JPH0222535A - 機器故障予知診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はタービン・コンプレッサ内燃機関等の摩擦摺動
部の機器故障予知診断装置に関する。

［従来の技術］ 機器摺動部の潤滑油をザンプリングし、この油の中の摩
耗粒子の大きさ、個数、粒径分布、成分などを測定する
、いわゆるコンタミネーション測定装置と呼ばれるもの
は、光学的に粒径ごとの個数をカウントする計数装置や
粒子の中の鉄分粒子（摩耗粉）を検知する装置等が実用
化されている。

［発明が解決しようとする課題］ これら従来の分析装置は、いずれも機器より油を採取し
分析装置のところまで人力により運び、分析もすべて人
力で行なっていた。いわゆるオフライン方式の分析装置
である。測定されたデータは人力により解析し、その結
果から機器の良否を評価するものである。

したがって、分析に費やされる時間と費用は、分析数に
比例して膨大となり、またタイムリーな評価を行うこと
も難しい。

そこで、本発明はオンラインによる自動化が可能で、従
来の多大な人力と時間を必要としていたものが省力化さ
れ、タイムリーな故障評価が可能となる機器故障予知診
断装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前記目的を達成するため、摺動部の潤滑油中の
摩耗粉を検知して機器の故障を予知診断する装置におい
て、 前記潤滑油の少なくとも一部をサンプル油として定ユタ
ンク内に取込み、このサンプル油量が定量となったこと
を検出するサンプル油量確認装置と、 前記タンク内のサンプル油に溶剤を加えて自動的に所望
の倍率に希釈する希釈装置と、この希釈装置と希釈され
たサンプル油を沈着管内に取込み、この中に含まれてい
る磁性体摩耗粉を磁場を加えることにより捕捉する摩耗
粉捕捉装置と、 この摩耗粉捕捉装置の沈着管内に蓄積される摩耗粉を光
学的にその粒子量に対応する信号を計数する粒子計測セ
ンサと、 この粒子計測センサで検出された信号にもとづき前記摺
動部の全摩耗量を演算する演算装置と、この演算装置の
演算結果を出力する装置と、前記摩耗粉捕捉装置の沈着
管内に、所定の条件となったとき溶剤を与えて沈着管内
部を洗浄する洗浄装置と を具備したものである。

［作　用コ 本発明は前記のように構成することにより、オンライン
方式となることから、自動化が可能で、省力化ができる
とともにタイムリーな機器故障評価が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
が、はじめに本発明装置の構成について説明する。本発
明装置は第１図のエンジン１とオイルタンク２とサンプ
リングタンク３と第２図のオイルセンサ２０とからなっ
ているサンプル油量確認装置と、希釈タンク４と定量ポ
ンプ７からな７ている希釈装置と、粒子捕捉装置５から
なっている摩耗粉捕捉装置と、第１図の粒子計測センサ
１０と、希釈タンク４と定量ポンプ８からなっている洗
浄装置と、増幅器１１と演算部１２からなる演算装置と
、表示部１３と記録計１４からなっている出力装置とか
ら構成されている。

第２図のオイルセンサ２０は測定するに必要なサンプル
量がオイルタンク２内に常時確保されているかの確認の
ために設けられている。測定に必要なサンプル量がオイ
ルタンク２内に確保されていなければサンプルと一緒に
空気が吸引されて測定ができないか、もしくは測定値に
誤りが生じることになる。

この様な状態を避けるため、オイルセンサ２０でサンプ
ル量を確認し、サンプル量が不足している時は、サンプ
ル量が必要量に達するまでシステムの作動を待機状態に
しておく。

潤滑油中には多くの添加剤、摩耗粒子、汚染物質、カー
ボンなど機械の運転中に発生した各種物質により、セン
サの機能が損なわれない様に透明容器の一方に光源を他
方に受光素子を装着する。

透明容器の底から上昇する潤滑油によって、光源からの
光は遮閉され受光素子に到達せず、潤滑油がオイルタン
ク２内に必要量確保された事が確認できるようになって
いる。ランプは誤動作を避けるため可視光を除いた光を
発するランプを使用する。

