JP5740208B2 - Bearing diagnosis method and system - Google Patents

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Description

本発明は、アコースティックエミッションを用いて回転機械の軸受の寿命を診断する方法及びシステムに関するものである。   The present invention relates to a method and system for diagnosing the life of a bearing of a rotary machine using acoustic emission.

軸受の診断には振動法及びアコースティックエミッション法(AE法)が多く用いられている。例えば、特開2004−233284号[特許文献1]には、振動センサ、アコースティックエミッションセンサ(本願明細書ではAEセンサと云う)等を検出手段として用いる「転がり軸受ユニットの診断装置及び方法」に関する発明が開示されている。また特開2002−188411号公報[特許文献2]及び特開平8−210347号公報[特許文献3]にも、AEセンサを用いて軸受の異常を診断する「異常診断装置」に関する発明や、「超低速回転軸受の損傷検出方法」に関する発明が開示されている。   The vibration method and the acoustic emission method (AE method) are often used for bearing diagnosis. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-233284 [Patent Document 1] discloses an invention relating to a “rolling bearing unit diagnostic device and method” that uses a vibration sensor, an acoustic emission sensor (referred to as an AE sensor in the present specification) and the like as detection means. Is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-188411 [Patent Document 2] and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-210347 [Patent Document 3] also disclose an invention relating to an “abnormality diagnosis apparatus” for diagnosing a bearing abnormality using an AE sensor, An invention relating to “a damage detection method for an ultra-low speed rotating bearing” is disclosed.

特開2004−233284号公報JP 2004-233284 A 特開2002−188411号公報JP 2002-188411 A 特開平8−210347号公報JP-A-8-210347

従来の技術では、計測値の大きさ及び周期解析により、軸受に依存する特性周波数が現れるか否かにより診断または評価をしているものが多い。振動法、AE法共に、対象機器により運転条件等が異なるため、一品一様に管理基準を設定して、正常時との相対評価をしている。そのため、センサの設置状況や対象機器の運転状況により信号が変化する可能性も有り、計測精度に問題があった。また、相対評価であるため、初見の対象機器では正常状態が把握できない問題があった。   In many of the conventional techniques, diagnosis or evaluation is performed based on whether or not a characteristic frequency depending on the bearing appears by analyzing the magnitude of the measurement value and the period. Since both the vibration method and the AE method have different operating conditions depending on the target device, a management standard is set uniformly for each product, and the relative evaluation with the normal time is performed. For this reason, there is a possibility that the signal may change depending on the installation state of the sensor and the operation state of the target device, which causes a problem in measurement accuracy. Moreover, since it was relative evaluation, there was a problem that the normal state could not be grasped with the first target device.

振動法は、一般的ではあるが、損傷が巨視的にならないと評価が難しい。そのため早期に損傷を検知ができない。これに対してAE法は、早期に検知できるが、現在のところ具体化した評価方法は確立されていない。またAE法、振動法共に、残存寿命推定技術については確立されていない。   The vibration method is general, but is difficult to evaluate unless the damage is macroscopic. Therefore, damage cannot be detected early. In contrast, the AE method can be detected at an early stage, but at present, no specific evaluation method has been established. Moreover, neither the AE method nor the vibration method has established a remaining life estimation technique.

また従来のAE法の計測では、閾値を設定し、それを超える振幅値を持ったAE信号波形を計測する。図13は、発明者が発表した従来のAE法を用いてAE信号波形の振幅の変化から軸受の寿命を診断する方法で採用している基準を示している。AE信号波形の振幅は、残存寿命の約50%前後、20%前後で変化し最終破壊に至る。その初期は軸受の摺動面の疲労の初期であり、組織変化および微視的損傷が発生する。残存寿命20%以降では、比較的大きな損傷が発生する。このAEの変化を評価できれば、大まかな余寿命を評価可能になる。しかし従来は振幅の変化を判定するための閾値の設定変更により、AE信号の発生数や、多くのAEパラメータが変化する。そのため、従来の方法では、診断結果が作業者に依存するという問題があった。   In the measurement of the conventional AE method, a threshold is set, and an AE signal waveform having an amplitude value exceeding the threshold is measured. FIG. 13 shows a standard adopted in a method for diagnosing the bearing life from the change in the amplitude of the AE signal waveform using the conventional AE method announced by the inventor. The amplitude of the AE signal waveform changes at about 50% or about 20% of the remaining life and reaches final destruction. The initial stage is an initial stage of fatigue of the sliding surface of the bearing, and a structural change and microscopic damage occur. A relatively large damage occurs after the remaining life of 20%. If this AE change can be evaluated, a rough remaining life can be evaluated. Conventionally, however, the number of AE signals generated and many AE parameters change due to a threshold setting change for determining a change in amplitude. Therefore, the conventional method has a problem that the diagnosis result depends on the operator.

本発明の目的は、閾値の設定が不要になり、計測時の条件設定を簡素化できる軸受診断方法及びシステムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a bearing diagnosis method and system that eliminates the need for setting a threshold and that can simplify setting of conditions during measurement.

本発明は、AE法を用いて回転機械内の軸受の寿命を診断する軸受診断方法を対象とする。   The present invention is directed to a bearing diagnosis method for diagnosing the life of a bearing in a rotary machine using the AE method.

基本的な本発明の方法では、正常な回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得する。ここでAEセンサとしては、100kHz〜500kHzの周波数範囲をカバーするAEセンサを使用する。所定の時間間隔は、対象とする軸受の軸が1回転以上する時間間隔とするのが好ましい。   In the basic method of the present invention, AE waveform data of a predetermined time length output from an AE sensor mounted in the vicinity of a bearing of a normal rotating machine is s (where s is an integer of 2 or more) at a predetermined time interval. ) Divide and obtain s reference divided waveform data. Here, as the AE sensor, an AE sensor that covers a frequency range of 100 kHz to 500 kHz is used. The predetermined time interval is preferably a time interval in which the shaft of the target bearing makes one rotation or more.

次に本発明の方法では、s個の基準分割波形データを周波数分析して、s個の基準周波数分析データを取得する。そして基準周波数分析データにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm(但しmは1以上の整数)個の周波数帯域を定める。m個の周波数帯域の定め方は、使用するAE信号及び診断対象に応じて、事前の試験により定めることになる。振幅値が大きくなる周波数帯域は、診断対象が異なっても最低1つは現れるので、本発明ではmを1以上とした。mの数は少ないよりも多いほうが、診断精度を上げることができるのは勿論である。   Next, in the method of the present invention, frequency analysis is performed on s pieces of reference divided waveform data to obtain s pieces of reference frequency analysis data. In the reference frequency analysis data, m frequency bands (where m is an integer of 1 or more) whose amplitude value increases due to the occurrence of damage are determined. The method of determining the m frequency bands is determined by a prior test according to the AE signal to be used and the diagnosis target. Since at least one frequency band in which the amplitude value becomes large appears even if the diagnosis target is different, m is set to 1 or more in the present invention. Of course, the diagnosis accuracy can be improved by increasing the number of m rather than decreasing the number of m.

次に、s個の基準分割波形データからそれぞれm個の周波数帯域におけるn個の基準最大振幅値を取得し、m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値の平均基準最大振幅値をm個求める。以上の処理は、以下の診断処理を実行するための基礎データを取得するためのものである。   Next, n reference maximum amplitude values in m frequency bands are obtained from s reference divided waveform data, and an average reference maximum amplitude value of s reference maximum amplitude values in m frequency bands is expressed as m. Ask for one. The above processing is for acquiring basic data for executing the following diagnostic processing.

次に診断対象の回転機械の軸受の近傍にAEセンサを装着し、AEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でn(但しnは2以上の整数)分割してn個の診断用分割波形データを取得する。そしてn個の診断用分割波形データを周波数分析して、n個の診断用周波数分析データを取得する。このn個の診断用周波数分析データからそれぞれm個の周波数帯域における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を求める。   Next, an AE sensor is mounted in the vicinity of the bearing of the rotating machine to be diagnosed, and AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor is divided into n (where n is an integer of 2 or more) at predetermined time intervals. Then, n pieces of divided waveform data for diagnosis are acquired. Then, frequency analysis is performed on the n pieces of diagnostic waveform data to obtain n pieces of diagnostic frequency analysis data. The maximum amplitude values in m frequency bands are obtained from the n diagnostic frequency analysis data, and n × m maximum amplitude values are obtained.

次に、m個の周波数帯域ごとに、該当する周波数帯域のn個の最大振幅値を該当する周波数帯域における前記平均基準最大振幅値で除してそれぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比を求める。そしてn個の診断用分割波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域の存在率を求め、存在率に基づいて診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定する。   Next, for each of the m frequency bands, the n maximum amplitude values in the corresponding frequency band are divided by the average reference maximum amplitude value in the corresponding frequency band, and are respectively relativized. Find the maximum amplitude ratio. Then, the existence ratio of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n pieces of divided waveform data for diagnosis belongs is obtained, and the life of the bearing of the rotating machine to be diagnosed is calculated based on the existence ratio. Determine.

軸受に発生する損傷の程度が進むにつれて、AE波形データの最大振幅値が大きくなることが知られている。しかしながらAE波形データの最大振幅値を観察しているだけでは、損傷の程度を知ることはできない。すなわち比較的短い時間で、軸受が破壊に至るのか、または軸受が破壊に至るまでに期間の余裕があるのかを、AE波形データの最大振幅値の観測だけで知ることができない。発明者は、軸受に発生する損傷の程度と、n個の診断用分割波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域の存在率との間に、相関関係があることを発見した。本発明はこの発見を基礎とするものである。また本発明では、相対最大振幅比に基づいて診断を行うため、アコースティックエミッション技術(AE技術)で必ず必要とされる診断のための閾値を用意する必要がない。そのため、データにバラツキがあっても、診断の精度に大きな影響を受けることがない。本発明によれば、前述の相関関係を事前の試験で確認しておくことにより、軸受の損傷の程度(または寿命に至るまでの残り期間)を診断することができる。   It is known that the maximum amplitude value of the AE waveform data increases as the degree of damage generated in the bearing progresses. However, it is impossible to know the degree of damage only by observing the maximum amplitude value of the AE waveform data. That is, it is not possible to know whether the bearing will be destroyed in a relatively short time or whether there is a period of time until the bearing is destroyed only by observing the maximum amplitude value of the AE waveform data. The inventor determines between the degree of damage that occurs in the bearing and the existence rate of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic divided waveform data belongs. I found that there is a correlation. The present invention is based on this discovery. In the present invention, since diagnosis is performed based on the relative maximum amplitude ratio, it is not necessary to prepare a threshold for diagnosis that is absolutely necessary in the acoustic emission technique (AE technique). Therefore, even if the data varies, the accuracy of diagnosis is not greatly affected. According to the present invention, the degree of bearing damage (or the remaining period until the end of the service life) can be diagnosed by confirming the above-mentioned correlation by a prior test.

