JP6946409B2 - 水処理設備の監視システム - Google Patents

Description

本発明は、水処理設備に付属する機器の稼働状況を監視する技術に関する。

水処理設備には攪拌機、ポンプおよび脱水機等の多くの回転機器が使用されている。上水設備、下水処理設備および工場等における排水処理設備は、回転機器の故障が水処理の停止等に直結し、故障の程度、補修部品の在庫状態によっては復旧に長時間を要する。
水処理設備の円滑な稼動を妨げる突発的な回転機器の故障を回避するために、特許文献１では、例えばポンプについては稼働時の回転数、吸込圧と吐出圧との差圧、電圧値、電流値、ポンプ軸受振動、モータ軸受振動、ポンプ軸受温度、モータ軸受温度を指標とする異常診断方法を提案する。この異常診断方法は、現に取得したこれらのデータセットと正常時におけるこれらのデータセットとから算出された偏差指標値が閾値を上回った場合、ポンプに異常の兆候があると判定する。

特許文献１に開示された技術では、ポンプに異常の兆候があると判定されると、偏差指標値に対する各指標の寄与度に基づいて異常兆候の要因が特定される。
特許文献２には、回転数、プロセス状態などの運転状態パラメータが変化する回転機械装置の監視および異常診断システムが開示されている。特許文献２に開示された技術は、回転機械装置の初期調整時に蓄積された振動検出センサの計測値と、計測時における運転状態パラメータと、からなる相関データを用いて計測値補正テーブルを自動生成し、計測値の補正比を設定する。このとき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も設定される。

特許文献２に開示された技術は、回転機械装置の通常運転時には、振動検出センサで検出した計測値あるいは警報レベルを補正テーブルの補正比に応じて補正し、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、警報判定がなされる。

特開２０１９−１７８６２５号公報 特開２００９−１１６４２０号公報

特許文献１に記載の技術は、ポンプに異常があると判定されると、例えば「ポンプ分解点検」、「再調整」、「ライナリング取替＆羽根車リング取付」、「取替」がディスプレイ等の表示装置に表示される。
特許文献２に記載の技術は、監視診断の結果例えば特定のポンプ設備が危険状態と判定されると、モニタに当該ポンプ設備が危険状態にある警報が表示される。

しかし、特許文献１および特許文献２が開示する技術のいずれも、異常の判定または危険状態の警報後にその機器、対応策等が表示されるものであり、振動、温度等の履歴を積み上げて異常発生の予兆を知らせるものではなく、予兆を視覚に訴えるものでもない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、水処理設備に付属する回転機器の異常発生の予兆を視認できる水処理設備の監視システムを提供することを目的とする。

本発明に係る水処理設備の監視システムは、機器の稼動状態に関する検出値と、前記機器と前記機器で処理する処理工程とを関連付ける工程関連付け部と、前記工程関連付け部で関連付けされた前記処理工程と、前記処理工程で作動する機器の検出値とを表示する表示装置と、を備え、前記表示装置は、前記処理工程で表示された機器の検出値のうち、前記機器の故障を判断するために注視すべき検出値に含まれる周波数を指し示すことにより教示する教示部を表示する。

前記検出値は、振動、温度および電流値の少なくとも１つである。
前記表示装置は、前記水処理設備で処理する複数の処理工程を表示する工程表示部を含み、前記工程表示部が選択された処理工程の機器における前記振動の周波数を表示する。
前記表示装置は、所定の処理工程における機器の振動を周波数と振動の大きさとで表した振動グラフを、時間毎に表示する。

前記表示装置は、所定の処理工程における機器の振動を周波数と振動の大きさとで表した振動グラフを、計測測定時の条件が近似する測定結果と並べて表示する。
前記工程関連付け部は、前記機器の振動、機器の識別情報および処理工程と、に基づいて、前記振動、前記機器および処理工程を関連付ける。

