JP6958068B2 - Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment - Google Patents
Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6958068B2 JP6958068B2 JP2017145711A JP2017145711A JP6958068B2 JP 6958068 B2 JP6958068 B2 JP 6958068B2 JP 2017145711 A JP2017145711 A JP 2017145711A JP 2017145711 A JP2017145711 A JP 2017145711A JP 6958068 B2 JP6958068 B2 JP 6958068B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- rotation speed
- rotation
- frequency
- specific
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Description
本発明は、回転機械設備の異常診断システム及び異常診断方法に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment.
近年、地球温暖化の原因となる炭酸ガスを発生させないクリーンエネルギソースとして、風力発電が急速に普及しつつある。 In recent years, wind power generation is rapidly becoming widespread as a clean energy source that does not generate carbon dioxide, which causes global warming.
風力発電機では、風の力によるロータの回転運動を発電機の動力源とし、ロータが取り付けられる主軸を回転可能に支持する主軸受や発電機軸受が重要な構成部品となっている。このような回転機械設備において、回転機械設備の構成部材の回転に伴う異常を診断する技術として、振動の周波数スペクトルの周波数成分を回転速度で除算して振動次数毎の実測振動レベルを求め、診断対象装置の異常の有無を診断する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 In a wind power generator, the rotational movement of the rotor due to the force of the wind is used as the power source of the generator, and the main bearings and generator bearings that rotatably support the spindle to which the rotor is mounted are important components. In such rotating machinery and equipment, as a technique for diagnosing abnormalities associated with the rotation of constituent members of the rotating machinery and equipment, the frequency component of the frequency spectrum of vibration is divided by the rotation speed to obtain the measured vibration level for each vibration order for diagnosis. A technique for diagnosing the presence or absence of an abnormality in a target device is disclosed (for example, Patent Document 1).
上記従来技術で示される周波数スペクトルの周波数成分には、センサの設置対象物等の固有振動数成分や電源周波数成分が含まれる。このため、診断対象装置の損傷に起因する周波数とセンサの設置対象物等の固有振動数や電源周波数との差が小さい場合には、診断対象装置の異常を誤診断する可能性がある。 The frequency component of the frequency spectrum shown in the above-mentioned prior art includes a natural frequency component of an object on which the sensor is installed and a power source frequency component. Therefore, if the difference between the frequency caused by the damage of the device to be diagnosed and the natural frequency or power frequency of the object to be installed of the sensor is small, there is a possibility that an abnormality of the device to be diagnosed is erroneously diagnosed.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、回転機械設備の異常を適切に診断することができる回転機械設備の異常診断システム及び異常診断方法を提供すること、を目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment capable of appropriately diagnosing abnormalities in rotating machinery and equipment. ..
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る回転機械設備の異常診断システムは、軸受を有する回転機械設備の異常診断システムであって、前記軸受の振動及び回転数を検出する検出装置と、それぞれ異なる複数の前記回転数における前記振動のピーク成分を用いて、前記軸受の異常を診断する診断装置と、を備える。 In order to achieve the above object, the abnormality diagnosis system for rotating machinery and equipment according to one aspect of the present invention is an abnormality diagnosis system for rotating machinery and equipment having bearings, and is a detection device for detecting vibration and rotation speed of the bearing. And a diagnostic device for diagnosing an abnormality of the bearing by using the peak components of the vibration at a plurality of different rotation speeds.
これにより、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分と、回転機構が損傷しているために回転機構の回転数(回転速度)に比例して変化するピーク成分とを識別することができる。このため、回転機械設備における回転機構の軸受の損傷の有無を適切に診断することができる。 As a result, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, and the peak component that changes in proportion to the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism because the rotation mechanism is damaged. Can be identified. Therefore, it is possible to appropriately diagnose the presence or absence of damage to the bearing of the rotating mechanism in the rotating mechanical equipment.
回転機械設備の異常診断システムの望ましい態様として、前記診断装置は、それぞれ異なる複数の前記回転数における回転数比と、それぞれ異なる複数の前記回転数における前記ピーク成分の周波数比とが一致した場合に異常判定することが好ましい。 As a desirable embodiment of the abnormality diagnosis system of the rotating machine equipment, the diagnostic device is used when the rotation speed ratios at a plurality of different rotation speeds and the frequency ratios of the peak components at a plurality of different rotation speeds match. It is preferable to determine an abnormality.
これにより、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として誤検出することを防ぐことができる。 This prevents erroneous detection of a peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, as a specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state. can.
回転機械設備の異常診断システムの望ましい態様として、前記診断装置は、第1回転数において前記軸受が特定の損傷状態であることを示す第1ピーク成分を抽出し、且つ、前記第1回転数とは異なる第2回転数において前記軸受が特定の損傷状態であることを示す第2ピーク成分を抽出し、前記第1回転数と前記第2回転数との回転数比と、前記第1ピーク成分の周波数と前記第2ピーク成分の周波数との周波数比とが一致した場合に、前記軸受が特定の損傷状態であると診断することが好ましい。 As a desirable embodiment of the abnormality diagnosis system of the rotating machine equipment, the diagnostic apparatus extracts a first peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state at the first rotation speed, and and the first rotation speed and the same. Extracts a second peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state at different second rotation speeds, obtains a rotation speed ratio between the first rotation speed and the second rotation speed, and the first peak component. It is preferable to diagnose that the bearing is in a specific damaged state when the frequency ratio of the above frequency and the frequency of the second peak component match.
これにより、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを診断することができる。 Thereby, it is possible to diagnose that the bearing of the rotating mechanism, which is the object of abnormality diagnosis, is in a specific damaged state.
本発明の一態様に係る回転機械設備の異常診断方法は、軸受を有する回転機械設備の異常診断方法であって、それぞれ異なる複数の回転数において振動のピーク成分を抽出する第1ステップと、それぞれ異なる複数の前記回転数毎に、前記ピーク成分のうち、前記軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分があるか否かを判定する第2ステップと、前記第2ステップにおいて、それぞれ異なる複数の前記回転数で前記特定ピーク成分がある場合に、複数の前記回転数の回転数比と、前記特定ピーク成分の周波数比とが一致するか否かを判定する第3ステップと、を有する。 The method for diagnosing an abnormality in a rotating machine or equipment according to one aspect of the present invention is a method for diagnosing an abnormality in a rotating machine or equipment having a bearing, and includes a first step of extracting a peak component of vibration at a plurality of different rotation speeds and a first step, respectively. In the second step of determining whether or not there is a specific peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state among the peak components for each of a plurality of different rotation speeds, and in the second step, respectively. When there are the specific peak components at a plurality of different rotation speeds, the third step of determining whether or not the rotation speed ratios of the plurality of rotation speeds and the frequency ratios of the specific peak components match. Have.
