JPH0557528B2 - - Google Patents

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JPH0557528B2
JPH0557528B2 JP26019387A JP26019387A JPH0557528B2 JP H0557528 B2 JPH0557528 B2 JP H0557528B2 JP 26019387 A JP26019387 A JP 26019387A JP 26019387 A JP26019387 A JP 26019387A JP H0557528 B2 JPH0557528 B2 JP H0557528B2
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Japan
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vibration
data
detection
abnormality
amplitude
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Toshihiro Noda
Yukimi Kano
Katsuro Momoeda
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は蒸気タービン・発電機プラント等、高
速回転機械の運転状態の異常徴候の早期検出およ
びその診断を軸振動の検出値に基づいて行う回転
機械の診断装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is directed to the early detection and diagnosis of abnormal signs in the operating conditions of high-speed rotating machinery such as steam turbines and generator plants by detecting shaft vibration. This invention relates to a diagnostic device for rotating machines based on values.

(従来の技術) 一般に回転機械の運転中の異常の大部分は軸振
動の変化として現われる。特に発電プラント用の
蒸気タービン・発電ユニツト等では数十〜数百ト
ンのロータが高速で回転しており、微小な振動も
重大の事故に発展する恐れがある。そこで運転中
の振動現象を把握するため、各軸受部で振動を検
出するとともにレコーダによつて連続記録し、運
転上の注意を喚起する警報値を設定して振動検出
値に基づいて運転制限等を行つている。さらに最
近は特開昭61−128128号公報に示すように運転制
限値に至る以前に異常徴候を検出し、さらに振動
周波数等の特徴から原因も診断する診断装置が提
案されている。
(Prior Art) Generally, most abnormalities during operation of rotating machines appear as changes in shaft vibration. Particularly in steam turbines, power generation units, etc. for power generation plants, rotors weighing tens to hundreds of tons rotate at high speed, and even minute vibrations can lead to serious accidents. Therefore, in order to understand vibration phenomena during operation, vibrations are detected at each bearing part and continuously recorded by a recorder, and an alarm value is set to call for caution when driving. Based on the detected vibration value, operation restrictions are etc. is going on. Furthermore, recently, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-128128, a diagnostic device has been proposed that detects abnormality symptoms before the operating limit value is reached and further diagnoses the cause from characteristics such as vibration frequency.

第8図に蒸気タービン・発電機ユニツト1の従
来の診断装置を示す。高・中圧タービン2、低圧
タービン3a,3b、および発電機4の各ロータ
を支える軸受部5a,…5iに各ロータの軸振動
を検出する振動検出器6a,…6iが設けられて
いる。また、ロータの回転数を検出する回転計
7、各軸受部5a,…5iでの軸振動の位相を検
出する際に基準となるパルスを発生する位相基準
パルス発信器8、および発電機出力(負荷)や蒸
気温度、軸受温度等プラントの運転状態を検出す
る各種センサ群9が設置されている。そして回転
計7および各種センサ群9の出力が、中央操作盤
10内に設けられる運転監視装置11に送られ、
振動検出器6a,…6iおよび位相基準パルス発
信器8の出力が中央操作盤10内に設けられる振
動監視装置12に送られて常時チエツクされ、所
定の制限値を越える場合には、警報装置13に指
令信号が発せられ、警報や自動トリツプの信号が
出力される。なお、振動検出器6a,…6i、回
転計7、位相基準パルス発信器8、および各種セ
ンサ群9の出力は、アナログ型の連続記録計14
にも送られ記録される。また振動検出器6a,…
6iおよび位相基準パルス発信器8の出力である
振動データは、振動監視装置12によつてA/D
変換され、軸振動診断装置30に送られて診断が
行われる。この軸振動診断装置30は、計算機を
用い、異常診断を行つて運転員を支援するシステ
ムである。上記A/D変換された振動データは所
定のしきい値と比較され、異常徴候が異常徴候検
出装置16によつて検出される。また、上記A/
D変換された振動データに基づいて軸振動の周波
数成分の分布が周波数分析器17によつて解析さ
れる。そして、各種センサ群9、異常徴候検出装
置16、および周波数分析器17の各出力、なら
びにメモリ21に記憶された過去の履歴データに
基づいて、異常徴候の原因の診断が診断部19に
よつて行われ、その結果が表示装置20によつて
表示されるとともに、診断に使用された各種デー
タおよび診断結果がメモリ21に記憶される。
FIG. 8 shows a conventional diagnostic device for the steam turbine/generator unit 1. Vibration detectors 6a, . . . 6i are provided in bearings 5a, . Additionally, there is a tachometer 7 that detects the rotational speed of the rotor, a phase reference pulse transmitter 8 that generates a reference pulse when detecting the phase of shaft vibration in each bearing section 5a,...5i, and a generator output ( A group of various sensors 9 are installed to detect the operating status of the plant, such as load), steam temperature, and bearing temperature. The outputs of the tachometer 7 and various sensor groups 9 are then sent to the operation monitoring device 11 provided in the central operation panel 10.
The outputs of the vibration detectors 6a, . . . 6i and the phase reference pulse transmitter 8 are sent to a vibration monitoring device 12 provided in the central operation panel 10, where they are constantly checked. If a predetermined limit value is exceeded, an alarm device 13 is activated. A command signal is issued, and a warning or automatic trip signal is output. The outputs of the vibration detectors 6a, ... 6i, the tachometer 7, the phase reference pulse transmitter 8, and the various sensor groups 9 are connected to an analog continuous recorder 14.
It will also be sent and recorded. In addition, vibration detectors 6a,...
6i and the output of the phase reference pulse transmitter 8 are sent to the A/D by the vibration monitoring device 12.
It is converted and sent to the shaft vibration diagnosis device 30 for diagnosis. This shaft vibration diagnosis device 30 is a system that uses a computer to perform abnormality diagnosis and support an operator. The A/D converted vibration data is compared with a predetermined threshold value, and an abnormality sign is detected by the abnormality sign detection device 16. In addition, the above A/
The frequency analyzer 17 analyzes the frequency component distribution of shaft vibration based on the D-converted vibration data. The diagnostic unit 19 then diagnoses the cause of the abnormality symptom based on the outputs of the various sensor groups 9, the abnormality symptom detection device 16, and the frequency analyzer 17, as well as past history data stored in the memory 21. The results are displayed on the display device 20, and various data used in the diagnosis and the diagnosis results are stored in the memory 21.

