JPH0236320A

JPH0236320A - 機器の異常診断装置

Info

Publication number: JPH0236320A
Application number: JP18628688A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Nagayasu; 克芳長安
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-02-06
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JP2624789B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は１機器が発生する音を監視することによって２
機器の異常を遠隔的に診断できるようにした機器の異常
診断装置に関する。

（従来の技術）多くの機器は、異常が発生すると正常運転時とは異なっ
た音を発生する。このようなことから。

従来２機器が発生する音を監視することによって。

機器の異常を遠隔的に診断できるようにした機器の異常
診断装置が考えられている。このような機器の異常診断
装置は１通常１機器の近傍に音響センサを設けるととも
に音響センサとは離れた位置に音響センサの出力信号を
処理する信号処理装置を設けている。信号処理装置は、
音響センサの出力信号のオーバーオールレベルがある一
定レベルを越えたとき異常と判定してメツセージを出す
ように構成されている。

しかしながら、上記のように構成された従来の機器の異
常診断装置にあっては２次のような問題があった。すな
わち、従来の装置では音響センサの出力信号のオーバー
オールレベルを監視している。このような方式では、耳
で聞いて明らかに異常が発生していると思われる場合で
も、レベル差そのものが小さいときには異常メツセージ
が出ない。したがって、信頼性に欠ける問題があった。

また、構内放送等の外乱音に応答して異常メッセジを出
し易く、誤動作が多いと言う問題もあった。

（発明が解決しようとする課題）上述の如く、従来の機器の異常診断装置にあっては、異
常音に対する検出感度が低く、シかも外乱音によって誤
動作する問題があった。

そこで本発明は、異常音に対する検出感度を向上させる
ことができる機器の異常診断装置を提供することを目的
としており、さらに加えて外乱音による誤動作の少ない
機器の異常診断装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために１本発明に係る機器の異常診
断装置では、信号処理装置に改良が施されている。すな
わち、信号処理装置は、音響センサの出力信号を各周波
数成分に分ける周波数分析器と、この周波数分析器によ
って分けられた各信号成分のうち予め指定された周波数
帯域の信号成分だけを取出す手段と、取出された信号成
分の合成レベルが所定レベルを越えたとき異常と判定す
る手段とを含んだ構成となっている。

また、信号処理装置は、音響センサから連続的に送出さ
れる出力信号のうちのレベルが一定以上で、かつ継続期
間が一定以内の条件を満たした期間の信号だけを処理す
るように構成されている。

（作　用）機器に異常が発生すると、ｔａ器から発生する音が変化
する。この変化する音の周波数帯域はその機器によって
決まる場合が多い。たとえば、火力発電所等において、
蒸気案内管から蒸気漏れが生じた場合、この蒸気漏れ音
の大部分は６　Ｋ　Ｈｚ以上の高周波成分によって占め
られている。すなわち。

蒸気漏れが発生すると、　ＢＫＨｚ以上の音のレベルが
急激に増加する。したがって２周波数分析器によって分
けられた各信号成分のうち６ＫＨｚ以上の信号成分だけ
を取出すように予め設定しておくと、蒸気漏れが発生し
たとき、この帯域信号成分の合成レベルが急激に増加し
、これによって蒸気漏れが発生したことを検出できるこ
とになる。この場合。

８ＫＨｚ未満の音、つまり外乱音に対しては応答しない
。このため、蒸気漏れ、つまり機器の異常を高感度に検
出することが可能となる。

また、音響センサから連続的に送出される出力信号のう
ちのレベルが一定以上で、かつ継続期間が一定以内の条
件を満たした期間の信号だけを処理するように信号処理
装置を構成しておくと、異常音と外乱音との周波数が近
接しているとき、これを選別して異常音だけに応答させ
ることができる。たとえば、配管のハンマリング音など
の場合のように異音の継続時間が比較的短時間の場合は
継続時間を監視することによって機器の異常音か外乱音
かを選別できることになる。

（実施例）以下１図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図は一実施例に係る機器の異常診断装置のブロック
的構成図である。この実施例はプラントを構成している
蒸気案内管からの蒸気漏れを検出するものに適用した例
である。

同図において、１はマイクロホン等の音響センサを示し
、２は音響センサの出力信号を増幅する増幅器を示して
いる。音響センサ１および増幅器２は蒸気案内管が配設
されている建屋の床上環に設置されている。３は信号処
理装置を示し、この信号処理装置３は音響センサ１が設
置されている位置から離れた場所、たとえば中央制御室
に設けられている。