前記表示装置は、同一の処理工程における複数の機器の振動の変化を表示する。
複数の機器の振動の初期値と現在の振動との比較に基づいて、前記機器の診断を行う。

本発明によると、水処理設備に付属する回転機器の異常発生の予兆を視認できる水処理設備の監視システムを提供することができる。

図１は設備監視システムの構成を示す図である。 図２は設備監視システムが監視する設備の例である。 図３は汚泥濃縮工程を例とする測定データ記憶配列の概念図である。 図４は設備監視システムによる測定データ受信処理のフローダイアグラムである。 図５は振動の周波数スペクトル表示画面例である。 図６は振動の周波数スペクトル表示画面の他の例である。 図７はスペクトル強度が高い周波数についての経時変化表示画面例である。 図８はスペクトル強度が高い周波数についての他の経時変化表示画面例である。 図９は振動変位振れ幅最大値の経時変化表示画面例である。 図１０は振動速度振れ幅最大値の経時変化表示画面例である。 図１１は汚泥濃縮槽攪拌機を駆動するモータ電流値の経時変化表示画面例である。 図１２は汚泥濃縮槽攪拌機駆動モータの温度の経時変化表示画面例である。 図１３はホワイトノイズの値の推移を表示する画面例である。 図１４は監視対象設備の全工程を表示する画面例である。 図１５は駆動用モータの稼働状況を表示する画面例 図１６は汚泥濃縮工程における攪拌機のスペクトル強度とモータのスペクトル強度とを一画面に表示させた画面例である。 図１７は汚泥濃縮工程における攪拌機のスペクトル強度とモータの振動変位とを一画面に表示させた画面例である。

図１は設備監視システム１の構成を示す図、図２は設備監視システム１が監視する設備（汚泥処理設備８）の例である。汚泥処理設備８は排水処理設備において発生する汚泥を濃縮するためのものである。
設備監視システム１は、受信装置２、演算装置３、記憶装置４、入力装置５、表示装置６を備える。

以下、設備監視システム１を、汚泥処理設備８に適用された場合を例に説明する。
受信装置２は、汚泥処理設備８における機器、例えば、回転機器８１〜８７に取り付けられた加速度センサおよび温度計が検出する振動および温度を受信する。なお、回転機器８１〜８７には、回転機器（機器）を識別する識別情報が割り当てられていて、受信装置２は、振動及び温度（検出値）を受信する場合は、振動及び温度（検出値）と識別情報とを受信する。

また、受信装置２は、回転機器におけるモータの駆動電流値を、配電盤または制御盤に取り付けられた電流計から受信する。加速度センサ、温度計および電流計を状態検出装置という。ここで「回転機器」とは、攪拌機とモータとの組合せ、ポンプとモータとの組合せ等を言う。なお、状態検出装置に演算装置３を組み込んでもよい。即ち、状態検出装置と演算装置３とを一体化してもよい。

状態検出装置が検出する検出値は、アナログデータでまたはＡ／Ｄ変換されたデジタルデータで受信装置２に送信される。検出値は、振動、温度および電流値の少なくとも１つである。
図２には、通信端末装置７が、受信装置２に振動および温度をデジタルデータとして受信装置２に送信する場合を示す。通信端末装置７は、汚泥処理設備８に取り付けられた加速度センサおよび温度計からアナログデータを受信し、これをデジタルに変換して一定時間経過ごとに受信装置２に送信する機能を有する。

演算装置３は、ＲＯＭまたはＲＡＭに記憶されたプログラムに基づいてデータを処理し各工程の回転機器を実質的に監視する。演算装置３は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、電子回路、電気回路等である。演算装置３は、プログラム等から構成された工程関連付け部、振動情報送信部を含んでいる。記憶装置４は、書き換え可能な半導体メモリ（ＲＡＭ）およびハードディスク等の外部記憶装置である。

入力装置５は、演算装置３または演算装置３を介して記憶装置に人が情報を入力するための装置であり、キーボード、マウスおよびタッチパネル等である。入力装置５は、ＵＳＢポートその他のコネクタ等を介して情報を入力する機能も有する。
表示装置６は、設備監視システム１から作業者等に情報を伝える装置であり、例えば液晶ディスプレイが該当する。

設備監視システム１の監視対象であるモータ、ポンプの振動は、これらに固定された加速度センサが検出する。加速度センサには圧電型センサが用いられる。排水処理設備等で水中ポンプが使用されるときには、防水仕様の圧電型センサによりその振動を検出する。
汚泥濃縮槽等における攪拌機、汚泥脱水機における本体スクリューの軸受けの振動測定には、その回転数に応じて速度センサの方が適する場合がある。温度の測定は、低温度域に適するプロセス用放射温度計、熱電対等が選択される。

