JPH07174617A - 回転機器健全性診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の回転機器を有するシステムにおいて、
回転機器の健全性診断精度を向上する。 【構成】 回転機器対応に設けられた端末システム２０
０Ｔn（ｎ＝１，２，・・・）でデータ収集システム２
０５により回転機器のデータを収集し、診断ルールファ
イル２０４のルールを用いて端末計算機２０１で対応機
器の診断処理を行う。収集データ及び診断結果はファイ
ル２０３に格納しておき、必要に応じてホストシステム
１００へ通信部２０２、１０２を経由して送る。ホスト
システム１００では、これらのデータを診断ルールファ
イル１０４のルールで解析して診断する。このとき、複
数の機器の診断結果やデータを比較することで、診断が
正確に行え、またその結果を診断ルール修正ツール１０
５で診断ルールに反映させる。 【効果】 各端末システムの情報を比較して診断を行
い、ルールもその結果に応じて修正してゆけるから、診
断を自動的かつ正確に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機器の健全性を評
価するための回転機器健全性診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントなどのシステムにお
いては、タービン、ポンプ、モータ等の回転機器がその
システムの重要な役割を担っている。このため回転機器
の運転状態監視、故障の早期発見などを目的とした診断
システムが用いられる。回転機器の監視・診断には、そ
の回転速度などとともに、回転にともない発生する機械
的振動を計測するのが基本となる。たとえば、山口他
「回転機械の振動による異常診断システム」（三菱重工
技報Vol.24, No.5,1989-9）に記載のように、回転機器
の振動を計測し、その振動の大きさや振動の周波数分析
結果を行って回転機器を診断している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
れば、個々の回転機器の診断を行うことができるが、多
くの原因がからみあっている場合は自動的で正確な診断
は不可能で、会話型システムとして種々のデータをオペ
レータが読みだし判断するようにしている。

【０００４】本発明の目的は、複数の機器のデータを比
較評価し、診断ルールを用いて自動的に異常原因の推
定、診断を確実に行える回転機器健全性診断システムを
提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、複数の回
転機器を備えたプラントの運転デ−タ等を用いて回転機
器の健全性を診断する回転機器健全性診断システムにお
いて、回転機器の振動デ−タおよび他の関連デ−タを含
む計測データを収集するためのデ−タ収集手段、該手段
により収集したデ−タを基に当該回転機器の健全性を診
断するための端末診断手段、およびセンターシステムと
の通信手段を備えたところの回転機器対応に設けられた
端末システムと、各端末システムとの通信手段、各端末
システムの計測データ及び診断結果データを記憶するた
めのサイト情報ファイル、該サイト情報ファイルデ−タ
のデータを用いて回転機器の健全性を診断するための診
断ルールを格納した診断ル−ルファイル、上記診断ル−
ルの追加・修正を行うための診断ル−ル修正ツ−ル、及
び上記各ファイルとツールを用いて診断を実行し、診断
結果や各サイト（診断対象の回転機器）の情報を表示手
段に表示するホスト計算手段を備えたホストシステムと
から構成し、上記ホスト計算手段は、複数の端末システ
ムの複数の計測データの相関と、過去の異常発生データ
と、機器の構造的特徴データとを用いて異常の種類や部
位を推定し、表示手段に表示することにより達成され、
また上記診断ル−ルファイルは、計測デ−タ及びその分
析デ−タと回転機器の異常との関連を示す回転機器診断
ル−ルを格納した回転機器診断ル−ルファイルと、計測
デ−タ及びその分析デ−タと計測系の異常との関連を示
す計測系診断ル−ルを格納した計測系診断ル−ルファイ
ルと、計測データまたはその分析データとその値とを比
較して機器の診断を行うしきい値を格納したしきい値デ
−タファイルと、診断結果の確信度を与える確信度ファ
イルとを有し、上記計測系診断ル−ルファイルを用いて
計測系の診断を行えるようにしたことにより達成され
る。

