JPS5920589A - 往復圧縮機の運転状況監視方法 - Google Patents

往復圧縮機の運転状況監視方法

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JPS5920589A
JPS5920589A JP13006382A JP13006382A JPS5920589A JP S5920589 A JPS5920589 A JP S5920589A JP 13006382 A JP13006382 A JP 13006382A JP 13006382 A JP13006382 A JP 13006382A JP S5920589 A JPS5920589 A JP S5920589A
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JP
Japan
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crank
rotation
detected
peak value
natural frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP13006382A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Yoshida
耕治 吉田
Toru Hasegawa
亨 長谷川
Kenji Maekawa
健二 前川
Toshio Toyoda
豊田 利夫
Seishi Yokoki
誠史 横木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Nittetsu Densetsu Kogyo KK
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Nittetsu Densetsu Kogyo KK
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Nippon Steel Chemical Co Ltd, Nittetsu Densetsu Kogyo KK filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP13006382A priority Critical patent/JPS5920589A/ja
Publication of JPS5920589A publication Critical patent/JPS5920589A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (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】 本発明は、気体の圧縮に用いられる往復圧縮機の運転状
況を電子的に監視し、運転状況の異常を自動的に発見す
るために適用される監視方法に関するものである。
気体の圧縮を高圧により行なう場合、一般にレシプロ形
の往復圧縮機が用いられておシ、これの運転状況を監視
し、障害の発生を未然に阻止するには、従来、人為的な
監視または振動針による監視等によっていた\め、人為
的な監視においては、長年の経験を要する割合には個人
差による不正確さを生じ、振動側による場合においては
、指示状況の変化から異常の有無を判断するものとなっ
ていることによシ、これの判断が容易でない等の欠点を
生じている。
また、近来はタービンまたは発!機等の回転機における
運転状況を監視するため、種々の電子的な手段が提案さ
れてはいるもの\、往復圧縮機においては、クランク系
の回転によって生ずる振動よりも、吸入弁および吐出弁
の開閉によって生ずる振動の振幅が大であシ、これによ
って回転によって生ずる振動成分がマスクされるものど
なり、回転機へ使用する手段をそのま\適用することが
できないものとなっている。
本発明は、従来のか\る欠点および問題点を根本的に解
決する目的を有し、往復圧縮機におけるクランクの回転
によって生ずる振動を検出し、この検出々力中からクラ
ンク回転の固有周波数成分を抽出することにより、吸入
弁および吐出弁の開閉動作によって生ずる振動と分離し
、固有周波数成分の所定レベルを越えるピーク値の変化
によりクランク系の異常を検知する一方、吸入弁および
吐出弁の開閉動作に【つて生ずる振動を別途に検出シ2
、この検出々力における所定レベルを越えるピーク値を
クラ/りの回転周期毎にカウントのうえ、このカウント
結果の変化にょシ各弁の開閉動作異常を検知するものと
した極めて効果的な、往復圧縮機の運転状況監視方法を
提供するものである。
以下、実施例を示す図によって本発明の詳細な説明する
第1図は往復圧縮機の要部破断平面図、紀2図は第1図
におけるX−Y断面図であり、モータ1によって駆動さ
れるクランク2を介し、相対向するシリンダ3a−3d
が設けられておυ、これの内部には、クランク2によっ
て往復駆動されるピストン4m、4bが収容され、これ
