JPS5977514A - 設備劣化状況評価方法 - Google Patents
設備劣化状況評価方法Info
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- JPS5977514A JPS5977514A JP57188327A JP18832782A JPS5977514A JP S5977514 A JPS5977514 A JP S5977514A JP 57188327 A JP57188327 A JP 57188327A JP 18832782 A JP18832782 A JP 18832782A JP S5977514 A JPS5977514 A JP S5977514A
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- Japan
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- deterioration
- equipment
- intrinsic
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
- G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
- G05B23/024—Quantitative history assessment, e.g. mathematical relationships between available data; Functions therefor; Principal component analysis [PCA]; Partial least square [PLS]; Statistical classifiers, e.g. Bayesian networks, linear regression or correlation analysis; Neural networks
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- Testing And Monitoring For Control Systems (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は設備の劣化状況、特に軸受、プロア等の回転体
を有する設備の劣化状況を評価する方法に関する。
を有する設備の劣化状況を評価する方法に関する。
従来、設備の劣化状況を監視するために種々の計測値又
は計算値を用いることが提案されている。
は計算値を用いることが提案されている。
例えば軸受を有する設備において、その軸受内部、即ち
外輪、内輪、転動体又は保持器に欠陥が生ずると、その
回転による衝撃波の過渡追考が極めて高い周波数域（２
０ＫＴＩｚ〜３０１（Ｈｚ以上）において発生するが、
このピークを周波数： ３５ ＫＡＪｚの条件にてフィ
ルタをかけて求めるＳ ＰＭ （５ｈｏｃｋＰｕｌｓｅ
Ｍｅｔｅｒ ） 峙ｆ・用いることが提案されている
。
外輪、内輪、転動体又は保持器に欠陥が生ずると、その
回転による衝撃波の過渡追考が極めて高い周波数域（２
０ＫＴＩｚ〜３０１（Ｈｚ以上）において発生するが、
このピークを周波数： ３５ ＫＡＪｚの条件にてフィ
ルタをかけて求めるＳ ＰＭ （５ｈｏｃｋＰｕｌｓｅ
Ｍｅｔｅｒ ） 峙ｆ・用いることが提案されている
。
また加速度センサより取得したデータのピーク値を求め
ることが提案されている。
ることが提案されている。
また加速度信号を適宜サンプリングして得られるデータ
より下記（１）式にて示されるＲＭＳ（ＲｏｏｔＭｅａ
ｎ ５ｑｕａｒｅ）値を求めることも提案されている。
より下記（１）式にて示されるＲＭＳ（ＲｏｏｔＭｅａ
ｎ ５ｑｕａｒｅ）値を求めることも提案されている。
但し、Ｘｌ：サンプリングして得られる時系列データ（
ｉ＝１．２・・・・・・Ｎ） 更には前記ピーク値を前記１通Ｓ値にて除したフレスト
ファクタ（Ｃｒｅｓｔ Ｆａｃｔｏｒ）値を用いること
が提案されている。
ｉ＝１．２・・・・・・Ｎ） 更には前記ピーク値を前記１通Ｓ値にて除したフレスト
ファクタ（Ｃｒｅｓｔ Ｆａｃｔｏｒ）値を用いること
が提案されている。
そしてこれらの他にも振動速度、尖９ （Ｋｕｒｔｏ−
５ｉｎ）値等を用いることが提案されてい、るが、いず
れも夫々の値を個々に評価していたにすぎない。
５ｉｎ）値等を用いることが提案されてい、るが、いず
れも夫々の値を個々に評価していたにすぎない。
これに対し、近年、設備の劣化状況の診断の信頼性向上
のために上述した多値を総合的に評価する指標を導出す
