JP7232804B2 - Method for detecting abnormality and signs of abnormality in rotating machinery - Google Patents

Method for detecting abnormality and signs of abnormality in rotating machinery Download PDF

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Description

本発明は、回転機械で発生する異常及び異常予兆を検出する回転機械の異常及び異常予兆の検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting an abnormality and an anomaly sign of a rotating machine, which detects an anomaly and an anomaly sign that occur in the rotating machine.

回転機械としては、送風機、タービン、圧縮機、発電機、モーターなどが知られている。この回転機械は、各種の装置に搭載されている。例えば、空気調和機においては、回転機械としてファンモーターを搭載している。この空気調和機のファンモーター（回転機械）では、深刻な故障が起こる前に、異常を調べることが重要で、そのため、定期的にファンモーターの異常を調べる機械診断を行っている。なお、空気調和機のファンモーターに限らず、その他の回転機械においても、異常を調べる機械診断を行うことがある。 Blowers, turbines, compressors, generators, motors, and the like are known as rotary machines. This rotary machine is mounted on various devices. For example, an air conditioner is equipped with a fan motor as a rotating machine. In the fan motor (rotating machine) of this air conditioner, it is important to check for any abnormalities before a serious failure occurs. It should be noted that not only fan motors of air conditioners but also other rotating machines may be subjected to machine diagnosis for examining abnormalities.

空気調和機において、ファンモーターの異常を調べる機械診断は、例えば、ファンモーターの騒音又は振動をマイクロホン又は振動計などで測定し、測定したファンモーターの騒音又は振動を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って周波数分析し、周波数成分に対する振動を求める。この求めた周波数成分に対する振動において、予め設定した異常振動の閾値を超えた振動が現れているか否かによって、空気調和機におけるファンモーターの異常を調べる。 In air conditioners, machine diagnosis to check fan motor abnormalities is performed, for example, by measuring the noise or vibration of the fan motor with a microphone or a vibration meter, and applying the fast Fourier transform (FFT) to the measured noise or vibration of the fan motor. Then, frequency analysis is performed to find the vibration for the frequency component. Abnormality of the fan motor in the air conditioner is checked based on whether or not vibration exceeding a preset abnormal vibration threshold appears in the vibration with respect to the obtained frequency component.

ところが、従来の機械診断では、ファンモーターの異常を見つけ出すことができない場合がある。
空気調和機において、インバータで駆動制御されるファンモーターでは、インバータの設定キャリア周波数（ＰＷＭ制御方式インバータのパルス幅変調周期を決定する周波数）が２ｋＨｚ以上の高周波数域になることから、正常運転時においても、インバータの設定キャリア周波数に起因する騒音及び振動が発生する。 However, conventional machine diagnostics may not be able to detect an abnormality in the fan motor.
In air conditioners, fan motors that are driven and controlled by inverters have a high frequency range of 2 kHz or higher for the set carrier frequency of the inverter (the frequency that determines the pulse width modulation period of the PWM control type inverter). Also, noise and vibration are generated due to the set carrier frequency of the inverter.

そのため、機械診断で求めた周波数成分に対する振動において、ファンモーターの異常による振動とインバータの設定キャリア周波数に起因する振動とが異なる周波数のところで別々に現れるのであれば、ファンモーターの異常を見つけ出すことができる。しかしながら、ファンモーターの異常による振動とインバータの設定キャリア周波数に起因する振動とが同じ周波数のところで現れると、ファンモーターの異常による振動がわからなくなる。 Therefore, in the vibration for the frequency component obtained by the machine diagnosis, if the vibration due to the fan motor abnormality and the vibration due to the set carrier frequency of the inverter appear separately at different frequencies, it is possible to find the fan motor abnormality. can. However, if the vibration caused by the abnormality of the fan motor and the vibration caused by the set carrier frequency of the inverter appear at the same frequency, the vibration caused by the abnormality of the fan motor cannot be detected.

図８は、ファンモーターでの周波数成分に対する振動の図表である。
例えば、インバータの設定キャリア周波数が６ｋＨｚの場合、図示のように、機械診断で求めた周波数成分に対する振動において、インバータの設定キャリア周波数に起因する振動（図表中にＦで示す）が約６ｋＨｚのところで現れるようになる。このとき、ファンモーターの異常による振動（図表中にＥで示す）が約６ｋＨｚのところで現れた場合、それぞれの振動が同じ周波数のところで重なり合うように現れることで、ファンモーターの異常による振動がわからなくなり、ファンモーターの異常を見つけ出すことができない。
これにより、空気調和機のファンモーターにおいて、深刻な故障が起こるという問題がある。 FIG. 8 is a diagram of vibration versus frequency components in a fan motor.
For example, when the set carrier frequency of the inverter is 6 kHz, as shown in the diagram, the vibration caused by the set carrier frequency of the inverter (indicated by F in the chart) is about 6 kHz in the vibration for the frequency component obtained by the machine diagnosis. come to appear. At this time, if the vibration due to the abnormal fan motor (indicated by E in the chart) appears at about 6 kHz, the vibrations due to the abnormal fan motor will not be apparent because each vibration will appear overlapping at the same frequency. , unable to find out the abnormality of the fan motor.
As a result, there is a problem that a serious failure occurs in the fan motor of the air conditioner.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、回転機械において、深刻な故障が起こるのを防止するため、回転機械で発生する異常及び異常予兆を確実に検出できるようにすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems. is to make it possible.