次に、設備監視システム１の動作について説明する。設備監視システム１は、予め記憶装置に組み入れられたプログラムに基づいて動作する。
図３は汚泥濃縮工程を例とする測定データ記憶配列の概念図、図４は設備監視システム１による測定データ受信処理のフローダイアグラムである。
図３及び図４に示すように、設備監視システム１は、いずれも一定時間（Ｔｃ）経過ごとに決められた順番にしたがって、工程ごとに通信端末装置７が設けられている場合にはそれぞれの通信端末装置７にデータ（振動加速度、温度）の送信要求を行い、受信装置２を経てデータを取得する（Ｓ１２）。通信端末装置７が設けられていない場合には、設備監視システム１は、一定時間経過ごとに決められた順番にしたがって、それぞれのセンサからの出力を受信装置２が受信し、これをデジタル化し記憶する。

ここで「一定時間（Ｔｃ）」とは、例えば３０分である。
モータの駆動電流値は、振動加速度等の受信時に、設備監視システム１の受信装置２がそのデジタル値またはアナログ信号を取得する。駆動電流値は、該当モータに関連づけられて当該モータの他のデータとともに記憶される。「決められた順番」とは、例えば、工程の上流側から下流側の順、同一工程であれば動力源であるモータ、これが駆動させる機器（攪拌機、ポンプ等）の順、同一機器であれば振動加速度、温度、電流値の順である。ただし、これらの順に意味はなく順は任意である。

工程の上流側から下流側に向けて一連のデータ取得がなされると、演算装置３は、次の一連のデータ取得までの間（図３のＳ１６のＮＯ、Ｓ１７のＮＯによるループ間）に、得られた各振動加速度を積分して振動速度を、振動速度を積分して振動変位を求める。さらに演算装置３は、振動速度の最大振れ幅および振動変位の最大振れ幅を求め、これらを振動加速度、振動速度および振動変位とともに各工程に関連づけて記憶装置４に記憶する（Ｓ１４）。

また、この間に、各振動データに基づくＦＦＴ（高速フーリエ変換）により振動波形の周波数スペクトルを求め、ピークを形成する振動数とピーク値とを抽出する。周波数スペクトルに複数のピークが存在するときは、いずれも抽出する（Ｓ１４）。
外部記憶装置の記憶容量に制限がある場合には、設備監視システム１は、一連のデータ取得の間、つまり図３における測定間隔時間の経過を待つ（Ｓ１６のＮＯ、Ｓ１７のＮＯによるループ）間に、外部記憶装置に記憶された１ヶ月または３ヶ月以上前の振動に関する二次データ（各振動速度および振動変位のデータ）を削除する。

設備監視システム１は、汚泥処理設備１（水処理設備）が新設されたとき、またはいずれかの回転機器が交換もしくは回転部分の修理等が行われたとき、その後の稼働初期に受信した振動加速度および電流値に関するデータを、通常稼動時の受信データと明確に区別して外部記憶装置に保存する。これらのデータは、汚泥処理設備１の回転機器の故障の予兆を知るための比較データであり、汚泥処理設備１が存続する間または対応設備が再び交換、修理等されるまで保存される。

なお、温度、電流値をデータで受信する場合には、センサから計測値が微小時間に１００回程度サンプリングされ、これらの平均値が計測値として記憶される。
工程の上流（汚泥濃縮槽）側から下流（汚泥脱水機）側に向け取得されたデータおよび加工されたデータは、発生と同時に予め確保された記憶装置４の記憶領域（配列、Ｓ１１）に、工程、測定点および測定項目等に整理されて（図３）、測定時間（データ取得時間）とともに保存される。

汚泥処理設備８の全ての測定対象機器からのデータ取得が終了したら、一連のデータは外部記憶装置に保存される（Ｓ１５）。つまり、設備監視システム１では、工程関連付け部によって、機器の振動、機器の識別情報および処理工程と、に基づいて、振動、機器および処理工程を関連付けて、外部記憶装置に記憶する。設備監視システム１は、一連のデータ取得については、次のデータ受信タイミングを待つ（Ｓ１６）。

先のデータ受信開始から一定時間が経過したら（Ｓ１６でＹＥＳ）、次のデータ受信が開始され、一連の取得されたデータが再び記憶装置４の記憶領域（配列）に上書きされる。
図４では、設備監視システム１から通信端末装置７にデータ（振動加速度、温度）の送信要求を行っていたが、汚泥処理設備８側からのタイミングで通信端末装置７を通じてデータ（振動加速度、温度）の送信を行ってもよい。

