JP6793565B2 - 状態分析装置、表示方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、状態分析装置、表示方法、およびプログラムに関する。

発電プラント等の設備において、装置の動作の状態を監視するために、装置の所定の箇所に電流クランプを挟み、電流信号を測定することがなされている。この場合、監視装置は、測定された電流信号を高速フーリエ変換することで電流の周波数領域グラフを生成し、画面に表示する（例えば、特許文献１を参照）。そして、検査者は、表示された周波数領域グラフを観察し、装置の異常検出及び識別を行う。具体的には、検査者は、周波数領域グラフの観察結果から装置の所定の動作を表すパラメータを特定し、そのパラメータに関連する動作の状態を特定する。

特許第５８２８９４８号公報

しかしながら、周波数領域グラフの読み取りには熟練を要し、熟練者でない者にとっては周波数領域グラフから装置の状態を識別することは困難である。また、周波数領域グラフは装置の瞬時的な状態を表すものの、過去の状態からどのように変化しているかは周波数領域グラフに表れない。そのため、周波数領域グラフの観察のみからは、装置の状態変化を予測することが困難である。さらに、周波数領域グラフから特定したパラメータによれば、当該パラメータに関連する動作の状態を特定することができるが、個別のパラメータに関連付けられていない状態を特定することが困難である。
本発明の目的は、対象装置の状態および状態の変化を容易に識別することができる状態分析装置、表示方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、状態分析装置は、対象装置に流れる電流信号を取得する電流取得部と、一定の周期に係るタイミングで、前記電流信号に基づいて、前記対象装置の状態によって変動し互いに相関関係を有する複数のパラメータの値を算出するパラメータ算出部と、前記複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、前記対象装置の状態の判断基準となる予め定められた閾値を表す区分線と、一のタイミングに係る前記複数のパラメータの値を表す第１図形と、異なるタイミングにおいて算出された前記複数のパラメータの値の変化量を表す第２図形とを配置した表示情報を生成する表示情報生成部とを備える。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る状態分析装置は、前記表示情報生成部は、異なるタイミングに係る前記複数のパラメータの少なくとも１つの値が前記閾値を跨ぐ場合に、所定のメッセージを含む前記表示情報を生成するものであってよい。

本発明の第３の態様によれば、第１の態様に係る状態分析装置は、前記表示情報生成部は、異なるタイミングに係る前記複数のパラメータの少なくとも１つの値が前記閾値を跨ぐ場合と前記閾値を跨がない場合とで、前記第１図形の表示形態を異ならせるものであってよい。

本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係る状態分析装置は、前記対象装置の状態は、前記対象装置が正常である正常状態、前記対象装置が異常である異常状態、および前記対象装置の状態が異常状態に遷移しうる状態である注意状態を含み、前記表示情報生成部は、前記区分線として、前記正常状態と前記注意状態とを区分する第１区分線と、前記注意状態と前記異常状態とを区分する第２区分線とを含む前記表示情報を生成するものであってよい。

本発明の第５の態様によれば、第１から第４の何れかの態様に係る状態分析装置は、前記対象装置は、ロータ回りに回転するモータ、および前記ロータと共に回転する補機を有する装置であって、前記複数のパラメータは、前記対象装置の全般的な状態を表すパラメータ、前記ロータの状態を表すパラメータ、前記ロータおよび前記補機のミスアラインメントの状態を表すパラメータ、前記モータに流れる電流の実効値を示すパラメータ、前記電流に係る電源の品質を表すパラメータ、および前記補機の状態を表すパラメータからなる群から選択された複数のパラメータであるものであってよい。

本発明の第６の態様によれば、表示方法は、対象装置に流れる電流信号を取得することと、一定の周期に係るタイミングで、前記電流信号に基づいて、前記対象装置の状態によって変動し互いに相関関係を有する複数のパラメータの値を算出することと、異なるタイミングにおいて算出された前記複数のパラメータの値の変化量を算出することと、前記複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、前記対象装置の状態の判断基準となる閾値を表す区分線と、一のタイミングに係る前記複数のパラメータの値を表す第１図形と、前記変化量を表す第２図形とを配置した表示情報を表示することとを含む。

本発明の第７の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、対象装置に流れる電流信号を取得することと、一定の周期に係るタイミングで、前記電流信号に基づいて、前記対象装置の状態によって変動し互いに相関関係を有する複数のパラメータの値を算出することと、異なるタイミングにおいて算出された前記複数のパラメータの値の変化量を算出することと、前記複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、前記対象装置の状態の判断基準となる閾値を表す区分線と、一のタイミングに係る前記複数のパラメータの値を表す第１図形と、前記変化量を表す第２図形とを配置した表示情報を生成することとを実行させる。

