JP2023046366A - 回転機械の衝撃系異常の診断方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)同じ衝撃異常状態において回転数が速くなると小さくなる傾向がある。
(2)異常の程度が反映しにくい。
(3)正常状態の時にもパルス状な衝撃ノイズの影響により大きくなるから、バラツキが大きく誤判定をもたらす場合もよくある。
(1)非周期性衝撃振動波形の総パワーと周期性衝撃振動波形の総パワーの計算:
衝撃系異常が生じれば、図2のように周期的なパルス状の振動波形が発生する。ここで、[式1]ように「非周期性衝撃係数(Aperiodic lmpact Coefficient :AIC)」を定義する。すなわち、AICが大きければ大きいほど、衝撃系異常程度が小さく、衝撃系異常が全くなければ、周期性衝撃振動波形の総パワーが0(ゼロ)になるから、AICが無限大になるが、AICの最大値を一定な数値に設定することもできる。たとえば、図3(a)、(b)の場合、周期的な衝撃波形がないから、AICを100とする。また、AICが小さければ小さいほど、衝撃系異常による周期的なパルス状の振動波形が強い。たとえば、図3(c)の場合、軸受外輪傷による周期性のある衝撃的な波形が存在するので、AIC(=0.016)が小さくなる。
なお、[式2]のように、AICの逆数がPIC(「周期性衝撃係数(Periodic Impact Coefficient)」)であるが、PICの取り扱いに関する考え方はAICと同じであるから、以下はAICの例のみ示す。
正常状態の時にもパルス状な衝撃ノイズの影響により尖度(γ)と波高率(CF)が大きくなり、尖度(γ)と波高率(CF)のバラツキが大きいから、より尖度(γ)あるいは波高率(CF)を用いて衝撃異常を診断する場合、誤判定がもたらされる場合もよくある。そこで、[式3]に示すように周期性のある衝撃的な振動の大きさを表す新たな特徴パラメータγ*(「ガンマスター」、あるいは、「周期性衝撃度」とよぶ)を提案する。
また、周期的な衝撃振動の周波数f*は図3(c)に示す周期性衝撃振動の時間間隔t*(sec.)を用いて、周期性衝撃振動周波数f*=1/t*(Hz)として算出できる。なお、[参考文献2]に示すように、f*は衝撃系異常波形の包絡線スペクトルから求めることもできる。
γ*とf*を用いて、衝撃系異常の有無の判定および異常種類の識別を、次のような手順で行う。
1)γ*が小さければ(10以下)、衝撃系異常が発生した可能性が小さいが、もし診断用波形の包絡線スペクトルにおける最大値の処の周波数が軸受異常時のパス周波数[参考文献2]か、回転周波数に一致すれば、衝撃系異常が発生したと判定し、そうでなければ、衝撃系異常が発生していないと判定する。なお、診断用波形の包絡線スペクトルにおける最大値の処の周波数fPmaxが軸受異常時のパス周波数に一致すれば、軸受異常の発生と、回転周波数に一致すれば、歯車局所異常かラビングの発生と判定できる。
2)γ*が大きければ(10以上)、しかもf*が0(ゼロ)でなければ、衝撃系異常が発生した可能性が大きい。f*を軸受異常時のパス周波数[参考文献2]および回転周波数と照らして衝撃系異常種類を判別する。たとえば、図3(c)の場合、f*=87Hzは診断対象軸受の外輪傷のパス周波数に一致するため、軸受外輪傷が発生したと判定できる。f*が回転周波数に一致すれば、歯車局所異常かラビングの発生と判定できる。
3)γ*が大きく(10以上)、しかもf*が0(ゼロ)であれば、1)と同じように、もし診断用波形の包絡線スペクトルにおける最大値の処の周波数fPmaxが軸受異常時のパス周波数[参考文献2]か、回転周波数に一致すれば、衝撃系異常が発生した可能性があり、そうでなければ、衝撃系異常が発生していないと判定する。
上記のように、特にノイズが除去しにくく、γ*を用いて衝撃系異常診断の精度が低下する場合も考慮して、診断用波形の包絡線スペクトルにおける最大値の処の周波数fPmaxを常に求めて、軸受異常時のパス周波数および回転周波数と照らして衝撃系異常の有無と異常種類を診断する必要がある。
Claims (5)
- 回転機械の衝撃系異常を診断するために、
診断対象物の振動加速度信号や音響信号を測定して計測信号を取得する第1工程と、
前記計測信号からノイズを除去して診断用波形を抽出する第2工程と、
前記診断用波形を用いて[式1]の「非周期性衝撃係数(Aperiodic Impact Coefficient:AIC)」あるいは[式2]の「周期性衝撃係数(Periodic Impact Coefficient:PIC)」を求める第3工程と、
前記診断用波形と前記AICあるいは前記PICを用いて、[式3]あるいは[式4]あるいは[式5]のγ*(「ガンマスター」、あるいは、「周期性衝撃度」とよぶ)を求める第4工程と、
前記PICが0(ゼロ)でない時に周期性衝撃振動周波数f*を算出し、さらに前記診断用波形の包絡線スペクトルにおける最大値の処の周波数fPmaxを求める第5工程と、
前記γ*、前記f*、前記fPmaxを用いて回転機械の衝撃系異常有無の判定結果および衝撃系異常種類の識別結果を得る第6工程と、
前記判定結果と前記識別結果を表示する第7工程と、
を有することを特徴とする回転機械の衝撃系異常の診断方法。 - 請求項1に記載の第3工程において、前記「非周期性衝撃係数(Aperiodic Impact Coefficient :AIC)」および前記「周期性衝撃係数(Periodic Impact Coefficient:PIC)」を求める方法。
- 請求項1に記載の第4、5工程において、前記γ*(「ガンマスター」、あるいは、「周期性衝撃度」とよぶ)と前記周期性衝撃振動周波数f*(Hz)を求める方法。
- 請求項1に記載の第6工程において、前記γ*、前記f*、前記fPmaxを用いて回転機械の衝撃系異常有無および衝撃系異常種類を診断する方法。
- 対象の回転機械の振動信号や音響信号を計測して計測信号を得るための信号取得部と、
前記計測信号からノイズを除去して診断用信号を得る信号処理部と、
請求項2、3,4に記載の方法を用いて回転機械の衝撃系異常有無および衝撃系異常種類を診断するための診断部と、
衝撃系異常有無および衝撃系異常種類の診断結果や信号情報等を表示するための表示部と、
を有することを特徴とし、請求項1に記載の回転機械の衝撃系異常の診断方法を有する回転機械の衝撃系異常診断システム。
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