JPH04276537A - 変動する回転機械の診断方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機械の状態を表す
信号を利用して、その回転機械に発生する異常の種類、
部位、程度を自動的に判定するようにした変動する回転
機械の診断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転機械の異常診断は、定速回転
している定速回転機械あるいは定速回転に達するまでの
過度的な回転における定速回転機械に対して適用可能で
あった。しかしながら、異常診断を必要とする回転機械
の中には、起動運転完了以降の通常の運転状態において
回転数や負荷の大きさが相当範囲にわたり変動するもの
（例えば、セメント製造プロセスにおいては、ロータリ
・キルンの駆動装置や閉回路粉砕系におけるエアセパレ
ータ駆動装置）がある。このような回転機械に対して、
その状態を表す信号を利用して異常診断を行おうとする
場合には、従来の定速回転機械に対する異常診断方法で
は、定速回転の近傍回転でしか診断できない。

【０００３】一方、発電機等の起動停止時の過度状態に
おける異常診断方法については、起動停止時の過度状態
と定速運転時の定速回転状態を診断対象としているため
、起動運転完了以降の通常運転時で回転数や負荷の大き
さが相当量変動する場合と比べて、機械の状態において
両者間に大きな相違があるため、その診断方法は適用で
きない。また、発電機等の起動停止時の過度状態におけ
る異常診断方法では、得られた異常を示す徴候に進展が
認められた場合、果たしてその徴候の進展が回転機械の
内部での異常の進展によるものなのか、あるいは回転数
や負荷の大きさの変化によるものなのかを明確に判定診
断することは困難である。

【０００４】また、他に、本出願人の別途出願による特
願平１−２３５５８７号の変動する回転機械の診断方法
がある。この方法は、回転機械が正常な時に回転数と負
荷とを相当範囲内で変動させて得られるベースライン徴
候データ群と各診断実施時に得られる徴候データ群とに
基づいて回転機械の回転数および負荷の変動に起因する
影響度を抽出し、各診断実施時に得られる徴候データか
ら影響度を分離評価して回転機械の異常を診断するよう
にしたものであり、回転数変動や負荷変動による影響を
分離した後、既知の定速回転機械に対する診断方法を適
用するようにした方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した変動する回転
機械の診断方法では、各診断実施時に得られる徴候デー
タから回転数および負荷の変動に起因する影響度を分離
評価するための変動モデルを作成する際に、回転機械の
異常に対応する特定スペクトルの個数が少ない場合や変
動モデルが単純な関数の場合は実用上その適用が可能で
あるが、特定スペクトルの個数が多い場合や変動モデル
が複雑な場合は、そのモデル作成のために多大な時間や
労力を要し、現実的に変動モデルの作成が困難になる等
の欠点があった。従って本発明は、上述したような変動
モデル作成に要する多大な労力を省略して簡便かつ的確
な診断方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、回転機械の状態を表す検出信号の解析に
よって得られる異常徴候データをもとに回転機械の異常
を診断する方法において、通常の運転状態で回転機械の
回転数や負荷等の大きさが相当範囲で変動する場合に、
各回転機械の状態を表す検出信号に及ぼす影響が軽微な
範囲で、かつ一定時間内に運転可能である変動範囲を複
数組設定することにより、１台の変動する回転機械を複
数組の単一変動範囲を有する仮想回転機械の集合体とし
て取り扱い、各仮想回転機械に対し定回転・定負荷回転
機械の異常診断と同等の方法を適用するようにした方法
である。

【０００７】

【作用】本発明においては、１台の変動する回転機械を
複数組の単一変動範囲を有する仮想回転機械の集合体と
して取り扱うことにより、定回転・定負荷回転機械と同
等の異常診断方法を適用できるようにしたもので、従来
の変動する回転機械の診断方法に比して、簡便かつ的確
な適用が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明に係る変動する回転機械の診
断方法を適用したシステムの一実施例を示すブロック系
統図である。同図において、１は変動範囲・設備諸元入
力部、２は変動範囲・分析条件設定部、３は変動範囲・
分析条件記憶部、４はプロセス情報検出部、５は変動範
囲探索部、６は振動検出部、７は増幅器である。また、
８は信号処理部、９はＡ／Ｄ変換器、１０はディジタル
周波数分析部、１１は時系列データ演算部、１２は仮想
回転機械別時系列特徴マトリックス記憶部、１３は仮想
回転機械別時系列異常徴候マトリックス形成部、１４は
診断判定部、１５は初期値スペクトル記憶部、１６は制
御部である。

