JPH04252928A

JPH04252928A - ポンプの故障診断装置

Info

Publication number: JPH04252928A
Application number: JP2418238A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ichikawa; 市川　清; Akio Nakayama; 明夫中山; Atsushi Aoki; 淳青木; Takuji Nakazato; 中里　卓治; Nobu Togo; 東郷　展; Saburo Kumada; 熊田　三郎; Takafumi Ikeda; 尚文池田; Ken Ogata; 憲小潟; Tetsuo Goto; 哲郎後藤
Original assignee: TOKYO MET GOV GESUIDOU SERVICE KK; Ebara Corp; Tokyo Metropolitan Government
Current assignee: TOKYO MET GOV GESUIDOU SERVICE KK; Ebara Corp; Tokyo Metropolitan Government
Priority date: 1990-12-25
Filing date: 1990-12-25
Publication date: 1992-09-08
Also published as: JPH0524448B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプ、好適には縦型
ポンプの羽根車破損の有無と羽根車故障の程度を診断す
るポンプの故障診断装置に関連し、とりわけ、ポンプの
吐出曲胴部付近で採取可能な水圧値と振動加速度値の周
波数領域での変動をベースラインに対する相対的な卓越
度として各別に算出し、これらの卓越度のうちの所定の
特性周波数成分のものを意味するファジー量に基づいて
、羽根車破損の有無を診断し、一方これとは別に蓄積済
みの、ポンプ口径、羽根車周速度、累積運転時間を意味
するファジー量に基づいて、羽根車故障の程度を診断し
、上記２つの診断結果を意味するファジー量に基づいて
、羽根車破損の有無と羽根車故障の程度を総合的に診断
するようにしたポンプの故障診断装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の故障診断装置に関しては、
ポンプの羽根車室や軸受装置等、故障多発箇所近傍での
機械的振動を加速度センサやストレンゲージで検出して
、そこでの振動波形に基づいて故障診断を行うもの（「
立て軸ポンプの異常予知システム」渡辺、末木：ターボ
機械第１１巻第４号（１９８３−４）第２３２頁）、或
は故障多発箇所近傍での音響（空気振動）をアコーステ
ィックセンサで検出して、そこでの確定的な物理量とし
ての音響波形に基づいて故障診断を行うもの（「騒音に
よるポンプの異常診断」丸田：エバラ時報Ｎｏ．１３３
（１９８６−１．４）第９頁）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、かか
る従来装置では、故障多発箇所近傍での機械的振動や音
響の検出が不可欠であるが、これらの物理現象は、空間
的には、伝播し難いもので、例えば、機械的振動や音響
を吐出曲胴部経由で吐出菅中に伝播させて、適所でそれ
らを検出するのは、一般に過度の減衰故困難であるばか
りか、ポンプ設置箇所の床や建屋自体に係る振動特性か
らの影響故に正確な情報伝達を期し難いところであるか
ら、結局、センサ類を故障多発箇所近傍に配設しなけれ
ばならず、センサ類の配設箇所に選択の自由度をほとん
ど確保できないという問題点があった。そしてかかる問
題点は、とりわけ縦型ポンプを故障診断の対象とする場
合に、深刻なものであった。

