JP2023126703A - 異常検出装置、異常検出方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
このようにすることで、異常検出装置は、回転機械の回転に起因する振動の特徴量を、振幅及び位相からなる一つの計測値として扱うことができるので、回転機械の異常検出の精度を向上させることができる。
このようにすることで、異常検出装置は、回転機械の異常をより精度よく検出することができる。
このようにすることで、異常検出装置は、振動の振幅及び位相をそれぞれ独立した計測値ではなく、複素数で表された一つの計測値として扱うことができるので、回転機械の異常検出の精度をさらに向上させることができる。
このようにすることで、異常検出装置は、回転機械の異常をより精度よく検出することができる。
このように、異常検出装置は、特異ベクトルの方向別に成分と特異値とを対比することにより、特異値がゼロ又は小さな値であっても、これらを除外することなく異常判定に用いることができる。この結果、異常検出装置は、異常検出の感度の低下を抑制するとともに、異常検出の精度を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る回転機械100について、図を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る回転機械の構成を示す図である。
図1に示すように、回転機械100は、回転軸10と、振動計測器11と、異常検出装置2と、制御装置3と、を備えている。回転機械100は、例えばガスタービン、蒸気タービン、圧縮機、電動機、車輪、車軸、及び、これらを内部に配置する設備等である。
次に、図1を参照しながら、異常検出装置2の機能構成について説明する。
図1に示すように、異常検出装置2は入出力部20と、プロセッサ21と、記憶媒体22と、を備えている。
図2は、本発明の一実施形態に係る異常検出装置の処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図2を参照しながら、本実施形態に係る異常検出装置2が回転機械100の状態を監視する処理の流れについて詳細に説明する。
以下、本実施形態に係る異常検出装置2を用いて、回転機械100の状態を判定した例について説明する。なお、以下では、数値を用いて説明するが、数値は説明を具体的にするためのものであり、数値が実施の範囲を限定するものではない。
回転機械100の回転軸10は弱減衰系であり、異常となるレベルの振動の原因は共振と考えてよい。つまり、微小な外乱が回転軸10の共振により何百倍に増幅されて感知されると考えてよい。共振であれば、振動センサ110それぞれが設けられた複数の観測位置の振動は、振動モード形状で連結される。したがって、観測位置はそれぞれ独立に動くことはなく、振動に固有のモード形状に従って連動する。または、一つの観測位置に着目するならば、その振動の周波数依存性は有理式による伝達関数などで近似できるので、周波数についても連動する性質を有している。
また、従来の方法により回転機械の状態を判定した例を比較例として説明する。
なお、伝達関数g21、g31と、観測ノイズδ2、δ3は、上述の実施例と同様であるとする。
図3は、本発明の一実施形態に係る異常検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図3を参照しながら、異常検出装置2のハードウェア構成の一例について説明する。
以上のように、本実施形態に係る異常検出装置2は、回転機械100の回転軸10の振動を計測する振動センサ110から出力された検出信号に基づいて、振動の振幅及び位相を複素数に変換したものからなる計測値yを取得する計測値取得処理と、過去の複数の時点において取得された複数の計測値yにより構成される単位空間を基準として、回転機械100を評価する時点tにおいて取得された計測値yのマハラノビス距離MDを算出するマハラノビス距離算出処理と、算出されたマハラノビス距離MDが所定の閾値を超える場合、回転機械100に異常が発生していると判定する判定処理と、を実行するプロセッサ21を備える。
従来の方法では、回転軸の振動の振幅及び位相は、それぞれ別のセンサにより検出された情報として扱っていたので、振幅及び位相から回転機械の異常を精度よく検出できない可能性があった。しかしながら、本実施形態に係る異常検出装置2は、回転軸10の振動の特徴量を、振幅及び位相からなる一対の計測値として扱うことができるので、回転機械100の異常検出の精度を向上させることができる。
このようにすることで、異常検出装置2は、回転機械100の異常をより精度よく検出することができる。
このようにすることで、異常検出装置2は、回転機械100の異常をより精度よく検出することができる。
図4は、本発明の一実施形態の変形例に係る回転機械の構成を示す図である。
図4に示すように、本変形例に係る異常検出装置2のプロセッサ21は、マハラノビス距離算出部212に代えて、成分算出部214を機能部として有している。
図5は、本発明の一実施形態の変形例に係る異常検出装置の処理の一例を示すフローチャートである。
なお、図5のステップS11、S12、S15、S16、S17、及びS18は、図2の各ステップと同一であるため、説明を省略する。ここでは、本変形例に係る成分算出部214における処理(ステップS13A)、及び判定部213における処理(ステップS14A)について、図5を参照しながら詳細に説明する。
10 回転軸
11 振動計測器
110、110A、110B、110C 振動センサ
