JP5039508B2 - 回転機械装置の監視診断システム - Google Patents
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Description
本発明は、回転機械装置の監視診断システムに関し、詳しくは、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断するものである。
一般に、回転機械装置の運転状態を計測、診断する設備診断システムにおいては、運転機械装置の運転時の振動や音を計測することによって、装置の状態の定量化および状態監視を行っている。
回転機械装置の運転時に回転数やプロセス状態などの運転状態パラメータが変化しない場合には、振動や音の計測値は比較的安定し、設備状態の定量化と診断が容易である。
回転機械装置の運転時に回転数やプロセス状態などの運転状態パラメータが変化しない場合には、振動や音の計測値は比較的安定し、設備状態の定量化と診断が容易である。
しかし、回転数やプロセス状態などの運転状態パラメータの変化を伴う回転機械装置においては、振動や音の計測値が回転数の変化等の運転状態パラメータの変化に応じて変動することがある。このため、計測値に上昇あるいは下降といった顕著な変化が見られた場合、該変化が回転機械装置の劣化や故障による異常なのか、運転状態の変化に伴うものなのかが容易に判断ができない。
そこで、従来、運転状態パラメータの変化や回転機械装置の経年劣化などの影響を勘案し、振動や音などの計測値や診断基準値に対して、直線、対数、累乗、指数、多項式などの近似式を用いて補正処理を行なうことで、故障による異常のみを抽出し、回転機械装置の監視・診断の信頼性を向上させる種々の方法が提案されている。
例えば、特開２００３−５８２３３号公報（特許文献１）は、回転機械装置の経年劣化を勘案して、診断基準値を補正し異常診断を行う方法が提案されている。該診断方法は、設備のプロセス量とその診断基準値との偏差により回転機械装置の劣化状態を診断するものであり、過去の診断基準値と現在値より多項式近似式を用いて予測演算式を算出し、該予測演算式により次回の診断基準予測値を算出している。該次回の診断基準予測値と過去に既に算出した現在の診断基準値との差分値を求め、該差分値が一定値を超えている場合は、現在の診断基準値を予測演算式上の値に補正している。該構成により、回転機械装置の経年劣化による影響を勘案して、現状運転に適した設備の診断を行っている。
例えば、特開２００３−５８２３３号公報（特許文献１）は、回転機械装置の経年劣化を勘案して、診断基準値を補正し異常診断を行う方法が提案されている。該診断方法は、設備のプロセス量とその診断基準値との偏差により回転機械装置の劣化状態を診断するものであり、過去の診断基準値と現在値より多項式近似式を用いて予測演算式を算出し、該予測演算式により次回の診断基準予測値を算出している。該次回の診断基準予測値と過去に既に算出した現在の診断基準値との差分値を求め、該差分値が一定値を超えている場合は、現在の診断基準値を予測演算式上の値に補正している。該構成により、回転機械装置の経年劣化による影響を勘案して、現状運転に適した設備の診断を行っている。
一方、振動や音などの計測値に補正を行うことで、運転状態パラメータの変化による影響を除去し、回転機械装置の劣化や故障による異常のみを抽出することも可能である。
この場合、回転機械装置はその機械構造や設置状態などによって決まる固有の複雑な振動応答特性を持っているため、運転状態パラメータの変化に対応する振動応答特性を簡易的な近似式で表現し該振動応答特性を元に補正を行うと、補正の誤差が大きくなり、逆に補正を行ったことによる誤診断が生じるリスクが高くなるという問題がある。
この場合、回転機械装置はその機械構造や設置状態などによって決まる固有の複雑な振動応答特性を持っているため、運転状態パラメータの変化に対応する振動応答特性を簡易的な近似式で表現し該振動応答特性を元に補正を行うと、補正の誤差が大きくなり、逆に補正を行ったことによる誤診断が生じるリスクが高くなるという問題がある。
また、振動や音などの計測値への運転状態パラメータの影響の度合いは、計測センサの設置位置や設置方法によって変わるため、近似式を用いて振動や音などの計測値や診断基準値の補正を行う場合、センサの設置位置ごとに最適な近似式とその係数を調整する必要がある。
しかし、回転機械を多数設置した大型の回転機械設備では、設置するセンサ数は数百点にも上る場合があり、現実には設置位置毎に近似式と係数を調整するには非常に多大な労力が必要となる。このため、全ての設置位置の近似式と係数を一律に同じ近似式と係数に設定して運用している場合が多く、センサの設置位置毎に適切な補正がなされていないという問題点がある。さらに、センサの設置位置によっては、補正を行うことが原因で誤動作を誘発してしまうという問題がある。
しかし、回転機械を多数設置した大型の回転機械設備では、設置するセンサ数は数百点にも上る場合があり、現実には設置位置毎に近似式と係数を調整するには非常に多大な労力が必要となる。このため、全ての設置位置の近似式と係数を一律に同じ近似式と係数に設定して運用している場合が多く、センサの設置位置毎に適切な補正がなされていないという問題点がある。さらに、センサの設置位置によっては、補正を行うことが原因で誤動作を誘発してしまうという問題がある。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、運転状態パラメータが変化する回転機械装置を、簡単かつ確実に監視及び異常の診断を行えるようにすることを課題としている。
前記課題を解決するため、第１の本発明として、
回転機械装置の回転駆動により振動が発生する箇所に設置した振動検出センサまたは振動音検出センサと、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサと接続した監視診断装置と、