【０００６】

【作用】端末システムのデ−タ収集手段でデ−タと端末
診断手段で行った診断結果とを通信手段を通じて、ホス
トシステムに転送する。ホストシステムでは、各端末シ
ステムの情報を受信後、各サイト情報ファイルに保管
し、必要に応じて比較表示する。比較表示により、各サ
イト共通ル−ルや、特定のサイト固有のル−ルを導きだ
し、診断ル−ル修正ツ−ルにより診断ル−ルを修正す
る。これにより、複数のサイトデ−タを比較評価し、診
断ル−ルの高度化を図ることができる。また、計測系の
異常診断を行えるから、診断結果の確信度が向上する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。図１は、原子力発電プラントに適用した本発明の回
転機器健全性診断システムの一実施例のブロック図であ
る。ここで回転機器とは、１つの原子力プラントにおい
ては、４０〜６０台程度のポンプ、ポンプを駆動するモ
ータ（４０〜６０台）、更には数台のタービンを含む。
本システムは大別すると、サイトの情報を集中管理する
ためのセンタ−に設置されたホストシステム１００と、
サイトＳn（ｎ＝１，２，・・・）で情報を処理する端
末システム２００Ｔn（ｎ＝１，２，・・・）から構成
される。ホストシステム１００は、各種処理を実行する
ホスト計算機１０１、各サイトとの情報のやりとりを行
うための通信処理部１０２、各サイトの情報を保存する
ためのサイト情報ファイル１０３Ｆn、機器の健全性を
診断するための診断ル−ルファイル１０４、および診断
ル−ル修正ツ−ル１０５から構成され、また、端末シス
テム２００Ｔnは、端末システム内での各種処理を行う
端末計算機２０１、ホストシステム１００との情報のや
りとりを行うための通信処理部２０２、そのサイトの情
報を保存するファイル２０３、機器の健全性を診断する
ための診断ル−ルファイル２０４、および機器のデ−タ
を収集するデ−タ収集システム２０５から構成される。

【０００８】図２は、ホストシステム１００において実
行される処理のフロ−チャートである。まず、初期メニ
ュ−表示を行う（ステップ３０１）。ここでは原子力発
電プラントを対象としているものとする。このときの初
期メニュ−は、例えば図３に示すように、全国のプラン
ト配置を示すものである。

【０００９】次にデ−タ通信を行う（ステップ３０
２）。即ち、各サイトＳn に設置した端末システム２０
０Ｔnからホストシステム１００へ、サイトＳn におけ
るポンプなど回転機器の異常 有無を、通信処理部１０
２を介して転送する。通常は、ホストシステム１００側
から定期的に、あるいはオンデマンドで転送要求を出
し、その要求に従い端末システム２００Ｔn から回転機
器の異常有無を転送する。また、端末システム２０１Ｔ
n 側で機器の異常が判明した場合には、端末システム２
００Ｔn からホストシステム１００に対し、転送要求発
信の要求を出し、即座に異常有を転送するようにする。

【００１０】デ−タ通信の後、異常発生の判定を行い
（ステップ３０３）、異常があればステップ３０１の初
期メニュ−表示と同じ画面上で、異常のある回転機器
（サイト）Ｓx を示す部分の色を変えて、サイト異常表
示を行う（ステップ３０４）。このサイト異常表示を確
認した場合には、異常発生サイトＳx の詳細情報転送要
求を端末システム２００Ｔx に出す（ステップ３０
５）。端末システム２００Ｔxでは、異常発生機器のデ
−タあるいは異常発生と同じ機種のデ−タ等、ホストシ
ステム１００の要求に応じてデ−タ転送する。ホストシ
ステム１００では、その詳細デ−タを受信し（ステップ
３０６）、異常発生サイトＳx に応じたサイト情報ファ
イル１０３Ｆx に一旦保存する（ステップ３０７）。そ
の後、サイト情報ファイル１０３Ｆx の情報をもとに、
後述のようにして診断を実行し（ステップ３０８）、そ
の診断結果の表示（ステップ３０９）と、サイト情報フ
ァイル１０３Ｆx への保存を行う（ステップ３１０）。