本発明において、「軸受に発生する損傷の程度が進むにつれて、AE波形データの最大振幅値が大きくなる」ことの知見を併用してもよいのは勿論である。その場合には、上記の方法における事前処理において、s個の基準分割波形データからs個の基準最大振幅値を取得し、s個の基準最大振幅値から平均基準最大振幅値を求めておく。また診断対象の回転機械の軸受の近傍から所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でn分割してn個の診断用分割波形データを取得した後、n個の診断用分割波形データからn個の最大振幅値を取得する。そしてn個の最大振幅値を平均基準最大振幅値で除してn個の相対最大実振幅比を求め、n個の相対最大実振幅比をp(但しpは3以上の整数)種類の振幅レベルに置き換える。その上で、n個の診断用分析波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域と該当する診断用分割波形データの振幅レベルとの組合せパターンのパターン存在率を求める。そしてこのパターン存在率に基づいて診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定する。このように振幅レベルを考慮したパターン存在率に基づいて診断を行うと、振幅レベルを考慮しない場合と比べて、診断精度を高めることができる。なお組合せパターンについては、予め試験を行って定めることになる。また組合せパターンの存在率と軸受の損傷の程度との相関関係も予め試験により確認しておけばよい。   In the present invention, it goes without saying that the knowledge that “the maximum amplitude value of the AE waveform data increases as the degree of damage occurring in the bearing advances” may be used together. In that case, in the pre-processing in the above method, s reference maximum amplitude values are acquired from the s reference divided waveform data, and the average reference maximum amplitude value is obtained from the s reference maximum amplitude values. Further, after AE waveform data having a predetermined time length is divided into n at predetermined time intervals from the vicinity of the bearing of the rotating machine to be diagnosed to obtain n diagnostic divided waveform data, n diagnostic divided waveforms are obtained. N maximum amplitude values are obtained from the data. Then, n relative maximum actual amplitude ratios are obtained by dividing the n maximum amplitude values by the average reference maximum amplitude value, and n relative maximum actual amplitude ratios are p (where p is an integer of 3 or more) types of amplitudes. Replace with level. In addition, the pattern of the combination pattern of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic analysis waveform data belongs and the amplitude level of the corresponding diagnostic divided waveform data Find the presence rate. And based on this pattern presence rate, the lifetime of the bearing of the rotating machine to be diagnosed is determined. When diagnosis is performed based on the pattern presence rate in consideration of the amplitude level as described above, the diagnosis accuracy can be improved as compared with the case where the amplitude level is not considered. The combination pattern is determined by conducting a test in advance. The correlation between the presence rate of the combination pattern and the degree of damage to the bearing may be confirmed in advance by a test.

診断用周波数分析データ中に軸受の特定部位の損傷が原因となって発生する特性周波数のパルスが含まれている確率を損傷存在率と定めてもよい。この特性周波数については、軸受製造メーカが製造販売するベアリングのそれぞれについてデータを公表している。例えば、軸受が転がり軸受の場合には、内輪に損傷が発生した場合、外輪に損傷が発生した場合及び転動体に損傷が発生した場合に発生するパルスの特性周波数等についてのデータが公表されている。発明者の研究によると、パターン存在率が損傷存在率よりも大きくなることは、軸受が破壊にかなり近づいていることの一つの証であることが判っている。したがってパターン存在率と損傷存在率の大小関係を比較して、パターン存在率に基づいて残存寿命を診断すると、パターン存在率だけで診断する場合よりも、診断精度を高めることができる。 The probability that the diagnostic frequency analysis data includes a pulse with a characteristic frequency generated due to damage of a specific part of the bearing may be defined as the damage presence rate. Regarding this characteristic frequency, data is published for each bearing manufactured and sold by the bearing manufacturer. For example, when the bearing is a rolling bearing, data on the characteristic frequency of pulses generated when the inner ring is damaged, the outer ring is damaged, or the rolling element is damaged is published. Yes. Inventor studies have shown that the pattern abundance is greater than the damage abundance, which is one proof that the bearing is very close to failure. Therefore, by comparing the magnitude relationship between the pattern presence rate and the damage presence rate and diagnosing the remaining life based on the pattern presence rate, the diagnostic accuracy can be improved as compared with the case of diagnosing only with the pattern presence rate.

本発明の基本となる軸受診断システムは、基準分割波形データ取得部と、基準周波数分析データ取得部と、基準最大振幅値取得部と、基準平均値演算部と、診断用分割波形データ取得部と、診断用周波数分析データ取得部と、最大振幅値取得部と、相対最大振幅比演算部と、存在率演算部と、寿命判定部とを備えている。そして本発明のより具体的な軸受診断システムでは、さらに基準最大振幅値取得部と、平均基準最大振幅値演算部と、診断用最大振幅値取得部と、診断用相対最大値振幅比演算部と、振幅レベル決定部と、存在率演算部に代えてパターン存在率演算部を備えている。   A bearing diagnosis system as a basis of the present invention includes a reference divided waveform data acquisition unit, a reference frequency analysis data acquisition unit, a reference maximum amplitude value acquisition unit, a reference average value calculation unit, a diagnostic divided waveform data acquisition unit, The diagnostic frequency analysis data acquisition unit, the maximum amplitude value acquisition unit, the relative maximum amplitude ratio calculation unit, the existence rate calculation unit, and the life determination unit are provided. In the more specific bearing diagnosis system of the present invention, a reference maximum amplitude value acquisition unit, an average reference maximum amplitude value calculation unit, a diagnostic maximum amplitude value acquisition unit, a diagnostic relative maximum value amplitude ratio calculation unit, A pattern presence rate calculation unit is provided instead of the amplitude level determination unit and the presence rate calculation unit.

基準分割波形データ取得部は、正常な回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得する。基準周波数分析データ取得部は、s個の基準分割波形データを周波数分析して、s個の基準周波数分析データを取得する。基準最大振幅値取得部は、基準周波数分析データにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm(但しmは1以上の整数)個の周波数帯域を定めた上で、s個の基準周波数分析データからそれぞれm個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値を取得する。基準平均値演算部は、m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値の基準平均値をm個演算する。診断用分割波形データ取得部は、診断対象の回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でn(但しnは2以上の整数)分割してn個の診断用分割波形データを取得する。診断用周波数分析データ取得部は、n個の診断用分割波形データを周波数分析して、n個の診断用周波数分析データを取得する。最大振幅値取得部は、n個の診断用周波数分析データからそれぞれm個の周波数帯域における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を求める。相対最大振幅比演算部は、m個の周波数帯域ごとに、該当する周波数帯域のn個の最大振幅値を該当する周波数帯域における基準平均値で除してそれぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比を演算する。存在率演算部は、n個の診断用分割波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域の存在率を演算する。そして寿命判定部は、パターン存在率に基づいて診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定する。   The reference divided waveform data acquisition unit outputs AE waveform data of a predetermined time length output from an AE sensor mounted in the vicinity of a bearing of a normal rotating machine at predetermined time intervals (where s is an integer of 2 or more). Divide and obtain s reference divided waveform data. The reference frequency analysis data acquisition unit performs frequency analysis on s pieces of reference divided waveform data, and acquires s pieces of reference frequency analysis data. In the reference frequency analysis data, the reference maximum amplitude value acquisition unit determines m frequency bands (where m is an integer of 1 or more) whose amplitude value increases due to the occurrence of damage, and then s number of frequency bands. S reference maximum amplitude values in m frequency bands are obtained from the reference frequency analysis data. The reference average value calculation unit calculates m reference average values of s reference maximum amplitude values in m frequency bands. The diagnostic divided waveform data acquisition unit outputs AE waveform data of a predetermined time length output from an AE sensor mounted in the vicinity of the bearing of the rotating machine to be diagnosed at a predetermined time interval (where n is 2 or more). Divide by (integer) and obtain n pieces of divided waveform data for diagnosis. The diagnostic frequency analysis data acquisition unit performs frequency analysis on the n pieces of diagnostic divided waveform data and acquires n pieces of diagnostic frequency analysis data. The maximum amplitude value acquisition unit acquires maximum amplitude values in m frequency bands from n diagnostic frequency analysis data, and obtains n × m maximum amplitude values. The relative maximum amplitude ratio calculating unit divides the n maximum amplitude values of the corresponding frequency band by the reference average value in the corresponding frequency band for each of m frequency bands, and relativizes each of the m × n pieces. The relative maximum amplitude ratio is calculated. The abundance ratio calculation unit calculates the abundance ratio of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n pieces of divided waveform data for diagnosis belongs. The life determination unit determines the life of the bearing of the rotating machine to be diagnosed based on the pattern presence rate.

より具体的な診断システムで備える基準最大振幅値取得部は、s個の基準分割波形データからs個の基準最大振幅値を取得し、平均基準最大振幅値演算部はs個の基準最大振幅値から平均基準最大振幅値を求める。最大振幅値取得部は、n個の診断用分割波形データからn個の最大振幅値を取得し、平均最大振幅値演算部はn個の最大振幅値から平均最大振幅値を演算する。振幅レベル決定部は、n個の最大振幅値を前記平均基準最大振幅値で除してn個の相対最大振幅比を求め、n個の相対最大振幅比をp(但しpは3以上の整数)種類の振幅レベルに置き換える。そしてパターン存在率演算部は、n個の診断用分析波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域と該当する診断用分割波形データの振幅レベルとの組合せパターンのパターン存在率を演算する。寿命判定部は、パターン存在率に基づいて診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定する。   A reference maximum amplitude value acquisition unit provided in a more specific diagnosis system acquires s reference maximum amplitude values from s reference divided waveform data, and an average reference maximum amplitude value calculation unit calculates s reference maximum amplitude values. From this, the average reference maximum amplitude value is obtained. The maximum amplitude value acquisition unit acquires n maximum amplitude values from the n diagnostic divided waveform data, and the average maximum amplitude value calculation unit calculates an average maximum amplitude value from the n maximum amplitude values. The amplitude level determination unit obtains n relative maximum amplitude ratios by dividing the n maximum amplitude values by the average reference maximum amplitude value, and sets the n relative maximum amplitude ratios to p (where p is an integer of 3 or more). ) Replace with different amplitude levels. Then, the pattern existence ratio calculation unit calculates the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic waveform data for diagnosis belongs and the amplitude level of the corresponding diagnostic divided waveform data. The pattern presence rate of the combination pattern is calculated. The life determination unit determines the life of the bearing of the rotating machine to be diagnosed based on the pattern presence rate.

