JP3605486B2 - Bearing wear monitoring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受摩耗監視装置に関し、更に詳しくは、インバータ制御によって駆動されるモータの回転軸における回転数の変化による影響を受けることなく、軸受の摩耗量を監視することができる軸受摩耗監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、モータにおける回転軸の軸受が摩耗すると、前記回転軸が異常振動、衝撃振動および高周波振動等に起因する偏心運動を起こすので、この偏心運動を利用して前記軸受の摩耗を検知する方法がある。
【0003】
例えば、前記回転軸が偏心運動を起こした場合に、前記回転軸近傍の所定の位置に設けられた破裂板が破裂することによって前記軸受の摩耗を知らせる方法、すなわち前記軸受の摩耗を機械的接触により検知する方法、及び、前記回転軸の回転運動の変化の大きさを電気値に変換して検出し、その電気値と、所定時間経過後において前記回転軸が偏心運動を起こした場合に検出される電気値とを比較することによって前記軸受の摩耗を監視する方法、すなわち前記軸受の摩耗を、回転軸に生じる回転運動の変化を検出した電気値の変化により、検知する方法等を挙げることができる。
【0004】
前記軸受の摩耗を前記機械的接触により検知する方法においては、前記破裂板が破裂して前記軸受の摩耗を知らせるので、前記回転軸の回転数すなわち回転速度に関係なく前記軸受の摩耗を検知することができる。
【0005】
しかしながら、前記軸受の摩耗を機械的接触により検知する方法においては、前記軸受の寿命を予測すること、すなわち前記破裂板が破裂するまでの間、前記軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができない。換言すると、作業者は、前記破裂板が破裂して初めて前記回転軸が所定の偏心運動を起こしたことを認識することができるが、前記破裂板の破裂を予測することができないので、前記破裂板が破裂した場合に破裂した破裂板及び摩耗した軸受の交換作業によって、前記モータにおける正規の運転スケジュールが遅れてしまう等の問題がある。
【0006】
一方、回転軸に生じる回転運動の変化を検出する電気値の変化により、前記軸受の摩耗を検知する方法においては、前記モータへの駆動出力源が前記モータを固定回転数で駆動する電源である場合、すなわち前記回転軸の回転数が一定である場合には、前記回転軸に生じる回転運動の変化を電気値として検出することができるので、前記軸受の寿命を予測すること、すなわち前記軸受の摩耗量が所定の摩耗量に到達するまでの間、前記軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができる。
【0007】
例えば、前記軸受に摩耗劣化が生じると、高周波の振動が発生する。前記高周波の振動における周波数は前記軸受各部における固有振動数であり、前記固有振動数を検出して得られる振動波形が正常な振動波形から特徴的振動波形に変化することにより、前記軸受の摩耗劣化を検知することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記軸受の摩耗を、回転軸に生じる回転運動の変化を検出した電気値の変化により、検知する方法において、前記モータへの駆動出力源がインバータである場合には、前記インバータの制御によって前記モータにおける前記回転軸の回転数が変化するので、前記電気値が、異常振動、衝撃振動および高周波振動等に起因して前記回転軸に生じる回転運動の変化のみならず、前記インバータの制御による回転数の変化に起因して前記回転軸に生じる回転運動の変化をも検出した値になってしまうので、前記軸受の摩耗量が所定の摩耗量に到達するまでの間、前記軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができない。
【0009】
前記電気値は、前記モータの駆動によって生じる回転軸の回転数すなわち回転速度、振動、偏心等を総合した回転運動の変化の大きさが、電磁誘導起電力、熱起電力等の起電力、パルスの周波数、パルスの幅すなわち継続時間等の電気的な量に変換された値である。
【0010】
よって、前記インバータの制御により前記回転数が変化する場合においても、前記回転数の変化による影響を受けることなく、前記回転軸に生じる回転運動の変化を検出することができるのであれば、前記回転運動の変化を検出した電気値を監視することにより前記モータにおける軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができ、前記モータにおける軸受の寿命を予測することができ、前記モータにおける軸受の摩耗を監視することができる。
【0011】
本発明の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータの軸受の摩耗を監視することができ、モータの軸受の寿命を予測することができ、モータの軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0012】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおけるステータの歯部に巻き付けられたサーチコイルによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0013】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおける回転体の一部に相対向し、かつ固定された位置に設けられた静電容量型変位センサーによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0014】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおける回転体の一部に設けられた永久磁石及びモータにおけるステータに設けられた磁束密度検出センサーによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0015】
本発明の他の目的は、前記磁束密度検出センサーとして、磁束密度の変化を測定するセンサー、特に電磁誘導起電力を検出するコイルを採用して、軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0016】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおける回転体の回転加速度を回転体の振動として間接的に検出する加速度センサーによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0017】
本発明の他の目的は、複数のモータを、1台のインバータの制御により並列運転させ、かつ各モータの軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0018】
本発明の他の目的は、複数のモータを、前記複数のモータよりも少ない台数のインバータの制御により並列運転させ、かつ各モータの軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第1の手段は、ステータ及びロータを備えた複数のモータと、前記モータを固定回転数で駆動する電源と、前記モータを回転数可変に駆動するインバータと、前記モータへの駆動出力源として前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替える切替手段と、前記複数のモータの内前記切替手段の切り替えにより固定回転数で駆動されているモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化を検出する回転運動変化検出手段と、前記回転運動変化検出手段により検出された前記回転運動の変化を表示する回転運動変化表示手段とを有してなることを特徴とする軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第2の手段は、前記第1の手段における回転運動変化検出手段が、前記ステータの歯部に倦回され、前記モータの回転軸の偏心を電気的に検出可能なサーチコイルである軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第3の手段は、前記第2の手段におけるサーチコイルは、モータにおける回転軸を中心にして180度の回転対称の位置関係にある2個の歯部又は120度の回転対称の位置関係にある3個の歯部に倦回された2個又は3個の歯部コイルを有し、前記2個又は3個の歯部コイルが直列に接続されてなる軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段における回転運動変化検出手段が、静止した部材に設けられ、かつ前記モータにおけるロータ又はこのロータを貫通する回転軸に相対向する位置に設けられ、前記回転軸の偏心により変化する静電容量を検出可能な静電容量型センサーである軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第5の手段は、前記第1の手段における回転運動変化検出手段が、前記モータにおける回転軸に設けられた永久磁石及び前記ステータに設けられた磁束密度検出センサーである軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第6の手段は、前記第1の手段における回転運動変化検出手段が、前記モータにおける回転軸の偏心により生じる振動を検出する加速度センサーである軸受摩耗監視装置である。
【0020】
【発明の実施の形態】
(一般的説明)
本発明における軸受摩耗監視装置は、ステータ及びロータを備えた複数のモータと、電源と、インバータと、切替手段と、回転運動変化検出手段と、回転運動変化表示手段とを有する。
【0021】
前記モータは、回転体として例えばロータ及び前記ロータに結合された回転軸と、前記回転体の近傍の固定された位置に例えば複数の歯部を備えたステータと、前記回転軸を受ける軸受とを有する。
【0022】
前記モータにつき、低出力から高出力までの広い出力範囲における駆動を必要とする分野、例えば少ない吐出流量から大量ないし多量の吐出流量までの広い吐出流量範囲におけるポンプの運転を実現しなければならない分野では、複数台のポンプが必要であることもあり、そのような場合には、複数の前記モータを採用してこれらをポンプの駆動源とすることになる。また、前記複数のモータとしては、使用する種々の目的に応じて多種多様の出力性能及び出力範囲を有する前記モータを組み合わせることができる。
