JP2547639B2 - インバータ制御機器の振動解析法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータ制御機器の振動解析法、詳しく
は、ビル施設にけるインバータ制御の設備機器の故障を
予知するために必要な運転中の状態を示す振動値のデー
タを収集して行う振動解析法に関する。

〔従来の技術〕

従来の設備管理は、故障が発生してから修理するとい
う受身の管理となっていたが、故障の発生以前にその傾
向を捕えれば、設備機器の予測できない故障による運転
停止を防ぐことが可能となるので、このような能動的な
故障管理手段として、本願出願人は、先に特願昭61-156
163号により設備機器の故障予知装置を出願している。
この装置は、電流，電圧，温度，振動（加速度）等のセ
ンサを取り付け、該センサからの機器使用状態の変化を
示す信号をパーソナルコンピュータに入力し、あらかじ
め記憶させた基準データと比較，解析させ、表示，記録
することによって故障を事前に予知することができるよ
うにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、インバータ制御機器においては、回転
機に入力する例えば50Hzの周波数をインバータを通すこ
とにより、出力周波数を変化させ、これによって回転機
の回転を制御している。そのため、故障などに起因する
ことでなく正常な運転状態において回転数が変り、それ
に伴ってその固有振動数も変化してしまうので、従来の
ように、振動の変化を検出してその機器の経年変化を解
析しようとしても解析は不可能であった。

なお、今までインバータ制御機器の故障解析器も提供
されていない。

本発明は、上記の事情に着目してなされたもので、従
来の故障予知装置を使用してインバータ制御機器の故障
を予知できる振動解析法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明においては、インバータ制御を利用
した設備機器に対し、その振動の変化を示す信号を入力
するパーソナルコンピュータに、あらかじめ記憶された
所定の基準振動データと比較させて異常を検知する故障
予知装置において、年間を通じて一時期ごとに使用頻度
の多い回転機の回転数の帯域をそれぞれ層として選定
し、その層別ごとにインバータの通常の出力周波数を検
出してその周波数に対する振動の変化を示す信号を層別
基準データとして解析のプログラムの一部に組み込んで
前記基準振動データと比較し、前記層別における運転時
の故障予知に利用することを特徴とするインバータ制御
機器の振動解析法を採用することにより、前記目的を達
成しようとするものである。

〔作用〕

以上の本発明の振動解析法によれば、あらかじめ記憶
された所定の基準振動データ、例えば、振動監視を行う
当該インバータ制御機器の基準時（新設機器においては
新設施工時・既存機器においては精密保守点検修理完了
時）における振動データで、インバータ運転パターン別
（夏期・中間期・冬期の季節別）に回転器の回転数と振
動データとを同時にサンプリングし、運転時間の割合の
大きい回転数（上位３〜10位）を基準として、この回転
基準数ごとに層別したデータを収集し、パーソナルコン
ピュータに入力しておくことにより、ある時期において
運転する設備機器の振動数の変化をその層の前記基準振
動データと比較させることにより、故障傾向を的確に把
握して予知することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明に係るインバータ制御機器の振動解析法
の一実施例を図面に基づいて説明する。

第５図に示すのは、本発明の振動解析法を実施するた
めの回転機を対象とした故障予知装置である。故障傾向
を把握する因子は各種あるが、周囲の外乱を受けず機器
固有の状態を再現できる信号として振動を作用した。

この故障予知装置１の概要構成を述べると、符号２
は、設備機器用のインバータ制御のモータ、３はインバ
ータ付電源装置、４は前記モータ２への電源ケーブル、
５は、前記モータ２に取り付けられた振動（加速度）セ
ンサ、６は、該センサ５からの信号をアンプユニット７
へ送る同軸ケーブル、９は電源ユニットで、前記インバ
ータ付電源装置３からの出力周波数信号Ｓを配線10で受
け、また、アンプユニット７により増幅された信号を配
線８を通じて受け、フラットケーブル11でパーソナルコ
ンピュータ12へ送るようになっている。なお、各部に配
設された複数のモータ２からの信号は、それぞれのアン
プユニット７を介して電源ユニット９へ送られる。

