法。 A feature value evaluation method for evaluating a feature value indicating an operating state of a rotating electrical machine,
Measure the feature quantity of the rotating electrical machine,
Temporarily collecting the measured feature values,
Numerically analyzing the accumulated feature values;
The analysis data of the analyzed feature value is compared with a preset threshold value,
When it is determined that the analysis data is equal to or greater than the threshold value, the rotating electrical machine is characterized by selecting a feature amount for a predetermined period before and after the time when the analysis data is equal to or greater than the threshold value and storing the analysis data Feature amount evaluation method.
前記回転電機の運転状態に関する運転パラメータを取得し、
前記運転パラメータが予め設定した閾値以上であると判定した場合、前記運転パラメータが前記閾値以上となる時点の前後の所定の期間の運転パラメータを選択して当該運転パラメータを保存することを特徴とする回転電機の特徴量評価方法。 A method for evaluating a feature amount of a rotating electrical machine according to claim 13,
Obtaining operating parameters relating to the operating state of the rotating electrical machine;
When it is determined that the operation parameter is equal to or greater than a preset threshold, the operation parameter is selected for a predetermined period before and after the operation parameter becomes equal to or greater than the threshold, and the operation parameter is stored. A method for evaluating the feature quantity of a rotating electrical machine.
前記回転電機の定常回転時の回転周波数の4倍以上のサンプリング周波数で前記回転電機の特徴量を計測することを特徴とする回転電機の特徴量評価方法。 A method for evaluating a feature quantity of a rotating electrical machine according to claim 13 or 14,
A method for evaluating a feature quantity of a rotating electrical machine, wherein the feature quantity of the rotating electrical machine is measured at a sampling frequency that is four times or more the rotational frequency during steady rotation of the rotating electrical machine.
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