【０００４】因みに、縦型ポンプでは、ポンプ駆動用モ
ータや制御監視装置等が載置されていて、その周辺に保
守点検用の作業空間が確保されている架台から、離遠し
て、遥彼方の下方に故障多発箇所である羽根車室や水中
軸受けが配置される構造であり、しかもその箇所には、
一般的に接近困難で作業空間がほとんど確保できないの
で、そこへのセンサ類の配設は、信号線布設の観点から
も、保守点検作業の観点からも、極めて不利である。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】そこで本発明は、上記
従来装置におけるセンサ類設置箇所の選択の自由度の問
題点に鑑み、物理的計量値としては、ポンプの吐出曲胴
部付近で採取可能な水圧値と振動加速度値のみを用いて
、ファジー推論で羽根車破損の有無を診断し、これとは
別に運転履歴データとして蓄積済みポンプ口径、羽根車
周速等と羽根車故障程度との相関関係を利用して、ファ
ジー推論で羽根車故障程度を診断し、これら２つの診断
結果から同様にファジー推論で総合的な診断を行うもの
で、即ち、ポンプの吐出曲胴部内の水圧値と振動加速度
値の周波数領域での変動に関して、統計量で把握される
最小値を表わす指標であるベースラインとの相対値であ
る卓越度として各別に算出し、これらの卓越度のうちの
所定の特性周波数成分のものを意味するファジー量に基
づいて、羽根車破損の有無を診断し、これとは別に、ポ
ンプ口径等を意味するファジー量に基づいて、羽根車故
障の程度を診断し、上記２つの診断結果を意味するファ
ジー量に基づいて、羽根車破損の有無と羽根車故障の程
度を総合的に診断することにより、吐出曲胴部内での圧
力変動や表面振動の伝播性を利用して該曲胴部沿いの適
所に圧力センサと振動加速度センサを配設し、例えば縦
型ポンプの場合には、架台直下に近接配管される吐出曲
胴部上に圧力センサと振動加速度センサを配設し、これ
により、センサ類の配設箇所に格段の選択の自由度を確
保できる優れたポンプの故障診断装置を提供せんとする
ものである。

【０００６】

【作用】本発明の構成は、第１図に示されるようにポン
プの吐出曲胴部内の水圧を水圧計測手段１５が計測して
圧力信号Ｓｐを出力し、図４に示されるように、この圧
力信号Ｓｐで表わされる圧力データ（水圧値）を取り込
んで、水圧値ベースライン算出手段Ａが、かかる水圧値
の周波数領域での変動に関する水圧値ベースラインを算
出し、その水圧値ベースラインに対する相対値としての
水圧値の周波数領域での変動に関する水圧値卓越度を水
圧値卓越度算出手段Ｂで算出するが、この場合羽根車の
回転周波数をＮとし、翼枚数をＺとして、ＺＮ及び２Ｚ
Ｎで規定される各特性周波数成分に関して上記水圧値卓
越度を算出し、同様にして、図１に示されるように、ポ
ンプの吐出曲胴部付近の振動加速度を振動加速度計測手
段１８が計測して振動加速度信号Ｓａを出力し、図４に
示されるように、この振動加速度信号Ｓａで表わされる
振動データ（振動加速度値）を取り込んで、振動加速度
値ベースライン算出手段Ｃが、かかる振動加速度値の周
波数領域での変動に関する振動加速度値ベースラインを
算出し、その振動加速度値ベースラインに対する相対値
としての振動加速度値の周波数領域での変動に関する振
動加速度卓越度を振動加速度卓越度算出手段Ｄで算出す
るが、上記定義済みのＮで規定される特性周波数成分に
関して、上記振動加速度値卓越度を算出し、これら水圧
値卓越度ないし振動加速度値卓越度での各別の卓越度を
意味するファジー量に基づいて、羽根車破損診断手段Ｅ
か羽根車破損をファジー推論で診断し、一方これとは別
に蓄積済みの運転履歴データのうちのポンプ口径、羽根
車周速度及び累積運転時間を各別に意味するファジー量
に基づいて、羽根車故障程度診断手段Ｆが、羽根車の故
障程度を診断し、これら２つの診断結果、つまり羽根車
破損の有無に関する診断結果と羽根車故障の程度に関す
る診断結果とを意味する各別のファジー量に基づいて、
羽根車総合診断手段Ｇがファジー推論で総合的な診断を
行うように作用する。

【０００７】

【実施例】図１〜図１５に基づいて、本発明の一実施例
の構成と動作を以下に説明する。

【０００８】図１は、本発明の故障診断装置を縦型ポン
プに適用した場合の構成を示す側面図であり、上部床１
の開口２を覆って懸架された架台３上には、モータ４が
載架されており、該モータ４の回転駆動軸５は、架台２
から上部床１の開口２を貫通して下方に伸延し、一方、
上部床１下方の下部床６の開口７を覆って取り付けられ
た支持部材８で、その上首部９ａが支持されて、モータ
４の遥下方に位置するように縦型ポンプ９が立設されて
いるが、その上首部９ａには、吐出曲胴部１０が連結さ
れ、該曲胴部の他端は吐出管９に連結されており、該曲
胴部には、パッキング箱１２を介してポンプの羽根車（
図示せず）の主軸上端部１３が突出していて、その先端
のカプラ１４を介してモータ４の回転駆動軸５に連結さ
れている。そして、吐出曲胴部１０に穿設されたパイロ
ット孔内には、水圧計測手段としての圧力センサ１５が
埋設されており、該センサから延びる圧力信号線１６が
上部床１を貫通して、該床１上に設置された故障診断装
置本体１７に接続されている。