【００１１】さらに、異常発生サイトＳx の過去の同様
事例や、他サイトの同様機種等のデ−タを参考にしたい
場合には、各サイトの情報を保存したサイト情報ファイ
ル１０３Ｆn（ｎ＝１，２，・・・）の中から参考デ−
タの検索を行い（ステップ３１１）、または必要であれ
ば端末システム２０１Ｔn（ｎ＝１，２，・・・）へ転
送要求を出し、通信処理部１０２を介して参考デ−タを
受信して、参考デ−タを比較表示し（ステップ３１
２）、過去の同様事例や他サイトの正常稼働中機器の測
定値と比較評価を行い、機器の異常判定や今後の対応な
どの判断を支援する。

【００１２】また、各サイトの事例やデ−タを比較表示
することにより、他サイトの同様機種間の共通ル−ルを
新たに見出した場合や、逆に特定サイト固有ル−ルを見
出した場合には（ステップ３１３）、診断ル−ル修正ツ
−ル１０５を用いて診断ル−ル１０４の修正を行い、よ
り高度な診断ル−ルに発展させる。

【００１３】図４は、１つの端末システム２００Ｔi に
おける処理のフローチャートである。デ−タ収集システ
ム２０５により回転機器の振動や温度、圧力などのデ−
タを収集し（ステップ４０１）、しきい値と比較するな
どして異常兆候の有無を判定する（ステップ４０２）。
異常の兆候なしと判定した場合には、デ−タをファイル
２０３に保管し（ステップ４０３）、定期診断時刻かを
判定する（ステップ４０４）。定期診断時刻でなければ
ステップ４０１へ戻ってデ−タ収集を繰返す。定期診断
時刻がきた場合には診断を実行し（ステップ４０５）、
結果をファイル２０３に保管する（ステップ４０６）。

【００１４】また、ステップ４０２において異常兆候あ
りと判定した場合には、ホストシステム１００に異常発
生を知らせ（ステップ４０７）、診断メニュ−画面を表
示する（ステップ４０８）。この診断メニュ−表示で
は、プラントの系統図を表示するとともに、異常のあっ
た機器を色を変えて表示することで、図５に例示したよ
うに、一目で異常機器が分かるようにする。また、この
メニュ−は、診断を実行する機器の選択画面も兼ねてお
り、系統図上で機器を選択し（ステップ４０９）、診断
を実行する（ステップ４１０）。なお、機器の選択は複
数行えるようになっており、異常のあった機器だけでは
なく、例えば同機種で正常な機器を同時に選択し、診断
結果の比較を行うこともできる。

【００１５】診断を実行したら、その結果を表示し（ス
テップ４１１）、さらにファイル２０３に保存する（ス
テップ４１２）。診断結果としては、異常の推定原因
や、推定理由、対応ガイダンスが表示される。この結果
を参考に具体的対応処置を検討し、他サイトの測定デ−
タや診断結果、特に同様異常の発生事例を参照する場合
には（ステップ４１３）、ホストシステム１００に他サ
イトデ−タ転送要求を出し（ステップ４１４）、他サイ
トデ−タを受信し（ステップ４１５）、デ−タ表示を行
う（ステップ４１６）。このように、他サイトの測定デ
−タや診断結果との比較評価や、同様異常の発生事例を
参照することにより、具体的対応処置の検討を支援する
ことができる。

【００１６】以上の実施例によれば次の効果がある。 （１）ホストシステムでは、各サイトの状況（異常機器
の有無）を一目で把握できる。 （２）ホストシステムでは、各サイト情報の相互比較に
より、各サイトの共通情報と、あるサイトの固有情報を
分類でき、その情報を用いることで、より高精度の診断
を実施可能である。したがって、より高度な診断サ−ビ
スを行うことができる。 （３）サイトの端末システムでは、異常機器を一目で把
握できる。 （４）サイトの端末システムでは、通常の診断が可能で
あり、さらにホストシステムに集まった各サイトの情報
のうち、関連のある必要情報のみを入手できる。