オイルタンク２の容量は、測定されるサンプル中に含ま
れる分散粒子の濃度によって、決定する。

サンプリングタンク３はオイルタンク２内のサンプルを
劣化させたり、変質させたりしない材質を用い、その容
量は希釈倍率に基づいて決定する。

希釈タンク４には前記サンプリングタンク３内の油を希
釈するためと、後述粒子捕捉装置５の粒子沈着管内の零
点調整及び洗浄等に使用される溶剤を確保するためのも
のである。使用する溶剤は脱脂効果が大きいパークロロ
エチレン、フロン、軽油など脂肪族又は芳香族炭化水素
などである。

希釈タンク４の容量は測定、洗浄、零点調整の回数で求
めることができる。

希釈率を明確にするためにサンプル油をサンプリングタ
ンク３へ送り込むための定量ポンプ７と希釈液を送る定
量ポンプ８を装備する。

オイルタンク２、サンプリングタンク３及び粒子捕捉装
置５は希釈タンク４内の希釈液で洗浄できるよう管路３
２．３３．３４．３５．３６を接続するとともに定量ポ
ンプ８を装備する。

なお、洗浄装置で（洗浄後）、粒子捕捉装置５内の粒子
沈着管を希釈液で洗浄し、粒子計測センサ１０の読みが
ゼロになる状態を確認する。

以上述べた構成により、従来手動で、機器から油を採取
し、これを分析装置まで人手で運んでいたものを、オン
ラインで自動で行える。

次に、本発明の一実施例について、図面を参照して説明
する。第１図はこれを説明するためのブロック図であり
、エンジン１内の潤滑油の少なくとも一部をサンプル油
として配管３１を介してオイルタンク２内に導き、この
オイルタンク２内に希釈タンク４からの溶剤を配管３２
を介して導かれるようになっている。オイルタンク２内
の希釈されたサンプル油は配管３３を介して定量ポンプ
７によりサンプリングタンク３内に導かれ、さらにサン
プリングタンク３から定量ポンプ９により配管３５を介
して内部に沈着管を有する粒子捕捉装置５に導かれる。

希釈タンク４内部の溶剤を配管３４を介して定量ポンプ
８によりサンプリングタンク３に導かれ、また希釈タン
ク４内の溶剤は定量ポンプ８により配管３６を介して、
粒子捕捉装置５の沈着管内部に導かれ、ここで内部を洗
浄する。

粒子捕捉装置５にには例えば光導電管センサからなる粒
子計測センサ１０が近接して設けられ、この粒子計測セ
ンサ１０で検出された信号を増幅器１１で増幅し、これ
を演算部１２に入力し、ここで全摩耗量等を演算し、こ
の結果を表示部１３および記録計１４に出力するように
なっている。

粒子捕捉装置５の沈着管内のサンプル油、溶剤等はドレ
イン６を介して排出される。

オイルタンク２内に常時サンプル油が所定量確保されて
いるかを確認するため、第２図のようにオイルセンサ２
０が配設されている。すなわち、オイルタンク２は透明
な容器２４で構成し、この−側面に光源２２を近接して
設け、これと対向する他側面に受光素子２１を近接して
設けである。

このような構成により、測定に必要なサンプル量がオイ
ルタンク２内に確保されていなければサンプルと一緒に
空気が吸引されて測定ができないか、もしくは測定値に
誤りが生じることになる。

この様な状態を避けるため第２図に示したオイルセンサ
２０でサンプル量を確認し、サンプル量が不足している
時は、サンプル量が必要量に達するまでシステムの作動
を待機状態にしておく。例えば、船舶用２ストロークデ
イゼルエンジンの場合、潤滑油は３０分当り１　ｍｌ程
度しか採取出来ない場合もある。したがってこのオイル
センサー２０の役割は本システムでは重要な役割を果た
す。潤滑油中には多くの添加剤、摩耗粒子、汚染質、カ
ーボンなど機械の運転中に発生した各種物質により、セ
ンサの機能が損なわれない様に取付ける。上昇する潤滑
油２３によって、光［２２からの光は遮閉され受光素子
２１に到達せず、潤滑油２３がオイルタンク２内に必要
量確保された事が確認される。光源２２のランプは誤動
作を避けるため、可視光を除いた光を発するランプを使
用することが望しい。