【０００９】パッキング箱１２近傍には、振動加速度セ
ンサ１８が貼着されており、該センサから延びる振動加
速度信号線１９も圧力信号線１６と並行して、故障診断
装置本体１７に接続されている。

【００１０】なお、縦型ポンプ９の長手方向中心軸沿い
に延びる主軸の下端部には、羽根車が備えられており、
その部分が羽根車室９ｂ内に収容されていて、下端の吸
込みベル９Ｃに連通している。

【００１１】動作に際しては、水圧計測手段としての圧
力センサ１５は、ポンプ運転状態下での吐出曲胴部１０
内部の水圧を計測して、その水圧値を表わす圧力信号Ｓ
Ｐを出力し、該信号Ｓｐは圧力信号線１６経由で診断装
置本体１７に導かれるが、そこには、マイクロプロセッ
サ（図示せず）が収納されていて、そのプロセッサで図
４Ａ、図４Ｂのフローチャートで示されるプログラムを
実行することで、後に詳述する各ベースライン算出手段
、各卓越度算出手段及び各診断手段という各別の機能実
現手段が実現される。圧力センサ１５から得られる圧力
信号Ｓｐ、つまり吐出曲胴部１０内の水圧値に関しては
、通常的には、ＤＣ〜２００ＨＺの周波数領域を１０２
４個の周波数帯域に区分して、各帯域区分ごとの周波数
成分４００ＨＺ（２．５ｍｓ）のサンプリング周期で計
測するようにしているので、各帯域区分ごとについて言
うのならば、２．５６ｓｅｃ（２．５ｍｓ×１０２４区
分＝２．５６ｓｅｃ）のサンプリング周期で計測され、
これが１６サンプリング（４１ｓｅｃ）に亘って繰り返
されることで、採取された１６個の水圧値の平均値が算
出され、かくて水圧値の周波数領域での変動を表す周波
数スペクトラムが特定される。図２は、かかる周波数ス
ペクトラムのうち、ポンプが正常である場合、即ち、羽
根車破損なしの場合におけるものを例示しているが、図
中、注目されるべきは、特性周波数成分ＺＮ、２ＺＮ、
３ＺＮにてピークが認められる点である。ここにＮは羽
根車回転周波数を、そしてＺは羽根車の翼枚数を表して
おり、ＺＮ成分及びそれの高調波成分にピークが存在す
るのは、ポンプによる流体吐出がＺＮごとに行われるこ
とから、ポンプの動作が正常である場合には、かかるＺ
Ｎごとの脈動に由来してＺＮ周波数成分系列の存在が鮮
明に認められるのである。

【００１２】これに対して、図３は、ポンプが異常であ
る場合、即ち、この例では、羽根車破損の場合における
周波数スペクトラムを例示しているが、図中、注目され
るべきは、特性周波数成分ＺＮ、２ＺＮ、３ＺＮのピー
クが消滅し、これにひきかえ特性周波数成分以外の背景
周波数成分が相対的に増大傾向を示し、結果的に特性周
波数成分が埋没してしまっている点と、特性周波数成分
（Ｚ＋１）Ｎに関して、正常な場合の図２中に認められ
るディップが図３中では消滅している点である。ここで
ＺＮ系列の特性周波数成分以外の背景周波数成分が増大
傾向を示しているのは、正常な場合のＺＮごとの脈動以
外の運動、つまり故障の場合の運動の存在故であり、と
りわけ、そのことが、正常な場合のＺＮ系列の高周波数
成分に関しては、ディップを呈する筈の特性周波数成分
（Ｚ＋１）Ｎの増大として顕著に認められるのである。