本発明は、送風機、タービン、圧縮機、発電機、モーター、空気調和機のファンモーターなどの回転機械から発生する騒音又は振動を測定する測定器を備え、測定器で測定した回転機械から発生する騒音又は振動によって、回転機械で発生する異常及び異常予兆を検出する回転機械の異常及び異常予兆の検出方法であって、測定器で回転機械から発生する騒音又は振動を測定する測定工程と、測定した騒音又は振動に対して高速フーリエ変換を行って、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムを作成するスペクトログラム作成工程と、作成したスペクトログラムと正常時のスペクトログラムとを対比し、作成したスペクトログラムに、正常時のスペクトログラムにない異常シグナルが現れているか否かにより、回転機械で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する異常判定工程と、を有し、作成したスペクトログラムを用いて、回転機械の回転速度が変化している回転機械が始動して回転速度が上がり回転速度が一定の定常運転時までの間の回転機械の運転開始時、又は回転機械の回転速度が一定の定常運転時から回転速度が下がり回転が停止するまでの間の回転機械の運転停止時において、正常時のスペクトログラムでの周波数毎の振幅と比べて大きな周波数毎の振幅が、その周波数が回転機械の回転速度の変化に比例して現れる異常シグナルを検出する回転機械の異常及び異常予兆の検出方法である。 The present invention includes a measuring instrument for measuring noise or vibration generated from rotating machines such as blowers, turbines, compressors, generators, motors, fan motors of air conditioners, etc. A method for detecting anomalies and anomaly signs occurring in a rotating machine due to noise or vibration, comprising a measuring step of measuring the noise or vibration produced by the rotating machine with a measuring instrument; The spectrogram creation process of creating a spectrogram of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude of each frequency by performing fast Fourier transform on the noise or vibration that has been generated, and comparing the created spectrogram with the normal spectrogram. an abnormality determination step of determining whether or not an abnormality or an abnormality sign has occurred in the rotating machine by determining whether or not an abnormality signal that does not appear in the normal spectrogram appears in the generated spectrogram; The rotation speed of the rotating machine is changing at the start of operation of the rotating machine, or the rotation speed of the rotating machine is constant during the period from the start of the rotating machine to the steady operation when the rotating speed increases and the rotating speed is constant. When the rotating machine is stopped from steady operation until the rotation speed decreases and the rotation stops, the amplitude at each frequency is larger than the amplitude at each frequency in the normal spectrogram, and the frequency is equal to that of the rotating machine A method for detecting an abnormality and an anomaly sign of a rotating machine for detecting an abnormality signal appearing in proportion to a change in the rotation speed of the rotating machine.

本発明によれば、回転機械から発生する騒音又は振動を測定器で測定し、この回転機械から発生する騒音又は振動によって、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムを作成し、この作成したスペクトログラムにおいて異常シグナルが現れているか否かにより、回転機械で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する。これにより、回転機械での異常及び異常予兆を確実に検出することができ、回転機械において、深刻な故障が起こるのを防止することができる。 According to the present invention, the noise or vibration generated from the rotating machine is measured with a measuring instrument, and the noise or vibration generated from the rotating machine is used to create a three-dimensional data spectrogram of time, frequency, and amplitude for each frequency, Based on whether or not an abnormality signal appears in the created spectrogram, it is determined whether or not an abnormality and an anomaly sign have occurred in the rotating machine. As a result, it is possible to reliably detect an abnormality and a sign of abnormality in the rotating machine, and prevent serious failures from occurring in the rotating machine.