前記監視診断装置と接続し、該監視診断装置で異常診断がなされた時に警報を出力する警報通知手段とを備え、
前記監視診断装置は、前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と、該検出時における前記回転機械装置の回転数または該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積した前記相関データに基づいて補正テーブルを自動作成すると共に、警報レベルを設定する演算処理部と、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値を前記補正テーブルに応じて補正し、前記計測値と前記警報レベルとを比較して警報判定を行う判定部とを備え、
前記監視診断装置の判定部で警報判定がなされた時に前記警報通知手段に警報を通知しており、
前記演算処理部で作成する補正テーブルは計測値補正テーブルであり、
前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記計測値補正テーブルを作成していることを特徴とする回転機械装置の監視診断システムを提供している。
また、第２の発明として、
回転機械装置の回転駆動により振動が発生する箇所に設置した振動検出センサまたは振動音検出センサと、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサと接続した監視診断装置と、
前記監視診断装置と接続し、該監視診断装置で異常診断がなされた時に警報を出力する警報通知手段とを備え、
前記監視診断装置は、前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と、該検出時における前記回転機械装置の回転数または該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積した前記相関データに基づいて補正テーブルを自動作成すると共に、警報レベルを設定する演算処理部と、
前記警報レベルを前記補正テーブルに応じて補正し、前記計測値と前記警報レベルとを比較して警報判定を行う判定部とを備え、
前記監視診断装置の判定部で警報判定がなされた時に前記警報通知手段に警報を通知しており、
前記演算処理部で作成する補正テーブルは警報レベル補正テーブルであり、
該警報レベル補正テーブルは、前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記警報レベル補正テーブルを作成していることを特徴とする回転機械装置の監視診断システムを提供している。
回転機械装置の回転駆動により振動が発生する箇所に設置した振動検出センサまたは振動音検出センサと、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサと接続した監視診断装置と、
前記監視診断装置と接続し、該監視診断装置で異常診断がなされた時に警報を出力する警報通知手段とを備え、
前記監視診断装置は、前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と、該検出時における前記回転機械装置の回転数または該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積した前記相関データに基づいて補正テーブルを自動作成すると共に、警報レベルを設定する演算処理部と、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値を前記補正テーブルに応じて補正し、前記計測値と前記警報レベルとを比較して警報判定を行う判定部とを備え、
前記監視診断装置の判定部で警報判定がなされた時に前記警報通知手段に警報を通知しており、
前記演算処理部で作成する補正テーブルは計測値補正テーブルであり、
前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記計測値補正テーブルを作成していることを特徴とする回転機械装置の監視診断システムを提供している。
また、第２の発明として、
回転機械装置の回転駆動により振動が発生する箇所に設置した振動検出センサまたは振動音検出センサと、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサと接続した監視診断装置と、
前記監視診断装置と接続し、該監視診断装置で異常診断がなされた時に警報を出力する警報通知手段とを備え、
前記監視診断装置は、前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と、該検出時における前記回転機械装置の回転数または該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積した前記相関データに基づいて補正テーブルを自動作成すると共に、警報レベルを設定する演算処理部と、
前記警報レベルを前記補正テーブルに応じて補正し、前記計測値と前記警報レベルとを比較して警報判定を行う判定部とを備え、
前記監視診断装置の判定部で警報判定がなされた時に前記警報通知手段に警報を通知しており、
前記演算処理部で作成する補正テーブルは警報レベル補正テーブルであり、
該警報レベル補正テーブルは、前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記警報レベル補正テーブルを作成していることを特徴とする回転機械装置の監視診断システムを提供している。
本発明の監視診断システムは、回転機械装置の初期調整時に、振動検出センサまたは振動音検出センサの計測値と、該計測時における回転数等の運転状態パラメータとからなる相関データを蓄積して記憶部に記憶する。監視診断装置は蓄積された相関データを用いて回転機械装置が異常か否かを診断する基準となる警報レベルを設定している。