なお診断用周波数分析データ中に、軸受の特定部位の損傷が原因となって発生する特性周波数のパルスが含まれている含有率に基づいて損傷存在率を演算する損傷存在率演算部をさらに備えていてもよい。損傷存在率演算部を設ける場合、寿命判定部は、パターン存在率と損傷存在率の大小関係を比較して、パターン存在率に基づいて残存寿命を診断するのが好ましい。 The diagnostic frequency analysis data further includes a damage presence rate calculation unit that calculates a damage presence rate based on a content rate that includes a pulse of a characteristic frequency that occurs due to damage of a specific part of the bearing. It may be. When providing the damage presence rate calculation unit, it is preferable that the life determination unit diagnoses the remaining life based on the pattern presence rate by comparing the magnitude relationship between the pattern presence rate and the damage presence rate.

第1の実施の形態の軸受診断システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the bearing diagnostic system of 1st Embodiment. (A)はフィルタ処理したAEセンサの所定の時間長さのAE波形データ(計測波形)の一例を示しており、(B)は図2(A)のAE波形データWを所定の時間間隔Tで分割して得た基準分割波形データの一例を示す図である。(A) shows an example of AE waveform data (measurement waveform) of a predetermined time length of the filtered AE sensor, and (B) shows the AE waveform data W of FIG. It is a figure which shows an example of the reference | standard division | segmentation waveform data obtained by dividing | segmenting by. (A)は軸受が正常なときの基準分割波形データの一例を示しており、(B)は図3(A)の基準分割波形データをフーリエー変換等の公知の周波数分析技術を用いて分析して得た基準周波数分析データの一例を示す図である。(A) shows an example of reference divided waveform data when the bearing is normal, and (B) shows an analysis of the reference divided waveform data of FIG. 3 (A) using a known frequency analysis technique such as Fourier transform. It is a figure which shows an example of the reference frequency analysis data obtained in this way. (A)及び(B)は、事前に試験を行ってデータを示す図である。(A) And (B) is a figure which performs a test in advance and shows data. 基準平均値演算部における演算と内蔵するメモリ部に記憶されるデータを説明するために用いる表である。It is a table | surface used in order to demonstrate the calculation in a reference | standard average value calculating part, and the data memorize | stored in the built-in memory part. 最大振幅値取得部内のメモリ部に記憶されるデータを説明するために用いる表である。It is a table | surface used in order to demonstrate the data memorize | stored in the memory part in a maximum amplitude value acquisition part. 演算により得た相対最大振幅の演算結果の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the calculation result of the relative maximum amplitude obtained by calculation. 周波数帯域を数値化する例を説明するために用いる図である。It is a figure used in order to explain the example which digitizes a frequency band. 損傷度評価基準の例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of a damage evaluation standard. 軸受の製造メーカが資料としてユーザに提供する軸受の特性周波数データの一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the characteristic frequency data of the bearing which a bearing maker provides to a user as data. 評価基準の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of evaluation criteria. 本発明の軸受診断システムの第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of the bearing diagnostic system of this invention. 従来のAE法を用いてAE信号波形の振幅の変化から軸受の寿命を診断する方法で採用している基準を示した図である。It is the figure which showed the standard employ | adopted with the method of diagnosing the lifetime of a bearing from the change of the amplitude of an AE signal waveform using the conventional AE method.

以下図面を参照して本発明の軸受診断システム及び方法の実施の形態を詳細に説明する。図1は、第1の実施の形態の軸受診断システム1の構成を示すブロック図である。なおこの実施の形態の主として演算部分及び判定部分は、コンピュータを利用して実現されている。この軸受診断システムは、AEセンサ3と、基準分割波形データ取得部5と、分割波形基準最大振幅値取得部7と、平均基準最大振幅値演算部9と、基準周波数分析データ取得部11と、基準最大振幅値取得部13と、基準平均値演算部15と、診断用分割波形データ取得部17と、診断用周波数分析データ取得部19と、最大振幅値取得部21と、相対最大振幅比演算部23と、パターン存在率演算部25と、寿命判定部27と、診断用最大振幅値取得部29と、診断用相対最大振幅比演算部31と、振幅レベル決定部33と、損傷存在率演算部35と、表示部39とを備えている。   Embodiments of a bearing diagnosis system and method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a bearing diagnosis system 1 according to the first embodiment. The calculation part and the determination part in this embodiment are mainly realized by using a computer. This bearing diagnosis system includes an AE sensor 3, a reference divided waveform data acquisition unit 5, a divided waveform reference maximum amplitude value acquisition unit 7, an average reference maximum amplitude value calculation unit 9, a reference frequency analysis data acquisition unit 11, Reference maximum amplitude value acquisition unit 13, reference average value calculation unit 15, diagnostic divided waveform data acquisition unit 17, diagnostic frequency analysis data acquisition unit 19, maximum amplitude value acquisition unit 21, and relative maximum amplitude ratio calculation Unit 23, pattern presence rate calculation unit 25, life determination unit 27, diagnostic maximum amplitude value acquisition unit 29, diagnostic relative maximum amplitude ratio calculation unit 31, amplitude level determination unit 33, damage presence rate calculation A unit 35 and a display unit 39 are provided.

基準分割波形データ取得部5は、正常な回転機械NBの軸受の近傍に装着したAEセンサ3から出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔(例えば1msec)でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得する。AEセンサ3としては、100kHz〜500kHzの周波数範囲をカバーするAEセンサを使用する。モータに使用されている複数の軸受を診断する場合には、まずモータが新品のうちに、各軸受の設置位置の近傍に位置するモータの外装ケースの上にAEセンサ3を実装する。このときできるだけ他の軸受の影響を受けない位置にAEセンサ3を実装するのが好ましい。本実施の形態では、ノイズと他の軸受の存在の影響をできるだけ除去するために、基準分割波形データ取得部5内にAEセンサ3の出力をフィルタ処理するフィルタを内蔵している。   The reference divided waveform data acquisition unit 5 outputs AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor 3 mounted in the vicinity of a bearing of a normal rotating machine NB at a predetermined time interval (for example, 1 msec) (however, s is an integer of 2 or more), and s pieces of reference divided waveform data are obtained. As the AE sensor 3, an AE sensor that covers a frequency range of 100 kHz to 500 kHz is used. When diagnosing a plurality of bearings used in the motor, first, the AE sensor 3 is mounted on the outer case of the motor located near the installation position of each bearing while the motor is new. At this time, it is preferable to mount the AE sensor 3 at a position that is not affected by other bearings as much as possible. In the present embodiment, a filter for filtering the output of the AE sensor 3 is incorporated in the reference divided waveform data acquisition unit 5 in order to eliminate as much as possible the influence of noise and the presence of other bearings.

図2(A)はフィルタ処理したAEセンサ3の所定の時間長さの出力波形すなわちAE波形データ(計測波形)Wの一例を示している。そして図2(B)は、この所定の時間長さのAE波形データWを所定の時間間隔Tでs(但しsは2以上の整数)分割して得た基準分割波形データDWの一例を示している。本実施の形態では、所定の時間間隔Tを、診断対象とする軸受Bの軸が、1回転する時間間隔の約1.5倍の時間間隔としている。なお診断のための基礎データを取得するとき及び診断をするときには、モータを予め定めた一定速度で回転させる。   FIG. 2A shows an example of an output waveform of a predetermined time length of the filtered AE sensor 3, that is, AE waveform data (measurement waveform) W. FIG. FIG. 2B shows an example of the reference divided waveform data DW obtained by dividing the AE waveform data W having a predetermined time length by s (where s is an integer of 2 or more) at a predetermined time interval T. ing. In the present embodiment, the predetermined time interval T is set to a time interval that is approximately 1.5 times the time interval in which the shaft of the bearing B to be diagnosed rotates once. When obtaining basic data for diagnosis and when making a diagnosis, the motor is rotated at a predetermined constant speed.

基準周波数分析データ取得部11は、s個の基準分割波形データDWを周波数分析して、s個の基準周波数分析データFWを取得する。図3(A)は、軸受が正常なときの基準分割波形データDWの一例を示しており、図3(B)は図3(A)の基準分割波形データDWをフーリエー変換等の公知の周波数分析技術を用いて分析して得た基準周波数分析データFWの一例を示している。   The reference frequency analysis data acquisition unit 11 performs frequency analysis on the s pieces of reference divided waveform data DW and acquires s pieces of reference frequency analysis data FW. FIG. 3A shows an example of the reference divided waveform data DW when the bearing is normal, and FIG. 3B shows a known frequency such as Fourier transform for the reference divided waveform data DW of FIG. 3A. An example of reference frequency analysis data FW obtained by analysis using an analysis technique is shown.