これにより、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分と、軸受が損傷しているために回転機構の回転数(回転速度)に比例して変化するピーク成分とを識別することができる。また、異常診断対象である回転機構の軸受の損傷状態を識別することができる。 As a result, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, and the peak component that changes in proportion to the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism because the bearing is damaged. Can be identified. In addition, it is possible to identify the damaged state of the bearing of the rotating mechanism, which is the target of abnormality diagnosis.
回転機械設備の異常診断方法の望ましい態様として、前記第2ステップにおいて、それぞれ異なる複数の前記回転数の何れかにおいて前記特定ピーク成分がない場合に、前記軸受に損傷がないと診断することが好ましい。 As a desirable aspect of the method for diagnosing abnormalities in rotating machinery and equipment, it is preferable to diagnose that the bearing is not damaged in the second step when the specific peak component is not present at any of the plurality of different rotation speeds. ..
これにより、何れか一方の回転数において異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として誤検出した場合でも、他方の回転数において回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出しなかった場合には、当該ピーク成分は、軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されない。 As a result, when a peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism that is the target of abnormality diagnosis at any one of the rotation speeds is erroneously detected as a specific peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state. However, if a peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism at the other rotation speed is not detected as a specific peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state, the peak component is the peak component. , Not detected as a specific peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state.
回転機械設備の異常診断方法の望ましい態様として、前記第3ステップにおいて、それぞれ異なる複数の前記回転数の回転数比と、前記特定ピーク成分の周波数比とが一致する場合に、前記回転機構が特定の損傷状態であると診断することが好ましい。 As a desirable aspect of the method for diagnosing an abnormality of a rotating machine or equipment, the rotation mechanism is specified when the rotation speed ratios of a plurality of different rotation speeds and the frequency ratios of the specific peak components match in the third step. It is preferable to diagnose the condition of damage.
これにより、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを診断することができる。 Thereby, it is possible to diagnose that the bearing of the rotating mechanism, which is the object of abnormality diagnosis, is in a specific damaged state.
回転機械設備の異常診断方法の望ましい態様として、前記第3ステップにおいて、それぞれ異なる複数の前記回転数の回転数比と、前記特定ピーク成分の周波数比とが一致しない場合に、前記軸受に損傷がないと診断することが好ましい。 As a desirable aspect of the method for diagnosing abnormalities in rotating machinery and equipment, in the third step, when the rotation ratios of a plurality of different rotation speeds and the frequency ratios of the specific peak components do not match, the bearing is damaged. It is preferable to diagnose that there is no such thing.
これにより、異なる回転数において回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示すピーク成分を検出した場合でも、回転数比と、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示すピーク成分として検出されたピーク成分の周波数比とが一致していなければ、当該ピーク成分は、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されない。 As a result, even when a peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state is detected at different rotation speeds, the rotation ratio and the peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state are detected. If the frequency ratio of the peak component detected as does not match, the peak component is not detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state.
本発明によれば、回転機械設備の異常を適切に診断することができる回転機械設備の異常診断システム及び異常診断方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment capable of appropriately diagnosing an abnormality in rotating machinery and equipment.
以下、発明を実施するための形態(以下、実施形態という)につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range. Further, the components disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.
図1は、実施形態に係る回転機械設備の異常診断システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。本実施形態では、風力発電機100を回転機械設備の一例として例示する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of the abnormality diagnosis system of the rotary machine equipment according to the embodiment. In this embodiment, the
実施形態に係る風力発電機(回転機械設備)100の異常診断システム1は、例えば数百に及ぶ複数の風力発電機100が広大な敷地や洋上に設置された集合型風力発電所において、各風力発電機100に設けられた検出装置10と、例えば集合型風力発電所内又は外部の管理施設に設けられた診断装置20とを備える。
The
図2は、風力発電機の概略構造図である。風力発電機100は、検出装置10と、ロータ30と、増速機50と、発電機60と、を備える。検出装置10、増速機50、及び発電機60は、ナセル70に格納されている。増速機50及び発電機60は、タワー80によって支持された土台(フレーム)90に載置されている。
FIG. 2 is a schematic structural diagram of the wind power generator. The
ロータ30は、ハブ31と、ハブ31に複数枚設けられたブレード32とを備える。ハブ31は、主軸40を介して増速機50と接続され、主軸受41によって回転可能に支持される。主軸40は、ブレード32が風力を受けることによってロータ30が回転した際に発生する回転トルクを増速機50に伝達する。
The
増速機50は、主軸40と発電機60との間に設けられている。増速機50は、例えば、ギヤボックス内に設けられた遊星ギヤや中間軸、高速軸等を含む歯車増速機構によって構成される。
The
増速機50は、主軸40の回転速度を増速し、発電機軸受62によって回転可能に支持された発電機軸61を介して、増速された回転トルクを発電機60に出力する。なお、特に図示しないが、この増速機50内には、複数の軸を回転自在に支持する複数の軸受が設けられている。また、増速機50のギヤボックス内には、歯車増速機構を油浴潤滑するための潤滑油が貯留されている。
The
