JPH0348728A - 機械装置の異常診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、運転状態により特性変動する機械装置に対
する異常診断を行う機械装置の異常診断装置に関する。

（従来の技術） 従来一般にプラントや機械の監視・診断エキスパートシ
ステムを利用した機械装置の異常診断装置においては、
異常判定基準を経験的知識に基づく固定レベルとしてい
た。そのため、診断対象となる機械装置やプラントの経
時変化やノイズ、過渡現象などに対して誤検知を回避す
るためには検知感度を低く押さえなければならず、これ
が正確な異常診断を困難なものとしていた。特に、異常
の徴候が出始めた時に異常徴候を検知することが困難で
あり、大きな故障に至る前に処置したいという運転・保
守員たちからの要望に答えることができない問題点があ
った。

さらに近年、監視・診断エキスパートシステムに対して
オンライン化の要求が高まってきているが、非定常なプ
ラントへの適応が困難であることが実用化の大きなネッ
クとなっていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来の機械装置の異常診断装置では、機械
装置の経時変化、ノイズ、過渡現象があると正確な異常
診断ができない問題点があった。

また非定常なプラントに適応ことかできない問題点もあ
った。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、診断対象機械装置の特性曲線や特性マトリック
スを異常判定基準のチューニングに利用して異常を徴候
のうちに検知して故障発生を予知することができる機械
装置の異常診断装置を提供することを目的とする。

［発明の構成Ｊ （３題を解決するだめの手段） この発明の機械装置の異常診断装置は、診断対象機械装
置の状態量を観測するセンサーと、診断対象機械装置の
運転状態により変動する特性の変動に適応した判定基準
と前記センサーからの状態量観δＰ１データとの比較に
より異常を検知する特性異常検知手段と、この特性異常
検知手段が検知した異常の状態から異常原因を診断する
診断手段とを備えたものである。

（作用） この発明の機械装置の異常診断装置では、異常診断装置
となる機械装置の特定の状態量をセンサーによって観Δ
１ｊシ、この機械装置の状態量に経時的変動やノイズに
よる影響、過渡的な変動がある場合には特性異常検知手
段により前記センサーの観測データから特性変動による
影響を除くチュニングを行い、このチューニング後のデ
ータを判定基準と比較し、異常の有無を判定する。

そして、診断手段において前記特性異常検知手段の異常
判定結果を基にして異常原因を推論し７、異常原因の診
断を行う。

（実施例） 以丁、この発明の実施例を図に基づい−Ｃ詳説する。

第１図はこの発明の一実施例のブロック図であり、診断
対象とする機械装置やプラントの状態Ｉ４１を信号線ａ
を通して測定し、成分解析（５て信号線すに出力するセ
ンサ一部２と、このセンサ一部２からの成分解析結果を
受は取り、特性異常を検知する特性異常検知部３と、こ
の特性異常検知部３で参照する特性データを格納するデ
ータベース４と、この特性異常検知部′３から信号線Ｃ
を通し７　Ｉ＝ｉえられる特性異常検知信号に対して異
常原因を診断するエキスパートシステムで構成される診
断部５と、この診断部５による異常原因診断結果を信号
線ｄを通して与えられ、表示する表示部６とを備えてい
る。

機械装置の状態！１として用いられるものは、機械装置
の異常の程度や原因に結び付けられるものであればどの
ようなものでもよく、例えばポンプ流量、蒸気圧力など
のプロセス量、高速フーリエ解析（ＦＦＴ）やローパス
フィルタで処理されたスペクトル値、適応オブザーバ−
より推定された状態方程式のパラメータ値などを用いる
ことができる。

特性異常検知部３は、データベース４から診断対ψ状態
量に関するセンサ一部２の経時変化に基づり誤、差、ノ
イズ特性、過渡特性などの特性変動データを信号線ｅを
介して取り込み、前記センサ一部２からの状態景観Ｉｇ
ｌデータをチューニングして異常判定基準値りを算出し
、信号１ｊｆを通じて出力する特性ベースコントローラ
］う１と、この特性ベースコントローラ３１からのチュ
ーニング済みの異常判定基準値りをセンサ一部２からの
観Ａ１１ｊデータと比較し、異常を判定する判定要素３
２とで構成されている。

エキスパートシステムによりｔＭ成される診断部５は、
異常原因群を収納したルール部５］と、異常検知結果を
異常原因群と照合して異常原因を推論する推論部５２と
で構成されている。

なお、診断部５はエキスパートシステムによらず、論理
シーケンスを用いて構成することもできる。

次に、上記の構成の機械装置の異常診断装置の動作につ
いて説明する。

機械装置、プラントなどの診断対象状態量１についてセ
ンサ一部２が観測データを取り込んで解析し、これを特
性異常検知部３に入力する。

特性異常検知部３の特性ベースコントローラ３１では、
第２図の判定値演算機能のフローチャトに示しであるよ
うに、センサ一部２から状態量観測データを取り込み（
ステップＳ１）、この状ａｆｔ観測データについてのセ
ンサー誤差やノイズ特性に関するデータをデータベース
４から読み出す（ステップＳ２）。

次に、データがモデル式で示されているかどうか判断し
くステップＳ３）、モデル式で示されている場合にはそ
のモデル式にセンサ一部２からの観ｆｌＰＩデータを代
入して判定基準値りを算出するくステップＳ４）。そし
て、モデル式で示されていない場合には、センサ一部２
の観測データの近傍のデータより補間演算して判定基準
値りを算出する（ステップＳ５）。