基準最大振幅値取得部13は、基準周波数分析データFWにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm(但しmは1以上の整数)個の周波数帯域を定めた上で、s個の基準周波数分析データFWからそれぞれm個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値を取得する。m個の周波数帯域のデータは、基準周波数分析データFWからバンドパスフィルタを用いて得ることができる。なお軸受が転がり軸受を含む軸受の場合には、m=4とすることが好ましいことが試験の結果として判っている。したがって以下の説明では、一般論を説明するとき以外はm=4として説明する。m個の周波数帯域の定め方は、使用するAE信号及び診断対象の軸受の構造に応じて定めることになる。実際的には、診断対象となる軸受と同じ軸受で損傷している軸受を持つモータについて事前に試験を行って、図4(A)及び(B)に示すようなデータDW及びFWを得て定めることになる。ちなみに図3(B)の例では、4個の周波数帯域FB1〜FB4は、125kHz、200kHz、300kHz及び450kHzをそれぞれ中心周波数として所定の帯域幅を有している。図3(B)の例では、4つの周波数帯域FB1〜FB4は、連続するように設定してあるが、振幅値が大きくなる複数の帯域が離れている場合には、複数の周波数帯域を連続させる必要はない。基準最大振幅値取得部13は、各周波数帯域FB1〜FB4において最大となる振幅値を基準最大振幅値として取得する。具体的には、基準周波数分析データの波形の包絡線を求めて、4個の周波数帯域FB1〜FB4におけるそれぞれの包絡線の最大値を基準最大振幅値と定めている。この処理は、公知の包絡線設定技術と電圧測定技術を用いて実現される。そして処理結果は、基準平均値演算部15に内蔵されるメモリに順次記憶される。   The reference maximum amplitude value acquisition unit 13 determines m frequency bands (where m is an integer equal to or greater than 1) frequency bands in which the amplitude value increases due to the occurrence of damage in the reference frequency analysis data FW. S reference maximum amplitude values in m frequency bands are obtained from the reference frequency analysis data FW. Data of m frequency bands can be obtained from the reference frequency analysis data FW using a bandpass filter. In the case where the bearing includes a rolling bearing, it is known as a result of the test that m = 4 is preferable. Therefore, in the following explanation, it is assumed that m = 4 except when the general theory is explained. The method of determining the m frequency bands is determined according to the AE signal to be used and the structure of the bearing to be diagnosed. In practice, a test is performed in advance on a motor having a bearing that is damaged by the same bearing as the bearing to be diagnosed, and data DW and FW as shown in FIGS. 4A and 4B are obtained. It will be determined. Incidentally, in the example of FIG. 3B, the four frequency bands FB1 to FB4 have predetermined bandwidths with 125 kHz, 200 kHz, 300 kHz, and 450 kHz as center frequencies, respectively. In the example of FIG. 3B, the four frequency bands FB1 to FB4 are set to be continuous. However, when a plurality of bands having large amplitude values are separated, the plurality of frequency bands are continuous. There is no need to let them. The reference maximum amplitude value acquisition unit 13 acquires the maximum amplitude value in each frequency band FB1 to FB4 as the reference maximum amplitude value. Specifically, the envelope of the waveform of the reference frequency analysis data is obtained, and the maximum value of each envelope in the four frequency bands FB1 to FB4 is determined as the reference maximum amplitude value. This process is realized using a known envelope setting technique and voltage measurement technique. The processing results are sequentially stored in a memory built in the reference average value calculation unit 15.

基準平均値演算部15は、4個(m個)の周波数帯域FB1〜FB4におけるs個の基準最大振幅値の基準平均値をm個演算する。図5は、基準平均値演算部15における演算と内蔵するメモリ部に記憶されるデータを説明するために用いる表である。図5において、データNoは、s個の基準周波数分析データFWに付したデータ番号である。そして「帯域1」乃至「帯域4」欄は、周波数帯域FB1〜FB4を意味している。「全域」欄は後に説明する基準周波数分析データFWの全域を意味する。「帯域1」乃至「帯域4」欄及び「全域」欄には基準最大振幅値a1 〜as4が記録されている。基準平均値演算部15は、4個(m個)の周波数帯域FB1〜FB4におけるs個の基準最大振幅値の基準平均値Ave1 〜4を演算して、その結果を内蔵するメモリ部に記憶する。   The reference average value calculation unit 15 calculates m reference average values of the s reference maximum amplitude values in the four (m) frequency bands FB1 to FB4. FIG. 5 is a table used for explaining the calculation in the reference average value calculation unit 15 and the data stored in the built-in memory unit. In FIG. 5, data No. is a data number assigned to s pieces of reference frequency analysis data FW. The “band 1” to “band 4” columns mean the frequency bands FB1 to FB4. The “whole area” column means the whole area of the reference frequency analysis data FW described later. Reference maximum amplitude values a1 to as4 are recorded in the “band 1” to “band 4” column and the “whole area” column. The reference average value calculation unit 15 calculates the reference average values Ave1 to Ave1 to s of the reference maximum amplitude values in the four (m) frequency bands FB1 to FB4, and stores the results in a built-in memory unit. .

分割波形基準最大振幅値取得部7は、s個の基準分割波形データDWの全域からs個の基準最大振幅値を取得する。基準最大振幅値も前述の基準最大振幅値を求めたのと同様の手法で求めることができる。図5に示した「全域」欄には、各基準分割波形データDWから取得した基準最大振幅値a1 〜asが記載されている。基準最大振幅値a1 〜asは、平均基準最大振幅値演算部9に内蔵されたメモリ部に記憶される。平均基準最大振幅値演算部9は、s個の基準最大振幅値a1 〜asの平均値を演算して演算結果を平均基準最大振幅値Ave0として内蔵するメモリ部に記憶する。   The divided waveform reference maximum amplitude value acquisition unit 7 acquires s reference maximum amplitude values from the entire area of the s reference divided waveform data DW. The reference maximum amplitude value can also be obtained by the same method as the above-described reference maximum amplitude value. In the “whole area” column shown in FIG. 5, reference maximum amplitude values a1 to as acquired from each reference divided waveform data DW are described. The reference maximum amplitude values a 1 to as are stored in a memory unit built in the average reference maximum amplitude value calculation unit 9. The average reference maximum amplitude value calculator 9 calculates an average value of the s reference maximum amplitude values a1 to as and stores the calculation result as an average reference maximum amplitude value Ave0 in a built-in memory unit.

診断用分割波形データ取得部17は、診断対象の回転機械の軸受Bの近傍に装着したAEセンサ3から出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でn(但しnは2以上の整数)分割してn個の診断用分割波形データDW′を取得する。図4(A)は、損傷が発生している軸受から測定したAE信号データから得た基準分割波形データDWの一例を示しており、図4(B)は図4(A)の基準分割波形データDWをフーリエー変換等の公知の周波数分析技術を用いて分析して得た基準周波数分析データFWの一例を示している。   The diagnostic divided waveform data acquisition unit 17 outputs AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor 3 mounted in the vicinity of the bearing B of the rotating machine to be diagnosed at predetermined time intervals (where n is N pieces of divided waveform data DW ′ are obtained. FIG. 4A shows an example of the reference divided waveform data DW obtained from the AE signal data measured from the damaged bearing, and FIG. 4B shows the reference divided waveform of FIG. An example of the reference frequency analysis data FW obtained by analyzing the data DW using a known frequency analysis technique such as Fourier transform is shown.

診断用周波数分析データ取得部19は、n個の診断用分割波形データDW′を周波数分析して、n個の診断用周波数分析データFW′を取得する。診断用周波数分析データ取得部19の動作は、前述の基準周波数分析データ取得部11の動作と同じである。   The diagnostic frequency analysis data acquisition unit 19 performs frequency analysis on the n pieces of diagnostic divided waveform data DW ′ and acquires n pieces of diagnostic frequency analysis data FW ′. The operation of the diagnostic frequency analysis data acquisition unit 19 is the same as the operation of the reference frequency analysis data acquisition unit 11 described above.

最大振幅値取得部21は、n個の診断用周波数分析データFW′からそれぞれ4個(m個)の周波数帯域FB1〜FB4における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を求める。最大振幅値取得部21における最大振幅値の求め方は、前述の基準最大振幅値取得部13における最大振幅値の求め方と同じである。最大振幅値取得部21で取得したn×m個の最大振幅値は、最大振幅値取得部21が内蔵するメモリ部に保存される。図6は、最大振幅値取得部21内のメモリ部に記憶されるデータを説明するために用いる表である。図6において、データNoは、n個の診断用周波数分析データFW′に付したデータ番号である。そして「帯域1」乃至「帯域4」欄は、周波数帯域FB1〜FB4を意味している。「全域」欄は後に説明する診断用周波数分析データFW′の全域を意味する。「帯域1」乃至「帯域4」欄及び「全域」欄には基準最大振幅値b11 〜bn4が記録されている。   The maximum amplitude value acquisition unit 21 acquires maximum amplitude values in four (m) frequency bands FB1 to FB4 from n diagnostic frequency analysis data FW ′, and obtains n × m maximum amplitude values. Ask. The method for obtaining the maximum amplitude value in the maximum amplitude value acquisition unit 21 is the same as the method for obtaining the maximum amplitude value in the reference maximum amplitude value acquisition unit 13 described above. The n × m maximum amplitude values acquired by the maximum amplitude value acquisition unit 21 are stored in a memory unit built in the maximum amplitude value acquisition unit 21. FIG. 6 is a table used to explain data stored in the memory unit in the maximum amplitude value acquisition unit 21. In FIG. 6, data No. is a data number assigned to n pieces of diagnostic frequency analysis data FW ′. The “band 1” to “band 4” columns mean the frequency bands FB1 to FB4. The “whole area” column means the whole area of diagnostic frequency analysis data FW ′ described later. Reference maximum amplitude values b11 to bn4 are recorded in the "Band 1" to "Band 4" and "Whole area" columns.

相対最大振幅比演算部23は、図7の表に示すように、4個(m個)の周波数帯域FB1〜FB4ごとに、該当する周波数帯域のn個の最大振幅値を該当する周波数帯域における基準平均値Ave1〜Ave4で除して(例えばb11/Ave1〜bn4/Ave4)、それぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比A1〜An4を演算する。演算結果は、相対最大振幅比演算部23の内蔵するメモリ部に保存される。   As shown in the table of FIG. 7, the relative maximum amplitude ratio calculation unit 23 calculates n maximum amplitude values of the corresponding frequency band for each of the four (m) frequency bands FB1 to FB4 in the corresponding frequency band. Dividing by the reference average values Ave1 to Ave4 (for example, b11 / Ave1 to bn4 / Ave4) and relativizing them, the m × n relative maximum amplitude ratios A1 to An4 are calculated. The calculation result is stored in a memory unit built in the relative maximum amplitude ratio calculation unit 23.