上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、状態分析装置は、電流信号からパラメータを算出し、当該パラメータを閾値を表す区分線とともに表示させる表示情報を生成する。これにより、表示された情報に基づいて、熟練を要さずとも対象装置の状態を特定することができる。また、状態分析装置は、パラメータの変化量を表す図形を表示させる表示情報を生成する。これにより、表示された情報に基づいて対象装置の状態の遷移を認識することができる。また、状態分析装置は、互いに相関関係を有する複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、パラメータを表す図形を配置する。これにより、パラメータまたはパラメータの変化量の偏りを視認することで、個別のパラメータに関連付けられていない状態を特定することができる。

第１の実施形態に係る状態分析システムの構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る状態分析装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係るパラメータ記憶部が記憶する情報の例を示す図である。 第１の実施形態に係る閾値記憶部が記憶する情報の例を示す図である。 第１の実施形態に係る状態分析装置による電流パラメータ算出処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る状態分析装置による電流パラメータ表示処理を示すフローチャートである。 ＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータとの関係を示すグラフの例を示す図である。 ＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータとの関係を示すグラフの例を示す図である。 ＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータとの関係を示すグラフの例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る状態分析システムの構成を示す概略図である。
第１の実施形態に係る状態分析システム１は、状態分析装置１０、表示装置２０、対象装置３０、三相交流電源４０、電力線５０、クランプ電流計６０を備える。
第１の実施形態に係る状態分析装置１０は、検査対象となる対象装置３０の状態を表す情報を表示装置２０に表示させる。第１の実施形態に係る対象装置３０は、三相交流電源で駆動するモータ、モータが備えるロータと共に回転するポンプまたはファンなどの補機を備える回転機械システムである。対象装置３０は、電力線５０を介して三相交流電源４０に接続される。電力線５０はクランプ電流計６０に挟み込まれる。状態分析システム１は、クランプ電流計６０を３つ備え、各クランプ電流計６０はそれぞれ異なる電力線を挟み込む。なお、他の実施形態においては、状態分析システム１がクランプ電流計６０を１つまたは２つ備え、３本の電力線５０のうち一部の電流を計測しないものであってもよい。クランプ電流計６０は、電力線５０を流れる電流の大きさを計測し、デジタル信号（電流信号）として状態分析装置１０に出力する。状態分析装置１０は、クランプ電流計６０から受信した電流信号に基づいて、対象装置３０の状態を表す情報を表示装置２０に表示させる。

図２は、第１の実施形態に係る状態分析装置の構成を示す概略ブロック図である。
状態分析装置１０は、電流取得部１１、パラメータ算出部１２、パラメータ記憶部１３、閾値記憶部１４、グラフ生成部１５、遷移検知部１６、表示制御部１７を備える。

電流取得部１１は、クランプ電流計６０から電力線５０を介して対象装置３０に流れる電流信号を取得する。

パラメータ算出部１２は、一定の周期に係るタイミングで、電流取得部１１が取得した電流信号に基づいて、対象装置３０の状態によって変動する複数のパラメータの値を算出する。以下、パラメータ算出部１２によって算出されるパラメータを、電流パラメータとよぶ。具体的な電流パラメータの例については、後述する。パラメータ算出部１２が算出する複数の電流パラメータのうち少なくとも２つは、互いに相関関係を有するパラメータである。

パラメータ記憶部１３は、パラメータ算出部１２が算出した電流パラメータの値を算出時刻に関連付けて記憶する。

閾値記憶部１４は、各電流パラメータについて、対象装置３０の状態の判断基準となる閾値を記憶する。第１の実施形態に係る対象装置３０の状態の種別は、対象装置３０が正常である正常状態、対象装置３０が異常である異常状態、および対象装置３０の状態が異常状態に遷移しうる状態である注意状態である。つまり、閾値記憶部１４は、各電流パラメータについて、正常状態と注意状態とを区分する第１閾値と、注意状態と異常状態とを区分する第２閾値をと記憶する。

グラフ生成部１５は、パラメータ算出部１２が算出した電流パラメータの値および前回の電流パラメータの値から今回の電流パラメータの値への変化量を表すグラフ画像を生成する。グラフ画像は、互いに相関関係を有する２つの電流パラメータを縦軸と横軸とに取ったグラフである。グラフ画像には、各電流パラメータに係る閾値を表す区分線と、２つの電流パラメータの値を表すプロット（第１図形）と、変化量を表す矢印（第２図形）とが配置される。

遷移検知部１６は、各電流パラメータの値が、閾値記憶部１４が記憶する閾値を跨いで変化したことを検知する。

表示制御部１７は、グラフ生成部が生成したグラフ画面と、遷移検知部１６による検知結果とに基づいて、表示装置２０に出力する表示情報を生成する。表示制御部１７は、表示情報生成部の一例である。