初期調整期間終了後、回転機械装置の通常運転時には、監視診断装置の判定部は振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値を前記補正テーブルに応じて補正し、計測値と警報レベルを比較して回転機械装置の状態の監視診断を行い、警報判定がなされた時に警報通知手段に警報を表示している。
初期調整期間終了後、回転機械装置の通常運転時には、監視診断装置の判定部は振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値を前記補正テーブルに応じて補正し、計測値と警報レベルを比較して回転機械装置の状態の監視診断を行い、警報判定がなされた時に警報通知手段に警報を表示している。
このように、運転状態パラメータと振動検出センサまたは振動音検出センサの計測値等からなる相関データに基づいて作成した補正テーブルを用いて、振動検出センサまたは振動音検出センサの計測値を補正することで、回転機械装置の振動や音の計測値が回転数の変化等の運転状態パラメータの変化にあわせて変動する場合等、運転状態パラメータの影響を除去することができる。その結果、回転機械装置の劣化や故障などの異常による計測値の変化のみを明確にして、回転機械装置の監視診断を行うことができる。
また、補正テーブルは演算処理部において自動的に作成が可能であるため設定の手間を省くことができ、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断することができる。
また、補正テーブルは演算処理部において自動的に作成が可能であるため設定の手間を省くことができ、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断することができる。
具体的には、前記のように、演算処理部で作成する補正テーブルは計測値補正テーブルであり、
前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記計測値補正テーブルを作成している。
前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記計測値補正テーブルを作成している。
運転状態パラメータの範囲を複数区間に区分し区分毎に補正比を算出することで、簡易的に近似式で求めた補正係数等を用いて補正を行う場合に比べ、運転状態に合わせて細かく補正比を算出することができ、運転状態パラメータの影響をより除去しやすくなり、回転機械装置の監視診断の誤動作のリスクを減らして確実に監視診断することができる。
また、第２の発明では、前記演算処理部で作成する補正テーブルは警報レベル補正テーブルであり、
該警報レベル補正テーブルは、前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記警報レベル補正テーブルを作成している。
該警報レベル補正テーブルは、前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記警報レベル補正テーブルを作成している。
振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を補正して警報レベルと比較するのではなく、警報レベルを補正テーブルを用いて補正し、振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と比較して回転機械装置の監視診断を行っても運転状態パラメータの影響を除去することができる。よって、回転機械装置の劣化や故障などの異常による計測値の変化のみを明確にして回転機械装置の監視診断を行うことができる。
前記警報レベルは、注意レベル、危険レベル等の複数レベルで設定していることが好ましい。
警報レベルを複数設け、注意レベル、危険レベルの各レベルと計測値との比較により監視診断を行うことで、より詳細に回転機械装置の状態を監視することができる。
警報レベルを複数設け、注意レベル、危険レベルの各レベルと計測値との比較により監視診断を行うことで、より詳細に回転機械装置の状態を監視することができる。
前記振動検出センサまたは振動音検出センサは複数箇所に設置し、各振動検出センサまたは振動音検出センサの設置位置毎に前記補正テーブルを作成すると共に前記警報レベルを設定し、各振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値の警報判定を行うことが好ましい。
前記構成によれば、補正テーブルは振動検出センサまたは振動音検出センサの設置箇所毎に作成しているため、従来技術のように一律に同じ係数等を設定するのではなく、設定箇所毎に最適な比を設定することができ、振動検出センサまたは振動音検出センサの設置箇所毎で異なる振動応答特性に合わせた補正を行うことができる。
また、補正テーブルは演算処理部において自動的に作成が可能であるため、振動検出センサまたは振動音検出センサの設置箇所毎に一つ一つ設定する必要がなく、設定の手間を省くことができ、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断することができる。
前記構成によれば、補正テーブルは振動検出センサまたは振動音検出センサの設置箇所毎に作成しているため、従来技術のように一律に同じ係数等を設定するのではなく、設定箇所毎に最適な比を設定することができ、振動検出センサまたは振動音検出センサの設置箇所毎で異なる振動応答特性に合わせた補正を行うことができる。
また、補正テーブルは演算処理部において自動的に作成が可能であるため、振動検出センサまたは振動音検出センサの設置箇所毎に一つ一つ設定する必要がなく、設定の手間を省くことができ、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断することができる。