診断用最大振幅値取得部29は、図6の表に示すように、n個の基準分割波形データDW′からn個の最大振幅値b1 〜bnを取得して、内蔵するメモリ部に保存する。診断用相対最大振幅比演算部31は、図7の表に示すように、n個の最大振幅値b1 〜bnを平均基準最大振幅値Ave0で除して(例えばb1/Ave0〜bn/Ave0)、n個の相対最大振幅比A1 〜Anを求める。   As shown in the table of FIG. 6, the diagnostic maximum amplitude value acquisition unit 29 acquires n maximum amplitude values b1 to bn from n reference divided waveform data DW 'and stores them in a built-in memory unit. . As shown in the table of FIG. 7, the diagnostic relative maximum amplitude ratio calculation unit 31 divides the n maximum amplitude values b1 to bn by the average reference maximum amplitude value Ave0 (for example, b1 / Ave0 to bn / Ave0). , N relative maximum amplitude ratios A1 to An are obtained.

振幅レベル決定部33は、n個の相対最大振幅比A1 〜Anをp(但しpは3以上の整数)種類の振幅レベルに置き換える。本実施の形態では、図8に示すように、相対最大振幅比A1 〜Anが、60dB以下に相当する場合にはレベル1とし、60〜70dBに相当する場合にはレベル2とし、70〜80dBに相当する場合にはレベル3とし、80〜90dBに相当する場合にはレベル4とし、90dB以上の場合にはレベル5とする置き換えを振幅レベル決定部33が行っている。   The amplitude level determination unit 33 replaces the n relative maximum amplitude ratios A1 to An with p (where p is an integer of 3 or more) types of amplitude levels. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, when the relative maximum amplitude ratios A1 to An correspond to 60 dB or less, the level 1 is set, and when the relative maximum amplitude ratios A1 to An correspond to 60 to 70 dB, the level 2 is set and 70 to 80 dB. The amplitude level determination unit 33 performs the replacement to level 3 when it corresponds to, level 4 when it corresponds to 80 to 90 dB, and level 5 when 90 dB or more.

そしてパターン存在率演算部25は、n個の診断用分析波形データFW′のそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比(例えばA11〜A14)の中の最大値が属する周波数帯域FB1〜FB4を数値化する。図8に示すように、周波数帯域FB1を1と数値化し、周波数帯域FB2を2と数値化し、周波数帯域FB3を3と数値化し、周波数帯域FB4を4と数値化する。次にパターン存在率演算部25は、該当する診断用分割波形データDW′の振幅レベル(1〜5)との組合せパターンを決定する。本実施の形態では、10の位に振幅レベルを示す数値を置き、1の位に周波数帯域を示す数値を置いて、その組合せパターンを数値で特定する。具体的には図8に示すように、振幅レベルがレベル1で、最も高い振幅が含まれる周波数帯域がFB1=1であれば、その組合せパターンを11と表現する。「23」と特定される組合せパターンの場合には、振幅レベルがレベル2であり、最も高い振幅が含まれる周波数帯域がFB3=3である。このようにしてパターン存在率演算部25は、図8の中央部に示す表のように、n個の診断用分析波形データFW′(データNo.1〜n)の組合せパターンを決定する。パターン存在率演算部25は、図8に示すように、組合せパターンのデータ数を集計して、最もデータ数が多い組合せパターンの存在率を演算する。例えば、図8に示す集計結果に見られるように、組合せパターン13が最も多いとすると、組合せパターン13のパターン存在率は5/nとなる。   Then, the pattern existence ratio calculation unit 25 selects the frequency bands FB1 to FB4 to which the maximum value among m relative maximum amplitude ratios (for example, A11 to A14) corresponding to each of the n pieces of diagnostic waveform data FW ′ for diagnosis belongs. Digitize. As shown in FIG. 8, the frequency band FB1 is digitized as 1, the frequency band FB2 is digitized as 2, the frequency band FB3 is numeric as 3, and the frequency band FB4 is numeric as 4. Next, the pattern existence ratio calculation unit 25 determines a combination pattern with the amplitude level (1 to 5) of the corresponding diagnostic divided waveform data DW ′. In this embodiment, a numerical value indicating the amplitude level is placed at the 10's place, and a numerical value showing the frequency band is placed at the 1's place, and the combination pattern is specified by the numerical value. Specifically, as shown in FIG. 8, if the amplitude level is level 1 and the frequency band including the highest amplitude is FB1 = 1, the combination pattern is expressed as 11. In the case of the combination pattern specified as “23”, the amplitude level is level 2, and the frequency band including the highest amplitude is FB3 = 3. In this way, the pattern presence rate calculation unit 25 determines the combination pattern of the n pieces of diagnostic analysis waveform data FW ′ (data Nos. 1 to n) as shown in the table shown in the central part of FIG. As shown in FIG. 8, the pattern presence rate calculation unit 25 calculates the presence rate of the combination pattern with the largest number of data by counting the number of data of the combination pattern. For example, as can be seen from the tabulation result shown in FIG. 8, if the number of combination patterns 13 is the largest, the pattern presence rate of the combination pattern 13 is 5 / n.

寿命判定部27が、パターン存在率に基づいて軸受の寿命を判断する場合には、予め図9に示すような、損傷度評価基準を用意する。そしてパターン存在率演算部25が演算したパターン存在率が最も大きくなる組合せパターンが、図9の評価パターンのどれに該当するかにより、寿命を判定する。すなわちパターン存在率が最も大きくなる組合せパターンが「34」であるとすると、図9の評価基準から見れば、残存寿命は50%〜20%であると判断する。図9において、[1*]の表記は、「*」として1〜4のいずれの数値が入ってもよいことを意味する。この評価は、周波数帯域の如何に拘わらず振幅レベルが低ければ、損傷が少なく、まだ寿命が十分にあることを示している。そして組合せパターンが[4*]または[5*]の表記も、「*」として1〜4のいずれの数値が入ってもよいことを意味する。この評価は、周波数帯域の如何に拘わらず振幅レベルが4または5と高ければ、損傷が多く、寿命が短いことを示している。[21]〜[23]または[31]〜[33]の場合には、損傷はあるもののまだ残存寿命が50%より短くなっていないことを示している。図9の評価基準は、軸受の種類に応じて、予め試験により定められる。   When the life determination unit 27 determines the life of the bearing based on the pattern presence rate, a damage degree evaluation standard as shown in FIG. 9 is prepared in advance. The lifetime is determined according to which of the evaluation patterns in FIG. 9 corresponds to the combination pattern in which the pattern presence rate calculated by the pattern presence rate calculation unit 25 is the largest. That is, assuming that the combination pattern having the largest pattern presence rate is “34”, the remaining lifetime is determined to be 50% to 20% according to the evaluation criteria of FIG. In FIG. 9, the notation [1 *] means that any numerical value of 1 to 4 may be entered as “*”. This evaluation shows that if the amplitude level is low regardless of the frequency band, the damage is small and the lifetime is still sufficient. And the notation that the combination pattern is [4 *] or [5 *] also means that any numerical value of 1 to 4 may be entered as “*”. This evaluation shows that if the amplitude level is as high as 4 or 5 regardless of the frequency band, the damage is high and the lifetime is short. In the case of [21] to [23] or [31] to [33], there is damage, but the remaining life is not yet shorter than 50%. The evaluation criteria shown in FIG. 9 are determined in advance according to the type of bearing.

軸受の損傷は、軸受の構造と回転数により決まる特性周波数の周期で発生するため、特定周波数を考慮した「損傷存在率」を寿命の判定に導入することができる。本実施の形態では、寿命判定部27は、さらに損傷存在率を考慮することにより、判定精度を高めている。そこで本実施の形態では、損傷存在率演算部35を備えている。損傷存在率演算部35は、診断用周波数分析データ取得部19から取得したn個の診断用周波数分析データFW′中に、軸受の特定部位の損傷が原因となって発生する特性周波数のパルスが含まれる確率を損傷存在率として演算する。図10は、軸受の製造メーカが資料としてユーザに提供する軸受の特性周波数データの一例である。ここで「損傷存在率」は、軸受が転がり軸受の場合には、分割波形中に軸受の最も遅い部位の傷に伴うパルス波形が含まれる確率を示すものであり、軸受仕様と計測仕様(計測波形長さと分割数)によって予め算出される。例えば、図10の特性周波数例において、軸受に対し、3000rpmでAE波形データの波形長さ(所定の時間長さ)を30msecとする場合を考える。3000rpm の1回転は、20msecであり、計測したAE波形データの波形は、1.5回転分の波形長さがあることになる。軸受の内輪、外輪、転動体のパルス発生周期で最も遅い転動体で、発生周期(特性周波数)は249Hz=約4msecである。したがって、波形30msec中に7.4回、転動体の損傷により発生するパルスが出現する可能性がある。30msec長さのAE波形データを1msec長さに30分割して基準及び診断用の分割波形データ(DW,DW′)を得た場合、「損傷存在率」は7.4/30=約25%となる。損傷存在率演算部35は、上記演算を実行する。なお本実施の形態のように損傷存在率演算部35を設けずに、損傷存在率を定数として寿命判定部27に記憶しておいてもよい。   Since damage to the bearing occurs at a period of a characteristic frequency determined by the structure and the number of rotations of the bearing, a “damage existence rate” considering a specific frequency can be introduced into the life determination. In the present embodiment, the life determination unit 27 further increases the determination accuracy by considering the damage presence rate. Therefore, in the present embodiment, a damage presence rate calculation unit 35 is provided. The damage existence rate calculation unit 35 includes a pulse of a characteristic frequency generated due to damage of a specific part of the bearing in the n pieces of diagnostic frequency analysis data FW ′ acquired from the diagnostic frequency analysis data acquisition unit 19. The probability of inclusion is calculated as the damage presence rate. FIG. 10 is an example of bearing characteristic frequency data provided to the user as a document by the bearing manufacturer. Here, the “damage abundance rate” indicates the probability that a pulse waveform associated with a scratch on the slowest part of the bearing is included in the divided waveform when the bearing is a rolling bearing. (Wavelength length and number of divisions). For example, in the characteristic frequency example of FIG. 10, consider a case where the waveform length (predetermined time length) of the AE waveform data is set to 30 msec at 3000 rpm with respect to the bearing. One rotation of 3000 rpm is 20 msec, and the waveform of the measured AE waveform data has a waveform length of 1.5 rotations. This is the slowest rolling element in the pulse generation cycle of the inner ring, outer ring, and rolling element of the bearing, and the generation period (characteristic frequency) is 249 Hz = about 4 msec. Therefore, there is a possibility that a pulse generated due to the rolling element damage appears 7.4 times in the waveform of 30 msec. When the 30msec length AE waveform data is divided into 30 for 1msec length and the divided waveform data for reference and diagnosis (DW, DW ') is obtained, the "damage presence rate" is 7.4 / 30 = about 25% . The damage presence rate calculation unit 35 performs the above calculation. Instead of providing the damage presence rate calculation unit 35 as in the present embodiment, the damage presence rate may be stored in the life determination unit 27 as a constant.