発電機60は、発電機軸61を介して増速機50から受ける回転トルクによって発電する。発電機60は、例えば、誘導発電機又は同期発電機によって構成される。なお、図2に示す例では、発電機軸受62を唯一記載したが、複数の発電機軸受62によって発電機軸61を回転自在に支持する構成であっても良い。また、発電機60が可変速運転可能な同期発電機である場合には、増速機50を有さない構成であっても良い。
The
主軸受41、発電機軸受61等を含む各軸受は、例えば、自動調芯ころ軸受や円錐ころ軸受、円筒ころ軸受、玉軸受等の単列又は複列の転がり軸受によって構成される。なお、これらの各軸受の種類や構成によって本発明が限定されるものではない。
Each bearing including the
検出装置10は、データ収集部11、振動センサ12、及び回転数センサ13を備える。
The
振動センサ12は、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサ等であり、風力発電機100において発生する振動を検出する。
The
風力発電機100において発生する振動は、主軸40や発電機軸61等の回転数(回転速度)に依存して発生する振動に加え、例えば、風力発電機100が風圧を受けることで発生する、風力発電機100の各構成部材の固有振動を含んでいることが考えられる。また、振動センサ12が検出する振動の周波数は、電源周波数等の主軸40や発電機軸61等の回転数(回転速度)に依存しない周波数成分を含んでいることが考えられる。
The vibration generated in the
図2に示す例では、振動センサ12を唯一設けた構成を例示したが、例えば、発電機60の筐体に複数設けても良いし、増速機50の筐体やナセル70内の主軸受41の近傍等、軸受の摩耗や変形等の損傷によって発生する異常振動を検出し易い部位にそれぞれ設けるようにしても良い。振動センサ12の数や取り付け位置等によって本発明が限定されるものではない。
In the example shown in FIG. 2, the configuration in which the
回転数センサ13は、例えば、近接センサやロータリーエンコーダやレゾルバ等の回転センサであり、例えば、主軸40や発電機60の回転数(回転速度)を検出する。図2に示す例では、発電機60を異常診断対象とし、発電機60の回転数(回転速度)を検出する回転数センサ13を唯一設けた構成を例示している。なお、異常診断対象となる回転機構は発電機60に限るものではなく、例えば、主軸40や増速機50のギヤボックス内の各部材を異常診断対象とした態様であっても良い。異常診断対象となる回転機構及び回転数センサ13の数や種類、取り付け位置等によって本発明が限定されるものではない。
The
データ収集部11は、振動センサ12によって検出された振動及び回転数センサ13によって検出された回転数を収集する。検出装置10は、ネットワーク200を介して、データ収集部11によって収集された振動及び回転数を診断装置20に出力する(図1参照)。ネットワーク200は、例えばインターネット回線であっても良いし、LAN(Local Area Network)であっても良い。さらには、集合型風力発電所内の各風力発電機100がLANで接続され、診断装置20が設けられた外部の管理施設のLANとの間でVPN(Virtual Private Network)を構築した態様であっても良い。
The
図3は、実施形態に係る回転機械設備の異常診断システムにおける診断装置の一例を示す図である。図3に示すように、診断装置20は、例えば、PC等の一般的な情報処理端末であり、処理部21、記憶部22、通信部23、入力部24、及び表示部25を備え、各部がバス26を介してデータを送受信可能なように構成される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a diagnostic device in the abnormality diagnosis system of the rotating machine equipment according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the
処理部21は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うと共に、診断装置20全体の制御を行う構成部であり、CPU(Central Processing Unit)が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。
The
記憶部22は、処理部21からのデータを記憶したり、処理部21が記憶したデータを読み出したりする構成部であり、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の不揮発性記憶装置によって実現される。
The
通信部23は、各風力発電機100の検出装置10と通信を行う構成部であり、例えば、NIC(Network Interface Card)等によって実現される。
The
入力部24は、オペレータがデータや指示を入力する構成部であり、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等によって実現される。
The
表示部25は、処理部21からの指示によりデータを表示する構成部であり、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)等によって実現される。
The
診断装置20は、記憶部22に格納された異常診断処理プログラムによって動作し、この異常診断処理プログラムによって、実施形態に係る異常診断処理が実現される。
The
診断装置20は、集合型風力発電所内に設置された各風力発電機100における振動及び回転数が入力され、振動及び回転数に基づき、風力発電機(回転機械設備)100の異常診断を行う。
The
診断装置20は、振動センサ12によって検出された振動の周波数解析を行う。具体的には、診断装置20は、例えば、アナログの振動値をAD変換したデジタルデータをエンベロープ(包絡線)処理し、このエンベロープ処理後のデータをフーリエ変換により周波数解析する。なお、振動の周波数解析手法により本発明が限定されるものではない。
The
また、診断装置20は、回転数センサ13によって検出された回転数から、異常診断対象となる回転機構(ここでは、発電機60)の回転周波数を算出する。
Further, the
図4は、エンベロープ処理後の周波数特性の一例を示す図である。図4に示す例において、縦軸は振動値を示し、横軸は周波数を示している。図4に示す例では、回転機構(ここでは、発電機60)の軸受に損傷がある場合の異なる2つの回転数における振動の周波数特性を例示している。 FIG. 4 is a diagram showing an example of frequency characteristics after envelope processing. In the example shown in FIG. 4, the vertical axis represents the vibration value and the horizontal axis represents the frequency. In the example shown in FIG. 4, the frequency characteristics of vibration at two different rotation speeds when the bearing of the rotation mechanism (here, the generator 60) is damaged are illustrated.
図4に示す例では、エンベロープ処理後の周波数特性におけるピーク周波数が一定間隔で現れている。また、回転数が変動すると、これに比例してピーク周波数も変動する。 In the example shown in FIG. 4, the peak frequencies in the frequency characteristics after the envelope processing appear at regular intervals. Moreover, when the rotation speed fluctuates, the peak frequency also fluctuates in proportion to this.
異常診断対象となる回転機構が発電機60である場合、発電機60の回転周波数をfr、発電機軸受61の転動体の個数をZ、転動体の直径をDw、転動体の公転ピッチ円直径をPCD、接触角をαとしたとき、発電機軸受61の外輪の損傷周波数Zfc、内輪の損傷周波数Zfi、転動体の損傷周波数fb、保持器の損傷周波数fcは、それぞれ下記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式で表されるように、回転機構(ここでは、発電機60)の回転周波数と比例関係にある。
When the rotating mechanism to be subject to abnormality diagnosis is the
Zfc=fr*Z/2*(1+Dw/PCD*cosα) ・・・(1) Zfc = fr * Z / 2 * (1 + Dw / PCD * cosα) ・ ・ ・ (1)
Zfi=fr*Z/2*(1−Dw/PCD*cosα) ・・・(2) Zfi = fr * Z / 2 * (1-Dw / PCD * cosα) ・ ・ ・ (2)
fb=fr*(1−(Dw/PCD*cosα)2)*PCD/Dw ・・・(3) fb = fr * (1- (Dw / PCD * cosα) 2 ) * PCD / Dw ... (3)
fc=fr/2*(1+Dw/PCD*cosα) ・・・(4) fc = fr / 2 * (1 + Dw / PCD * cosα) ・ ・ ・ (4)
図5は、回転機構の軸受に損傷がない場合の周波数スペクトルの一例を示す図である。図6は、回転機構の軸受に損傷がある場合の周波数スペクトルの一例を示す図である。図5、図6に示す例において、縦軸は振動レベルを示し、横軸は周波数を示している。図5、図6に示す例では、異なる2つの回転数r1,r2における振動の周波数スペクトルを例示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a frequency spectrum when the bearing of the rotating mechanism is not damaged. FIG. 6 is a diagram showing an example of a frequency spectrum when the bearing of the rotating mechanism is damaged. In the examples shown in FIGS. 5 and 6, the vertical axis represents the vibration level and the horizontal axis represents the frequency. In the examples shown in FIGS. 5 and 6, the frequency spectra of vibrations at two different rotation speeds r1 and r2 are illustrated.