ることが要望されている。
のために上述した多値を総合的に評価する指標を導出す
ることが要望されている。
本発明は斯かる要望に応えるべくなされたものであ勺、
複数の劣化指標群を利用するに際し、その重み係数の決
定を、データに基づく数理的、客観的な方法によシ行う
こととし、合理的な総合評価指標導出方法を提供するこ
とを目的とする。
複数の劣化指標群を利用するに際し、その重み係数の決
定を、データに基づく数理的、客観的な方法によシ行う
こととし、合理的な総合評価指標導出方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明に係る設備劣化状況評価方法は主成分分析を利用
するものであシ、劣化状況監視対象設備の状況情報よシ
複数の劣化指標を計測又は演算し、その諸元データの相
互相関係数行列を算出し、該相互相関係数行列の固有値
及び固有ベクトルを算出し、固有値が大きい順にその固
有値に対応する固有ベクトルを所定数だけ選択し、その
固有ベクトルと前記諸元データとの内積値を求めて設備
劣化総合評価指標とすることを特徴とする。
するものであシ、劣化状況監視対象設備の状況情報よシ
複数の劣化指標を計測又は演算し、その諸元データの相
互相関係数行列を算出し、該相互相関係数行列の固有値
及び固有ベクトルを算出し、固有値が大きい順にその固
有値に対応する固有ベクトルを所定数だけ選択し、その
固有ベクトルと前記諸元データとの内積値を求めて設備
劣化総合評価指標とすることを特徴とする。
以下本発明に係る総合評価指標を求める手順について詳
述する。先ず、回転体を有する設備等、劣化状況監視対
象設備の状況情報よυ前述したＳＰＭ値、ピーク値、■
ＭＳ値、フレストファクタ値等の複数の劣化指標を計測
又は演（１ネし、これら諸元データを計算装置へ入力し
て次に述べる相互相関係数を算出する。
述する。先ず、回転体を有する設備等、劣化状況監視対
象設備の状況情報よυ前述したＳＰＭ値、ピーク値、■
ＭＳ値、フレストファクタ値等の複数の劣化指標を計測
又は演（１ネし、これら諸元データを計算装置へ入力し
て次に述べる相互相関係数を算出する。
第１表に示す諸元データ、即ち上述した如き複数の劣化
指数からなる変数の数がｐ個であシ、その劣化指標を計
測又は演算すべき対象よる設備の数（サンプル数）がｎ
個である諸元データについて下記（２）式に示す相互相
関係数ｒ １ｊを算出する。
指数からなる変数の数がｐ個であシ、その劣化指標を計
測又は演算すべき対象よる設備の数（サンプル数）がｎ
個である諸元データについて下記（２）式に示す相互相
関係数ｒ １ｊを算出する。
なお、同−設備の同一個所から時間をずらせてデータを
採取する場合、同−設備の異なる個所からデータを採取
する場合等も夫々前記サンプル数の一つに加えるものと
する。
採取する場合、同−設備の異なる個所からデータを採取
する場合等も夫々前記サンプル数の一つに加えるものと
する。
但し、σ１．σｊ：標阜簡差（１，ｊ＝１．２．・・・
、ｐ；ｉ＝’ｖｊ）Ｘ４．Ｘｊ：平均 そしてこの相互相関係数ｒ１ｊを用いて下記（３）式の
如く相互相関係数行列ＩＲを定める。
、ｐ；ｉ＝’ｖｊ）Ｘ４．Ｘｊ：平均 そしてこの相互相関係数ｒ１ｊを用いて下記（３）式の
如く相互相関係数行列ＩＲを定める。
更に下記（４）式を満足する前記行列１几の固有値λ１
（ス、≧λ２ン・・≧λ。≧・・・）を、また下記（５
）式を満足する前記行列Ｉ凡の固有ベクトル１．を夫々
算出する。
（ス、≧λ２ン・・≧λ。≧・・・）を、また下記（５
）式を満足する前記行列Ｉ凡の固有ベクトル１．を夫々
算出する。
＋ １Ｒ−λ１ＥＩ＝０
・・・（４）ｌ几ｅ□＝λ、ｅ□
・・・（５）但し、ＩＥ ：単位行列 このようにして求めた固有値λ１（ｉ＝１．２．・・・
１ｍ９・・・、ｐ）のうち、大きいものを所定数、例え
ばｍ個選択し、これらに対応する固翁ベクトルｃｋ（ｋ
＝１゜２、・・・訓）を主成分Ｚｋ（ｋ＝ｌ 、 ２
、・・・＋”）の叶所に用いる。
・・・（４）ｌ几ｅ□＝λ、ｅ□
・・・（５）但し、ＩＥ ：単位行列 このようにして求めた固有値λ１（ｉ＝１．２．・・・
１ｍ９・・・、ｐ）のうち、大きいものを所定数、例え
ばｍ個選択し、これらに対応する固翁ベクトルｃｋ（ｋ
＝１゜２、・・・訓）を主成分Ｚｋ（ｋ＝ｌ 、 ２
、・・・＋”）の叶所に用いる。
選択数としては例えば紫済寄与率が８０φ以上となるよ
うにする。ここに累積寄１５率とは固有値λ□で表され
る。そして主成分ｚｋを上記選択固有ベクトルと前記諸
元データとの内積値として下ｆｆ１ｅ （６）式の如く
求める。この主成分ｚｋをもって本発明に係る総合評価
指標とする。