寿命判定部27が損傷存在率を利用する場合には、例えば、図11に示す評価基準を用いることができる。図11に示すように、「残存寿命予測」においては、計測した時刻が[残存寿命50%以上]、[残存寿命50%〜20%]、[残存寿命20%以下]のいずれかであるかを判断する。また「損傷予兆検知」においては、継続的観察が必要な軽微な損傷の有無を判断する。そこでこの評価基準では、前述のパターン存在率をAとし、損傷存在率をBとしたときに、パターン存在率Aと損傷存在率Bの大小関係を評価の要素として考慮している。すなわちこの評価基準に従うと、評価パターンが同じ組合せパターン[24]、[34]であっても、パターン存在率A<損傷存在率Bの場合には、残存寿命が50%以上であると判断し、パターン存在率A≧損傷存在率Bの場合には、残存寿命が50%〜20%であると判断する。図11の判断基準では、評価パターンが[24]及び[34]以外のときには、パターン存在率Aと損傷存在率Bの大小関係は一切考慮しない。これはパターン存在率Aと損傷存在率Bの大小関係を利用するまでもなく、評価パターン(組合せパターン)のみで正確に診断ができるためである。診断結果は、表示部39に文字等により表示される。 When the life determination unit 27 uses the damage presence rate, for example, the evaluation criteria shown in FIG. 11 can be used. As shown in FIG. 11, in the “remaining life prediction”, whether the measured time is any of [remaining life 50% or more], [remaining life 50% to 20%], or [remaining life 20% or less]. Judging. In “damage sign detection”, it is determined whether there is any minor damage that requires continuous observation. Therefore, in this evaluation standard, when the pattern presence rate is A and the damage presence rate is B, the magnitude relationship between the pattern presence rate A and the damage presence rate B is considered as an evaluation factor. That is, according to this evaluation standard, even if the evaluation pattern is the same combination pattern [24], [34], if the pattern existence ratio A <damage existence ratio B, it is determined that the remaining life is 50% or more. In the case of pattern presence rate A ≧ damage presence rate B, it is determined that the remaining life is 50% to 20%. In the criteria of FIG. 11, when the evaluation pattern is other than [24] and [34], the magnitude relationship between the pattern presence rate A and the damage presence rate B is not considered at all. This is because it is possible to accurately diagnose only with the evaluation pattern (combination pattern) without using the magnitude relationship between the pattern presence rate A and the damage presence rate B. The diagnosis result is displayed on the display unit 39 by characters or the like.

パターン存在率Aと損傷存在率Bの関係は、図11の例に限定されるものではなく、軸受の仕様によっては、損傷存在率Bに補正係数を乗算した結果を用いてもよく、また損傷存在率Bに補正値を加減算した結果を用いても良い。   The relationship between the pattern abundance ratio A and the damage abundance ratio B is not limited to the example of FIG. 11, and depending on the specifications of the bearing, a result obtained by multiplying the damage abundance ratio B by a correction coefficient may be used. A result obtained by adding / subtracting the correction value to / from the existence ratio B may be used.

本実施の形態によれば、4つの周波数帯域について、どの周波数帯域がよりAE信号の振幅値の変化に寄与しているかを順位付け(寄与順位パターン)する。その結果、各損傷段階に存在する特徴付けができ、どの損傷段階に属しているかを評価、すなわち残存寿命予測することができ、また、損傷の原因の違いも判別できる。また判断は、絶対値には依存しないため、従来のAE計測手法で必要な感度補正や閾値の設定等の影響を低減できる。また本実施の形態では、残存寿命予測はできないものの継続的観察を要する損傷(損傷あり)を検知することができる。さらに軸受の大きさや、上記の感度に影響されにくいため、対象機器の運転条件や軸受型式に拘らず評価が可能である。また本実施の形態では、一定長さの波形を分割し、閾値を設定せずに一定時間の波形を収集するため、簡便に計測が実施できる。   According to the present embodiment, it is ranked (contribution rank pattern) which frequency band contributes more to the change in the amplitude value of the AE signal for the four frequency bands. As a result, it is possible to characterize the existence of each damage stage, evaluate which damage stage it belongs to, that is, predict the remaining life, and determine the cause of damage. Further, since the determination does not depend on the absolute value, it is possible to reduce the influence of sensitivity correction, threshold setting, and the like that are necessary for the conventional AE measurement method. In the present embodiment, it is possible to detect damage (with damage) that requires continuous observation, although the remaining life cannot be predicted. Furthermore, since it is difficult to be influenced by the size of the bearing and the above sensitivity, the evaluation can be performed regardless of the operating conditions and the bearing type of the target device. In this embodiment, a waveform having a certain length is divided, and a waveform having a certain time is collected without setting a threshold value. Therefore, measurement can be easily performed.

図1の実施の形態においては、n個の診断用分析波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域と、該当する診断用分割波形データの振幅レベルとの組合せにより組合せパターンを決定し、この組合せパターンのパターン存在率を求めている。しかしながら振幅レベルを用いずに、n個の診断用分析波形データのそれぞれに対応するm個の相対最大振幅比の中の最大値が属する周波数帯域FB1〜FB4を4つのパターンとして、パターン存在率を決定するようにしてもよい。図12は、この場合に用いる本発明の軸受診断システムの第2の実施の形態の構成を示すブロック図を示している。図12の実施の形態では、図1の実施の形態の構成要素と同様の構成要素には、図1に付した符号の数に100の数を加えた数の符号を付してある。図12の実施の形態では、基準平均値演算部115が図5の基準平均値Ave1〜Ave4を演算し、最大振幅値取得部121が図6の4×n個の最大振幅値b11〜bn4を取得して、相対最大振幅比演算部123が図7の4×n個の相対最大振幅比A11〜An4を演算する。存在率演算部125は、相対最大振幅比A11〜An4について周波数帯域の数値化を行って、相対最大振幅比A11〜An4を数値化してパターン化し、数値化したパターンの集計を行う。すなわち1〜4の数値にパターン化したデータの数を集計し、パターン存在率を演算する。1〜4の数値のそれぞれの集計数をX1〜X4とすると、X1/n〜X4/nがパターン存在率となる。寿命判定部127は、パターン存在率が大きくなる周波数帯域の順番に基づいて、軸受の寿命を診断する。例えば、周波数帯域FB1の存在率が一番大きくなる場合には、正常と判断し、周波数帯域FB1及びFB4の存在率が共に大きくなる場合には、ベアリングの転動体に組織変化または微小損傷が発生していると判断し、周波数帯域FB1,FB2及びFB3の存在率が共に大きくなる場合には、ベアリングの転動体に巨視損傷及び亀裂が発生しているものと判断する。本実施の形態では、図1の実施の形態と比べると、診断精度は低くなるものの、単純に振幅値と閾値とを対比する場合に比べて、はるかに客観的な診断が可能である。なお本実施の形態において寿命判定部127で用いる判断基準は、上記に説明した基準内容に限定されるものではなく、事前の試験により適宜に定めればよい。   In the embodiment of FIG. 1, the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic waveform data for diagnosis belongs, and the amplitude level of the corresponding divided waveform data for diagnosis. A combination pattern is determined based on the combination of and the pattern presence rate of the combination pattern. However, without using the amplitude level, the frequency band FB1 to FB4 to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic waveform data for diagnosis belongs is set to four patterns, and the pattern existence rate is calculated. It may be determined. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the bearing diagnosis system of the present invention used in this case. In the embodiment of FIG. 12, the same reference numerals as those of the embodiment of FIG. 1 are added with the number of 100 added to the number of reference numerals attached to FIG. 1. In the embodiment of FIG. 12, the reference average value calculation unit 115 calculates the reference average values Ave1 to Ave4 of FIG. 5, and the maximum amplitude value acquisition unit 121 calculates the 4 × n maximum amplitude values b11 to bn4 of FIG. The relative maximum amplitude ratio calculation unit 123 acquires the 4 × n relative maximum amplitude ratios A11 to An4 in FIG. The abundance ratio calculation unit 125 digitizes the frequency band for the relative maximum amplitude ratios A11 to An4, digitizes and patterns the relative maximum amplitude ratios A11 to An4, and aggregates the digitized patterns. That is, the number of data patterned into numerical values of 1 to 4 is totaled, and the pattern presence rate is calculated. Assuming that the total numbers of the numerical values 1 to 4 are X1 to X4, X1 / n to X4 / n are pattern existence ratios. The life determination unit 127 diagnoses the life of the bearing based on the order of frequency bands in which the pattern presence rate increases. For example, when the existence ratio of the frequency band FB1 is the largest, it is determined as normal, and when both of the existence ratios of the frequency bands FB1 and FB4 are large, a tissue change or minute damage occurs in the rolling elements of the bearing. If the existence ratios of the frequency bands FB1, FB2, and FB3 are both increased, it is determined that macroscopic damage and cracks have occurred in the rolling elements of the bearing. In this embodiment, although the diagnostic accuracy is lower than that in the embodiment of FIG. 1, far more objective diagnosis is possible than in the case of simply comparing the amplitude value and the threshold value. Note that the criterion used in the life determination unit 127 in the present embodiment is not limited to the reference content described above, and may be appropriately determined by a preliminary test.