空気調和機のブロック図である。1 is a block diagram of an air conditioner; FIG. 本発明の回転機械の異常及び異常予兆の検出方法において用いる機器のブロック図である。1 is a block diagram of a device used in a method for detecting an abnormality and an abnormality sign of a rotary machine according to the present invention; FIG. 空気調和機のファンモーターの異常及び異常予兆を検出する方法のフロー図である。FIG. 2 is a flowchart of a method for detecting an abnormality and an abnormality sign of a fan motor of an air conditioner; 作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrogram of the three-dimensional data of the created time, frequency, and the amplitude for every frequency. 図４のスペクトログラムを模式的に示す図である。5 is a diagram schematically showing the spectrogram of FIG. 4; FIG. 正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrogram of the three-dimensional data of the time and frequency of the normal time, and the amplitude for every frequency. 図６のスペクトログラムを模式的に示す図である。7 is a diagram schematically showing the spectrogram of FIG. 6; FIG. ファンモーターでの周波数成分に対する振動の図表である。FIG. 4 is a diagram of vibration against frequency components in a fan motor; FIG.

本発明の回転機械の異常及び異常予兆の検出方法の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る回転機械の異常及び異常予兆の検出方法は、回転機械で発生する異常及び異常予兆を検出する方法であり、回転機械は、送風機、タービン、圧縮機、発電機、モーターなどである。
以下の説明は、一例として、回転機械である空気調和機１のファンモーター２について行うものである。つまり、本実施形態は、空気調和機１のファンモーター２の異常及び異常予兆を検出する方法であるが、その他の回転機械の異常及び異常予兆を検出する方法でもよい。 An embodiment of the method for detecting an abnormality and an abnormality sign of a rotating machine according to the present invention will be described.
A method for detecting an abnormality and an anomaly sign of a rotating machine according to the present embodiment is a method for detecting an anomaly and an anomaly sign that occur in a rotating machine. be.
The following description is for the fan motor 2 of the air conditioner 1, which is a rotating machine, as an example. In other words, the present embodiment is a method of detecting an abnormality and an anomaly sign of the fan motor 2 of the air conditioner 1, but a method of detecting an anomaly and an anomaly sign of other rotary machines may also be used.

図１は、空気調和機１のブロック図である。
空気調和機１は、図示のように、還気ダクト１１などに接続する吸入口３を備えるとともに、給気ダクト１２に接続する吹出口４を備える。空気調和機１の内部には、例えば、吸入口３から吹出口４に向かって、フィルター５、熱交換器であるコイル（加熱コイルと冷却コイル）７、加湿器８、ファン６及びファンモーター２をそれぞれ備える。ファンモーター２はインバータ（図示せず）で駆動制御している。この空気調和機１では、吸入口３から入った空気が、フィルター５、コイル７、加湿器８、ファン６を経て、吹出口４から吹き出す。 FIG. 1 is a block diagram of an air conditioner 1. As shown in FIG.
As illustrated, the air conditioner 1 includes an intake port 3 connected to a return air duct 11 and the like, and an outlet port 4 connected to a supply air duct 12 . Inside the air conditioner 1, for example, from the inlet 3 toward the outlet 4, there are a filter 5, a heat exchanger (heating coil and cooling coil) 7, a humidifier 8, a fan 6, and a fan motor 2. are provided respectively. The fan motor 2 is driven and controlled by an inverter (not shown). In this air conditioner 1 , air entering from an inlet 3 passes through a filter 5 , a coil 7 , a humidifier 8 and a fan 6 and is blown out from an outlet 4 .

次に、本実施形態の空気調和機１のファンモーター２（回転機械）の異常及び異常予兆を検出する方法について、図面を参照して説明する。
（機器の構成）
図２は、空気調和機１のファンモーター２の異常及び異常予兆の検出方法において用いる機器のブロック図である。
空気調和機１のファンモーター２の異常及び異常予兆の検出方法において用いる機器は、図示のように、空気調和機１のファンモーター２に隣接して備える測定器１５と、ファンモーター２を駆動制御するインバータ１６と、測定器１５より測定データを受け取るとともに、インバータ１６より信号を受け取る処理装置１７を備える。 Next, a method for detecting an abnormality and an abnormality sign of the fan motor 2 (rotating machine) of the air conditioner 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
(Equipment configuration)
FIG. 2 is a block diagram of devices used in the method for detecting an abnormality and an abnormality sign of the fan motor 2 of the air conditioner 1. As shown in FIG.
The equipment used in the method for detecting an abnormality and an abnormality sign of the fan motor 2 of the air conditioner 1 is, as shown in the figure, a measuring device 15 provided adjacent to the fan motor 2 of the air conditioner 1 and a drive control of the fan motor 2. and a processing device 17 that receives measurement data from the measuring device 15 and signals from the inverter 16 .

測定器１５は、騒音又は振動を測定する音響センサ又は振動センサであり、処理装置１７からの指令に基づいて測定を開始又は終了するとともに、測定した騒音の値や振動の値を測定データとして処理装置１７に送信する。 The measuring device 15 is an acoustic sensor or vibration sensor that measures noise or vibration, and starts or ends measurement based on a command from the processing device 17, and processes the measured noise value and vibration value as measurement data. Send to device 17 .