設備監視システム１は、通信端末装置７からデータを受信後しばらく間隔をあけて次の工程の通信端末装置７からデータを受信する。汚泥処理設備８に通信端末装置７が設けられていない場合には、設備監視システム１は、一つの検出装置からデータを受信した後しばらく間隔をあけて次の検出装置からデータを受信する。この一連のデータ受信の空き時間は、作業者が入力装置５に処理（データ表示等）の指示を行ったかどうかを問い合わせ、処理の指示が有ったときに処理を行うことに費やされる。処理の指示については後述する。

計測されたデータおよび加工されたデータは、攪拌機、モータ等の機器、これらを備えた（処理）工程と関連づけて記憶装置４に記憶される。。工程関連付け部は、工程ごとの各データ（情報）を図３に示される記憶領域に記憶する処理を行う。
各データに関連づけられる「測定時間（時計が示す測定時の時間）」は、演算装置３が保有する時間情報をシリアル値としたものであり、測定時間を数値（整数）として扱う（数値計算する）ことができる。時間をシリアル値に変換する例としては表計算ソフト「エクセル」に時間関数「＝NOW()」があり、設備監視システム１が有するこれに類するシステム関数により、測定時の年、月、時、分のシリアル値が得られる。

設備監視システム１は、汚泥処理設備８における回転機器の状態を表示装置６に表示させることができる。
図５および図６は振動の周波数スペクトル表示画面例、図７および図８はスペクトル強度が高い周波数についての経時変化（トレンド）表示画面例、図９は振動変位振れ幅最大値の経時変化表示画面例、図１０は振動速度振れ幅最大値の経時変化表示画面例である。

以下の説明は、表示装置６が液晶タッチパネルであることを前提とする。
図５は、汚泥処理設備８の汚泥濃縮槽の攪拌機軸受けについて、作業者に指定された始点から過去１年の振動の周波数スペクトルの変化をグラフ化した画面である。周波数スペクトルの変化をグラフ化した画面は、周波数解析タブ１１を画面タッチすることにより表示される。

周波数スペクトル変化を表示させたい機器は、表示設備１２のプルダウンメニューで表示されたプルダウンリストから対象機器を画面タッチしてまたはマウスでクリックして選択する。グラフに表示させる期間の始点は、表示起点１４を画面タッチし、その入力窓１５に、起点日を入力する。
表示期間、つまり過去何日間、過去何ヶ月間または過去何年間の周波数スペクトルの変化を比較するかの指定は、表示期間１６を画面タッチして入力窓２７に例えば１年であれば「１ｙ」、３０日であれば「３０ｄ」と入力する。「１ｙ」は一旦文字列として入力され、末１文字によりその前の数字が「年」を示すと認識される。

グラフに表示する比較データ数は、画面の比較データ数１７にタッチし、入力可能となった数値入力窓１８に比較データ数を入力する。数値入力窓１８には入力すべき数についての情報、この場合には「比較データ数」の文字が表示される。比較データ数が選択されると、例えば表示期間が１２ヶ月（１年）であれば、２ヶ月間隔の周波数スペクトルが表示される。

演算装置３は、指定された起点日、指定された表示期間の数字に続く「ｄ」、「ｍ」、「ｙ」の識別および比較データ数により、表示させるデータを適切に記憶装置から抽出できる。
上記の表示条件では、画面に手前から右奥に向けて順に、起点日（Ａ）、その２ヶ月前（Ｂ）、その４ヶ月前（Ｃ）、…、その１２ヶ月前（Ｆ）の周波数スペクトルが表示される。表示される６つの周波数スペクトルは、それぞれ異なる色で表示される。さらに多くの周波数スペクトルが一つの画面に表示されるときは、線の種類も異なる。

画面の下方には、表示された６つの周波数スペクトルにおける基本周波数Ｎおよび回転周波数ＮＺについて、統計処理された各数値（最大、最小、平均、標準偏差等）が表で示される。この表には「診断」の項目があり、対象設備（汚泥濃縮槽攪拌機）が新設、交換、大規模補修等直後の最初に稼働したときに得た周波数スペクトルの主要周波数ピーク値と、画面に表示される最新の周波数スペクトルの主要周波数ピーク値と、を比較し、両方のピーク値の乖離状態により、３〜５段階で設備不具合発生の可能性を表示する。