【０００９】図１において、変動範囲・設備諸元入力部
１は、診断の対象となる変動する回転機械を、変動範囲
を複数個設定することにより、１台の変動する回転機械
を複数個の単一変動範囲を有する仮想回転機械の集合体
として取り扱いができるように、回転数および負荷等の
変動範囲を複数組（最小の場合は１組）入力し、各変動
範囲に対応する分析条件設定に必要な回転機械の構成要
素、即ち減速機の歯車の枚数等の回転要素や軸受の仕様
等で示される設備諸元を入力する。変動範囲・分析条件
設定部２は、変動範囲・設備諸元入力部１において入力
されたデータをもとに、複数組の変動範囲毎に回転数お
よび負荷等の上下限値の変動範囲とその振動範囲毎の振
動，回転数，負荷情報等の検出信号の種類と検出位置，
信号処理の種類，周波数分析周波数帯域，回転機械の各
種の異常に対応する周波数等の信号分析を自動的に実施
するための条件・方法を規定するデータを設定し、変動
範囲・分析条件記憶部３においてこれらのデータは記憶
される。また、プロセス情報検出部４では、回転機械か
ら発生する回転数や負荷情報等を検出する。そして、変
動範囲探索部５は、プロセス情報検出部４で検出された
回転数や負荷データ等をもとに、変動する回転機械の複
数組ある変動範囲に対応する仮想回転機械のうちこれが
どの変動範囲に対応する仮想回転機械に該当するかを探
索し、その変動範囲に対応する仮想回転機械を決定する
。また、回転数補正用の軸回転数も検出してこれを記憶
する。変動範囲探索部５で決定された変動範囲に対応す
る仮想回転機械の分析条件にしたがって振動検出部６は
、回転機械から発生する振動を検出し、増幅器７でその
振動信号を増幅し、信号処理部８でフィルタリング等の
信号処理を行った後、Ａ／Ｄ変換器９によりアナログ／
ディジタル変換を行う。また、ディジタル周波数分析器
１０はその周波数分析を行う。

【００１０】初期値スペクトル記憶部１５には、ベース
ラインデータとしての初期値スペクトルが、予め、変動
範囲毎に対応する仮想回転機械毎に記憶されており、変
動範囲探索部５で決定された変動範囲に対応した仮想回
転機械の初期値スペクトルが初期値スペクトル記憶部１
５から時系列データ演算部１１に送出される。時系列デ
ータ演算部１１は、ディジタル周波数分析部１０で周波
数分析されたデータを得て、変動範囲探索部５で決定さ
れた変動範囲に対応する仮想回転機械の各特定周波数に
対して変動範囲探索部５で記憶している回転数を基に、
決定した変動範囲内での回転数変動による回転数補正を
行い、各特定周波数毎のスペクトル成分値を求め、決定
した変動範囲毎に対応する仮想回転機械の各種異常に対
応する時系列的特徴量を演算して仮想回転機械別時系列
特徴マトリックス記憶部１２へ送出しこれらのデータを
記憶させる。

【００１１】仮想回転機械別時系列異常徴候マトリック
ス形成部１３は、変動範囲・分析条件記憶部３に記憶さ
れている決定された変動範囲に対応する仮想回転機械の
基準値群を使い、異常徴候が一定水準に進展したデータ
のみを抽出し、その抽出されたデータに異常の種類，部
位，異常に対応するスペクトル周波数とその相互関係情
報を付加して、変動範囲探索部５で決定された変動範囲
に対応する仮想回転機械に対応する異常徴候マトリック
スを形成し、診断判定部１４へ送出することにより定回
転回転機械と同様な方法で異常の種類，部位，程度や残
存寿命等を診断判定させ表示出力させる。また、制御部
１６は上記の一連の診断プロセスを自動的に実行制御す
る機能を有している。

【００１２】次に、各回転機械に対し回転数や負荷等の
変動が回転機械の状態を表す検出信号に及ぼす影響が軽
微な範囲で、かつ、一定時間内に運転可能である変動範
囲を複数組用意することにより、１台の変動する回転機
械を複数組の単一変動範囲を有する仮想回転機械の集合
体として取り扱い、この結果、各仮想回転機械に対し定
回転・定負荷回転機械と同等の診断が可能となるような
異常診断の方法について詳述する。変動範囲探索部５は
、各診断実施時毎に、プロセス情報検出部４で検出され
た診断対象機械の回転数と負荷データ等を基に、変動範
囲・分析条件記憶部３に記憶されているデータを参照し
てどの変動範囲に該当するか決定し、その決定した変動
範囲に対応する分析条件にしたがって一連のデータを取
り扱い、一方、時系列データ演算部１１では定回転・定
負荷回転機械と同等の診断方法が適用可能なように、変
動範囲探索部５で決定された変動範囲に対応するデータ
を演算して仮想回転機械別時系列特徴マトリックス記憶
部１２へ送出し格納させる。