処理装置１７は、各種のプログラムを格納し、このプログラムを用いて処理を行うコンピュータであり、ここでは測定器１５からの測定データと、インバータ１６から、当該インバータ１６で駆動制御するファンモーター２に送信する運転開始信号、運転停止信号、回転数設定信号を受け取る。 The processing device 17 is a computer that stores various programs and performs processing using these programs. Receives the operation start signal, operation stop signal, and rotation speed setting signal to be sent.

処理装置１７では、測定器１５より送信されてくる測定データに対して既存のプログラムを用いて高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行って周波数分析し、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成し、これを記憶する。 In the processing device 17, an existing program is used for the measurement data transmitted from the measuring device 15 to perform FFT (Fast Fourier Transform) for frequency analysis, and time, frequency, and amplitude for each frequency. A spectrogram SPA of three-dimensional data is created and stored.

また、処理装置１７では、正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢも作成し、これを記憶する。この正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢは、ファンモーター２に異常がないとき（正常時）、予め測定器１５で測定し、この測定データに基づいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って周波数分析して作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢである。 The processor 17 also creates and stores a spectrogram SPB of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency in the normal state. The spectrogram SPB of the three-dimensional data of the time, frequency, and amplitude at each frequency in the normal state is measured in advance by the measuring device 15 when there is no abnormality in the fan motor 2 (normal time), and based on this measurement data, the fast Fourier It is a spectrogram SPB of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency created by performing a transform (FFT) and performing frequency analysis.

また、処理装置１７は表示部１８を備えている。この表示部１８には、作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを表示する。また、表示部１８には、正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢも表示できる。
表示部１８では、作成したスペクトログラムＳＰＡと正常時のスペクトログラムＳＰＢを並べて２画面で表示する。なお、表示部１８は、画面の切り換えが可能で、画面の切り換えは、２画面の表示から作成したスペクトログラムＳＰＡあるいは正常時のスペクトログラムＳＰＢのどちらか一方の１画面の表示に切り換え、また１画面の表示から２画面の表示に切り換えることができる。 The processing device 17 also has a display unit 18 . The display unit 18 displays the generated spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency. The display unit 18 can also display a spectrogram SPB of three-dimensional data of normal time, frequency, and amplitude for each frequency.
The display unit 18 displays the created spectrogram SPA and the normal spectrogram SPB side by side on two screens. The display unit 18 is capable of screen switching, and the screen switching can be performed by switching the display of the two screens to a single screen display of either the spectrogram SPA created during normal operation or the normal spectrogram SPB. The display can be switched to a two-screen display.

（異常及び異常予兆を検出する方法）
図３は、空気調和機のファンモーターの異常及び異常予兆を検出する方法のフロー図である。
空気調和機１のファンモーター２の異常及び異常予兆を検出する方法は、図示のように、ファンモーター２から発生する騒音又は振動を測定する測定工程（Ｓ１）と、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成するスペクトログラム作成工程（Ｓ２）と、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する異常判定工程（Ｓ３）とを有する。 (Method for Detecting Abnormality and Abnormality Prediction)
FIG. 3 is a flowchart of a method for detecting an abnormality and an abnormality sign of a fan motor of an air conditioner.
A method for detecting an abnormality and an abnormality sign of the fan motor 2 of the air conditioner 1 includes, as shown in the figure, a measurement step (S1) of measuring noise or vibration generated from the fan motor 2, time, frequency, and frequency-by-frequency It has a spectrogram creation step (S2) of creating a spectrogram SPA of three-dimensional amplitude data, and an abnormality determination step (S3) of determining whether or not an abnormality or a sign of abnormality has occurred in the fan motor 2.

ファンモーター２から発生する騒音又は振動を測定する測定工程（Ｓ１）は、ファンモーター２に隣接して備えた測定器１５でファンモーター２から発生する騒音又は振動を測定する。 In the measuring step (S1) of measuring noise or vibration generated from the fan motor 2, the noise or vibration generated from the fan motor 2 is measured with a measuring instrument 15 provided adjacent to the fan motor 2. FIG.

