JP4966114B2 - Vibration measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、回転体の振動変位を検出する振動測定システムに関する。 The present invention relates to a vibration measurement system that detects vibration displacement of a rotating body.
回転体の振動変位を検出する振動測定システムとしては、タービン、発電機、電動機などのローターの回転中の振動変位を検出し、回転体の診断を行うようにしたものがある。その診断を行う場合に回転機の回転数が変動する場合でも、適切な診断しきい値を迅速に設定することができるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a vibration measurement system that detects the vibration displacement of a rotating body, there is a system that detects vibration displacement during rotation of a rotor such as a turbine, a generator, or an electric motor to diagnose the rotating body. In some cases, an appropriate diagnosis threshold can be set quickly even when the rotational speed of the rotating machine fluctuates when performing the diagnosis (see, for example, Patent Document 1).
また、振動変位のアンバランス成分を評価するにあたっては、振動位相を検出するようにしている。すなわち、回転体ローターのアンバランスを検出するには、ローター回転中の振動変位を検出し、その振動変位だけでなく振動各周波数毎の位相を検出する必要がある。特に位相を検出する場合にあっては、測定部位毎に測定タイミングがあっていなければならない。 In evaluating the unbalance component of the vibration displacement, the vibration phase is detected. That is, in order to detect the unbalance of the rotor of the rotor, it is necessary to detect the vibration displacement during the rotation of the rotor, and to detect not only the vibration displacement but also the phase for each vibration frequency. In particular, when detecting the phase, there must be a measurement timing for each measurement site.
そこで、従来では、測定対象機器について複数の測定ポイント全てにセンサーを取り付けた場合には、それら全てのセンサーで同時に振動測定できるように、測定器と全てのセンサーとを信号線(ケーブル)で繋いで測定を行っていた。 Therefore, in the past, when sensors were attached to all measurement points of a measurement target device, the measuring instrument and all sensors were connected with signal lines (cables) so that vibration measurement could be performed simultaneously with all the sensors. The measurement was performed.
図3は従来の振動測定システムの構成図である。図3では、回転体として電動機1で負荷装置2を駆動するものを示している。電動機1に2個の加速度センサー11a、11b、負荷装置2に2個の加速度センサー11c、11dが取り付けられ、さらに、電動機1の軸受部に振動センサー12a、負荷装置2の軸受部に振動センサー12bが取り付けられ、ローターには回転パルス計13が取り付けられている。そして、これら加速度センサー11a〜11d、振動センサー12a、12b、回転パルス計13は、それぞれ信号線で計測器4のデータ収集ボックス5に接続され、データ収集ボックス5に接続されたパソコン6で計測信号を処理し診断できるようにしている。
しかし、従来の振動測定システムでは、測定対象機器について複数の測定ポイント全てにセンサー11、12、13を取り付け、それら全てのセンサー11、12、13から同時に振動測定を行う必要がある。そのため、測定器4と全てのセンサー11、12、13とを信号線(ケーブル)で繋いで測定を行わなければならない。従って、振動の測定に際しての段取り作業やケーブルの設置などコストが高くなっていた。
However, in the conventional vibration measurement system, it is necessary to attach
本発明の目的は、各種センサーと測定器との間の結線を無くし、しかも各種センサーの振動測定同時性を確保できる振動測定システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a vibration measurement system that eliminates the connection between various sensors and a measuring instrument and that can ensure the simultaneous measurement of vibrations of the various sensors.
本発明の振動測定システムは、測定対象機器である回転体と負荷装置との双方に加速度センサー機器と振動センサー機器を設け、前記測定対象機器のローターに回転パルスセンサー機器を設け、前記加速度センサー機器は、振動加速度を検出するための加速度センサーと、前記加速度センサーで検出した振動加速度信号をデジタル変換処理しそのデジタル信号を無線方式で計測器に伝送する無線伝送処理部とを有し、前記振動センサー機器は、測定対象機器である回転体と負荷装置との双方に設けられ、振動を検出するための振動センサーと、前記振動センサーで検出した振動信号をデジタル変換処理しそのデジタル信号を無線方式で計測器に伝送する無線伝送処理部とを有し、前記回転パルスセンサー機器は、回転数を検出するための回転パルス計と、回転パルス計で検出した回転パルス信号を無線方式で計測器に伝送する無線伝送処理部とを有し、前記加速度センサー機器、前記振動センサー機器及び回転パルスセンサー機器の無線伝送処理部に対し携帯端末から無線で測定指示を同時に送信し振動測定同時性を確保することを特徴とする。
In the vibration measurement system of the present invention, an acceleration sensor device and a vibration sensor device are provided in both the rotating body and the load device, which are measurement target devices, a rotation pulse sensor device is provided in the rotor of the measurement target device, and the acceleration sensor device includes an acceleration sensor for detecting the vibration acceleration, the vibration acceleration signal detected by the acceleration sensor to digital conversion process and a radio transmission processing unit for transmitting the digital signal to the instrument in a wireless manner, the vibration The sensor device is provided on both the rotating body and the load device, which are measurement target devices, and a vibration sensor for detecting vibration, and the vibration signal detected by the vibration sensor is digitally converted and the digital signal is wirelessly converted. A wireless transmission processing unit for transmitting to the measuring instrument, and the rotation pulse sensor device is a rotation for detecting the number of rotations. Has a pulse meter, a wireless transmission processing unit for transmitting a rotation pulse signal detected by the rotation pulse meter instrument wirelessly, the acceleration sensor device, wherein the vibration sensor device and the wireless transmission processing unit of the rotation pulse sensor device wherein the securing simultaneously transmitted vibration measurement simultaneity measurement instruction from the portable terminal wirelessly against the.