【００１７】次に、ホストシステム１００における診断
処理（図２ステップ３０８）の詳細を説明する。この処
理は、図１の診断ルールファイル１０４のルールを用い
て、ホスト計算機１０１が実行するもので、その機能的
な構成は、図６に示したように、回転機器診断ル−ル４
０１、センサ異常診断ル−ル４０２、しきい値テ−ブル
４０３、確信度ファイル４０４、診断理由ファイル４０
５、対応ガイダンスファイル４０６、診断結果ファイル
４０７、診断実行部４０８、およびデ−タ選択ツ−ル４
０９から構成される。

【００１８】図７は、上記構成による診断処理のフロー
チャートで、この処理は診断デ−タ選択（処理７０
１）、診断実行（処理７０２）、診断結果表示（処理７
０３）の３つの処理ブロックより成っている。診断デ−
タ選択（処理７０１）では、まず、対象機器の指定を行
い（ステップ７０４）、続いて対象デ−タ日時の指定
（ステップ７０５）、対象デ−タ取り込み・加工（ステ
ップ７０６）を行う。次の診断実行（処理７０２）で
は、まず、センサ異常診断ル−ル４０２によりセンサ信
号の異常診断を行う（ステップ７０７）。次に回転機器
診断ル−ル４０１により回転機器の異常を診断する（ス
テップ７０８）。診断の際には、しきい値テ−ブル４０
３や確信度ファイル４０４を参照する。さらに、傾向診
断を行う（ステップ７０９）。診断結果表示（処理７０
３）では、診断実行により推定した異常の原因を表示し
（ステップ７１０）、推定理由ファイル４０５を参照し
て推定理由を表示する（ステップ７１１）。また、今後
の対応について、ガイダンスファイル４０６を参照して
表示する（ステップ７１２）。これらの診断結果は、診
断結果ファイル４０７に保管する。さらに、診断結果フ
ァイル４０７に保管された過去の診断結果と合わせて時
系列に診断結果をトレンドグラフ表示し（ステップ７１
３）、傾向診断を行い、その結果を表示する（ステップ
７１４）。ステップ７０７で用いるセンサ異常診断ルー
ル４０２の例としては、計測値が与えられた範囲内にあ
るか、あるいは計測値の平均とピークとの差または最大
値と最小値との差を求めて判定する方法、計測値の周波
数分析を行う方法などが用いられる。

【００１９】また、ステップ７０８の診断において、例
えば回転機器の振動値は、回転機器の運転条件（回転数
や流量など）により変化することに注意する必要があ
る。この場合には、しきい値テーブル４０３の固定した
値ではなく、少なくとも１つの運転条件をパラメ−タに
して、振動値のしきい値を変化させる必要がある。運転
条件としきい値との関係は、関数形を定義しておく方法
もあるが、特に振動センサ取付部に共振点が存在する場
合など、回転数によっては振動値が急激に大きくなる点
が存在する場合がある。したがって、パラメ−タをいく
つかの帯域に分割し、分割点でのしきい値を定義し、隣
あう分割点間は、隣あう分割点のしきい値を用いて補完
して求める方法が現実的である。

【００２０】ステップ７１３の診断結果のトレンドグラ
フ表示により、どの異常要因の確信度がどのように増加
してきたかを客観的に知ることができる。また、ステッ
プ７１４の傾向診断は、診断結果のトレンドを関数で補
完して行う。このときの関数としては、双曲線関数を用
いると良い。また、現在時刻に近いものについて重み付
けして補完すると良い。さらに、確信度は異常事象の強
さと必ずしも比例している訳ではないので、確信度と異
常事象の強さとの関係を定義して傾向診断を行えば、異
常事象の進行を予測することができる。

【００２１】図８〜図１０には、以上のフローチャート
において使用した画面例を示す。これらの図は、いずれ
もＡ電力会社のＢ発電所における例及び特定日時の例と
し、図８は、ガイダンス表示画面と診断結果表示画面と
を示し、図９は診断理由表示画面と診断結果表示画面と
を示し、図１０は診断トレンド表示画面と診断結果表示
画面とを示す図である。各図で、表示画面の下部には、
ポンプ選択（Ｃ〜Ｆ）用画面があり、その中の１つのポ
ンプ（例えばポンプＣ）を選択する。更に、表示画面の
下部には、診断結果表示機能（診断結果、ガイダンス、
傾向診断、診断理由、診断トレンドのいずれかを選択す
る）、表示画面位置選択（左、右）とを表示してあり、
いずれも選択できるようになっている。