また図12の実施の形態においても、図1の実施の形態と同様に、パターン存在率と損傷存在率の大小関係を比較して、判定するようにしてもよいのは勿論である。例えば、周波数帯域FB1及びFB4のパターン存在率が共に大きくなる場合でも、一番大きいパターン存在率<損傷存在率の場合には、残存寿命が50%以上であると判断し、周波数帯域FB1及びFB4の存在率が共に大きくならない場合であっても、一番大きいパターン存在率A≧損傷存在率Bの場合には、残存寿命が50%〜20%であると判断することもできる。なおパターン存在率と損傷存在率の大小関係を比較する場合にも、事前に実際に試験を行って判定基準を定めることになるので、本実施の形態の判定基準に限定されるものではない。 Also, in the embodiment of FIG. 12, as in the embodiment of FIG. 1, it is needless to say that the determination may be made by comparing the magnitude relationship between the pattern presence rate and the damage presence rate. For example, even when the pattern existence ratios of the frequency bands FB1 and FB4 both increase, if the largest pattern existence ratio <damage existence ratio, it is determined that the remaining life is 50% or more, and the frequency bands FB1 and FB4 Even if the abundance ratios of both are not increased, if the largest pattern abundance ratio A ≧ damage abundance ratio B, it can be determined that the remaining lifetime is 50% to 20%. In addition, when comparing the magnitude relationship between the pattern presence rate and the damage presence rate, the determination standard is determined by actually conducting a test in advance, so that the determination criterion of the present embodiment is not limited.

本発明によれば、相対最大振幅比に基づいて診断を行うため、AE技術で必ず必要とされる診断のための閾値を用意する必要がない。そのため、データにバラツキがあっても、診断の精度に大きな影響を受けることがないという利点が得られる。   According to the present invention, since diagnosis is performed based on the relative maximum amplitude ratio, it is not necessary to prepare a threshold value for diagnosis that is absolutely necessary in the AE technique. Therefore, even if there is variation in data, there is an advantage that the accuracy of diagnosis is not greatly affected.

1 軸受診断システム
3 AEセンサ
5 基準分割波形データ取得部
7 分割波形基準最大振幅値取得部
9 平均基準最大振幅値演算部
11 基準周波数分析データ取得部
13 基準最大振幅値取得部
15 基準平均値演算部
17 診断用分割波形データ取得部
19 診断用周波数分析データ取得部
21 最大振幅値取得部
23 相対最大振幅比演算部
25 パターン存在率演算部
27 寿命判定部
29 診断用最大振幅値取得部
31 診断用相対最大振幅比演算部
33 振幅レベル決定部
35 損傷存在率演算部
39 表示部
1 Bearing Diagnosis System 3 AE Sensor 5 Reference Divided Waveform Data Acquisition Unit 7 Divided Waveform Reference Maximum Amplitude Value Acquisition Unit 9 Average Reference Maximum Amplitude Value Calculation Unit 11 Reference Frequency Analysis Data Acquisition Unit 13 Reference Maximum Amplitude Value Acquisition Unit 15 Reference Average Value Calculation Unit 17 Diagnosis divided waveform data acquisition unit 19 Diagnosis frequency analysis data acquisition unit 21 Maximum amplitude value acquisition unit 23 Relative maximum amplitude ratio calculation unit 25 Pattern existence ratio calculation unit 27 Life determination unit 29 Diagnosis maximum amplitude value acquisition unit 31 Diagnosis Relative maximum amplitude ratio calculation unit 33 Amplitude level determination unit 35 Damage presence rate calculation unit 39 Display unit

Claims (6)