光源２２および受光素子２１は容器２４の外壁より５　
ｒａｔ　稈度離して取付けることで表面の汚れを防ぐこ
とが出来る。オイルタンク２の容量は測定されるサンプ
ル中に含まれる分散粒子の濃度によって、オイルタンク
２の容量が決定されるので、予めサンプルを測定してお
く必要がある。例えば船舶用ディゼルエンジン１の場合
では、３．０ｍｌ程度の容量とする。

サンプリングタンク３は、オイルタンク２内のサンプル
が劣化したり、変質したりしない材質を用いる。もちろ
ん、それ以外のその他の構成も同様に材質の選択が重要
である。配管３３を経由してオイルタンク２からサンプ
リングタンク３にサンプルが定量ポンプ７で輸送される
量は、管内壁の濡れの量を考慮して、サンプリングタン
ク３内に１．０ｍｌを取り込む。サンプリングタンク３
の容量は希釈倍率に基ずいて決定されるが、１０ｍ１以
上の容器とする。

希釈タンク４にはサンプリングタンク３内の油を希釈す
るため溶剤と、粒子捕捉装置５内の粒子沈着管内の零点
調整及び洗浄等に使用される溶剤を確保するためのもの
である。ここで、使用する溶剤は脱脂効果が大きいパー
クロロエチレン、フロン、軽油など脂肪族又は芳香族炭
化水素等である。希釈タンク４の容量は測定、洗浄、零
点調整の回数で求めることが出来るが、舶用デイゼルの
ようなエンジン１を監視する場合、１回の測定に使用す
る溶剤の量は平均２０ｍ１程度で１５０回連続測定が可
能となる。

定量ポンプ７．８．９とあるが定量ポンプ７はオイルタ
ンク２に溜ったサンプル油をサンプリングタンク３に管
３３を経由して輸送する目的のものであり、また定量ポ
ンプ８は希釈タンク４内の希釈液をサンプリングタンク
３及び粒子捕捉装置５の沈着管に輸送するためのもので
あり、さらに定量ポンプ９はサンプリングタンク３で希
釈されたサンプル油を粒子捕捉装置５の沈着管に輸送す
るためのものである。そして、定量ポンプ７は測定され
るサンプルが常に一定の吐出量で輸送されなければなら
ない。サンプリングタンク３に輸送されたサンプル油の
量は、液体の粘度か温度を一定に管理することで、ポン
プの運転時間より求まる。定量ポンプ８はサンプリング
タンク３内での希釈及び沈着管内の洗浄に使用されるの
で、それらの目的を達成するのに十分な吐出量が必要で
ある。定量ポンプ９は粒子沈着管にサンプルを輸送する
のが目的であるので沈着管内に十分な粒子を捕捉される
様に輸送する必要がある。

粒子捕捉装置５は、磁力により磁性体摩耗粒子を捕捉す
るものであり、サンプル中の分散粒子が微小なμｍサイ
ズの粒子を図示省略した沈着管内に捕捉および固定する
ためには、強力な磁場を用いる。−度捕捉された粒子は
測定終了後沈着管内から消去しなければならない。又電
磁場は沈着管全体に均一に力がかかる様にすることが重
要である。

粒子計測センサ１０として例えば光導センサを用い沈着
管をはさんで反対側に取り付けられた光源の光の強度を
計測する。摩耗粒子がサンプルの沈着管通過に伴い順次
蓄積していくが、蓄積量に比例して同センサーでは電圧
の変化量が得られる。

沈着管内では粒子が互いに積み重ならない範囲で同セン
サ１０で計測されなければならない。

沈着管の内壁に一列に沈着する最大値は、後述する大粒
子摩耗粉量ＤＬが５０以下である。粒子計測センサ１０
の位置は沈着管の上部に４ケ所取付け、沈着管の反対側
に光源を取り付ける。この場合、沈着管は長さ１００Ｂ
の均一なガラス管内で内径２ｒｍｓ肉厚０，５ｎのもの
を使用し、この両端にプラスチック製で柔軟性のある管
で接続する。