図5に示すように、回転機構の軸受に損傷がない場合には、異なる回転数r1,r2において同一周波数のピーク成分A,Bが発生している。このピーク成分A,Bは、例えば、風力発電機100の各構成部材の固有振動や電源周波数等、回転機構の回転数(回転速度)に依存しない周波数成分である。
As shown in FIG. 5, when the bearing of the rotation mechanism is not damaged, peak components A and B having the same frequency are generated at different rotation speeds r1 and r2. The peak components A and B are frequency components that do not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, such as the natural vibration of each component of the
一方、図6に示すように、回転機構の軸受に損傷がある場合には、ピーク成分A,Bの他に、異なる回転数r1,r2においてそれぞれ異なるピーク成分C,Dが発生する。この場合、回転数r1、回転数r1において発生するピーク成分の周波数f1、回転数r2、回転数r2において発生するピーク成分の周波数f2との間には、下記(5)式が成立する。 On the other hand, as shown in FIG. 6, when the bearing of the rotating mechanism is damaged, different peak components C and D are generated at different rotation speeds r1 and r2 in addition to the peak components A and B. In this case, the following equation (5) is established between the frequency f1 of the peak component generated at the rotation speed r1 and the rotation speed r1, the frequency f2 of the peak component generated at the rotation speed r2, and the rotation speed r2.
r1/r2=f1/f2 ・・・(5) r1 / r2 = f1 / f2 ... (5)
本実施形態では、異なる回転数r1,r2において振動を検出し、異なる回転数r1,r2毎に、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式が成立するピーク成分があるか否かを判定する。そして、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式のうちの何れかを満たす場合、各回転数r1,r2において上記(5)式を満たす組み合わせが存在するか否かを判定する。以下、実施形態に係る回転機械設備の異常診断手順について説明する。 In the present embodiment, vibration is detected at different rotation speeds r1 and r2, and the peaks in which the above equations (1), (2), (3) and (4) are satisfied for each of the different rotation speeds r1 and r2. Determine if there is a component. Then, when any of the above equations (1), (2), (3), and (4) is satisfied, is there a combination satisfying the above equation (5) at each rotation speed r1 and r2? Judge whether or not. Hereinafter, the procedure for diagnosing an abnormality of the rotating machine equipment according to the embodiment will be described.
図7は、実施形態に係る回転機械設備の異常診断手順の一例を示す図である。なお、以下の手順で用いる回転機構の諸元データ(ここでは、発電機軸受61の転動体の個数Z、転動体の直径Dw、転動体の公転ピッチ円直径PCD、接触角αを含む)、及び、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式、(5)式は、予め記憶部22に記憶されているものとする。
FIG. 7 is a diagram showing an example of an abnormality diagnosis procedure of the rotating machine equipment according to the embodiment. The specification data of the rotating mechanism used in the following procedure (here, the number Z of the rolling elements of the generator bearing 61, the diameter Dw of the rolling elements, the revolution pitch circle diameter PCD of the rolling elements, and the contact angle α), It is assumed that the above equations (1), (2), (3), (4), and (5) are stored in the
まず、診断装置20は、検出装置10から、振動センサ12によって検出された振動と、回転数センサによって検出された第1回転数r1とを取得して記憶部22に記憶し(ステップS101)、取得した第1回転数r1から第1回転周波数fr1を算出して記憶部22に記憶する(ステップS102)。また、診断装置20は、取得した振動のエンベロープ(包絡線)処理を行う(ステップS103)。
First, the
続いて、診断装置20は、エンベロープ処理後の振動の周波数解析を行う(ステップS104)。また、診断装置20は、周波数解析結果からピーク成分の周波数を抽出する(ステップS105)。そして、診断装置20は、抽出したピーク成分の周波数を第1ピーク成分周波数f1(f1(1),f1(2),f1(3),・・・,f1(n))とし、第1回転数r1及び第1回転周波数fr1と共に図8に示す第1取得データ情報として記憶部22に格納する(ステップS106)。
Subsequently, the
図8は、第1取得データ情報の一例を示す図である。図8に示す例では、ステップS105においてn個のピーク成分が抽出された例を示している。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the first acquired data information. In the example shown in FIG. 8, an example in which n peak components are extracted in step S105 is shown.
続いて、診断装置20は、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式を用いて、下記(6)式、(7)式、(8)式、(9)式を満たす第1ピーク周波数f1(f1(1),f1(2),f1(3),・・・,f1(n))があるか否かを判定する(ステップS107)。なお、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式にはそれぞれ回転周波数frに第1回転周波数fr1を代入する。
Subsequently, the
f1(1〜n)=Zfc1 ・・・(6) f1 (1 to n) = Zfc1 ... (6)
f1(1〜n)=Zfi1 ・・・(7) f1 (1 to n) = Zfi1 ... (7)
f1(1〜n)=fb1 ・・・(8) f1 (1 to n) = fb1 ... (8)
f1(1〜n)=fc1 ・・・(9) f1 (1 to n) = fc1 ... (9)
上記(6)式、(7)式、(8)式、(9)式を満たす第1ピーク周波数f1(f1(1),f1(2),f1(3),・・・,f1(n))がない場合には(ステップS107;No)、診断装置20は、異常診断対象である回転機構の軸受に損傷がないと判定し(ステップS302)、当該判定結果を表示部25に表示又は更新し(ステップS304)、ステップS101に戻る。
First peak frequencies f1 (f1 (1), f1 (2), f1 (3), ..., F1 (n) satisfying the above equations (6), (7), (8), and (9). )) Is not present (step S107; No), the
上記(6)式、(7)式、(8)式、(9)式を満たす第1ピーク周波数f1(f1(1),f1(2),f1(3),・・・,f1(n))がある場合には(ステップS107;Yes)、診断装置20は、ステップS107における判定結果を第1損傷情報として記憶部22に格納する(ステップS108)。
First peak frequencies f1 (f1 (1), f1 (2), f1 (3), ..., F1 (n) satisfying the above equations (6), (7), (8), and (9). )), The
続いて、診断装置20は、検出装置10から、振動センサ12によって検出された振動と、回転数センサによって検出された第2回転数r2とを取得し(ステップS201)、取得した第2回転数r2が所定係数k(k≠0)を乗じた第1回転数r1よりも大きいか(r2>kr1)、又は、取得した第2回転数r2が所定係数kを乗じた第1回転数r1よりも小さいか(r2<kr1)を判定する(ステップS210)。r2>kr1又はr2<kr1を満たす場合(ステップS210;Yes)、診断装置20は、取得した第2回転数r2から第2回転周波数fr2を算出して記憶部22に記憶する(ステップS202)。r2>kr1又はr2<kr1を満たさない場合(ステップS210;No)、ステップS201の処理に戻る。また、診断装置20は、取得した振動のエンベロープ(包絡線)処理を行う(ステップS203)。
Subsequently, the
続いて、診断装置20は、エンベロープ処理後の振動の周波数解析を行う(ステップS204)。また、診断装置20は、周波数解析結果からピーク成分の周波数を抽出する(ステップS205)。そして、診断装置20は、抽出したピーク成分の周波数を第2ピーク成分周波数f2(f2(1),f2(2),f2(3),・・・,f2(n))とし、第2回転数r2及び第2回転周波数fr2と共に図9に示す第2取得データ情報として記憶部22に格納する(ステップS206)。
Subsequently, the
図9は、第2取得データ情報の一例を示す図である。図9に示す例では、ステップS205においてn個のピーク成分が抽出された例を示している。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the second acquired data information. In the example shown in FIG. 9, an example in which n peak components are extracted in step S205 is shown.