ここで、第１の実施形態に係るパラメータ算出部１２が算出する電流パラメータについて説明する。
第１の実施形態に係るパラメータ算出部１２は、ＫＩパラメータ、Ｌｐｏｌｅパラメータ、Ｌｓｈａｆｔパラメータ、Ｉｒｍｓパラメータ、ＴＨＤパラメータ、ＩＨＤパラメータ、Ｌｘパラメータ、Ｉｕｂパラメータを算出する。

ＫＩパラメータは、対象装置３０の全般的な状態を表すパラメータである。ＫＩパラメータは、電流信号から求められた点検時振幅確率密度関数ｆｔ（ｘ）とモータの定格電流を示す基準正弦波信号波形の参照振幅確率密度変数ｆｒ（ｘ）とに対するカルバックライブラー情報量である。具体的には、ＫＩパラメータは、以下の式（１）により求められる。

Ｌｐｏｌｅパラメータは、対象装置３０のロータの状態を表すパラメータである。Ｌｐｏｌｅパラメータは、電流信号を周波数領域変換して得られる周波数スペクトルのうち、電流スペクトルピークを中心として、所定周波数分だけ離れた周波数位置における電流スペクトルの側帯波のピークの大きさである。Ｌｐｏｌｅパラメータに係る側帯波は、モータのポール通過周波数に起因して変動する側帯波である。

Ｌｓｈａｆｔパラメータは、対象装置３０のロータおよび補機のミスアラインメントの状態を表すパラメータである。Ｌｓｈａｆｔパラメータは、電流信号を周波数領域変換して得られる周波数スペクトルのうち、電流スペクトルピークを中心として、所定周波数分だけ離れた周波数位置における電流スペクトルの側帯波のピークの大きさによって求められる。Ｌｓｈａｆｔパラメータに係る側帯波は、モータの実回転周波数に起因して変動する側帯波である。

Ｉｒｍｓパラメータは、対象装置３０の回転機械負荷および状態変動を監視するためのパラメータである。Ｉｒｍｓパラメータは、各サンプリングタイミングにおける電流値の二乗和をサンプリングタイミング数で除算し、その平方根を求めることで得ることができる、電流実効値である。

ＩＨＤパラメータは、電流信号の最大高調波成分と電源周波数成分の比率である。ＩＨＤパラメータは、電流信号から高調波成分を抽出し、高調波成分の予め設定した次数内にある最大値を、電源周波数実効値で除算することで得ることができる。
ＴＨＤパラメータは、電流信号の全高調波成分と電源周波数成分の比率である。ＴＨＤパラメータは、電流信号から高調波成分を抽出し、予め設定した次数内における各高調波成分の二乗和の平方根を、電流信号の電源周波数実効値で除算することで得ることができる。ＩＨＤパラメータおよびＴＨＤパラメータは、いずれも三相交流電源４０の品質を表すパラメータである。

Ｌｘパラメータは、対象装置３０の補機の状態を表すパラメータである。Ｌｘパラメータは、電流信号を周波数領域変換して得られる周波数スペクトルのうち、電流スペクトルピークを中心として、所定周波数分だけ離れた周波数位置における電流スペクトルの側帯波のピークの大きさである。Ｌｘパラメータに係る側帯波は、ポンプまたはブロワのブレード通過周波数に起因して変動する側帯波、歯車装置の噛合い周波数に起因して変動する側帯波、プーリベルトの回転周波数に起因して変動する側帯波、または回転子バーのすべり周波数に起因して変動する側帯波に起因して変動する側帯波である。
ポンプまたはブロワのブレード通過周波数に起因して変動する側帯波のピークの大きさが示すＬｘパラメータを、Ｌｂｐパラメータという。歯車装置の噛合い周波数に起因して変動する側帯波のピークの大きさが示すＬｘパラメータを、Ｌｇｚパラメータという。プーリベルトの回転周波数に起因して変動する側帯波のピークの大きさが示すＬｘパラメータを、Ｌｂｒパラメータという。および回転子バーのすべり周波数に起因して変動する側帯波のいずれか１つに起因して変動する側帯波のピークの大きさが示すＬｘパラメータを、Ｌｒｓパラメータという。ポンプ、ブロワ、歯車装置、プーリベルト、回転子バーは、対象装置３０の補機の一例である。

Ｉｕｂパラメータは、電源品質またはモータの固定子およびインバータの劣化状況を表すパラメータである。Ｉｕｂパラメータは、３相の電流信号の電流実効値の中の最大値と最小値の差を、その最大値と最小値の和で除算することで求めることができる。つまり、Ｉｕｂパラメータは、電流信号の三相電流バランスを示すパラメータである。

