JPH04289431A - 回転体の診断手法 - 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】本発明は回転体の診断方法、特に
ＦＦＴ解析手法等を用いた回転体の音響情報を基に該回
転体の異常を検出するようにした回転体の診断技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】これまでに、回転体の音響情報等をＦＦ
Ｔ等を用いた周波数解析器を用いて周波数分析すること
によって、その機器の音響特性を解析する技術が開発さ
れ、この技術をプラント等の構成機器の診断を行うため
の道具として利用することが一般に行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
、回転体に発生する音響信号の持つ周波数は、回転体の
回転周期に比べて遥かに高い帯域にある。このため、回
転体の回転に伴って発生する音響信号が回転体の１回転
の間に変動しているにもかかわらず、その特徴を定量的
に捕えることが困難であるといった問題点があった。

【０００４】本発明は上記に鑑み、例えば回転体に発生
する音響信号等の高い周波数成分の特徴を回転体の回転
角度に追従して抽出して、回転体に発生した異常事象を
判定するための信号処理及び異常判定アルゴニズムとし
て使用するようにしたものを提供することを目的とする
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係る回転体の診断方法は、回転体の１回転に
対応するパルスを基準にして、このパルスをＮブロック
に分割し、この各ブロックの時間内における音響信号に
対するそれぞれの周波数解析を行い、この解析によって
得られた信号レベルを基に各ブロック毎の音響スペクト
ルパターンを周波数帯域とブロック番号とのマトリック
スに現して、パターン認識を行うようにしたものである
。

【０００６】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、回転体
の回転パルスを基準としてその間に発生する音響信号の
特性を１回転にＮ分割された周波数変化のパターンとし
て捕らえ、このパターンの変化に着目することによって
、音響信号と回転体の回転信号のような情報の持ってい
る周波数領域の異なる２種類の情報を有機的に関連付け
、データの特徴を合理的に抽出して、回転体に発生した
異常音等を早期に検出することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【０００８】図２は、本実施例を実施するのに最適な診
断装置のブロック図を示すもので、この診断装置は、回
転体近傍から得られたアナログの音響信号をディジタル
値に変換し周波数解析を行うＡＤ変換／ＦＦＴ処理器１
と、回転体の回転同期信号を得るため回転体の１回転に
対応するパルス信号を基準にして該パルス信号をＮブロ
ックに分割するパルス分割器２と、このパルス分割器２
で生成されるタイミング信号によって動作するメモリ切
替器３と、各周波数解析データを一時的に保存するカレ
ントデータ記録器４と、得られたカレントデータを平均
処理するマトリックスデータ平均処理器５と、音響信号
の異常診断や監視を行うか、または診断／監視のために
ベースデータを登録を行うかを判定する学習／診断判定
器６と、診断用ベースデータを記憶するための診断用ベ
ースマトリックス登録器７と、得られた音響信号の診断
を行うための異常判定器８とから主に構成されている。

【０００９】そして、図１に示す様に、回転体近傍から
得られるアナログの音響帯域信号と回転体の１回転に対
応して得られる回転パルスを入力とすると、アナログの
音響信号は、ＡＤ変換／ＦＦＴ処理器１によって、Ａ／
Ｄ変換されＦＦＴ処理を行うことによって周波数領域の
データに変換される。一方、得られた回転パルス信号は
、パルス分割器２によってＮ等分に分割さ、このパルス
分割器２によって生成されたＮ等分の分割タイミングに
同期したパルス分割信号（ブロック番号）Ｎ１　，Ｎ２
　，Ｎ３　…が生成されて前記ＦＦＴ処理を行うタイミ
ングが制御される。

【００１０】これによって、回転体の１回転をＮ分割し
た各部分での周波数領域データが生成される。このよう
にして得られた各ブロック番号Ｎ１　，Ｎ２　，Ｎ３　
…に対する各周波数帯域Ｆ１　，Ｆ２　，Ｆ３　…毎の
信号レベルの一例を図１に示す。

【００１１】これらの周波数領域データは、パルス分割
器２が生成するタイミング信号によって動作するメモリ
切替器３によって、カレントデータ記録部４の各ブロッ
クに格納される。このカレントデータ記録器４は、回転
体の１回転をＮ分割した各部分での周波数領域データを
格納するため、各周波数領域データＮ個分のブロックを
持っている。従って、カレントデータ記録器４は、回転
体の１回転分の周波数解析結果を蓄積することができる
。

【００１２】このように回転体の１回転分の周波数解析
結果をカレントデータ記録器４に蓄積することによって
、図１に示す様に、各ブロック毎の音響スペクトルパタ
ーンを、周波数Ｆに関する情報、即ち各周波数帯域Ｆ１
　，Ｆ２　，Ｆ３　…と、パルスからの時刻に関する情
報、即ち各ブロック番号Ｎ１　，Ｎ２　，Ｎ３　…との
マトリックス〔Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１…、Ｄ１１，Ｄ
１２，Ｄ１３…〕で現すことができる。そして、このマ
トリックスによりパターン認識を行って、音響判断する
のであるが、この判断を以下のようにして行っている。