続いて、診断装置20は、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式を用いて、下記(10)式、(11)式、(12)式、(13)式を満たす第2ピーク周波数f2(f2(1),f2(2),f2(3),・・・,f2(n))があるか否かを判定する(ステップS207)。なお、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式にはそれぞれ回転周波数frに第2回転周波数fr2を代入する。
Subsequently, the
f2(1〜n)=Zfc2 ・・・(10) f2 (1 to n) = Zfc2 ... (10)
f2(1〜n)=Zfi2 ・・・(11) f2 (1 to n) = Zfi2 ... (11)
f2(1〜n)=fb2 ・・・(12) f2 (1 to n) = fb2 ... (12)
f2(1〜n)=fc2 ・・・(13) f2 (1 to n) = fc2 ... (13)
上記(10)式、(11)式、(12)式、(13)式を満たす第2ピーク周波数f2(f2(1),f2(2),f2(3),・・・,f2(n))がない場合には(ステップS207;No)、診断装置20は、異常診断対象である回転機構の軸受に損傷がないと判定し(ステップS302)、当該判定結果を表示部25に表示又は更新し(ステップS304)、ステップS101に戻る。
Second peak frequencies f2 (f2 (1), f2 (2), f2 (3), ..., F2 (n) satisfying the above equations (10), (11), (12), and (13). )) Is not present (step S207; No), the
上記(10)式、(11)式、(12)式、(13)式を満たす第2ピーク周波数f2(f2(1),f2(2),f2(3),・・・,f2(n))がある場合には(ステップS207;Yes)、診断装置20は、ステップS207における判定結果を第2損傷情報として記憶部22に格納する(ステップS208)。
Second peak frequencies f2 (f2 (1), f2 (2), f2 (3), ..., F2 (n) satisfying the above equations (10), (11), (12), and (13). )), The
続いて、診断装置20は、第1損傷情報と第2損傷情報とを比較し、上記(5)式を用いて、下記(14)式、(15)式、(16)式、(17)式の何れかを満たすか否かを判定する(ステップS301)。
Subsequently, the
r1/r2=Zfc1/Zfc2 ・・・(14) r1 / r2 = Zfc1 / Zfc2 ... (14)
r1/r2=Zfi1/Zfi2 ・・・(15) r1 / r2 = Zfi1 / Zfi2 ... (15)
r1/r2=fb1/fb2 ・・・(16) r1 / r2 = fb1 / fb2 ... (16)
r1/r2=fc1/fc2 ・・・(17) r1 / r2 = fc1 / fc2 ... (17)
上記(14)式、(15)式、(16)式、(17)式の何れも満たさない場合には(ステップS301;No)、診断装置20は、異常診断対象である回転機構の軸受に損傷がないと判定し(ステップS302)、当該判定結果を表示部25に表示又は更新し(ステップS304)、ステップS101に戻る。
If none of the above equations (14), (15), (16), and (17) is satisfied (step S301; No), the
上記(14)式、(15)式、(16)式、(17)式の何れかを満たす場合には(ステップS301;Yes)、診断装置20は、異常診断対象である回転機構の軸受に損傷があると判定し(ステップS303)、当該判定結果を表示部25に表示又は更新し(ステップS304)、ステップS101に戻る。このとき、上記(14)式を満たす場合には、発電機軸受61の外輪に損傷があるとし、上記(15)式を満たす場合には、発電機軸受61の内輪に損傷があるとし、上記(16)式を満たす場合には、発電機軸受61の転動体に損傷があるとし、上記(17)式を満たす場合には、発電機軸受61の保持器に損傷があるとする。このように、本実施形態では、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを診断することができる。
When any of the above equations (14), (15), (16), and (17) is satisfied (step S301; Yes), the
本実施形態では、上述したように、異なる回転数において振動を取得し、異なる回転数毎に、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式が成立するピーク成分、すなわち、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分があるか否かを判定する。そして、上記(1)式、(2)式、(3)式、(4)式のうちの何れかを満たす場合、すなわち、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分がある場合、各回転数において上記(5)式を満たす組み合わせが存在するか否か、すなわち、回転数比と、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されたピーク成分の周波数比とが一致するか否かを判定する。 In the present embodiment, as described above, vibrations are acquired at different rotation speeds, and the peak components for which the above equations (1), (2), (3), and (4) are established for each different rotation speed. That is, it is determined whether or not there is a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism, which is the object of abnormality diagnosis, is in a specific damaged state. Then, when any of the above equations (1), (2), (3), and (4) is satisfied, that is, a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state. If there is, it is detected as a specific peak component indicating whether or not there is a combination satisfying the above equation (5) at each rotation speed, that is, the rotation speed ratio and the bearing of the rotation mechanism are in a specific damaged state. It is determined whether or not the frequency ratio of the peak component matches.
このような処理とすることで、何れか一方の回転数において異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として誤検出した場合でも、他方の回転数において回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出しなかった場合には、当該ピーク成分は、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されない。また、異なる回転数において回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分を検出した場合でも、回転数比と、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されたピーク成分の周波数比とが一致していなければ、当該ピーク成分は、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されない。 By performing such a process, the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state with a peak component that does not depend on the rotating speed (rotational speed) of the rotating mechanism, which is the object of abnormality diagnosis at one of the rotating speeds. Even if it is erroneously detected as the specific peak component shown, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism at the other rotation speed is used as the specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state. If not detected, the peak component is not detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state. Further, even when a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state is detected at different rotation speeds, the rotation speed ratio and a specific peak indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state are detected. If the frequency ratio of the peak component detected as a component does not match, the peak component is not detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state.
