JP3352300B2 - 整流火花の傾向管理装置 - Google Patents

整流火花の傾向管理装置

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JP3352300B2 JP29503095A JP29503095A JP3352300B2 JP 3352300 B2 JP3352300 B2 JP 3352300B2 JP 29503095 A JP29503095 A JP 29503095A JP 29503095 A JP29503095 A JP 29503095A JP 3352300 B2 JP3352300 B2 JP 3352300B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転中における直
流機の整流火花の状況を傾向管理する整流火花の傾向管
理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の整流火花監視方法は、図9に示す
如く整流火花の大きさをJEC54規格の火花号数規定に
基づき定量的に監視しこの整流火花の大きさが一定のレ
ベルを超えた時、警報を発報する構成であった。その
為、整流火花の大きさ(以下「号数」)は、規格JEC
54によって1号(無火花)〜8号と規定されており、5
号以上を有害火花としているが4号までは無害としてい
る。すなわち正常時でも2号〜4号の火花は出る場合の
あることを意味している。一方、運転条件と火花号数と
は回転速度N×電機子電流Iの関係にあり、図に示すと
図10のようになる。整流の良い状態では、図10のaのよ
うに傾きが小さくN・I積が大きくても大きな火花にな
らないが、整流の悪い状態では図10のbのように傾きが
大きくなりN・I積が小さくても大きな火花を発生す
る。
【0003】直流機の負荷は、操業のサイクルによって
周期的に変動する。その周期は例えば、2ケ月前後のよ
うに長くなるのが普通である。このとき前記のN・I積
も図11のように操業のサイクルに従って周期的に変動す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、「負荷すなわち電流・速度の割りに火花が大
きい」という判断ができないので、速度・負荷電流の積
が小さい時には、例えば整流が悪くなっていても火花号
数は発報レベル(例えば5号火花)に達しないため警報
が出ない欠点があり、操業のサイクルに従って、操業が
NI積で次の最大となる時点に至ってようやく火花号数
が発報レベルを超えて警報を発報するという動作になる
ので、従来の構成方法では機器の対策処置が手遅れとな
る場合が多くなり、機器の補修のために操業停止となる
問題がある。
【0005】本発明の目的は、負荷電流・速度のN・I
積を検出し、負荷電流・速度のN・I積の割りに火花が
大きいかどうかを判定できる構成とすることにより整流
悪化の早い段階で警報を発報することにより、タイムリ
ーな保守・点検を可能とすることで整流悪化による設備
の停止を防ぎ、設備の稼働率を向上し、また、信頼性を
も向上することを目的とした整流火花の傾向管理装置を
得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、請求項1の発明は、整流子とブラシとの
間で発生する整流火花の大きさを検出する火花監視手段
と、電動機の負荷電流と速度との積から予測火花の大き
さを演算する予測火花演算部と、前記火花監視手段によ
る実火花信号と前記予測火花演算部による予測火花信号
との相対比を演算する相対比演算部と、この相対比に関
して警報すべき警報値レベルを設定する警報値設定手段
と、前記相対比と前記警報値レベルとを比較する比較器
と、この比較器による比較結果に基づいて、前記相対比
が前記警報値レベルの相対比に達している場合に警報を
発する警報手段とを備えた整流火花の傾向管理装置を提
供する。
【0007】請求項2の発明は、請求項1記載の整流火
花の傾向管理装置において、前記予測火花演算部は、比
例係数設定部を設け、この比例係数設定部に実測温度お
よび湿度の係数を設定し、前記電動機の負荷電流と速度
との積に対して前記係数を掛算して予測火花の大きさを
演算するようにしたものである。
【0008】請求項3の発明は、請求項1記載の整流火
花の傾向管理装置において、前記警報値レベルを相対比
の大きさに応じて複数設定するとともに、それぞれの警
報値レベルに応じた警報を行うようにしたものである。
【0009】請求項4の発明は、請求項1記載の整流火
花の傾向管理装置において、前記予測火花演算部は、電
動機の負荷電流と速度との積の絶対値に基づいて予測火
花の大きさを演算するようにしたものである。
【0010】請求項5の発明は、請求項1記載の整流火