111 周波数分析装置
2 異常検出装置
20 入出力部
21 プロセッサ
210 計測値取得部
211 単位空間生成部
212 マハラノビス距離算出部
213 判定部
214 成分算出部
22 記憶媒体
3 制御装置
Claims (10)
- 回転機械の異常の有無を検出する異常検出装置であって、
前記回転機械の回転に起因する振動を計測する振動センサから出力された検出信号に基づいて、前記振動の振幅及び位相からなる計測値を取得する計測値取得処理と、
過去の複数の時点において取得された複数の前記計測値により構成される単位空間を基準として、前記回転機械を評価する時点において取得された前記計測値のマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出処理と、
算出された前記マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合、前記回転機械に異常が発生していると判定する判定処理と、
を実行するプロセッサを備える、
異常検出装置。 - 前記プロセッサは、前記計測値取得処理において、複数の異なる観測位置で前記振動を計測し、複数の前記観測位置それぞれに対応する複数の前記計測値を取得する、
請求項1に記載の異常検出装置。 - 前記計測値は、前記振動の振幅及び位相を複素数に変換したものである、
請求項1又は2に記載の異常検出装置。 - 回転軸と、
前記回転軸の振動を計測する振動センサと、
請求項1から3の何れか一項に記載の異常検出装置と、
を備える回転機械。 - 回転機械の異常の有無を検出する異常検出方法であって、
前記回転機械の回転に起因する振動を計測する振動センサから出力された検出信号に基づいて、前記振動の振幅及び位相からなる計測値を取得するステップと、
過去の複数の時点において取得された複数の前記計測値により構成される単位空間を基準として、前記回転機械を評価する時点において取得された前記計測値のマハラノビス距離を算出するステップと、
算出された前記マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合、前記回転機械に異常が発生していると判定するステップと、
を有する異常検出方法。 - 回転機械の異常の有無を検出する異常検出装置のコンピュータに、
前記回転機械の回転に起因する振動を計測する振動センサから出力された検出信号に基づいて、前記振動の振幅及び位相からなる計測値を取得するステップと、
過去の複数の時点において取得された複数の前記計測値により構成される単位空間を基準として、前記回転機械を評価する時点において取得された前記計測値のマハラノビス距離を算出するステップと、
算出された前記マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合、前記回転機械に異常が発生していると判定するステップと、
を実行させるプログラム。 - 前記プロセッサは、前記計測値取得処理において、単数または複数の観測位置で前記振動を計測し、単数または複数の前記観測位置の振動に含まれる複数の周波数の振幅及び位相の前記計測値を取得する、
請求項1に記載の異常検出装置。 - 回転機械の異常の有無を検出する異常検出装置であって、
前記回転機械の回転に起因する振動を計測する振動センサから出力された検出信号に基づいて、前記振動の振幅及び位相からなる計測値を取得する計測値取得処理と、
前記計測値を、過去の複数の時点において取得された複数の前記計測値により構成される単位空間を特異値分解して得る特異ベクトルの方向に分解した複数の成分を取得する成分取得処理と、
前記計測値を前記特異ベクトルの方向に分解した複数の成分それぞれの大きさと、前記単位空間を特異値分解して得る特異値とを、前記特異ベクトルの方向別に個々に対比する対比処理と、
前記対比処理における複数の対比結果に基づいて異常判定を行う判定処理と、
を実行するプロセッサを備える、
異常検出装置。 - 回転機械の異常の有無を検出する異常検出方法であって、
前記回転機械の回転に起因する振動を計測する振動センサから出力された検出信号に基づいて、前記振動の振幅及び位相からなる計測値を取得するステップと、
前記計測値を、過去の複数の時点において取得された複数の前記計測値により構成される単位空間を特異値分解して得る特異ベクトルの方向に分解した複数の成分を取得するステップと、
前記計測値を前記特異ベクトルの方向に分解した複数の成分それぞれの大きさと、前記単位空間を特異値分解して得る特異値とを、前記特異ベクトルの方向別に個々に対比するステップと、
前記対比するステップにおける複数の対比結果に基づいて異常判定を行うステップと、 を有する異常検出方法。 - 回転機械の異常の有無を検出する異常検出装置のコンピュータに、
前記回転機械の回転に起因する振動を計測する振動センサから出力された検出信号に基づいて、前記振動の振幅及び位相からなる計測値を取得するステップと、
前記計測値を、過去の複数の時点において取得された複数の前記計測値により構成される単位空間を特異値分解して得る特異ベクトルの方向に分解した複数の成分を取得するステップと、
前記計測値を前記特異ベクトルの方向に分解した複数の成分それぞれの大きさと、前記単位空間を特異値分解して得る特異値とを、前記特異ベクトルの方向別に個々に対比するステップと、
前記対比するステップにおける複数の対比結果に基づいて異常判定を行うステップと、 を実行させるプログラム。
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