このように、本実施形態では、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として誤検出することが抑制される。これにより、異常診断対象である回転機構(ここでは、発電機60)の軸受の損傷の有無を適切に診断することができる。 As described above, in the present embodiment, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the object of abnormality diagnosis, is erroneously detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state. Is suppressed. As a result, it is possible to appropriately diagnose whether or not the bearing of the rotating mechanism (here, the generator 60), which is the object of abnormality diagnosis, is damaged.
なお、上述した図7に示す異常診断処理における異常診断精度を高めるためには、ステップS101において取得される第1回転数r1と、ステップS201において取得される第2回転数r2との差が大きい方が望ましく、例えば、ステップS210における所定係数kが2以上(k≧2)であるか、又は1/2以下(k≦1/2)であることが好ましい。 In order to improve the abnormality diagnosis accuracy in the abnormality diagnosis process shown in FIG. 7 described above, the difference between the first rotation speed r1 acquired in step S101 and the second rotation speed r2 acquired in step S201 is large. It is preferable that, for example, the predetermined coefficient k in step S210 is 2 or more (k ≧ 2) or 1/2 or less (k ≦ 1/2).
また、例えば、発電機60が極数切替によって多速運転が可能な誘導発電機である場合、ステップS210に代えて、ステップS108とステップS201との間に、極数切替判定ステップを設けた態様であっても良い。
Further, for example, when the
また、例えば、発電機60が可変速運転が可能な同期発電機である場合、ステップS210に代えて、第1回転数r1を検出するための第1閾値と、第2回転数r2を検出するための第2閾値とを設け、ステップS101の後に、第1回転数検出ステップを設け、ステップS201の後に、第2回転数検出ステップを設けた態様であっても良い。
Further, for example, when the
また、振動を取得する際の回転数は2つに限るものではなく、例えば、3以上の異なる回転数における振動を取得して異常診断を行う態様であっても良い。 Further, the number of rotations when acquiring vibration is not limited to two, and for example, an embodiment may be used in which vibrations at three or more different rotation speeds are acquired to perform an abnormality diagnosis.
また、ステップS105及びステップS205においてピーク成分周波数を抽出する際、ピーク値が所定の閾値以上であるピーク成分の周波数のみ抽出する態様であっても良い。これにより、ステップS107、ステップS207、ステップS301における処理が必要以上に重くなることを抑制することができる。この場合、閾値は必ずしも一定である必要はなく、例えば、周波数に応じて増減する態様であっても良い。 Further, when extracting the peak component frequency in step S105 and step S205, only the frequency of the peak component whose peak value is equal to or higher than a predetermined threshold value may be extracted. As a result, it is possible to prevent the processing in steps S107, S207, and S301 from becoming unnecessarily heavy. In this case, the threshold value does not necessarily have to be constant, and may be increased or decreased according to the frequency, for example.
なお、本実施形態では、風力発電機100の発電機60を異常診断対象とする回転機構として例示したが、異常診断対象とする回転機構はこれに限るものではなく、上述したように、例えば、主軸40や増速機50のギヤボックス内の軸受を異常診断対象とした態様であっても良いし、風力発電機100以外の回転機械設備における各種軸受を異常診断対象とした態様であっても良い。
In the present embodiment, the
また、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出対象とすることができるピーク成分は、本実施形態において例示した軸受の外輪、内輪、転動体、及び保持器の損傷によって発生するピーク成分に限るものではない。 Further, the peak components that can be detected as specific peak components indicating that the bearing of the rotating mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, is in a specific damaged state, are the outer ring, inner ring, and rolling element of the bearing exemplified in this embodiment. And, it is not limited to the peak component generated by the damage of the cage.
以上説明したように、実施形態に係る回転機械設備の異常診断システム1及び異常診断方法では、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2における振動のピーク成分を用いて、異常診断対象である回転機構の異常を診断する。
As described above, in the
これにより、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分と、回転機構の軸受が損傷しているために回転機構の回転数(回転速度)に比例して変化するピーク成分とを識別することができる。このため、回転機械設備における回転機構の軸受の損傷の有無を適切に診断することができる。 As a result, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, and the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism change in proportion to the damage of the bearing of the rotation mechanism. It can be distinguished from the peak component. Therefore, it is possible to appropriately diagnose the presence or absence of damage to the bearing of the rotating mechanism in the rotating mechanical equipment.
具体的には、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2における回転数比r1/r2と、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2におけるピーク成分の周波数比f1/f2とが一致した場合に(r1/r2=f1/f2)異常判定する。 Specifically, when the rotation speed ratio r1 / r2 at a plurality of different rotation speeds r1 and r2 and the frequency ratio f1 / f2 of the peak component at a plurality of different rotation speeds r1 and r2 match (r1 /). r2 = f1 / f2) Abnormality is determined.
これにより、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として誤検出することを防ぐことができる。 This prevents erroneous detection of a peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, as a specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state. can.
また、第1回転数r1において回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す第1ピーク成分を検出し、且つ、第1回転数r1とは異なる第2回転数r2において回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す第2ピーク成分を検出し、第1回転数r1と第2回転数r2との回転数比r1/r2と、第1ピーク成分の周波数f1と第2ピーク成分の周波数f2との周波数比f1/f2とが一致した場合に(r1/r2=f1/f2)、回転機構の軸受が特定の損傷状態であると診断する。 Further, at the first rotation speed r1, the first peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state is detected, and at the second rotation speed r2 different from the first rotation speed r1, the bearing of the rotation mechanism Detects the second peak component indicating that is in a specific damaged state, the rotation ratio r1 / r2 between the first rotation number r1 and the second rotation number r2, and the frequencies f1 and the second peak of the first peak component. When the frequency ratio f1 / f2 with the frequency f2 of the component matches (r1 / r2 = f1 / f2), it is diagnosed that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state.
これにより、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを診断することができる。 Thereby, it is possible to diagnose that the bearing of the rotating mechanism, which is the object of abnormality diagnosis, is in a specific damaged state.