花の傾向管理装置において、前記相対比演算部により演
算された相対比を一定周期毎にその周期内で演算された
最大値を出力表示するようにしたものである。
【0011】請求項6の発明は、請求項1記載の整流火
花の傾向管理装置において、前記相対比演算部により演
算された相対比を一定周期毎にその周期間内で演算され
た相対比データの最大値および平均値を出力表示するよ
うにしたものである。
【0012】請求項7の発明は、整流子とブラシとの間
で発生する整流火花の大きさを検出する火花監視手段
と、電動機の負荷電流と速度との積から予測火花の大き
さを演算する予測火花演算部と、前記火花監視手段によ
る実火花信号と前記予測火花演算部による予測火花信号
との相対比を演算する相対比演算部と、最新の前記相対
比を時系列的に所定個数順次記憶してそれら相対比の平
均値を演算する移動平均値演算手段と、この平均値に関
して警報すべき警報値レベルを設定する警報値設定手段
と、前記平均値と前記警報値レベルとを比較する比較器
と、この比較器による比較結果に基づいて、前記平均値
が前記警報値レベルの平均値に達している場合に警報を
発する警報手段とを備えた整流火花の傾向管理装置であ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。図1は、本発明の一実施例を示すブロ
ック構成図である。この実施例は、実火花号数レベル信
号S1 と予測火花号数レベル信号S2 の相対値S1 /S
2 から警報値レベルと比較し所定のレベル以上になれば
警報を発報させることにより整流状況の傾向監視をして
いる。火花監視装置は、従来技術のものと同様に構成す
る。又、直流機の運転状況における回転速度Nと負荷電
流Iの検出信号をサイリスタレオナード装置から受け取
る速度検出装置3と電流検出装置4と、N・Iの積を算
出する掛算器5と、さらに調整可能な比例係数αを乗じ
てN・I積を算出する掛算器7と、計測した実火花号数
レベルS1 と予測火花号数レベルS2 の火花号数相対値
1 /S2 を演算する割算器8と、その結果を記憶・表
示する記憶・表示装置13と、警報値レベルを設定する警
報値設定装置9と火花号数相対値S1/S2 と警報値レ
ベルを比較する比較器10と所定のレベル以上で警報を表
示・出力する警報表示・出力設定部11とから構成されて
いる。
【0014】直流機の運転状況における実火花は、従来
技術の火花監視手段で感度調整された火花センサー1に
より計測され、実火花号数信号としてアンプ2を通し実
火花号数レベル信号S1 として予測火花号数レベル信号
2 との相対値S1 /S2 を算出するため割算部8に送
られる。一方、直流電動機は、一般に可変速の速度制御
のため、サイリスタレオナード装置により駆動されてい
る。サイリスタレオナード装置は、速度制御の必要上直
流電動機の回転速度Nと電機子電流I(以下、負荷電流
と呼ぶ)を時事刻々検出しているため、運転状況におけ
る回転速度Nと負荷電流Iの検出信号は、速度検出装置
3と電流検出装置4へそれぞれ電圧信号の形でサイリス
タレオナード装置から受取り、その電圧信号を掛算器5
に入力してNとIの積N・Iを算出する。算出されたN
・I値は、工場試験結果の火花号数を基に校正するため
の調整可能な比例係数設定部6にて設定する比例係数α
を乗じて、N・I・αの積を掛算器7で電圧信号レベル
に換算される。この換算値は、予測火花号数レベルS2
信号として、先の実火花号数レベル信号S1 と火花号数
相対値S1 /S2 を演算する割算部8に送られる。火花
号数相対値S1 /S2 は、警報値設定装置9にて、整流
子やブラシへの実害(JEC54-1982 に規定)を加味
し、あらかじめ設定した警報値レベルと比較器10にて比
較し、所定の警報値レベル以上(例えば、S1 /S2
1.5 以上)で警報を出力する。
【0015】一方、実火花号数は、季節・環境に左右さ
れる場合がある。このような場合には、予測火花号数の
比例係数αの予測精度を向上することができる。図2に
示す如く掛算器7の後段に温度・湿度の影響係数を乗ず
る掛算器71を挿入する。影響係数は、手動設定の影響係
数設定器72もしくは、自動設定の影響係数設定器73によ
って設定される。影響係数設定器72もしくは、73は、直
流機に冷却風を送風する冷却経路中に設けた温度計74・
湿度計75の出力を用いて設定値演算する構成とする。
【0016】この構成によって、温度・湿度すなわち季
節・環境の影響を加味した予測火花号数が演算でき、予
測火花号数の予測精度を向上することができる。又、整
流状況の程度によって、整流悪化の前に直流機の対策処
置内容を区分けしたい時がある。このような場合、図1
で比較器10を複数個並列に配置し、それぞれに警報値設
定装置9を設け、かつその設定値を各々レベル1〜nに