そして、故障を予知するために運転時の状態を示すデ
ータの収集を行うには、振動波形に故障原因を診断でき
る情報が含まれていることから離散データとして収集、
すなわち、デジタルサンプリングの場合には、測定範囲
周波数の３倍以上のサンプリング速度でサンプリングし
たデータの収集が必要である。また、運転開始後や停止
のたびに繰り返して発生する異常値の発生期間及び停止
時間とを除外した平滑な運転状態にある期間のみにおい
てとった第３図に示す振動波形Ｗから信号の強さを不連
続サンプリングにより収集する。回転機の例えば前述の
所定の基準振動データにおける振動の強さを統計的処理
をした振動値の出現確率密度との関係をグラフで示す
と、通常は第４図に見る実線のような上下対称の丸い山
型の規則正しい曲線RCで示すようなガウス分布となる。

しかし、異常な状態が発生した場合には、一点鎖線で
示すように、裾野の密度が高くなった低い山型の曲線UC
のように分布が変化する。このことから故障の発生を予
知することができる。

したがって、前記の規則正しい曲線RCをあらかじめ図
５におけるパーソナルコンピュータ12に記憶させてお
き、分布パターンの変化した曲線UCとの比較解析に基づ
き警報を発する動作を行わせる。

インバータ制御機器においては、出力周波数を変化さ
せて回転数を調節するので、この調節に伴い固有振動数
も変化するため使用回転数の全般に対して上下値や下限
値、あるいは平均値を出して基準データを設定しても正
確に異常を検知することはできない。

すなわち、例えば空調機のような設備機器のおいて
は、夏期，冬期及び中間期に分けて設備された状態での
振動の平均値と回転数との関係は、第６図に示すものと
なる。ａは夏期の場合、ｂは冬期の場合、ｃは中間期の
場合である。

そこで、冬期における使用頻度と回転数との関係をグ
ラフに表わしてみると、第２図のようになるため、最も
使用頻度の高い回転数の帯域を選定してその部分を一つ
の層として捕えることとしたが、回転数とインバータの
周波数との関係は、第１図に示すグラフとなる。Ａは夏
期の冷房時の層を、Ｂは暖房時の層を、Ｃは中間期の換
気時の層をそれぞれ示す。

したがって本実施例では、上記のように年間を通じて
夏期，冬期及び中間期それぞれに分けた層ごとに通常の
使用状態で得られるインバータの出力周波数信号Ｓを検
出し、その信号Ｓを層別判定信号として解析のプログラ
ムの一部に組み込み層別基準データと比較し、夏期，冬
期及び中間期における運転時に対応して振動解析を行い
故障予知をすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、インバータ制御
機器の故障予知装置において、年間を通じて一時期ごと
に所定の基準振動データを設定してマイクロコンピュー
タに記憶させ、当該時期の運転状態と比較する振動解析
法を提供したため、従来の故障予知装置による故障予知
を可能にした。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係るインバータ制御機器の振動解析
法の一実施例を説明するための層別を示すグラフ、第２
図は、層別選定の方法を説明するためのグラフ、第３図
は、モータの振動波形から振動の瞬時値をサンプリング
する時機の説明図、第４図は、離散データ収集による振
動の強さと確率密度との関係を示すグラフ、第５図は、
本発明の振動解析法を実施するための故障予知装置の概
要構成図、第６図は、設備機器の夏期，冬期，中間期に
おける振動の平均値と回転数との関係を示すグラフであ
る。 １……故障予知装置 ２……インバータ制御のモータ ３……インバータ付電源装置 12……パーソナルコンピュータ Ａ……夏期の冷房時の層 Ｂ……冬期の暖房時の層 Ｃ……中間期の換気時の層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インバータ制御を利用した設備機器に対
   し、その振動の変化を示す信号を入力するパーソナルコ
   ンピュータに、あらかじめ記憶された所定の基準振動デ
   ータと比較させて異常を検知する故障予知装置におい
   て、年間を通じて一時期ごとに使用頻度の多い回転機の
   回転数の帯域をそれぞれ層として選定し、その層別ごと
   にインバータの通常の出力周波数を検出してその周波数
   に対する振動の変化を示す信号を層別基準データとして
   解析のプログラムの一部に組み込んで前記基準振動デー
   タと比較し、前記層別における運転時の故障予知に利用
   することを特徴とするインバータ制御機器の振動解析
   法。