即ち、ファンモーター２を駆動制御するインバータ１６より処理装置１７にファンモーター２の運転開始信号を送信する（Ｓ１－１）。
処理装置１７は、この運転開始信号に基づいて、測定器１５に測定開始の信号を送信する（Ｓ１－２）。
測定器１５は、測定開始の信号に基づいて、測定を開始する（Ｓ１－３）。この測定器１５での測定は、ファンモーター２が始動して回転速度が上がる加速運転時から回転速度が一定の定常運転時までの間に、ファンモーター２から発生する騒音又は振動を測定する。
測定器１５で測定した騒音の値又は振動の値は、測定データとして処理装置１７に送信する（Ｓ１－４）。 That is, the inverter 16 for driving and controlling the fan motor 2 sends a signal to start the operation of the fan motor 2 to the processing device 17 (S1-1).
Based on this operation start signal, the processor 17 transmits a measurement start signal to the measuring device 15 (S1-2).
The measuring device 15 starts measurement based on the measurement start signal (S1-3). The measuring device 15 measures the noise or vibration generated from the fan motor 2 during acceleration operation when the fan motor 2 starts and the rotation speed increases to steady operation when the rotation speed is constant.
The noise value or vibration value measured by the measuring device 15 is transmitted to the processing device 17 as measurement data (S1-4).

時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成するスペクトログラム作成工程（Ｓ２）は、測定器１５で測定した騒音又は振動に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行って、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成する。 A spectrogram creation step (S2) for creating a spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency performs Fast Fourier Transform (FFT) on the noise or vibration measured by the measuring device 15. to create a spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency.

即ち、処理装置１７において、測定器１５より送信された測定データ（騒音の値又は振動の値）に対して、既存のプログラムを用いて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って周波数分析し、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成する（Ｓ２－１）。
次に、処理装置１７において、作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを記憶する（Ｓ２－２）。 That is, in the processing device 17, the measurement data (noise value or vibration value) transmitted from the measuring device 15 is subjected to a fast Fourier transform (FFT) using an existing program to perform frequency analysis, time and A spectrogram SPA of three-dimensional data of frequency and amplitude for each frequency is created (S2-1).
Next, the processor 17 stores the generated spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency (S2-2).

ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する異常判定工程（Ｓ３）は、前工程で作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡと、正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢとを対比し、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する。 The abnormality determination step (S3) for determining whether or not an abnormality or a sign of abnormality has occurred in the fan motor 2 is the spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency created in the previous step, and are compared with the spectrogram SPB of the three-dimensional data of the amplitude of each frequency and the time and frequency, and it is determined whether or not the fan motor 2 has an abnormality or a sign of abnormality.

即ち、処理装置１７において、作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡと、予め記憶している正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢとを、表示部１８に並べて２画面で表示する（Ｓ３－１）。 That is, in the processing unit 17, the generated spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency, and the previously stored spectrogram SPB of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency in the normal state. are displayed side by side on the display unit 18 on two screens (S3-1).

次に、表示部１８に表示した作成したスペクトログラムＳＰＡと正常時のスペクトログラムＳＰＢとを対比する（Ｓ３－２）。この対比は作業担当者が行う。つまり、作業担当者が表示部１８に表示した作成したスペクトログラムＳＰＡと正常時のスペクトログラムＳＰＢとを見て行う。 Next, the generated spectrogram SPA displayed on the display unit 18 is compared with the normal spectrogram SPB (S3-2). This comparison is performed by the operator. In other words, the person in charge of the operation sees the created spectrogram SPA displayed on the display unit 18 and the normal spectrogram SPB.

作成したスペクトログラムＳＰＡと正常時のスペクトログラムＳＰＢとを対比したとき、作成したスペクトログラムＳＰＡに、正常時のスペクトログラムＳＰＢにない異常シグナルＫ（図４参照）が現れているか否かにより、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを、作業担当者が判定する（Ｓ３－３）。つまり、作成したスペクトログラムＳＰＡにおいて異常シグナルＫが現れていると（異常シグナルＫを検出すると）、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生していると判定し、異常シグナルＫが現れていないと、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生していないと判定する。 When the created spectrogram SPA and the normal spectrogram SPB are compared, the fan motor 2 is abnormal depending on whether the created spectrogram SPA shows an abnormal signal K (see FIG. 4) that is not present in the normal spectrogram SPB. Also, the operator determines whether or not an abnormality sign has occurred (S3-3). In other words, if an abnormal signal K appears in the created spectrogram SPA (when an abnormal signal K is detected), it is determined that an abnormality or an abnormality sign has occurred in the fan motor 2, and if the abnormal signal K does not appear, It is determined that the fan motor 2 does not have an abnormality or a sign of abnormality.

この作成したスペクトログラムＳＰＡにおいて現れる異常シグナルＫについて、図面を参照して説明する。なお、この場合のインバータ１６の設定キャリア周波数を６ｋＨｚとする。
図４は、作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを示す図であり、図５は、図４のスペクトログラムＳＰＡを模式的に示す図である。図６は、正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢを示す図であり、図７は、図６のスペクトログラムＳＰＢを模式的に示す図である。 The abnormal signal K appearing in this created spectrogram SPA will be described with reference to the drawings. It should be noted that the set carrier frequency of the inverter 16 in this case is assumed to be 6 kHz.
FIG. 4 is a diagram showing a spectrogram SPA of the created three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency, and FIG. 5 is a diagram schematically showing the spectrogram SPA of FIG. FIG. 6 is a diagram showing a spectrogram SPB of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency in a normal state, and FIG. 7 is a diagram schematically showing the spectrogram SPB of FIG.