【００２２】以上の診断処理を用いることで、次の効果
がある、 （１）はじめにセンサ信号の異常診断を行うことによ
り、異常信号による誤診断を防止できる。 （２）異常要因の確信度の推移を把握できるため、急激
に増加してきたものか、あるいは徐々に増加してきたも
のかで要因のしぼりこみが可能となり、診断の高精度化
を図ることができる。 （３）異常要因の確信度の傾向管理により、傾向予測を
行うことができる。 （４）運転パラメ−タに応じたしきい値を用いること
で、合理的で高精度な診断を行うことができる。

【００２３】尚、原子力プラント以外の他のプラントで
ある火力発電プラント等へも適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果がある。 （１）ホストシステムでは、各サイト情報の相互比較に
より、各サイトの共通情報と、あるサイトの固有情報を
分類でき、その情報を用いることで、より高精度の診断
を実施可能である。したがって、より高度な診断サ−ビ
スを行うことができる。 （２）はじめにセンサ信号の異常診断を行うことによ
り、異常信号による誤診断を防止できる。 （３）異常要因の確信度の推移を把握できるため、診断
の高精度化や傾向予測を行うことができる。 （４）運転パラメ−タに応じたしきい値を用いること
で、合理的で高精度な診断を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転機器健全性診断システムの一実施
例を示すブロック図である。