ＫＩパラメータは、ロータの状態が悪化すると増加し、Ｌｐｏｌｅパラメータは、ロータの状態が悪化すると減少する。つまり、ＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータとは、対象装置３０のロータの状態について相関関係を有する。
ＫＩパラメータは、モータの軸系のアンバランスの状態が悪化すると増加し、Ｌｓｈａｆｔパラメータおよび各種Ｌｘパラメータは、モータの軸系のアンバランスの状態が悪化すると減少する。つまり、ＫＩパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータと各種Ｌｘパラメータとは、対象装置３０のモータの軸系のアンバランス状態について相関関係を有する。また、ＫＩパラメータは、モータの軸系のミスアラインメントの状態が悪化すると増加し、Ｌｓｈａｆｔパラメータは、モータの軸系のミスアラインメントの状態が悪化すると減少する。つまり、ＫＩパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータとは、対象装置３０のモータの軸系のミスアラインメントの状態について相関関係を有する。
ＫＩパラメータとＩｒｍｓパラメータとは、いずれも負荷変動の状態が悪化すると増加する。つまり、ＫＩパラメータとＩｒｍｓパラメータとは、対象装置３０の負荷変動の状態について相関関係を有する。
ＫＩパラメータとＴＨＤパラメータとＩＨＤパラメータとＩｕｂパラメータとは、いずれもモータの固定子の状態、または電源品質が悪化すると増加する。つまり、ＫＩパラメータとＴＨＤパラメータとＩＨＤパラメータとＩｕｂパラメータとは、対象装置３０の固定子の状態または電源品質について相関関係を有する。
ＬｐｏｌｅパラメータおよびＬｓｈａｆｔパラメータは、いずれもモータの状態が悪化すると減少する。つまり、ＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータとは、対象装置３０のロータの状態について相関関係を有する。

図３は、第１の実施形態に係るパラメータ記憶部が記憶する情報の例を示す図である。
パラメータ記憶部１３は、図３に示すように、一定の周期（例えば、半日又は１日毎）に係るタイミングである測定時刻ごとに、当該測定時刻、ＫＩパラメータ、Ｌｐｏｌｅパラメータ、Ｌｓｈａｆｔパラメータ、Ｉｒｍｓパラメータ、ＴＨＤパラメータ、ＩＨＤパラメータ、Ｌｘパラメータ、およびＩｕｂパラメータを関連付けて記憶する。

図４は、第１の実施形態に係る閾値記憶部が記憶する情報の例を示す図である。
閾値記憶部１４は、図４に示すように、ＫＩパラメータ、Ｌｐｏｌｅパラメータ、Ｌｓｈａｆｔパラメータ、Ｉｒｍｓパラメータ、ＴＨＤパラメータ、ＩＨＤパラメータ、Ｌｘパラメータ、およびＩｕｂパラメータのそれぞれについて、正常状態となる値の範囲、注意状態となる値の範囲、および異常状態となる値の範囲を記憶する。ここで、正常状態となる値の範囲と注意状態となる値の範囲を区切る閾値は、第１の閾値であり、注意状態となる値の範囲と異常状態となる値の範囲を区切る閾値は、第２の閾値である。つまり、正常状態となる値の範囲、注意状態となる値の範囲、および異常状態となる値の範囲を記憶することは、第１の閾値および第２の閾値を記憶することと等価である。

第１の実施形態においては、各電流パラメータについての正常状態となる値の範囲、注意状態となる値の範囲、および異常状態となる値の範囲は、以下の通りである。なお、以下に示す範囲はあくまで一例であり、他の実施形態についてはこれに限られない。

正常状態となるＫＩパラメータの値の範囲は、１．０未満である。注意状態となるＫＩパラメータの値の範囲は、１．０以上かつ１．５未満である。異常状態となるＫＩパラメータの値の範囲は、１．５以上である。つまり、ＫＩパラメータに係る第１の閾値は１．０であり、ＫＩパラメータに係る第２の閾値は１．５である。

正常状態となるＬｐｏｌｅパラメータの値の範囲は、５０ｄＢ超である。注意状態となるＬｐｏｌｅパラメータの値の範囲は、４０ｄＢ超かつ５０ｄＢ以下である。異常状態となるＬｐｏｌｅパラメータの値の範囲は、４０ｄＢ以下である。つまり、Ｌｐｏｌｅパラメータに係る第１の閾値は５０ｄＢであり、Ｌｐｏｌｅパラメータに係る第２の閾値は４０ｄＢである。

