JPH03257332A - 振動検出機構の診断方法 - Google Patents

振動検出機構の診断方法

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JPH03257332A
JPH03257332A JP2058472A JP5847290A JPH03257332A JP H03257332 A JPH03257332 A JP H03257332A JP 2058472 A JP2058472 A JP 2058472A JP 5847290 A JP5847290 A JP 5847290A JP H03257332 A JPH03257332 A JP H03257332A
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vibration
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健二 前川
Satoshi Nakajima
智 中嶋
Toru Tazawa
田沢 徹
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B33/00Safety devices not otherwise provided for; Breaker blocks; Devices for freeing jammed rolls for handling cobbles; Overload safety devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B38/00Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/008Monitoring or detecting vibration, chatter or chatter marks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

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〕 本発明は、鋼の冷間圧延機のように回転部を有する設備
の異常を診断する方式に関する。
〔従来の技術〕
このような回転機械の診断を、機械から発生する振動に
よって行うことは一般に行われている。
機械系の伝搬音響振動を内蔵された圧電素子で電気信号
に変換するセンサ自体は、例えば特開昭61−7915
9号公報に記載されているように公知である。
このようなセンサを使用して診断するに当たって誤診を
なくし、精度の高い診断を行うためには、振動センサを
始めとする振動検出機構が正しく動作していなければな
らない。
振動検出機構自体が正常かどうかの診断は、外部から設
備の異常時に発生する振動よりも高い周波数の信号をセ
ンサに入力し、この信号のレベルの低下によって行って
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、この従来のセンサの診断のためには、センサに
入力するための信号発生装置が必要であり、またこの信
号発生装置から出力される信号のための信号処理回路も
必要となり、センサ自体もまた診断装置全体の構成も複
雑になるという問題があった。
他方、センサおよび診断システムにおけるRAS機能は
現在必須のものとなりつつあり、また、センサ自体の診
断のために、新たな機構を追加することは構造が複雑と
なりコスト面から限界がある。
本発明において解決すべき課題は、外部から振動センサ
等に信号を入力することなしに、本来の出力信号を用い
て信号伝送ケーブル、信号増幅器なども含めた振動検出
機構の異常を診断する方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る第1の振動検出機構の診断方法は、1組の
振動検出機構が検出した振動信号に対して周波数分析を
施し、その信号中に含まれる振動検出機構自体が異常に
なったときに発生する特有な周波数におけるスペクトル
の振幅を抽出して、その振動検出機構が正常であったと
きに、同様な分析によって得られたその周波数における
スペクトルの振幅からの変化を捉えるもので、信号伝送
ケーブル、信号増幅器なども含めた異常を診断する方法
である。
また、本発明の第2の振動検出機構の診断方法は、近隣
に配置した複数個の振動センサをそれぞれの構成要素と
して含む振動検出機構において、その中の任意の2組以
上の振動検出機構が検出した信号に対して、各々周波数
分析を施し、その信号中に含まれる振動検出機構自体が
異常になったときに発生する同一の特有な周波数におけ
る個々のスペクトルの振幅比を抽出し、これらの振動検
出機構が正常であったときに、同様な分析によってえら
れたその周波数における個々のスペクトルの振幅比から
の変化を捉えるものである。
〔作用〕
振動検出機構において、代表的な異常項目であるケーブ
ルの固定不良、接続等の不良、熱的劣化等、それに検出
感度不良は、検出した振動スペクトルとの対応において
、以下のとおり検知できる。
まず、ケーブル固定不良は例えば3胞未渦の低周波領域
のスペクトルの振幅が増大する。
接地不良およびケーブル接続不良、断線、絶縁不良等の
異常は例えば60馳の電源周波数に対応するスペクトル
が増大する。
また熱的劣化、ボルト締付は不良等の取付は不良は、検
出した振動において、高周波領域(例えば10kHz以
上)のスペクトルが減少する。
検出感度不良は、2個の隣接したセンサの検出した振動
においてほぼ同様の値となるべ・き両者の同一スペクト
ルの値が変化する。
〔実施例〕
実施例1 第1図に示すそれぞれ信号伝送ケーブル1によって接続
された振動検出センサ2と振動アンプ3それに例えばフ
ィルタなどのアナログ信号処理装置4からなる振動検出
装置によって、第2図に示す振動時系列波形を得た。こ
れをさらに第1図の周波数分析装置5によってFFT 
(高速フーリエ変換)アルゴリズム等によって分析し、
第3図に示すスペクトルデータを得た。
得られた振幅スペクトルデータについて、振動検出機構
が正常であったときに同様な分析によって得られたデー
タ(=初期値)と比較して、以下のとおり判断した。
■ケーブル固定不良 たとえば、3Hz未満の低周波数領域のスペクトル実効
値 SI  =  ”t<snt  SI司−(S (f)
 :周波数fにおけるスペクトル値)など、振幅の大き
さを表す指標が初期値の特定数N、倍以上となった場合