(発明が解決しようとする問題点) 回転機械の軸振動は運転状態の異常の程度によ
り急激に変化することがあることから、異常徴候
の早期検出、異常程度の早期診断が要求され、い
わゆるオンライン、リアルタイム特性が必要とな
る。しかしながらこれらの診断結果はプラントの
運転に直接寄与することが期待されていることか
ら、異常徴候検出の誤動作の防止も重要な課題と
なる。例えば第9図は従来の異常徴候検出の一方
法を示すもので、軸振動振幅レベルとその時の振
幅増加率の値により、正常域、警報域、トリツプ
域に判定領域を区別し、緊急度を判定している。
さらに上記判定に使用する振幅レベルと振幅増加
率はA/D変換後のデータのバラツキによる異常
徴候検出の誤動作を防止するため、第10図に示
すように検出時点tiでの計測値Vi以前のn個のデ
ータVi-o+1〜Viを最小二乗法による一時近似式 V=α・T+ρ ……(1) で求めた値、V(振動振幅レベル)、α(振幅増加
率)を使用する。ここでTはサンプリングインタ
ーバルと個数で定まるサンプリングタイムであ
る。
(Problem to be solved by the invention) Since the shaft vibration of rotating machinery can change rapidly depending on the degree of abnormality in the operating condition, early detection of abnormality symptoms and early diagnosis of the degree of abnormality are required. , real-time characteristics are required. However, since these diagnostic results are expected to directly contribute to plant operation, prevention of malfunctions in detecting abnormality symptoms is also an important issue. For example, Fig. 9 shows a conventional method for detecting abnormality symptoms. Based on the shaft vibration amplitude level and the value of the amplitude increase rate at that time, judgment areas are distinguished into normal range, alarm range, and trip range, and the degree of emergency is determined. Judging.
Furthermore, the amplitude level and amplitude increase rate used for the above judgment are determined by the measured value V i at the detection time t i as shown in FIG. The value obtained from the previous n pieces of data V i-o+1 to V i using the least squares method using the temporary approximation formula V=α・T+ρ...(1), V (vibration amplitude level), α (amplitude increase rate) ). Here, T is a sampling time determined by the sampling interval and the number of samples.