正常状態となるＬｓｈａｆｔパラメータの値の範囲は、５０ｄＢ超である。注意状態となるＬｓｈａｆｔパラメータの値の範囲は、４０ｄＢ超かつ５０ｄＢ以下である。異常状態となるＬｓｈａｆｔパラメータの値の範囲は、４０ｄＢ以下である。つまり、Ｌｓｈａｆｔパラメータに係る第１の閾値は５０ｄＢであり、Ｌｓｈａｆｔパラメータに係る第２の閾値は４０ｄＢである。

正常状態となるＩｒｍｓパラメータの値の範囲は、変動±１０％未満である。注意状態となるＩｒｍｓパラメータの値の範囲は、変動±１０％以上かつ変動±２０％未満である。異常状態となるＩｒｍｓパラメータの値の範囲は、変動±２０％以上である。つまり、Ｉｒｍｓパラメータに係る第１の閾値は変動±１０％であり、Ｉｒｍｓパラメータに係る第２の閾値は変動±２０％である。

正常状態となるＴＨＤパラメータの値の範囲は、５％未満である。注意状態となるＴＨＤパラメータの値の範囲は、５％以上かつ１０％未満である。異常状態となるＴＨＤパラメータの値の範囲は、１０％以上である。つまり、ＴＨＤパラメータに係る第１の閾値は５％であり、ＴＨＤパラメータに係る第２の閾値は１０％である。

正常状態となるＩＨＤパラメータの値の範囲は、３％未満である。注意状態となるＩＨＤパラメータの値の範囲は、３％以上かつ５％未満である。異常状態となるＩＨＤパラメータの値の範囲は、５％以上である。つまり、ＩＨＤパラメータに係る第１の閾値は３％であり、ＩＨＤパラメータに係る第２の閾値は５％である。

正常状態となるＬｘパラメータの値の範囲は、５０ｄＢ超である。注意状態となるＬｘパラメータの値の範囲は、４０ｄＢ超かつ５０ｄＢ以下である。異常状態となるＬｘパラメータの値の範囲は、４０ｄＢ以下である。つまり、Ｌｘパラメータに係る第１の閾値は５０ｄＢであり、Ｌｘパラメータに係る第２の閾値は４０ｄＢである。

正常状態となるＩｕｂパラメータの値の範囲は、３％未満である。注意状態となるＩｕｂパラメータの値の範囲は、３％以上かつ５％未満である。異常状態となるＩｕｂパラメータの値の範囲は、５％以上である。つまり、Ｉｕｂパラメータに係る第１の閾値は３％であり、Ｉｕｂパラメータに係る第２の閾値は５％である。

ここで、第１の実施形態に係る状態分析装置１０の動作について説明する。
図５は、第１の実施形態に係る状態分析装置による電流パラメータ算出処理を示すフローチャートである。
状態分析装置１０は、一定の周期に係るタイミングごとに、電流パラメータ算出処理を実行する。状態分析装置１０の電流取得部１１は、クランプ電流計６０から電流信号を取得する（ステップＳ１）。なお電流取得部１１は、サンプリングタイミングごとに電流信号を取得しているため、電流取得部１１が取得する電流信号は、一定期間における電流の大きさの変化を示す。次に、パラメータ算出部１２は、電流信号を周波数領域変換し、周波数領域波形を生成する（ステップＳ２）。周波数領域変換の手法としては、ＦＦＴが挙げられる。
パラメータ算出部１２は、ステップＳ１で取得した電流信号とステップＳ２で生成した周波数領域波形とに基づいて電流パラメータを算出する（ステップＳ３）。パラメータ算出部１２は、算出した電流パラメータを、現在時刻に関連付けてパラメータ記憶部１３に記録する（ステップＳ４）。
状態分析装置１０は、上述した電流パラメータ算出処理を一定の周期に係るタイミングごとに実行することで、パラメータ記憶部１３に電流パラメータの時系列を記録することができる。

図６は、第１の実施形態に係る状態分析装置による電流パラメータ表示処理を示すフローチャートである。
状態分析装置１０は、利用者の操作により電流パラメータの表示指示がなされると、表示対象の電流パラメータの組の入力を受け付ける（ステップＳ１１）。電流パラメータの組の入力は、状態分析装置１０に予め設定された互いに相関関係を有するパラメータ対（例えば、ＬｓｈａｆｔパラメータとＬｐｏｌｅパラメータの対、ＴＨＤパラメータとＩＨＤパラメータの対、ＫＩパラメータとＬｘパラメータの対など）のリストの中から利用者による選択を受け付けることでなされる。他の実施形態においては、電流パラメータの組の入力は、利用者による任意の２つのパラメータの入力によってなされてもよい。