つまり、表示装置６は、所定の処理工程における機器の振動の周波数帯と、周波数帯における振動の大きさ（振幅）を振動値（周波数）とを含むグラフ（振動グラフ）を、時間毎に表示する。
また、表示装置６の周波数スペクトルのグラフにおいて、修理、交換等に関係する周波数スペクトルのピークに対して表示を行う。即ち、表示装置６の処理工程で表示された機器の検出値のうち、監視すべき検出値の周波数（修理、交換等に関係する周波数スペクトル）を教示する教示部Ｇが表示される。教示部Ｇが示す周波数は、例えば、故障等の実績により決定され、過去の修理、交換等の実績により決定される。

グラフの横軸（周波数スペクトル）の範囲の変更は、画面の表示周波数（最小、最大）１９に画面タッチし、その右の入力窓に最小、最大を入力する。図６は図５における横軸の表示範囲６００Ｈｚを３００Ｈｚに変更した画面である。図６では下方の表の数値が図５と同じであるが、実際には周波数３００Ｈｚまでのデータで算出し直した平均、標準偏差等が表示される。

グラフの縦軸（スペクトル強度）の表示範囲の変更は、縦軸範囲２０を画面タッチし、数値入力窓１８に縦軸の最大スペクトル強度（数値）を入力する。演算装置３は、この入力を認識すると、直ちにグラフを新たな縦軸最大値に応じて変更する。
周波数スペクトルのグラフに、対象機器が最初に稼働したときの周波数スペクトル（「比較周波数スペクトル」という）を表示することができる。対象機器が最初に稼働したときの周波数スペクトルは記憶装置４に記憶されており、比較表示２１を画面タッチすれば既に表示されたグラフに重ねて比較周波数スペクトルが表示される。比較周波数スペクトルは、グラフにおいて他の周波数スペクトルとは異なる色で、最も手前の周波数スペクトルに重ねられて表示される（図５の破線参照）。
（図５、図６においては、見やすさを考慮し比較周波数スペクトル（破線）の位置がずらされている。）
設備監視システムは、現在の周波数スペクトルを、比較周波数スペクトルと見比べ、損傷可能性の有無等を判断することができる。

比較周波数スペクトルの表示を消すには再び比較表示２１に画面タッチする。
表示機器の変更、表示パラメータ（周波数スペクトル→スペクトル強度等）の変更がなされたときは、変更直前の表示条件が記憶装置４に記憶され、再び変更前の機器の表示パラメータが選択されたとき、記憶された表示条件で画面が表示される。即ち、表示装置６は、所定の処理工程における機器の振動の周波数帯と、周波数帯における振動の大きさ（振幅）を振動値（周波数）とを含むグラフを、計測測定時の条件が近似する測定結果と並べて表示する。

周波数スペクトルにおけるピークの推移画面（図７）への変更は、傾向管理タブ２２を画面タッチする。すると、先に説明した周波数スペクトル表示画面（図５、図６）の表示前に表示された画面に変更される。変更された画面が意図するピークの推移画面ではないときは、周波数ピーク２３に画面タッチしてピークの推移画面を表示させる（図７）。
いきなり周波数ピーク２３に画面タッチしても、ピークの推移画面を表示させることができる。

ピークの推移画面には、表示基点からそれより過去の表示期間で指定された期間にまで遡って、表示設備１２に表示された機器の周波数スペクトルのピークにおける平均＋標準偏差（または平均＋標準偏差×２）を超えたピーク値の推移（トレンド）が表示される。ピークの推移画面におけるグラフの横軸は、遡る期間について例えば２ヶ月であれば「−２」のように表示される。

図７は３つのピークが認められる場合である。ピークの周波数は、Ｈ，Ｉ，Ｊの順に大きい。
ピークの推移画面においても、表示設備１２、始点指定１３、表示起点１４、表示期間１６、縦軸範囲２０の変更については、周波数スペクトル表示画面と同じ操作で行うことができる。横軸範囲の変更は、横軸範囲２４に画面タッチし、表示周波数（最小、最大）１９の表示が横軸範囲（最小、最大）１９Ｂに変更されたことを確認後に、その右の入力窓２７に「ｙ」、「ｍ」、「ｄ」が続く最小、最大の数値（実際は文字列として認識する）を入力する。