粒子計測センサ１０からの出力は光源からの光の強度に
比例して出力されるので、粒子が存在しない状態と、捕
捉された時との差を検出することで粒子の沈着量を測定
する。

以上のように構成された機器故障予知診断装置の動作に
ついて第３図のフローチャートと第１図、第２図にもと
ずいて説明する。

（１）　　電源をオンとし、システム全体を初期値に設
定する。例えば希釈率に−１、測定回数Ｎ−０とする。

（２）粒子捕捉装置５に印加する電磁場を消磁し、１ガ
ウス以下にする。そして、希釈タンク４からの希釈液で
全面管内を洗浄する。この場合、図示しないエアーポン
プで空気を全配管内に送り、希釈液の乾燥及び清掃を行
う。希釈液だけでは測定回数を重ねると、十分な洗浄効
果が得られなくなリ、リファレンスＲ値が最初の測定時
のＲ値より大きくなり、粒子計測センサー１０の測定可
能範囲を越えてしまう、この様な場合は沈着管の交換又
は清掃が必要になる。

（３）沈着管内に定量ポンプ８を稼動して希釈液を満た
す。最初は沈着管内の希釈液と空気の混合液が入り込む
ので十分な量を流し、空気や前回の測定後の汚れが取れ
ていることを確認する。

リファレンスＲの測定する。

ＲＮ　　Ｉ＋α１≦ＲＮ％ＲＮ　　１：Ｎ＋１回目のＲ
の測定値、ＲＮ：Ｎ回目のＲの測定値、α１：Ｒ値の許
容範囲値、実施例装置ではα１−３に設定。

α≦３ならば沈着管の交換回数が増えて実用性に欠ける
。

ＲＮ　　ｌ＋α１＞ＲＮならば上記ステップ（２）に戻
る。

（４）沈着管が測定開始時より現在までに汚れた程度を
調べる。

ＲＮ値が洗浄してもα１の値が０の場合、沈着管内は完
全に洗浄状態となるが、０以外の場合リファレンス位置
での値は測定回数を重ねるにつれて、付着する汚れは増
加する。

そこで、汚れの許容限界値を決定する。

ＲＯは測定回数Ｏの時であるからＲＮ”０．ＲＮはＮ回
測定後ＲＯの時、即ちＲＮ−０に対する汚れの度合とな
る。

そこでα２が許容範囲値となる。

α１を小さく設定すると沈着管の洗浄がより完全に行わ
れるが（４）のステップに移るまでに要する時間がかか
る。

α１を大きく設定すると前記の逆となるが、ＲＮがα２
より大きくなる。

この様な場合、沈着管の交換が必要となる。

（５）　　ＲＮ＞ＲＯ＋α２ならば全てを停止し沈着管
を交換する。

（６）ステップ（５）においてＲＮ＞ＲＯ＋α２でない
場合には各センサーの値を０に調整する。

大粒子摩耗粉量ＤＬ−０、小粒子摩耗粉ｆｌＤｎ−０、
腐食摩耗粉量Ｃ−０１零点較正Ｒ−０（７）希釈率を求
める。Ｋ≧１ならばサンプルを１０倍単位で希釈する。

（８）オイルタンク２のオイルセンサ２０のマイクロス
イッチがオンの状態になっているかを検出し、 オンの場合オイルタンク２に十分なサンプルが確保され
ているので、サンプルを定量ポンプ７でサンプリングタ
ンク３に吸引する。オフの場合オンになるまで待機する
。