運転状態パラメータは、回転数に限らず、回転機械装置への負荷条件として、回転機械装置がモータの場合は負荷される電力、電流、電圧、ポンプの場合は流体圧、流量、流体粘度、油温度、オンロード、アンロード、ファンの場合は風量、ダンパ開度、圧延機の場合は圧延材有無、圧延材料の品種、圧延材料の板厚、ロール設備の場合は張力、搬送設備の場合は搬送材料の有無から選択され、さらに、回転機械装置の回転駆動時における温度条件、湿度条件を含めることが好ましい。
回転機械装置の運転に伴い上記の負荷条件が変動した場合、前記振動検出センサまたは振動音検出センサの計測値も変動するため、上記の負荷条件を運転状態パラメータとして相関データを蓄積し、比を求めて回転機械装置の監視診断を行うことができる。
回転機械装置の運転に伴い上記の負荷条件が変動した場合、前記振動検出センサまたは振動音検出センサの計測値も変動するため、上記の負荷条件を運転状態パラメータとして相関データを蓄積し、比を求めて回転機械装置の監視診断を行うことができる。
前述したように、本発明の回転機械装置の監視診断システムによれば、振動検出センサまたは振動音検出センサの計測値または警報レベルを、運転状態パラメータを含めた相関データから作成した補正テーブルを用いて補正しているため、運転状態パラメータの影響を除去することができる。よって、回転機械装置の劣化や故障などの異常による計測値の変化のみを明確にして回転機械装置の監視診断を行うことができる。
また、補正テーブルは演算処理部において自動的に作成が可能であるため設定の手間を省くことができ、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断することができる。
また、補正テーブルは演算処理部において自動的に作成が可能であるため設定の手間を省くことができ、回転機械装置を簡単かつ確実に監視診断することができる。
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７に本発明の第１実施形態を示す。
本発明の回転機械装置の監視診断システム１０は、工場内に設置する回転機械装置のひとつであるポンプの状態を連続的に監視して、その状態を診断するものとしている。
図１に示すように、監視診断システム１０は監視診断されるポンプ設備１１に振動検出センサ２０を複数搭載しており、該振動検出センサ２０と接続した監視診断装置３０と、該監視診断装置３０と接続した警報通知手段を構成するモニタ４０と、ポンプの回転数を計測する回転計２１を備えている。
図１乃至図７に本発明の第１実施形態を示す。
本発明の回転機械装置の監視診断システム１０は、工場内に設置する回転機械装置のひとつであるポンプの状態を連続的に監視して、その状態を診断するものとしている。
図１に示すように、監視診断システム１０は監視診断されるポンプ設備１１に振動検出センサ２０を複数搭載しており、該振動検出センサ２０と接続した監視診断装置３０と、該監視診断装置３０と接続した警報通知手段を構成するモニタ４０と、ポンプの回転数を計測する回転計２１を備えている。
監視診断システム１０は、図２に示す動作でポンプの状態の監視診断を行っている。
まず、ポンプ設備１１の初期調整期間中に、振動検出センサ２０で検出された計測値と、検出時におけるポンプの回転数からなる相関データを監視診断装置３０に蓄積する。
次に、監視診断装置３０は該蓄積された相関データを用いて計測値補正テーブルＴ１を自動生成する。
初期調整期間終了後、ポンプ設備１１の通常運転時には、監視診断装置３０は計測値補正テーブルＴ１を用いてポンプの状態の監視診断を行っている。
まず、ポンプ設備１１の初期調整期間中に、振動検出センサ２０で検出された計測値と、検出時におけるポンプの回転数からなる相関データを監視診断装置３０に蓄積する。
次に、監視診断装置３０は該蓄積された相関データを用いて計測値補正テーブルＴ１を自動生成する。
初期調整期間終了後、ポンプ設備１１の通常運転時には、監視診断装置３０は計測値補正テーブルＴ１を用いてポンプの状態の監視診断を行っている。
振動検出センサ２０は、ポンプの回転駆動により振動が発生する複数の箇所に設置している。本実施形態においては、ポンプ設備１１は基礎架台１１ａ上に設けたポンプ駆動用モータの反負荷側軸受架台１１ｂ、負荷側軸受架台１１ｃ、カップリング側軸受架台１１ｄ、反カップリング側軸受架台１１ｅの上部にそれぞれ振動検出センサ２０Ａ〜２０Ｄを取り付け、測定位置は４箇所としている。また、回転計２１はカップリング側軸受架台１１ｄに取り付けている。
なお、説明を簡単とするため、振動検出センサ２０を前記のように４カ所としているが、回転機械装置に種類によっては非常に多数の振動検出センサを取り付けている。
なお、説明を簡単とするため、振動検出センサ２０を前記のように４カ所としているが、回転機械装置に種類によっては非常に多数の振動検出センサを取り付けている。
監視診断装置３０は、図３に示すように、記録部３１と、処理部３２と、入出力部３３を備えており、処理部３２は演算処理部３４と判定部３５を備えている。
入出力部３３は振動検出センサ２０及び回転計２１と接続して、振動検出センサ２０及び回転計２１から計測値を受信している。また、モニタ４０と接続して、モニタ４０に警告を表示するよう信号を出力している。なお、振動検出センサ２０及び回転計２１とは無線で接続していてもよい。
入出力部３３は振動検出センサ２０及び回転計２１と接続して、振動検出センサ２０及び回転計２１から計測値を受信している。また、モニタ４０と接続して、モニタ４０に警告を表示するよう信号を出力している。なお、振動検出センサ２０及び回転計２１とは無線で接続していてもよい。
記録部３１は、振動検出センサ２０で検出された計測値と、該検出時におけるポンプの回転数および該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積している。本実施形態では、振動検出センサ２０で検出された計測値と、該計測時におけるポンプの回転数のデータと共に、流体圧、流量、流体粘度、油温度、オンロード、オフロート等のポンプ設備１１に負荷される条件のデータを蓄積している。