設備監視システム１は、ピークの推移画面では表示起点１４を将来の年月日に、例えば３年先に指定することができる。現在を２０１９年７月１９日とすると、始点指定１３に２０２２年７月１９日を入力できる。現在よりも先の年月日が入力されると、設備監視システム１は、既に記憶装置４に記憶されたデータについてのみグラフに表示し、現在よりも先については各ピーク強度を表示しない（図８）。

将来の年月日を起点として表示されたピークの推移画面は、作業員に対して、ピークの将来の推移傾向を視覚で示すことができ、大凡の保全時期を推測することができる。
ピークの推移画面において比較表示２１に画面タッチすると、対象機器が最初に稼働したときのＨ，Ｉ，Ｊに対応する各ピーク値（「比較ピーク値」という）がグラフ上に直線で表示される。各比較ピーク値は、対応する各ピーク値と同色、または同線種で表示される。（図７および図８では「比較ピーク値」の記載が省略されている。）
振動変位の経時推移の画面表示（図９）は、画面の振動変位２５に画面タッチして行う。変更前の画面表示の一つ前に振動変位の経時推移の画面表示がされていたときは、傾向管理タブ２２を画面タッチしても振動変位の経時推移の画面が表示される。振動変位の経時推移の表示画面において、表示設備１２、始点指定１３、表示起点１４、表示期間１６、縦軸範囲２０の変更は、周波数スペクトル表示画面と同じ操作で行うことができる。

振動変位の経時推移の表示画面においても、ピークの推移画面と同様に表示起点１４を将来の年月日とすることができる。この場合、ピークの推移画面と同様にグラフにおいて現在よりも先のデータは表示されない。作業者は、グラフに表示された振動変位の経時推移から、将来の振動変位の変化について視認した傾向に基づいて認識（推測）することができる。

振動速度の経時推移の画面表示（図１０）は、画面の振動速度２６にタッチして行う。変更前の画面表示の一つ前に振動速度の経時推移の画面表示がされていたときは、傾向管理タブ２２をタッチしても振動速度の経時推移の画面が表示される。振動速度の経時推移の表示画面において、表示設備１２、始点指定１３、表示起点１４、表示期間１６、縦軸範囲２０の変更は、周波数スペクトル表示画面と同じ操作で行うことができる。

振動速度の経時推移の表示画面において表示起点１４を将来の年月日とすることができ、作業員は、将来の振動変位の変化について視覚に基づいて推測することができる。
振動変位の経時推移の表示画面および振動速度の経時推移の表示画面において、対象機器が最初に稼働したときの振動変位（比較振動変位）、振動速度（比較振動速度）をグラフ上に表示させることができる。

図１１は汚泥濃縮槽の攪拌機を駆動するモータ電流値の経時変化表示画面例、図１２はこのモータの温度の経時変化表示画面例である。
表示装置６にこのモータの温度経時変化のグラフを表示させるには、先ず表示設備１２のプルダウンメニューで表示されたプルダウンリストから濃縮槽モータを画面タッチまたはマウスで選択する。続いて表示画面の電流値３１にタッチすることでモータの温度の経時変化表示画面に変更される。

電流値の経時変化表示画面において、表示設備１２、始点指定１３、表示起点１４、表示期間１６、縦軸範囲２０の変更については、周波数スペクトル表示画面と同じ操作で行うことができる。
電流値の経時変化表示画面では、表示起点１４を将来の年月日とすることができる。比較表示２１にタッチすることで、対象機器が最初に稼働したときの電流値（「比較電流値」という）をグラフ上に直線で表示させることができる。

なお、電流値データを有しないポンプ等の機器については、画面の電流値３１にタッチしても画面は変更されない。
温度の経時変化表示画面は、画面の温度３２にタッチすることで表示される。
温度の経時変化表示画面において、表示設備１２、始点指定１３、表示起点１４、表示期間１６、縦軸範囲２０の変更については、周波数スペクトル表示画面と同じ操作で行うことができる。

温度の経時変化表示画面において、表示起点１４を将来の年月日とすることができる。比較表示２１にタッチすることで、対象機器が最初に稼働したときの温度Ｋ（「比較温度」という）をグラフ上に直線で表示させることができる。
温度の経時変化表示画面に比較温度が表示されるときは、設備監視システム１は比較温度が測定された月日を認識し、グラフの横軸の遡る期間における前年以前のその月日に対応する位置に、縦軸に平行な対応線Ｌを表示する。外気温度の影響を考慮して比較するためである。