変えて設定する。又、表示・出力部も複数とする構成と
する。
【0017】この構成によって整流状況の程度によっ
て、設定値レベル1〜nにより例えば「気吹清掃」や、
「整流子旋削」など直流機の対策処置内容を整流状況の
程度によって、表示・出力することができる。
【0018】図3に直流機の負荷電流パターンの一例を
示す。直流機の運転時の負荷電流パターンは制動時、電
流の向きが逆となり制動電流が大きな場合、そのままで
は予測火花号数が負(マイナス)の値になる。このよう
な場合、図4に示す如く、予測火花号数を演算するため
N・I積演算部5の後段に絶対値演算部51を追加する構
成とする。この構成により、電流・速度の向きによる正
負にかかわらず、絶対値演算部51によって常に正の値と
なり精度の高い予測火花号数を演算することができる。
【0019】図5に示す如く、直流機の運転パターン例
えば圧延用の運転パターンでは、負荷が2〜10分の短期
間で間欠的に加わり、この間には、実火花号数が小さい
期間が含まれる。実火花号数と予測火花号数の小さいも
のどうしで割算を行うと精度が低下する。このような場
合、図6に示す如く、実火花監視装置1、2の後段およ
び予測火花演算部7の後段に最大値を一時的に保持する
保持手段78及び79を追加する。かつ一定周期毎にその一
定周期中の最大値を出力表示し、その後タイマー82及び
82Aにてリセットする構成とする。この構成により、予
測火花号数のN・I積と実火花号数の両方の最大値を保
持し、リアルタイムで出力・表示することができる。
【0020】又、一定周期毎の平均値を調査したい場合
がある。このような場合、一定周期(例えば4分)で一
定周期間(例えば8H)のデータを読み出して、その間
の平均値を算出する平均値演算部78A及び79Aを追加す
る構成とする。この構成により、一定期間の予測火花号
数と実火花号数の平均値を求めることができる。
【0021】さらに、一定周期間毎の最大値の履歴を調
査したい場合がある。このような場合、一定期間(例え
ば8H)毎の最大値及び平均値を多数(例えば1年分)
を順次記憶する記憶手段78B及び79Bを追加する構成と
する。この構成により、一定期間(例えば1年間)の予
測火花号数と実火花号数の最大値及び平均値の履歴を求
めることができ、この履歴を出力・表示することによっ
て、年間の傾向を把握することができ、直流機の処置・
対策を計画的に行うことができる。
【0022】予測火花号数と実火花号数の相対火花の相
対値を時系列的に傾向を見ていくと、短時間(例えば8
Hスパン)の相対火花の大きさは、図7に示すようなバ
ラツキが発生する。このような場合、図8に示す如く、
割算器8の後段に最新のデータ複数個の移動平均を演算
する移動平均演算部81を追加する構成とする。この構成
により図7の実線で示す如く、複数個のデータを順次移
動して平均を取るので相対比のバラツキを平滑化するこ
とができる。これによって、バラツキによる誤報を回避
することができ、信頼性の高い傾向管理ができる。
【0023】又、移動平均相対比が、所定(例えば1.5
)の値一回にて警報を発するのではなく、複数回で警
報を出力するように比較器10の後段にカウンター10Aと
警報を出力するための比較器10Bを追加する構成とす
る。この構成により、移動平均相対比レベルが所定(例
えば1.5 )の値をカウンター10Aが計測し、比較器10B
にて比較し所定の回数を超えたら、警報を出力するよう
にする。これによって、より誤報を回避することがで
き、保全処置を講ずるか否かの信頼性の高い傾向管理が
できる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば回転速度と負荷電流の割
りに火花が大きいという判断ができ、整流悪化の初期段
階で機器の処置を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の整流火花傾向管理装置の実施例を示す
ブロック構成図。
【図2】本発明の整流火花傾向管理装置の変形例を示す
ブロック構成図。
【図3】直流機の負荷電流パターンの例を示す図。
【図4】本発明の整流火花傾向管理装置の変形例を示す
ブロック構成図。
【図5】直流機の運転パターンの例を示す図。
【図6】本発明の整流火花傾向管理装置の変形例を示す
ブロック構成図。
【図7】時系列的な予測火花と実火花の相対値及び、そ
の移動平均の例を示す図。
【図8】本発明の整流火花傾向管理装置の変形例を示す
ブロック構成図。
【図9】従来の整流火花監視装置を示すブロック構成
図。
【図10】運転条件と火花号数の関係を示す図。
【図11】操業のサイクルと負荷(N・I積)の関係を
示す図。
【符号の説明】
1:火花センサー、2:アンプ、3:速度検出装置、