の往復駆動に伴ない、シリンダ3a〜3dK1#えられ
た吸入弁5a、5b および吐出弁6^、61)が開閉
動作を行ない、吸入管7a 、 7bかも吸入した気体
を圧縮のうえ、吐出管8a−・8dから圧送するものと
なっている。
また、クランク2の駆動軸9a 、 9bには、九電弐
回転針等の回転計Tt l T!が連結され、これによ
って、り2ンク2の回転に応するパルス信号を発生して
いると共に、駆動軸9m 、 9bの軸受10a、10
b上には、ストレインゲージ、圧電形センサ、動電形セ
ンサ停のセンサSl、 S2が固定されており、これに
よって、クランク2の回転に応じて生ずる振動を検出し
、電気信号として検出々力を発生するものとなっている
このほか、シリンダ3a〜3dの基部側上にも、センサ
S+ 、 Ssと同様のセンサS3〜S6  が固定し
てあり、これらにより、吸入弁5a、5b  および吐
出弁Ga、6bの開閉動作によって生ずる振IBhを電
気信号として検出するものとなっている。
第3図は、回転部TI、T2  によって得られるパル
ス信号(a)、センサS3〜S6  によって得られる
正常時の検出々力(b)、および、異常時にセンサS3
〜S6から得られる検出々力(c)を示す波形図であり
、クランク2の1回転毎にパルス信号(a)が発生ずる
のに対し、クランク2の1回転毎にピストン4a 、4
bが1往復を行なうため、吸入弁5a、’5bの閉塞に
よって生ずる信−9A、吐出弁6a、6b の開放によ
って生ずる信号B1吐出弁6a 、 8bの閉寒によっ
て生ずる信号C1吸入弁5a、5bの開放によって生ず
る信号りが、パルス信号(a)の発生周期tの間におい
て各1回生ずるものとなっている。
たソし、正常時の検出々力(b)においては、開放時の
信号B、Dが大振幅であるのに比し、閉塞時の信号A、
Cは小振幅であシ、所定レベルv!lによp各信号A−
Dのピーク値を判別すれば、所定レベルVsを越えるピ
ーク値がクランぞ2の回転周期を内において2回のみ得
られるものとなる。
これに対し、異常時の検出々力(c)においては、閉塞
時の18号A、Cも大振幅となるため、所定レベルVs
を越えるピーク値がクランク2の回転周期を内において
4回生ずるものとなる。
このため、所定レベルV8を越えるピーク値を、クラン
ク20回転周期を毎にカウントすれば、カウント結果の
変化に応じて各弁5a 、 5b 、 6m。
6bの、開閉動作に異常を生じたことが検知できる。
また、センサSl、Sgの検出々力においては、クラン
ク2を含む回転系の回転状態が正常であれば、固有周波
数成分のピーク値がはシ一定であるのに対し、回転状態
に異常を生ずれば、固有周波数成分のピーク値が増大す
るため、セッサSl lS2の検出々力から固有周波数
成分を抽計のうえ、所定レベルを越えるピーク値が存在
するか否かを監視すれば、回転系の異常発生を検知する
ことができる。
第4図は、以上の原理に基づく監視用電気回路のブロッ
ク図であシ、センサS1〜S6の出力はセッサおよびメ
モリ等からなる制御部CNTの制御に応じ、11次かつ
反復して選択され、マルチプレクサM PX + の出
力は、90〜110Hz  等の通過帯域を有する帯域
r波器BPF、へ与えられ、こ\において、クランク2
を含む回転系の固有周波数成分が抽出される。
帯域シー1波器BPF+ の出力は、ピークホールド回
路PH+へ与えられており、こ\において引布周波数成
分のピーク値が順次に保持されたうえ、アナログ中ディ
ジタル変換器(以下、ADC) A//D+によりディ
ジタル信号へ変換されてから、制御部CNTへ与えられ
る。
制御部CNT Vi、ADC−A/Dlの出力を受取り
、所定レベルを越えるピーク値があるか否かを比較動作
によシ判断しておυ、若し、これがあれば、グラフィッ
ク式の表示板DPへ信号を送出し、センサ81.S2の
いずれによる検出々力に異常が生じたかを表示すると共
に、ベル、ブザー等により9報を発する。
また、マルチプレクサMPXzの出力は、5〜20KH
z等の通過帯域を有する帯域P波器BPFzへ与えられ
ており、こメにおいて、弁開閉動作の固有周波数成分が
抽出されたうえ、ピーク検波回路PDへ与えられ、ピー
ク検波を受けてから、比較器、シュミット・トリガ回路
等のレベル判別回路LDへ与えられる。
レベル判、別回路LDにおいては、所定レベルVsが設
定されており、これを越えるピーク値のみがカラyりC
UTへ与えられるため、所定レベルを越えるピーク値の
みがカウンタCUT によシカラントされ、これのカウ
ント結果が制御部CNTへ与えられる。
一方、回転tlT+ 、 T2 からのパルス信号は、
波形整形回路WF+ 、WF2 によυ波形整形を受け
てから、微分回路DF1. DF2  によって前縁が
微分されたうえ、制御部CNTへ与えられるものとなっ
ており、これに基づいて制御部CNTがカウンタCtJ
T のカウント結果を監視しているため、第3図Cb>
 、 (C)に示す変化が生ずれば、直ちにこれを検知
し、表示板DPへ信号を送出して障害部位の表示を行な
うと共に、警報を発する。
このほか、帯域r波器BPF2  の出力は、ピークホ