【0023】
前記電源としては、前記モータを固定回転数で駆動することができるように前記モータに電力を出力する駆動出力源、例えば周波数50〜60Hzの交流電源(以下、「AC 50/60」と示す場合がある。)を挙げることができる。
【0024】
前記インバータとしては、例えば前記モータを回転数可変に駆動するように前記電源から出力された電力の周波数変換を行なう装置を挙げることができ、前記モータを回転数可変に駆動する機能を有する装置であれば特に限定されない。
【0025】
前記切替手段としては、例えば前記モータへの駆動出力源を前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替えるスイッチを挙げることができる。
【0026】
前記回転運動変化検出手段は、固定回転数で駆動されるモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化を検出する機能を有する。
【0027】
前記回転運動変化検出手段としては、固定回転数で駆動されるモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化の大きさを電気値に変換して前記電気値を検出する検出器、例えば検出コイル、変位センサー、磁束密度センサー、加速度センサー、熱電対、サーミスタ等を挙げることができる。
【0028】
前記回転運動変化検出手段は、速度、振動、温度、力、光、変位、流量、比誘電率、圧力等の工業量を電気値に変換する機能を有し、その変換方法としては従来の工業計測技術を採用することができる。
【0029】
前記変換方法としては、例えば電磁誘導起電力変換法、熱起電力変換法、圧電現象を利用する変換法、光電現象を利用する変換法、電気化学的起電力変換法、パルス変換法、位相法、時限法、光電管を用いる方法、磁気ひずみ現象を利用する方法、さぐりコイルを利用する方法等を挙げることができる。
【0030】
本発明における前記変換方法としては、磁束密度の変化を測定する電磁誘導起電力変換法、振動エネルギーを測定する方法、熱エネルギーを測定する熱起電力変換法等が好ましい。
前記回転運動変化表示手段は、前記モータが固定回転数で駆動している場合において、前記モータの駆動によって駆動する回転軸に生じ、前記回転運動変化検出手段により検出された回転運動の変化を電気値として表示する機能を有する。
【0031】
前記回転運動変化表示手段は、前記回転運動変化検出手段により得られた電気値を所定時間表示し続ける機能、所定時間経過後に前記電気値の表示を新たに検出された電気値の表示に更新する機能、前記電気値と所定時間経過後に新たに検出された電気値とを比較する機能、前記電気値を検出する毎に前記電気値を記憶する機能、記憶した前記電気値を再度表示する機能、前記電気値を検出する毎に記憶した複数の電気値の内任意の2つの電気値を比較する機能、前記電気値を検出する毎に記憶した複数の電気値の内最初に記憶した電気値と新たに検出された電気値とを比較する機能、前記電気値を検出する毎に記憶した複数の電気値の内最後に記憶した電気値と新たに検出された電気値とを比較する機能等を有するのが好ましい。
【0032】
本発明では、前記モータが固定回転数で駆動している場合に前記回転運動変化検出手段により電気値が検出された後、所定時間が経過するまでの間前記モータを引き続き固定回転数で駆動させることができるので、前記回転運動変化表示手段においては、前記回転運動変化検出手段により電気値を検出する毎にリアルタイムに表示を更新し続けることができる。
【0033】
また、前記モータが固定回転数で駆動している場合に前記回転運動変化検出手段により電気値が検出された後、所定時間内であれば前記モータを回転数可変に駆動させることもできるが、前記モータを回転数可変に駆動する間は前記回転運動変化表示手段における表示は更新されない。所定時間経過後に前記モータを再度固定回転数で駆動させて所定時間経過後の電気値を検出する場合には、前記回転運動変化検出手段により電気値を検出する毎にリアルタイムに表示を更新し続けることができる。
前記固定回転数とは、一定の回転数であり、商用電源例えば周波数50〜60Hzの交流電源によって前記回転数を一定にすることができる。尚、前記電源の出力を可変することにより、前記固定回転数を所望の回転数に維持することができる。
【0034】
前記回転運動変化表示手段としては、例えば、固定回転数で駆動している前記モータにおける回転軸に生じる回転運動の変化の大きさを前記回転運動変化検出手段により検出して得られる電気値、及び、前記電気値に各種変換処理を施して出力される変換加工データを表示するモニタ装置を挙げることができる。
【0035】
前記モニタ装置は、前記電気値を検出データとして表示する表示画面を備えた表示部を有するのが好ましい。
【0036】
前記モニタ装置は、前記電気値を表示するだけでなく、前記電気値と所定時間経過後に再度検出される前記電気値とを比較することができるように、前記電気値をデータとして記憶する記憶機能と記憶した前記データを読み出す読出機能とを有することが好ましい。
【0037】
前記記憶機能は、例えば前記モニタ装置にメモリー部を設けることにより実現される。
【0038】
前記読出機能は、例えば前記モニタ装置にCPUを設けることにより実現される。
【0039】
また、前記モニタ装置においては、前記記憶機能に記憶した前記データと所定時間経過後に再度検出される前記電気値との差異を表示する等のデータ処理機能を有することが好ましい。
【0040】
前記データ処理機能は、例えば前記モニタ装置にデータ処理部を設けることにより実現される。
【0041】
前記データ処理部は、前記データを演算処理することによって、前記軸受の摩耗の度合い、摩耗速度、軸受の交換時期の予測等を算出する機能を有することが好ましい。
【0042】
前記データ処理機能を有することによって、前記軸受の摩耗量を正確にかつ容易に監視することができる。
【0043】
前記データ比較機能によって前記モニタ装置に表示された、前記記憶機能に記憶した前記データと所定時間経過後に再度検出される前記電気値との差異が小さい場合においては、前記軸受の摩耗は小さいと判断することができ、前記差異が大きい場合においては、前記軸受の摩耗が大きいと判断することができる。
【0044】
以上のような構成を有する本発明の軸受摩耗監視装置は、前記複数のモータへの駆動出力源を前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替えて、前記各モータの前記回転軸における回転数を、固定回転数での駆動と回転数可変での駆動とに並列運転することによって、固定回転数で駆動する前記モータにおける前記回転軸に生じる回転運動の変化の大きさを前記電気値に変換して検出することができ、前記電気値と所定時間経過後に再度検出される前記電気値とを比較することで前記軸受の寿命を予測することができ、前記軸受の摩耗量を所定時間毎段階的に又は連続的に検出することができ、前記軸受の摩耗量を監視することができる。
【0045】
(具体的説明)
−その1−
以下、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例について図面を参照しながら詳述する。
【0046】
本発明の軸受摩耗監視装置を、水道の給水用キャンドモータポンプにおけるキャンドモータの軸受摩耗監視装置に採用する場合について説明する。
【0047】
図1、図2及び図3に示すように、本発明の軸受摩耗監視装置は第1給水ポンプAにおける第1モータ1と、第2給水ポンプB(図示せず)における第2モータ2と、周波数50〜60の交流電源3と、インバータ4と、回路5Aに設けられたスイッチ5a、5b、5c及び5dと、前記第1モータ1に設けられたサーチコイル6aと、前記第2モータ2に設けられたサーチコイル6b(図示せず)と、モニタ装置7とを有する。
【0048】
例えばある部所の一日における水使用量をグラフにすると、図4に示されるようになる。図4に示されるように、夜間の水使用料は少なく、一方昼間の水使用量は多い。しかも昼間においても、朝8時〜10時頃と、夕方の6時〜8時頃との時間帯では、多量の水を使用することが分かる。
【0049】
そこで、前記第1給水ポンプA及び第2給水ポンプBを用いて前記のある部所に水を供給する場合においては、図4に示すように、前記第1給水ポンプA及び第2給水ポンプBの吐出流量は、一日の時間帯によって大幅に増減させなければならないので、前記第1給水ポンプA及び第2給水ポンプBにおける前記第1モータ1及び前記第2モータ2の運転及び回転数を制御して前記吐出流量を調節する。
【0050】
前記吐出流量が1台の給水用キャンドモータポンプにおける最大吐出流量を越えない場合には、前記第1給水ポンプA及び第2給水ポンプBのいずれか1台の運転を停止して、残る1台はその回転数をインバータ4によって回転数制御して運転する。
【0051】
また、前記吐出流量が1台の給水用キャンドモータポンプにおける最大吐出流量を越える場合には、前記第1給水ポンプA及び第2給水ポンプBの2台の給水用キャンドモータポンプを並列運転する。この場合、1台はその回転数をインバータ4によって回転数制御して運転し、残る1台はその回転数を固定して運転する。
【0052】
前記最大吐出流量は給水用キャンドモータポンプの能力、経済性、衛生面を考慮して予め設定することができ、この実施例においては140[l/min]に設定してなる。
【0053】
前記サーチコイル6aは、前記第1モータ1のステータ8aにおいて相対向する対向極に位置する2個の歯部8c及び8dに設けられる。
【0054】
一方、前記サーチコイル6bは、前記第2モータ2のステータ8b(図示せず)において相対向する対向極に位置する歯部(図示せず)に設けられる。
【0055】
この実施例において前記サーチコイル6aは、各々空間角にしてほぼ180度隔てて対称の位置にある前記2個の歯部8c及び8dに倦回された2個の歯部コイル6c及び6dを有し、前記2個の歯部コイル6c及び6dは直列に接続されてなる。
また、前記サーチコイル6bは、各々空間角にしてほぼ180度隔てて対称の位置にある2個の歯部(図示せず)に倦回された2個の歯部コイル(図示せず)を有し、前記2個の歯部コイルは直列に接続されてなる。
【0056】
前記サーチコイル6aによって、前記第1モータ1における回転体であるロータ9a及び回転軸10aに生じる回転運動の変化が起電力に変換されて、前記起電力が検出される。前記起電力は検出データとして前記モニタ装置7に表示される。
【0057】
一方、前記サーチコイル6bによって、前記第2モータ2における回転体であるロータ9b(図示せず)及び回転軸10b(図示せず)に生じる回転運動の変化が起電力に変換されて、前記起電力が検出される。前記起電力は検出データとして前記モニタ装置7に表示される。