次に、状態分析装置１０のグラフ生成部１５は、選択された対に係る各電流パラメータを軸Ｇ１とする座標空間を描画する（ステップＳ１２）。つまり、グラフ生成部１５は、対をなす電流パラメータを表す直交する軸Ｇ１を描画する。本実施形態において「描画する」とは、仮想空間（仮想平面）上に図形を配置することをいう。次に、グラフ生成部１５は、閾値記憶部１４から選択された対に係る各電流パラメータに関連付けられた第１閾値および第２閾値を読み出し、第１閾値を表す区分線Ｇ２（第１区分線）および第２閾値を表す区分線Ｇ２（第２区分線）を描画する（ステップＳ１３）。一の電流パラメータに係る閾値を表す区分線Ｇ２は、当該一の電流パラメータを表す軸Ｇ１に平行な線である。次に、グラフ生成部１５は、パラメータ記憶部１３から選択された対に係る各電流パラメータの値であって最後に記録されたもの（変化後の値）を表すプロットＧ３を座標空間上に描画する（ステップＳ１４）。

次に、グラフ生成部１５は、パラメータ記憶部１３から選択された対に係る各電流パラメータの値であって最後から２番目に記録されたもの（変化前の値）を表す座標から、変化後の値を表す座標へ伸びる矢印Ｇ４を座標空間上に描画する（ステップＳ１５）。このとき、変化前の値に関連付けられた測定時刻と変化後の値に関連付けられた測定時刻との差は、一定の周期に係る時間に等しい。また矢印Ｇ４は、変化前の値と変化後の値の差が大きいほど長くなる。つまり、矢印Ｇ４は、電流パラメータの変化量が大きいほど長い。

次に、遷移検知部１６は、閾値記憶部１４が記憶する第１の閾値および第２の閾値に基づいて、選択された対に係る電流パラメータの少なくとも１つの値が、第１の閾値または第２の閾値を跨いで変化したか否かを判定する（ステップＳ１６）。電流パラメータの値が第１の閾値または第２の閾値を跨いで変化した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、グラフ生成部１５は、所定のメッセージ（例えば、「対象装置３０の状態が注意状態に変化しました」など）を描画する（ステップＳ１７）。なお当該メッセージは、電流パラメータの値が閾値を跨いだタイミングから所定時間を経過するまで表示され続ける。なお、他の実施形態においては、電流パラメータの値が第１の閾値または第２の閾値を跨いで状態が悪化する方向に変化した場合にのみ、所定のメッセージを描画してもよい。また、他の実施形態においては、所定のメッセージの描画に代えて、プロットＧ３の表示形態を異ならせてもよい。プロットＧ３の表示形態の例としては、プロットＧ３の色、プロットＧ３の大きさ、プロットＧ３の点滅の有無などが挙げられる。
なお、電流パラメータの値が第１の閾値および第２の閾値を跨がない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、グラフ生成部１５は、所定のメッセージの描画を行わない。

そして、表示制御部１７は、グラフ生成部１５が描画した図形に基づいて表示情報を生成し、当該表示情報を表示装置２０に出力する（ステップＳ１８）。これにより、表示装置２０は、電流パラメータの閾値を表す区分線Ｇ２と、一対の電流パラメータの値を表すプロットＧ３と、異なるタイミングにおいて算出された電流パラメータの値の変化量を表す矢印Ｇ４とが配置されたグラフを表示する。

図７は、ＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータとの関係を示すグラフの例を示す図である。
ステップＳ１１で利用者がＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータの対を選択した場合、表示装置２０には、図７に示すようなグラフが表示される。図７に示すグラフによれば、ＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータとに基づいて対象装置３０の状態を判断することができる。ＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータとは、対象装置３０のロータの状態について相関関係を有する。そのため、利用者は、図７に示すグラフにより対象装置３０のロータの状態を容易に確認することができる。具体的には、ＫＩパラメータは、ロータの状態が悪化すると増加し、Ｌｐｏｌｅパラメータは、ロータの状態が悪化すると減少する。つまり、ロータの状態が悪化すると、通常、プロットＧ３の位置が右下方向へ移動する。一方、プロットＧ３の移動方向が右下方向でない場合、通常のロータの劣化とは異なる事象が生じていると判断することができる。利用者がＫＩパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータの対を選択した場合、利用者がＫＩパラメータとＬｘパラメータの対を選択した場合にも、表示装置２０に図７と類似のグラフが表示される。

図８は、ＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータとの関係を示すグラフの例を示す図である。
ステップＳ１１で利用者がＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータの対を選択した場合、表示装置２０には、図８に示すようなグラフが表示される。図８に示すグラフによれば、ＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータとに基づいて対象装置３０の状態を判断することができる。ＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータとは、対象装置３０のモータの固定子の状態または電源品質について相関関係を有する。そのため、利用者は、図８に示すグラフにより対象装置３０のモータの固定子の状態または電源品質を容易に確認することができる。具体的には、ＩＨＤパラメータおよびＴＨＤパラメータは、モータの固定子の状態または電源品質が悪化すると増加する。つまり、モータの固定子の状態または電源品質が悪化すると、通常、プロットＧ３の位置が右上方向へ移動する。一方、プロットＧ３の移動方向が右上方向でない場合、通常のモータの固定子の状態または電源品質の劣化とは異なる事象が生じていると判断することができる。