このような処理を行うことで、データのバラツ
キによる異常徴候検出の誤動作は防止できる。し
かしながら、変化を平均化することにより、微小
に変化する異常徴候を検出できないことがある。
特に、回転機械の振動異常の大半を占めるアンバ
ランス振動の内、重大な事故に発展する恐れがあ
るものに、羽根飛散など回転部の“機械的アンバ
ランス”変化によるものと、“ラビング”など静
止部との接触などによるロータの曲りに起因する
ものがあるが、両者は振動の瞬時値の振動特性が
類似しているため、その前後の変化形態の差が大
きな決め手となる。
By performing such processing, it is possible to prevent malfunctions in abnormality symptom detection due to data variations. However, by averaging changes, abnormal signs that change minutely may not be detected.
In particular, among the unbalanced vibrations that account for the majority of vibration abnormalities in rotating machinery, those that can lead to serious accidents include those caused by "mechanical unbalance" changes in rotating parts such as flying blades, and "rubbing". Some of this is caused by bending of the rotor due to contact with a stationary part, etc., but since the vibration characteristics of the instantaneous value of the vibration are similar in both cases, the difference in the form of change before and after the vibration is the deciding factor.

従来はデジタル値による警報の他、アナログ型
の連続記録計14によりこれらの情報を記録し、
運転員の経験や専門知識に基づいて判定が行なわ
れてきた。しかし、計算機による運転支援の診断
システムでは、初期の診断時に人間の判断を介在
させることはオンライン性、リアルタイム性を損
うことになり、所用の目的を満足しないという問
題点が生じる。
Conventionally, in addition to alarms using digital values, this information was recorded using an analog continuous recorder 14.
Judgments have been made based on the operator's experience and expertise. However, in computer-based driving support diagnostic systems, intervening human judgment at the time of initial diagnosis impairs online performance and real-time performance, resulting in the problem that the system does not meet its intended purpose.

本発明は、上記問題点を考慮して成されたもの
であつてオンライン性およびリアルタイム性に優
れた回転機械の診断装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a rotating machine diagnostic device that is excellent in online performance and real-time performance.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明による回転機械の診断装置は、回転機械
の軸振動を検出する検出器と、この検出器の検出
信号A/D変換するA/D変換器と、このA/D
変換器によつてA/D変換された振動データに基
づいて回転機械の運転状態に異常徴候が有するか
どうかを検出する異常徴候手段と、A/D変換さ
れた振動データに基づいて周波数分析を行う周波
数分析手段と、異常徴候が検出された時刻前後の
振動データに基づいて突変事象が有するかどうか
を検出する突変事象検出手段と、回転機械の異常
運転データを記憶するメモリと、異常徴候検出手
段によつて異常徴候が検出された場合に周波数分
析手段の出力、突変事象検出手段の出力、回転機
械の現在の運転データ、およびメモリに記憶され
ている過去の異常運転データに基づいて異常徴候
の診断を行うとともに診断に使用したデータおよ
び診断結果をメモリに記憶させると診断部と、こ
の診断部によつて診断された診断結果を表示する
表示手段とを備えたことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) A diagnostic device for a rotating machine according to the present invention includes a detector for detecting shaft vibration of the rotating machine, an A/D converter for A/D converting a detection signal of the detector, This A/D
An abnormality indication means for detecting whether or not there is an abnormality sign in the operating state of the rotating machine based on the vibration data converted from A/D by the converter; and a frequency analysis means based on the vibration data converted from A/D. a frequency analysis means for detecting an abnormality, a sudden event detection means for detecting whether a sudden event occurs based on vibration data before and after the time when an abnormality symptom is detected, a memory for storing abnormal operation data of the rotating machine, and a memory for storing abnormal operation data of the rotating machine; When an abnormality symptom is detected by the symptom detection means, based on the output of the frequency analysis means, the output of the sudden event detection means, the current operating data of the rotating machine, and the past abnormal operation data stored in the memory. The present invention is characterized by comprising a diagnostic unit for diagnosing abnormal signs and storing data used in the diagnosis and diagnostic results in a memory, and display means for displaying the diagnostic results diagnosed by the diagnostic unit. do.

(作用) このように構成された本発明による回転機械の
診断装置において、A/D変換された振動データ
に基づいて、回転機械の運転状態に異常徴候が有
るかどうかが異常徴候検出手段によつて検出され
る。
(Function) In the rotating machine diagnostic device according to the present invention configured as described above, the abnormality sign detection means determines whether or not there is an abnormality sign in the operating state of the rotary machine based on the A/D converted vibration data. detected.