【0058】
前記回路5Aに設けられたスイッチ5a、5b、5c及び5dは、前記第1モータ1及び第2モータ2への駆動出力源が、前記インバータ4及び出力停止、前記交流電源3及び前記インバータ4、出力停止及び前記インバータ4、前記インバータ4及び前記交流電源3のいずれかの組み合わせになるように前記回路5Aを切り替える。
【0059】
前記駆動出力源の組み合わせは、図示しない運転モード選択手段に運転モードとして記憶することができ、前記運転モード選択手段を動作することによって、前記運転モードの選択及び前記回路5Aの切り替えを円滑に行なうことができる。
【0060】
前記運転モード選択手段は、前記回路5Aを、各運転モードにおいて使用する回路に合わせるように前記スイッチ5a、5b、5c及び5dを動作させる機能を有する。
【0061】
尚、この実施例における運転モードと、各運転モードにおける前記第1モータ1及び第2モータ2への駆動出力源と、各運転モードにおいて使用するスイッチは、表1に示す通りである。
【0062】
【表1】
【0063】
前記運転モードIは、図4の0〜8時及び20〜24時における前記第1モータ1の運転状態を示す。
【0064】
前記運転モードIは、前記スイッチ5aによって回路5Aを接続し、前記第2モータ2の運転を停止して、前記第1モータ1の回転数をインバータ4によって可変に制御して運転する。
【0065】
前記運転モードI+IIは、図4の8〜11時における前記第1モータ1及び前記第2モータ2の運転状態を示す。
【0066】
前記運転モードI+IIは、前記スイッチ5b及び5cによって回路5Aを接続し、前記第1モータ1及び前記第2モータ2を並列運転して、前記第1モータ1の回転数を前記交流電源3によって固定回転数で運転し、前記第2モータ2の回転数をインバータ4によって可変に制御して運転する。
【0067】
前記運転モードIIは、図4の11〜18時における前記第2モータ2の運転状態を示す。
【0068】
前記運転モードIIは、前記スイッチ5bによって回路5Aを接続し、前記第1モータ1の運転を停止して、前記第2モータ2の回転数をインバータ4によって可変に制御して運転する。
【0069】
前記運転モードII+Iは、図4の18〜20時における前記第1モータ1及び前記第2モータ2の運転状態を示す。
【0070】
前記運転モードII+Iは、前記スイッチ5a及び5dによって回路5Aを接続し、前記第1モータ1及び前記第2モータ2を並列運転して、前記第2モータ2の回転数を前記交流電源3によって固定回転数で運転し、前記第1モータ1の回転数をインバータ4によって可変に制御して運転する。
【0071】
前記運転モードI、I+II、II及びII+Iにおいては、前記インバータ4によって第1モータ1の回転数、第2モータ2の回転数、第2モータ2の回転数及び第1モータ1の回転数を各々制御することができるので、前記吐出流量を時間帯によって増減する水使用量に応じた最適流量に調節することができる。
【0072】
更に前記運転モードI+II及びII+Iにおいては、前記交流電源3によって第1モータ1の回転数及び第2モータ2の回転数を固定回転数で運転することができるので、軸受11a及び軸受11b(図示せず)が摩耗した場合に生じる前記第1モータ1及び第2モータ2におけるロータ9a及び9bの回転速度、振動、偏心等を総合した回転運動の変化の大きさが各々起電力に変換されて、前記起電力が検出される。前記起電力は各々検出データとして前記モニタ装置7に表示される。
【0073】
前記0〜8時の運転モードIにおいて、前記モニタ装置7における第1〜4表示窓を備えた表示画面(図示せず)には新たに検出された検出データの表示はない。
【0074】
前記8〜11時の運転モードI+IIにおいて、前記第1モータ1における前記ロータ9aと前記回転軸10aとの回転運動の変化の大きさは前記起電力に変換されて、前記表示画面の第1表示窓(図示せず)に検出データとして表示される。
【0075】
前記11〜18時の運転モードIIにおいては、前記第1表示窓の検出データが継続して表示される。
【0076】
前記18〜20時の運転モードII+Iにおいて、前記第2モータ2における前記ロータ9bと前記回転軸10bとの回転運動の変化の大きさは前記起電力に変換されて、前記表示画面の第2表示窓(図示せず)に検出データとして表示され、かつ前記第1表示窓の検出データが継続して表示される。
【0077】
前記20〜24時の運転モードIにおいては、前記第1表示窓及び第2表示窓の検出データが継続して表示される。
【0078】
さらに、翌日の0〜8時の運転モードIにおいては、前記第1表示窓及び第2表示窓の検出データが継続して表示される。
【0079】
翌日の8〜11時の運転モードI+IIにおいて、前記第1モータ1における前記ロータ9aと前記回転軸10aとの回転運動の変化の大きさは再度起電力に変換されて、前記表示画面の第3表示窓(図示せず)に検出データとして表示され、かつ前記第1表示窓及び第2表示窓の検出データが継続して表示される。
【0080】
翌日の11〜18時の運転モードIIにおいては、前記第1表示窓、第2表示窓及び第3表示窓の検出データが継続して表示される。
【0081】
翌日の18〜20時の運転モードII+Iにおいて、前記第2モータ2における前記ロータ9bと前記回転軸10bとの回転運動の変化の大きさは再度起電力に変換されて、前記表示画面の第4表示窓(図示せず)に検出データとして表示され、かつ前記第1表示窓、第2表示窓及び第3表示窓の検出データが継続して表示される。
【0082】
前記第1表示窓に表示された検出データと前記第3表示窓に表示された検出データとを比較することによって、前記ロータ9aに生じる回転運動の変化を24時間を挟んだ前後に検出した検出データを高精度に、かつ容易に比較することができ、前記軸受11aの摩耗によって生じる前記回転運動の変化を監視することができる。
【0083】
また、前記第2表示窓に表示された検出データと前記第4表示窓に表示された検出データとを比較することによって、前記ロータ9bに生じる回転運動の変化を24時間を挟んだ前後に検出した検出データを高精度に、かつ容易に比較することができ、前記軸受11bの摩耗によって生じる前記回転運動の変化を監視することができる。
【0084】
前記モニタ装置7は、前記検出データを記憶するメモリー部(図示せず)と、前記検出データを読み出すCPU(図示せず)と、前記検出データを演算処理するデータ処理部(図示せず)と、前記データ処理部で処理された処理データ及び前記検出データを表示画面(図示せず)たとえばCRT画面に表示する表示部(図示せず)と、警告表示部(図示せず)たとえば警告ランプと、スピーカ(図示せず)とを有してなる。
【0085】
前記表示部は、表示画面に前記軸受11aの摩耗によって生じる前記回転運動の変化を検出して得られた前記検出データをリアルタイムにリアルタイム表示窓に表示すること、表示画面に前記検出データを演算処理して得られた処理データを処理データ表示窓に表示すること、表示画面に所定時間を挟んだ前後に検出した2点の前記処理データを演算処理して得られた速度データを摩耗速度表示窓に表示すること、表示画面に前記速度データを演算処理して得られた時間データを残り時間表示窓に表示することの少なくともいずれか、あるいはすべてを実行することができるように形成される。
【0086】
前記データ処理部には、例えば摩耗していない新品の軸受を取り付けた時に得られた初期検出値と、前記軸受の限界摩耗値とを予め設定することができる。
【0087】
前記初期検出値は、すでに摩耗を生じた軸受を使用して前記回転運動の変化を検出した時に得られた検出値であってもよい。
【0088】
前記データ処理部は、例えば前記初期検出値を0%、前記限界摩耗値を100%と認識し、前記検出データを百分率に演算処理して百分率処理データ値を得、前記百分率処理データ値を前記表示部における前記処理データ表示窓に表示することができる。
【0089】
前記初期検出値として、すでに摩耗を生じた軸受を使用して前記回転運動の変化を検出した時に得られた検出値を設定した場合には、前記データ処理部は前記初期検出値を0%に限らず、すでに前記軸受生じた摩耗に対応した適宜の百分率に認識することもできる。
前記表示部における前記第1〜4表示窓は、第1〜4リアルタイム表示窓(図示せず)、第1〜4処理データ表示窓(図示せず)、第1〜4摩耗速度表示窓(図示せず)及び第1〜4残り時間表示窓(図示せず)を有してなる。
【0090】
前記データ処理部は、例えば前記第1処理データ表示窓及び前記第3処理データ表示窓に表示された2点の処理データ値を演算処理して速度データ値を得、前記速度データ値を第3摩耗速度表示窓に表示する。
【0091】
前記データ処理部は、例えば、前記第3摩耗速度表示窓に表示された速度データ値と前記初期検出値と前記限界摩耗値とを演算処理して時間データ値を得、前記時間データ値を第3残り時間表示窓に表示する。
【0092】
監視作業者は、例えば、前記第3処理データ表示窓に表示された百分率処理データ値から、前記初期検出値に対する前記軸受11aの摩耗割合を容易に判断することができる。
【0093】
また、監視作業者は、例えば、前記第3摩耗速度表示窓に表示された速度データ値から、前記軸受11aの摩耗速度を容易に監視することができる。
【0094】
さらに、監視作業者は、例えば、前記第3残り時間表示窓に表示された時間データ値から、前記軸受11aの交換までの残り時間を容易に把握することができる。
【0095】
さらに、前記データ処理部には、前記摩耗割合が所定の百分率データ値に達した時もしくは前記残り時間が所定時間よりも短くなった時に、前記警告表示部に警告が表示されるように予め警告発信値を設定することもできる。
【0096】
前記データ処理部は、前記摩耗割合もしくは前記残り時間が前記警告発信値に達した時には、前記警告表示部及び前記スピーカに警告信号を発信するので、前記警告表示部には警告表示のサイン、たとえば警告ランプの点灯が示され、前記スピーカからは警告音が発せられる。
【0097】
なお、この実施例1においては、前記第1モ−タ1及び第2モ−タ2が本願発明における複数のモ−タに相当し、前記サ−チコイル6a、6bが本願発明における回転運動変化検出手段に相当し、又、スイッチ5a、5b、5c及び5dが本願発明における切替手段に相当し、前記モニタ装置7が本願発明における回転運動変化表示手段に相当する。
【0098】
−その2−
本発明においては、前記実施例1の変更例として給水ポンプの並列台数を前記給水ポンプの性能に応じて適宜に増やすことができる。
【0099】
例えば複数のポンプを備えたプラントでは、ポンプ全台数の運転時における全揚程が最大揚程になるので、この最大揚程の値を設計揚程とし、キャビテーションの防止、ポンプの始動頻度、流量負荷の変動等を考慮して台数制御をすることができる。