図９は、ＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータとの関係を示すグラフの例を示す図である。
ステップＳ１１で利用者がＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータの対を選択した場合、表示装置２０には、図９に示すようなグラフが表示される。図９に示すグラフによれば、ＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔとに基づいて対象装置３０の状態を判断することができる。ＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータとは、対象装置３０のロータの状態について相関関係を有する。そのため、利用者は、図９に示すグラフにより対象装置３０のロータの状態を容易に確認することができる。具体的には、ＬｐｏｌｅパラメータおよびＬｓｈａｆｔパラメータは、モータの状態が悪化すると減少する。ここで、ＬｐｏｌｅパラメータおよびＬｓｈａｆｔパラメータは、それぞれモータの異なる部位の劣化に応じて変化するパラメータである。したがって、利用者は、プロットＧ３の移動方向の傾きを観察することで、モータにおいて異常が発生している箇所を推測することができる。

なお、各電流パラメータが示す対象装置３０の状態を確認したい場合、利用者は、ＫＩパラメータとＬｐｏｌｅパラメータの対に係るグラフ、ＫＩパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータの対に係るグラフ、ＫＩパラメータとＬｘパラメータの対に係るグラフ、およびＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータの対に係るグラフを確認すればよい。または、利用者は、ＬｐｏｌｅパラメータとＬｓｈａｆｔパラメータの対に係るグラフ、ＫＩパラメータとＬｘパラメータの対に係るグラフ、およびＩＨＤパラメータとＴＨＤパラメータの対に係るグラフを確認すればよい。

このように、第１の実施形態によれば、状態分析装置１０は、互いに相関関係を有する複数の電流パラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、閾値を表す区分線Ｇ２と、電流パラメータの値を表すプロットＧ３と、電流パラメータの値の変化量を表す矢印Ｇ４とを配置した表示情報を生成する。これにより、利用者は、周波数領域グラフの読み取りには熟練していなくても、対象装置３０の状態がどのように変化しているかを認識することができる。また、上述したように、第１の実施形態によれば、利用者は、個別の電流パラメータに関連付けられた状態以外の状態についても認識することが可能である。なお、他の実施形態としては、電流パラメータの値をプロットＧ３以外の図形で表してもよい。例えば、第１の実施形態の矢印Ｇ４は、電流パラメータの変化量を表す図形であるが、そのアローヘッドは一のタイミングに係る電流パラメータの値を示すため、当該矢印Ｇ４も電流パラメータの値を表す図形といえる。また、他の実施形態としては、電流パラメータの変化量を矢印Ｇ４以外の図形で表してもよい。例えば、電流パラメータの変化量の大きさをチャート表示してもよいし、プロットＧ３の色によって表してもよい。

また、第１の実施形態によれば、状態分析装置１０は、異なるタイミングに係る複数のパラメータの少なくとも１つの値が閾値を跨ぐ場合に、所定のメッセージを含む表示情報を生成する。これにより、利用者は、対象装置３０の状態が変化したことを早急に認識することができる。なお、他の実施形態においては、状態分析装置１０は、異なるタイミングに係る複数のパラメータの少なくとも１つの値が閾値を跨ぐ場合と閾値を跨がない場合とで、プロットＧ３の表示形態を異ならせてもよい。これによっても、第１の実施形態と同様に、利用者は、対象装置３０の状態が変化したことを早急に認識することができる。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係る状態分析装置１０は、電流パラメータの対に係るグラフを表示装置２０に表示させるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る状態分析装置１０は、３つ以上の電流パラメータの組に係る高次元グラフを表示装置２０に表示させてもよい。
また、上述した実施形態に係る状態分析装置１０は、互いに相関関係を有する複数の電流パラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、閾値を表す区分線Ｇ２と、電流パラメータの値を表すプロットＧ３とを配置した表示情報を生成するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る状態分析装置１０は、一の時刻に係る一の電流パラメータの値と、その変化量とを表す表示情報を生成してもよい。このような実施形態であっても、利用者は、対象装置３０の状態がどのように変化しているかを認識することはできる。

また、上述した実施形態に係る状態分析装置１０は、自身に直接接続された表示装置２０に表示情報を出力することで表示制御を行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る状態分析装置１０は、表示制御を行わずに、表示情報を記憶媒体に記録するものや、ネットワークを介して接続された他の表示装置２０に表示情報を送信してもよい。