【００１３】かくて上述のように、正常の場合と故障の
場合とで相違する周波数スペクトラムを呈する水圧値の
データ群は、信号線１６上の圧力信号Ｓｐに乗せられて
（図１）、診断装置本体１７のマイクロプロセッサへと
取り込み可能である。かかるマイクロプロセッサで実行
されるプログラムのフローチャートが図４Ａ、図４Ｂに
示されており、該プロセッサは、スタートすると（図４
ａ）、先ず診断対象のポンプに個有の回転周波数Ｎ、翼
枚数Ｚを設定する（図４ｂ）。次いで、該プロセッサは
水圧値のデータ群を取り込んで（図４ｃ）から、水圧値
ベースラインの算出（図４ｄ、ｅ）を実行する。

【００１４】即ち、水圧値の周波数領域での変動に関し
極小値を算出する（図４ｄ）が、それは、例えば図２の
周波数スペクトラムに従えば、周波数の低い方から高い
方に向けて水圧値の周波数成分の増減勾配を逐次的に検
査してゆき、減少勾配から増大勾配に転じた点の水圧値
（ｙ軸値）を極小値として算出するような演算であって
もよい。そしてかようにして算出された複数個の順序的
配置の極小値、例えば５個のそのような極小値に関して
移動平均値を逐次的に算出し（図４ｅ）、これを逐次的
に更新して、周波数領域での水圧値の変動に関し、統計
量で把握される最小値を表わす指標として、水圧値ベー
スラインを確定する。かくて、上記図４ｄ、図４ｅのス
テップにより、水圧値ベースライン算出手段Ａが実現さ
れる。

【００１５】続いて、マイクロプロセッサは、図２と図
３で言及された各特性周波数成分ＺＮ、２ＺＮに関する
水圧値を抽出して（図４ｆ）、各特性周波数成分につい
て水圧値卓越度の算出（図４ｇ）を実行する。かくて、
図４ｆ、図４ｇのステップにより、水圧値卓越度算出手
段Ｂが実現される。

【００１６】因みに、図４ｄ、ｅにて算出済みの水圧値
ベースラインに対する相対値としての各特性周波数成分
の水圧値を基準化するのであるが、この場合、該ベース
ラインと水圧値とを共にデシベル表示としておいて、両
者の差を算出することで両者の比率を特定し、これを水
圧値卓越度とすることができる。

【００１７】図５は、かようにして算出される水圧値卓
越度Ｒと水圧値ベースラインＢの関係を、図２中の微視
的部分の抽出拡大により模式的に示すのもで、水圧値の
周波数領域での変動を表わす周波数スペクトラム上に表
現されているが、いま例えば診断対象のポンプの機差、
あるいは該ポンプに個有の設置状況に応じて、水圧値自
体が区々に変化したとしても、その場合、水圧値ベース
ラインもそれに対応して変化するので、水圧値ベースラ
インに対する比率として基準化された水圧値卓越度は、
上述の機差や設置状況由来の影響から解放されるという
利点がある。

【００１８】ところで、この間、振動加速度計測手段と
しての振動加速度センサ１８も作動状態になっていて、
吐出曲胴部１０付近での振動加速度を計測して、その振
動加速度値を表わす振動加速度信号Ｓａを出力し、該信
号Ｓａも振動加速度信号線１９経由で診断装置本体１７
内のマイクロプロセッサ（図示せず）に導かれる。

【００１９】図６は、かかる振動加速度信号Ｓａにより
表わされる振動加速度値の周波数スペクトラムのうちポ
ンプが正常である場合、即ち、羽根車破損なしの場合に
おけるものを例示しているが、図中、注目されるべきは
、特性周波数成分Ｎに際立ったピークか認められない点
である。

【００２０】これに対して、図７は、ポンプが異常であ
る場合、即ち、羽根車破損の場合における周波数スペク
トラムを例示しているが、図中、注目されるべきは、特
性周波数成分Ｎにピークが認められる点である。

【００２１】そこで、マイクロプロセッサは、振動加速
度値の周波数領域での変動に関しても、既述の水圧値の
場合と同様のベースライン算出処理を施した後、今度は
振動加速度値の特性周波数成分Ｎに関して、同様に卓越
度算出処理を施す。