アコースティックエミッションを用いて回転機械内の軸受の寿命を診断する軸受診断方法であって、
正常な前記回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得し、
前記s個の基準分割波形データからs個の基準最大振幅値を取得し、
前記s個の基準最大振幅値から平均基準最大振幅値を求め、
前記s個の基準分割波形データを周波数分析して、s個の基準周波数分析データを取得し、
前記基準周波数分析データにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm個(但しmは1以上の整数)の周波数帯域を定め、
前記s個の基準周波数分析データからそれぞれ前記m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値を取得し、
前記m個の周波数帯域におけるs個の前記基準最大振幅値の平均基準最大振幅値をm個求め、
診断対象の回転機械の軸受の近傍に前記AEセンサを装着し、前記AEセンサから出力される前記所定の時間長さのAE波形データを前記所定の時間間隔でn(但しnは2以上の整数)分割してn個の診断用分割波形データを取得し、
前記n個の診断用分割波形データからn個の最大振幅値を取得し、
前記n個の最大振幅値を前記平均基準最大振幅値で除してn個の相対最大振幅比を求め、
前記n個の相対最大振幅比をp(但しpは3以上の整数)種類の振幅レベルに置き換え、
前記n個の診断用分割波形データを周波数分析して、n個の診断用周波数分析データを取得し、
前記n個の診断用周波数分析データからそれぞれ前記m個の周波数帯域における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を求め、
前記m個の周波数帯域ごとに、該当する前記周波数帯域の前記n個の最大振幅値を該当する前記周波数帯域における前記基準平均値で除してそれぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比を求め、
前記n個の診断用分析波形データのそれぞれに対応するm個の前記相対最大振幅比の中の最大値が属する前記周波数帯域と該当する前記診断用分割波形データの前記振幅レベルとの組合せパターンのパターン存在率を求め、
前記パターン存在率に基づいて前記診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定することを特徴とする軸受診断方法。
A bearing diagnosis method for diagnosing the life of a bearing in a rotating machine using acoustic emission,
The AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor mounted in the vicinity of the bearing of the normal rotating machine is divided into s (where s is an integer of 2 or more) at predetermined time intervals, and s reference values are obtained. Acquire divided waveform data,
Obtaining s reference maximum amplitude values from the s reference divided waveform data;
An average reference maximum amplitude value is obtained from the s reference maximum amplitude values,
Frequency-analyzing the s reference divided waveform data to obtain s reference frequency analysis data;
In the reference frequency analysis data, m frequency bands (where m is an integer of 1 or more) whose amplitude value increases due to occurrence of damage are defined,
Obtaining s reference maximum amplitude values in the m frequency bands, respectively, from the s reference frequency analysis data;
Obtaining m average reference maximum amplitude values of the s reference maximum amplitude values in the m frequency bands;
The AE sensor is mounted in the vicinity of the bearing of the rotating machine to be diagnosed, and the AE waveform data of the predetermined time length output from the AE sensor is n at the predetermined time interval (where n is an integer of 2 or more) ) Divide and obtain n diagnostic waveform data,
Obtaining n maximum amplitude values from the n divided waveform data for diagnosis,
Dividing the n maximum amplitude values by the average reference maximum amplitude value to obtain n relative maximum amplitude ratios;
The n relative maximum amplitude ratios are replaced with p (where p is an integer of 3 or more) kinds of amplitude levels,
Frequency analysis of the n diagnostic divided waveform data to obtain n diagnostic frequency analysis data;
Obtaining the maximum amplitude value in each of the m frequency bands from the n diagnostic frequency analysis data to obtain n × m maximum amplitude values;
For each of the m frequency bands, m × n relative maximums are obtained by dividing the n maximum amplitude values of the corresponding frequency band by the reference average value in the corresponding frequency band and relativizing each. Find the amplitude ratio,
A combination pattern of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic waveform data for diagnosis belongs and the amplitude level of the corresponding divided waveform data for diagnosis Find the pattern presence rate,
A bearing diagnosis method comprising determining a life of a bearing of the rotating machine to be diagnosed based on the pattern presence rate.
前記診断用周波数分析データ中に、前記軸受の特定部位の損傷が原因となって発生する特性周波数のパルスが含まれる確率を損傷存在率と定め、
前記パターン存在率と前記損傷存在率の大小関係を比較して、前記パターン存在率に基づいて残存寿命を診断することを特徴とする請求項1に記載の軸受診断方法。
In the diagnostic frequency analysis data, the probability of including a pulse of a characteristic frequency that occurs due to damage of a specific part of the bearing is defined as a damage presence rate,
2. The bearing diagnosis method according to claim 1, wherein the remaining life is diagnosed based on the pattern existence ratio by comparing a magnitude relationship between the pattern existence ratio and the damage existence ratio.
アコースティックエミッションを用いて回転機械内の軸受の寿命を診断する軸受診断方法であって、
正常な前記回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得し、
前記s個の基準分割波形データを周波数分析して、s個の基準周波数分析データを取得し、
前記基準周波数分析データにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm(但しmは1以上の整数)個の周波数帯域を定め、
前記s個の基準分割波形データからそれぞれ前記m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値を取得し、
前記m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値の基準平均値をm個求め、
診断対象の回転機械の軸受の近傍に前記AEセンサを装着し、前記AEセンサから出力される前記所定の時間長さのAE波形データを前記所定の時間間隔でn(但しnは2以上の整数)分割してn個の診断用分割波形データを取得し、
前記n個の診断用分割波形データを周波数分析して、n個の診断用周波数分析データを取得し、
前記n個の診断用周波数分析データからそれぞれ前記m個の周波数帯域における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を求め、
前記m個の周波数帯域ごとに、該当する前記周波数帯域の前記n個の最大振幅値を該当する前記周波数帯域における前記基準平均値で除してそれぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比を求め、
前記n個の診断用分割波形データのそれぞれに対応するm個の前記相対最大振幅比の中の最大値が属する前記周波数帯域の存在率を求め、
前記存在率に基づいて前記診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定することを特徴とする軸受診断方法。
A bearing diagnosis method for diagnosing the life of a bearing in a rotating machine using acoustic emission,
The AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor mounted in the vicinity of the bearing of the normal rotating machine is divided into s (where s is an integer of 2 or more) at predetermined time intervals, and s reference values are obtained. Acquire divided waveform data,
Frequency-analyzing the s reference divided waveform data to obtain s reference frequency analysis data;
In the reference frequency analysis data, m frequency bands (where m is an integer of 1 or more) whose amplitude value increases due to the occurrence of damage are defined,
Obtaining s reference maximum amplitude values in the m frequency bands, respectively, from the s reference divided waveform data;
Obtaining m reference average values of s reference maximum amplitude values in the m frequency bands;
The AE sensor is mounted in the vicinity of the bearing of the rotating machine to be diagnosed, and the AE waveform data of the predetermined time length output from the AE sensor is n at the predetermined time interval (where n is an integer of 2 or more) ) Divide and obtain n diagnostic waveform data,
Frequency analysis of the n diagnostic divided waveform data to obtain n diagnostic frequency analysis data;
Obtaining the maximum amplitude value in each of the m frequency bands from the n diagnostic frequency analysis data to obtain n × m maximum amplitude values;
For each of the m frequency bands, m × n relative maximums are obtained by dividing the n maximum amplitude values of the corresponding frequency band by the reference average value in the corresponding frequency band and relativizing each. Find the amplitude ratio,
Determining the existence rate of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n pieces of diagnostic divided waveform data belongs;
A bearing diagnosis method comprising: determining a life of a bearing of the rotating machine to be diagnosed based on the presence rate.
アコースティックエミッションを用いて回転機械内の軸受の寿命を診断する軸受診断システムであって、
正常な前記回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得する基準分割波形データ取得部と、
前記s個の基準分割波形データからs個の基準最大振幅値を取得する基準最大振幅値取得部と、
前記s個の基準最大振幅値から平均基準最大振幅値を求める平均基準最大振幅値演算部と、
前記s個の基準分割波形データを周波数分析して、s個の基準周波数分析データを取得する基準周波数分析データ取得部と、
前記基準周波数分析データにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm(但しmは1以上の整数)個の周波数帯域を定めた上で、前記s個の基準周波数分析データからそれぞれ前記m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値を取得する基準最大振幅値取得部と、
前記m個の周波数帯域におけるs個の前記最大振幅値の基準平均値をm個演算する基準平均値演算部と、
診断対象の回転機械の軸受の近傍に装着した前記AEセンサから出力される前記所定の時間長さのAE波形データを前記所定の時間間隔でn(但しnは2以上の整数)分割してn個の診断用分割波形データを取得する診断用分割波形データ取得部と、
前記n個の診断用分割波形データからn個の最大振幅値を取得する最大振幅値取得部と、
前記n個の最大振幅値を前記平均基準最大振幅値で除してn個の相対最大振幅比を求める相対最大振幅比演算部と、
前記n個の相対最大振幅比をp(但しpは3以上の整数)種類の振幅レベルに置き換える振幅レベル決定部と、
前記n個の診断用分割波形データを周波数分析して、n個の診断用周波数分析データを取得する診断用周波数分析データ取得部と、
前記n個の診断用周波数分析データからそれぞれ前記m個の周波数帯域における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を求める最大振幅値取得部と、
前記m個の周波数帯域ごとに、該当する前記周波数帯域の前記n個の最大振幅値を該当する前記周波数帯域における前記基準平均値で除してそれぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比を演算する相対最大振幅比演算部と、
前記n個の診断用分析波形データのそれぞれに対応するm個の前記相対最大振幅比の中の最大値が属する前記周波数帯域と該当する前記診断用分割波形データの前記振幅レベルとの組合せパターンのパターン存在率を演算するパターン存在率演算部と、
前記パターン存在率に基づいて前記診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定する寿命判定部とを備えていることを特徴とする軸受診断システム。
A bearing diagnosis system for diagnosing the life of a bearing in a rotating machine using acoustic emission,
The AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor mounted in the vicinity of the bearing of the normal rotating machine is divided into s (where s is an integer of 2 or more) at predetermined time intervals, and s reference values are obtained. A reference split waveform data acquisition unit for acquiring split waveform data;
A reference maximum amplitude value acquisition unit for acquiring s reference maximum amplitude values from the s reference divided waveform data;
An average reference maximum amplitude value calculation unit for obtaining an average reference maximum amplitude value from the s reference maximum amplitude values;
A frequency analysis of the s reference divided waveform data to obtain s reference frequency analysis data;
In the reference frequency analysis data, m frequency bands (where m is an integer of 1 or more) whose amplitude value increases due to the occurrence of damage are determined, and each of the s reference frequency analysis data is determined. A reference maximum amplitude value acquisition unit for acquiring s reference maximum amplitude values in the m frequency bands;
A reference average value calculation unit that calculates m reference average values of the s maximum amplitude values in the m frequency bands;
The AE waveform data of the predetermined time length output from the AE sensor mounted in the vicinity of the bearing of the rotating machine to be diagnosed is divided into n (where n is an integer of 2 or more) at the predetermined time interval, and n A divided waveform data acquisition unit for diagnosis that acquires the divided waveform data for diagnosis;
A maximum amplitude value acquisition unit for acquiring n maximum amplitude values from the n diagnostic divided waveform data;
A relative maximum amplitude ratio calculating unit that obtains n relative maximum amplitude ratios by dividing the n maximum amplitude values by the average reference maximum amplitude value;
An amplitude level determination unit that replaces the n relative maximum amplitude ratios with p (where p is an integer of 3 or more) types of amplitude levels;
A frequency analysis data acquiring unit for frequency analysis of the n divided waveform data for diagnosis to acquire n pieces of frequency analysis data for diagnosis;
A maximum amplitude value acquisition unit for acquiring maximum amplitude values in the m frequency bands from the n diagnostic frequency analysis data, and obtaining n × m maximum amplitude values;
For each of the m frequency bands, m × n relative maximums are obtained by dividing the n maximum amplitude values of the corresponding frequency band by the reference average value in the corresponding frequency band and relativizing each. A relative maximum amplitude ratio calculator for calculating the amplitude ratio;
A combination pattern of the frequency band to which the maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n diagnostic waveform data for diagnosis belongs and the amplitude level of the corresponding divided waveform data for diagnosis A pattern presence rate calculator for calculating the pattern presence rate;
A bearing diagnosis system comprising: a life determination unit that determines a life of a bearing of the rotating machine to be diagnosed based on the pattern presence rate.
前記診断用周波数分析データ中に、前記軸受の特定部位の損傷が原因となって発生する特性周波数のパルスが含まれる確率を損傷存在率として演算する損傷存在率演算部をさらに備え、
前記寿命判定部は、前記パターン存在率と前記損傷存在率の大小関係を比較して、前記パターン存在率に基づいて残存寿命を診断することを特徴とする請求項4に記載の軸受診断システム。
The diagnostic frequency analysis data further includes a damage presence rate calculating unit that calculates a probability of including a pulse of a characteristic frequency generated due to damage of a specific part of the bearing as a damage presence rate,
5. The bearing diagnosis system according to claim 4, wherein the life determination unit compares a relationship between the pattern existence ratio and the damage existence ratio and diagnoses a remaining life based on the pattern existence ratio.
アコースティックエミッションを用いて回転機械内の軸受の寿命を診断する軸受診断システムであって、
正常な前記回転機械の軸受の近傍に装着したAEセンサから出力される所定の時間長さのAE波形データを所定の時間間隔でs(但しsは2以上の整数)分割してs個の基準分割波形データを取得する基準分割波形データ取得部と、
前記s個の基準分割波形データを周波数分析して、s個の基準周波数分析データを取得する基準周波数分析データ取得部と、
前記基準周波数分析データにおいて、損傷の発生が原因となって振幅値が大きくなるm(但しmは1以上の整数)個の周波数帯域を定めた上で、前記s個の基準分割波形データからそれぞれ前記m個の周波数帯域におけるs個の基準最大振幅値を取得する基準最大振幅値取得部と、
前記m個の周波数帯域におけるs個の前記基準最大振幅値の基準平均値をm個演算する基準平均値演算部と、
診断対象の回転機械の軸受の近傍に装着した前記AEセンサから出力される前記所定の時間長さのAE波形データを前記所定の時間間隔でn分割してn個の診断用分割波形データを取得する診断用分割波形データ取得部と、
前記n個の診断用分割波形データを周波数分析して、n個の診断用周波数分析データを取得する診断用周波数分析データ取得部と、
前記n個の診断用周波数分析データからそれぞれ前記m個の周波数帯域における最大振幅値を取得して、n×m個の最大振幅値を演算する最大振幅値取得部と、
前記m個の周波数帯域ごとに、該当する前記周波数帯域の前記n個の最大振幅値を該当する前記周波数帯域における前記基準平均値で除してそれぞれ相対化することによりm×n個の相対最大振幅比を演算する相対最大振幅比演算部と、
前記n個の診断用分割波形データのそれぞれに対応するm個の前記相対最大振幅比の中の最大値が属する前記周波数帯域の存在率を演算する存在率演算部と、
前記存在率に基づいて前記診断対象の回転機械の軸受の寿命を判定する寿命判定部とを備えていることを特徴とする軸受診断システム。
A bearing diagnosis system for diagnosing the life of a bearing in a rotating machine using acoustic emission,
The AE waveform data of a predetermined time length output from the AE sensor mounted in the vicinity of the bearing of the normal rotating machine is divided into s (where s is an integer of 2 or more) at predetermined time intervals, and s reference values are obtained. A reference split waveform data acquisition unit for acquiring split waveform data;
A frequency analysis of the s reference divided waveform data to obtain s reference frequency analysis data;
In the reference frequency analysis data, m frequency bands (where m is an integer of 1 or more) whose amplitude value increases due to occurrence of damage are determined, and each of the s reference divided waveform data is determined. A reference maximum amplitude value acquisition unit for acquiring s reference maximum amplitude values in the m frequency bands;
A reference average value calculation unit for calculating m reference average values of the s reference maximum amplitude values in the m frequency bands;
The AE waveform data of the predetermined time length output from the AE sensor mounted near the bearing of the rotating machine to be diagnosed is divided into n at the predetermined time interval to obtain n pieces of divided waveform data for diagnosis. A divided waveform data acquisition unit for diagnosis,
A frequency analysis data acquiring unit for frequency analysis of the n divided waveform data for diagnosis to acquire n pieces of frequency analysis data for diagnosis;
A maximum amplitude value acquisition unit for acquiring maximum amplitude values in the m frequency bands from the n diagnostic frequency analysis data, and calculating n × m maximum amplitude values;
For each of the m frequency bands, m × n relative maximums are obtained by dividing the n maximum amplitude values of the corresponding frequency band by the reference average value in the corresponding frequency band and relativizing each. A relative maximum amplitude ratio calculator for calculating the amplitude ratio;
An abundance ratio calculating unit that calculates an abundance ratio of the frequency band to which a maximum value among the m relative maximum amplitude ratios corresponding to each of the n divided waveform data for diagnosis belongs;
A bearing diagnosis system comprising: a life determination unit that determines the life of a bearing of the rotating machine to be diagnosed based on the presence rate.
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