信号処理装置３は次のように構成されている。

すなわち、増幅器２の出力信号をＡ／Ｄ変換器４でディ
ジタル信号に変換した後、これを高速の周波数分析器５
に導入して１２ＫＨｚまでの各周波数成分信号に分けて
いる。そして２分けられた各周波数成分信号を演算装置
６に導入する。この演算装置６は、第２図に示すように
、まずパワースペクトルを算出（ステップＳＬ）　Ｌ、
　　これを複数回繰返してデータを平均化する（ステッ
プＳ２）。次に、６〜１２　Ｋ１１ｚのデータを積分（
ステップＳ３）シた後。

この値を対数表示に変換（ステップＳ４）シて出力する
。この出力は第１図に示すように、第１の比較器７と第
２の比較器８とに導入される。比較器７には予め、比較
するための基準値が記憶されている。モして１　この比
較器７は入力レベルが基準値を越えたとき、この越えた
値を出力する。一方。

比較器８には現時点より１秒前の入力値が比較の基準値
として記憶されている。そして、この比較器８は２人力
レベルが基準値を越えたとき、この越えた値を出力する
。これら比較器７．８の出力はそれぞれ判定器９，１０
に与えられる。判定器９．１０は比較器７．８で得られ
たレベル差が予め定められた一定値（たとえば３ｄＢ　
）以上のとき出力を送出する。これら出力は１表示系駆
動装置１１に与えられる。表示系駆動装置１１は１判定
１９．１０の何れかの出力信号を受けると、この信号を
受けた前後の周波数分析図を表示器１２に表示させると
ともに警報器１３を鳴動させるように構成されている。

このような構成であると、蒸気案内管から蒸気漏れか発
生すると、この蒸気漏れを外乱音の影響を受けず（と確
実に検出することができる。すなわち、蒸気漏れか生じ
たとき、音響センサ１の出力信号から得られる構内の音
響スペクトルは一例として第３図中に破線で示すように
なる。一方、正常時における音響スペクトルは第３図中
に実線で示すようになる。この図から判かるように、オ
ーバーオールレベルでみると２ＫＨｚ以下の成分が支配
的で、蒸気漏れが生じてもレベルはほとんど変わらない
。しかし、　ＢＫＨｚ以上の成分を見ると、レベルが大
きく変わっている。

この実施例では、音響センサｌで得られた信号を周波数
分析器５によって各周波数成分信号に分け、この分けら
れた各信号成分のうちの６〜１２Ｋ　Ｈｚの信号成分た
け、つまり蒸気漏れか生じたときにレベルか大きく変化
する周波数帯域の信号成分だけを取出し、その合成レベ
ルと基準レベルとを比較器７で比較し、その差が一定以
上のとき判定器って異常と判定して表示系駆動装置１１
を動作させるようにしている。したがって、従来の装置
のようにオーバーオールレベルで監視するものとは違っ
て、蒸気漏れを高感度に検出できることになる。また、
比較器８においては、１秒前のレベルと比較し、その差
か一定以上のとき判定器１０から出力を送出させるよう
にしているので。

人力レベルが比較器７に記憶されている基準値を越えて
はいないか、異常が徐々に進行している状態も速やかに
検出できることになる。

−Ｆ記動作から判かるように２周波数分析器５より下段
の信号処理系を各機器に対応させて複数系統設けておく
と、各機器の異常を高感度に検出することかできる。

第４図は他の実施例に係る機器の異常診断装置のブロッ
ク的構成図である。この実施例は配管のハンマリング音
を検出するものに適用した例である。そして、この図で
は第１図と同一部分は同一符号で示しである。

この実施例に係る機器の異常診断装置では。

Ａ／Ｄ変換器４の次段に信号の大きさが一定しベル以」
−のときだけこれを通過させるレベル判定器２１を設け
、さらにレベル判定器２１を通過した信号で継続時間が
一定時間（たとえば０．６秒）内の信号だけを通過させ
る継続時間判定器２２を設け、この継続時間判定器２２
を通過した信号を高速の周波数分析器５に導入している
。また、演算装置６ａは、第５図に示すようにパワース
ペクトルを算出（ステップＳ１）シた後、　０．５〜２
．０ＫＨｚまでの信号成分を積分（ステップＳ２）　Ｌ
、　　これを対数表示に変換して（ステップＳ３）出力
するようにしている。また、比較器７には予め、比較す
るための基準値が記憶されている。さらに比較器８は。