【００２２】即ち、マイクロプロセッサは、振動加速度
信号Ｓａにより表わされる振動加速度値をデータとして
取り込んで（図４ｈ）から、既述の水圧値ベースライン
算出手段Ａを実現するためのステップ（図４ｄ、ｅ）と
同等のステップ（図４ｄ’、ｅ’）を実行することで、
振動加速度値ベースライン算出手段Ｃを実現し、さらに
既述の水圧値卓越度算出手段Ｂを実現するためのステッ
プ（図４ｆ、ｇ）と同等のステップ（図４ｆ’、ｇ’）
を実行することで、振動加速度値卓越度算出手段Ｄを実
現する。

【００２３】以上の説明のように、この実施例では、水
圧値と振動加速度値に関し、ベースラインを算出してか
ら、それとの相対比としての卓越度を算出することで、
水圧値と振動加速度値の周波数領域での変動を統計量と
して把握しているが、これらの数値は、必ずしも統計量
として把握されなければならないものでもなく、予め正
常な運転状態下での安定的な正常値が判明している場合
には、水圧値と振動加速度値の各別の特性周波数成分に
関し、正常値を各別に設定記憶しておき、これらの正常
値に対する実測値（水圧値と振動加速度値の各別の特性
周波数成分の実測値）の比率として把握されるものであ
ってもよい。

【００２４】かくて、この実施例では、マイクロプロセ
ッサは、水圧値に関し、特性周波数成分ＺＮ、２ＺＮの
卓越度、即ち水圧値卓越度を算出して記憶し、振動加速
度値に関し、特性周波数成分Ｎの卓越度、即ち振動加速
度値卓越度を算出して記憶し、これら２種類の卓越度を
意味する各別のファジー量に基づいて、羽根車破損をフ
ァジー推論で診断する（図４Ｂｉ）。

【００２５】マイクロプロセッサでのかかるステップの
実行により、羽根車破損診断手段Ｅが実現されるが、こ
こでの診断論理は、本願明細書末尾掲示の表１に整理さ
れているようなルールに従って、前件部が充足されれば
、後件部の診断結果に帰結するというものである。

【００２６】

【表１】

【００２７】例えば、同表中のＮｏ．７の診断例では、
前件部において、特性周波数成分ＺＮの水圧値卓越度が
「小さい」で、特性周波数成分２ＺＮの水圧値卓越度が
「小さい」で、特性周波数成分Ｎの振動加速度値卓越度
が「大きい」であれば、後件部において、「羽根車破損
」の診断結果に帰結する。

【００２８】この場合、前件部における水圧値卓越度に
関し、「大きい」、「小さい」という主観的表現の意味
を定義するメンバーシップ関数を示すグラフが図８であ
る。ここで、横軸は、卓越度（ｄＢ）のクリスプな値で
目盛られ、一方、縦軸は、横軸対応の卓越度を「大きい
」、「小さい」と表現することに対しての適合度で目盛
られており、両軸間の次元内でのファジー量（集合）と
して、水圧値卓越度の意味が定義される。

【００２９】同様に、図９は、前件部における振動加速
度値に関し、「大きい」、「小さい」という主観的表現
の意味を定義するメンバーシップ関数を示しており、こ
こでも同様に横軸が卓越度で目盛られ、縦軸が適合度で
目盛られている。つまり、羽根車破損有無の診断に際し
ては、マイクロプロセッサは、図８及び図９に示される
ファジー量（集合）による表１の前件部（ＩＦ）の確定
に対応して、ファジー推論の演算を実行し、表１の後件
部（ＴＨＥＮ）として、ファジー量（集合）で定義され
る羽根車破損有無の診断結果を算出する。かかる羽根車
破損有無の診断結果を定義するファジー量（集合）を示
すのが図１０であり、ここでは横軸に目盛られた確信度
（羽根車破損という診断結果の確からしさ）に対しての
適合度が縦軸に目盛られている。かくて両軸間の次元内
で「羽根車破損なし」と「羽根車破損」という診断結果
の意味が定義される。同図において、因みに、確信度の
１．０に着目してみると、「羽根車破損」という診断結
果の意味の適合度が１．０であるのに対して、「羽根車
破損なし」という診断結果の意味の適合度が０になって
おり、このことから、確信度の１．０を仮定すると、両
診断結果の意味は全く両立せずに２値を占めることが分
かる。