また、A/D変換された振動データに基づいて
周波数分析手段によつて周波数分析が行われる。
そして、上記異常徴候検出手段によつて異常徴候
が検出されると、異常徴候が検出された時刻前後
の振動データに基づいて、異常徴候が検出された
時刻前後の軸振動の変化の傾向に突変事象が有る
かどうかが突変事象検出手段によつて検出され、
この検出結果、周波数分析手段の出力、回転機械
の現在の運転データ、およびメモリに記憶されて
いる過去の異常運転データに基づいて、異常徴候
の診断が診断部によつて行なわれるとともに、診
断結果が表示手段によつて表示されることによ
り、本発明による回転機械の診断装置は人間の判
断を介在させることがなく、オンライン性および
リアルタイム性に優れたものとなる。
Furthermore, frequency analysis is performed by the frequency analysis means based on the A/D converted vibration data.
When an abnormality sign is detected by the abnormality sign detection means, the trend of changes in shaft vibration before and after the time when the abnormality sign is detected is detected based on the vibration data before and after the time when the abnormality sign is detected. Whether or not there is an unusual event is detected by the unusual event detection means,
Based on this detection result, the output of the frequency analysis means, the current operating data of the rotating machine, and the past abnormal operating data stored in the memory, the diagnostic section diagnoses the abnormality symptoms, and also By displaying the information on the display means, the rotating machine diagnostic apparatus according to the present invention does not involve human judgment, and is excellent in online performance and real-time performance.

(実施例) 第1図および第2図を用いて本発明による回転
機械の診断装置の一実施例を説明する。この実施
例の診断装置は、第8図に示した従来の診断装置
と同様、高中圧タービン2、低圧タービン3a,
3b、および発電機4からなる蒸気タービン・発
電ユニツト1に使用され、振動検出器6a,…6
i、回転計7、位相基準パルス発信器8、各種セ
ンサ群9、運転監視装置11、振動監視装置1
2、警報装置13、記録計14および軸振動診断
装置15を備えている。軸振動診断装置15以外
は、従来の技術の項で説明済のため説明を省略す
る。
(Embodiment) An embodiment of a rotating machine diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The diagnostic device of this embodiment is similar to the conventional diagnostic device shown in FIG.
3b and a generator 4, and vibration detectors 6a,...6.
i, tachometer 7, phase reference pulse transmitter 8, various sensor groups 9, operation monitoring device 11, vibration monitoring device 1
2, an alarm device 13, a recorder 14, and a shaft vibration diagnosis device 15. Since the components other than the shaft vibration diagnosis device 15 have already been explained in the section of the prior art, their explanation will be omitted.

軸振動診断装置15は異常徴候検出装置16
と、周波数分析器17と、突変事象検出装置18
と、診断部19と、表示装置20と、メモリ21
とを有している。振動監視装置12においてA/
D変換された振動データは、軸振動診断装置15
内の周波数分析器17に伝送され、周波数成分の
分布が求められるとともに、異常徴候検出装置1
6にも伝送される。A/D変換された振動データ
および周波数分析器17の出力に基づいて、次の
各項目の値 (1) 振動振幅レベルV (2) 振幅増加率α (3) 瞬時値の振幅変化量 (各サンプリングデータの1回前のデータとの
差) △Vp=Vi−Vi-1 (4) 周波数帯域毎の周波数成分の変化 (5) 標準データ(例えば過去の実績データ)から
の偏差 (6) 位相変化(ベクトル変化量) 等がそれぞれの制限値を越えているかどうかが異
常徴候検出装置16によつて判定され、この判定
結果に基づいて異常徴候の有無が検出される。例
えば、上記(1)〜(6)項の値のうち少なくとも一つの
値が制限値を越えた場合に、第2図に示すように
異常徴候検出装置16によつて異常徴候が有ると
判定される。なお(4)〜(6)項は、診断システム、知
識ベースの構成方法により追加したり、削除しう
る項であつて第2図においては1つの項にまとめ
てある。
The shaft vibration diagnosis device 15 is an abnormality symptom detection device 16
, a frequency analyzer 17 , and a sudden event detection device 18
, a diagnostic section 19 , a display device 20 , and a memory 21
It has In the vibration monitoring device 12, A/
The D-converted vibration data is sent to the shaft vibration diagnosis device 15.
The frequency components are transmitted to the frequency analyzer 17 in the device 1, and the distribution of frequency components is determined.
6 is also transmitted. Based on the A/D converted vibration data and the output of the frequency analyzer 17, the values of the following items (1) Vibration amplitude level V (2) Amplitude increase rate α (3) Amount of amplitude change in instantaneous value (each (difference between sampling data and previous data) △V p = V i −V i-1 (4) Change in frequency components for each frequency band (5) Deviation from standard data (for example, past performance data) ( 6) The abnormality sign detection device 16 determines whether the phase change (vector change amount), etc. exceeds each limit value, and the presence or absence of an abnormality sign is detected based on the result of this determination. For example, if at least one of the values in items (1) to (6) above exceeds the limit value, the abnormality sign detection device 16 determines that there is an abnormality sign as shown in FIG. Ru. Note that items (4) to (6) can be added or deleted depending on the configuration method of the diagnostic system and knowledge base, and are combined into one item in FIG. 2.