グラフ化する期間（横軸範囲）が長く該当データが多いとき、グラフ化データが等間隔となるように選択される（間引かれる）。
温度の経時変化は、周辺温度又はモータ温度と周辺温度との差を同時に表示することができる。特に気温差がある地域の設備においては、回転機器の故障の要因として、モータ又は軸受け温度と周辺温度との差によって、回転機器の故障が発生する場合がある。そのため、温度差表示部にタッチすることで、回転機器の温度の経時変化に加えて、温度差をグラフ上に表示させることができる。周辺温度とは対象機器の設置されている場所又は室内の温度、又は施設周辺の温度である。

また、過去の回転機器温度データを其々正規化した値と、温度差より設定した負荷率（重み係数）とを定め、温度と温度差とを組み合わせた場合に、過去の所定期間にわたる累積稼働時間と負荷率（重み係数）との積和演算値、及び／または、累積開閉回数と負荷率（重み係数）の積和演算値を入力とし、故障発生時期または故障発生率を出力とする機械学習装置を構築し、温度差を加えた予測表示部を表示させ、タッチすることで、機械学習に基づいて故障予測した結果を表示 させることもできる。

機械学習装置に用いられるアルゴリズムとして、特定の組み合わせによる異常発生を予測するワン−クラス・サポート・ベクター・マシン（One-Class Support Vector Machine）や、ＬＯＦ（local outlier factor）法、ＩＦ(Isolation Forest)法、ＲＣ(Robust Covariance)法などのアルゴリズムを用いることができる。
なお、周波数ピーク、変異、速度、電流、温度等の傾向を機械学習させ、機械学習により得られた閾値（傾向）よりも現在の周波数ピーク、変異、速度、電流、温度等が大きい場合に、異常変動検知したことを表示してもよい。

設備監視システム１における図５〜図１２に例示した表示装置６へのグラフ等の表示、画面変更、表示条件の認識等は、演算装置３が行うデータの送信要求（ポーリング）および／または受信装置２が検出装置、通信端末装置７からのデータ受信を妨げない条件での優先度が低い割り込みにより行われる。
設備監視システム１は、周波数スペクトルにおけるホワイトノイズについても監視する。ここで「ホワイトノイズ」は、周波数スペクトルにおいて、ピークの値が平均＋標準偏差（または平均＋標準偏差×２）以上の周波数を除いた周波数のピーク値（スペクトル強度）の平均をいうものとする。

設備監視システム１は、受信した振動加速度ごとにホワイトノイズを求め、監視対象機器ごとにその周波数スペクトル等とともに記憶装置４に記憶する。また、記憶装置４には、監視対象機器ごとに稼働初期のホワイトノイズ（「比較ホワイトノイズ」という）が記憶されている。
設備監視システム１は、求めたホワイトノイズの変化（トレンド）を監視してその異常が認められたら、表示装置６に警告の表示を行う。ホワイトノイズの異常とは、例えば、直近の過去６回のホワイトノイズの平均値が、これらを除く過去３０日のホワイトノイズの平均値に対して明らかに大きい場合等である。

図１３はホワイトノイズの値の推移を表示する画面例である。
設備監視システム１は、表示装置６に警告の表示行うと、作業者の指示により直近の過去３０日におけるホワイトノイズの値の推移を表示装置に表示させることができる。ホワイトノイズの値の推移を表示させるには、画面の警告表示３３をタッチする。図１３に示される画面例から、ホワイトノイズの急激な増加が視覚で認識できる。

設備監視システム１は、稼働時に大きな音を発する回転機器について、音による監視を行うことができる。回転機器の直近にマイクロホンを取り付け、マイクロホンからの出力をデジタル化し、これを設備監視システム１の受信装置２が受信する。
定期的に対象機器の音を録音機で録音し、ＵＳＢポート経由で設備監視システム１に音情報を取り込んでもよい。得られた音情報は、演算装置３によって高速フーリエ変換（ＦＦＴ）され周波数スペクトルに加工される。得られた周波数スペクトルは、図５〜図８に示される画面表示の場合と同様の作業、処理によって表示装置６に表示される。機器周囲の騒音の影響が無視できないときは、機器停止時の暗騒音を採取し、得られた周波数スペクトルから暗騒音のスペクトルを差し引く方策も採り得る。