前記相関データの蓄積は、ポンプ設備１１の初期調整期間に行われ、初期調整期間は例えば１週間から３ヶ月程度である。記録部３１は、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発性メモリや、ＲＯＭ，ＲＡＭなどから構成している。
前記相関データの蓄積は、ポンプ設備１１の初期調整期間に行われ、初期調整期間は例えば１週間から３ヶ月程度である。記録部３１は、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発性メモリや、ＲＯＭ，ＲＡＭなどから構成している。
処理部３２はＣＰＵ等から構成しており、演算処理部３４は初期調整期間の終了時に、記録部３１に蓄積した前記相関データに基づいて計測値補正テーブルＴ１を自動作成している。かつ、該作成した計測値補正テーブルＴ１より振動検出センサ２０で検出した計測値の補正比を設定している。該計測値補正テーブルＴ１は、振動検出センサ２０の設定位置毎に自動的に作成している。計測値補正テーブルＴ１の詳細は後述する。
また、演算処理部３４は前記相関テーブルを用いて警報レベルを設定している。警報レベルは、注意レベル、危険レベル等の複数レベルで設定しており、例えば、注意レベルは後述するスケール補正基準値の３倍、危険レベルは、スケール補正基準値の５倍と定めている。
また、演算処理部３４は前記相関テーブルを用いて警報レベルを設定している。警報レベルは、注意レベル、危険レベル等の複数レベルで設定しており、例えば、注意レベルは後述するスケール補正基準値の３倍、危険レベルは、スケール補正基準値の５倍と定めている。
判定部３５は、初期調整期間の終了後のポンプ設備１１の監視診断を行っており、演算処理部３４で生成した計測値補正テーブルＴ１の補正比と警報レベルとを用い、振動検出センサ２０で検出した計測値を補正比に応じて補正し、該補正計測値と設定した警報レベルとを比較して警報判定を行っている。
モニタ４０は監視診断装置３０の入出力部３３と接続しており、該監視診断装置３０の判定部３５で異常診断がなされた時に警報を表示している。なお、モニタ４０にスピーカーを取り付け、音声または警告音により警告を通知してもよい。
演算処理部３４における計測値補正テーブルＴ１の自動生成方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。
演算処理部３４は、ポンプ設備１１の初期調整期間中に記憶部に相関データを蓄積している。
演算処理部３４は、ポンプ設備１１の初期調整期間中に記憶部に相関データを蓄積している。
ステップＳ１１では、回転数等の運転状態パラメータの範囲を一定間隔の複数の区間に分割する。
図５は計測値補正テーブルＴ１の例であり、本実施形態では、ポンプの運転時にポンプが回転し得る回転数の範囲が０ｒｐｍ（revolutions per minute）〜２０００ｒｐｍである場合、該回転数の範囲を２０ｒｐｍの間隔で１００の区分に分割している。
ステップＳ１２では、演算処理部３４は、ポンプ設備１１の初期調整期間中の回転計２１の計測値である回転数と振動検出センサ２０の計測値の相関データを記憶部から読み出し、回転数に応じて振動検出センサ２０の計測値を区分毎に区分している。
図５は計測値補正テーブルＴ１の例であり、本実施形態では、ポンプの運転時にポンプが回転し得る回転数の範囲が０ｒｐｍ（revolutions per minute）〜２０００ｒｐｍである場合、該回転数の範囲を２０ｒｐｍの間隔で１００の区分に分割している。
ステップＳ１２では、演算処理部３４は、ポンプ設備１１の初期調整期間中の回転計２１の計測値である回転数と振動検出センサ２０の計測値の相関データを記憶部から読み出し、回転数に応じて振動検出センサ２０の計測値を区分毎に区分している。
ステップＳ１３では、各区間別に振動検出センサ２０の計測値の平均値を算出し、該平均値を区間別代表値とする。なお、区間別代表値算出時には前後複数区間との移動平均処理を行い、各区間の間で算出値を平滑化して、振動検出センサ２０の計測値のノイズを除去している。移動平均処理はデータ数が少なくかつノイズデータが多く含まれる場合に効果がある。
移動平均処理を行った場合、自区間の区間別代表値は(自区間の計測値＋前後５区間の計測値)の平均としている。前後区間の数は１以上５区間以下であることが好ましい。
移動平均処理を行った場合、自区間の区間別代表値は(自区間の計測値＋前後５区間の計測値)の平均としている。前後区間の数は１以上５区間以下であることが好ましい。
図６に、振動検出センサ２０の計測値と、回転数で区分した各区間別代表値との関係を連続して示している。
図６（Ａ）は移動平均処理を行わない場合であり、実線の区間別代表値は回転数に対して平滑化されていない。
一方、図６（Ｂ）は前後５区間の計測値を用いて移動平均処理を行った場合であり、実線の区間別代表値は回転数に対して変化が滑らかになっており、ノイズが除去されている。
図６（Ａ）は移動平均処理を行わない場合であり、実線の区間別代表値は回転数に対して平滑化されていない。
一方、図６（Ｂ）は前後５区間の計測値を用いて移動平均処理を行った場合であり、実線の区間別代表値は回転数に対して変化が滑らかになっており、ノイズが除去されている。
ステップＳ１４では、回転数で分割した１００の区分のうちからスケール補正基準区間を１つ決定する。スケール補正基準区間は、回転数やプロセス状態量などの運転状態パラメータの重心区間であり、回転数やプロセス状態量などの運転状態パラメータの範囲中で最もデータ数が多い区間としている。なお、予め任意指定した区間をスケール補正基準区間としてもよい。
本実施形態では、図５に示すように、区間Ｎｏ．５の回転数８１〜１００ｒｐｍで振動検出センサ２０の計測値の数が多いため、該区間を重心区間であるスケール補正基準区間としている。
スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とする。
本実施形態では、図５に示すように、区間Ｎｏ．５の回転数８１〜１００ｒｐｍで振動検出センサ２０の計測値の数が多いため、該区間を重心区間であるスケール補正基準区間としている。
スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とする。
ステップＳ１５では、区間毎の区間別代表値とスケール補正基準値との補正比を区間毎に算出する。補正比はスケール補正基準値を区間別代表値で除算したもの、即ち、補正比＝スケール補正基準値／区間別代表値で求められる。
なお、区間によっては計測値が無い場合がある。この場合、該区間の補正比は、計測値無し区間の直近の上方、下方それぞれの計測値有り区間代表値の直線近似から算出することにより、過剰な計測値補正を防止している。
また、回転数やプロセス状態量などの運転状態パラメータの最低値から計測値が存在する最低区間までの補正比は、計測値が存在する最低区間の値と同じものを採用している。これは、単純に直線近似式の傾きから得られる推定の補正比を用いて過剰な計測値補正を行ってしまうことを防止するためである。
本実施形態では、区間Ｎｏ．１は計測値が無いため、直近の計測値有りの区間Ｎｏ．２の補正比を採用している。
また、回転数やプロセス状態量などの運転状態パラメータの最低値から計測値が存在する最低区間までの補正比は、計測値が存在する最低区間の値と同じものを採用している。これは、単純に直線近似式の傾きから得られる推定の補正比を用いて過剰な計測値補正を行ってしまうことを防止するためである。
本実施形態では、区間Ｎｏ．１は計測値が無いため、直近の計測値有りの区間Ｎｏ．２の補正比を採用している。
また、回転数やプロセス状態量などの運転状態パラメータの最高値（例えば「スパン値」）から計測値が存在する最高区間までの補正比は、計測値が存在する最高区間の値と同じものを採用している。これは単純に直線近似式の傾きから得られる推定の補正比を用いて過剰な計測値補正を行ってしまうことを防止するためである。
本実施形態では、区間Ｎｏ．９９、区間Ｎｏ．１００は計測値が無いため、直近の計測値有りの区間Ｎｏ．９８の補正比を採用している。
本実施形態では、区間Ｎｏ．９９、区間Ｎｏ．１００は計測値が無いため、直近の計測値有りの区間Ｎｏ．９８の補正比を採用している。
ステップＳ１６では、演算処理部３４は、区間毎の回転数の運転状態パラメータと、区間毎に求めた該補正比とから計測値補正テーブルＴ１を作成し、記憶部に記憶させている。
次に、初期調整期間終了後、ポンプ設備１１が通常運転に入った場合に、監視診断システム１０がポンプ設備１１の状態の監視診断を行う動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ２１では、監視診断装置３０が振動検知センサから計測値を受け取ると共に、回転計２１から回転数の計測値を受け取る。例えば、振動検知センサの計測値が３．００ｍ／ｓ２で、回転数が７０ｒｐｍであったとする。
ステップＳ２２では、判定部３５は記憶部の計測値補正テーブルＴ１から、計測した回転数に対応する区間の補正比を読み出す。図５より、回転数が７０ｒｐｍの区間の補正比は１．４０である。また、記憶部より警報レベルを読み出している。警報レベルは、演算処理部３４において注意レベルと危険レベルが設定されている。
ステップＳ２３では、判定部３５は振動検知センサの計測値に補正比を乗算して補正する。上記例の場合、補正された計測値は３．００ｍ／ｓ２×１．４０＝４．２０ｍ／ｓ２となる。
ステップＳ２２では、判定部３５は記憶部の計測値補正テーブルＴ１から、計測した回転数に対応する区間の補正比を読み出す。図５より、回転数が７０ｒｐｍの区間の補正比は１．４０である。また、記憶部より警報レベルを読み出している。警報レベルは、演算処理部３４において注意レベルと危険レベルが設定されている。
ステップＳ２３では、判定部３５は振動検知センサの計測値に補正比を乗算して補正する。上記例の場合、補正された計測値は３．００ｍ／ｓ２×１．４０＝４．２０ｍ／ｓ２となる。
ステップＳ２４では、判定部３５は補正された計測値を警報レベルと比較している。
補正された計測値が注意レベルより小さければ、ステップＳ２５において、ポンプ設備１１は正常に動作しているものと判断する。補正された計測値が注意レベル以上であって危険レベルより小さければ、ステップＳ２６においてモニタ４０にポンプ設備１１が注意状態にある警報を表示する。補正された計測値が危険レベル以上であれば、ステップＳ２７においてモニタ４０にポンプ設備１１が危険状態にある警報を表示する。
補正された計測値が注意レベルより小さければ、ステップＳ２５において、ポンプ設備１１は正常に動作しているものと判断する。補正された計測値が注意レベル以上であって危険レベルより小さければ、ステップＳ２６においてモニタ４０にポンプ設備１１が注意状態にある警報を表示する。補正された計測値が危険レベル以上であれば、ステップＳ２７においてモニタ４０にポンプ設備１１が危険状態にある警報を表示する。
監視診断システム１０は図７に示すポンプ設備１１の状態の監視診断を行う動作を、振動検出センサ２０の設置位置毎に、1秒〜数分間隔の計測タイミングで行っている。
なお、本実施形態では運転状態パラメータを回転数と設定したが、前記した流体圧、流量等の運転状態パラメータを組み合わせて設定してもよい。
本発明によれば、振動検出センサ２０で振動計測時に、その時点の運転状態パラメータと自動で作成された計測値補正テーブルＴ１の補正比に応じて計測値を補正してデータ管理を行っている。よって、運転状態による変化の影響を除去することができ、ポンプ設備の劣化や故障などの異常による計測値の変化のみを明確にしてポンプ設備の監視診断を行うことができる。