異常徴候検出装置16によつて異常徴候が検出
されると、突変事象検出装置18が作動し、次の
各項目の値 (1) 瞬時値の振幅変化量△Vp=Vi−Vi-1 (2) 平均値の差△Vn (3) 予測値の差△Vc がそれぞれの制限値を越えているかどうか判定さ
れ、上記3項目の値がすべてそれぞれの制限値を
越えている場合、第2図に示すように突変事象検
出装置18によつて突変事象が有ると判定され
る。ここで平均値の差△Vnとは異常徴候検出
(ti)以前のn個の振幅データVi-o,…Vi-1の平均
値と、検出後のn個の振幅データVi,…Vi+o-1
平均値との差を示し、予測値の差△Vcは、異常
徴候検出以前の振動データから最小二乗法によつ
て一次近似式で求めた検出時刻tiの振動振幅値
V′と検出以後のデータから最小二乗法によつて
一次近似式で求めた時刻tiでの振動振幅値V″との
差である。ここでV′およびV″は(1)式を用いると
次のように表わされる。
When an abnormality symptom is detected by the abnormality symptom detection device 16, the sudden event detection device 18 is activated, and the value of each of the following items (1) Amount of amplitude change in instantaneous value △V p =V i −V i -1 (2) Difference in average value △V n (3) Difference in predicted value △V c is judged whether it exceeds each limit value, and the values of the above three items all exceed their respective limit values. In this case, as shown in FIG. 2, the sudden event detection device 18 determines that there is a sudden event. Here, the difference in average value △V n is the average value of n pieces of amplitude data V io ,...V i-1 before abnormality symptom detection (t i ) and n pieces of amplitude data V i ,... after detection. It shows the difference from the average value of V i + o-1 , and the predicted value difference △V c is the vibration at the detection time t i calculated by the least squares method from the vibration data before the abnormality symptom detection. amplitude value
It is the difference between V′ and the vibration amplitude value V″ at time t i , which is obtained from the data after detection using the least squares method using a first-order approximation formula. Here, V′ and V″ are calculated using equation (1). is expressed as follows.

V′=α′・T+β′;(Vi-o、…Vi-1) V″=β″;(Vi、…Vi+o-1)……(2) なお、上記平均値の演算には単純平均または加
重平均が用いられる。
V'=α'・T+β'; (V io ,...V i-1 ) V''=β''; (V i ,...V i+o-1 )...(2) In addition, in the calculation of the above average value, A simple average or a weighted average is used.

次に、周波数分析器17によつて高速フーリエ
変換(FFT)されて求められた周波数成分の分
布、および運転監視装置11を介して伝送された
回転計7の出力に基づいて同期振動かどうかが診
断部19によつて判定される。この判定結果、お
よび異常徴候検出装置16の出力、ならびに突変
事象検出装置18の出力に基づいて、異常徴候検
出装置16によつて検出された異常徴候が機械的
アンバランスによるものか、またはラビング等静
止部との接触などによるロータの曲りによるもの
なのかが診断部19によつて診断される。そして
機械的アンバランスと診断された場合、運転監視
装置11を介して伝送された蒸気タービン・発電
ユニツト1の運転データ、およびメモリ21に記
憶された過去の履歴データに基づいて、カツプリ
ングずれなのか、または羽根部飛散によるものな
のかがさらに診断部19によつて診断される。こ
の診断部19によつて診断された結果は、表示装
置20によつて表示されるとともに、診断に使用
されたデータと一緒にメモリ21に記憶される。
Next, it is determined whether or not the vibration is synchronous based on the distribution of frequency components determined by fast Fourier transform (FFT) by the frequency analyzer 17 and the output of the tachometer 7 transmitted via the operation monitoring device 11. The determination is made by the diagnostic unit 19. Based on this determination result, the output of the abnormality sign detection device 16, and the output of the sudden event detection device 18, it is determined whether the abnormality sign detected by the abnormality sign detection device 16 is due to mechanical imbalance or rubbing. The diagnostic unit 19 diagnoses whether the rotor is bent due to contact with a stationary part or the like. If a mechanical imbalance is diagnosed, it is determined based on the operating data of the steam turbine/power generation unit 1 transmitted via the operation monitoring device 11 and past history data stored in the memory 21 whether it is due to coupling misalignment. The diagnosis section 19 further diagnoses whether the problem is due to , scattering of the blade part, or the scattering of the blade part. The results diagnosed by the diagnostic section 19 are displayed on the display device 20 and are stored in the memory 21 together with the data used for diagnosis.