【００３０】続いて、マイクロプロセッサは、別途蓄積
済みの運転履歴データベース依存で、ポンプ口径、羽根
車周速度及び累積運転時間区分を設定記憶し（図４Ｂｊ
）、これに基づいて羽根車故障程度をファジー推論で診
断する（図４Ｂｋ）。

【００３１】マイクロプロセッサでのかかるステップの
実行により、羽根車故障程度診断手段Ｆが実現されるが
、ここでの診断論理は、本願明細書末尾掲示の表２に整
理されているようなルールに従って、前件部が充足され
れば、後件部の診断結果に帰結するというものである。

【００３２】

【表２】

【００３３】そして、同表は、ポンプ口径、羽根車周速
度及びライナ材質を各別のパラメータとする複数枚のう
ちの１枚であって、ポンプ口径が「中程度」に、羽根車
周速度が「やや大きい」に、ポンプケーシングのライナ
材質が「ＳＣ」（普通鋼）にそれぞれ選定された場合の
ものを例示しているが、例えば、同表中のＮｏ．６の診
断例では、前件部において、残りの変化要素である累積
運転時間区分が「Ｍ」であれば、後件部において、「中
程度故障」の診断結果に帰結する。

【００３４】この場合、累積運転時間区分の「ＺＥ」、
「ＶＳ」「Ｓ」、「ＭＳ」、「Ｍ」、「ＭＢ」、「Ｂ」
、「ＶＢ」という主観的表現の意味を定義するメンバー
シップ関数が図１１に示されている。ここで、横軸は、
ポンプの累積運転時間のクリスプ値で目盛られ、一方、
縦軸は、横軸対応の累積運転時間を上記列挙の８区分の
うちの各々で表現することに対しての適合度で目盛られ
ており、両軸間の次元内でのファジー量（集合）として
、累積運転時間区分の意味が定義される。

【００３５】つまり、羽根車故障程度の診断に際しては
、マイクロプロセッサは、図１１に示されるファジー量
（集合）による表２の前件部（ＩＦ）の確定に対応して
、ファジー推論の演算を実行し、表２の後件部（ＴＨＥ
Ｎ）として、ファジー量（集合）で定義される羽根車故
障程度の診断結果を算出する。

【００３６】図１２に、かかる羽根車故障程度の診断結
果を定義するファジー量（集合）が示されており、ここ
では、横軸に目盛られた確信度（羽根車故障程度という
診断結果の確からしさ）に対しての適合度が縦軸に目盛
られている。かくて両軸間の次元内でのファジー量（集
合）として、「故障なし」、「軽度故障」、「中度故障
」、「高度故障」、「破損」という５つの診断結果の意
味が定義される。

【００３７】続いて、マイクロプロセッサは、羽根車破
損診断手段Ｅでの羽根車破損有無の診断結果と羽根車故
障程度診断手段Ｆでの羽根車故障程度の診断結果に基づ
いて、ファジー推論で総合的な診断を行う（図４Ｂｌ）
。

【００３８】マイクロプロセッサでのかかるステップの
実行により、羽根車総合診断手段Ｇが実現されるが、こ
こでの診断論理は、本願明細書末尾掲示の表３に整理さ
れているようなルールに従って、前件部が充足されれば
、後件部の診断結果に帰結するというものである。

【００３９】

【表３】

【００４０】例えば、同表中のＮｏ．９の診断例では、
前件部において、羽根車破損有無の診断結果が「羽根車
破損」で、羽根車故障程度の診断結果が「高度故障」で
あれば、後件部において、「羽根車破損」の診断結果に
帰結する。

【００４１】この場合、前件部における羽根車破損有無
の診断結果は、既述の羽根車破損診断手段Ｅでの診断結
果（図１０）由来のもので、これに関し、「羽根車破損
なし」、「羽根車破損」という主観的表現の意味を定義
するメンバーシップ関数を示すグラフが図１３である。ここで図１３の横軸は、図１０でファジー量（集合）と
して表現されている「羽根車破損なし」、「羽根車破損
」を該図１０の横軸の確信度を特定して該図１０の縦軸
にて非ファジー化して読んだ適合度のクリスプ値で目盛
られており、一方図１３の縦軸は、同図横軸対応のクリ
スプ値を「羽根車破損なし」、「羽根車破損」と表現す
ることに対しての適合度で目盛られている。かくて図１
３の両軸間の次元内でのファジー量（集合）として、羽
根車破損有無の意味が定義される。