4:電流検出装置、5:掛算器、6:比例係数設定部、
7:掛算器、8:割算器、9:警報値設定装置、10:比
較器、10A:カウンター、10B:カウント比較器、11:
警報表示・出力部、12:記憶装置、13:記憶・表示装
置、51:絶対値演算部、71:掛算器、72:手動設定影響
係数設定器、73:自動設定影響係数設定器、74:温度
計、75:湿度計、78:実火花最大値保持手段、78A:実
火花平均値演算部、78B:実火花記憶手段、79:予測火
花最大値保持手段、79A:予測火花平均値演算部、79
B:予測火花記憶手段、81:移動平均値演算部、82:タ
イマー、82A:タイマー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 13/00 - 13/14 H02K 11/00 - 11/04 H02K 23/00 - 23/68 H02P 5/04 - 5/26 H02P 7/04 - 7/34 G08B 19/00 - 21/24

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流子とブラシとの間で発生する整流火
    花の大きさを検出する火花監視手段と、電動機の負荷電
    流と速度との積から予測火花の大きさを演算する予測火
    花演算部と、前記火花監視手段による実火花信号と前記
    予測火花演算部による予測火花信号との相対比を演算す
    る相対比演算部と、この相対比に関して警報すべき警報
    値レベルを設定する警報値設定手段と、前記相対比と前
    記警報値レベルとを比較する比較器と、この比較器によ
    る比較結果に基づいて、前記相対比が前記警報値レベル
    の相対比に達している場合に警報を発する警報手段とを
    備えたことを特徴とする整流火花の傾向管理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の整流火花の傾向管理装置
    において、前記予測火花演算部は、比例係数設定部を設
    け、この比例係数設定部に実測温度および湿度の係数を
    設定し、前記電動機の負荷電流と速度との積に対して前
    記係数を掛算して予測火花の大きさを演算するようにし
    たことを特徴とする整流火花の傾向管理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の整流火花の傾向管理装置
    において、前記警報値レベルを相対比の大きさに応じて
    複数設定するとともに、それぞれの警報値レベルに応じ
    た警報を行うようにしたことを特徴とする整流火花の傾
    向管理装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の整流火花の傾向管理装置
    において、前記予測火花演算部は、電動機の負荷電流と
    速度との積の絶対値に基づいて予測火花の大きさを演算
    するようにしたことを特徴とする整流火花の傾向管理装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の整流火花の傾向管理装置
    において、前記相対比演算部により演算された相対比を
    一定周期毎にその周期内で演算された最大値を出力表示
    するようにしたことを特徴とする整流火花の傾向管理装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の整流火花の傾向管理装置
    において、前記相対比演算部により演算された相対比を
    一定周期毎にその周期間内で演算された相対比データの
    最大値および平均値を出力表示するようにしたことを特
    徴とする整流火花の傾向管理装置。
  7. 【請求項7】 整流子とブラシとの間で発生する整流火
    花の大きさを検出する火花監視手段と、電動機の負荷電
    流と速度との積から予測火花の大きさを演算する予測火
    花演算部と、前記火花監視手段による実火花信号と前記
    予測火花演算部による予測火花信号との相対比を演算す
    る相対比演算部と、最新の前記相対比を時系列的に所定
    個数順次記憶してそれら相対比の平均値を演算する移動
    平均値演算手段と、この平均値に関して警報すべき警報
    値レベルを設定する警報値設定手段と、前記平均値と前
    記警報値レベルとを比較する比較器と、この比較器によ
    る比較結果に基づいて、前記平均値が前記警報値レベル
    の平均値に達している場合に警報を発する警報手段とを
    備えたことを特徴とする整流火花の傾向管理装置。
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