ールド回路PH2にも与えられ、こ\においてピーク値
を順次に保持のうえ、ADC−A/D2を介して制御部
CNTへ与えるものとなっており、制御部CNTにおい
ては、ピーク値が変化した場合にも異常の発生を検知す
るものとなっている。
また、制御部CNTの判断結果および監視状況は、スイ
ッチ歴を介してブラウン′U表示器CEI”へ与えられ
ており、これによって判断結果および監視状況が表示さ
れるものになっていると共に、スイッチSWの操作によ
り帯域r波器BPFI  。
BPF2 の出力を選択し、これらの波形を表示させる
こともできるものとなっている。
このほか、打点記録針、データレコーダ等の記録器RF
Cが設けてあり、制御部CNTの判断結果および監視状
況がこれによって記録されるものとなっている。
したがって、往復圧縮機の運転状況を、クランク2を含
む回転系の状況と弁開閉動作の状況とに分離して正確か
つ自動的に監視できるものとなり、若し、いずれかに異
常を住じたときには、直ちに表示がなされると共に、警
報が発せられるため、障害を生ずる以前の対策が自在と
なり、かつ、人為的な監視が不要となることによp1省
力化が実現する。
たヌし、弁開閉動作による振動は、回転系による振動よ
り振幅が大きいため、帯域f波器B P F zを省略
してもよく、弁開閉動作の監視は、ピーク検波回路PD
乃至カウンタCUTによるもの\みて十分であυ、ピー
クホールド回路PHz  およびADC−A/D2 を
省略してもよい。
また、ピーク検波回路PD乃至カウンタCUTの機能を
制御部CNT へ付加しても同様であり、制御部CNT
 としてプロセッサ等を用いず、各種の論理回路により
構成した専用の制御回路を用いてもよく、あるいは、全
体をアナログ回iにより構成してもよい。
なお、第1図および@2図におけるセンサS1〜S6お
よび回転計Tl、T2の取付部位は、状況に応じて最適
位置を定めればよい等、本発明はf4々の変形が自在で
ある。
以上の説明により明らかなとおり本発明によれば、往復
圧縮機の運転状況を正確かつ自動的に監視できるものと
な9、障害を生ずる以前の対処が可能となるため、各種
用途の往復圧縮機において顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示し、第1図は往復圧縮機の要部
破断平面図、第2図は第1図におけるX−Y断面図、第
3図は回転計からのパルス信号と弁開閉動作によって生
ずる信号との波形図、第4図は電気回路の・ブロック図
である。 2・・・・クランク、3a〜3d ・・−・ シリンダ
、4a、4b*・・e ピストン、5a 、 5b・・
・・吸入弁、6a 、6b ・・・・吐出弁、9a99
b ・・・・駆動軸、10a、10b  ・@ @・軸
受、S1〜S6 ・・・・センサ、T1.Tz・・・・
回転計、BPF’+ 、 BPF2・・・・帯域r波器
、PH+ 、PH2・・・喀ピークホールド回路、A/
D+  、A/D2  ・・・・ADC(アナログ自デ
ィジタル変換器)、PD・・・・ ピーク検波回路、L
D・・拳・レベル判別回路、CUT・・・・ カウンタ
、CNTφ・・φ制御部。 特許出願人 新日本製鉄化学工業株式会社新日本製鐵株
式會肚 日鐵電設工業株式会社 代理人山川政樹(ほか1名) 第1図 第2図 第3図 A        B     CD        
  A東京都千代田区大手町2丁目6 番3号 ゛ ■出願 人 日鐵電設工業株式会社 北九州市八幡東区枝光−丁目1 番2号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)クランクを介し相対向して設けられかつ前記クラ
    ンクの回転により駆動されるピストンおよび該ピストン
    を収容するシリンダならびに該シリンダに備えられた吸
    入弁および吐出弁を有する往復圧1 縮機における・前
    記クランクの回転によ°つて生ずる振動を検出し、前記
    クランク回転の固有周波数成分を抽出のうえ、該固有周
    波数成分の所定レベルを越えるピーク値によシ前記クラ
    ンク系の異常を検知することを特徴とした往復圧縮機の
    運転状況監視方法。
  2. (2)り2ンクを介し相対向して設けられかつ前記クラ
    ンクの1転によシ駆動されるピストンおよび該ピストン
    を収容するシリンダならびに該シリンダに備えられた吸
    入弁および吐出弁を有する往復圧縮機における前記吸入
    弁および吐出弁の開閉動作によって生ずる振動を検出し
    、該検出々力の所定レベルを越えるピーク値の発生回数
    を前記クランクの回転周期侮にカウントのうえ、該カウ
    ント結果の変化により前記吸入弁および吐出弁の開閉動
    作異常を検知することを特徴とした往復圧縮機の運転状
    況監視方法。
JP13006382A 1982-07-26 1982-07-26 往復圧縮機の運転状況監視方法 Pending JPS5920589A (ja)

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