続いて、こうして算出された判定基準値りを判定要素３
２に出力する（ステップＳ６）。

判定要素３２では、特性ベースコントローラ３１からの
判定基準値りとセンサ一部２からの状態量観Ｍ１データ
とを比較して異常の有無を判定し、判定結果を診断部５
の推論部５２に入力する。

診断部５の推論部５２では、特性異常検知部３からの異
常判定結果について、ルール部５１に格納されている異
音原因群と照合して異常原因を推論し、その推論結果を
異常診断として表示部６に出力し、異常原因を表示する
。

次に、この発明の異常診断装置を回転機の振動診断に適
用した実施例を説明する。

第３図に示すように、回転機（図示せず）の状態量とし
ての振動をセンサ一部２が観測し、高速フーリエ解析（
ＦＦＴ）手法により回転数Ｎに対するＮ、２Ｎ、Ｎ／２
．Ｎ／３の各振動成分値Ｖ１＋　　Ｖ２．Ｖ３．ｖ４を
特性異常検知部３に出力する。

データベース４には、振動センサ一部２の低周波域での
ＦＦＴ誤差誤差特性曲線路納されており、特性ベースコ
ントローラ３１では、上記の周波数成分値Ｖ１〜ｖ４に
応じて低周波域で増大する誤差Ｅをデータベース４から
読ろ込み、その誤差分だけ判定値を大きくするように異
常判定基準値Ｌ〜Ｌ４を演算し、これを判定要素３２に
与える。

異常判定要素３２では、各成分値Ｖ、〜Ｖ４が各判定基
準値し、〜Ｌ４より大きい時にはその人きい成分値につ
いて異常検知結果Ｈ，−Ｈ４を診断部５へ出力し、そう
でない時には診断部５にその成分値についての異常検知
結果信号を出力しない。

診断部５には、この実施例では論理ンーケンスが採用さ
れており、ＡＮＤ回路５３、ＮＯＴ回路５４、ＯＲ回路
５５の各判定論理の組み合わせにより推定原因として「
アンバランス」、「かたまたはゆるみ」、「ミスアライ
メント」を表示部６上に出力するようにしている。

このような構成にすることにより、診断対象の回転機が
可変速で運転されている場合にも適応した判定値のチュ
ーニングにより異常検知の感度と診断結果の信頼性を高
めることができる。たとえば、第３図においてＮ成分値
が判定値を超え、異常検知結果Ｈ１の論理レベルが１に
なっている時、２Ｎ成分値の異常検知結果Ｈ２の論理レ
ベルが１゜０いずれであるかにより「アンバランス」か
「ミスアライメント」かが決定され、判定値の設定如何
により異なる診断結果を出してしまうことになる。そこ
で、このような場合に、判定値をチューニングすること
により判定誤差を少くすることができるのである。

第４図はこの発明のさらに他の実施例であり、診断対象
プラントの状態方程式のパラメータ値を同定し、異常パ
ラメータを検知する診断に適用したものである。

この実施例では、状態量１として状態方程式のパラメー
タ値Ｐ、〜Ｐ、、、ベクトルα１〜α７をセンサ一部２
に人力し、ここでパラメータ推定値は故障基準との差ベ
クトルとして検知され、大きさΔＰ１　ベクトル角度α
−とじて推定される。

このベクトル角度α１は、ノイズの影響で大きくなる。

そこで、ノイズの影響を除去するためにデータベース４
にベクトル角度αと判定値ΔＰの関係曲線を格納してお
き、特性ベースコントローラ３１でこれを参照し、検知
されたベクトル角度α、に相当する判定値ΔＰｏを演算
し、判定要素３２に与える。

判定要素３２では、ΔＰ、とΔＰ、との大小関係を比較
してΔＰｌの方が大きければパラメータＰ、の故障と判
定する。

そして故障信号Ｈ１が第３図の実施例に示したような診
断部５に出力され、ここで故障信号Ｈ〜Ｈ７の組み合わ
せにより故障原因を推定【２、表示部６に表示する。

こうしてノイズの影響を除去して故障原因の診断の精度
を高くすることができるのである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、診断対象機試装置の状
態量を観測し、その状態量の特性変動に適応した判定基
準値をチューニングし、状態量観測データと比較して異
常検知し、異常原因を診断するようにしているため、状
態量変動に含まれる誤差やノイズの影響を除去した状態
量について異常検知を行うことができ、検知感度を高く
して異常検知することができ、異常原因の正確な診断が
できる。また、異常検知感度を高くすることができるの
で、異常をその徴候の出始めたところで検知して異常原
因の診断ができ、故障発生の正確な予知が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記の実施例の特性ベースコントローラの動作を示すフロ
ーチャート、第３図はこの発明の他の実施例の機能ブロ
ック図、第４図はこの発明のさらに他の実施例の機能ブ
ロック図である。 １・・・状態量　　　　　２・・・センサ一部３・・・
異常検知部　　　４・・・データベース５・・・診断部
　　　　　６・・・表示部３１・・・特性ベースコント
ローラ ３２・・・判定要素　　　５１・・・ルール部５２・・
・推論部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 診断対象機械装置の状態量を観測するセンサーと、 診断対象機械装置の運転状態により変動する特性の変動
   に適応した判定基準と前記センサーからの状態量観測デ
   ータとの比較により異常を検知する特性異常検知手段と
   、 この特性異常検知手段が検知した異常の状態から異常原
   因を診断する診断手段とを備えて成る機械装置の異常診
   断装置。