また、計測値補正テーブルＴ１は演算処理部３４において自動的に作成が可能であるため設定の手間を省くことができ、ポンプ設備を簡単かつ確実に監視診断することができる。
なお、第１実施形態は回転機械装置としてポンプ設備を監視診断の対象としているが、他のモータ、減速機、ロール、ファン等の回転機械装置を監視診断の対象とした場合に、同様な作用効果を有する。
また、計測値補正テーブルＴ１は演算処理部３４において自動的に作成が可能であるため設定の手間を省くことができ、ポンプ設備を簡単かつ確実に監視診断することができる。
なお、第１実施形態は回転機械装置としてポンプ設備を監視診断の対象としているが、他のモータ、減速機、ロール、ファン等の回転機械装置を監視診断の対象とした場合に、同様な作用効果を有する。
図８及び図９に本発明の第２実施形態を示す。
第１実施形態では前記演算処理部３４で、相関データに基づいて計測値補正テーブルＴ１を自動作成していたが、第２実施形態では警報レベル補正テーブルＴ３を自動作成している。
図８は警報レベル補正テーブルＴ３の例である。図４のステップＳ１５で、区間毎の区間別代表値とスケール補正基準値との補正比の求め方が第１実施形態と異なっており、補正比は区間別代表値をスケール補正基準値で除算したもの、即ち、補正比＝区間別代表値／スケール補正基準値で求められる。
第１実施形態では前記演算処理部３４で、相関データに基づいて計測値補正テーブルＴ１を自動作成していたが、第２実施形態では警報レベル補正テーブルＴ３を自動作成している。
図８は警報レベル補正テーブルＴ３の例である。図４のステップＳ１５で、区間毎の区間別代表値とスケール補正基準値との補正比の求め方が第１実施形態と異なっており、補正比は区間別代表値をスケール補正基準値で除算したもの、即ち、補正比＝区間別代表値／スケール補正基準値で求められる。
次に、初期調整期間終了後、ポンプ設備１１が通常運転に入った場合に、監視診断システム１０がポンプ設備１１の状態の監視診断を行う動作を図９のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ３１では、監視診断装置３０が振動検知センサから計測値を受け取ると共に、回転計２１から回転数の計測値を受け取る。例えば、振動検知センサの計測値が９．５０ｍ／ｓ２で、回転数が１９５０ｒｐｍであったとする。
ステップＳ３２では、判定部３５は記憶部の警報レベル補正テーブルＴ３から、計測した回転数に対応する区間の補正比を読み出すと共に、警報レベルを読み出している。例えば、図８より、回転数が１９５０ｒｐｍの区間の補正比は１．８０であり、警報レベルは、演算処理部３４により注意レベルが６．００ｍ／ｓ２、危険レベルが８．００ｍ／ｓ２、と設定されている。
ステップＳ３３では、判定部３５は警報レベルに補正比を乗算して補正する。本実施形態の場合、補正された警報レベルの注意レベルは６．００ｍ／ｓ２×１．８０＝１０．８０ｍ／ｓ２、補正された危険レベルは８．００ｍ／ｓ２×１．８０＝１４．４０ｍ／ｓ２である。
ステップＳ３２では、判定部３５は記憶部の警報レベル補正テーブルＴ３から、計測した回転数に対応する区間の補正比を読み出すと共に、警報レベルを読み出している。例えば、図８より、回転数が１９５０ｒｐｍの区間の補正比は１．８０であり、警報レベルは、演算処理部３４により注意レベルが６．００ｍ／ｓ２、危険レベルが８．００ｍ／ｓ２、と設定されている。
ステップＳ３３では、判定部３５は警報レベルに補正比を乗算して補正する。本実施形態の場合、補正された警報レベルの注意レベルは６．００ｍ／ｓ２×１．８０＝１０．８０ｍ／ｓ２、補正された危険レベルは８．００ｍ／ｓ２×１．８０＝１４．４０ｍ／ｓ２である。
ステップＳ３４では、判定部３５は該補正された警報レベルと振動検出センサ２０の計測値を比較している。計測値が補正された注意レベルより小さければ、ステップＳ３５において、ポンプ設備１１は正常に動作しているものと判断する。計測値が補正された注意レベル以上であって危険レベルより小さければ、ステップＳ３６においてモニタ４０にポンプ設備１１が注意状態にある警報を表示する。計測値が補正された危険レベル以上であれば、ステップＳ３７においてモニタ４０にポンプ設備１１が危険状態にある警報を表示する。
本第二実施形態の場合は、振動検出センサ２０の計測値が９．５０ｍ／ｓ２であり、警報レベルの補正された注意レベルは１０．８０ｍ／ｓ２であるため、計測値が補正された注意レベルより小さく、ポンプ設備１１は正常である。
本第二実施形態の場合は、振動検出センサ２０の計測値が９．５０ｍ／ｓ２であり、警報レベルの補正された注意レベルは１０．８０ｍ／ｓ２であるため、計測値が補正された注意レベルより小さく、ポンプ設備１１は正常である。
このように、振動検出センサで検出された計測値を補正して警報レベルと比較するのではなく、警報レベルを補正比を用いて補正し、振動検出センサで検出された計測値と比較して回転機械装置の監視診断を行っても、回転機械装置の振動や音の計測値が回転数の変化等の運転状態パラメータの変化に合わせて変動する等の運転状態パラメータの影響を除去することができ、設備劣化や故障などの回転機械装置の異常による計測値の変化のみを明確にして回転機械装置の監視診断を行うことができる。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
図１０に本発明の第３実施形態を示す。
振動検出センサ２０に代えて、マイク等の振動音検出センサ（図示せず）を取り付けている。
振動音検出センサで検出された音量からなる計測値（デシベル）と、該検出時におけるポンプの回転数から相関データを蓄積し、該相関データから計測値補正テーブルＴ３を作成している。
図１０は計測値補正テーブルＴ３の例である。振動音検出センサで検出された計測値を計測値補正テーブルＴ３の補正比で補正し、警報レベルと比較してポンプの状態の監視診断を行っている。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