【００１３】表１は、変動範囲毎に対応して記憶された
仮想回転機械の仮想回転機械別特徴マトリックスの例で
ある。

【００１４】

【表１】

【００１５】ここで、Ｓ０　（ｎ，ｉ）は変動範囲毎に
対応する仮想回転機械毎の各特定周波数と対応する初期
値スペクトル、Ｒ（ｎ，ｉ，ｍ）は変動範囲毎の各特定
周波数に対応する時系列的相対スペクトル比である。そ
して、Ｒ（ｎ，ｉ，ｍ）の演算は、変動範囲探索部５で
決定された変動範囲に対応する仮想回転機械の各特定周
波数毎に、時系列データ演算部１１において、回転数補
正して得た各特定周波数のスペクトル成分値とその変動
範囲に対応する仮想回転機械の特定周波数の初期スペク
トルＳ０　（ｎ，ｉ）とを基に演算されるため、回転数
や負荷等の変動による影響が軽微な時系列的相対スペク
トル比が演算できる。なお、ｎは変動範囲に対応する仮
想回転機械の仮想回転機械別時系列特徴マトリックス、
ｉは特定周波数、ｊは時系列を示す。

【００１６】このように、時系列データ演算部１１にお
いては、変動範囲探索部５で決定された変動範囲に対応
する仮想回転機械の各特定周波数の時系列的相対スペク
トル比を演算し、仮想回転機械別時系列特徴マトリック
ス記憶部１２へ記憶させ、仮想回転機械別時系列異常徴
候マトリックス形成することで、回転数や負荷等の変動
に起因する回転機械の状態を表す検出信号に及ぼす影響
が軽微な場合の異常進行の判定が可能となる。そして、
以降の異常の種類，部位，程度の診断判定は、例えば本
出願人の別途出願による特願平１−２３５５８６号の回
転機械の異常診断方法によってその診断が可能となる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、通常の
運転状態で回転機械の回転数や負荷等の大きさが相当範
囲で変動する場合に、各回転機械に対し回転数や負荷等
の変動が回転機械の状態を表す検出信号に及ぼす影響が
軽微な範囲で、かつ、一定時間内に運転可能である変動
範囲を複数個設定することにより、１台の変動する回転
機械を複数個の単一変動範囲を有する仮想回転機械の集
合体として取り扱うようにしたので、各仮想回転機械に
対して定回転・定負荷回転機械の異常診断と同等の方法
が適用可能となり、従来の変動する回転機械への診断適
用に際し、制約無しに正確かつ簡便にその適用が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る変動する回転機械の診断方法を適
用したシステムの一実施例を示すブロック系統図である
。

【符号の説明】

１　　　　変動範囲・設備諸元入力部 ２　　　　変動範囲・分析条件設定部 ３　　　　変動範囲・分析条件記憶部 ４　　　　プロセス情報検出部 ５　　　　変動範囲探索部 ６　　　　振動検出部 ７　　　　増幅器 ８　　　　信号処理部 ９　　　　Ａ／Ｄ変換器 １０　　　　ディジタル周波数分析部 １１　　　　時系列データ演算部 １２　　　　仮想回転機械別時系列特徴マトリックス記
憶部１３　　　　仮想回転機械別時系列異常徴候マトリ
ックス形成部 １４　　　　診断判定部 １５　　　　初期値スペクトル記憶部 １６　　　　制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転機械の状態を表す検出信号の解析
   によって得られる異常徴候データをもとに変動する回転
   機械の異常を診断する方法において、通常の運転状態で
   回転機械の回転数や負荷等の大きさが相当範囲で変動す
   る場合に、各回転機械の状態を表す検出信号に及ぼす影
   響が軽微な範囲で、かつ一定時間内に運転可能である変
   動範囲を複数組設定することにより、１台の変動する回
   転機械を複数組の単一変動範囲を有する仮想回転機械の
   集合体として取り扱い、各仮想回転機械に対し定回転・
   定負荷回転機械の診断と同等に異常の診断が行えるよう
   にしたことを特徴とする変動する回転機械の診断方法。