【００４２】一方、図１４は、前件部における羽根車故
障程度の診断結果のファジー量（集合）を示すもので、
この場合、羽根車故障程度診断手段Ｆでの診断結果を示
す図１２のファジー量（集合）と同じである。

【００４３】つまり、羽根車破損有無と、羽根車故障程
度の総合的な診断に際しては、マイクロプロセッサは、
図１３及び図１４に示されるファジー量（集合）による
表３の前件部（ＩＦ）の確定に対応して、ファジー推論
の演算を実行し、表３の後件部（ＴＨＥＮ）として、フ
ァジー量（集合）で定義される総合的な診断結果を算出
する。かかる総合的な診断結果を定義するファジー量（
集合）を示すのが図１５であり、ここでは、横軸に目盛
られた確信度に対しての適合度が縦軸に目盛られている
。かくて両軸間の次元内で「故障なし」、「軽度故障」
、「中度故障」、「高度故障」、「羽根車破損」という
５段階の診断結果の意味が定義される。

【００４４】続いて、図４Ｂに戻って、マイクロプロセ
ッサは、かかる総合的な診断結果を通常的な表示装置で
表示して（図４Ｂｍ）、一旦、演算処理を終了する（図
４Ｂｎ）。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ホン
プ吐出曲胴部に水圧計測手段１５と振動加速度計測手段
１８を設けて、そこでの水圧と振動加速度を計測し、計
測された水圧値と振動加速度値に基づいて、各別のベー
スライン算出手段Ａ、Ｃにて、水圧値と振動加速度値の
ベースラインを各別に算出し、次いで各別の卓越度算出
手段Ｂ、Ｄにて各特性周波数成分ＺＮ、２ＺＮについて
の水圧値卓越度と特性周波数成分Ｎについての振動加速
度値卓越度を算出し、かかる卓越度を意味するファジー
量に基づいて、羽根車破損診断手段Ｅにて羽根車破損の
有無を診断し、一方これとは別に蓄積済のデータとして
のポンプ口径、羽根車周速度、累積運転時間を意味する
ファジー量に基づいて、羽根車故障程度診断手段Ｆにて
羽根車故障の程度を診断し、これら２つの診断結果を意
味するファジー量に基づいて、羽根車総合診断手段Ｇに
て羽根車破損の有無と羽根車故障の程度を総合的に診断
する構成としたことにより、ポンプからの物理的な計測
量を吐出曲胴部付近で採取可能な曲胴部の水圧値と曲胴
部の振動加速度値に限定することができるので、センサ
類の配設箇所に格段の選択の自由を確保できるという優
れた効果が奏される。

【００４６】しかも、この発明によれば、物理的な計測
量を吐出曲胴部の水圧値と吐出曲胴部の振動加速度値に
限定したにも拘らず、別途蓄積済の運用履歴データベー
ス中のポンプ口径、羽根車周速度、累積運転時間を意味
する各別のファジー量依存のファジー推論で羽根車故障
の程度を診断することで、限定された物理的な計測量依
存では、実現困難な故障程度の診断を可能にし、併わせ
て、限定された物理的な計測量を意味する各別のファジ
ー量依存のファジー推論で羽根車破損の有無を診断する
ことで、物理的な計測量なしでは、確保困難な診断確度
を補完するので、総じて、物理的な計測量を曲胴部の水
圧値と曲胴部の振動加速度値に限定したにも拘らず、十
分な診断確度を維持できるという付随的な効果も奏され
る。