図４、図５で示す作成した時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡと、図６、図７で示す正常時の時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＢは、横軸が時間を表し、縦軸が周波数を表し、各地点の色が周波数毎の振幅の大きさを表している。この各地点の色は、例えば、図中において、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）で示し、振幅が小さいものが青色（Ｂ）、振幅が大きくなるにしたがって、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）となる。このように周波数毎の振幅の大きさを色で表すことで、異常シグナルＫが現れているか否かを容易に認識することができ、つまり、異常シグナルＫの検出が容易になる。
また、スペクトログラムＳＰＡ，ＳＰＢは、図５と図７の模式的に示す図において、青色（Ｂ）から緑色（Ｇ）、緑色（Ｇ）から黄色（Ｙ）、黄色（Ｙ）から赤色（Ｒ）のように色が変わる際、図示のような境界線がはっきり現れるようにしているが、実際は境界線がはっきり現れるのではなく、色が徐々に変わるようになるものである。 The spectrogram SPA of the three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency created shown in FIGS. In SPB, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents frequency, and the color of each point represents the magnitude of amplitude for each frequency. The colors of these points are, for example, blue (B), green (G), yellow (Y), and red (R) in the figure. Therefore, it becomes green (G), yellow (Y), and red (R). By representing the magnitude of the amplitude for each frequency by color in this way, it is possible to easily recognize whether or not the abnormal signal K appears, that is, the detection of the abnormal signal K becomes easy.
5 and 7, the spectrograms SPA and SPB are from blue (B) to green (G), from green (G) to yellow (Y), and from yellow (Y) to red (R). When the color changes, as shown in the figure, the boundary line is made to appear clearly, but in reality the boundary line does not appear clearly, and the color gradually changes.

なお、これらのスペクトログラムＳＰＡ，ＳＰＢにおいて、周波数毎の振幅の大きさを色で表しているが、色の代わりに、周波数毎の振幅の大きさを数値化し、各地点において数値で周波数毎の振幅の大きさを表すようにしてもよい。 In these spectrograms SPA and SPB, the magnitude of amplitude for each frequency is represented by color, but instead of the color, the magnitude of amplitude for each frequency is digitized, and the amplitude for each frequency is expressed numerically at each point. may be used to represent the size of .

異常シグナルＫは、ファンモーター２の運転開始時の回転速度が上がる加速運転時、つまりファンモーター２の回転速度が上昇（変化）しているとき、作成したスペクトログラムＳＰＡにおいて、正常時のスペクトログラムＳＰＢでの周波数毎の振幅と比べて大きな周波数毎の振幅が、ファンモーター２の回転速度の上昇に比例して現れるようになるものである。 The abnormal signal K is generated in the generated spectrogram SPA during acceleration operation when the rotation speed of the fan motor 2 increases (changes) at the start of operation, that is, when the rotation speed of the fan motor 2 increases (changes), and in the normal spectrogram SPB. Amplitude for each frequency, which is larger than the amplitude for each frequency of , appears in proportion to the increase in the rotation speed of the fan motor 2 .

即ち、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生している場合、図４、図５に示すように、作成したスペクトログラムでは、ファンモーター２の回転速度が上昇しているとき、大きな周波数毎の振幅（黄色（Ｙ）及び赤色（Ｒ））がファンモーター２の回転速度の上昇に比例して現れる。つまり作成したスペクトログラムに異常シグナルＫが現れる。一方、図６、図７に示すように、正常時のスペクトログラムでは、大きな周波数毎の振幅（黄色（Ｙ）及び赤色（Ｒ））がファンモーター２の回転速度の上昇に比例して現れることはない。 That is, when an abnormality or a sign of abnormality occurs in the fan motor 2, as shown in FIGS. (Yellow (Y) and red (R)) appear in proportion to the increase in the rotation speed of the fan motor 2 . That is, an abnormal signal K appears in the created spectrogram. On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, in normal spectrograms, large amplitudes for each frequency (yellow (Y) and red (R)) do not appear in proportion to the increase in rotational speed of the fan motor 2. do not have.