（９）　　希釈液をサンプリングタンク３に吸引し上記
ステップ７に基ずいて希釈する。この場合、油量はマニ
ュアルセツティングで、混合量は薄めにセツティングす
る。

（ｌＯ）磁場に１８０００ガウス以上の磁場をかける。

（１１）　　（９）で希釈されたサンプルを定量ポンプ
９で沈着管に送り粒子を沈着させる。

（１２）沈着粒子の測定をするためステップ６で０点調
整時の条件に合わせるため定量ポンプ８で希釈液を沈着
管内に送りサンプルオイルを排出する。

（１３）　　リファレンスＲ値測定しＲ＞５ならば洗浄
不十分としてステップ１２に戻す。

（１４）　　Ｒ≦５の時大粒子摩耗粉量ＤＬを測定し希
釈率の適切さを確認する。大粒子摩耗粉ｊｌＤＬ≦５の
時、ステップ１１に戻りさらに希釈されたサンプルを定
量ポンプで吸引し沈着させ、ステップ１３まで繰り返す
。大粒子摩耗粉ｆｉＤＬ＞５０の時更に希釈を要する、
Ｋ−に＋１としステップ２に戻る。５＜Ｒ≦５０の時、
ステップ１５で大粒子摩耗粉量ＤＬ、小粒子摩耗粉量Ｄ
　Ｓ　ｓ腐食摩耗粉量０１零点較正Ｒ１サンプルｆｆ１
Ｍ１を測定する。

（１５）ステップ１４で測定したＤＬ、Ｄ５　、Ｃ。

Ｒ，Ｍｌの値をそれぞれメモリに記憶する。

（１６）演算部１２において次の演算を行う。

ステップ１５でメモリに記憶された多値を読み出し、こ
れにより全摩耗量ＷＰＣ，異常摩耗係数ＩＳ％大粒子摩
耗粉量の比率ＰＬＰを演算する。

ＷＰＣ−ＤＬ　＋Ｄｓ ｒｓ−ＤＬ２−Ｄｓ２ ＰＬＰ＝　　（ＤＬ　　−Ｄｓ　　）　　Ｘ　　１　０
０／ＷＰＣ（１７）演算部１２の結果（ステップ１６で
演算した値）　Ｗ　Ｐ　Ｃ＊　　Ｉ　Ｓ　＊　　Ｐ　Ｌ
　Ｐ　＋　　Ｄ　Ｌ　３　ｒ　　Ｄ　Ｓ　９をそれぞれ
外部出力装置例えば表示部１３および記録計（プリンタ
ー・レコーダ等）１４に出力する。

（１８）ステップ１７の終了後ステップ２にもどり次の
測定を開始する。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、オンラインによる完全自動
化にすることによって、従来の多大な人力と時間が消力
化され、しかもタイムリーな故障評価が可能となる。

機器故障予知診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による機器故障予知診断装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は第１図の概略構成を示すオ
イルセンサの斜視図、第３図は本発明の実施例の動作を
説明するためのフローチャートである。 １・・・エンジン、２・・・オイルタンク、３・・・サ
ンプリングタンク、４・・・希釈タンク、５・・・粒子
捕捉装置、６・・・ドレイン、７．８．９・・・定量ポ
ンプ、１０・・・粒子計測センサ、１２・・・演算部、
１３・・・表示部、１４・・・記録計、２０・・・オイ
ルセンサ、３１，３２゜３３．３４．３５・・・配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　摺動部の潤滑油中の摩耗粉を検知して機器の故障を予
   知診断する装置において、 前記潤滑油の少なくとも一部をサンプル油として定量タ
   ンク内に取込み、このサンプル油量が定量となったこと
   を検出するサンプル油量確認装置と、 前記タンク内のサンプル油に溶剤を加えて自動的に所望
   の倍率に希釈する希釈装置と、 この希釈装置と希釈されたサンプル油を沈着管内に取込
   み、この中に含まれている磁性体摩耗粉を磁場を加える
   ことにより捕捉する摩耗粉捕捉装置と、 この摩耗粉捕捉装置の沈着管内に蓄積される摩耗粉を光
   学的にその粒子量に対応する信号を計数する粒子計測セ
   ンサと、 この粒子計測センサで検出された信号にもとづき前記摺
   動部の全摩耗量を演算する演算装置と、この演算装置の
   演算結果を出力する装置と、前記摩耗粉捕捉装置の沈着
   管内に、所定の条件となったとき溶剤を与えて沈着管内
   部を洗浄する洗浄装置と を具備した機器機器故障予知診断装置。