うにする。ここに累積寄１５率とは固有値λ□で表され
る。そして主成分ｚｋを上記選択固有ベクトルと前記諸
元データとの内積値として下ｆｆ１ｅ （６）式の如く
求める。この主成分ｚｋをもって本発明に係る総合評価
指標とする。
ｚｋ−（１’ｋ ％ ｉ
＝ （６）但し、 なお、これは変数Ｘ１（ｉ＝ｌ、・・・、ｐ）が正規化
されている場合で、計測又は演算概念の異なるものが交
っている場合、通常λｉの代シに ｐ を用いる。
＝ （６）但し、 なお、これは変数Ｘ１（ｉ＝ｌ、・・・、ｐ）が正規化
されている場合で、計測又は演算概念の異なるものが交
っている場合、通常λｉの代シに ｐ を用いる。
またこの主成分ｚｋは下記（７）式の如く書き下すこと
ができる。
ができる。
そしてこの総合評価指標に基づｂて前記諸元データの特
性を判定する。その判定に当たり、選択した主成分のう
ちのどの主成分をどのように選ぶかは各主成分の物理的
意味を探シ、その物理的意味に基づｂて決定する。
性を判定する。その判定に当たり、選択した主成分のう
ちのどの主成分をどのように選ぶかは各主成分の物理的
意味を探シ、その物理的意味に基づｂて決定する。
斯かる方法を用いて設備劣化状況を評価する場合に周込
る総合劣化指標は、監視対象設備の劣化情報よｉ）＃１
″測又は演算した複数の劣化指標の諸元データを主成分
分析し、設備の劣化状況を総合的に評価する結果として
得られるものであるので、重みづけについて恣意性がな
く客観的であるといえる。従ってそのような指標を用い
ることを特徴とする本発明方法は、設備の劣化状況を総
合的に且つ高層信頼性でもって評価し得る方法であると
いえる。ま之新たな劣化指標を追加し、又は新たな劣化
指標に変更する場合にもその新たな劣化指標を包括した
総合評価を行うことは容易である。
る総合劣化指標は、監視対象設備の劣化情報よｉ）＃１
″測又は演算した複数の劣化指標の諸元データを主成分
分析し、設備の劣化状況を総合的に評価する結果として
得られるものであるので、重みづけについて恣意性がな
く客観的であるといえる。従ってそのような指標を用い
ることを特徴とする本発明方法は、設備の劣化状況を総
合的に且つ高層信頼性でもって評価し得る方法であると
いえる。ま之新たな劣化指標を追加し、又は新たな劣化
指標に変更する場合にもその新たな劣化指標を包括した
総合評価を行うことは容易である。
次に本発明方法の具体的な実施例につｂて説明する。軸
受及び歯車を有する設備（実機及び実験機の双方を含む
）の劣化状況を評価すべく、５個の変数（ｐ＝５）を用
いて本発明方法を実施した結果について説明する。ここ
に５個の変数とは以下に示すものである。
受及び歯車を有する設備（実機及び実験機の双方を含む
）の劣化状況を評価すべく、５個の変数（ｐ＝５）を用
いて本発明方法を実施した結果について説明する。ここ
に５個の変数とは以下に示すものである。
ｘ！：速度ｖ（ｍｍ７秒）
Ｘ２：補正１ＭＳ値Ｇ” （ｒｍｓ）
但し、ｄ：軸径（Ｍ）
Ｎ：回転数（ｒｐｍ）
凡ＡＷ 。
Ｇ（ｒｍＳ） 、 １ＭＳ値の原データＸ８：ビーク値
Ｇ （ｐｅａｋ） Ｘ４：フレストファクタ Ｘ５ ：８ Ｐ Ｍ値 これらの変数を３５個のデータケース（ｎ＝３５）につ
いて調査した結果を、各ケースの設備劣化状況を調査し
た結果及び各ケースの設備仕様と共にまとめて一覧表に
したのが第２表である。なお、表において同一段イ荒に
ついて複数のデータがあるのは異なる個所についてのデ
ータである。
Ｇ （ｐｅａｋ） Ｘ４：フレストファクタ Ｘ５ ：８ Ｐ Ｍ値 これらの変数を３５個のデータケース（ｎ＝３５）につ
いて調査した結果を、各ケースの設備劣化状況を調査し
た結果及び各ケースの設備仕様と共にまとめて一覧表に
したのが第２表である。なお、表において同一段イ荒に
ついて複数のデータがあるのは異なる個所についてのデ
ータである。
更にこのデータを用い、１１η述した手法に従って本発
明に係る主成分分析を行った結果を第３表に示す。即ち
、第３表は、大きい１頁に配列した固有値と、その固有
値の総和に占める寄与率を順に累積した数値即ち累積寄
与率と、固有値が最も大きい第１主成分から５番目に大
きめ第５主成分までの各主成分について順に固有ベクト
ル（例えば第１主成分についてはＺｉｘ Ｊｈ２’、・
・・、１１５）とを一覧表にまとめたものである。なお
、同表には主成分ともσＩ Ｒｉｋ行列も並記しである。
明に係る主成分分析を行った結果を第３表に示す。即ち
、第３表は、大きい１頁に配列した固有値と、その固有
値の総和に占める寄与率を順に累積した数値即ち累積寄
与率と、固有値が最も大きい第１主成分から５番目に大
きめ第５主成分までの各主成分について順に固有ベクト