【００１３】カレントデータ記録器４に回転体１回転分
のデータが蓄積されてマトリックスが形成されると、そ
のデータは、周波数解析の精度を向上させるために、平
均処理等の統計処理を行うマトリックスデータ平均処理
器５に送られる。このマトリックスデータ平均処理器５
では、カレントデータ記録器４に蓄積されたそれぞれの
マトリックス内のデータをユーザー等によって指定され
た平均回数分加算し、最後に平均回数で除算することに
よって平均値が求められる。求められた平均値は、学習
／診断判定器６によって得られる学習／診断判定フラグ
に基づいて学習機能および診断機能に送られる。

【００１４】診断用ベースマトリックス登録器７は、学
習／診断判定器６の学習／診断判定フラグが学習を示し
ている場合に機能し、マトリックスデータ平均処理器５
によって得られた平均化されたマトリックスデータを保
存すると同時に、異常判定用のしきい値を生成し保存す
る。

【００１５】異常判定器８は、学習／診断判定器６の学
習／診断判定フラグが診断を示している場合に機能し、
マトリックスデータ平均処理器５によって得られた平均
化されたマトリックスデータを保存するとともに、診断
用ベースマトリックス登録器７に登録されているマトリ
ックスデータ平均処理器５によって得られた平均化され
たマトリックスデータ及び異常判定用のしきい値を用い
て正常／異常の判定を行なう。判定結果が異常の場合等
、必要に応じて異常を知らせるための警報出力等も行う
。

【００１６】本実施例によれば、回転体の発生する音響
信号と回転体の回転信号とを有機的に関連付け、効果的
な特徴部分を自動的に抽出し、さらに音響部分を用いた
回転体の異常診断システムを構築することができる。

【００１７】なお、上記実施例のパルス信号及びパルス
分割器において、回転体の回転軸にパルス分割数分の反
射板等を設置し、パルス信号を生成する時点から１回転
をＮ分割して、ＡＤ変換／ＦＦＴ処理器２及びメモリ切
替器３のタイミングを制御するようにすることができる
。この場合、マトリックスデータ平均処理器５に送るタ
イミング信号をＮ個分のパルスに対して１パルス送るた
めのカウント積算器を介して発生させるか、マトリック
スデータ平均値処理側にＮ個分のパルスをカウントする
ためのアルゴリズムを搭載する必要がある。

【００１８】前記診断用ベースマトリックス登録器７に
おいて、各周波数解析結果に対する平均値及びしきい値
をそれまでに蓄積した類似回転体のデータ等を用いて予
めコンピュータソフトウェア等に登録しておき、学習機
能を削除することによって、システムの簡略化ひいては
価格低減化を図ることができる。

【００１９】また、診断用ベースマトリックス登録器７
及び異常判定器８を取り除き、カレントデータ記録器４
またはマトリックスデータ平均処理器５までに止めて、
解析手法の部分にみを実行させ、回転体の発生する音響
信号をオフラインで解析するようにすることもできる。

【００２０】歯車を持つ回転体を診断するために、上記
実施例のパルス信号及びパルス分割器２において生成す
るパルス信号を診断の対象となる歯車の歯数に合わせ、
これによって、時間に対するＮ分割を各歯車が噛合って
いるそれぞれの状態に対応させた分割となして、歯車の
各歯の状態を監視するようにすることができる。

【００２１】上記実施例におけるＡ／Ｄ変換を行うため
のクロックを、回転体の１回転に対してＮ分割されたそ
れぞれに対してＦＦＴを用いた周波数解析に必要なＮＦ
ＦＴ×２個のクロックに調整する機能を持たせ、これに
よって、回転体の回転数に依存して周波数が変化する音
響信号の特徴を、周波数分割数の一定の位置に固定する
ようにすることができる。このようすると、回転体の回
転数によって周波数が変化するような特性を有した回転
体の診断を行う場合における診断アルゴニズムを簡素化
させることができる。

【００２２】前記マトリックスデータ平均処理器５にお
いて、平均値の計算と同時に分散値等の統計値を計算し
、その値を診断用ベースマトリックス登録器７の診断の
しきい値に登録することによって、完全に自動化された
しきい値の設定を行なうようにすることもでき、またこ
のマトリックスデータ平均処理器５において、平均値の
計算と同時に分散値等の統計値を計算し、得られた各種
統計量に基づいて異常判定を行なうようにすることもで
きる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
回転信号と音響信号のような周波数帯域が掛け離れた２
種類の信号を一元的に管理し特徴量を効果的に取り出す
ことができ、これによって、例えば音響信号を用いた回
転体の異常診断等を効果的に行なうことできるといった
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を流れの工程順に示す図。

【図２】図１の実施例を実施するのに最適な診断装置の
ブロック図。

【符号の説明】

１　　ＡＤ変換／ＦＦＴ処理器 ２　　パルス分割器 ３　　メモリ切替器 ４　　カレントデータ記録器 ５　　マトリックスデータ平均処理器 ６　　学習／診断判定器 ７　　診断用ベースマトリックス登録器８　　異常判定
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体の１回転に対応するパルスを基準に
   して、このパルスをＮブロックに分割し、この各ブロッ
   クの時間内における音響信号に対するそれぞれの周波数
   解析を行い、この解析によって得られた信号レベルを基
   に各ブロック毎の音響スペクトルパターンを周波数帯域
   とブロック番号とのマトリックスに現して、パターン認
   識を行うことを特徴とする回転体の診断方法。