【0100】
この実施例は3台の給水ポンプを使用する場合について説明する。
【0101】
前記3台の給水ポンプを使用すると、例えば図5に示すように、前記実施例1の回路5Aに回路5Bを接続して、第1モータ1、第2モータ2及び第3モータ12の3台のモータを吐出流量に応じて運転することになる。
【0102】
この実施例2においては、表2に示すように運転モードA、E及びI以外の各運転モードに固定回転数で運転するモータを有するので、各モータを定期的に固定回転数で運転して前記各モータのロータにおける回転運動の変化の大きさを各々検出データとして検出することができ、よりきめ細かく前記軸受の摩耗量を監視することができる。
【0103】
また、前記モータの能力を考慮し、例えばポンプの種類、形式、前記並列台数及び前記最大吐出流量の設定等を最適化することによって、前記モータを効率よく運転することができ、前記モータの寿命を延ばすことができる。
【0104】
【表2】
【0105】
−その3−
図6及び図7に示すように、前記実施例1におけるサーチコイルとして他の形態を挙げることができる。
【0106】
図6におけるサーチコイル13は、空間角にしてほぼ120度隔てて対称に、すなわち、120度離れた三相の各相におけるステータ14の歯部14a、14b及び14cに巻き付けられた歯部コイル13a、13b及び13cを有する。
【0107】
図7におけるサーチコイル15は、空間角にしてほぼ90度隔てて対称にステータ16の歯部16a、16b、16c及び16dに巻き付けられた歯部コイル15a、15b、15c及び15dを有する。
【0108】
−その4−
図8に示すように、前記回転運動変化検出手段の他の一実施例である磁束密度センサー17を採用することができる。
【0109】
前記磁束密度センサー17は、例えばステータ18における、ロータ19に相対向する適宜の位置に設けられ、ロータ19に設けられた永久磁石20とともに、この実施例におけるモータの回転体であるロータ19及び回転軸21に生じる回転運動の変化を磁束密度の変化として検出することができる。
【0110】
他の一実施例として、磁束密度センサーは、ステータにおける、回転軸に相対向する適宜の位置に設けることもでき、磁束密度センサーに相対向する回転軸に設けられた永久磁石とともに、モータの回転体であるロータ及び回転軸に生じる回転運動の変化を磁束密度の変化として検出することができる。
【0111】
前記磁束密度センサーとしては、前記磁束密度の変化を電磁誘導起電力に変換して検出するコイルを有する誘導コイル型磁束密度センサー、前記磁束密度の変化を電流値に変換して検出するホール素子を有するホールIC型磁束密度センサー、前記磁束密度の変化を抵抗値に変換して検出する磁気抵抗型磁束密度センサー等を挙げることができる。
【0112】
−その5−
前記回転運動変化検出手段の他の一実施例として、従来から工業計測の分野で用いられている静電容量型センサー(図示せず)を採用することができる。
【0113】
前記静電容量型センサーは、この実施例におけるモータにおける静止した部材、すなわち前記モータにおける非回転体に固定され、かつ前記モータにおける回転体であるロータまたはこのロータを貫通する回転軸に相対向する位置に設けることができる。
【0114】
前記静電容量型センサーは、前記静電容量型センサーが相対向する前記回転体の一部と前記静電容量型センサーとの間の比誘電率の変化を検出することができる。
【0115】
−その6−
前記回転運動変化検出手段の他の一実施例として、従来から工業計測の分野で用いられている加速度センサー(図示せず)を採用することができる。
【0116】
前記加速度センサーは、この実施例におけるモータの回転体であるロータ及び回転軸の偏心運動によって生じる振動を検出することができるように、前記回転体における適宜の位置に設けることができる。
【0117】
前記加速度センサーは、前記モータにおける前記回転体の振動を起電力に変換して、前記起電力を検出データとして検出することができる。
【0118】
【発明の効果】
本発明の軸受摩耗監視装置は、複数のモータへの駆動出力源を切り替えて、各モータの回転軸における回転数を固定回転数での駆動と回転数可変での駆動とに並列運転することによって、回転数可変での駆動するモータの運転を継続しながら、固定回転数で駆動するモータの回転運動の変化によって生じる電気値を回転運動変化検出手段により検出し、回転運動変化表示手段に表示された検出データ及び各種処理データより軸受の寿命を予測することができ、モータの軸受の摩耗量を所定時間毎段階的に又は連続的に検出することができ、モータの軸受の摩耗を監視することができる。
【0119】
また、固定回転数で運転するモータにおける回転軸及びロータの回転運動の変化によって生じる起電力の変化を、高精度にかつ容易に比較することができ、軸受の摩耗によって生じる起電力の変化を監視することができる。
【0120】
本発明の軸受摩耗監視装置においては、例えばモータを備えたポンプの並列台数及び各ポンプにおける最大吐出流量の設定を最適化することができ、かつ各モータの軸受の摩耗量を監視することができる。
【0121】
すなわち本発明の軸受摩耗監視装置においては、必要な吐出流量に応じて種々のポンプを組み合わせることができ、各ポンプの性能を考慮した最適運転ができるので、消費電力を抑えることができ、各モータの寿命を延ばすことができ、かつ各モータの軸受の摩耗量を監視することができる。
【0122】
さらに本発明の軸受摩耗監視装置においては、複数のモータを、前記複数のモータよりも少ない台数のインバータの制御により並列運転させ、かつ各モータの軸受の摩耗を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例を示す回路図である。
【図2】図2は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例に採用することができる給水ポンプの一部断面図である。
【図3】図3は、図2におけるIII−III断面図である。
【図4】図4は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例における給水ポンプの一日の吐出流量の推移を示すグラフである。
【図5】図5は、本発明の軸受摩耗監視装置の他の一実施例を示す回路図である。
【図6】図6は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例における回転運動変化検出手段の断面図である。
【図7】図7は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例における回転運動変化検出手段の断面図である。
【図8】図8は、本発明の軸受摩耗監視装置の他の一実施例における回転運動変化検出検出手段の断面図である。
【符号の説明】
A・・・第1給水ポンプ、1・・・第1モータ、2・・・第2モータ、3・・・交流電源、4・・・インバータ、5A、5B・・・回路、5a、5b、5c、5d・・・スイッチ、6a・・・サーチコイル、6c、6d・・・歯部コイル、7・・・モニタ装置、8a・・・ステータ、8c、8d・・・歯部、9a・・・ロータ、10a・・・回転軸、11a・・・軸受、12・・・第3モータ、13・・・サーチコイル、13a、13b、13c・・・歯部コイル、14・・・ステータ、14a、14b、14c・・・歯部、15・・・サーチコイル、15a、15b、15c、15d・・・歯部コイル、16・・・ステータ、16a、16b、16c、16d・・・歯部、17・・・磁束密度センサー、18・・・ステータ、19・・・ロータ、20・・・永久磁石、21・・・回転軸。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing wear monitoring device, and more particularly, to a bearing wear monitoring device capable of monitoring the amount of bearing wear without being affected by a change in the number of rotations of a rotating shaft of a motor driven by inverter control. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a bearing of a rotating shaft of a motor wears, the rotating shaft causes eccentric motion caused by abnormal vibration, impact vibration, high-frequency vibration, and the like. There is.
[0003]
For example, when the rotating shaft causes an eccentric motion, a method of notifying wear of the bearing by rupture of a rupture plate provided at a predetermined position near the rotating shaft, that is, mechanical contact of the bearing wear And a method of converting the magnitude of the change in the rotational motion of the rotating shaft into an electrical value and detecting the electrical value, and detecting the eccentric motion of the rotating shaft after a lapse of a predetermined time. A method of monitoring the wear of the bearing by comparing with a measured electric value, that is, a method of detecting the wear of the bearing by a change in an electric value obtained by detecting a change in rotational motion generated in a rotating shaft. Can be.
[0004]