また、実施形態に係る回転機械設備の異常診断方法では、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2において振動のピーク成分を抽出し、複数の回転数r1,r2毎に、異常診断対象の回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分があるか否かを判定する。そして、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2で特定ピーク成分がある場合に、複数の回転数r1,r2の回転数比r1/r2と、特定ピーク成分の周波数比f1/f2とが一致するか否かを判定する。 Further, in the method for diagnosing an abnormality of rotating machinery and equipment according to the embodiment, peak components of vibration are extracted at a plurality of different rotation speeds r1 and r2, and for each of the plurality of rotation speeds r1 and r2, the rotation mechanism of the abnormality diagnosis target Determine if there is a specific peak component that indicates that the bearing is in a specific damaged state. Then, when there are specific peak components at a plurality of different rotation speeds r1 and r2, does the rotation speed ratio r1 / r2 of the plurality of rotation speeds r1 and r2 match the frequency ratio f1 / f2 of the specific peak component? Judge whether or not.
これにより、異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分と、回転機構の軸受が損傷しているために回転機構の回転数(回転速度)に比例して変化するピーク成分とを識別することができる。また、異常診断対象である回転機構の軸受の損傷状態を識別することができる。 As a result, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormality diagnosis, and the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism change in proportion to the damage of the bearing of the rotation mechanism. It can be distinguished from the peak component. In addition, it is possible to identify the damaged state of the bearing of the rotating mechanism, which is the target of abnormality diagnosis.
また、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2の何れかにおいて特定ピーク成分がない場合には、回転機構の軸受に損傷がないと診断する。 Further, when there is no specific peak component at any of a plurality of different rotation speeds r1 and r2, it is diagnosed that the bearing of the rotation mechanism is not damaged.
これにより、何れか一方の回転数において異常診断対象である回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として誤検出した場合でも、他方の回転数において回転機構の回転数(回転速度)に依存しないピーク成分を、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出しなかった場合には、当該ピーク成分は、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されない。 As a result, the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism, which is the target of abnormal diagnosis at any one of the rotation speeds, is mistaken as a specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state. Even if it is detected, when the peak component that does not depend on the rotation speed (rotation speed) of the rotation mechanism at the other rotation speed is not detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state. Is not detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state.
また、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2の回転数比r1/r2と、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分の周波数比f1/f2とが一致する場合に、回転機構の軸受が特定の損傷状態であると診断する。 Further, when the rotation speed ratios r1 / r2 of a plurality of different rotation speeds r1 and r2 and the frequency ratio f1 / f2 of the specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state match. Diagnose that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state.
これにより、異常診断対象である回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを診断することができる。 Thereby, it is possible to diagnose that the bearing of the rotating mechanism, which is the object of abnormality diagnosis, is in a specific damaged state.
また、それぞれ異なる複数の回転数r1,r2の回転数比r1/r2と、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分の周波数比f1/f2とが一致しない場合に、回転機構の軸受に損傷がないと診断する。 Further, when the rotation ratios r1 / r2 of a plurality of different rotations r1 and r2 and the frequency ratio f1 / f2 of the specific peak component indicating that the bearing of the rotation mechanism is in a specific damaged state do not match, Diagnose that the bearing of the rotating mechanism is not damaged.
これにより、異なる回転数において回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分を検出した場合でも、回転数比と、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されたピーク成分の周波数比とが一致していなければ、当該ピーク成分は、回転機構の軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分として検出されない。 As a result, even when a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state is detected at different rotation speeds, the rotation ratio and the specification indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state are specified. If the frequency ratio of the peak component detected as the peak component does not match, the peak component is not detected as a specific peak component indicating that the bearing of the rotating mechanism is in a specific damaged state.
このように、本実施形態によれば、回転機械設備の異常を適切に診断することができる回転機械設備の異常診断システム及び異常診断方法が得られる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment capable of appropriately diagnosing an abnormality in the rotating machinery and equipment.
1 異常診断システム
10 検出装置
11 データ収集部
12 振動センサ
13 運転状態センサ
20 診断装置
21 処理部
22 記憶部
23 通信部
24 入力部
25 表示部
26 バス
30 ロータ
31 ハブ
32 ブレード
40 主軸
41 主軸受
50 増速機
60 発電機
61 発電機軸
62 発電機軸受
70 ナセル
80 タワー
90 土台(フレーム)
100 風力発電機(回転機械設備)
200 ネットワーク
1
100 Wind power generator (rotary machinery equipment)
200 networks
Claims (6)
前記軸受の振動及び回転数を検出する検出装置と、
それぞれ異なる複数の前記回転数における前記振動のピーク成分を用いて、前記軸受の異常を診断する診断装置と、
を備え、
前記診断装置は、
それぞれ異なる複数の前記回転数における回転数比と、それぞれ異なる複数の前記回転数における前記ピーク成分の周波数比とが一致した場合に異常判定する
回転機械設備の異常診断システム。 An abnormality diagnosis system for rotating machinery and equipment with bearings.
A detection device that detects the vibration and rotation speed of the bearing, and
A diagnostic device for diagnosing an abnormality in the bearing by using the peak components of the vibration at a plurality of different rotation speeds.
Equipped with a,
The diagnostic device is
An abnormality diagnosis system for rotating machinery and equipment that determines an abnormality when the rotation speed ratios at a plurality of different rotation speeds and the frequency ratios of the peak components at a plurality of different rotation speeds match.
前記軸受の振動及び回転数を検出する検出装置と、
それぞれ異なる複数の前記回転数における前記振動のピーク成分を用いて、前記軸受の異常を診断する診断装置と、
を備え、
前記診断装置は、
第1回転数において前記軸受が特定の損傷状態であることを示す第1ピーク成分を抽出し、且つ、前記第1回転数とは異なる第2回転数において前記軸受が特定の損傷状態であることを示す第2ピーク成分を抽出し、前記第1回転数と前記第2回転数との回転数比と、前記第1ピーク成分の周波数と前記第2ピーク成分の周波数との周波数比とが一致した場合に、前記軸受が特定の損傷状態であると診断する
回転機械設備の異常診断システム。 An abnormality diagnosis system for rotating machinery and equipment with bearings.
A detection device that detects the vibration and rotation speed of the bearing, and
A diagnostic device for diagnosing an abnormality in the bearing by using the peak components of the vibration at a plurality of different rotation speeds.
Equipped with a,
The diagnostic device is
The first peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state at the first rotation speed is extracted, and the bearing is in a specific damaged state at a second rotation speed different from the first rotation speed. The second peak component indicating the above is extracted, and the rotation speed ratio between the first rotation speed and the second rotation speed matches the frequency ratio between the frequency of the first peak component and the frequency of the second peak component. An abnormality diagnosis system for rotating machinery and equipment that diagnoses the bearing as having a specific damaged state.