に、伝送ケーブルの固定不良等と判定する。
この際、周波数の値は診断対象の設備から発生する振動
の周波数以下(本例では3Hz)  に設定した。
たとえば、振動検出機構の3Hz未満スペクトル実効値
について、 現在値: S p =(1,532N10−2[cm/
s]初期値: S + =0.103 Xl0−2[c
m/sm/ヨコ5 とすると、 Sp/Sl!−i5.17〉5 したがって、この例では振動検出機構は異常である。第
4図(a)は本例における正常時のスペクトル図、同図
(b)は異常時のスペクトル図である。
■接地不良 次に、電#(ライン〉周波数f1 成分のスペクトル値 52=S(f、) が初期値の特定数N2倍以上となった場合に、接地不良
などと判定する。
第5図はその例を示すスペクトル図であり、電源周波数
60Hzの周波数成分のノイズが振動に混入しているこ
とが分かる。
■熱的劣化 また、例えば10 k Hz以上(周波数の値は振動検
出機構の周波数特性にも依存する)の高周波域のスペク
トル実効値 S3− Σ1.。k)It  S (f)(S (f)
 :周波数fにおけるスペクトル値〉など、振幅の大き
さを表す指標が、初期値の特定数1/N3倍以下となっ
た場合に、熱的劣化などと判定する。
第6図はその例を示すスペクトル図であり、(a)は正
常時を、わ)は異常時をそれぞれ示す。この図のように
、異常時には10 k Hz以上の周波数成分が正常時
に比べて著しく低くなっている。
実施例2 (検出感度不良〉 近隣に配置した振動センサをそれぞれの構成要素として
含む2組の振動検出機構A、Bで、各々診断対象設備か
ら検出された振動の時系列波形にFFTアルゴリズム等
によって周波数分析を施した。
得られた2つの振幅スペクトルデータについて振動検出
機構が正常であったときに同様な分析によって得られた
データ(=初期値)と比較した。
診断対象である回転機械が、たとえば、回転数(rpm
)/60 〔七〕 で表わされる回転周波数frおよびその高調波成分のス
ペクトル実効値など、2つの検出機構のいずれでも検出
可能なスペクトルの大きさを示す指標の2つの比 S4= 5n(nfr) / 5A(nfr)  (n
=1,2. ”、5>が初期値の特定数N4以上あるい
は1/N、値以下となった場合に、2組の振動検出機構
の中の何れかの振動検出感度が不良と判定できた。
前記の判断で不良と判定された場合、その回転周波数f
r およびその高調波成分のスペクトル実効値 5s=sA(nrr)  又は S R(n fr)が
、初期値の特定数N3以上あるいは1/N、以下となっ
た場合に、その振動検出機構の感度が不良などと判定す
る。
たとえば、振動検出機構A、  Bのf、成分スペクト
ル値について 現在値: 5Ap=0.637X10−’ [cm/s
]5ip=0.934X10−’ [cm/s]初期値
: SAI =0.601 Xl0−” [cm/s]
5Bl=0.658X10−’ [cm/s’1N、=
5.  N5=5 とすると、 ((SR,/ SA、)/(SBI/ 5AI) ) 
 !==1/7.47 <115(SAP/5AI)!
=i1.06.  (S11p/S11+)!=il/
7.04<115したがって、振動検出機構Bのみが異
常であるという判断結果が得られた。
第7図はその例を示すスペクトル図(現在のみ)であり
、(a)は正常機構を、(b)は異常機構をそれぞれ示
す。
なお、診断対象が歯車装置の場合には、例えば回転周波
数X歯車の歯数 で表される噛み合い周波数成分のスペクトル値などを利
用してもよい。
また、振動検出感度の判定に際し、比較する振動検出機
構の数が3組以上ある場合には、多数決論理などを用い
れば診断精度はさらに高くなる。
前記S、に関する良否の判定をしないで前記S5のスペ
クトル値を判定する工程のみを実行すると、設備本来の
異常と振動検出機構の異常とが分離できないため、S4
  による判定工程は必須である。
以上の判定処理をコンピュータによって行う場合のフロ
ーチャートを第8図に示す。なお、このフローチャート
では、10 k Hz以上のスペクトルに関する部分に
ついては省略している。
〔発明の効果〕
本発明によって以下の効果を奏することができる。
(1)振動検出機構の診断用に、特別な装置を必要とし
ない。
(2)設備の診断の度に振動検出機構の診断も行えるの
で、本来の設備の診断における誤診を未然に防ぐことが
できる。
【図面の簡単な説明】 添付図は本発明の実施例を示すもので、第1図は振動検
出機構の例を示すブロック図、第2図は検出した時系列
振動周波数を示す波形図、第3図は分析したスペクトル
周波数を示すスペクトル図、第4図はケーブル固定不良
判定時の周波数分析結果を示すスペクトル図、第5図は
接地不良判定時の周波数分析結果を示すスペクトル図、
第6図は熱的不良判定時の周波数分析結果を示すスペク
トル図、第7図は検出感度不良判定時の周波数分析結果
を示すスペクトル図、第8図は本発明の方法をコンピュ
ータで処理する場合の手順を示すフローチャートである
。 1:ケーブル   2:センサ 3;振動アンプ  4:アナログ信号処理装置5:周波
数分析装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、1組の振動検出機構が検出した振動信号に対して周
    波数分析を施し、その信号中に含まれる振動検出機構自
    体が異常になったときに発生する特有な周波数における
    スペクトルの振幅を抽出して、その振動検出機構が正常
    であったときに、同様な分析によって得られたその周波
    数におけるスペクトルの振幅からの変化を捉えることに
    よって、信号伝送ケーブル、信号増幅器なども含めた異
    常を診断する方法。 2、近隣に配置した複数個の振動センサをそれぞれの構
    成要素として含む振動検出機構において、その中の任意
    の2組以上の振動検出機構が検出した信号に対して、各
    々周波数分析を施し、その信号中に含まれる振動検出機
    構自体が異常になったときに発生する同一の特有な周波
    数における個々のスペクトルの振幅比を抽出し、これら
    の振動検出機構が正常であったときに、同様な分析によ
    って得られたその周波数における個々のスペクトルの振
    幅比からの変化を捉えることによって、信号伝送ケーブ
    ル、信号増幅器なども含めた異常を診断する方法。
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