ル（例えば第１主成分についてはＺｉｘ Ｊｈ２’、・
・・、１１５）とを一覧表にまとめたものである。なお
、同表には主成分ともσＩ Ｒｉｋ行列も並記しである。
さて図面は第１主成分ｚ１及び第２主成分ｚ２の物理的
意味を考えるために、横軸に２１をとシ、縦軸に２２を
とって各データケースについての主成分ｚｌ、ｚ２を下
記（８）式、（９）式の如く計算した結果（第４表参照
）をプロットしたグラフである。
意味を考えるために、横軸に２１をとシ、縦軸に２２を
とって各データケースについての主成分ｚｌ、ｚ２を下
記（８）式、（９）式の如く計算した結果（第４表参照
）をプロットしたグラフである。
Ｚ１＝０．３７２５Ｘ１−１−０．５４１４Ｘ２＋０．
５４８０ＸＢ−１−０，２７５１Ｘ４＋０．４３８３Ｘ
５ ・・・（８）Ｚ２＝−０，
６５０２Ｘ１−０．２１２６Ｘ２＋０．０２７８Ｘ８＋
０．６１１６Ｘ４＋０．３９６５Ｘ５
・・・（９）図中の各点に対応する設備劣化状
況については、○印が正常なもの、Ｘ印がアンバランス
状態のもの、Δ印がミスアライメント状態のもの、・印
が軸受本体が異常なもの、ム印が歯車が異常なものであ
ることを夫々示している。図より、第１主成分ＺＩＫつ
いてはその値が正であれば軸受本体に異常がある一方、
その値が負であれば正常であるという傾向、更に第２主
成分ｚ２についてれ〔その値が零からゆ離しておればア
ンバランス、ミスアライメント等の寸法的欠陥を有する
状態である一方、その値が零近辺であれば正常であると
いう傾向をつかむことができる。また第１主成分ｚ１と
第２主成分ｚ２との累積寄与率は７８係であることから
、上述Ｌ）？ 二ａ元乎面（Ｚｌ−Ｚ２ Ｙ−ｆｌｉｉ
） Ｋ容土７ｉＹ分１１１点をプロットして総合ＦＶ
価す九（・ｆ設備の故障Ｍ１テ四は略完全に判定できる
といえる１、 このように当手法によれば一つの指環で？丁１表せない
項目ＢＹを一つの総合評１ｉＩＩｉ指＋、Ｆ （例えば
第１主成分ｚｌ）として表すことができ、亡の指片ｃＪ
ｌｂて総会的診断の信頼性の向上と図ることができる。
５４８０ＸＢ−１−０，２７５１Ｘ４＋０．４３８３Ｘ
５ ・・・（８）Ｚ２＝−０，
６５０２Ｘ１−０．２１２６Ｘ２＋０．０２７８Ｘ８＋
０．６１１６Ｘ４＋０．３９６５Ｘ５
・・・（９）図中の各点に対応する設備劣化状
況については、○印が正常なもの、Ｘ印がアンバランス
状態のもの、Δ印がミスアライメント状態のもの、・印
が軸受本体が異常なもの、ム印が歯車が異常なものであ
ることを夫々示している。図より、第１主成分ＺＩＫつ
いてはその値が正であれば軸受本体に異常がある一方、
その値が負であれば正常であるという傾向、更に第２主
成分ｚ２についてれ〔その値が零からゆ離しておればア
ンバランス、ミスアライメント等の寸法的欠陥を有する
状態である一方、その値が零近辺であれば正常であると
いう傾向をつかむことができる。また第１主成分ｚ１と
第２主成分ｚ２との累積寄与率は７８係であることから
、上述Ｌ）？ 二ａ元乎面（Ｚｌ−Ｚ２ Ｙ−ｆｌｉｉ
） Ｋ容土７ｉＹ分１１１点をプロットして総合ＦＶ
価す九（・ｆ設備の故障Ｍ１テ四は略完全に判定できる
といえる１、 このように当手法によれば一つの指環で？丁１表せない
項目ＢＹを一つの総合評１ｉＩＩｉ指＋、Ｆ （例えば
第１主成分ｚｌ）として表すことができ、亡の指片ｃＪ
ｌｂて総会的診断の信頼性の向上と図ることができる。
以上詳述した如く、本発明方法と用いて軸受等の回転体
を有する設備の劣「ヒ状況を評価する場合は、監視対象
設備の状況情報より計測又は演算した複数の劣化指標の
諸、尤ゲータの相互相関係数行列の固有値及び固有ベク
トルを算出し、その固有値が大きい順に所定数だけ固有
値を選択し、その固有値に対応する固有ベクトルと前記
諸元ｆ−タとの内債値を求めて総合評価指仮とするので
、設備劣化状況を総合的に且つ同い信頼性でもって評価
することができ、一度そのプロセスを経ておれば、新た
なデータに対しては、積和の簡単な式で主成分値か計算
できることから、簡単に劣化状況評価ができる。また新
たな劣化指標を追加し、又早４久 は新たな劣化指標に変更して総合評価することも容易で
ある等、本発明は軸受等の回転体を有する設備の劣化状
況を評価する上で晴めて有力な手段を提供するものであ
る。
を有する設備の劣「ヒ状況を評価する場合は、監視対象
設備の状況情報より計測又は演算した複数の劣化指標の
諸、尤ゲータの相互相関係数行列の固有値及び固有ベク
トルを算出し、その固有値が大きい順に所定数だけ固有
値を選択し、その固有値に対応する固有ベクトルと前記
諸元ｆ−タとの内債値を求めて総合評価指仮とするので
、設備劣化状況を総合的に且つ同い信頼性でもって評価