次に、同期振動であると診断されたときに異常
徴候が機械的アンバランスによるものなのかラビ
ングによるものなのかの診断方法を第3図および
第4図を用いて説明する。まず第3図に示すよう
に時刻tiにおいて振動振幅が大きく変化する、い
わゆる突変事象が有る場合を説明する。時刻ti-1
までは、振幅値V、および振幅増加率α、ならび
に瞬時値の変化量△Vpともそれぞれのしきい値
VAおよびαAならびにA1を越えていない。時刻ti
になると振幅値Vならび瞬時値の変化量△V6
それぞれのしきい値VAおよびA1を越え、異常徴
候検出装置16によつて異常徴候が検出される。
そして時刻ti+o-1になると検出時刻ti前のn個の振
動振幅データVi-o、…Vi-1の平均値と、検出時刻
以後のn個の振動振幅データVi、…Vi+o-1との平
均値の差の絶対値△Vnが対応するしきい値A2
越え、予測値の差△Vcも対応するしきい値A3
越え、しかも△Vn△Vcとなることにより突変
事象検出装置18によつて突変事象であると判定
される。すると診断部19によつて異常徴候は機
械的アンバランスによるものと診断される。次に
ラビングが生じた場合の振動振幅の急増の様子を
第4図に示す。時刻tiの前では、振幅値Vおよび
瞬時値の変化量△Vpはそれぞれのしきい値VA
よびA1を越えていないが振幅増加率αはしきい
値αAを越えている。時刻ti以後は、振幅値Vおよ
び振幅増加率αならびに瞬時値の変化量△Vp
もそれぞれのしきい値を越える。
Next, a method for diagnosing whether an abnormality symptom is caused by mechanical imbalance or rubbing when synchronous vibration is diagnosed will be explained using FIGS. 3 and 4. First, as shown in FIG. 3, a case where there is a so-called sudden event in which the vibration amplitude changes greatly at time t i will be described. time t i-1
Up to, the amplitude value V, the amplitude increase rate α, and the amount of change in instantaneous value △V p are all set to their respective thresholds.
V A and α A and A 1 are not exceeded. time t i
Then, the amount of change ΔV 6 in the amplitude value V and the instantaneous value exceeds the respective threshold values V A and A 1 , and the abnormality sign detection device 16 detects an abnormality sign.
Then, at time t i+o-1 , the average value of n pieces of vibration amplitude data V io , ...V i-1 before detection time t i and n pieces of vibration amplitude data V i , ...V after detection time The absolute value of the difference in mean value from i+o-1 △V n exceeds the corresponding threshold A 2 , the difference in predicted values △V c also exceeds the corresponding threshold A 3 , and △V n When ΔV c is reached, the sudden event detection device 18 determines that the event is a sudden event. Then, the diagnostic section 19 diagnoses that the abnormal symptom is due to mechanical imbalance. Next, FIG. 4 shows how the vibration amplitude rapidly increases when rubbing occurs. Before time t i , the amplitude value V and the amount of change ΔV p in the instantaneous value do not exceed the respective thresholds V A and A 1 , but the amplitude increase rate α exceeds the threshold α A. After time t i , the amplitude value V, the amplitude increase rate α, and the amount of change in instantaneous value ΔV p exceed their respective thresholds.

一方、時刻tiの前後の平均値の差△Vnはしきい
値A2を越えるが、予測値の差△Vcは小さくてし
きい値A3を越えず、しかも△Vn≫△Vcとなる。
したがつて突変事象検出装置18によつて突変事
象はないと判定される。この判定結果に基づい
て、異常徴候検出装置16によつて検出された異
常徴候はラビング等によるものと診断部19によ
つて診断される。
On the other hand, the difference △V n between the average values before and after time t i exceeds the threshold A 2 , but the difference △V c between the predicted values is small and does not exceed the threshold A 3 , and △V n ≫△ It becomes V c .
Therefore, the sudden event detection device 18 determines that there is no sudden event. Based on this determination result, the diagnosis unit 19 diagnoses that the abnormality sign detected by the abnormality sign detection device 16 is caused by rubbing or the like.

以上述べたことから本実施例の診断装置によれ
ば突変事象の有無を人間を介在させることなく、
リアルタイムで判定することが可能となる。
From the above, the diagnostic device of this embodiment can detect the presence or absence of an unexpected event without human intervention.
It becomes possible to judge in real time.

なお、第1図に説明した実施例においては、周
波数分析器17を軸振動診断装置15に内有させ
る構成をとつたが、第5図に示すように独立型で
の構成も可能である。
In the embodiment illustrated in FIG. 1, the frequency analyzer 17 is included in the shaft vibration diagnosis device 15, but an independent configuration is also possible as shown in FIG.