In the method of detecting the wear of the bearing by the mechanical contact, the rupturable plate ruptures to notify the wear of the bearing, so that the wear of the bearing is detected regardless of the rotation speed of the rotating shaft, that is, the rotation speed. be able to.
[0005]
However, in the method of detecting the wear of the bearing by mechanical contact, the life of the bearing is predicted, that is, the wear amount of the bearing is gradually or continuously measured until the rupturable plate ruptures. Not detectable. In other words, the operator can recognize that the rotary shaft has undergone a predetermined eccentric motion only after the rupture disk has ruptured, but cannot predict the rupture of the rupture disk. When the plate is ruptured, there is a problem that a replacement operation of the ruptured plate and the worn bearing causes a delay in a normal operation schedule of the motor.
[0006]
On the other hand, in the method of detecting wear of the bearing by detecting a change in an electric value that detects a change in rotational motion generated in a rotating shaft, a drive output source to the motor is a power supply that drives the motor at a fixed rotation speed. In the case, that is, when the number of rotations of the rotating shaft is constant, a change in the rotating motion generated in the rotating shaft can be detected as an electric value. Until the wear amount reaches the predetermined wear amount, the wear amount of the bearing can be detected stepwise or continuously.
[0007]
For example, when wear deterioration occurs in the bearing, high-frequency vibration is generated. The frequency of the high-frequency vibration is a natural frequency in each part of the bearing, and a vibration waveform obtained by detecting the natural frequency changes from a normal vibration waveform to a characteristic vibration waveform, thereby causing wear deterioration of the bearing. Can be detected.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of detecting the wear of the bearing by a change in an electric value detected by detecting a change in a rotational motion occurring on a rotating shaft, when a drive output source to the motor is an inverter, the inverter controls the motor. Since the number of revolutions of the rotating shaft in the motor changes, the electric value is changed not only by a change in rotating motion generated in the rotating shaft due to abnormal vibration, impact vibration, high-frequency vibration and the like, but also by control of the inverter. Since the value of the change in the rotational motion generated on the rotary shaft due to the change in the rotation speed also becomes a detected value, the amount of wear of the bearing until the wear amount of the bearing reaches a predetermined wear amount. Cannot be detected stepwise or continuously.
[0009]
The electric value is the number of rotations of the rotating shaft caused by the driving of the motor, i.e., the rotation speed, vibration, the magnitude of the change in the rotational motion obtained by integrating the eccentricity, etc. Is converted into an electrical quantity such as the frequency, pulse width, or duration.
[0010]
Therefore, even when the rotation speed changes under the control of the inverter, the rotation speed can be detected without being affected by the rotation speed change. By monitoring the electrical value that has detected the change in motion, the amount of wear of the bearing in the motor can be detected in a stepwise or continuous manner, and the life of the bearing in the motor can be predicted. Bearing wear can be monitored.
[0011]
An object of the present invention is to monitor the wear of a bearing of a motor even when the rotation speed of a rotating shaft in the motor changes by controlling an inverter, to predict the life of the bearing of the motor, An object of the present invention is to provide a bearing wear monitoring device capable of detecting a bearing wear amount stepwise or continuously.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a bearing wear that can monitor wear of a bearing by a search coil wound around a tooth portion of a stator of a motor even when the number of rotations of a rotating shaft of the motor changes under the control of an inverter. A monitoring device is provided.
[0013]
Another object of the present invention is to provide an electrostatic capacitance provided at a fixed position opposed to a part of a rotating body of a motor even when the rotation speed of a rotating shaft of the motor is changed by control of an inverter. It is an object of the present invention to provide a bearing wear monitoring device capable of monitoring bearing wear with a mold displacement sensor.
[0014]
Another object of the present invention is to detect a magnetic flux density provided on a permanent magnet provided on a part of a rotating body of a motor and a magnetic flux provided on a stator of the motor even when the rotation speed of a rotating shaft of the motor is changed by control of an inverter. An object of the present invention is to provide a bearing wear monitoring device capable of monitoring bearing wear by a sensor.
[0015]
Another object of the present invention is to adopt a sensor for measuring a change in magnetic flux density, in particular, a coil for detecting electromagnetic induction electromotive force as the magnetic flux density detection sensor, to monitor bearing wear capable of monitoring bearing wear. It is to provide a device.
[0016]
Another object of the present invention is to provide an acceleration sensor that indirectly detects the rotational acceleration of a rotating body of a motor as vibration of the rotating body even when the rotational speed of a rotating shaft of the motor changes under the control of an inverter. It is an object of the present invention to provide a bearing wear monitoring device capable of monitoring the bearing wear.
[0017]
Another object of the present invention is to provide a bearing wear monitoring device capable of operating a plurality of motors in parallel under the control of one inverter and monitoring the wear of the bearings of each motor.
[0018]
Another object of the present invention is to provide a bearing wear monitoring device capable of operating a plurality of motors in parallel by controlling a smaller number of inverters than the plurality of motors and monitoring wear of the bearings of each motor. It is in.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above problems includes a plurality of motors each having a stator and a rotor, a power supply for driving the motor at a fixed rotation speed, an inverter for driving the motor at a variable rotation speed, and the motor Switching means for switching to one of the power supply and the inverter as a drive output source, and a change in rotational motion occurring on a rotating shaft of a motor driven at a fixed rotation speed by switching the switching means among the plurality of motors. A bearing wear monitoring device, comprising: a rotational movement change detecting means for detecting the rotational movement; and a rotational movement change displaying means for displaying a change in the rotational movement detected by the rotational movement change detecting means. ,
A second means for solving the above-mentioned problem is that the rotational movement change detecting means in the first means is electrically wound around the teeth of the stator, and can detect the eccentricity of the rotating shaft of the motor electrically. It is a bearing wear monitoring device that is a search coil,
A third means for solving the above-mentioned problem is that the search coil in the second means is provided with two tooth portions or a 120-degree rotationally symmetrical positional relationship of 180 degrees about a rotation axis of the motor. Bearing wear monitoring comprising two or three tooth coils wound around three tooth parts in a rotationally symmetrical positional relationship, wherein the two or three tooth coils are connected in series Device
A fourth means for solving the above-mentioned problem is that the rotational movement change detecting means in the first means is provided on a stationary member and faces a rotor in the motor or a rotating shaft passing through the rotor. A bearing wear monitoring device that is provided at a position and is a capacitance type sensor capable of detecting a capacitance that changes due to the eccentricity of the rotating shaft,
A fifth means for solving the above-mentioned problem is that the rotational movement change detecting means in the first means is a permanent magnet provided on a rotating shaft of the motor and a magnetic flux density detecting sensor provided on the stator. It is a bearing wear monitoring device,
A sixth means for solving the above-mentioned problem is a bearing wear monitoring device, wherein the rotational movement change detecting means in the first means is an acceleration sensor for detecting vibration caused by eccentricity of a rotating shaft in the motor.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(General description)
The bearing wear monitoring device according to the present invention includes a plurality of motors each having a stator and a rotor, a power supply, an inverter, a switching unit, a rotational motion change detecting unit, and a rotational motion change display unit.
[0021]
The motor includes, for example, a rotor as a rotating body and a rotating shaft coupled to the rotor, a stator having, for example, a plurality of teeth at a fixed position near the rotating body, and a bearing that receives the rotating shaft. Have.
[0022]
A field in which the motor needs to be driven in a wide output range from a low output to a high output, for example, a field in which a pump must be operated in a wide discharge flow range from a small discharge flow to a large or large discharge flow. In such a case, a plurality of pumps may be required. In such a case, a plurality of the motors are employed and these are used as drive sources for the pumps. Further, as the plurality of motors, the motors having various output performances and output ranges can be combined according to various purposes to be used.
[0023]
As the power source, a drive output source that outputs power to the motor so that the motor can be driven at a fixed rotation speed, for example, an AC power source having a frequency of 50 to 60 Hz (hereinafter referred to as “
[0024]
Examples of the inverter include a device that performs frequency conversion of power output from the power supply so as to drive the motor at a variable speed, and a device having a function of driving the motor at a variable speed. There is no particular limitation as long as it exists.
[0025]
Examples of the switching unit include a switch that switches a drive output source to the motor to one of the power supply and the inverter.
[0026]
The rotational movement change detecting means has a function of detecting a change in rotational movement occurring on a rotating shaft of a motor driven at a fixed rotational speed.
[0027]
As the rotational movement change detecting means, a detector for detecting the electric value by converting the magnitude of the change in rotational movement generated on the rotating shaft of the motor driven at a fixed rotational speed to detect the electric value, for example, a detection coil, displacement Examples include a sensor, a magnetic flux density sensor, an acceleration sensor, a thermocouple, a thermistor, and the like.
[0028]
The rotational movement change detecting means has a function of converting industrial quantities such as speed, vibration, temperature, force, light, displacement, flow rate, relative permittivity, and pressure into electric values. Measurement technology can be employed.
[0029]
Examples of the conversion method include an electromagnetic induction electromotive force conversion method, a thermoelectromotive force conversion method, a conversion method using a piezoelectric phenomenon, a conversion method using a photoelectric phenomenon, an electrochemical electromotive force conversion method, a pulse conversion method, and a phase method. , A timed method, a method using a photoelectric tube, a method using a magnetostriction phenomenon, a method using a search coil, and the like.
[0030]
As the conversion method in the present invention, an electromagnetic induction electromotive force conversion method for measuring a change in magnetic flux density, a method for measuring vibration energy, a thermoelectromotive force conversion method for measuring heat energy, and the like are preferable.
When the motor is driven at a fixed number of rotations, the rotational movement change display means generates a change in the rotational movement that occurs on a rotating shaft driven by the drive of the motor and is detected by the rotational movement change detection means. It has the function of displaying as a value.
[0031]
The rotation movement change display means has a function of continuously displaying the electric value obtained by the rotation movement change detection means for a predetermined time, and updates the display of the electric value to a display of a newly detected electric value after a predetermined time has elapsed. Function, a function of comparing the electric value with a newly detected electric value after a predetermined time has elapsed, a function of storing the electric value each time the electric value is detected, a function of displaying the stored electric value again, A function of comparing any two electrical values among the plurality of electrical values stored each time the electrical value is detected, and the first electrical value stored among the plurality of electrical values stored each time the electrical value is detected; A function of comparing a newly detected electric value with a newly detected electric value, a function of comparing the last stored electric value of a plurality of electric values stored each time the electric value is detected with a newly detected electric value, and the like. It is preferred to have.
[0032]
In the present invention, when the motor is driven at a fixed rotation speed, the motor is continuously driven at a fixed rotation speed until a predetermined time elapses after an electric value is detected by the rotation movement change detection unit. Therefore, in the rotational movement change display means, the display can be continuously updated in real time each time an electric value is detected by the rotational movement change detection means.
[0033]
Further, after the electric value is detected by the rotational movement change detecting means when the motor is driven at a fixed rotational speed, the motor can be driven at a variable rotational speed within a predetermined time, While the motor is driven so that the number of rotations is variable, the display on the rotational movement change display means is not updated. When the motor is driven again at a fixed rotation speed after a lapse of a predetermined time and an electric value is detected after a lapse of a predetermined time, the display is continuously updated in real time every time the electric value is detected by the rotational movement change detecting means. be able to.
The fixed rotation speed is a fixed rotation speed, and the rotation speed can be made constant by a commercial power supply, for example, an AC power supply having a frequency of 50 to 60 Hz. By changing the output of the power supply, the fixed rotation speed can be maintained at a desired rotation speed.
[0034]
As the rotational movement change display means, for example, an electric value obtained by detecting the magnitude of the change in rotational movement generated on the rotating shaft of the motor driven at a fixed rotation speed by the rotational movement change detection means, and In addition, a monitor device that performs conversion processing on the electric value and displays converted processing data that is output can be cited.
[0035]
The monitor device preferably has a display unit having a display screen for displaying the electric value as detection data.
[0036]
The monitor function not only displays the electric value, but also stores the electric value as data so that the electric value can be compared with the electric value detected again after a predetermined time has elapsed. And a reading function for reading the stored data.
[0037]
The storage function is realized by, for example, providing a memory unit in the monitor device.
[0038]
The reading function is realized, for example, by providing a CPU in the monitor device.
[0039]
Further, it is preferable that the monitor device has a data processing function such as displaying a difference between the data stored in the storage function and the electric value detected again after a lapse of a predetermined time.
[0040]
The data processing function is realized by, for example, providing a data processing unit in the monitor device.
[0041]
It is preferable that the data processing unit has a function of calculating a degree of wear of the bearing, a wear rate, a prediction of a replacement time of the bearing, and the like by calculating the data.
[0042]
By having the data processing function, the wear amount of the bearing can be monitored accurately and easily.
[0043]
When the difference between the data stored in the storage function and the electric value detected again after a predetermined time has been displayed on the monitor device by the data comparison function is small, it is determined that the wear of the bearing is small. In the case where the difference is large, it can be determined that the wear of the bearing is large.
[0044]
The bearing wear monitoring device of the present invention having the configuration as described above switches a drive output source to the plurality of motors to one of the power supply and the inverter, and changes the number of rotations of the motors on the rotating shaft, By performing a parallel operation of the driving at a fixed rotation speed and the driving at a variable rotation speed, the magnitude of the change in the rotation motion generated on the rotation shaft in the motor driven at the fixed rotation speed is converted into the electric value. Can be detected, and the life of the bearing can be predicted by comparing the electric value with the electric value detected again after a lapse of a predetermined time. Alternatively, it can be detected continuously, and the wear amount of the bearing can be monitored.
[0045]
(Specific explanation)
-Part 1-
Hereinafter, an embodiment of the bearing wear monitoring device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0046]
The case where the bearing wear monitoring device of the present invention is adopted as a bearing wear monitoring device for a canned motor in a water supply cand motor pump will be described.
[0047]
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the bearing wear monitoring device of the present invention includes a
[0048]
For example, a graph of the amount of water used in one day in a certain section is shown in FIG. As shown in FIG. 4, nighttime water usage is low, while daytime water usage is high. Moreover, even in the daytime, it can be seen that a large amount of water is used between 8:00 and 10:00 in the morning and 6:00 to 8:00 in the evening.
[0049]
Therefore, in the case where water is supplied to the above-mentioned location using the first water supply pump A and the second water supply pump B, as shown in FIG. 4, the first water supply pump A and the second water supply pump B Must be greatly increased or decreased depending on the time of day, so that the operation and the rotation speed of the
[0050]
If the discharge flow rate does not exceed the maximum discharge flow rate of one water supply canned motor pump, the operation of one of the first water supply pump A and the second water supply pump B is stopped and the remaining one Is operated by controlling the number of revolutions by the
[0051]
When the discharge flow rate exceeds the maximum discharge flow rate of one water supply canned motor pump, the two water supply canned motor pumps of the first water supply pump A and the second water supply pump B are operated in parallel. In this case, one of the units operates by controlling the number of rotations by the
[0052]
The maximum discharge flow rate can be set in advance in consideration of the capacity, economy, and sanitation of the water supply canned motor pump, and is set to 140 [l / min] in this embodiment.
[0053]
The
[0054]
On the other hand, the search coil 6b is provided on a tooth portion (not shown) located at an opposing pole in the stator 8b (not shown) of the
[0055]
In this embodiment, the
The search coil 6b includes two tooth coils (not shown) wound around two tooth parts (not shown) at symmetrical positions at a space angle of about 180 degrees. And the two tooth coils are connected in series.
[0056]
By the
[0057]
On the other hand, the search coil 6b converts a change in the rotational motion generated on the rotor 9b (not shown) and the rotating shaft 10b (not shown), which are the rotating bodies in the
[0058]
The
[0059]
The combination of the drive output sources can be stored as an operation mode in an operation mode selection unit (not shown), and the operation mode selection unit is operated to smoothly select the operation mode and switch the
[0060]
The operation mode selection means has a function of operating the
[0061]
The operation modes in this embodiment, the drive output sources to the
[0062]
[Table 1]
[0063]
The operation mode I indicates an operation state of the
[0064]
In the operation mode I, the
[0065]
The operation mode I + II indicates an operation state of the
[0066]
In the operation mode I + II, the
[0067]
The operation mode II indicates an operation state of the
[0068]
In the operation mode II, the
[0069]
The operation mode II + I indicates an operation state of the
[0070]
In the operation mode II + I, the
[0071]
In the operation modes I, I + II, II and II + I, the
[0072]
Further, in the operation modes I + II and II + I, the
[0073]
In the operation mode I at 0 to 8 o'clock, there is no display of newly detected detection data on a display screen (not shown) provided with the first to fourth display windows of the
[0074]
In the operation mode I + II at 8 to 11 o'clock, the magnitude of the change in the rotational motion of the
[0075]
In the operation mode II from 11 to 18 o'clock, the detection data of the first display window is continuously displayed.
[0076]
In the operation mode II + I at 18:00 to 20:00, the magnitude of the change in the rotational motion between the rotor 9b and the rotary shaft 10b in the
[0077]
In the operation mode I at 24:00 to 24:00, the detection data of the first display window and the second display window is continuously displayed.
[0078]
Further, in the operation mode I at 0 to 8:00 on the following day, the detection data of the first display window and the second display window is continuously displayed.
[0079]
In the operation mode I + II at 8 to 11 o'clock of the next day, the magnitude of the change in the rotational movement of the
[0080]
In the operation mode II at 11 to 18:00 on the next day, the detection data of the first display window, the second display window, and the third display window are continuously displayed.
[0081]
In the operation mode II + I at 18:00 to 20:00 on the following day, the magnitude of the change in the rotational motion of the
[0082]
By comparing the detection data displayed in the first display window with the detection data displayed in the third display window, a change in the rotational motion occurring in the
[0083]
Further, by comparing the detection data displayed in the second display window with the detection data displayed in the fourth display window, a change in the rotational motion occurring in the rotor 9b is detected before and after 24 hours. The detected data thus obtained can be compared with high accuracy and easily, and a change in the rotational movement caused by wear of the bearing 11b can be monitored.
[0084]
The
[0085]
The display unit displays the detected data obtained by detecting a change in the rotational motion caused by wear of the bearing 11a on a display screen in a real-time display window in real time, and processes the detected data on a display screen. Displaying the processed data obtained in the processing data display window on the display screen, and displaying the speed data obtained by performing arithmetic processing on the two processed data detected before and after a predetermined time on the display screen by a wear speed display window. And displaying at least one or all of the time data obtained by arithmetically processing the speed data on the display screen in the remaining time display window.
[0086]
In the data processing unit, for example, an initial detection value obtained when a new unworn bearing is attached and a limit wear value of the bearing can be set in advance.
[0087]
The initial detection value may be a detection value obtained when a change in the rotational motion is detected using a bearing that has already worn.
[0088]
The data processing unit recognizes, for example, the initial detection value as 0% and the marginal wear value as 100%, performs an arithmetic operation on the detection data to obtain a percentage processing data value, and calculates the percentage processing data value as the percentage. The information can be displayed in the processing data display window on the display unit.