【図２】ホストシステムにおける処理のフローチャート
である。

【図３】ホストシステムの初期メニュ−画面の例を示す
図である。

【図４】端末システムにおける処理のフロ−チャートで
ある。

【図５】端末システムの初期メニュ−画面の例を示す図
である。

【図６】診断処理の機能ブロック図である。

【図７】診断処理のフローチャートである。

【図８】本発明の表示画面例を示す図である。

【図９】本発明の表示画面例を示す図である。

【図１０】本発明の表示画面例を示す図である。

【符号の説明】

１００ ホストシステム １０１ ホスト計算機 １０２ 通信処理部 １０３ サイト情報ファイル １０４ 診断ル−ル １０５ 診断ル−ル修正ツ−ル ２００ 端末システム ２０１ 端末計算機 ２０２ 通信処理部 ２０３ ファイル ２０４ 診断ル−ルファイル ２０５ デ−タ収集システム ４０１ 回転機器診断ル−ル ４０２ センサ異常診断ルール ４０３ しきい値テ−ブル ４０４ 確信度ファイル ４０５ 診断理由ファイル ４０６ 対応ガイダンスファイル ４０７ 診断結果ファイル ４０８ 診断実行部 ４０９ デ−タ選択ツ−ル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の回転機器を備えたプラントの運転
   デ−タ等を用いて回転機器の健全性を診断する回転機器
   健全性診断システムにおいて、回転機器の振動デ−タお
   よび他の関連デ−タを含む計測データを収集するための
   デ−タ収集手段、該手段により収集したデ−タを基に当
   該回転機器の健全性を診断するための端末診断手段、お
   よびセンターシステムとの通信手段を備えたところの回
   転機器対応に設けられた端末システムと、各端末システ
   ムとの通信手段、各端末システムの計測データ及び診断
   結果データを記憶するためのサイト情報ファイル、該サ
   イト情報ファイルデ−タのデータを用いて回転機器の健
   全性を診断するための診断ルールを格納した診断ル−ル
   ファイル、上記診断ル−ルの追加・修正を行うための診
   断ル−ル修正ツ−ル、及び上記各ファイルとツールを用
   いて診断を実行し、診断結果や各サイトの情報を表示手
   段に表示するホスト計算手段を備えたホストシステムと
   から構成され、上記ホスト計算手段は、複数の端末シス
   テムの複数の計測データの相関と、過去の異常発生デー
   タと、機器の構造的特徴データとを用いて異常の種類や
   部位等を推定し、表示手段に表示することを特徴とする
   回転機器健全性診断システム。
2. 【請求項２】 前記診断ル−ルファイルは、計測デ−タ
   及びその分析デ−タと回転機器の異常との関連を示す回
   転機器診断ル−ルを格納した回転機器診断ル−ルファイ
   ルと、計測デ−タ及びその分析デ−タと計測系の異常と
   の関連を示す計測系診断ル−ルを格納した計測系診断ル
   −ルファイルと、計測データまたはその分析データとそ
   の値とを比較して機器の診断を行うしきい値を格納した
   しきい値デ−タファイルと、診断結果の確信度を与える
   確信度ファイルとを有し、上記計測系診断ル−ルファイ
   ルを用いて計測系の診断を行えるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の回転機器健全性診断システム。
3. 【請求項３】 前記診断ル−ルは、計測値が与えられた
   最大値と最小値との間にあるか、計測値の平均値とピ−
   ク値（最大値または最小値）との差が所定値以内か、あ
   るいは周波数分析結果により正常か否かを判定するもの
   であることを特徴とする請求項２記載の回転機器健全性
   診断システム。
4. 【請求項４】 前記診断ル−ルファイルは、日時ととも
   に診断結果を保存する診断結果ファイルを備え、該診断
   結果ファイルの情報を用いて診断結果の時系列変化を調
   べて傾向診断を行うことを特徴とする請求項１記載の回
   転機器健全性診断システム。
5. 【請求項５】 前記傾向診断は、現在時刻に近い診断結
   果ほど大きい重み付けを行った関数補完により、以後の
   確信度の推移を予測することを特徴とする請求項４記載
   の回転機器健全性診断システム。
6. 【請求項６】 各異常事象の異常程度を定義し、該異常
   程度と確信度との相関を与える関数を定め、該関数を用
   いて上記確信度の推移予測値から異常事象の異常程度の
   推移を予測することを特徴とする請求項５記載の回転機
   器健全性診断システム。
7. 【請求項７】 回転機器の診断を、前記しきい値データ
   ファイルの固定したしきい値ではなく、当該回転機器の
   １またはそれ以上の運転パラメ−タに応じて定められる
   しきい値と、計測データまたはその分析データとを比較
   して行うことを特徴とする請求項２記載の回転機器健全
   性診断システム。
8. 【請求項８】 前記運転パラメ−タを複数の帯域に分割
   し、分割点におけるしきい値を定義し、分割点と次の分
   割点との間を与えられた関数で補完することにより、運
   転パラメ−タに応じたしきい値を定義することを特徴と
   する請求項７記載の回転機器健全性診断システム。
9. 【請求項９】 複数のポンプやモータより成る複数の回
   転機器を備えた原子力プラントの運転デ−タ等を用いて
   回転機器の健全性を診断する回転機器健全性診断システ
   ムにおいて、回転機器の振動デ−タおよび他の関連デ−
   タを含む計測データを収集するためのデ−タ収集手段、
   該手段により収集したデ−タを基に当該回転機器の健全
   性を診断するための端末診断手段、およびセンターシス
   テムとの通信手段を備えたところの回転機器対応に設け
   られた端末システムと、各端末システムとの通信手段、
   各端末システムの計測データ及び診断結果データを記憶
   するためのサイト情報ファイル、該サイト情報ファイル
   デ−タのデータを用いて回転機器の健全性を診断するた
   めの診断ルールを格納した診断ル−ルファイル、上記診
   断ル−ルの追加・修正を行うための診断ル−ル修正ツ−
   ル、及び上記各ファイルとツールを用いて診断を実行
   し、診断結果や各サイトの情報を表示手段に表示するホ
   スト計算手段を備えたホストシステムとから構成され、
   上記ホスト計算手段は、複数の端末システムの複数の計
   測データの相関と、過去の異常発生データと、機器の構
   造的特徴データとを用いて異常の部位を推定し、表示手
   段に表示することを特徴とする回転機器健全性診断シス
   テム。