することができ、一度そのプロセスを経ておれば、新た
なデータに対しては、積和の簡単な式で主成分値か計算
できることから、簡単に劣化状況評価ができる。また新
たな劣化指標を追加し、又早４久 は新たな劣化指標に変更して総合評価することも容易で
ある等、本発明は軸受等の回転体を有する設備の劣化状
況を評価する上で晴めて有力な手段を提供するものであ
る。
図面は本発明方法を用いて第１主成分ｚｌ及び第２主成
分ｚ２を計算した結果をプロットしたグラフである。 特許出願人 住友金属工業株式会社代理人弁理士
河 野 登 夫
分ｚ２を計算した結果をプロットしたグラフである。 特許出願人 住友金属工業株式会社代理人弁理士
河 野 登 夫
Claims (1)
- １、劣化状況監視対象設備の状況情報よシ複数の劣化指
標を計測又は演算し、その諸元データの相互相関係数行
列を算出し、該相互相関係数行列の固有値及び固有ベク
トルを算出し、固有値が大きい順にその固有値に対応す
る固有ベクトルを所定数だけ選択し、その固有ベクトル
と前記諸元データとの内積値を求めて設備劣化総合評価
指標とすることを特徴とする設備劣化状況評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57188327A JPS5977514A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 設備劣化状況評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57188327A JPS5977514A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 設備劣化状況評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977514A true JPS5977514A (ja) | 1984-05-04 |
Family
ID=16221662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57188327A Pending JPS5977514A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 設備劣化状況評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977514A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010110021A1 (ja) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | 日立建機株式会社 | 建設機械の異常検出装置 |
| JP2013234228A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Jfe Steel Corp | コークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法 |
-
1982
- 1982-10-26 JP JP57188327A patent/JPS5977514A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010110021A1 (ja) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | 日立建機株式会社 | 建設機械の異常検出装置 |
| JP5220917B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2013-06-26 | 日立建機株式会社 | 建設機械の異常検出装置 |
| US8997472B2 (en) | 2009-03-24 | 2015-04-07 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Abnormality detecting device for construction machine |
| JP2013234228A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Jfe Steel Corp | コークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法 |
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