このように作成したスペクトログラムにおいて、大きな周波数毎の振幅がファンモーター２の回転速度の上昇に比例して現れたとき（異常シグナルＫが現れたとき）、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生していると判定することができる。 In the spectrogram created in this way, when a large amplitude for each frequency appears in proportion to the increase in the rotation speed of the fan motor 2 (when an abnormality signal K appears), an abnormality or a sign of abnormality occurs in the fan motor 2. It can be determined that

以上のように、測定器１５で測定したファンモーター２から発生する騒音又は振動によって、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成し、この作成したスペクトログラムＳＰＡにおいて異常シグナルＫが現れているか否かにより、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する。これにより、ファンモーター２での異常及び異常予兆を確実に検出することができ、深刻な故障が起こるのを防止することができる。 As described above, the noise or vibration generated from the fan motor 2 measured by the measuring device 15 is used to create a spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency, and in this created spectrogram SPA, the abnormal signal K appears, it is determined whether or not the fan motor 2 has an abnormality or an abnormality sign. As a result, it is possible to reliably detect abnormalities and signs of abnormalities in the fan motor 2 and prevent serious failures from occurring.

また、ファンモーター２の異常及び異常予兆の検出は、空気調和機１の運転開始、つまりファンモーター２の運転開始時に行うが、これを毎日行ってもよいし、１～２週間に１回というように必要に応じて行うようにしてもよい。 Further, the detection of an abnormality and an abnormality sign of the fan motor 2 is performed when the operation of the air conditioner 1 is started, that is, when the operation of the fan motor 2 is started, but this may be performed every day or once every one to two weeks. You may make it perform as needed.

また、異常及び異常予兆の検出をファンモーター２の運転開始時に行うのではなく、ファンモーター２の運転停止時に行うようにしてもよい。
即ち、処理装置１７において、インバータ１６よりファンモーター２の運転停止信号を受け取ると、これに基づいて測定器１５に測定開始信号を送信し、測定器１５で測定を開始する。この測定器１５での測定は、ファンモーター２の回転速度が一定の定常運転時から回転速度が下がる回転が停止するまでの間に、ファンモーター２から発生する騒音又は振動を測定する。 Further, the detection of an abnormality and an abnormality sign may be performed when the operation of the fan motor 2 is stopped instead of when the operation of the fan motor 2 is started.
That is, when the processor 17 receives the operation stop signal of the fan motor 2 from the inverter 16, it transmits a measurement start signal to the measuring device 15 based on this, and the measuring device 15 starts measurement. The measuring device 15 measures the noise or vibration generated from the fan motor 2 during steady operation when the rotation speed of the fan motor 2 is constant until the rotation stops when the rotation speed decreases.

その後は、前述の実施形態と同様、測定器１５で測定した騒音又は振動に対して高速フーリエ変換を行って、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムＳＰＡを作成し、作成したスペクトログラムＳＰＡと、正常時のスペクトログラムＳＰＢとを対比し、作成したスペクトログラムＳＰＡにおいて異常シグナルＫが現れているか否かにより、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する。このときの異常シグナルＫは、ファンモーター２の運転停止時、つまりファンモーター２の回転速度が下降（変化）しているとき、作成したスペクトログラムＳＰＡにおいて、正常時のスペクトログラムＳＰＢでの周波数毎の振幅と比べて大きな周波数毎の振幅が、ファンモーター２の回転速度の下降に比例して現れるようになるものである。 After that, as in the above-described embodiment, the noise or vibration measured by the measuring device 15 is subjected to fast Fourier transform to create a spectrogram SPA of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency. The spectrogram SPA is compared with the normal spectrogram SPB, and it is determined whether or not the fan motor 2 has an abnormality or an anomaly sign based on whether an abnormality signal K appears in the generated spectrogram SPA. The abnormal signal K at this time is the amplitude of each frequency in the normal spectrogram SPB in the spectrogram SPA created when the fan motor 2 is stopped, that is, when the rotational speed of the fan motor 2 is decreasing (changing). Amplitude for each frequency, which is larger than , appears in proportion to the decrease in the rotation speed of the fan motor 2 .

また、異常及び異常予兆の検出は、ファンモーター２の運転開始時又は運転停止時に限らず、ファンモーター２の回転数が変化するとき（インバータ１６よりファンモーター２に回転数設定信号が送信されたとき）に行うようにしてもよい。 In addition, detection of an abnormality and a sign of abnormality is not limited to when the fan motor 2 starts or stops operating, but when the rotation speed of the fan motor 2 changes (when a rotation speed setting signal is sent to the fan motor 2 from the inverter 16). It may be done at times).