本発明によれば、各種センサーと測定器との間の結線を無くし、しかも各種センサーの振動測定同時性を確保でき、振動測定効率向上を図ることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to eliminate the connection between the various sensors and the measuring device, to ensure the vibration measurement simultaneity of the various sensors, and to improve the vibration measurement efficiency.
図1は本発明の実施の形態に係わる振動測定システムの構成図である。加速度センサー機器14は、回転体の振動加速度を検出し無線方式で計測器4に伝送するものであり、振動加速度を検出するための加速度センサー11と、加速度センサー11で検出した振動加速度信号をデジタル変換処理しそのデジタル信号を無線方式で計測器4に伝送する無線伝送処理部15とを有している。
FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration measurement system according to an embodiment of the present invention. The
振動センサー機器16は、回転体の振動を検出し無線方式で計測器4に伝送するもので、振動を検出するための振動センサー12と、振動センサー12で検出した振動信号をデジタル変換処理しそのデジタル信号を無線方式で計測器4に伝送する無線伝送処理部15とを有している。同様に、回転パルスセンサー機器17は、回転体の回転数を検出し無線方式で計測器4に伝送するものであり、回転数を検出するための回転パルス計13と、回転パルス計13で検出した回転パルス信号を無線方式で計測器に伝送する無線伝送処理部15とを有している。
The
計測器4では、加速度センサー機器14、振動センサー機器16、回転パルスセンサー機器17からの計測信号をデータ収集ボックス5に入力し、データ収集ボックス5に接続されたパソコン6で計測信号を処理し診断する。また、携帯端末(PDA)18は、加速度センサー機器14、振動センサー機器16、回転パルスセンサー機器17に対し、信号の測定条件や測定タイミング等を設定するものである。携帯端末18は送受信モジュールを有し、全てのセンサー11、12、13の測定タイミングの同期を取る。また、携帯端末18には測定・解析ソフトウェアが実装され、測定対象機器である回転体の容量・回転数に応じて振動レベルの異常有無を自動判定する機能を有している。ここで、加速度センサーを振動音響センサーに代え、振動音響計測を複数個の無線方式で同期を取りながら計測することも可能である。
In the
図2は無線伝送処理部15の構成図である。無線伝送処理部15は、加速度センサー11、振動センサー12、回転パルス計13などのセンサー19で計測された計測信号を前処理器20で入力する。前処理器20は、センサー19から得た電気信号に対してエイリアシングフィルター処理を行う。そして、信号処理器21では、センサーから得た電気信号の感度調整を行う。すなわち、検出する振動信号のレベルに応じて信号検出レンジ(電圧)、離散化周期、測定周波数帯域の調整機能を有し、測定対象毎に周波数帯域を調整する。例えば電動機の軸受けであれば1kHz以上の帯域を通過させ、同じくアンバランスなど軸振動に関しては逆に1kHz以下の帯域のみ通過させる処理を行う。A/D変換器26では、信号処理器21で処理された信号をデジタル化しメモリ22に格納する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the wireless
また、CPU23では計測した振動又は音の計測データに関して、その実効値やピーク値などの時間領域パラメータの算出と周波数解析を行う。メモリ22では、測定データに加えて、測定対象機器である回転体の情報とCPU23で求めた時間・周波数領域パラメータを1つのファイルとして記録する。通信モジュール24は、メモリ22に格納されたデータを計測器4に無線で送信する。タイマー初期化モジュール25は、CPU23に内蔵されたタイマー回路を初期化し、全てのセンサー11、12、13の測定タイミングの同期を取るために使用される。
Further, the
次に動作を説明する。例えば、振動測定については、振動信号を検出する振動センサー12を電動機1の軸受部に取り付け軸受部の振動を検出する。このとき振動センサー12が検出した振動音響信号は、無線伝送処理部15の前処理器20及び信号処理器21を経由し、A/D変換器26でA/D変換され、デジタル信号としてメモリ22に記憶され通信モジュール24により計測器4に送信される。
Next, the operation will be described. For example, for vibration measurement, a vibration sensor 12 that detects a vibration signal is attached to the bearing portion of the electric motor 1 to detect vibration of the bearing portion. At this time, the vibration acoustic signal detected by the vibration sensor 12 is A / D converted by the A /
この振動測定について、サンプリングレート並びに開始タイミングについてはCPU23に作用するソフトウェアで行う。予め測定器マスターである携帯端末18から振動センサー機器16に対して条件設定とタイマー初期化指令を送ることで調整する。