すなわち、軸振動診断装置15aが異常徴候検
出装置16、突変事象検出装置18、診断部1
9、表示装置20、およびメモリ21からなるよ
うに構成しても良い。
That is, the shaft vibration diagnosis device 15a includes the abnormality symptom detection device 16, the sudden event detection device 18, and the diagnosis section 1.
9, a display device 20, and a memory 21.

なお、A/D変換後のデータのバラツキによる
誤動作を防止するため、瞬時値の変化量△Vp
関しては、第6図に示すように瞬時値の変化量△
Vpがしきい値を越え、さらに突変事象が突変事
象検出装置18によつて確認された後、すなわ
ち、平均値の差および予測値の差がそれぞれのし
きい値を越えたときに異常徴候が有ると異常徴候
検出装置16によつて判定させることも可能であ
る。
In addition, in order to prevent malfunctions due to variations in data after A/D conversion, the amount of change in instantaneous value △V p is changed as shown in Figure 6.
After V p exceeds the threshold and a sudden event is confirmed by the sudden event detection device 18, that is, when the difference in average values and the difference in predicted values exceed their respective thresholds. It is also possible to have the abnormality sign detection device 16 determine that there is an abnormality sign.

また突変事象の検出は、瞬時値の変化量、平均
値の差および予測値の差を用いないで、第7図b
に示すように振幅増加率αの変化の特徴、すなわ
ち「急増後急減」のパターンによつて検出するこ
とも可能である。
In addition, sudden events can be detected without using the amount of change in instantaneous values, the difference in average values, and the difference in predicted values.
It is also possible to detect it based on the characteristics of the change in the amplitude increase rate α, that is, the pattern of “sudden increase followed by sudden decrease” as shown in FIG.

第7図aは突変事象があるときの振幅値のグラ
フであり、第7図bは第7図aに対応する振幅増
加率αの変化を示すグラフである。この時の振幅
増加率αの変化はある時刻までは急増するがその
後急減するパターンとなる。
FIG. 7a is a graph of amplitude values when there is a sudden event, and FIG. 7b is a graph showing changes in the amplitude increase rate α corresponding to FIG. 7a. At this time, the change in the amplitude increase rate α shows a pattern in which it increases rapidly until a certain time, but then decreases rapidly.

