JPH0425721A - 振動障害有無の判断方法 - 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〕 この発明は、工場で発生して周辺敷地に伝播する振動に
よって近隣の住宅街等に振動障害が生しるか否かを判断
するための振動障害有無の判断方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、コンプレッサー　ミル、ファン等振動源を有する
工場では、各振動源に直接アンメータ等電気計測器を接
続し、電流の状況をモニタリングして振動源の異常の有
無を個々に判断していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

工場で発生する振動が周辺敷地に伝播して近隣に障害を
及ぼさないようにするためには、工場敷地の境界で振動
障害の有無を判断する必要があるが、従来はかかる観点
が欠けており、近隣からの苦情があって初めて振動源の
出力低下環の処理を行うという対症療法的な対応しかな
されていなかった。

しかしながら、工場敷地の近隣に住宅が立ち並ぶような
工場立地では、いち早く振動源を探知して対策を確実に
講するために、工場敷地の境界で振動障害の有無を判断
することがどうしても必要である。

〔発明の目的〕

この発明は前記課題を解決するためになしたもので、工
場敷地の境界で外乱（交通振動や工事振動等）の影響を
受けることなく振動障害の有無を確実に判断することが
できる方法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〕

第１の発明は、振動源を有する工場の敷地境界に振動測
定用センサーを設置し、また工場敷地内の振動源近くに
１個の振動測定用センサーを設置し、同時に振動測定を
行い、コンピュータにより振動源近くの測定データ（時
間軸データ）を振動数データに変換してパワー・スペク
トルを求め、かつ、敷地境界の測定データと振動源近く
の測定データとを用いてクロス・スペクトルを求め、こ
れらパワー・スペクトルとクロス・スペクトルの卓越し
たピーク振動数が一致した場合にクロス・スペクトルの
ピーク振幅値に対して振動障害が発生するレベルである
か否かを判断することを特徴とする。

第２の発明は、振動源を有する工場の敷地境界に複数個
の振動測定用センサーを設置し、同時に振動測定を行い
、コンピュータにより測定データ（時間軸データ）を振
動数データに変換して敷地境界の各測定点でのパワー・
スペクトルを求め、これらパワー・スペクトルを合算し
、そのピーク振幅値に対して振動障害が発生するレベル
であるか否かを判断することを特徴とする。

〔実　施　例〕

まず、この発明の実施に使用するスペクトル測定装置を
第１図及び第２図に沿って説明する。

図中１は１個の振動測定用センサー（変位計、速度計又
は加速度計）で、敷地境界２から離して工場敷地３内の
振動源近くに設置され、制御センター４と接続されてい
る。

５８．５□、・・・、５７は複数個の振動測定用センサ
ーで、敷地境界２に設置され、制御センター４と接続さ
れている。

前記制御センター４内には、コンピュータ６と、前記セ
ンサー１．５Ｉ、５ｚ、パ°、５ｎにアンプ７．８５．
８□、・・・、８゜を介して接続され、前記コンピュー
タ６で制御されるＡ、　−Ｄ変換器９とが設けられてい
る。コンピュータ６には、諸元値として相関関数及び相
互相関間数の積分式、フーリエ変換式、振動障害の判定
式が入力設定されている。

上記スペクトル測定装置を使用したこの発明方法を第１
図〜第５図に沿って説明する。

工場から発生する振動は、敷地境界２から離して工場敷
地３内の振動源近くに設置されたセンサー１と、敷地境
界２に設置されたセンサー５０．５□、・・・、５．、
とにより測定され、その測定信号が制御センター４に出
力される。そして制御センター４において、センサー１
．５Ｉ、５□、・・、５．、から入力した測定データ（
時間軸データ、ここでは測定波形）はアンプ７．８１　
８□、・・・、８、により増幅され、Ａ−Ｄ変換器９に
よりデジタル化された後、コンピュータ６により次に述
べるようなスペクトル解析及び振動障害の有無判断が行
われる。

（１）スペクトル解析の方法 敷地境界２の測定点（センサー設置位置）と敷地境界２
から離れた工場敷地３内の振動源近くの測定点（センサ
ー設置位置）を第３図に示す如く夫々測定点Ｐ、測定点
Ｑとすれば、両側定点Ｐ、Ｑでの測定データは振動数軸
データに変換されて測定波形に対応したフーリエ・スペ
クトルが求められる。このフーリエ・スペクトルにより
振動数に対する振幅の大きさが示される。第４図（Ａ）
、（Ｂ）は測定点Ｐでの測定データ（測定波形）及びフ
ーリエ・スペクトルを示している。

また、各測定点Ｐ、Ｑでの測定データについて自己相関
関数が演算され振動数軸データに変換されて夫々の自己
相関関数に対応したパワー・スペクトルが求められる。

このパワー・スペクトルにより振動数に対するそのパワ
ー値が示される。第５図（Ａ）、（Ｂ）は測定点Ｐでの
測定データに基づく自己相関関数及びパワー・スペクト
ルを示している。

更に、２つの測定点ＰＳＱでの測定データについて相互
相関関数が演算され振動数軸データに変換されて相互相
関関数に対応したクロス・スペクトルが求められる。こ
のクロス・スペクトルにより２つの測定データ間の各振
動数における相関関数の大きさが示される。第６図（Ａ
）、（Ｂ）は２つの測定点Ｐ、Ｑでの測定データ間の相
互相関関数及びクロス・スペクトルを示している。

例えば、測定点Ｐでの測定データでは卓越した振動数成
分でも、測定点Ｑでの測定データがその振動数成分を含
まないか、含んでも小さければ、２つの測定点Ｐ、Ｑで
のクロス・スペクトルにおけるその振幅値は小さくなる
。より具体的には、測定点Ｐで得られる第４図（Ａ）に
示した測定波形でも、同図（Ｂ）に示したフーリエ・ス
ペクトル、第５図（Ｂ）に示したパワー・スペクトルか
ら見ると、９Ｈｚ付近の振動数成分が卓越しているが、
測定点Ｑでの測定データでは、前記の振動数成分が小さ
いために、第６図（Ｂ）に示した２つの測定点Ｐ、Ｑで
のクロス・スペクトルではその振幅値が小さくなる。む
しろ第６図（Ｂ）によれば、５Ｈｚ付近で２つの測定デ
ータ間の相関が強いことが示されている。このことがら
、工場がら振動数５Ｈｚ程度の振動が発生しており、敷
地境界２での測定では外乱（交通振動や工事振動等）の
影響を受けて９Ｈｚ付近の振動数成分が卓越したことが
分かる。

（２）振動障害有無の判断方法（その−）コノ方法は、
測定点Ｑでのパワー・スペクトルと２つの測定点ＰＳＱ
でのクロス・スペクトルとの卓越したピーク振動数が一
致した場合にクロス・スペクトルのピーク振幅値に対し
て振動障害が発生するレヘルであるか否かを判断するも
のである。

第４図〜第６図に示す測定結果が得られた前記の例は振
動源がコンプレッサーである場合で、測定点Ｑでのパワ
ー・スペクトルと２つの測定点Ｐ１Ｑでのクロス・スペ
クトルの卓越したピーク振動数は５Ｈｚ付近で一致して
おり、かがる場合にクロス・スペクトルのピーク振幅値
２．５が振動障害判定レベルの振幅値より小さい時は振
動障害無し、逆に大きい時は振動障害有りと判断される
。

また第７図に示す測定結果が得られた例は振動源が冷却
ファンである場合で、測定点Ｑでのパワー・スペクトル
と２つの測定点Ｐ、Ｑでのクロス・スペクトルの卓越し
たピーク振動数は５．５Ｈｚ付近で一致しており、かか
る場合にクロス・スペクトルのピーク振幅値４０が振動
障害判定レベルの振幅値より小さい時は振動障害無し、
逆に大きい時は振動障害有りと判断される。例えば振動
障害判定レベルの振幅値を１０と設定すれば、振動障害
有りと判断されることになる。

前記２つの例は工場敷地３内に振動源が存在する場合で
あるが、工場敷地３内に振動源が存在しない場合には第
８図に示す如く測定点Ｑでのパワー・スペクトルと２つ
の測定点Ｐ、、Ｑでのクロス・スペクトルの卓越したピ
ーク振動数は５．５Ｈｚ付近ではなく　５Ｈｚ付近に見
られるものの、その振幅値は小さ（，２つの測定データ
間の相関関係は小さい。かかる場合にはクロス・スペク
トルのピーク振幅値が振動障害判定レベルの振幅値より
かなり小さいから、振動障害無しと判断されることにな
る。

第７図に示す測定結果が得られた前記の例は工場周辺の
民家で振動障害が生じていたもので、以下この例につい
て更に詳細に説明する。

工場内ではコンプレッサー機器が常時稼働しており、当
初これが振動源と考えられていたが、この方法を適用し
た結果、第７図に示す結果が得られ、振動源は冷却ファ
ンであること、及び、５．５Ｈｚが冷却ファンの卓越振
動数であることが判明した。

使用した振動測定用センサーＣは、第９図に示す如く、
工場の敷地境界、敷地境界から離れた工場敷地内、工場
に隣接した住宅街に設置された。

そして冷却ファンの運転中及び停止時において、ｘ、ｙ
、ｚ方向の振動について夫々測定が行われた。第１０図
（Ａ）、（Ｂ）は冷却ファン運転中と停止時における各
測定点でのＸ方向クロス・スペクトル振幅分布、第１１
図（Ａ）、（Ｂ）は冷却ファン運転中と停止時における
各測定点でのＸ方向クロス・スペクトル振幅分布、また
第１２図（Ａ）、（Ｂ）は冷却ファン運転中と停止時に
おける各測定点でのＸ方向クロス・スペクトル振幅分布
を示している。これらの測定結果から、運転中の冷却フ
ァンから伝播する振動はＸ、Ｙ、Ｚ方向に振動し、特に
地面と直角方向のＺ方向に、しかも振動源に近いほど強
く振動すること、及び、冷却ファンの停止時では振幅値
が激減することが分かった。

（３）振動障害有無の判断方法（その二）これらパワー
・スペクトルを合算し、そのピーク振幅値に対して振動
障害が発生するレベルであるか否かを判断する この方法は、各測定点Ｐでのパワー・スペクトルを合算
し、そのピーク振幅値に対して振動障害が発生するレベ
ルであるか否かを判断するものである。

これは、敷地境界２での測定で外乱（交通振動や工事振
動等）の影響を受けても、全ての測定点Ｐで同一振動数
成分が卓越することはないとの考えに立つものであり、
振動源を特定できない場合に有効である。

（４）振動障害有無の判断結果 振動障害有りの場合、振動源の出力低減等を制御し、警
報を出すことが可能となる。また、振動障害無しの場合
、現在の運転状態を保持すれば良い。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明によれば、工場敷地境界での測定
によって振動障害の有無判断をリアルタイムにしかも客
観的に行うことができる。また、振動源及びその卓越振
動数の特定も可能となる。

従って、振動対策を確実かつ迅速に立てることができる
と共に、工場のレイアウトで振動源位置の決定等に役立
つ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明実施用スペクトル測定装置を示す概略
図、第２図はこの発明方法の概念図、第３図は測定点Ｐ
、Ｑを示す平面図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は測定点Ｐで
の測定波形及びフーリエ・スペクトルを示すグラフ、第
５図（Ａ）、（Ｂ）は測定点Ｐでの自己相関関数及びパ
ワー・スペクトルを示すグラフ、第６図（Ａ）、（Ｂ）
は測定点Ｐ、Ｑでの相互相関関数及びクロス・スペクト
ルを示すグラフ、第７図（Ａ）、（Ｂ）は工場敷地内に
振動源が存在する場合の測定点Ｑでのパワー・スペクト
ルと測定点Ｐ、Ｑでのクロス・スペクトルを示すグラフ
、第８図（Ａ）、（Ｂ）は工場敷地内に振動源が存在し
ない場合の測定点Ｑでのパワー・スペクトルと測定点Ｐ
、Ｑでのクロス・スペクトルを示すグラフ、第９図は実
際の工場及び周辺での測定点を示す平面図、第１０１１
Ｊ　（Ａ）、（Ｂ）は冷却ファン運転中と停止時におけ
る各測定点でのＸ方向クロス・スペクトル振幅分布図、
第１１図（Ａ、）、（Ｂ）は冷却ファン運転中と停止時
における各測定点でのＸ方向クロス・スペクトル振幅分
布図、第１２図（Ａ）、（Ｂ）は冷却ファン運転中と停
止時における各測定点でのＸ方向クロス・スペクトル振
幅分布図である。 １．５．．５Ｚ、・・・、５□　・・・・・・振動測定
用Ｃ０１ＣＩ、・・・、Ｃ１ｌ　　　　　セッサー２・
・・・・・敷地境界、３・・・・・・工場敷地、４・・
・・・・制御センター、６・・・・・・コンピュータ、
７．８１１８□、・・・、８．ｌ・・・・・・アンプ、
９・・・・・・Ａ−Ｄ変換器、Ｐ、Ｑ・・・・・・測定
点。 ゛罎虜 ′＠晋 区 却督 α〕 候 却：騨 （Ａ） （Ａ） （Ａ） 相互相関関数 第 図 第 図 （Ｂ） （Ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、振動源を有する工場の敷地境界に振動測定用セ
   ンサーを設置し、また工場敷地内の振動源近くに１個の
   振動測定用センサーを設置し、同時に振動測定を行い、
   コンピュータにより振動源近くの測定データ（時間軸デ
   ータ）を振動数データに変換してパワー・スペクトルを
   求め、かつ、敷地境界の測定データと振動源近くの測定
   データとを用いてクロス・スペクトルを求め、これらパ
   ワー・スペクトルとクロス・スペクトルの卓越したピー
   ク振動数が一致した場合にクロス・スペクトルのピーク
   振幅値に対して振動障害が発生するレベルであるか否か
   を判断することを特徴とする振動障害有無の判断方法。
2. （２）、振動源を有する工場の敷地境界に複数個の振動
   測定用センサーを設置し、同時に振動測定を行い、コン
   ピュータにより測定データ（時間軸データ）を振動数デ
   ータに変換して敷地境界の各測定点でのパワー・スペク
   トルを求め、これらパワー・スペクトルを合算し、その
   ピーク振幅値に対して振動障害が発生するレベルである
   か否かを判断することを特徴とする振動障害有無の判断
   方法。