現時点より０．２秒前の人力レベルを比較の基準値とし
て記憶するようにしている。

このような構成であると、構内放送などの影響を受ける
ことなく、配管のハンマリング音を検出することができ
る。すなわち、配管のハンマリング音は１通常０．５〜
２ＫＨｚの信号成分が大部分を占め、しかも継続時間は
第８図に示すように０．４〜０．６秒以下である。一方
、構内放送などの人声は第６図中に破線で示すように９
周波数帯域が０．５〜２．０ＫＨｚとハンマリング音の
周波数帯域に近い。

しかし、横内放送の継続時間は、第７図に示すように通
常、０．６秒以下ということはほとんどない。

この実施例では、　Ａ／Ｄ変換器４を出た信号のうちレ
ベル判定器２１で一定レベル以上の信号だけを抽出し、
さらに抽出された信号のうちから継続時間判定器２２で
継続時間が０．６秒以下の信号分だけを抽出し、この信
号を周波数分析器５によって各周波数成分信号に分け、
この分けられた各信号成分のうちの０．５〜２．０　Ｋ
　Ｈｚの信号成分だけ。

つまりハンマリング音の周波数帯域の信号成分だけを取
出し、その合成レベルと基準レベルとを比較器７で比較
し、その差が一定以上のとき判定器９で異常と判定して
表示系駆動装置１１を動作させるようにしている。した
がって、ハンマリング音に近い周波数帯域でも構内放送
のように継続時間の長い音、つまり外乱音に対しては応
答することがなく、ハンマリング音たけを高感度に検出
できることになる。また、比較器８においては０．２秒
前のレベルと比較し、その差が一定以上のとき判定ｎ　
１０から出力を送出させるようにしているので、入力レ
ベルが比較器７に記憶されている基準値を越えないが、
異常が徐々に進行している状態も検出できることになる
。

［発明の効果］以上のように構成された本発明に係る機器異常診断装置
では、対象とする機器に異常が生じたときに起こる音響
スペクトルの変化を利用してその機器の異常を検出する
ようにしてるので、その機器の異常を高感度に検出する
ことができる。

また、継続時間の監視によって、外乱音の影響を除去で
き、誤動作を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例に係る機器の異常診断装置のブロック
的構成図、第２図は同装置内に組み込まれた演算装置に
おけるデータ処理の流れを示す図。第３図は蒸気案内管から蒸気が漏れているときの構内の
音響スペクトルと正常時における音響スペクトルとを比
較して示す図、第４図は他の実施例に係る機器の異常診
断装置のブロック的構成図。第５図は同装置内に組み込まれた演算装置におけるデー
タ処理の流れを示す図、第６図は構内放送が有るときと
無いときとの構内の音響スペクトルを比較して示す図、
第７図は構内放送の継続時間の一例を示す図、第８図は
配管のハンマリング音の継続時間の一例を示す図である
。１・・・音響センサ、３，３ａ・・・信号処理装置、５
・・・周波数分析器、６．６ａ・・・演算装置、７，８
・・・比較器、９．１０・・・判定器、１１・・・表示
系駆動装置、１２・・・表示器、１３・・・警報器、２
１・・・レベル判定器、２２・・・継続時間判定器。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図着第図ＩＥ、常Ｂ号音周仮数（にＨｚ）第図 ■ 問（ｓｅｃ　）第図８守間（ｓｅｃ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機器の近傍に配置された音響センサと、この音響
センサとは離れた位置に配置され上記音響センサの出力
信号に基いて機器の異常を判定する信号処理装置とを備
えた機器の異常診断装置において、前記信号処理装置は
、前記音響センサの出力信号を各周波数成分に分ける周
波数分析器と、この周波数分析器によって分けられた各
信号成分のうち予め指定された周波数帯域の信号成分だ
けを取出す手段と、取出された信号成分の合成レベルが
所定レベルを越えたとき異常と判定する手段とを備えて
なることを特徴とする機器の異常診断装置。
（２）前記信号処理装置は、前記音響センサから連続的
に送出される出力信号のうちのレベルが一定以上で、か
つ継続期間が一定以内の条件を満した期間の信号だけを
処理する請求項１記載の機器の異常診断装置。