In this vibration measurement, the sampling rate and the start timing are performed by software acting on the
次に、タイマー初期化方法について説明する。加速度センサー機器14、振動センサー機器16、回転パルスセンサー機器17の無線伝送処理部15のCPU23に内蔵したそれぞれのタイマー回路に対し、予め有線で全てを接続し、タイマー回路をそれぞれ調整しておいた後に、同時性が確保された状態で振動計測を行う。
Next, a timer initialization method will be described. All of the timer circuits built in the
また、加速度センサー機器14、振動センサー機器16、回転パルスセンサー機器17の無線伝送処理部15のCPU23に内蔵したそれぞれのタイマー回路に対し、携帯端末18からタイマー回路の初期化を行う。初期化方法は以下の通りである。
In addition, the timer circuit is initialized from the
(1)電波時計受信による方法
図2に示した無線伝送処理部15のタイマー初期化モジュール25に電波時計受信回路を内蔵し、任意の時刻でタイマー回路を初期化するソフトウェアを用意する。このソフトウェアは、図2のCPU23上で動作し、マスターからの初期化コマンドに基づいてCPU23内部に組み込まれたタイマー回路を初期化すると共に測定時刻をセットする。そして、設定された時刻になったことを確認した後測定を開始する。これを複数のセンサー19の全てに行うことで、センサー間の測定同期を取ることができる。これにより、測定開始タイミングを調整された各々のセンサー19で振動測定行う。
(1) Method by Radio Clock Reception A radio clock receiver circuit is built in the
(2)赤外線受信による方法
図2に示した無線伝送処理部15のタイマー初期化モジュール25に赤外線受信モジュールを内蔵させる。この場合、各センサー19に赤外線受信部を用意する。これに対して測定毎に開始信号を送り各センサーに測定指示を行う。
(2) Method by Infrared Reception An infrared reception module is incorporated in the
(3)GPS(Global Positioning System)応用
各センサー19それぞれにGPS信号受信回路を内蔵し、マスターから測定時刻を指示する。各センサー19はその時刻を検知し、振動測定や回転パルスの計測を行う。この際、マスターからは各ノードに対してCPU23内のカレンダー用タイマーに対して時刻あわせ信号を用意する。これにより開始と終了タイミングとの同期を取ることが可能になる。
(3) GPS (Global Positioning System) application Each
本発明の実施の形態によれば、電動機など回転体のアンバランスを評価する際に、複数のセンサーと測定器とを無線で接続するので、ワイヤード結線する必要がなくなり、振動測定効率向上を図ることが可能になる。すなわち、携帯端末に送受信モジュールを用意し、測定タイミングの同期を取る手段を用意するので、センサーと測定器との間の結線を無くし、これにより測定効率を大幅に改善できる。 According to the embodiment of the present invention, when an unbalance of a rotating body such as an electric motor is evaluated, a plurality of sensors and a measuring device are wirelessly connected, so that there is no need for wired connection, and vibration measurement efficiency is improved. It becomes possible. That is, since a transmission / reception module is prepared in the portable terminal and a means for synchronizing the measurement timing is prepared, the connection between the sensor and the measuring device can be eliminated, thereby greatly improving the measurement efficiency.
1…電動機、2…負荷装置、4…計測器、5…データ収集ボックス、6…パソコン、7…、8…、9…、10…、11…加速度センサー、12…振動センサー、13…回転パルス計、14…加速度センサー機器、15…無線伝送処理部、16…振動センサー機器、17…回転パルスセンサー機器、18…携帯端末、19…センサー、20…前処理器、21…信号処理器、22…メモリ、23…CPU、24…通信モジュール、25…タイマー初期化モジュール、26…A/D変換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motor, 2 ... Load apparatus, 4 ... Measuring instrument, 5 ... Data collection box, 6 ... Personal computer, 7 ..., 8 ..., 9 ..., 10 ..., 11 ... Accelerometer, 12 ... Vibration sensor, 13 ...
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