【図面の簡単な説明】

図１〜図１５は、この発明の一実施例のポンプの故障診
断装置に関するものである。

【図１】この発明の故障診断装置を縦型ポンプに適用し
た場合の構成を示す側面図である。

【図２】正常な場合の水圧値の周波数スペクトラムを示
す特性図である。

【図３】故障の場合の水圧値の周波数スペクトラムを示
す特性図である。

【図４Ａ〜図４Ｂ】診断装置本体内のマイクロプロセッ
サで実行されるプログラムのフローチャートで、機能ブ
ロック図を兼ねるものである。

【図５】ベースラインと卓越度を周波数スペクトラム上
に模式的に表現した説明図である。

【図６】正常な場合の振動加速度値の周波数スペクトラ
ムを示す特性図である。

【図７】故障の場合の振動加速度値の周波数スペクトラ
ムを示す特性図である。

【図８】水圧値卓越度のメンバーシップ関数を示すグラ
フである。

【図９】振動加速度値卓越度のメンバーシップ関数を示
すグラフである。

【図１０】羽根車破損有無の診断結果のメンバーシップ
関数を示すグラフである。

【図１１】ポンプの累積運転時間区分のメンバーシップ
関数を示すグラフである。

【図１２】羽根車故障程度の診断結果のメンバーシップ
関数を示すグラフである。

【図１３】羽根車破損有無のメンバーシップ関数を示す
グラフである。

【図１４】羽根車故障程度のメンバーシップ関数を示す
グラフである。

【図１５】羽根車破損の有無と羽根車故障の程度の総合
的な診断結果のメンバーシップ関数を示すグラフである
。

【符号の説明】

４　　モータ５　　駆動回転軸９　　縦型ポンプ１０　　吐出曲胴部１５　　圧力センサ（水圧計測手段）１７　　診断装置本体１８　　振動加速度センサ（振動加速度計測手段）Ａ　
　水圧値ベースライン算出手段Ｂ　　水圧値卓越度算出手段Ｃ　　振動加速度値ベースライン算出手段Ｄ　　振動加
速度値卓越度算出手段Ｅ　　羽根車破損診断手段Ｆ　　羽根車故障程度診断手段Ｇ　　羽根車総合診断手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプの吐出曲胴部に設けられ、そこでの
水圧を計測して、その水圧値を表わす圧力信号Ｓｐを出
力する水圧計測手段１５と、圧力信号Ｓｐにより表わさ
れる水圧値に基づいて、該水圧値の周波数領域での変動
に関し、統計量で把握される最小値を表わす水圧値ベー
スラインを算出する水圧値ベースライン算出手段Ａと、
圧力信号Ｓｐにより表わされる水圧値に基づいて、該水
圧値の周波数領域での変動に関し、水圧値ベースライン
に対する相対値としての水圧値卓越度を算出する水圧値
卓越度算出手段Ｂと、ポンプの吐出曲胴部に設けられ、
そこでの振動加速度を計測して、その振動加速度値を表
わす振動加速度信号Ｓａを出力する振動加速度計測手段
１８と、振動加速度信号Ｓａにより表わされる振動加速
度値に基づいて、該加速度値の周波数領域での変動に関
し、統計量で把握される最小値を表わす振動加速度値ベ
ースラインを算出する振動加速度値ベースライン算出手
段Ｃと、振動加速度信号Ｓａにより表わされる振動加速
度値に基づいて、該振動加速度値の周波数領域での変動
に関し、振動加速度値ベースラインに対する相対値とし
ての振動加速度値卓越度を算出する振動加速度値卓越度
算出手段Ｄと、羽根車の回転周波数をＮとし、翼枚数を
Ｚとして、ＺＮ及び２ＺＮで規定される各特性周波数成
分の水圧値卓越度を意味するファジー量と、Ｎで規定さ
れる特性周波数成分の振動加速度卓越度を意味するファ
ジー量とに基づいて、羽根車破損をファジー推論で診断
する羽根車破損診断手段Ｅと、ポンプ口径、羽根車周速
度及び累積運転時間を各別に意味するファジー量に基づ
いて、羽根車故障程度をファジー推論で診断する羽根車
故障程度診断手段Ｆと、羽根車破損診断手段Ｅでの診断
結果である羽根車破損を意味するファジー量と羽根車故
障程度診断手段Ｆでの診断結果である羽根車故障程度を
意味するファジー量とに基づいて、羽根車破損と羽根車
故障程度とをファジー推論で総合的に診断する羽根車総
合診断手段Ｇとを含んで成るポンプの故障診断装置。