また、上述した実施形態に係る対象装置３０は、モータと補機とが同軸で回転する回転機械システムであるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る対象装置３０は、モータと補機とが歯車装置などの機械系を介して接続されるものであってもよい。

また、上述した実施形態に係る状態分析装置１０は、対象装置３０の状態を正常状態、異常状態、注意状態の３つの区分に分類するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る状態分析装置１０は、正常状態と異常状態の２つの区分に分類してもよいし、4つ以上の区分に分類してもよい。

図１０は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、ＣＰＵ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、インタフェース９４を備える。
上述の状態分析装置１０は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９３に記憶されている。ＣＰＵ９１は、プログラムを補助記憶装置９３から読み出して主記憶装置９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置９２に確保する。

補助記憶装置９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムを主記憶装置９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１ 状態分析システム
１０ 状態分析装置
１１ 電流取得部
１２ パラメータ算出部
１３ パラメータ記憶部
１４ 閾値記憶部
１５ グラフ生成部
１６ 遷移検知部
１７ 表示制御部
２０ 表示装置
３０ 対象装置
４０ 三相交流電源
５０ 電力線
６０ クランプ電流計
Ｇ１ 軸
Ｇ２ 区分線
Ｇ３ プロット
Ｇ４ 矢印

Claims (7)

1. 対象装置に流れる電流信号を取得する電流取得部と、
   一定の周期に係るタイミングで、前記電流信号に基づいて、前記対象装置の状態によって変動し互いに相関関係を有する複数のパラメータの値を算出するパラメータ算出部と、
   前記複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、前記対象装置の状態の判断基準となる予め定められた閾値を表す区分線と、一のタイミングに係る前記複数のパラメータの値を表す第１図形と、異なるタイミングにおいて算出された前記複数のパラメータの値の変化量を表す第２図形とを配置した表示情報を生成する表示情報生成部と
   を備える状態分析装置。
2. 前記表示情報生成部は、異なるタイミングに係る前記複数のパラメータの少なくとも１つの値が前記閾値を跨ぐ場合に、所定のメッセージを含む前記表示情報を生成する
   請求項１に記載の状態分析装置。
3. 前記表示情報生成部は、異なるタイミングに係る前記複数のパラメータの少なくとも１つの値が前記閾値を跨ぐ場合と前記閾値を跨がない場合とで、前記第１図形の表示形態を異ならせる
   請求項１または請求項２に記載の状態分析装置。
4. 前記対象装置の状態は、前記対象装置が正常である正常状態、前記対象装置が異常である異常状態、および前記対象装置の状態が異常状態に遷移しうる状態である注意状態を含み、
   前記表示情報生成部は、前記区分線として、前記正常状態と前記注意状態とを区分する第１区分線と、前記注意状態と前記異常状態とを区分する第２区分線とを含む前記表示情報を生成する
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の状態分析装置。
5. 前記対象装置は、ロータ回りに回転するモータ、および前記ロータと共に回転する補機を有する装置であって、
   前記複数のパラメータは、前記対象装置の全般的な状態を表すパラメータ、前記ロータの状態を表すパラメータ、前記ロータおよび前記補機のミスアラインメントの状態を表すパラメータ、前記モータに流れる電流の実効値を示すパラメータ、前記電流に係る電源の品質を表すパラメータ、および前記補機の状態を表すパラメータからなる群から選択された複数のパラメータである
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の状態分析装置。
6. 対象装置に流れる電流信号を取得することと、
   一定の周期に係るタイミングで、前記電流信号に基づいて、前記対象装置の状態によって変動し互いに相関関係を有する複数のパラメータの値を算出することと、
   異なるタイミングにおいて算出された前記複数のパラメータの値の変化量を算出することと、
   前記複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、前記対象装置の状態の判断基準となる閾値を表す区分線と、一のタイミングに係る前記複数のパラメータの値を表す第１図形と、前記変化量を表す第２図形とを配置した表示情報を表示することと
   を含む表示方法。
7. コンピュータに、
   対象装置に流れる電流信号を取得することと、
   一定の周期に係るタイミングで、前記電流信号に基づいて、前記対象装置の状態によって変動し互いに相関関係を有する複数のパラメータの値を算出することと、
   異なるタイミングにおいて算出された前記複数のパラメータの値の変化量を算出することと、
   前記複数のパラメータのそれぞれを軸とした座標空間に、前記対象装置の状態の判断基準となる閾値を表す区分線と、一のタイミングに係る前記複数のパラメータの値を表す第１図形と、前記変化量を表す第２図形とを配置した表示情報を生成することと
   を実行させるためのプログラム。

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