また、前述した実施形態では、異常判定工程（Ｓ３）において、作成したスペクトログラムＳＰＡと正常時のスペクトログラムＳＰＢとを対比するとき、この対比を作業担当者である人間が行っている。しかしながら、これに限らず、例えば、人工知能（ＡＩ：Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）の技術を利用して、作成したスペクトログラムＳＰＡと正常時のスペクトログラムＳＰＢとを対比し、ファンモーター２で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定するようにしてもよい。これにより、作業担当者である人間が行うのと異なり、常時、異常及び異常予兆の検出を行うことも可能である。 Further, in the above-described embodiment, when comparing the generated spectrogram SPA with the normal spectrogram SPB in the abnormality determination step (S3), the person in charge of the operation performs this comparison. However, not limited to this, for example, using artificial intelligence (AI) technology, the created spectrogram SPA and the normal spectrogram SPB are compared to determine whether an abnormality or a sign of abnormality has occurred in the fan motor 2. You may make it determine whether it exists. This makes it possible to constantly detect anomalies and signs of anomalies, unlike a person who is in charge of the work.

１…空気調和機、２…ファンモーター、３…吸入口、４…吹出口、５…フィルター、６…ファン、７…コイル、８…加湿器、１１…還気ダクト、１２…給気ダクト、１５…測定器、１６…インバータ、１７…処理装置、１８…表示部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Air conditioner, 2... Fan motor, 3... Inlet, 4... Outlet, 5... Filter, 6... Fan, 7... Coil, 8... Humidifier, 11... Return air duct, 12... Supply air duct, 15...Measuring instrument, 16...Inverter, 17...Processing device, 18...Display unit.

Claims (2)

送風機、タービン、圧縮機、発電機、モーター、空気調和機のファンモーターなどの回転機械から発生する騒音又は振動を測定する測定器を備え、測定器で測定した回転機械から発生する騒音又は振動によって、回転機械で発生する異常及び異常予兆を検出する回転機械の異常及び異常予兆の検出方法であって、
測定器で回転機械から発生する騒音又は振動を測定する測定工程と、
測定した騒音又は振動に対して高速フーリエ変換を行って、時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムを作成するスペクトログラム作成工程と、
作成したスペクトログラムと正常時のスペクトログラムとを対比し、作成したスペクトログラムに、正常時のスペクトログラムにない異常シグナルが現れているか否かにより、回転機械で異常及び異常予兆が発生しているか否かを判定する異常判定工程と、
を有し、
作成したスペクトログラムを用いて、回転機械の回転速度が変化している回転機械が始動して回転速度が上がり回転速度が一定の定常運転時までの間の回転機械の運転開始時、又は回転機械の回転速度が一定の定常運転時から回転速度が下がり回転が停止するまでの間の回転機械の運転停止時において、正常時のスペクトログラムでの周波数毎の振幅と比べて大きな周波数毎の振幅が、その周波数が回転機械の回転速度の変化に比例して現れる異常シグナルを検出することを特徴とする回転機械の異常及び異常予兆の検出方法。 Equipped with a measuring instrument for measuring the noise or vibration generated from rotating machinery such as blowers, turbines, compressors, generators, motors, air conditioner fan motors, etc., and the noise or vibration generated from rotating machinery measured by the measuring instrument , a method for detecting an abnormality and an anomaly sign of a rotating machine for detecting an anomaly and an anomaly sign occurring in the rotating machine,
a measuring step of measuring noise or vibration generated from the rotating machine with a measuring instrument;
A spectrogram creation step of performing a fast Fourier transform on the measured noise or vibration to create a spectrogram of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency;
Compare the created spectrogram with the normal spectrogram, and determine whether or not an abnormality or a sign of anomaly has occurred in the rotating machinery based on whether or not an abnormal signal appears in the created spectrogram that does not appear in the normal spectrogram. an abnormality determination step to
has
Using the created spectrogram, at the start of operation of the rotating machine from the start of the rotating machine whose rotational speed is changing to the time when the rotating speed increases and the rotating speed is constant, or when the rotating machine is running When the rotating machine is stopped, from the time when the rotation speed is constant to the time when the rotation speed decreases and the rotation stops, the amplitude at each frequency is larger than the amplitude at each frequency in the normal spectrogram . A method for detecting an abnormality and an abnormality sign of a rotating machine, comprising detecting an abnormality signal whose frequency appears in proportion to a change in rotational speed of the rotating machine. 請求項１に記載された回転機械の異常及び異常予兆の検出方法において、
時間と周波数と周波数毎の振幅の３次元データのスペクトログラムは、周波数毎の振幅の大きさを色の違いで表示することを特徴とする回転機械の異常及び異常予兆の検出方法。 In the method for detecting an abnormality and an abnormality sign of a rotating machine according to claim 1 ,
A spectrogram of three-dimensional data of time, frequency, and amplitude for each frequency displays the magnitude of the amplitude for each frequency in a different color.
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