JP4787904B2 - Rolling bearing remaining life diagnosis method - Google Patents

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本発明は、化学プラント、製鉄所ならびに発電所などで使用されている補機であるポンプ、ファンの転がり軸受やそれら機器を駆動するモータで使用されている転がり軸受の残りの寿命を推定する転がり軸受の余寿命診断方法に関する。   The present invention relates to a pump that is an auxiliary machine used in chemical plants, steelworks, power plants, etc., a rolling bearing for a fan, and a rolling bearing that estimates the remaining life of a rolling bearing used in a motor that drives these devices. The present invention relates to a remaining life diagnosis method of a bearing.

化学プラント、製鉄所ならびに発電所などで使用されている補機であるポンプ、ファンの転がり軸受やそれら機器を駆動するモータで使用されている転がり軸受では、負荷荷重が定格荷重の5%以下と非常に小さく、通常の使用状態では金属疲労は発生しない。従って、これら転がり軸受の寿命は、ごみの混入により発生する圧痕の盛上り部における「応力集中によるはく離」あるいは、水の混入によりグリースの油膜切れが発生し、転がり軸受の軌道面の表面粗さが増大することによる「振動の増加」の2種類がある。   In the rolling bearings used in pumps and fan rolling bearings, which are auxiliary machines used in chemical plants, steelworks and power plants, and motors that drive these devices, the load load is 5% or less of the rated load. It is very small and does not cause metal fatigue under normal use. Therefore, the life of these rolling bearings is the surface roughness of the raceway surface of the rolling bearing due to the “peeling due to stress concentration” at the rising part of the indentation generated due to the mixing of dust or the oil film breakage of grease due to the mixing of water. There are two types of “increase in vibration” due to an increase in.

その転がり軸受の余寿命診断方法としては、種々の手段が提案されている。例えば、特許文献1の「軸受被診断方法」に示すように、加速度センサ信号を用いて軸受の振動を測定し、この軸受振動値が許容値を超えると警報を発する方法、アコースティック・エミッション(Acoustic Emission)法等が提案されている。その他にも、軸受振動の周波数の解析により、その故障の原因を推定する方法がある。また、軸受振動値の増加傾向を予測することにより、その寿命を予知する方法もある。
特開平8−159151
Various means have been proposed as a method of diagnosing the remaining life of the rolling bearing. For example, as shown in “Bearing Diagnosis Method” of Patent Document 1, the vibration of a bearing is measured using an acceleration sensor signal, and an alarm is issued when the bearing vibration value exceeds an allowable value. Acoustic emission (Acoustic) Emission) method and the like have been proposed. In addition, there is a method of estimating the cause of the failure by analyzing the frequency of the bearing vibration. There is also a method for predicting the service life by predicting the increasing tendency of the bearing vibration value.
JP-A-8-159151

加速度センサ信号を用いた軸受振動値の増加傾向予測方法は、最も多く使われている予測方法である。軸受の加速度振動の増加傾向を直線や二次曲線、指数曲線で予測し、予め設定した許容振動値に達するまでの残り時間で軸受の余寿命を予測する方法である。   The method of predicting an increasing tendency of a bearing vibration value using an acceleration sensor signal is the most frequently used prediction method. This is a method of predicting the increasing tendency of the acceleration vibration of the bearing by a straight line, a quadratic curve, or an exponential curve, and predicting the remaining life of the bearing by the remaining time until reaching a preset allowable vibration value.

例えば、図12に示すように、加速度振動波形について、0から10kHzの実効値を算出し、判定は絶対値と相対値との2種類のしきい値を測定し、このしきい値を超えていないときは被診断転がり軸受は「正常」であると判定する。
一方、しきい値を超えているときは被診断転がり軸受は「異常」であると判定し、振動波形の周波数スペクトルを算出する。1N,2N,3N,mNといった回転数のn倍成分を抽出する。
または、被診断転がり軸受は「異常」であると判定したときに、次に絶対値とLPF処理による振動波形の包絡線処理をし、この包絡線処理した波形の周波数スペクトルを算出する。次に、finn.out.ballのベアリングパス周波数成分を抽出する。
これらの測定結果に基づいて、各振動成分の大きさを考慮し異常原因を推定する。この異常原因としては、転がり軸受のアンバランスやミスアライメント、基礎のゆるみ等がある。
For example, as shown in FIG. 12, an effective value of 0 to 10 kHz is calculated for the acceleration vibration waveform, and the determination is made by measuring two kinds of threshold values, an absolute value and a relative value, and exceeding this threshold value. If not, it is determined that the diagnosed rolling bearing is “normal”.
On the other hand, when the threshold value is exceeded, it is determined that the diagnostic rolling bearing is “abnormal”, and the frequency spectrum of the vibration waveform is calculated. Extract n-times components of the rotational speed such as 1N, 2N, 3N, and mN.
Alternatively, when it is determined that the diagnostic rolling bearing is “abnormal”, the envelope processing of the vibration waveform by the absolute value and the LPF processing is performed next, and the frequency spectrum of the waveform subjected to the envelope processing is calculated. Next, the bearing path frequency component of f inn. F out. F ball is extracted.
Based on these measurement results, the cause of the abnormality is estimated in consideration of the magnitude of each vibration component. Causes of this abnormality include imbalance and misalignment of rolling bearings and loosening of the foundation.

アコースティック・エミッション法は、加速度より周波数の高いAE信号を用いて、転がり軸受の故障の早期発見、余寿命を診断する方法である。このAE法は、物体が変形或いは破壊されるときに、それまで蓄えられていた歪エネルギーが音となって伝播する現象であるAE信号を利用した診断方法である。このAE信号は材料内部の弾性エネルギーが解放されるときの弾性波の伝播であり、必ずしも破壊のときのみではなく、材料の結晶構造の転位や変態なども対象とする。このAE信号を回転している転がり軸受についてAEセンサーを用いて信号処理を行い、そのAE波の発生頻度を観察して、その転がり軸受の被診断を行う。   The acoustic emission method is a method for diagnosing an early detection of a failure of a rolling bearing and a remaining life using an AE signal having a frequency higher than that of acceleration. This AE method is a diagnostic method using an AE signal, which is a phenomenon in which distortion energy stored up to that time propagates as sound when an object is deformed or destroyed. This AE signal is the propagation of an elastic wave when the elastic energy inside the material is released, and is not necessarily limited to when it breaks, but also covers dislocations and transformations of the crystal structure of the material. The rolling bearing rotating the AE signal is subjected to signal processing using an AE sensor, and the occurrence frequency of the AE wave is observed to diagnose the rolling bearing.

このような診断方法を用いて、転がり軸受の予期しない故障を未然に予知して、その軸受の取替え時期を前もって予測している。このように、軸受の異常を認知する「無事故寿命」と、軸受の焼付き、破損にいたる「事故発生寿命」を明確にして、その無事故寿命から事故発生寿命の期間、即ち余寿命を予測している。このように従来は、回転機器の異常の有無の判定と原因の推定を行い、異常の程度を判定して、転がり軸受の修理のタイミングを決定している。最も良く用いられる加速度振動の統計的予測では、寿命予測時点までの振動値をパラメータとして、二次曲線や指数関数に曲線回帰し、許容できる振動値に達するまでの期間を求めて余寿命としていた。   Using such a diagnostic method, an unexpected failure of the rolling bearing is predicted in advance, and the replacement time of the bearing is predicted in advance. In this way, the “accident-free life” for recognizing bearing anomalies and the “accident life” that leads to seizure and breakage of the bearing are clarified, and the duration of the accident-occurring life, that is, the remaining life is predicted from the accident-free life. ing. As described above, conventionally, the presence / absence of an abnormality in a rotating device and the cause estimation are performed, the degree of the abnormality is determined, and the repair timing of the rolling bearing is determined. In the most frequently used statistical prediction of acceleration vibration, the vibration value up to the point of life prediction is used as a parameter, and the curve is regressed to a quadratic curve or exponential function, and the remaining life is obtained by obtaining the period until reaching an acceptable vibration value. .

しかし、上記従来の診断又は予測方法では、許容できる振動値の設定が難しく、その値の設定次第で余寿命が大きく変化し、精度の高い余寿命の予測が困難であった。また、振動が増加し始めるときは、既に軸受寿命の末期であるために、長期的な保守計画が立てづらく、また余寿命を予測しても修理が間に合わないこともあった。そのため、実際には、真の寿命に対して十分余裕があるにもかかわらず、その転がり軸受を早期に交換している場合が多かった。また、このような余寿命診断精度の低さから、実際の発電所や工場等では、軸受の点検周期を伸延させることができず、軸受を数年おきに全数交換する定期点検という保守体制を余儀なくされていた。これらは保全本来のコストの削減、省力化を妨げるといった問題を有していた。   However, in the conventional diagnosis or prediction method described above, it is difficult to set an acceptable vibration value, and the remaining life varies greatly depending on the setting of the value, and it is difficult to predict the remaining life with high accuracy. Also, when the vibration starts to increase, it is already at the end of the bearing life, so it is difficult to make a long-term maintenance plan, and repair may not be in time even if the remaining life is predicted. For this reason, in reality, there are many cases where the rolling bearing is replaced at an early stage even though there is a sufficient margin for the true life. In addition, due to the low accuracy of remaining life diagnosis, in actual power plants, factories, etc., it is not possible to extend the bearing inspection cycle, and a maintenance system called periodic inspection in which all bearings are replaced every few years. Had to be forced. These have problems such as reduction of maintenance original cost and hindering labor saving.

更に、上記従来のアコースティック・エミッション法は、加速度を用いた上記統計的方法に比べると早期の被診断は可能であるが、この被診断に用いるAE(AcousticEmission)センサ及び信号処理回路が高価であり、またAE波は微妙であるために周辺騒音を拾いやすいという問題を有していた。   Further, the conventional acoustic emission method can be diagnosed earlier than the statistical method using acceleration, but the AE (Acoustic Emission) sensor and signal processing circuit used for the diagnosis are expensive. Moreover, since the AE wave is delicate, it has a problem that it is easy to pick up ambient noise.

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、転がり軸受の寿命に多大に影響する、潤滑油へのゴミの混入や水の混入による潤滑油の劣化状態を、加速度センサの共振周波数帯信号や高周波信号を用いることにより、安価に検出し、検出したゴミの状態、潤滑油の状態を根拠に転がり軸受の寿命を早期に高精度に推定することができる転がり軸受の余寿命診断方法を提供することにある。   The present invention has been developed to solve such problems. That is, the object of the present invention is to use the resonance frequency band signal and high frequency signal of the acceleration sensor to indicate the deterioration state of the lubricating oil due to the mixing of dust and water into the lubricating oil, which greatly affects the life of the rolling bearing. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing, which can be detected at low cost and the life of the rolling bearing can be estimated with high accuracy at an early stage based on the detected state of dust and lubricating oil.

本発明の余寿命診断方法は、転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関し、各転がり軸受(3)の型番、メーカー名等の軸受諸元毎について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、前記測定段階により求めた測定値と、前記軸受諸元についての判定結果と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成前記判定段階は、前記被診断転がり軸受(3)について、1k〜64kHzの振動波形を、1/2オクターブバンドで周波数を分割して複数のバンドを採取し、各周波数帯の波形に対し、包絡線処理を行い、周波数スペクトルを算出し、軸受の型番とメーカー名等の軸受諸元について判定し、前記被診断転がり軸受(3)の型番とメーカー名が判るときに、その軸受諸元からベアリングパス周波数を計算し、各周波数帯の包絡線処理スペクトルらパス周波数成分(f inn. out. ball の3つ)を抽出し、抽出した各周波数帯のパス周波数成分の相対感度(正常時との比)を算出し、パス周波数成分の相対感度の分割したバンド数の上位バンドの平均を求め、パス周波数成分の複数バンドに分割したバンド数の上位バンド平均のどれかがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定する、ことを特徴とする。 The remaining life diagnosis method of the present invention relates to the relationship between dust contamination and vibration / bearing life in the rolling bearing (3), and the deterioration and vibration / bearing life of the lubricant, and the model number and manufacturer of each rolling bearing (3). For each bearing specification such as a name, a vibration signal is obtained using an acceleration sensor (4), and a basic data collection stage for collecting a frequency band signal including a resonance frequency band signal capable of detecting the highest sensitivity by an experimental device; Resonance that can be detected with the highest sensitivity by using the acceleration sensor (4) for the rolling bearing (3) for diagnosing the remaining life of the rotating equipment (1, 2) such as pumps and fans. Using a measurement stage for measuring a frequency band signal including a frequency band signal, a measurement value obtained in the measurement stage, a determination result for the bearing specifications, and data obtained in the basic data collection stage, Serial to estimate the deterioration state of the dust mixed state and the lubricating oil of the diagnostic rolling bearing (3), a determination step for calculating a remaining life of該被diagnostic rolling bearing (3), formed Ri from the determination step, the For the rolling bearing to be diagnosed (3), the vibration waveform of 1 k to 64 kHz is divided into frequencies by a 1/2 octave band, a plurality of bands are sampled, the envelope processing is performed on the waveform of each frequency band, and the frequency Calculate the spectrum, determine the bearing specifications such as the bearing model number and manufacturer name, and when the model number and manufacturer name of the diagnosis rolling bearing (3) are known, calculate the bearing path frequency from the bearing specifications, The path frequency components ( three of f inn. F out. F ball ) are extracted from the envelope processing spectrum of each frequency band, and the relative sensitivity (ratio to normal) of the extracted path frequency components of each frequency band is calculated. Pass frequency component Obtain the average of the upper band of the number of bands divided by relative sensitivity, determine whether any of the upper band averages of the number of bands divided into multiple bands of the pass frequency component exceeded the threshold, and exceeded the threshold When it is not, it is estimated that it is normal .

例えば、前記判定段階は、前記被診断転がり軸受(3)の振動測定波形を処理した結果、算出した振動値と該転がり軸受(3)の計算寿命を用いて、該転がり軸受(3)の余寿命を算出する。   For example, in the determination step, as a result of processing the vibration measurement waveform of the diagnosis rolling bearing (3), the calculated vibration value and the calculated life of the rolling bearing (3) are used to calculate the remainder of the rolling bearing (3). Calculate lifespan.

前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、5k〜35kHzの振動波形を、1/2オクターブバンドで周波数を分割して計6バンドを採取し、各周波数帯の波形に対し、包絡線処理を行い、周波数スペクトルを算出する。   In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), a vibration waveform of 5k to 35kHz is divided by a frequency of 1/2 octave band to obtain a total of 6 bands, and an envelope is obtained for each frequency band waveform. Line processing is performed and a frequency spectrum is calculated.

前記判定段階におけるしきい値は、1を超えた数値である。   The threshold value in the determination step is a numerical value exceeding 1.

本発明の潤滑油劣化の検出方式による余寿命診断方法は、転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関して、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、前記測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、パス周波数成分の複数バンドに分割したバンド数の上位バンド平均のどれかがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認することを特徴とする。 The remaining life diagnosis method according to the detection method of the lubricant deterioration of the present invention is based on the relationship between the contamination state of the rolling bearing (3) and the vibration / bearing life, and the acceleration sensor ( 4) is used to obtain vibration signals, and a basic data collection stage for collecting frequency band signals including resonance frequency band signals that can be detected with the highest sensitivity using an experimental device, and rotating devices such as pumps and fans (1, 2) Measurement of a rolling bearing (3) provided for the purpose of diagnosing the remaining life by obtaining a vibration signal using an acceleration sensor (4) and measuring a frequency band signal including a resonance frequency band signal capable of detecting the highest sensitivity. Using the measured value obtained in the step, the measured value obtained in the measuring step, and the data obtained in the basic data collecting step, the contamination state of the diagnostic rolling bearing (3) and the deterioration state of the lubricating oil are estimated. A determining step for calculating the remaining service life of該被diagnostic rolling bearing (3), Ri consists, in the above determination step, the for the diagnostic rolling bearing (3), the number of bands of the upper divided into a plurality band-pass frequency components Determine whether any of the band averages exceeded the threshold value, and when the threshold value was exceeded, create a wavelet distribution of the vibration waveform to prevent misidentification of indentation / lubricant deterioration, and time The frequency distribution (wavelet) is displayed, and the time frequency distribution (wavelet) by humans is confirmed .

または、転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関して、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、前記測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、ピーク周波数成分の上位3バンドの相対感度平均が、しきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認する、ことを特徴とする。 Or, use the acceleration sensor (4) to obtain vibration signals for the relationship between dust contamination in the rolling bearing (3) and vibration / bearing life, and the deterioration and vibration / bearing life of the lubricating oil. A basic data collection stage for collecting frequency band signals including resonant frequency band signals that can be used by an experimental device, and rolling bearings (3) provided in rotating devices (1, 2) such as pumps and fans to diagnose the remaining life ) For the vibration signal using the acceleration sensor (4), and measuring the frequency band signal including the resonance frequency band signal that can be detected with the highest sensitivity, the measurement value obtained by the measurement stage, Using the data obtained in the basic data collection stage, the state of dust contamination and the deterioration state of the lubricating oil of the diagnosed rolling bearing (3) is estimated, and the remaining life of the diagnosed rolling bearing (3) is calculated. A constant phase, formed Ri from, in the determination step, the for the diagnostic rolling bearing (3), the relative sensitivity average of the upper three bands of the peak frequency components determined whether the threshold has been exceeded, threshold In order to prevent misidentification of indentation / lubricating oil deterioration, the wavelet distribution of the vibration waveform is created, the time frequency distribution (wavelet) is displayed, and the human time frequency distribution (wavelet) is confirmed. It is characterized by that.

更に、転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関して、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、前記測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、広帯域実効値相対感度×狭帯域実効値相対感度が、しきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認することを特徴とする。 Furthermore, the acceleration signal (4) is used to obtain the vibration signal for the relationship between dust contamination in the rolling bearing (3) and vibration / bearing life, and the deterioration of the lubricant and vibration / bearing life. A basic data collection stage for collecting frequency band signals including resonant frequency band signals that can be used by an experimental device, and rolling bearings (3) provided in rotating devices (1, 2) such as pumps and fans to diagnose the remaining life ) For the vibration signal using the acceleration sensor (4), and measuring the frequency band signal including the resonance frequency band signal that can be detected with the highest sensitivity, the measurement value obtained by the measurement stage, The data obtained in the basic data collection stage is used to estimate the contamination state of the diagnosis rolling bearing (3) and the deterioration state of the lubricating oil, and to calculate the remaining life of the diagnosis rolling bearing (3). A step, formed Ri from, in the determination step, the for the diagnostic rolling bearing (3), broadband RMS value relative sensitivity × narrowband effective value relative sensitivity, determines whether the threshold has been exceeded, threshold In order to prevent misidentification of indentation / lubricating oil deterioration, the wavelet distribution of the vibration waveform is created, the time frequency distribution (wavelet) is displayed, and the human time frequency distribution (wavelet) is confirmed. It is characterized by that.

前記判定段階において、圧痕起点型はく離モードおよび潤滑油劣化モードの余寿命を、計算寿命と、0〜1の余寿命係数との積として算出される余寿命推定式を用いて診断する。   In the determination step, the remaining life of the indentation start type peeling mode and the lubricant deterioration mode is diagnosed using a remaining life estimation formula calculated as a product of a calculated life and a remaining life coefficient of 0 to 1.

前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、パス周波数成分の複数バンドに分割したバンド数の上位バンド平均のどれかがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、圧痕起点型はく離モードであると確認し、上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を下記の数式[数(1)]で計算して診断する、ことを特徴とする請求項4の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), it is determined whether any of the upper band averages of the number of bands divided into a plurality of bands of the pass frequency component has exceeded a threshold, and the threshold has been exceeded. The indentation origin type peel mode is confirmed, the indentation size is estimated from the relative sensitivity average of the top three bands, and the remaining life in the indentation origin type peel mode is expressed by the following formula [Equation (1)]. 5. The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 4, wherein the diagnosis is performed by calculation.

前記判定段階において、圧痕起点型はく離モードにおける余寿命推定式を、計算寿命を下記の数式[数(2)]の基本動定格寿命とし、余寿命係数をP/Cおよび振動値の関数とした圧痕発生からの余寿命とする。
In the determination step, the remaining life estimation formula in the indentation-origin type peeling mode is calculated life as the basic dynamic rating life of the following formula [Equation (2)], and the remaining life coefficient is a function of P / C and vibration value. Remaining life from indentation occurrence.

前記判定段階において、潤滑油劣化モードにおける余寿命推定式を、計算寿命を、計算寿命を下記の数式[数(3)]による計算寿命とし、余寿命係数を振動値の関数とした潤滑油劣化発生からの余寿命とする。
In the determination step, the remaining life estimation formula in the lubricant deterioration mode is the calculated life, the calculated life is the calculated life by the following formula [Equation (3)], and the remaining life coefficient is a function of the vibration value. Remaining life from occurrence.

前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、センサ共振周波数帯23k〜32kHzの実効値および5k〜35kHz実効値の相対感度を算出し、23k〜32kHz実効値相対感度×5k〜35kHz実効値相対感度はしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、潤滑油劣化モードであると確認し、23k〜32kHzの実効値相対感度から潤滑油劣化モードでの余寿命を下記の数式[数(4)]で計算して診断する。
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), an effective value of the sensor resonance frequency band 23k to 32 kHz and a relative sensitivity of 5k to 35 kHz effective value are calculated, and 23k to 32 kHz effective value relative sensitivity × 5 k to 35 kHz effective. It is determined whether the value relative sensitivity exceeds the threshold value, and when the value exceeds the threshold value, it is confirmed that it is in the lubricant deterioration mode, and the effective value relative sensitivity of 23 k to 32 kHz is used in the lubricant deterioration mode. The remaining life is calculated by the following formula [Equation (4)] and diagnosed.

前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、1K〜64kHz振動波形のケプストラムを算出し、ケプストラムのクートシスを算出し、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードであると判定し、しきい値を超えていないときは潤滑油劣化モードであると推定する。   In the determination step, a cepstrum having a vibration waveform of 1 K to 64 kHz is calculated for the diagnostic rolling bearing (3), a cepstrum coutosis is calculated, and it is determined whether the cepstrum coutosis exceeds a threshold, When the value exceeds the value, it is determined that the indentation start type peeling mode is selected, and when the value does not exceed the threshold value, the lubricant deterioration mode is estimated.

前記判定段階におけるしきい値は3を超えた数値である。   The threshold value in the determination step is a numerical value exceeding 3.

前記判定段階において、圧痕起点型はく離モード又は潤滑油劣化モードの異常があると判定したときは、人間による判断は不要として、時間周波数分布(ウェーブレット)については表示しない。   In the determination step, if it is determined that there is an abnormality in the indentation start type peeling mode or the lubricant deterioration mode, the determination by the human is unnecessary and the time frequency distribution (wavelet) is not displayed.

前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、前記しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードであると判定したときに、上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を被診断し、余寿命を時間単位で表現する。   In the determination step, when it is determined that the diagnostic rolling bearing (3) is in the indentation start type peeling mode when the threshold value is exceeded, the indentation size is estimated from the relative sensitivity average of the upper three bands. Then, the remaining life in the indentation origin type peeling mode is diagnosed, and the remaining life is expressed in units of time.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について、5k〜35kHzの振動波形を測定する。圧痕を検出するために、5k〜35kHz帯域を6つの周波数帯に分けて包絡線処理スペクトルを算出し、この包絡線処理スペクトルがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定し、しきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードの異常・故障モードが特定できないが異常があると推定する。   In the determination step, a vibration waveform of 5 k to 35 kHz is measured for the diagnostic rolling bearing (3). In order to detect the indentation, the envelope processing spectrum is calculated by dividing the 5 k to 35 kHz band into six frequency bands, and it is determined whether or not the envelope processing spectrum exceeds the threshold value. If not, it is estimated to be normal, and if the threshold value is exceeded, it is estimated that there is an abnormality although the indentation origin type peeling mode abnormality / failure mode cannot be specified.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について潤滑油劣化を検出するために、その特徴量(23k〜32kHz実行値×5k〜35kHz実行値)を算出し、潤滑油劣化の特徴量がしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定し、しきい値を超えているときは、潤滑油劣化モードの異常・故障モードが特定できないが異常があると推定する。   In the determination step, in order to detect the lubricant deterioration of the diagnostic rolling bearing (3), the feature amount (23 k to 32 kHz execution value × 5 k to 35 kHz execution value) is calculated, and the feature amount of the lubricant deterioration is calculated. It is judged whether the threshold value has been exceeded. If the threshold value is not exceeded, it is assumed that the threshold value is normal.If the threshold value is exceeded, the lubricant deterioration mode failure / failure mode cannot be specified but is abnormal. Estimate that there is.

前記判定段階におけるしきい値は、2.0である。   The threshold value in the determination step is 2.0.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕と潤滑油劣化とを識別するために、その特徴量(ケプストラムのクートシス)を算出し、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードの異常があると判定し、しきい値を超えていないときは潤滑油劣化モードの異常があると推定する。   In the determination step, the feature amount (cepstrum cootsis) is calculated in order to discriminate between the indentation and the lubricant deterioration for the roller bearing (3) to be diagnosed, and it is determined whether or not the cepstrum cotsis exceeds a threshold value. When the threshold value is exceeded, it is determined that there is an abnormality in the indentation start type peeling mode, and when the threshold value is not exceeded, it is estimated that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode.

前記判定段階におけるしきい値は、3.8である。   The threshold value in the determination step is 3.8.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕検出の結果がしきい値を超えていないとき、かつ潤滑油劣化検出の結果もしきい値を超えていないときに、その被診断転がり軸受(3)は正常であると判定する。   In the determining step, when the indentation detection result of the diagnosed rolling bearing (3) does not exceed the threshold value and the result of the lubricant deterioration detection also does not exceed the threshold value, the diagnosed rolling bearing ( It is determined that 3) is normal.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕検出の結果がしきい値を超えているときであって、故障モードが特定できないとき、又は潤滑油劣化検出の結果がしきい値を超えているときであって、故障モードが特定できないときは、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間により故障モードを判定し、診断する。   In the determination step, when the result of the indentation detection exceeds the threshold value for the diagnostic rolling bearing (3) and the failure mode cannot be specified, or the result of the lubricant deterioration detection exceeds the threshold value. When the failure mode cannot be specified, it is recognized that it is a caution. The indentation amount, the lubricant deterioration amount, the indentation / lubricant identification amount are specified, and the time frequency distribution (wavelet) is displayed. The failure mode is determined and diagnosed by a human.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕検出の結果がしきい値を超えているときであって、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードの異常があり、圧痕の発生があると判定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を診断する。   In the determination step, when the result of indentation detection exceeds the threshold value for the diagnostic rolling bearing (3), and the cepstrum cootosis exceeds the threshold value, the indentation origin type peeling mode is set. It is determined that there is an abnormality and indentation is generated, and the remaining life in the indentation origin type peeling mode is diagnosed.

前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕起点型はく離モードの異常したとき、又は潤滑油劣化モードの異常があると判定したときは、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間により故障モードを判定し、診断する。   If it is determined in the determination step that the indentation start-type separation mode of the diagnostic rolling bearing (3) is abnormal, or if it is determined that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode, it is recognized that attention is required, and the amount of indentation, lubrication The amount of oil deterioration and the indentation / lubricant identification amount are specified, the time frequency distribution (wavelet) is displayed, and the failure mode is determined and diagnosed by a human.

前記判定段階において、圧痕および潤滑油劣化検出のためのしきい値を、(a)BRGサイズ、(b)機器重量、(c)電動機出力、(d)機器種類、(e)これら(a)〜(d)の組み合わせにより変更することができる。   In the determination step, threshold values for detecting indentation and lubricant deterioration are (a) BRG size, (b) equipment weight, (c) motor output, (d) equipment type, (e) these (a) It can change by the combination of (d).

前記判定段階において、圧痕および潤滑油劣化の検出に加え、機器のアンバランス、ミスアライメント、基礎のゆるみ等を周波数解析により診断する従来の故障検出手法を加えた、回転機のすべての故障を総合的に診断することができる。   In the judgment stage, in addition to detection of indentation and lubricant deterioration, all faults of rotating machines are added, including conventional fault detection methods that diagnose equipment unbalance, misalignment, loose foundations, etc. by frequency analysis. Can be diagnosed automatically.

上記構成の被診断方法では、基礎データ採取段階において、予めゴミの混入又は潤滑油の劣化による潤滑が劣化したときに発生する転がり軸受の圧痕の形成状態について、その加速度とゴミ混入状態との関係、加速度と潤滑油状態の関係について実験装置により採取した基礎データを取得する。測定段階において、余寿命を被診断しようとする回転機器(1,2)に備えられた被診断転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号又は高周波信号を測定する。
次に、判定段階において、測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータ、予め測定した被診断転がり軸受(3)の正常状態の軸受荷重、回転速度、運転時間及び転がり軸受呼び番号に関する振動データとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態、潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する。
In the diagnosis method having the above-described configuration, the relationship between the acceleration and the dust contamination state of the indentation state of the rolling bearing generated when the lubrication due to the contamination of the dust or the lubricant is deteriorated in advance in the basic data collection stage. The basic data collected by the experimental device is acquired regarding the relationship between the acceleration and the lubricating oil state. In the measurement stage, the vibration signal is obtained using the acceleration sensor (4) for the diagnostic rolling bearing (3) provided in the rotating device (1, 2) to be diagnosed for the remaining life, and the most sensitive detection is performed. Measure possible resonant frequency band signals or high frequency signals.
Next, in the determination stage, the measured value obtained in the measurement stage, the data obtained in the basic data collection stage, the bearing load, the rotational speed, the operation time, and the rolling in the normal state of the diagnostic rolling bearing (3) measured in advance. Using the vibration data relating to the bearing identification number, the contamination state of the diagnosis rolling bearing (3) and the deterioration state of the lubricating oil are estimated, and the remaining life of the diagnosis rolling bearing (3) is calculated.

この判定段階に際しては、先ず、振動の増加傾向を算出することにより、前記被診断転がり軸受(3)が劣化初期であるのか末期状態であるのかを判定する。
劣化初期であると判定したときは、更に次のように判定する。先ず、前記測定段階で求めた被診断転がり軸受け(3)の加速度センサ(4)の共振周波数帯信号、または高周波帯信号、及び予め測定した被診断転がり軸受け(3)の正常時の振動データを用いて、前記被診断転がり軸受(3)が正常な劣化過程であるか、ゴミ混入過程であるか、潤滑油の劣化過程であるかを判定する。
In this determination step, first, it is determined whether the diagnosis rolling bearing (3) is in the initial stage of deterioration or in the final stage by calculating the increasing tendency of vibration.
When it is determined that the deterioration is in the initial stage, it is further determined as follows. First, the resonance frequency band signal or the high frequency band signal of the acceleration sensor (4) of the diagnosis rolling bearing (3) obtained in the measurement step, and the vibration data in the normal state of the diagnosis rolling bearing (3) measured in advance. It is used to determine whether the diagnostic rolling bearing (3) is in a normal deterioration process, a dust mixing process, or a lubricant deterioration process.

被診断転がり軸受(3)にゴミも混入しておらず、潤滑油も劣化状態ではない、劣化初期ではあるが軸受状態が正常であると判定した場合は、その余寿命として定格寿命を算出する。次に、被診断転がり軸受(3)にゴミが混入し、劣化初期状態になったと判定した場合は、前記基礎データ採取段階における振動データにより、混入したゴミのサイズを推定し、その余寿命を算出する。更に、前記被診断転がり軸受(3)の潤滑油が劣化した場合は、軸受状態が劣化初期と判定し、前記データ採取段階における振動データより、前記潤滑油の劣化を推定し、その余寿命を算出する。 If it is determined that dust is not mixed in the roller bearing (3) to be diagnosed, the lubricating oil is not in a deteriorated state, and the bearing state is normal at the initial stage of deterioration, the rated life is calculated as the remaining life. . Next, when it is determined that dust has entered the roller bearing (3) to be diagnosed and is in an initial deterioration state, the size of the mixed dust is estimated from the vibration data in the basic data collection stage, and the remaining life is estimated. calculate. Furthermore, when the lubricating oil of the diagnostic rolling bearing (3) has deteriorated, it is determined that the bearing state is in the initial stage of deterioration, the deterioration of the lubricating oil is estimated from vibration data at the data collection stage, and the remaining life is estimated. calculate.

最後に、劣化末期と判定したときには、前記加速度の低周波帯振動の増加傾向に基づいて余寿命を算出する。このとき、本発明の被診断方法では、振動の増加傾向予測だけでなく、ゴミ混入や潤滑油の劣化から加速度の急増までの経過時間を観測することにより、より精度の高い余寿命を算出することができる。   Finally, when it is determined that the deterioration is at the end, the remaining life is calculated based on the increasing tendency of the low-frequency vibration of the acceleration. At this time, in the diagnostic method of the present invention, more accurate remaining life is calculated by observing the elapsed time from dust contamination or deterioration of the lubricant to the rapid increase in acceleration as well as predicting the increase tendency of vibration. be able to.

このように本発明は、回転機器(1,2)の稼動中にその転がり軸受(3)の寿命を推定することにより、交換時期を確定し、より効率的な機器(1,2)の保守が可能となる。例えば、発電所における回転機器(1,2)については、稼働率の高い夏場を避けて秋季にその転がり軸受(3)の交換を実施するといった計画を容易に立て、保守の効率化を図ることができる。また、従来の余寿命診断方法の精度不足から定期点検を余儀なくされていた回転機器に対して早期の余寿命診断が可能なことから、点検周期の長期化、劣化データの採取が容易になり、従来の定期点検体制から機器に応じて保守を行う状態基準保守への移行の効率化が期待できる。   As described above, the present invention determines the replacement time by estimating the life of the rolling bearing (3) during the operation of the rotating device (1, 2), thereby more efficiently maintaining the device (1, 2). Is possible. For example, with regard to rotating equipment (1, 2) in a power plant, it is easy to make a plan to replace the rolling bearing (3) in the fall, avoiding summer when the operating rate is high, and improve maintenance efficiency. Can do. In addition, since it is possible to perform early residual life diagnosis for rotating equipment that had to be regularly inspected due to insufficient accuracy of the conventional remaining life diagnosis method, it becomes easier to extend the inspection cycle and collect deterioration data, It can be expected to improve the efficiency of the transition from the conventional periodic inspection system to the state-based maintenance in which maintenance is performed according to the equipment.

特に、本発明では、余寿命を被診断しようとするその被診断転がり軸受(3)の型番とメーカー名等の軸受諸元について判定することで、その軸受の特性に基づいて正確に余寿命を診断することができる。即ち、被診断転がり軸受(3)の型番とメーカー名が判別できるかの可否に基づいて、その後の特定の測定結果からしきい値を超えたかどうかを判定し、正常と異常の別を判定ないし推定することができる。   In particular, in the present invention, the remaining life is accurately determined based on the characteristics of the bearing by determining the bearing specifications such as the model number and manufacturer name of the roller bearing (3) to be diagnosed for which the remaining life is to be diagnosed. Can be diagnosed. That is, based on whether or not the model number of the rolling bearing (3) to be diagnosed and the manufacturer name can be discriminated, it is determined whether or not the threshold value has been exceeded from the subsequent specific measurement result, and whether or not normal or abnormal is determined. Can be estimated.

また、本発明ではその被診断転がり軸受(3)の異常が、圧痕によるものか、潤滑油切れの異常によるものかの別を判別して正確に余寿命を判定している。例えば、圧痕起点型はく離モードであると推定したときは、所定の数式に基づいて圧痕サイズを推定して余寿命を診断することができる。また、潤滑油劣化モードであると推定したときは、所定の数式に基づいて潤滑劣化程度を推定して余寿命を診断することができる。
圧痕起点型はく離モードによる異常か、潤滑油劣化モードによる異常かの判別が困難なときは、その誤識別を防止するために人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認することで、確実な余寿命を診断することができる。
In the present invention, the remaining life is accurately determined by determining whether the abnormality of the roller bearing (3) to be diagnosed is due to an indentation or due to an abnormality in running out of lubricating oil. For example, when it is estimated that the indentation origin type peeling mode is used, the remaining life can be diagnosed by estimating the indentation size based on a predetermined mathematical formula. Further, when it is estimated that the lubricant deterioration mode is set, the remaining life can be diagnosed by estimating the degree of lubricant deterioration based on a predetermined mathematical formula.
When it is difficult to determine whether there is an abnormality due to the indentation-origin peeling mode or the lubricant deterioration mode, a reliable remaining life can be ensured by checking the time frequency distribution (wavelet) by humans to prevent misidentification. Can be diagnosed.

このように、圧痕起点型はく離モード、潤滑油劣化モードの両方を総合的に判定することにより、転がり軸受(3)について、より精緻な余寿命を診断することができる。本発明の余寿命診断方法は、従来のアンバランス、ミスアライメント及び基礎の緩みを検出する従来の検出方法と組み合わせることができる。   As described above, by comprehensively determining both the indentation start type peeling mode and the lubricant deterioration mode, a more precise remaining life can be diagnosed for the rolling bearing (3). The remaining life diagnosis method of the present invention can be combined with a conventional detection method for detecting conventional imbalance, misalignment, and foundation looseness.

このように本発明は、回転機器(1,2)の稼動中にその転がり軸受(3)の寿命を推定することにより、点検スケジュール・被診断レポート出力部(10)において交換周期又は交換時期が確定し、より効率的な機器の保守が可能となる。例えば、発電所における回転機器(1,2)については、稼働率の高い夏場を避けて秋季にその転がり軸受(3)の交換を実施するといった計画を容易に立てることができる。また、従来は、定期点検を余儀なくされていた設備に対し、早期の余寿命判定が可能なことから、点検周期の長期化、劣化データの採取が容易になり、従来の定期点検体制から機器の状態に応じて保守を行う状態基準の保守体制への移行を効率化することができる。   As described above, the present invention estimates the life of the rolling bearing (3) during operation of the rotating device (1, 2), so that the inspection schedule / diagnostic report output unit (10) has a replacement period or replacement time. This makes it possible to maintain the equipment more efficiently. For example, with respect to the rotating equipment (1, 2) in the power plant, it is possible to easily make a plan to replace the rolling bearing (3) in the fall while avoiding the summer when the operation rate is high. In addition, it is possible to quickly determine the remaining service life of equipment that had previously had to be regularly inspected, which makes it easier to extend the inspection cycle and collect deterioration data. It is possible to streamline the transition to a state-based maintenance system that performs maintenance according to the state.

本発明の転がり軸受の余寿命診断方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the remaining life diagnostic method of the rolling bearing of this invention. 余寿命診断方法で診断する対象物となる電動機と回転機器に備えられた転がり軸受の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the rolling bearing with which the electric motor used as the target object diagnosed with the remaining life diagnostic method and the rotary equipment were equipped. 転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the remaining life diagnostic method of a rolling bearing. 軸受諸元を判定する転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the remaining life diagnosis method of the rolling bearing which determines a bearing specification. 軸受諸元が判るときの圧痕特徴量による転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the remaining life diagnostic method of a rolling bearing by an indentation feature-value when bearing specifications are known. 軸受諸元が判らないときの圧痕特徴量による転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the remaining life diagnostic method of a rolling bearing by an indentation feature-value when a bearing specification is not known. 圧痕の大きさならびに荷重の大きさが軸受の余寿命に与える影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence which the magnitude | size of an indentation and the magnitude | size of a load have on the remaining life of a bearing. 潤滑油切れによる軸受の相対振動値と余寿命との関係を求めた実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result which calculated | required the relationship between the relative vibration value of a bearing by the lubricating oil running out, and the remaining life. 相対感度と圧痕サイズとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between relative sensitivity and indentation size. ポンプ駆動用電動機に使用されている転がり軸受の余寿命を診断した結果であり、上段から波形、FFTスペクトル、拡大したとウェーブレット分布を示すものであり、(a)は正常状態、(b)は圧痕の発生状態及び(c)は潤滑油の劣化が発生した状態を示すものである。It is the result of diagnosing the remaining life of the rolling bearing used in the motor for driving the pump, and shows the wavelet distribution when the waveform, FFT spectrum and enlarged from the upper stage, (a) is normal state, (b) is The state of occurrence of indentation and (c) shows the state in which the deterioration of the lubricating oil has occurred. 本発明の転がり軸受の余寿命診断装置を示す構成ブロック図である。It is a block diagram which shows the remaining life diagnostic apparatus of the rolling bearing of this invention. 従来の余寿命診断方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the conventional remaining life diagnostic method.

本発明の転がり軸受の余寿命診断方法は、予め実験機において、ゴミ混入状態・潤滑油の劣化状態と振動・寿命の関係を採取する基礎データ採取段階と、ポンプ、ファン等の回転機器又は電動機等の回転機構部分に備えられた転がり軸受の余寿命を診断しようとする転がり軸受の共振周波数帯信号又は高周波信号を測定する測定段階と、被診断転がり軸受の余寿命を判定する判定段階と、から成る方法である。   The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to the present invention includes a basic data collection stage for collecting in advance a relationship between dust mixed state / deterioration state of lubricating oil and vibration / life in an experimental machine, and a rotary device such as a pump and a fan or an electric motor. A measurement stage for measuring a resonance frequency band signal or a high-frequency signal of a rolling bearing for diagnosing the remaining life of the rolling bearing provided in the rotating mechanism part, etc., a determination stage for determining the remaining life of the rolling bearing to be diagnosed, It is the method which consists of.

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の転がり軸受の余寿命診断方法を示すブロック図である。図2は余寿命診断方法で診断する対象物となる電動機と回転機器に備えられた転がり軸受の一例を示す断面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a rolling bearing provided in an electric motor and a rotating device that are objects to be diagnosed by the remaining life diagnosis method.

基礎データ採取段階では、ゴミ混入を模擬するために、分解した軸受の転動面に直接きずをつけて、軸受に圧痕を生成させ、また潤滑油の劣化状態を模擬するために潤滑油を少なくした軸受を用いて軸受荷重試験機にて試験を行い、基礎データを採取する。また、この他にゴミ混入を模擬する方法として、潤滑油にゴミの代わりとなる異物を混入させ、混入する異物の量や大きさを変える、混入する異物の硬さを変えるなどがある。同様に、潤滑油の劣化を模擬する方法として、酸化劣化させた潤滑油を使用する、水を混入させるなどがある。   At the basic data collection stage, in order to simulate the entry of dust, scratches are made directly on the rolling surface of the disassembled bearing to generate indentations on the bearing, and less lubricating oil is used to simulate the deterioration of the lubricating oil. The basic data is collected by performing a test with a bearing load tester using the selected bearing. In addition, other methods for simulating the mixing of dust include mixing a foreign substance in place of dust into the lubricating oil, changing the amount and size of the mixed foreign substance, and changing the hardness of the mixed foreign substance. Similarly, as a method for simulating the deterioration of the lubricating oil, there is a method of using a lubricating oil that has been oxidatively deteriorated or mixing water.

この基礎データ採取段階において、予めゴミの混入又は潤滑油の劣化による潤滑が劣化したときの転がり軸受3に圧痕の形成状態について、その加速度と圧痕の大きさとの関係についてのデータを取得する。転がり軸受3の主な劣化形態は、内部起点型はく離と表面起点型はく離の2つの劣化モードがある。この内部起点型はく離は、転がり要素転動面の受ける繰り返し応力が転動面表層下に集中し、転動面内部からはく離が発生するものである。表面起点型はく離は、潤滑油中へのゴミ等の異物の混入により転動面表面に傷がつき、転動面表面からはく離が発生するものである。軸受本来の寿命とは、内部起点型はく離モードにおける寿命であり、この寿命は近年の材料技術の進歩により、軸受の定格寿命の数倍〜数十倍に伸延された。一方、潤滑油中への異物混入等による表面起点型はく離モードの寿命は、内部起点型はく離の寿命の数分の一から数十分の一と著しく短くなる。   In this basic data collection stage, data on the relationship between the acceleration and the size of the indentation is acquired in advance for the formation state of the indentation on the rolling bearing 3 when the lubrication due to the mixing of dust or the deterioration of the lubricating oil has deteriorated. The main deterioration modes of the rolling bearing 3 are two deterioration modes, that is, an internal starting type peeling and a surface starting type peeling. In this internal origin type separation, the repetitive stress received by the rolling element rolling surface is concentrated below the surface of the rolling surface, and peeling occurs from the inside of the rolling surface. In the surface-origin type peeling, the surface of the rolling surface is scratched by the entry of foreign matter such as dust into the lubricating oil, and peeling occurs from the surface of the rolling surface. The original life of the bearing is the life in the internally-originated delamination mode, and this life has been extended several times to several tens of times the rated life of the bearing due to recent advances in material technology. On the other hand, the life of the surface-origin type delamination mode due to foreign matters mixed in the lubricating oil is remarkably shortened to a fraction to a tenth of the internal origin-type delamination life.

このように転がり軸受3は多様な劣化モードを持ち、これらの劣化モード・破壊メカニズムを考慮することは軸受の余寿命診断において非常に重要である。そこで、本発明ではこのような転がり軸受3の劣化モードを考慮し、従来よりも早期に被診断可能な、かつ高精度な余寿命を診断するために、その前提として基礎データ採取段階を用いた。   As described above, the rolling bearing 3 has various deterioration modes, and it is very important to consider these deterioration modes and failure mechanisms in the remaining life diagnosis of the bearing. Therefore, in the present invention, in consideration of such a deterioration mode of the rolling bearing 3, the basic data collection stage is used as a precondition for diagnosing the remaining life that can be diagnosed earlier and with higher accuracy than in the past. .

余寿命を被診断しようとする回転機器1,2に備えられた被診断転がり軸受3については、判定段階のうち余寿命診断準備段階と測定段階とを講ずる。余寿命診断準備段階では、被診断転がり軸受3について、軸受荷重、回転速度、運転時間及び転がり軸受呼び番号に関するデータ、及び加速度センサ4を用いて正常時の振動データを収集する。測定段階では、運転中における被診断転がり軸受3について、加速度センサ4を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号又は高周波数帯信号を測定する。   For the diagnostic rolling bearing 3 provided in the rotating devices 1 and 2 to be diagnosed for the remaining life, the remaining life diagnosis preparation stage and the measurement stage are taken out of the determination stages. In the remaining life diagnosis preparatory stage, the data on the bearing load, the rotational speed, the operation time, the rolling bearing identification number, and the vibration data at the normal time are collected for the diagnosis rolling bearing 3 using the acceleration sensor 4. In the measurement stage, a vibration signal is obtained for the diagnostic rolling bearing 3 during operation by using the acceleration sensor 4, and a resonance frequency band signal or a high frequency band signal that can be detected with the highest sensitivity is measured.

図3は転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。
これらの基礎データ採取段階及び余寿命診断準備段階で求めたデータとを用いて、被診断転がり軸受3が劣化初期であるのか末期状態であるのかを図3に示すようなフローにもとづいて推定し、余寿命を診断する。
被診断転がり軸受3について、1k〜64kHzの振動波形を測定する。なお、好ましくは5k〜35kHzの振動波形を測定する。圧痕を検出するために、前記周波数帯域を複数の周波数帯に分割して包絡線処理スペクトルを算出し、この複数周波数帯の包絡線処理スペクトルがしきい値(=2.0)を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定する。一方、しきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードの異常があると判定し、又は異常ではあるが故障モードが特定できないときに次の判定に進む。
例えば、被診断転がり軸受3の振動測定波形を処理した結果、算出した振動値と転がり軸受3の計算寿命を用いて、この転がり軸受3の余寿命を算出して判定する。
FIG. 3 is a flowchart showing a remaining life diagnosis method for a rolling bearing.
Using the data obtained in the basic data collection stage and the remaining life diagnosis preparation stage, it is estimated based on the flow as shown in FIG. 3 whether the roller bearing 3 to be diagnosed is in the initial stage of deterioration or in the final stage. Diagnose the remaining life.
A vibration waveform of 1 k to 64 kHz is measured for the diagnostic rolling bearing 3. Preferably, a vibration waveform of 5 k to 35 kHz is measured. In order to detect an indentation, an envelope processing spectrum is calculated by dividing the frequency band into a plurality of frequency bands, and whether the envelope processing spectrum of the plurality of frequency bands exceeds a threshold value (= 2.0). When the threshold value is not exceeded, it is estimated that it is normal. On the other hand, when the threshold value is exceeded, it is determined that there is an abnormality in the indentation start type peeling mode, or when it is abnormal but the failure mode cannot be specified, the process proceeds to the next determination.
For example, as a result of processing the vibration measurement waveform of the diagnosis rolling bearing 3, the remaining vibration life of the rolling bearing 3 is calculated and determined using the calculated vibration value and the calculated life of the rolling bearing 3.

潤滑油劣化を検出するために、その特徴量(23k〜32kHz実行値×5k〜35kHz実行値)を算出し、潤滑油劣化の特徴量がしきい値(=2.0)を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定する。一方、しきい値を超えているときは、潤滑油劣化モードの異常があると推定し、又は異常ではあるが故障モードが特定できないときに次の判定に進む。   In order to detect lubricant deterioration, the feature amount (23k to 32 kHz execution value × 5 k to 35 kHz execution value) is calculated, and whether or not the feature amount of lubricant deterioration exceeds a threshold value (= 2.0). Judgment is made, and when the threshold value is not exceeded, it is estimated that it is normal. On the other hand, when the threshold value is exceeded, it is estimated that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode, or the process proceeds to the next determination when it is abnormal but the failure mode cannot be specified.

ここで、しきい値は、2.0が好ましいが、1.0を超えた値であれば判定に利用することができる。このしきい値は、転がり軸受3のサイズ・型式、使用されている機器の重量、機器の種類、電動機器の容量(kw)等に基づいて変動させるものである。あるいは、これらの組み合わせに基づいて変動させる。   Here, the threshold value is preferably 2.0, but any value exceeding 1.0 can be used for determination. This threshold value is varied based on the size and type of the rolling bearing 3, the weight of the equipment used, the kind of equipment, the capacity (kw) of the electric equipment, and the like. Alternatively, it is varied based on these combinations.

圧痕と潤滑油劣化とを識別するために、その特徴量(ケプストラムのクートシス)を算出し、ケプストラムのクートシスがしきい値(=3.8)を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードの異常があると判定する。一方、しきい値を超えていないときは潤滑油劣化モードの異常があると推定する。   In order to distinguish between indentation and lubricant deterioration, the feature value (cepstrum cootsis) is calculated, it is judged whether the cepstrum cootsis exceeds a threshold value (= 3.8), and the threshold value is exceeded. It is determined that there is an abnormality in the indentation origin type peeling mode. On the other hand, when the threshold value is not exceeded, it is estimated that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode.

ここで、しきい値は、3.8が好ましいが、3.0を超えた値であれば判定に利用することができる。このしきい値は、上述したように、転がり軸受3のサイズ・型式、使用されている機器の重量、機器の種類、電動機器の容量(kw)等に基づいて変動させるものである。あるいは、これらの組み合わせに基づいて変動させる。   Here, the threshold value is preferably 3.8, but any value exceeding 3.0 can be used for determination. As described above, this threshold value is varied based on the size and type of the rolling bearing 3, the weight of the device used, the type of device, the capacity (kw) of the electric device, and the like. Alternatively, it is varied based on these combinations.

上記圧痕検出の結果がしきい値を超えていないとき、かつ潤滑油劣化検出の結果もしきい値を超えていないときに、その被診断転がり軸受3は「正常」であると判定する。圧痕検出の結果がしきい値を超えていないときでも、潤滑油劣化検出の結果が異常であると判定したときにはその被診断転がり軸受3は異常であると判定する。同様に、潤滑油劣化検出の結果がしきい値を超えていないときでも、圧痕検出の結果が異常であると判定したときにはその被診断転がり軸受3は異常であると判定する。   When the result of the indentation detection does not exceed the threshold value, and when the result of the lubricant deterioration detection also does not exceed the threshold value, it is determined that the diagnostic rolling bearing 3 is “normal”. Even when the result of indentation detection does not exceed the threshold value, when it is determined that the result of lubricant deterioration detection is abnormal, it is determined that the roller bearing 3 to be diagnosed is abnormal. Similarly, even when the result of detection of lubricant deterioration does not exceed the threshold value, when it is determined that the result of indentation detection is abnormal, it is determined that the roller bearing 3 to be diagnosed is abnormal.

上記圧痕検出の結果がしきい値を超えているときであって、故障モードが特定できないとき、又は潤滑油劣化検出の結果がしきい値を超えているときであって、故障モードが特定できないときは、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示する。更に人間により故障モードを判定し、診断する。   When the indentation detection result exceeds the threshold and the failure mode cannot be specified, or when the lubricant deterioration detection result exceeds the threshold and the failure mode cannot be specified When it is necessary to be careful, the indentation amount, the lubricant deterioration amount, the indentation / lubricant identification amount are specified, and the time frequency distribution (wavelet) is displayed. Further, the failure mode is determined and diagnosed by a human.

圧痕検出の結果がしきい値を超えているときであって、ケプストラムのクートシスがしきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードの異常があると判定する。その結果、圧痕の発生があると判定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を診断する。   When the result of the indentation detection exceeds the threshold value and the cepstrum cootsis exceeds the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the indentation origin type peeling mode. As a result, it is determined that the indentation is generated, and the remaining life in the indentation origin type peeling mode is diagnosed.

潤滑油劣化検出の結果がしきい値を超えているときであって、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えていないときは、潤滑油劣化モードの異常があると判定する。その結果、潤滑油劣化の発生があると判定し、潤滑油劣化モードでの余寿命を診断する。   When the result of the lubricant deterioration detection exceeds the threshold value and the cepstrum cootsis does not exceed the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode. As a result, it is determined that the lubricant has deteriorated, and the remaining life in the lubricant deterioration mode is diagnosed.

更に、圧痕起点型はく離モードの異常があると推定し、又は潤滑油劣化モードの異常があると判定したときは、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示する。更に人間により故障モードを判定し、診断する。   Furthermore, when it is estimated that there is an abnormality in the indentation origin type peeling mode, or when it is determined that there is an abnormality in the lubricating oil deterioration mode, it is recognized that it is necessary to pay attention, and the indentation amount, the lubricating oil deterioration amount, the indentation / lubricating oil The identification amount is specified, and the time frequency distribution (wavelet) is displayed. Further, the failure mode is determined and diagnosed by a human.

なお、圧痕起点型はく離モード又は潤滑油劣化モードの異常があると判定したときは、その圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定せず、時間周波数分布(ウェーブレット)については表示しない。   In addition, when it is determined that there is an abnormality in the indentation start type peeling mode or the lubricant deterioration mode, the indentation amount, the lubricant deterioration amount, the indentation / lubricant identification amount is not specified, and the time frequency distribution (wavelet) Do not show.

図4は実施例2の転がり軸受の型番とメーカー名を判定する転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。図5は軸受諸元が判るときの圧痕特徴量による転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。図6は軸受諸元が判らないときの圧痕特徴量による転がり軸受の余寿命診断方法を示すフロー図である。
実施例2の転がり軸受3の型番とメーカー名等の諸元判定を伴った圧痕検出方式について説明する。
被診断転がり軸受3について、5k〜35kHzの振動波形を、1/2オクターブバンドで周波数を分割して計6バンドを採取し、各周波数帯の波形に対し、包絡線処理を行い、周波数スペクトルを算出し、転がり軸受3の型番とメーカー名について判定する。転がり軸受3の型番とメーカー名が判別できると、その軸受の特徴が判り、その余寿命をより正確に推定しやすいからである。
FIG. 4 is a flowchart showing a method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing for determining the model number and manufacturer name of the rolling bearing according to the second embodiment. FIG. 5 is a flowchart showing a method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing based on the indentation feature amount when the bearing specifications are known. FIG. 6 is a flowchart showing a method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing based on indentation features when the bearing specifications are unknown.
A description will be given of an indentation detection method that involves determination of specifications such as the model number and manufacturer name of the rolling bearing 3 of the second embodiment.
For the rolling bearing 3 to be diagnosed, the vibration waveform of 5k to 35kHz is divided by 1/2 octave band and a total of 6 bands are sampled. Envelope processing is performed on the waveform of each frequency band, and the frequency spectrum is obtained. Calculate and determine the model number and manufacturer name of the rolling bearing 3. This is because if the model number and manufacturer name of the rolling bearing 3 can be discriminated, the characteristics of the bearing can be understood and the remaining life can be estimated more accurately.

転がり軸受の型番とメーカー名が判るときは次のような判定を行う。
転がり軸受3の諸元からベアリングパス周波数を計算し、各周波数帯の包絡線処理スペクトルらパス周波数成分(finn.out.ballの3つ)を抽出し、抽出した各周波数帯のパス周波数成分の相対感度(正常時との比)を算出し、パス周波数成分の相対感度の上位3バンド平均を求める。finn.out.ballの3つに対して独立して演算する。このバンド周波数成分の上位3バンド平均(finn.out.ballの3つ)のどれかがしきい値(=2.0)を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定する。
When the model number and manufacturer name of the rolling bearing are known, the following determination is made.
The bearing path frequency is calculated from the specifications of the rolling bearing 3, the path frequency components (three of f inn. F out. F ball ) are extracted from the envelope processing spectrum of each frequency band, and the path of each extracted frequency band The relative sensitivity of the frequency component (ratio to normal) is calculated, and the upper three band average of the relative sensitivity of the pass frequency component is obtained. The calculation is performed independently for three of f inn. f out. f ball . It is determined whether any of the upper three band averages (three of f inn. F out. F ball ) of this band frequency component has exceeded the threshold value (= 2.0), and the threshold value has not been exceeded. When it is estimated to be normal.

一方、このしきい値を超えているときは、圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認し、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示する。これは、人間の判定が一番手的確に行えるからである。   On the other hand, when this threshold value is exceeded, human time frequency distribution (wavelet) is checked to prevent misidentification of indentation / lubricating oil deterioration, wavelet distribution of vibration waveform is created, and time frequency distribution ( Wavelet) is displayed. This is because human judgment can be most accurately performed.

転がり軸受の型番とメーカー名が判らないときは次のような判定を行う。
被診断転がり軸受3について、各周波数帯の包絡線処理スペクトルから、回転数×1.5〜7の範囲内で周波数スペクトルのピークを抽出し、抽出した各周波数帯のピーク周波数成分の相対感度(正常時との比)を算出し、ピーク周波数成分の相対感度の上位3バンド平均を求め、ピーク周波数成分の上位3バンドの相対感度平均が、しきい値(=2.0)を超えたかどうかを推定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定する。
If you do not know the rolling bearing model and manufacturer name, make the following judgment.
For the diagnostic rolling bearing 3, the peak of the frequency spectrum is extracted within the range of the rotation speed × 1.5 to 7 from the envelope processing spectrum of each frequency band, and the relative sensitivity of the peak frequency component of each extracted frequency band ( (Compared with normal)), the average of the upper three bands of the relative sensitivity of the peak frequency component is calculated, and whether the average of the upper three bands of the peak frequency component exceeds the threshold (= 2.0) When the threshold value is not exceeded, it is estimated that it is normal.

一方、しきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードであると確認し、上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を診断し、余寿命を下記数式[数1]で計算して診断する。   On the other hand, when the threshold value is exceeded, it is confirmed that it is an indentation origin type peeling mode, the indentation size is estimated from the relative sensitivity average of the top three bands, and the remaining life in the indentation origin type peeling mode is diagnosed. The remaining life is calculated by the following formula [Equation 1] and diagnosed.

このように本発明は、回転機器1,2の運転中にその転がり軸受3の寿命を推定することにより、交換時期が確定し、より効率的な回転機器1,2の保守が可能となる。例えば、発電所における回転機器1,2については、稼働率の高い夏場を避けて秋季にその転がり軸受3の交換を実施するといった計画を容易に立てることができる。
転がり軸受の内輪にロックウェル硬度計を用いて圧子で円すい状の圧痕を作製し、圧痕の大きさと負荷荷重を変えた疲労試験を行い、圧痕が発生した後に運転できる時間を求めた試験軸受にはモータで最も多く使用されている深溝玉軸受を用い、日本学術振興会126委員会が製作した疲労試験機で試験を行った試験軸受はJIS6206(内径30mm,外径62mm,幅16mm)である。回転速度は2000rpm,潤滑油はタービン油ISOVGlOである。図に結果を示すように、転がり軸受の計算寿命に対する寿命比は圧痕の大きさが大きくなると低下し、寿命比の低下率は負荷荷重が小さいほど大きいことがわかった。
As described above, according to the present invention, the life of the rolling bearing 3 is estimated during the operation of the rotating devices 1 and 2, so that the replacement time is determined, and more efficient maintenance of the rotating devices 1 and 2 is possible. For example, with respect to the rotating devices 1 and 2 in the power plant, it is possible to easily make a plan to replace the rolling bearing 3 in the autumn while avoiding the summer when the operation rate is high.
A test bearing that uses a Rockwell hardness tester on the inner ring of a rolling bearing to create a conical indentation with an indenter, conduct a fatigue test with varying indentation size and load load, and determine the operating time after the indentation occurs. Is a JIS6206 (inner diameter 30 mm, outer diameter 62 mm, width 16 mm) tested using a fatigue testing machine manufactured by the Japan Society for the Promotion of Science 126 using deep groove ball bearings that are most commonly used in motors. . The rotational speed is 2000 rpm, and the lubricating oil is turbine oil ISOVGIO. As shown in FIG. 7 , it was found that the life ratio of the rolling bearing to the calculated life decreases as the size of the indentation increases, and the decrease rate of the life ratio increases as the load load decreases.

図7は圧痕の大きさならびに荷重の大きさが寿命に与える影響を示すグラフである。
ここで、Pは軸受の試験時のラジアル荷重、Cは軸受の基本動定格荷重、LlOhはJISB1518・1992の基本動定格寿命は数式[数1]に示した。LlOは寿命試験データをワイブル分布に当てはめた場合の10%寿命である。
FIG. 7 is a graph showing the effect of indentation size and load size on the life.
Here, P is the radial load at the time of the bearing test, C is the basic dynamic load rating of the bearing, and LlOh is the basic dynamic rating life of JISB1518 / 1992 as shown in Formula [Equation 1]. L10 is a 10% life when the life test data is applied to the Weibull distribution.

ここで、nは回転速度(rpm)、Cは軸受の基本動定格荷重及びPは軸受の試験時のラジアル荷重である。尚、転がり軸受の基本動定格寿命とは、一群の同じ軸受を同一条件で個々に回転させたとき、その90%が転がり疲れによるフレーキング(はく離)を生じることなく100万回回転できる時間である。
図8より、各サイズの圧痕において数式[数2]が確認できる。
Here, n is the rotational speed (rpm), C is the basic dynamic load rating of the bearing, and P is the radial load during the bearing test. The basic dynamic rating life of a rolling bearing is the time that 90% of the same group of bearings can be rotated one million times without causing flaking due to rolling fatigue when they are individually rotated under the same conditions. is there.
From FIG. 8, the mathematical formula [Equation 2] can be confirmed in each indentation of each size.

Saylesらの研究(文献:Saylesら、ASTM STP771(1982)255-274)によると3ミクロン以下のフィルターを使用して転がり軸受に供給する。潤滑油の清浄度を管理した場合は寿命が一定であることがわかっている。また、転がり軸受の軌道面は超仕上げ加工されており、その表面粗さのピッチは2.5μm前後である。従って、圧痕サイズ2.5μmの場合には圧痕による寿命低下はないと考えた圧痕がない場合の転がり軸受の寿命は近年の軸受用鋼の清浄度の向上により基本動定格寿命より長くなっている。日本学術振興会が行っている統一試験では2倍の実力があるとされている。従って、圧痕サイズ2.5μmの場合の相対寿命を2とした。
圧痕サイズを230μmならびに460μmとした場合の実験結果及び圧痕サイズ2.5μmの場合の結果を基に回帰式の係数a,bを決定した。結果、下記の数式2を得た。
According to the study of Sayles et al. (Reference: Sayles et al., ASTM STP771 (1982) 255-274), a roller of 3 microns or less is used to supply the rolling bearing. It has been found that the life is constant when the cleanliness of the lubricating oil is controlled. Further, the raceway surface of the rolling bearing is superfinished, and the surface roughness pitch is about 2.5 μm. Therefore, when the indentation size is 2.5 μm, the life of the rolling bearing when there is no indentation considered that there is no indentation due to the indentation is longer than the basic dynamic rating life due to the recent improvement in cleanliness of bearing steel. . The unified examination conducted by the Japan Society for the Promotion of Science is said to be twice as capable. Therefore, the relative life when the indentation size is 2.5 μm is set to 2.
The regression coefficients a and b were determined based on the experimental results when the indentation size was 230 μm and 460 μm and the results when the indentation size was 2.5 μm. As a result, the following formula 2 was obtained.

ここで、dは圧痕の直径であり、単位はミクロンである。
式を変形して余寿命推定する数式4を得た。
Here, d is the diameter of the indentation, and the unit is micron.
Equation 4 was obtained by modifying the equation to estimate the remaining life.

圧痕の大きさは軸受の振動波形を処理することにより決定できる。   The size of the indentation can be determined by processing the vibration waveform of the bearing.

転がり軸受の潤滑油膜が破断すると金属接触部の発熱により潤滑油の酸化劣化が加速されたり、また金属接触部の摩耗粉による触媒作用で潤滑油の酸化劣化が加速される。
転がり軸受の軌道輪と転動体間の潤滑状態と軸受振動の間には前記のような関係があり、潤滑状態を変えた。潤滑寿命試験を実施し、相対振動値と相対寿命の関係を求めた。試験軸受ならびに試験機は圧痕を付けた。試験の場合と同じである。試験荷重は基本動定格荷重の10%とした。乾燥状態ならびにISOVG2の潤滑油による試験を行った。回転速度は900rpmおよび1800rpmである。結果を図に示すが、正常状態に対する相対振動値と相対寿命(試験軸受の寿命をBooserのグリース寿命式から求めた計算寿命との比)との間の実験式を得た。
When the lubricating oil film of the rolling bearing is broken, the oxidation deterioration of the lubricating oil is accelerated due to heat generation in the metal contact portion, and the oxidation deterioration of the lubricating oil is accelerated due to the catalytic action caused by the abrasion powder in the metal contact portion.
The lubrication state between the bearing ring of the rolling bearing and the rolling element and the bearing vibration have the relationship as described above, and the lubrication state was changed. A lubrication life test was conducted, and the relationship between the relative vibration value and the relative life was obtained. The test bearings and the test machine were indented. Same as in the test. The test load was 10% of the basic dynamic load rating. Tests were performed in dry state and with ISOVG2 lubricating oil. The rotation speed is 900 rpm and 1800 rpm. The results are shown in the figure, and an empirical formula was obtained between the relative vibration value with respect to the normal state and the relative life (ratio of the life of the test bearing to the calculated life obtained from Booster's grease life formula).

次に、転がり軸受の潤滑油劣化の検出方式について説明する。
被診断転がり軸受3について、センサ共振周波数帯23k〜32kHzの実効値を算出し、23k−32kHz実効値の相対感度を算出し、23k−32kHz実効値の相対感度はしきい値(=1.5)を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定する。
Next, a method for detecting deterioration of lubricating oil in a rolling bearing will be described.
For the diagnostic rolling bearing 3, the effective value of the sensor resonance frequency band 23k to 32kHz is calculated, the relative sensitivity of the 23k-32kHz effective value is calculated, and the relative sensitivity of the 23k-32kHz effective value is a threshold value (= 1.5). ) Is exceeded, and if the threshold value is not exceeded, it is estimated that it is normal.

一方、しきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードであると確認し、上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定する。圧痕起点型はく離モードでの余寿命を診断する。余寿命を下記数式[数(1)]で計算して診断する。
On the other hand, when the threshold value is exceeded, it is confirmed that the indentation origin type peel mode is in effect, and the indentation size is estimated from the relative sensitivity average of the upper three bands. Diagnose the remaining life in the indentation-peeling mode. The remaining life is calculated by the following formula [Numerical formula (1)] and diagnosed.

または、しきい値を超えているときは、潤滑油劣化モードであると確認し、23k〜32kHz実効値から潤滑油劣化程度を推定し、潤滑油劣化モードでの余寿命診断し、余寿命を時間単位(hrs)表示し診断する。   Alternatively, when the threshold value is exceeded, it is confirmed that the mode is the lubricant deterioration mode, the degree of lubricant deterioration is estimated from the effective value of 23 to 32 kHz, the remaining life is diagnosed in the lubricant deterioration mode, and the remaining life is determined. Display time unit (hrs) and diagnose.

被診断転がり軸受3について、5k〜35kHz振動波形のケプストラムを算出し、ケプストラムのクートシス算出し、ケプストラムのクートシスはしきい値(=3.8)を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードであると判定する。
上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を被診断し、余寿命を下記数式[数(1)]で計算して診断する。
Calculate cepstrum of 5k to 35kHz vibration waveform for the rolling bearing 3 to be diagnosed, calculate the cepstrum coutsis, determine whether the cepstrum coutsis exceeds a threshold value (= 3.8), and exceed the threshold value If it is, it is determined that the indentation origin type peel mode is selected.
The indentation size is estimated from the average of the relative sensitivity of the upper three bands, the remaining life in the indentation origin type peeling mode is diagnosed, and the remaining life is calculated by the following formula [Numerical formula (1)].

一方、しきい値を超えていないときは潤滑油劣化モードであると判定し、23k〜32kHz実効値から潤滑油劣化程度を推定し、潤滑油劣化モードでの余寿命診断し、余寿命を下記数式[数(2)]で計算して診断する。
On the other hand, when the threshold value is not exceeded, it is determined that the mode is the lubricant deterioration mode, the degree of lubricant deterioration is estimated from the effective value of 23 to 32 kHz, the remaining life is diagnosed in the lubricant deterioration mode, and the remaining life is Diagnose by calculating with the formula [number (2)].

図8は油切れによる軸受の相対振動値と余寿命との関係を求めたグラフである。図8の計算寿命は数式[数5]のBooserの式のLhbである。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the relative vibration value of the bearing due to running out of oil and the remaining life. The calculated lifetime in FIG. 8 is Lhb of the Booser equation of Formula [5].

ここで、tは軸受外輪温度(℃)、SGはグリース組成による半減寿命引算係数、SN及びSWはそれぞれ回転数による半減寿命引算係数、荷重・速度による半減寿命引算係数であり各数式は[数6]、[数7]に示すとおりである。 Here, t is a bearing outer ring temperature (° C.), the half-life subtraction coefficient according to S G grease composition, S N and S W is the half life subtraction coefficient according to each rotational speed, with a half-life subtraction coefficient according to the load and speed Each formula is as shown in [Equation 6] and [Equation 7].

ここで、d(mm)は軸受の内径寸法、nLはカタログ許容回転速度であり単位はrpmである。   Here, d (mm) is the inner diameter of the bearing, nL is the catalog allowable rotational speed, and the unit is rpm.

ここで、P(lbf)は負荷荷重、Cr(lbf)は基本動定格荷重である。
従って、余寿命は[数8]の数式となる。
Here, P (lbf) is a load load and Cr (lbf) is a basic dynamic load rating.
Therefore, the remaining life is expressed by the following equation (8).

このように転がり軸受の型番とメーカー名を判定したときの診断結果について、故障モードが特定できないときは、振動波形のウェーブレット分布を作成する。次に、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示する。   As described above, when the failure mode cannot be identified with respect to the diagnosis result when the model number and manufacturer name of the rolling bearing are determined, a wavelet distribution of the vibration waveform is created. Next, it recognizes that it is a caution, specifies the indentation amount, the lubricant deterioration amount, the indentation / lubricant identification amount, and displays the time frequency distribution (wavelet).

圧痕モードの異常があるときは、上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定する。圧痕起点型はく離モードでの余寿命を診断し、余寿命を時間単位で表示する。   When there is an abnormality in the indentation mode, the indentation size is estimated from the relative sensitivity average of the upper three bands. Diagnose the remaining life in the indentation origin type peeling mode and display the remaining life in hours.

潤滑油劣化モードの異常があるときは、23k〜32kHzの実行値から潤滑油劣化程度を推定する。潤滑油劣化モードでの余寿命を診断し、余寿命を時間単位で表示する。   When there is an abnormality in the lubricating oil deterioration mode, the degree of deterioration of the lubricating oil is estimated from an execution value of 23 k to 32 kHz. Diagnose the remaining life in the lubricant deterioration mode and display the remaining life in hours.

図9は相対感度と圧痕サイズとの関係を示すグラフである。
本発明では、基礎データ採取段階及び測定段階及び判定段階におけるゴミ混入による圧痕の発生の検出および圧痕のサイズを、加速度センサ4の最も高感度検出が可能な共振周波数帯の振動信号を含んだ周波数帯域で求めることができる。図10に示すように、圧痕サイズの推定曲線は、機器の種類や聞きの大きさにより変化させ、算出された相対感度から圧痕サイズを推定することができる。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between relative sensitivity and indentation size.
In the present invention, the detection of the occurrence of indentation due to dust contamination and the size of the indentation in the basic data collection stage, the measurement stage, and the judgment stage, and the frequency including the vibration signal in the resonance frequency band where the acceleration sensor 4 can detect the highest sensitivity It can be determined by bandwidth. As shown in FIG. 10, the indentation size estimation curve can be changed according to the type of device and the size of hearing, and the indentation size can be estimated from the calculated relative sensitivity.

図10はポンプ駆動用電動機に使用されている転がり軸受の余寿命を診断した結果であり、上段から波形、FFTスペクトル、拡大したとウェーブレット分布を示すものであり、(a)は正常状態、(b)は圧痕の発生状態及び(c)は潤滑油の劣化が発生した状態を示すものである。
正常な転がり軸受の寿命を相対寿命1(定格寿命を相対寿命1とする)とすると、圧痕を付けた軸受の寿命は、それより遥かに短く、定格寿命の1/100以下になることもある。また、被診断転がり軸受3のはく離は、例外なく圧痕を起点としており、軸受寿命のバラツキは極めて小さいことが知られている。本発明の判定段階は、このような圧痕サイズと寿命の関係により推定する。
FIG. 10 shows the result of diagnosing the remaining life of the rolling bearing used in the motor for driving the pump. The waveform, FFT spectrum, and enlarged wavelet distribution are shown from the upper stage, and (a) shows the normal state, ( b) shows an indentation state, and (c) shows a state in which the lubricant has deteriorated.
If the life of a normal rolling bearing is assumed to be relative life 1 (the rated life is assumed to be relative life 1), the life of the bearing with the indentation is much shorter than that and may be 1/100 or less of the rated life. . Further, it is known that the peeling of the diagnostic rolling bearing 3 starts from an indentation without exception, and the variation in the bearing life is extremely small. The determination step of the present invention is estimated based on the relationship between the indentation size and the lifetime.

図11は本発明の転がり軸受の余寿命診断装置を示す構成ブロック図である。
転がり軸受の余寿命診断装置は、加速度センサ4と、アナログ/デジタル変換器5と、特徴量抽出部6と、測定結果データベース7と、余寿命診断部8と、被診断結果表示部9と、点検スケジュール・被診断レポート出力部10と、伝送用モデム11と、を備えものである。
FIG. 11 is a block diagram showing a remaining life diagnosis device for a rolling bearing according to the present invention.
The remaining life diagnosis device for a rolling bearing includes an acceleration sensor 4, an analog / digital converter 5, a feature amount extraction unit 6, a measurement result database 7, a remaining life diagnosis unit 8, a diagnosis result display unit 9, An inspection schedule / diagnostic report output unit 10 and a transmission modem 11 are provided.

アナログ/デジタル変換器5は、前述した余寿命を被診断しようとする被診断転がり軸受3等について加速度センサ4で求めたデータを変換するものである。特徴量抽出部6は、このアナログ/デジタル変換器5で変換した振動信号の中で、最も高感度検出が可能な共振周波数帯の振動信号を抽出するものである。   The analog / digital converter 5 converts the data obtained by the acceleration sensor 4 with respect to the diagnosis rolling bearing 3 or the like to be diagnosed for the remaining life described above. The feature quantity extraction unit 6 extracts a vibration signal in a resonance frequency band in which the most sensitive detection is possible among vibration signals converted by the analog / digital converter 5.

測定結果データベース7は、上述したように、予め実験機においてゴミ混入状態・潤滑油の劣化状態と振動・寿命の関係を採取した基礎データと、ポンプ、ファン等の回転機器1又は電動機2等の回転機構部分に備えられた余寿命を被診断しようとする被診断転がり軸受3の軸受荷重、回転速度、運転時間及び転がり軸受呼び番号に関するデータ、及び被診断転がり軸受3の正常時の振動データを収集し、保存するものである。   As described above, the measurement result database 7 includes the basic data obtained by collecting the relationship between the dust contamination state / deterioration state of the lubricating oil and the vibration / life in advance in the experimental machine, and the rotary device 1 such as the pump and fan, or the electric motor 2. Data on the bearing load, rotational speed, operating time and rolling bearing identification number of the rolling bearing to be diagnosed 3 to be diagnosed for the remaining life provided in the rotating mechanism portion, and vibration data of the diagnostic rolling bearing 3 in the normal state Collect and save.

余寿命診断部8は、この測定結果データベース7に搭載されたデータを用いることにより、特徴量抽出部6で抽出した、被診断転がり軸受3の振動信号に基づいて被診断転がり軸受3のゴミの混入と潤滑油の劣化状態とを判定し、その余寿命を診断するものである。   The remaining life diagnosis unit 8 uses the data mounted in the measurement result database 7, and based on the vibration signal of the diagnosis rolling bearing 3 extracted by the feature amount extraction unit 6, The mixture and the deterioration state of the lubricating oil are judged, and the remaining life is diagnosed.

被診断結果表示部9は、余寿命診断部9の結果を表示するものである。点検スケジュール・被診断レポート出力部10は、余寿命診断部9の被診断結果に基づいて、被診断転がり軸受3の次回の点検スケジュールと被診断結果のレポートとをプリンタ1,2等に出力するものである。このように本発明は、回転機器1,2の稼動中にその転がり軸受3の寿命を推定することにより、点検スケジュール・被診断レポート出力部10において交換周期又は交換時期が確定し、より効率的な機器の保守が可能となる。例えば、発電所における回転機器1,2については、稼働率の高い夏場を避けて秋季にその転がり軸受3の交換を実施するといった計画を容易に立てることができる。   The diagnosis result display unit 9 displays the result of the remaining life diagnosis unit 9. The inspection schedule / diagnosis report output unit 10 outputs the next inspection schedule of the roller bearing 3 to be diagnosed and a report of the diagnosis result to the printers 1, 2, etc. based on the diagnosis result of the remaining life diagnosis unit 9. Is. As described above, the present invention estimates the life of the rolling bearing 3 during the operation of the rotating devices 1 and 2, thereby determining the replacement period or the replacement time in the inspection schedule / diagnostic report output unit 10, and more efficiently. Equipment can be maintained. For example, with respect to the rotating devices 1 and 2 in the power plant, it is possible to easily make a plan to replace the rolling bearing 3 in the autumn while avoiding the summer when the operation rate is high.

上記構成の余寿命診断装置では、潤滑油へのゴミの混入や潤滑油の劣化状態を、加速度センサ4の共振周波数帯信号又は高周波信号を用いることにより、安価に検出し、検出したゴミの状態、潤滑油の状態を根拠に転がり軸受の寿命を高精度に推定することができる。   In the remaining life diagnosis apparatus having the above configuration, the contamination state of dust or the deterioration state of the lubricant is detected at low cost by using the resonance frequency band signal or the high frequency signal of the acceleration sensor 4, and the state of the detected dust The life of the rolling bearing can be estimated with high accuracy based on the state of the lubricating oil.

伝送用モデム11は、波形データと被診断結果をインターネット回線に接続するものである。このように、インターネット回線に接続することにより、遠隔地において所定の転がり軸受3の余寿命を容易に推定することができる。 The transmission modem 11 connects the waveform data and the diagnosis result to the Internet line. Thus, by connecting to the Internet line, the remaining life of the predetermined rolling bearing 3 can be easily estimated in a remote place.

なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、被診断転がり軸受3が余寿命を推定し、該被診断転がり軸受3の余寿命を算出する方法であれば、上述した構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。   The present invention is not limited to the embodiment of the invention described above, and any configuration can be used as long as the diagnosis rolling bearing 3 estimates the remaining life and the remaining life of the diagnosis rolling bearing 3 is calculated. Of course, the present invention is not limited, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

また、予めゴミが混入した状態又は潤滑油が劣化した状態と、その加速度と圧痕の大きさ等との関係についてデータを採取しておき、採取したゴミ混入状態・潤滑油の劣化状態と加速度・寿命の関係データと、特徴量抽出部6で抽出した被診断転がり軸受3の振動信号を比較・判定することにより、被診断転がり軸受3のゴミの混入状態・潤滑油の劣化状態を推定し、その余寿命を診断する構造であれば、図示した構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。   In addition, data is collected on the relationship between the state in which dust is mixed or the state in which the lubricating oil has deteriorated and the acceleration and the size of the indentation, etc. By comparing / determining the life relationship data and the vibration signal of the diagnosed rolling bearing 3 extracted by the feature amount extraction unit 6, the state of contamination of the diagnosed rolling bearing 3 and the deterioration state of the lubricating oil are estimated, Of course, the structure for diagnosing the remaining lifetime is not limited to the illustrated configuration, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の転がり軸受の余寿命診断方法は、化学プラント、製鉄所ならびに発電所などで使用されている補機であるポンプ、ファンの転がり軸受、またはそれら機器を駆動するモータで使用される転がり軸受についてその余寿命診断をする際に利用することができる。   The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing used in pumps, fan rolling bearings, or motors that drive these devices, which are auxiliary machines used in chemical plants, steelworks and power plants. It can be used when performing the remaining life diagnosis.

1 ポンプ、ファン
2 電動機
3 転がり軸受(被診断転がり軸受)
4 加速度センサ
5 アナログ/デジタル変換器
6 特徴量抽出部
7 測定結果データベース
8 余寿命診断部
9 被診断結果表示部
10 点検スケジュール・被診断レポート出力部
11 伝送用モデム
12 プリンタ
1 Pump, fan 2 Electric motor 3 Rolling bearing (diagnostic rolling bearing)
4 Acceleration Sensor 5 Analog / Digital Converter 6 Feature Extraction Unit 7 Measurement Result Database 8 Remaining Life Diagnosis Unit 9 Diagnosis Result Display Unit 10 Inspection Schedule / Diagnosis Report Output Unit 11 Transmission Modem 12 Printer

Claims (27)

転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関し、各転がり軸受(3)の型番、メーカー名等の軸受諸元毎について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、
ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、
前記測定段階により求めた測定値と、前記軸受諸元についての判定結果と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成
前記判定段階は、前記被診断転がり軸受(3)について、1k〜64kHzの振動波形を、1/2オクターブバンドで周波数を分割して複数のバンドを採取し、各周波数帯の波形に対し、包絡線処理を行い、周波数スペクトルを算出し、軸受の型番とメーカー名等の軸受諸元について判定し、
前記被診断転がり軸受(3)の型番とメーカー名が判るときに、
その軸受諸元からベアリングパス周波数を計算し、各周波数帯の包絡線処理スペクトルらパス周波数成分(f inn. out. ball の3つ)を抽出し、抽出した各周波数帯のパス周波数成分の相対感度(正常時との比)を算出し、パス周波数成分の相対感度の分割したバンド数の上位バンドの平均を求め、
パス周波数成分の複数バンドに分割したバンド数の上位バンド平均のどれかがしきい値を超えたかどうかを判定し、
しきい値を超えていないときは正常であると推定する、ことを特徴とする転がり軸受の余寿命診断方法。
Regarding the bearing specifications such as the model number and manufacturer name of each rolling bearing (3) regarding the relationship between dust contamination and vibration / bearing life in the rolling bearing (3), and the deterioration and vibration / bearing life of the lubricating oil, Obtaining a vibration signal using the acceleration sensor (4), and collecting a basic data collection stage by using an experimental device to collect a frequency band signal including a resonance frequency band signal that can be detected with the highest sensitivity;
Resonance that can be detected with the highest sensitivity by using the acceleration sensor (4) for the rolling bearing (3) for diagnosing the remaining life of the rotating equipment (1, 2) such as pumps and fans. A measurement stage for measuring frequency band signals including frequency band signals;
Using the measurement value obtained in the measurement step, the determination result for the bearing specifications, and the data obtained in the basic data collection step, the contamination state of the roller bearing (3) to be diagnosed and the lubricating oil estimating the deterioration state, a decision step and calculates the remaining service life of該被diagnostic rolling bearing (3), formed Ri from
In the determination step, the vibration rolling bearing (3) to be diagnosed is obtained by dividing a vibration waveform of 1 k to 64 kHz by dividing the frequency by a 1/2 octave band, and collecting a plurality of bands. Perform line processing, calculate frequency spectrum, determine bearing specifications such as bearing model number and manufacturer name,
When the model number and manufacturer name of the diagnosis rolling bearing (3) are known,
The bearing path frequency is calculated from the bearing specifications, the path frequency components ( three of f inn. F out. F ball ) are extracted from the envelope processing spectrum of each frequency band, and the extracted path frequency components of each frequency band Relative sensitivity (ratio to normal), and find the average of the upper bands of the number of bands divided by the relative sensitivity of the pass frequency component,
Determine whether any of the upper band averages of the number of bands divided into multiple bands of pass frequency components exceeded the threshold,
A method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing, wherein the remaining life is estimated to be normal when the threshold value is not exceeded .
前記判定段階は、前記被診断転がり軸受(3)の振動測定波形を処理した結果、算出した振動値と該転がり軸受(3)の計算寿命を用いて、該転がり軸受(3)の余寿命を算出する、ことを特徴とする請求項1の転がり軸受の余寿命診断方法。   In the determination step, as a result of processing the vibration measurement waveform of the diagnostic rolling bearing (3), the remaining life of the rolling bearing (3) is calculated using the calculated vibration value and the calculated life of the rolling bearing (3). The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 1, wherein the remaining life is calculated. 前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、5k〜35kHzの振動波形を、1/2オクターブバンドで周波数を分割して計6バンドを採取し、各周波数帯の波形に対し、包絡線処理を行い、周波数スペクトルを算出する、ことを特徴とする請求項の転がり軸受の余寿命診断方法。 In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), a vibration waveform of 5k to 35kHz is divided by a frequency of 1/2 octave band to obtain a total of 6 bands, and an envelope is obtained for each frequency band waveform. performs line processing, calculates the frequency spectrum, remaining life diagnosis method of a rolling bearing according to claim 1, characterized in that. 前記判定段階におけるしきい値は、1を超えた数値である、ことを特徴とする請求項の転がり軸受の余寿命診断方法。 2. The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 1 , wherein the threshold value in the determination step is a numerical value exceeding 1. 転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関して、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、
ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、
前記測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成
前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、パス周波数成分の複数バンドに分割したバンド数の上位バンド平均のどれかがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、
圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認することを特徴とする転がり軸受の余寿命診断方法。
The most sensitive detection is possible by using the acceleration sensor (4) to determine the vibration signal regarding the relationship between dust contamination and vibration / bearing life in the rolling bearing (3) and the deterioration of the lubricant and vibration / bearing life. A basic data collection stage for collecting a frequency band signal including a resonance frequency band signal by an experimental device;
Resonance that can be detected with the highest sensitivity by using the acceleration sensor (4) for the rolling bearing (3) for diagnosing the remaining life of the rotating equipment (1, 2) such as pumps and fans. A measurement stage for measuring frequency band signals including frequency band signals;
Using the measured value obtained in the measurement step and the data obtained in the basic data collection step, the contamination state of the diagnostic rolling bearing (3) and the deterioration state of the lubricating oil are estimated, and the diagnostic rolling is performed. a determining step for calculating the remaining service life of the bearings (3), Ri consists,
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), it is determined whether any of the upper band averages of the number of bands divided into a plurality of bands of the pass frequency component has exceeded a threshold, and the threshold has been exceeded. When
Rolling bearing characterized by creating wavelet distribution of vibration waveform, displaying time frequency distribution (wavelet), and checking human time frequency distribution (wavelet) to prevent misidentification of indentation / lubricant deterioration Remaining life diagnosis method.
転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関して、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、
ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、
前記測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成
前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、ピーク周波数成分の上位3バンドの相対感度平均が、しきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、
圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認する、ことを特徴とする転がり軸受の余寿命診断方法。
The most sensitive detection is possible by using the acceleration sensor (4) to determine the vibration signal regarding the relationship between dust contamination and vibration / bearing life in the rolling bearing (3) and the deterioration of the lubricant and vibration / bearing life. A basic data collection stage for collecting a frequency band signal including a resonance frequency band signal by an experimental device;
Resonance that can be detected with the highest sensitivity by using the acceleration sensor (4) for the rolling bearing (3) for diagnosing the remaining life of the rotating equipment (1, 2) such as pumps and fans. A measurement stage for measuring frequency band signals including frequency band signals;
Using the measured value obtained in the measurement step and the data obtained in the basic data collection step, the contamination state of the diagnostic rolling bearing (3) and the deterioration state of the lubricating oil are estimated, and the diagnostic rolling is performed. a determining step for calculating the remaining service life of the bearings (3), Ri consists,
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), it is determined whether or not the relative sensitivity average of the upper three bands of the peak frequency component exceeds a threshold value.
To prevent misidentification of indentation / lubricant deterioration, create a wavelet distribution of vibration waveform, display the time frequency distribution (wavelet), and check the human time frequency distribution (wavelet). Bearing life diagnosis method.
転がり軸受(3)におけるゴミ混入状態と振動・軸受寿命との関係、及び潤滑油の劣化と振動・軸受寿命とに関して、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を実験装置により採取する基礎データ採取段階と、
ポンプ、ファン等の回転機器(1,2)に備えられた、余寿命を診断する転がり軸受(3)について、加速度センサ(4)を用いて振動信号を求め、最も高感度検出が可能な共振周波数帯信号を含む周波数帯域信号を測定する測定段階と、
前記測定段階により求めた測定値と、前記基礎データ採取段階で求めたデータとを用いて、前記被診断転がり軸受(3)のゴミ混入状態と潤滑油の劣化状態を推定し、該被診断転がり軸受(3)の余寿命を算出する判定段階と、から成
前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、広帯域実効値相対感度×狭帯域実効値相対感度が、しきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、
圧痕/潤滑油劣化の誤識別防止のために、振動波形のウェーブレット分布を作成し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間による時間周波数分布(ウェーブレット)を確認することを特徴とする転がり軸受の余寿命診断方法。
The most sensitive detection is possible by using the acceleration sensor (4) to determine the vibration signal regarding the relationship between dust contamination and vibration / bearing life in the rolling bearing (3) and the deterioration of the lubricant and vibration / bearing life. A basic data collection stage for collecting a frequency band signal including a resonance frequency band signal by an experimental device;
Resonance that can be detected with the highest sensitivity by using the acceleration sensor (4) for the rolling bearing (3) for diagnosing the remaining life of the rotating equipment (1, 2) such as pumps and fans. A measurement stage for measuring frequency band signals including frequency band signals;
Using the measured value obtained in the measurement step and the data obtained in the basic data collection step, the contamination state of the diagnostic rolling bearing (3) and the deterioration state of the lubricating oil are estimated, and the diagnostic rolling is performed. a determining step for calculating the remaining service life of the bearings (3), Ri consists,
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), it is determined whether or not the broadband effective value relative sensitivity × the narrow band effective value relative sensitivity exceeds a threshold value.
Rolling bearing characterized by creating wavelet distribution of vibration waveform, displaying time frequency distribution (wavelet), and checking human time frequency distribution (wavelet) to prevent misidentification of indentation / lubricant deterioration Remaining life diagnosis method.
前記判定段階において、圧痕起点型はく離モードおよび潤滑油劣化モードの余寿命を、計算寿命と、0〜1の余寿命係数との積として算出される余寿命推定式を用いて診断する、ことを特徴とする請求項2の転がり軸受の余寿命診断方法。   In the determination step, diagnosing the remaining life of the indentation origin peeling mode and the lubricant deterioration mode using a remaining life estimation formula calculated as a product of a calculated life and a remaining life coefficient of 0 to 1. The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to claim 2. 前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、パス周波数成分の複数バンドに分割したバンド数の上位バンド平均のどれかがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、
圧痕起点型はく離モードであると確認し、
上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定し、
圧痕起点型はく離モードでの余寿命を下記の数式[数(1)]で計算して診断する、ことを特徴とする請求項の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), it is determined whether any of the upper band averages of the number of bands divided into a plurality of bands of the pass frequency component has exceeded a threshold, and the threshold has been exceeded. When
Confirm that it is indentation origin type peeling mode,
Estimate the indentation size from the average relative sensitivity of the top three bands,
The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 1 , wherein the remaining life in the indentation start type peeling mode is calculated by the following formula [Numerical formula (1)].
前記判定段階において、圧痕起点型はく離モードにおける余寿命推定式を、計算寿命を下記の数式[数(2)]の基本動定格寿命とし、余寿命係数をP/Cおよび振動値の関数とした圧痕発生からの余寿命とする、ことを特徴とする請求項の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, the remaining life estimation formula in the indentation-origin type peeling mode is calculated life as the basic dynamic rating life of the following formula [Numerical formula (2)], and the remaining life coefficient is a function of P / C and vibration value. 9. The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to claim 8 , wherein the remaining life from the occurrence of indentation is used.
前記判定段階において、潤滑油劣化モードにおける余寿命推定式を、
計算寿命を、計算寿命を下記の数式[数(3)]による計算寿命とし、余寿命係数を振動値の関数とした潤滑油劣化発生からの余寿命とする、ことを特徴とする請求項の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, the remaining life estimation formula in the lubricant deterioration mode,
The calculated life, the calculated life the calculated life of Formulas [number (3)] below, claim 8, remaining life from the lubricant deterioration occurs as a function of the vibration value of the remaining service life coefficient be characterized by For remaining life of rolling bearings.
前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、センサ共振周波数帯23k〜32kHzの実効値および5k〜35kHz実効値の相対感度を算出し、23k〜32kHz実効値相対感度×5k〜35kHz実効値相対感度はしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えているときに、
潤滑油劣化モードであると確認し、
23k〜32kHzの実効値相対感度から潤滑油劣化モードでの余寿命を下記の数式[数(4)]で計算して診断する、ことを特徴とする請求項5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, for the diagnostic rolling bearing (3), an effective value of the sensor resonance frequency band 23k to 32 kHz and a relative sensitivity of 5k to 35 kHz effective value are calculated, and 23k to 32 kHz effective value relative sensitivity × 5 k to 35 kHz effective. The value relative sensitivity determines whether the threshold is exceeded, and when it exceeds the threshold,
Confirm that it is in lubricant deterioration mode,
The rolling bearing according to claim 5, 6 or 7 , characterized in that the remaining life in the lubricant deterioration mode is calculated from the effective relative sensitivity of 23k to 32kHz by the following formula [Equation (4)]. Remaining life diagnosis method.
前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、1K〜64kHz振動波形のケプストラムを算出し、ケプストラムのクートシスを算出し、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えたかどうかを判定し、
しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードであると判定し、
しきい値を超えていないときは潤滑油劣化モードであると推定する、ことを特徴とする請求項1、2、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, a cepstrum having a vibration waveform of 1K to 64 kHz is calculated for the diagnostic rolling bearing (3), a cepstrum coutsis is calculated, and it is determined whether the cepstrum coutsis exceeds a threshold value;
When the threshold value is exceeded, it is determined that the indentation origin type peeling mode is in effect,
Estimates that when the threshold value is not exceeded is the lubricant degradation mode, according to claim 1, 5, 6 or 7 remaining life diagnosis method of a rolling bearing of which is characterized in that.
前記判定段階におけるしきい値は3を超えた数値であることを特徴とする請求項13の転がり軸受の余寿命診断方法。 The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to claim 13 , wherein the threshold value in the determination step is a numerical value exceeding 3. 前記判定段階において、圧痕起点型はく離モード又は潤滑油劣化モードの異常があると判定したときは、
人間による判断は不要として、時間周波数分布(ウェーブレット)については表示しない、ことを特徴とする請求項1、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, when it is determined that there is an abnormality in the indentation origin peeling mode or the lubricant deterioration mode,
As human judgment is required, not to display the time-frequency distribution (wavelet), according to claim 1, 5, 6 or 7 remaining life diagnosis method of a rolling bearing of which is characterized in that.
前記判定段階において、前記被診断転がり軸受(3)について、前記しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードであると判定したときに、
上位3バンドの相対感度平均から圧痕サイズを推定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を被診断し、余寿命を時間単位で表現する、ことを特徴とする請求項の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, when it is determined that the diagnostic rolling bearing (3) is in the indentation start type peeling mode when the threshold value is exceeded,
4. The rolling bearing surplus according to claim 3 , wherein the indentation size is estimated from the relative sensitivity average of the top three bands, the remaining life in the indentation-origin type peeling mode is diagnosed, and the remaining life is expressed in units of time. Lifetime diagnosis method.
前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について、5k〜35kHzの振動波形を測定する。圧痕を検出するために、5k〜35kHz帯域を6つの周波数帯に分けて包絡線処理スペクトルを算出し、この包絡線処理スペクトルがしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定し、
しきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードの異常・故障モードが特定できないが異常があると推定する、ことを特徴とする請求項1、2、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, a vibration waveform of 5 k to 35 kHz is measured for the diagnostic rolling bearing (3). In order to detect the indentation, the envelope processing spectrum is calculated by dividing the 5 k to 35 kHz band into six frequency bands, and it is determined whether or not the envelope processing spectrum exceeds the threshold value. If not, it is assumed to be normal,
The rolling bearing according to claim 1, 2, 5, 6, or 7, wherein when the threshold value is exceeded, an abnormality or failure mode of the indentation start type peeling mode cannot be specified but is abnormal. Remaining life diagnosis method.
前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について潤滑油劣化を検出するために、その特徴量(23k〜32kHz実行値×5k〜35kHz実行値)を算出し、潤滑油劣化の特徴量がしきい値を超えたかどうかを判定し、しきい値を超えていないときは正常であると推定し、
しきい値を超えているときは、潤滑油劣化モードの異常・故障モードが特定できないが異常があると推定する、ことを特徴とする請求項5,6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, in order to detect the lubricant deterioration of the diagnostic rolling bearing (3), the feature amount (23 k to 32 kHz execution value × 5 k to 35 kHz execution value) is calculated, and the feature amount of the lubricant deterioration is calculated. Determine if the threshold has been exceeded, and if it does not exceed the threshold, assume that it is normal,
8. The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to claim 5, wherein when the threshold value is exceeded, the abnormality / failure mode of the lubricating oil deterioration mode cannot be specified but is estimated to be abnormal. .
前記判定段階におけるしきい値は、2.0である、ことを特徴とする請求項17又は18の転がり軸受の余寿命診断方法。   The method for diagnosing the remaining life of a rolling bearing according to claim 17 or 18, wherein the threshold value in the determination step is 2.0. 前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕と潤滑油劣化とを識別するために、その特徴量(ケプストラムのクートシス)を算出し、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えたかどうかを判定し、
しきい値を超えているときは圧痕起点型はく離モードの異常があると判定し、
しきい値を超えていないときは潤滑油劣化モードの異常があると推定する、ことを特徴とする請求項1、2、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, the feature amount (cepstrum cootsis) is calculated in order to discriminate between the indentation and the lubricant deterioration for the roller bearing (3) to be diagnosed, and it is determined whether or not the cepstrum cotsis exceeds a threshold value. And
When the threshold value is exceeded, it is determined that there is an abnormality in the indentation origin type peeling mode,
8. The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 1 , wherein when the threshold value is not exceeded, it is estimated that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode.
前記判定段階におけるしきい値は、3.8である、ことを特徴とする請求項20の転がり軸受の余寿命診断方法。 21. The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 20 , wherein the threshold value in the determination step is 3.8. 前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕検出の結果がしきい値を超えていないとき、かつ潤滑油劣化検出の結果もしきい値を超えていないときに、その被診断転がり軸受(3)は正常であると判定する、ことを特徴とする請求項1、2、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。 In the determining step, when the indentation detection result of the diagnosed rolling bearing (3) does not exceed the threshold value and the result of the lubricant deterioration detection also does not exceed the threshold value, the diagnosed rolling bearing ( The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 1 , wherein 3) is determined to be normal. 前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕検出の結果がしきい値を超えているときであって、故障モードが特定できないとき、又は潤滑油劣化検出の結果がしきい値を超えているときであって、故障モードが特定できないときは、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、
人間により故障モードを判定し、診断する、ことを特徴とする請求項1、2、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。
In the determination step, when the result of the indentation detection exceeds the threshold value for the diagnostic rolling bearing (3) and the failure mode cannot be specified, or the result of the lubricant deterioration detection exceeds the threshold value. When the failure mode cannot be specified, it is recognized that it is a caution. The indentation amount, the lubricant deterioration amount, the indentation / lubricant identification amount are specified, and the time frequency distribution (wavelet) is displayed. ,
8. The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 1 , wherein a failure mode is determined and diagnosed by a human.
前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕検出の結果がしきい値を超えているときであって、ケプストラムのクートシスはしきい値を超えているときは、圧痕起点型はく離モードの異常があり、圧痕の発生があると判定し、圧痕起点型はく離モードでの余寿命を診断する、ことを特徴とする請求項1、2、5、6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。 In the determination step, when the result of indentation detection exceeds the threshold value for the diagnostic rolling bearing (3), and the cepstrum cootosis exceeds the threshold value, the indentation origin type peeling mode is set. There is a problem, it is determined that there is the generation of indentation, to assessing the remaining service life in the indentation-originated flaking mode, according to claim 1, 5, 6 or 7 remaining life diagnosis method of a rolling bearing of which is characterized in that . 前記判定段階において、被診断転がり軸受(3)について圧痕起点型はく離モードの異常したとき、又は潤滑油劣化モードの異常があると判定したときは、要注意であると認識し、圧痕量、潤滑油劣化量、圧痕/潤滑油識別量を特定し、時間周波数分布(ウェーブレット)を表示し、人間により故障モードを判定し、診断する、ことを特徴とする請求項1、5,6又は7の転がり軸受の余寿命診断方法。 If it is determined in the determination step that the indentation start-type separation mode of the diagnostic rolling bearing (3) is abnormal, or if it is determined that there is an abnormality in the lubricant deterioration mode, it is recognized that attention is required, and the amount of indentation, lubrication 8. The oil deterioration amount, the indentation / lubricant identification amount are specified, the time frequency distribution (wavelet) is displayed, the failure mode is determined and diagnosed by a human, and the diagnosis according to claim 1, 5 , 6, or 7 A method for diagnosing the remaining life of rolling bearings. 前記判定段階において、圧痕および潤滑油劣化検出のためのしきい値を、(a)BRGサイズ、(b)機器重量、(c)電動機出力、(d)機器種類、(e)これら(a)〜(d)の組み合わせにより変更する、ことを特徴とする請求項又は14の転がり軸受の余寿命診断手法。 In the determination step, threshold values for detecting indentation and lubricant deterioration are (a) BRG size, (b) equipment weight, (c) motor output, (d) equipment type, (e) these (a) The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to claim 4 or 14 , wherein the remaining life diagnosis method is changed according to a combination of (d). 前記判定段階において、圧痕および潤滑油劣化の検出に加え、機器のアンバランス、ミスアライメント、基礎のゆるみ等を周波数解析により診断する従来の故障検出手法を加えた、回転機のすべての故障を総合的に診断する、ことを特徴とした請求項1から26のいずれかの転がり軸受の余寿命診断手法。 In the judgment stage, in addition to detection of indentation and lubricant deterioration, all faults of rotating machines are added, including conventional fault detection methods that diagnose equipment unbalance, misalignment, loose foundations, etc. by frequency analysis. The remaining life diagnosis method for a rolling bearing according to any one of claims 1 to 26, characterized by:
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