第7図cはラビング等が生じているときの振幅
値のグラフであり、第7図dは対応する振幅増加
率αのグラフである。この時の振幅増加率αは
徐々に増加している。第7図eは、突変事象およ
びラビング等が生じていない時の振幅値Vのグラ
フであり、第7図fは対応する振幅増加率αのグ
ラフである。この時の振幅増加率αは徐々に減少
している。このような振幅増加率αの変化のパタ
ーンから突変事象を検出する場合は、誤動作防止
のため変化が繰り返さない等の防止回路を入れる
必要がある。
FIG. 7c is a graph of amplitude values when rubbing etc. occur, and FIG. 7d is a graph of the corresponding amplitude increase rate α. At this time, the amplitude increase rate α is gradually increasing. FIG. 7e is a graph of the amplitude value V when no sudden event or rubbing occurs, and FIG. 7f is a graph of the corresponding amplitude increase rate α. At this time, the amplitude increase rate α is gradually decreasing. When detecting a sudden event from such a pattern of changes in the amplitude increase rate α, it is necessary to install a prevention circuit that prevents changes from repeating to prevent malfunctions.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、突変事象の有無を人間を介在
させることなくリアルタイムで判定可能な回転機
械の診断装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a diagnostic device for a rotating machine that can determine the presence or absence of a sudden event in real time without human intervention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による回転機械の診断装置の実
施例を示すブロツク図、第2図は第1図に示す実
施例の作用を説明するブロツク図、第3図は突変
事象が生じたときの振幅の変化を示すグラフ、第
4図はラビング等が生じたときの振幅の変化を示
すグラフ、第5図は第1図に示す実施例の第1の
変形例を示すブロツク図、第6図は第1図に示す
実施例の第2の変形例を示すブロツク図、第7図
は本発明にかかる突変事象検出装置の他の検出方
法を説明する、振幅値Vおよびその対応する振幅
増加率αの変化を示すグラフ、第8図は従来の診
断装置を示すブロツク図、第9図および第10図
は従来の診断装置の軸振動監視方法を説明するグ
ラフである。 1……蒸気タービン・発電機ユニツト、2……
高中圧タービン、3a,3b……低圧タービン、
4……発電機、5a〜5i……軸受、6a〜6i
……振動検出器、7……回転計、8……位相基準
パルス発信器、9……各種センサ群、10……中
央操作盤、11……運転監視装置、12……振動
監視装置、13……警報装置、14……記録計、
15……軸振動診断装置、16……異常徴候検出
装置、17……周波数分析器、18……突変事象
検出装置、19……診断部、20……表示装置、
21……メモリ。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the rotating machine diagnostic device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram illustrating the operation of the embodiment shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram illustrating the operation when a sudden event occurs. FIG. 4 is a graph showing changes in amplitude when rubbing etc. occur; FIG. 5 is a block diagram showing a first modification of the embodiment shown in FIG. 1; FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a second modification of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 7 is an amplitude value V and its corresponding amplitude, illustrating another detection method of the sudden event detection device according to the present invention. FIG. 8 is a block diagram showing a conventional diagnostic device, and FIG. 9 and FIG. 10 are graphs illustrating a shaft vibration monitoring method of a conventional diagnostic device. 1...Steam turbine/generator unit, 2...
High and intermediate pressure turbine, 3a, 3b...low pressure turbine,
4... Generator, 5a-5i... Bearing, 6a-6i
... Vibration detector, 7 ... Tachometer, 8 ... Phase reference pulse transmitter, 9 ... Various sensor groups, 10 ... Central operation panel, 11 ... Operation monitoring device, 12 ... Vibration monitoring device, 13 ...Alarm device, 14...Recorder,
15... Shaft vibration diagnosis device, 16... Abnormal symptom detection device, 17... Frequency analyzer, 18... Sudden event detection device, 19... Diagnosis section, 20... Display device,
21...Memory.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 回転機械の軸振動を検出する検出器と、この
検出器の検出信号をA/D変換するA/D変換器
と、A/D変換された振動データに基づいて周波
数分析を行う周波数分析手段と、前記A/D変換
器によつてA/D変換された振動データ及び周波
数分析手段の出力に基づいて前記回転機械の運転
状態に異常徴候が有るかどうかを検出する異常徴
候検出手段と、異常徴候が検出された時に、A/
D変換された振動データに基づいて異常徴候検出
時刻前後の軸振動の瞬時値の振幅変化量、異常徴
候検出以前および検出後の軸振動の振幅データの
各々の平均値の差、および各々の予測値の差を演
算し、前記瞬時値の振幅変化量および平均値の差
ならびに予測値の差がすべて各々制限値を超えて
いる場合にのみ突変事象が有ると判定する突変事
象検出手段と、前記回転機械の異常運転データを
記憶するメモリと、前記周波数分析手段の出力お
よび前記回転機械の回転速度の検出出力に基づい
て同期振動かどうかを判定するとともに、この判
定結果、前記異常徴候検出手段の出力、前記突変
事象検出手段の出力、前記回転機械の現在の運転
データ、および前記メモリに記憶されている過去
の異常運転データに基づいて前記異常徴候の診断
を行い、更にこの診断に使用したデータおよび診
断結果を前記メモリに記憶させる診断部と、この
診断部によつて診断された診断結果を表示する表
示手段と、を備えたことを特徴とする回転機械の
診断装置。
1. A detector that detects shaft vibration of a rotating machine, an A/D converter that A/D converts the detection signal of this detector, and a frequency analysis means that performs frequency analysis based on the A/D converted vibration data. and an abnormality sign detection means for detecting whether or not there is an abnormality sign in the operating state of the rotating machine based on the vibration data A/D converted by the A/D converter and the output of the frequency analysis means. When abnormal symptoms are detected, A/
Based on the D-converted vibration data, the amount of change in the amplitude of the instantaneous value of shaft vibration before and after the abnormal symptom detection time, the difference between the average values of the shaft vibration amplitude data before and after the abnormal symptom detection, and each prediction. A sudden event detection means that calculates the difference between the values and determines that there is a sudden event only when the amplitude change amount of the instantaneous value, the difference between the average value, and the difference between the predicted values each exceed a limit value. , a memory for storing abnormal operation data of the rotary machine, and a determination as to whether or not the vibration is synchronous based on the output of the frequency analysis means and the detection output of the rotational speed of the rotary machine, and the determination result and the abnormality symptom detection. diagnosing the abnormality symptom based on the output of the means, the output of the sudden event detection means, current operation data of the rotating machine, and past abnormal operation data stored in the memory; A diagnosing device for a rotating machine, comprising: a diagnosing section that stores used data and diagnostic results in the memory; and a display means that displays the diagnostic results diagnosed by the diagnosing section.
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