それぞれ異なる複数の回転数において振動のピーク成分を抽出する第1ステップと、
それぞれ異なる複数の前記回転数毎に、前記ピーク成分のうち、前記軸受が特定の損傷状態であることを示す特定ピーク成分があるか否かを判定する第2ステップと、
前記第2ステップにおいて、それぞれ異なる複数の前記回転数で前記特定ピーク成分がある場合に、複数の前記回転数の回転数比と、前記特定ピーク成分の周波数比とが一致するか否かを判定する第3ステップと、
を有する
回転機械設備の異常診断方法。 This is a method for diagnosing abnormalities in rotating machinery and equipment with bearings.
The first step of extracting the peak component of vibration at a plurality of different rotation speeds,
A second step of determining whether or not there is a specific peak component indicating that the bearing is in a specific damaged state among the peak components for each of a plurality of different rotation speeds.
In the second step, when the specific peak component is present at a plurality of different rotation speeds, it is determined whether or not the rotation speed ratio of the plurality of rotation speeds and the frequency ratio of the specific peak component match. The third step to do and
A method for diagnosing abnormalities in rotating machinery and equipment.
請求項3に記載の回転機械設備の異常診断方法。 The method for diagnosing an abnormality in rotating machinery and equipment according to claim 3 , wherein in the second step, when the specific peak component is not present at any of the plurality of different rotation speeds, it is diagnosed that the bearing is not damaged.
請求項3に記載の回転機械設備の異常診断方法。 In the third step, when a plurality of the rotational speed of the rotational speed ratio different from each frequency ratio of the specific peak component matches, according to claim 3 to diagnose that the bearing is a specific damage state How to diagnose abnormalities in rotating machinery and equipment.
請求項3に記載の回転機械設備の異常診断方法。 The rotating machine according to claim 3 , wherein in the third step, when the rotation ratios of a plurality of different rotation speeds and the frequency ratios of the specific peak components do not match, it is diagnosed that the bearing is not damaged. Equipment abnormality diagnosis method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017145711A JP6958068B2 (en) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017145711A JP6958068B2 (en) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019027860A JP2019027860A (en) | 2019-02-21 |
JP6958068B2 true JP6958068B2 (en) | 2021-11-02 |
Family
ID=65478109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017145711A Active JP6958068B2 (en) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6958068B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7419094B2 (en) * | 2019-03-28 | 2024-01-22 | Ntn株式会社 | Condition monitoring system |
EP3951167B1 (en) * | 2019-03-28 | 2024-01-31 | NTN Corporation | Condition monitoring system |
CN111238815B (en) * | 2020-02-26 | 2022-05-06 | 中国民航大学 | Bearing fault identification method based on data enhancement under sample imbalance |
US20240118170A1 (en) * | 2021-03-05 | 2024-04-11 | Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery & Equipment Co., Ltd. | Vibration monitoring device, turbocharger, and vibration monitoring method |
JP7257456B2 (en) * | 2021-03-05 | 2023-04-13 | 三菱重工マリンマシナリ株式会社 | Vibration monitoring device, supercharger, and vibration monitoring method |
CN114295367A (en) * | 2021-11-12 | 2022-04-08 | 华能新能源股份有限公司 | Wind turbine generator gearbox working condition online monitoring method |
CN114135449B (en) * | 2021-12-09 | 2024-03-26 | 哈电风能有限公司 | Wind turbine generator blade fault early warning method |
JP7389303B1 (en) * | 2023-10-12 | 2023-11-29 | 旭精機工業株式会社 | Data extraction device and abnormality monitoring device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09113416A (en) * | 1995-10-17 | 1997-05-02 | Nippon Steel Corp | Method for diagnosing damage of rolling bearing |
JPH10111713A (en) * | 1996-10-08 | 1998-04-28 | Hitachi Ltd | Rotor diagnosis device |
DE10138919C1 (en) * | 2001-08-08 | 2003-01-02 | Siemens Ag | Spectral evaluation method for acoustic diagnosis of heavy machine compares frequency spectrum with alarm characteristic adjusted in dependence on operating parameters |
JP2004257836A (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Nsk Ltd | Abnormality diagnostic device of mechanical device |
KR101429952B1 (en) * | 2008-01-30 | 2014-08-13 | 제이에프이 어드밴테크 가부시키가이샤 | Diagnostic system for bearing |
CA2778216A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Composotech Structures Inc. | A method and system for determining an imbalance of a wind turbine rotor |
JP4560110B2 (en) * | 2008-09-17 | 2010-10-13 | ジヤトコ株式会社 | Abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method |
-
2017
- 2017-07-27 JP JP2017145711A patent/JP6958068B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019027860A (en) | 2019-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6958068B2 (en) | Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for rotating machinery and equipment | |
Zappalá et al. | Side‐band algorithm for automatic wind turbine gearbox fault detection and diagnosis | |
JP6250345B2 (en) | Monitoring system and monitoring method | |
EP3196627B1 (en) | Abnormality diagnosing apparatus for rolling bearing, wind turbine, and abnormality diagnosing method for rolling bearing | |
EP3421786B1 (en) | Systems and methods for detecting damage in wind turbine bearings | |
WO2016017396A1 (en) | State monitoring system and wind power generation system provided with same | |
JP2015042867A (en) | Abnormality diagnostic device and abnormality diagnostic method for wind power generation device | |
WO2017170270A1 (en) | State monitoring system of gear device and state monitoring method | |
JP2019070570A (en) | Rolling bearing abnormality diagnosing device | |
JP2019027324A (en) | Abnormality detection system and abnormality detection method of wind power generator | |
JP2017122635A (en) | Abnormality diagnosis device of wind power generation facility | |
JP6686625B2 (en) | Rolling bearing diagnostic device | |
CN109404226B (en) | System and method for detecting damage in a rotating machine | |
JP6824076B2 (en) | Condition monitoring system and wind power generator | |
JP6577394B2 (en) | Abnormality diagnosis equipment for wind power generation facilities | |
JP6243940B2 (en) | Wind power generation system abnormality sign diagnosis system | |
JP7101013B2 (en) | Wind farm monitoring system | |
JP6639265B2 (en) | Abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method | |
JP2019212195A (en) | State monitoring system | |
JP2015175828A (en) | State monitoring device for rolling device and wind power generation facility including the same | |
JP6320218B2 (en) | Condition monitoring system and wind power generation system including the same | |
JP2017181283A (en) | Tooth number specification device of single pinion type epicyclic gear and tooth number specification method thereof | |
JP2017180278A (en) | Tooth number specification device of speed-increasing gear for wind turbine and tooth number specification method | |
CN113994088A (en) | Method for computer-implemented monitoring of components of a wind turbine | |
JP2016031047A (en) | State monitoring system and wind power generation system including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200727 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210416 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210427 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210907 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6958068 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |