JPH04269634A - 振動センサの異常検知方法 - Google Patents

振動センサの異常検知方法

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JPH04269634A
JPH04269634A JP3030889A JP3088991A JPH04269634A JP H04269634 A JPH04269634 A JP H04269634A JP 3030889 A JP3030889 A JP 3030889A JP 3088991 A JP3088991 A JP 3088991A JP H04269634 A JPH04269634 A JP H04269634A
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vibration
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vibration sensor
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JP3030889A
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Hiroaki Kishida
岸田 宏昭
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば回転機械など
の振動を診断するのに用いられる振動センサの異常検知
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、たとえば回転機械などの振動診断
装置に用いられる振動センサには、圧電素子を用いた方
式のものが広く採用されている。この圧電素子方式の振
動センサは、たとえば図5に示すように、ケース21内
にチタン酸バリウムなどの圧電素子22を配置してその
上部におもり23を載せて予圧ねじ24とナット25と
でばね弾性を持たせるように固定したもので、固有振動
数で10〜100kHzの範囲を検出可能とされる。な
お、検出された信号は取り出し部26から出されるセン
サケーブル27によって外部に出力される。
【0003】このような振動センサの異常の有無を検知
する手段としては、振動センサの出力が所定の設定値以
下になったときに異常警報を発する方式が一般的であっ
た。この方式では、異常警報設定値の大きさとしてはた
とえば回転機械の常態における正常値の1/5 とか1
/10の値を予め与えておき、振動測定値がその設定値
以下になったときに振動センサに異常が発生したと判定
されるものである。(なお、常態における正常値はたと
えば牧修市著「最新実用診断技術」(総合技術センター
編,1989年9月発行, P.502 〜510 )
を参照。)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方式で振動測定値が所定の設定値(通常は正常
値よりも低い値)以下になったときに振動センサが異常
であると判定するのは、振動センサが有する異常現象の
一つしか検出することができず、その異常現象がたとえ
ばセンサケーブルの断線故障によるものとか高温環境の
影響によるものであるななどを判定するのはできないか
ら、オペレータなどがその振動センサの異常状態の内容
をすみやかに判断するには時間を要するなどして極めて
信頼性が低いという欠点がある。
【0005】すなわち、センサケーブルが断線した場合
について説明すると、事故発生後に信号レベルがほぼ0
に低下するようなときは従来の判定方法により検出をす
ることができるが、断線部のケーブルの端部がたとえば
他の設備に接触したような場合にはノイズが入り込んで
その出力が大きくハンチングしたり、また電気回路周辺
の断線ではケーブルの端部が基板上の他の回路に接触し
てやはり出力が大きくハンチングするなどのケースでは
その断線事故を検出して判定することができないのであ
る。さらにたとえば加熱炉周辺などの高温環境の中で設
置されている振動センサは温度の変化によりその出力が
ハンチングしてしまう場合があるが、やはりそれを判別
して検出することができない。
【0006】本発明は、上記のような課題を解決した振
動センサの異常検知方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転機械の振
動の測定に用いられる圧電素子方式の振動センサの異常
検知方法であって、前記振動センサを用いて前記回転機
械の振動を測定する工程と、該測定された振動測定値と
予め与えられた前記回転機械の正常時の平均振動設定値
とからその時刻における振動レベル比を演算する工程と
、該振動レベル比が予め与えられた下限比設定値よりも
低いときは前記振動センサのケーブルが断線したと判定
する工程と、前記振動レベル比が前記下限比設定値より
も高くてかつ振動レベル比がハンチングしているときは
そのときの振動測定値の変動幅と前記平均振動設定値と
から振動レベル比変動幅を演算する工程と、該振動レベ
ル比変動幅が予め与えられた前記回転機械の正常時の振
動レベル比変動幅設定値を超えるときは前記振動センサ
のケーブルが断線したと判定する工程と、からなること
を特徴とする振動センサの異常検知方法である。
【0008】なお、上記工程に雰囲気温度を測定する工
程と、該温度測定値が予め与えられた雰囲気温度上限設
定値を超えることを比較判断する工程とを付加すること
により、高温環境下における回転機械に取付けられた振
動センサの異常検知を行うことができる。
【0009】
【作  用】以下に、本発明の異常検知の動作について
図1を用いて説明する。■まず、振動センサを用いて前
記回転機械の振動を測定する。■  測定された振動測
定値vと予め与えられた回転機械の正常時の平均振動設
定値v0 とからその時刻における振動レベル比Rを演
算する。
【0010】     R=v/v0               
                ……………………(
数1)■  この振動レベル比Rが予め与えられた下限
比設定値RLL(=vL /v0 ,ここでvL は通
常の振動測定値vの下限設定値である)よりも低いとき
、すなわち    R<RLL           
                       ……
………………(数2)が成立するときは振動センサのケ
ーブルが断線したと判定する。■  一方、上記(数2
)が成立しないときすなわち振動レベル比Rが下限比設
定値RLLよりも高い場合で、かつ振動レベル比Rがハ
ンチングしているときは、そのときの振動測定値vの最
大値vmax と最小値vmin とを検出して、下記
(数3)を用いて振動レベル比変動幅ΔRを演算する。
【0011】     ΔR=(vmax −vmin )/v0  
           ……………………(数3)■ 
 ついで、この振動レベル比変動幅ΔRが予め与えられ
た回転機械の正常時の振動レベル比変動幅設定値ΔR0
 と比較し、     ΔR>ΔR0               
                ……………………(
数4)が成り立つときは振動センサのケーブルが断線し
て外部ノイズによってハンチングしていると判定するこ
とができる。
【0012】なお、上記工程に雰囲気温度を測定する工
程と、該温度測定値が予め与えられた雰囲気温度上限設
定値を超えることを比較判断する工程とを付加すること
により、高温環境下における回転機械に取付けられた振
動センサの異常検知をも行うことができる。このように
本発明によれば、振動レベルの変動幅を計算して、その
変動幅の値の大きさによって断線あるいは熱によって生
じる異常の判定を行うようにしたので、振動センサの異
常を的確に検知することができる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。 〔実施例1〕    図2は本発明の適用の対象となる
ロール回転駆動装置を示した模式図であり、圧延ロール
1はそのロール軸1a,1bが2個の軸受2で回転自在
に支持され、一方のロール軸1aは駆動モータ3の軸3
aにカップリング4を介して結合されることにより回転
駆動される。この駆動側のロール軸1aを支持する軸受
2には圧電素子方式の振動センサ5が取付けられ、軸受
2で発生する振動が測定される。この振動センサ5で検
出される振動信号はセンサケーブル6を介して測定演算
装置7に入力されて処理され、その結果が表示警報装置
8に出力される。
【0014】そこで、振動センサ5での異常状態が発生
した場合は、測定演算装置7において前記作用の項で説
明した演算式(数1)〜(数4)を用いて演算処理して
判定することにより振動センサ5のセンサケーブル6の
断線によるトラブルを確実に検知することができる。す
なわち、測定演算装置7には予め下限比設定値RLL(
>0,通常は外部振動の影響を考慮して0.1 程度が
適当)と正常時の振動レベル比変動幅ΔR0 (通常の
圧延ロール駆動系では1.3 程度)を設定しておき、
また軸受2での正常なときに測定振動値の平均振動値v
0 をも設定しておく。そして振動センサ5からの測定
振動値vを入力し、(数1)によって振動レベル比Rを
演算させる。そのときセンサケーブル6が断線した場合
は、図3に示すように、振動レベル比Rが正常な1.0
 付近の値から突然低下して時刻t1 において従来の
下限比設定値RLLをも超えて0に近づくことになるか
ら、この場合は明確なケーブルの断線と判定してよい。
【0015】また、センサケーブルの断線により外部ノ
イズが入るような場合は、図4に示すように断線したセ
ンサケーブルからの外部ノイズによって振動レベル比R
は時刻t2 以降でハンチングすることになる。これは
とりも直さず振動測定値vがハンチングすることであり
、その最大値をv1max,最小値をv1minとして
、その振動レベル比Rの変動幅ΔR1 を下記式(数5
)で求める。
【0016】     ΔR1 =(v1max−v1min)/v0
           ……………………(数5)そし
て、この振動レベル比変動幅ΔR1 を正常時の変動幅
ΔR0と比較して、     ΔR1 >ΔR0             
                ……………………(
数6)が成り立つ場合はセンサケーブル6の断線による
振動センサの異常であると判定する。
【0017】〔実施例2〕    図5は本発明の他の
適用の対象となるたとえば連続焼鈍炉に使用される排風
ファン駆動装置を示した模式図であり、排風ファン9は
その軸9a,9bが2個の軸受10で回転自在に支持さ
れ、一方の軸9aは駆動モータ3の軸3aにカップリン
グ4を介して結合されることにより回転駆動される。こ
の駆動側の軸9aを支持する軸受10には圧電素子方式
の振動センサ5が取付けられて軸受10で発生する振動
が測定され、また温度検出器11で軸受10付近の雰囲
気温度が検出されてそれぞれ測定演算装置7に入力され
て処理される。
【0018】このような連続焼鈍炉の排風ファンの軸受
は雰囲気温度が70℃の高温環境下で運転されることに
なるが、その軸受温度はときには110 ℃以上にも達
して振動センサに悪影響を与える場合がある。図6はそ
の一例であるが、時刻t3 以降で雰囲気温度が100
 ℃を超えると、排風ファンの回転数は450 rpm
 で一定に運転しているにもかかわらず振動測定値vが
ハンチングを起こし、そのため振動レベル比Rがハンチ
ングすることになる。 このときの測定振動値vの最大値v2maxと最小値v
2minとから、その振動レベル比変動幅ΔR2 を下
記式で求める。
【0019】     ΔR2 =(v2max−v2min)/v0
           ……………………(数7)そし
て、この振動レベル比変動幅ΔR2 をファンの正常時
の変動幅ΔR0 ′(常温時での軸受の変動幅は通常1
.2 程度)と比較して、     ΔR2 >ΔR0 ′           
               ……………………(数
8)が成り立つ場合は高温環境による振動センサの異常
であると判定する。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動センサの振動レベル比の変動幅を監視するようにした
ので、測定される振動レベルがハンチングするようなセ
ンサケーブルの断線事故や高温環境の異常状態に起因す
る振動センサの異常を容易に判定することができるから
、回転機械の操業の安定化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の異常検知の動作を示す流れ図である。
【図2】本発明の適用の対象となるロール回転駆動装置
を示す模式図である。
【図3】振動センサのセンサケーブル断線時の振動レベ
ル比の特性図である。
【図4】振動センサのセンサケーブル断線時のノイズに
よる振動レベル比の特性図である。
【図5】本発明の他の適用の対象となる排風ファン駆動
装置を示す模式図である。
【図6】高温環境下での振動センサの異常時の振動レベ
ル比の特性図である。
【図7】圧電素子方式の振動センサの概要図である。
【符号の説明】
1  圧延ロール 2  ロール軸受 3  駆動モータ 5  振動センサ 6  センサケーブル 7  測定演算装置 8  表示警報装置 9  排風ファン 10  軸受 11  温度検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】    回転機械の振動の測定に用いられ
    る圧電素子方式の振動センサの異常検知方法であって、
    前記振動センサを用いて前記回転機械の振動を測定する
    工程と、該測定された振動測定値と予め与えられた前記
    回転機械の正常時の平均振動設定値とからその時刻にお
    ける振動レベル比を演算する工程と、該振動レベル比が
    予め与えられた下限比設定値よりも低いときは前記振動
    センサのケーブルが断線したと判定する工程と、前記振
    動レベル比が前記下限比設定値よりも高くてかつ振動レ
    ベル比がハンチングしているときはそのときの振動測定
    値の変動幅と前記平均振動設定値とから振動レベル比変
    動幅を演算する工程と、該振動レベル比変動幅が予め与
    えられた前記回転機械の正常時の振動レベル比変動幅設
    定値を超えるときは前記振動センサのケーブルが断線し
    たと判定する工程と、からなることを特徴とする振動セ
    ンサの異常検知方法。
  2. 【請求項2】    上記工程に雰囲気温度を測定する
    工程と、該温度測定値が予め与えられた雰囲気温度上限
    設定値を超えることを比較判断する工程とを付加するこ
    とを特徴とする請求項1記載の振動センサの異常検知方
    法。
JP3030889A 1991-02-26 1991-02-26 振動センサの異常検知方法 Expired - Lifetime JPH0715408B2 (ja)

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