[0089]
When the detection value obtained when the change in the rotational motion is detected using a bearing that has already worn is set as the initial detection value, the data processing unit sets the initial detection value to 0%. The present invention is not limited to this, and it is also possible to recognize an appropriate percentage corresponding to the wear caused by the bearing.
The first to fourth display windows on the display unit include a first to fourth real-time display windows (not shown), first to fourth processing data display windows (not shown), and first to fourth wear speed display windows (FIG. (Not shown) and first to fourth remaining time display windows (not shown).
[0090]
The data processing unit obtains a speed data value by performing an arithmetic process on two processing data values displayed in the first processing data display window and the third processing data display window, and converts the speed data value into a third Display on the wear speed display window.
[0091]
The data processing unit obtains a time data value by performing an arithmetic processing on the speed data value, the initial detection value, and the limit wear value displayed in the third wear speed display window, and obtains the time data value. 3 Displayed in the remaining time display window.
[0092]
The monitoring operator can easily determine the wear rate of the bearing 11a with respect to the initial detection value from the percentage processing data value displayed in the third processing data display window, for example.
[0093]
Further, the monitoring operator can easily monitor the wear speed of the bearing 11a from the speed data value displayed in the third wear speed display window, for example.
[0094]
Further, the monitoring operator can easily grasp the remaining time until the replacement of the bearing 11a from the time data value displayed in the third remaining time display window, for example.
[0095]
Further, the data processing unit is provided with a warning so that a warning is displayed on the warning display unit when the wear rate reaches a predetermined percentage data value or when the remaining time is shorter than a predetermined time. You can also set outgoing values.
[0096]
When the wear rate or the remaining time reaches the warning transmission value, the data processing unit transmits a warning signal to the warning display unit and the speaker, so that a warning display sign is provided on the warning display unit, for example, Illumination of a warning lamp is indicated, and a warning sound is emitted from the speaker.
[0097]
In the first embodiment, the
[0098]
-Part 2-
In the present invention, as a modification of the first embodiment, the number of water supply pumps arranged in parallel can be appropriately increased according to the performance of the water supply pump.
[0099]
For example, in a plant equipped with multiple pumps, the total head during operation of all pumps is the maximum head, so this maximum head value is used as the design head to prevent cavitation, start pumps, change the flow load, etc. , The number of units can be controlled.
[0100]
This embodiment describes a case where three water supply pumps are used.
[0101]
When the three water pumps are used, for example, as shown in FIG. 5, a circuit 5B is connected to the
[0102]
In the second embodiment, as shown in Table 2, each of the operation modes other than the operation modes A, E, and I includes a motor that operates at a fixed rotation speed. The magnitude of the change in the rotational motion of the rotor of each motor can be detected as detection data, and the wear amount of the bearing can be monitored more finely.
[0103]
Further, by considering the capacity of the motor, for example, by optimizing the type, type, number of parallel pumps, and setting of the maximum discharge flow rate, etc., the motor can be operated efficiently, and the life of the motor can be improved. Can be extended.
[0104]
[Table 2]
[0105]
-Part 3-
As shown in FIGS. 6 and 7, other forms can be given as the search coil in the first embodiment.
[0106]
The
[0107]
The
[0108]
-Part 4-
As shown in FIG. 8, a magnetic
[0109]
The magnetic
[0110]
As another embodiment, the magnetic flux density sensor can be provided at an appropriate position on the stator opposite to the rotation axis, and together with the permanent magnet provided on the rotation axis opposite to the magnetic flux density sensor, the motor rotates. A change in the rotational movement generated in the rotor and the rotating shaft as a body can be detected as a change in the magnetic flux density.
[0111]
As the magnetic flux density sensor, an induction coil type magnetic flux density sensor having a coil for converting and detecting the change in the magnetic flux density into an electromagnetic induction electromotive force, a Hall element for converting and detecting the change in the magnetic flux density into a current value. A Hall IC type magnetic flux density sensor, a magnetoresistive type magnetic flux density sensor that converts a change in the magnetic flux density into a resistance value and detects the resistance value.
[0112]
-Part 5-
As another embodiment of the rotational movement change detecting means, a capacitance type sensor (not shown) conventionally used in the field of industrial measurement can be adopted.
[0113]
The capacitance-type sensor is fixed to a stationary member of the motor in this embodiment, that is, a non-rotating body of the motor, and faces a rotor that is a rotating body of the motor or a rotating shaft that passes through the rotor. Position.
[0114]
The capacitance-type sensor can detect a change in relative dielectric constant between a part of the rotating body facing the capacitance-type sensor and the capacitance-type sensor.
[0115]
-Part 6-
As another embodiment of the rotational motion change detecting means, an acceleration sensor (not shown) conventionally used in the field of industrial measurement can be employed.
[0116]
The acceleration sensor can be provided at an appropriate position on the rotating body so as to be able to detect vibration caused by eccentric movement of the rotor and the rotating shaft which are the rotating body of the motor in this embodiment.
[0117]
The acceleration sensor may convert the vibration of the rotating body in the motor into an electromotive force and detect the electromotive force as detection data.
[0118]
【The invention's effect】
The bearing wear monitoring device of the present invention switches the drive output source to a plurality of motors, and drives the rotation speed of the rotation shaft of each motor in parallel with driving at a fixed rotation speed and driving at a variable rotation speed. While the operation of the motor driven at a variable rotation speed is continued, an electric value generated by a change in the rotation motion of the motor driven at a fixed rotation speed is detected by the rotation movement change detection means and displayed on the rotation movement change display means. The life of the bearing can be predicted from the detected data and various processing data, the amount of wear of the motor bearing can be detected stepwise or continuously at predetermined time intervals, and the wear of the motor bearing can be monitored. Can be.
[0119]
In addition, it is possible to easily and accurately compare changes in electromotive force caused by changes in the rotational motion of the rotating shaft and the rotor in a motor operating at a fixed rotation speed, and to monitor changes in electromotive force caused by bearing wear. can do.
[0120]
In the bearing wear monitoring device of the present invention, it is possible to optimize, for example, the number of parallel pumps equipped with motors and the setting of the maximum discharge flow rate in each pump, and to monitor the wear amount of the bearing of each motor. .
[0121]
That is, in the bearing wear monitoring device of the present invention, various pumps can be combined according to the required discharge flow rate, and optimal operation can be performed in consideration of the performance of each pump. Can be extended, and the wear amount of the bearing of each motor can be monitored.
[0122]
Further, in the bearing wear monitoring device of the present invention, a plurality of motors can be operated in parallel by controlling a smaller number of inverters than the plurality of motors, and the bearing wear of each motor can be monitored.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a bearing wear monitoring device of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a water supply pump that can be employed in one embodiment of the bearing wear monitoring device of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along a line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing a transition of a daily discharge flow rate of a water supply pump in one embodiment of the bearing wear monitoring device of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the bearing wear monitoring device of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a rotational motion change detecting means in the bearing wear monitoring device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a rotational motion change detecting means in one embodiment of the bearing wear monitoring device of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotational movement change detection means in another embodiment of the bearing wear monitoring device of the present invention.
[Explanation of symbols]
A: first water supply pump, 1 ... first motor, 2 ... second motor, 3 ... AC power supply, 4 ... inverter, 5A, 5B ... circuit, 5a, 5b, 5c, 5d: switch, 6a: search coil, 6c, 6d: tooth coil, 7: monitoring device, 8a: stator, 8c, 8d: tooth, 9a ...・ Rotor, 10a ・ ・ ・ Rotary shaft, 11a ・ ・ ・ Bearing, 12 ・ ・ ・ Third motor, 13 ・ ・ ・ Search coil, 13a, 13b, 13c ・ ・ ・ Tooth coil, 14 ・ ・ ・ Stator, 14a , 14b, 14c: tooth portion, 15: search coil, 15a, 15b, 15c, 15d: tooth coil, 16: stator, 16a, 16b, 16c, 16d: tooth portion, 17 ... magnetic flux density sensor, 18 ... stator, 19 ... b Motor, 20 ... permanent magnet, 21 ... rotary shaft.
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