設備監視システム１は、監視対象設備の全工程（処理工程）の流れ（設備）を表示装置６に表示することができる。図１４にその表示例を示す。監視対象設備の全工程を表示させるには、画面の設備３４にタッチする。
設備監視システム１は、駆動用モータのみの稼働状況を表示装置６に表として表示することができる。

図１５は駆動用モータの稼働状況を表示する画面例である。
駆動用モータの稼働状況を表示させるには、画面の駆動源管理タブ３５にタッチする。画面には、設備監視システム１が監視する設備（汚泥処理設備８）における駆動用モータに関する、記憶装置４に記憶されたそれぞれの電流値、周波数スペクトルのピーク値および温度が表として示される。同時に各項目の列の下の表外に、それぞれ「ソート」の表示がなされる。

電流値については、最新情報と共に直近の日、週、年平均が、周波数スペクトルのピーク値については最大、２番目、３番目が表示される。
駆動用モータ相互の比較のために、各項目別にソート（並び替え）が可能である。例えば最新の電流値についてソートするときは、その列の下方にあるソート３６にタッチすると、最初のタッチでは降順に工程名に記載の各名称と対応情報がセットになって並べ替えられる。再びソート３６にタッチすると、昇順に工程名に記載の各名称と対応情報がセットになって並べ替えられる。他の項目の並べ替えもこれと同じ要領で対応するソートにタッチしして行う。

上述の実施形態において、表示装置６に同一の処理工程における複数の機器の振動の変化を一画面に表示させることができる。
図１６は汚泥濃縮工程における攪拌機のスペクトル強度とモータのスペクトル強度とを一画面に表示させた画面例である。この画面を表示させるには、表示設備の中から汚泥濃縮槽を選択する。画面には汚泥濃縮槽について直近に表示されていた２つのグラフがその表示条件のまま表示される。

また、機器の振動に関する情報について、複数の異なるパラメータで表される複数のグラフを一画面に表示させることができる。
図１７は汚泥濃縮工程における攪拌機のスペクトル強度とモータの振動変位とを一画面に表示させた画面例である。このような画面の表示は、キーボードにおける予めこの表示機能が割り当てられたファンクション・キーの押下で行われる。

その他、設備監視システム１、および設備監視システム１の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、水処理設備に付属する回転機器異常の予兆を早期に発見し保全計画の立案等に利用することができる。

１ ：設備監視システム
６ ：表示装置
３１ ：電流値
３２ ：温度
３４ ：設備
Ｇ ：教示部

Claims (8)

1. 機器の稼動状態に関する検出値と、前記機器と前記機器で処理する処理工程とを関連付ける工程関連付け部と、
   前記工程関連付け部で関連付けされた前記処理工程と、前記処理工程で作動する機器の検出値とを表示する表示装置と、
   を備え、
   前記表示装置は、前記処理工程で表示された機器の検出値のうち、前記機器の故障を判断するために注視すべき検出値に含まれる周波数を指し示すことにより教示する教示部を表示する水処理設備の監視システム。
2. 前記検出値は、振動、温度および電流値の少なくとも１つである請求項１に記載の水処理設備の監視システム。
3. 前記表示装置は、前記水処理設備で処理する複数の処理工程を表示する工程表示部を含み、
   前記工程表示部が選択された処理工程の機器における前記振動の周波数を表示する請求項１または請求項２に記載の水処理設備の監視システム。
4. 前記表示装置は、所定の処理工程における機器の振動を周波数と振動の大きさとで表した振動グラフを、時間毎に表示する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水処理設備の監視システム。
5. 前記表示装置は、所定の処理工程における機器の振動を周波数と振動の大きさとで表した振動グラフを、計測測定時の条件が近似する測定結果と並べて表示する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水処理設備の監視システム。
6. 前記工程関連付け部は、前記機器の振動、機器の識別情報および処理工程と、に基づいて、前記振動、前記機器および処理工程を関連付ける請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水処理設備の監視システム。
7. 前記表示装置は、同一の処理工程における複数の機器の振動の変化を表示する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の水処理設備の監視システム。
8. 複数の機器の振動の初期値と現在の振動との比較に基づいて、前記機器の診断を行う請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の水処理設備の監視システム。

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