振動検出センサ２０に代えて、マイク等の振動音検出センサ（図示せず）を取り付けている。
振動音検出センサで検出された音量からなる計測値（デシベル）と、該検出時におけるポンプの回転数から相関データを蓄積し、該相関データから計測値補正テーブルＴ３を作成している。
図１０は計測値補正テーブルＴ３の例である。振動音検出センサで検出された計測値を計測値補正テーブルＴ３の補正比で補正し、警報レベルと比較してポンプの状態の監視診断を行っている。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
なお、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。
１０ 監視診断システム
１１ ポンプ設備
２０（２０Ａ〜２０Ｄ） 振動検出センサ
２１ 回転計
３０ 視診断装置
３１ 記録部
３２ 処理部
３３ 入出力部
３４ 演算処理部
３５ 判定部
４０ モニタ
Ｔ１ 計測値補正テーブル
Ｔ２ 警報レベル補正テーブル
１１ ポンプ設備
２０（２０Ａ〜２０Ｄ） 振動検出センサ
２１ 回転計
３０ 視診断装置
３１ 記録部
３２ 処理部
３３ 入出力部
３４ 演算処理部
３５ 判定部
４０ モニタ
Ｔ１ 計測値補正テーブル
Ｔ２ 警報レベル補正テーブル
Claims (5)
- 回転機械装置の回転駆動により振動が発生する箇所に設置した振動検出センサまたは振動音検出センサと、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサと接続した監視診断装置と、
前記監視診断装置と接続し、該監視診断装置で異常診断がなされた時に警報を出力する警報通知手段とを備え、
前記監視診断装置は、前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と、該検出時における前記回転機械装置の回転数または該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積した前記相関データに基づいて補正テーブルを自動作成すると共に、警報レベルを設定する演算処理部と、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値を前記補正テーブルに応じて補正し、前記計測値と前記警報レベルとを比較して警報判定を行う判定部とを備え、 前記監視診断装置の判定部で警報判定がなされた時に前記警報通知手段に警報を通知しており、
前記演算処理部で作成する補正テーブルは計測値補正テーブルであり、
前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記計測値補正テーブルを作成していることを特徴とする回転機械装置の監視診断システム。 - 回転機械装置の回転駆動により振動が発生する箇所に設置した振動検出センサまたは振動音検出センサと、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサと接続した監視診断装置と、
前記監視診断装置と接続し、該監視診断装置で異常診断がなされた時に警報を出力する警報通知手段とを備え、
前記監視診断装置は、前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値と、該検出時における前記回転機械装置の回転数または該回転機械装置への負荷条件とからなる運転状態パラメータとを相関させた相関データを蓄積する記録部と、
前記記録部に蓄積した前記相関データに基づいて補正テーブルを自動作成すると共に、警報レベルを設定する演算処理部と、
前記警報レベルを前記補正テーブルに応じて補正し、前記計測値と前記警報レベルとを比較して警報判定を行う判定部とを備え、
前記監視診断装置の判定部で警報判定がなされた時に前記警報通知手段に警報を通知しており、
前記演算処理部で作成する補正テーブルは警報レベル補正テーブルであり、
該警報レベル補正テーブルは、前記運転状態パラメータの範囲を一定間隔で複数の区間に区分すると共に、これら複数の区間のうちから重心区間となる区間をスケール補正基準区間として設定する一方、
前記振動検出センサまたは振動音検出センサで検出された計測値を前記区間別で平均値を算出して区間別代表値とすると共に、これら区間別代表値のうちで前記スケール補正基準区間の区間別代表値をスケール補正基準値とし、
前記各区間別代表値と前記スケール補正基準値との比を区間毎に算出して、前記警報レベル補正テーブルを作成していることを特徴とする回転機械装置の監視診断システム。 - 前記警報レベルは、注意レベル、危険レベル等の複数レベルで設定している請求項１または請求項２に記載の回転機械装置の監視診断システム。
- 前記振動検出センサまたは振動音検出センサは複数箇所に設置し、各振動検出センサまたは振動音検出センサの設置位置毎に前記計測値補正テーブルを作成すると共に前記警報レベルを設定し、各振動検出センサまたは振動音検出センサで検出した計測値の警報判定を行っている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転機械装置の監視診断システム。
- 前記運転状態パラメータは、前記回転機械装置の回転数の他、前記回転機械装置がモータの場合は負荷される電力、電流、電圧、ポンプの場合は流体圧、流量、流体粘度、油温度、オンロード、アンロード、ファンの場合は風量、ダンパ開度、圧延機の場合は圧延材有無、圧延材料の品種、圧延材料の板厚、ロール設備の場合は張力、搬送設備の場合は搬送材料の有無から選択され、さらに、回転機械装置の回転駆動時における温度条件、湿度条件を含む請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転機械装置の監視診断システム。
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