JPS62169034A - 回転機械の軸受診断装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転機械の軸受診断装置に関する。

〔従来の技術〕

蒸気タービンや送風機等の高速ターボ機械に用いられて
いる軸受は、軸受負荷荷重の過大や調心性不良並びに潤
滑不良などが原因となり、軸受部［−起こすことが知ら
れている。

この軸受焼損を検出する手段として従来より振動検出法
が用いられているが、ある程度損傷が進行した場合の検
出は可能であるが、損傷の早期検出は困難であった。こ
の振動検出法による診断手法の改良案として、初期損傷
状態から検出可能な音響信号（主として超音波領域）監
視法があるっ例えば、蒸気タービンや発電機に用いられ
ているすべり軸受損傷診断手法（％開昭５７−４’５４
２８号公報）を用いる方法が考えられる。３この発明で
は、回転知伴う摺動ノイズや機械自体がもつバックグラ
ンドノイズ（ここでは説明の都合上、かり（Ｌ送波Ｉｃ
と呼ぶ）の中にわずかに振幅変調波の形で重畳される軸
受損傷による低周波信号（ここでは説明の都合上、かり
に信号波Ｉｓと呼ぶ）を検波後フィルタに通す、いわゆ
る、復調処理全行ない次式に示す変調率ｍに比例して出
力される復調信号の太ささより軸受損傷の有無を診断し
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、診断対象機器のバンクグランドノイ
ズ、すなわち、搬送波Ｉｓの値がすでに従来の笑験等で
判明している場合には、軸受損傷によって発生する信号
波Ｉｓの変化による変調率ｍに比例した復調信号を針側
すれば軸受損傷の検出は可能であった。しかし、診断対
象機器は数多くある。診断対象機器と異なる機器の診断
を行なう場合、搬送ＷＩｃの値も異なるため、変調率ｍ
に比例した復調信号の大きさより軸受損傷の判断を下す
ことは診断に大きな誤９全きたすことになる。

すなわち、診断対象機器が異なる場合には、事前に正常
時のバックグランドノイズの大きさｋＦべておかねばな
らないなど、即座に軸受の正常。

異常の診断が出来ないという問題があった。

本発明の目的は診断対象機器が異なった場合でも、即座
に軸受損傷の有無の診断が可能な回転機械の軸受診断装
ｆ’に提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

両端に設けられた軸受によって支持されている回転機械
では、両方の軸受が同時に損傷することはほとんどない
ことが経験的に知られている。また、両端の軸受部で受
信されるバックグランドノイズ、すなわち、搬送波Ｉｃ
のレベルもほぼ同様であることが知られている。

本発明は、両端の軸受に設置された音響センサ（ＡＥセ
ンサなど）のそれぞれの出力を増幅、検波後、フィルタ
に通す復調処理を行ない、それぞれの復調信号の振幅差
を調べることにより、全く異なった機種の回転機械の軸
受診断を即座に可能とした。

〔作用〕

回転機械のロータ両端の軸受が正常であれば、復調処理
で出力されるそれぞれの復調信号レベルは同様となり、
その差はＯに近づく。一方、他端の軸受に損傷が発生し
た場合、軸受損傷による低周波信号、すなわち、信号波
Ｉｓが大きくなる。

バックグランドノイズである搬送波Ｉｃは両端の軸受部
では同様であるため、損傷軸受部の復調信号のレベルの
みが大きくなる。すなわち、両端軸受部で受信した信号
の復調信号の振幅差は正常時に比べ数培大きくなるため
軸受損傷が検出できる。

診断対象機器が変った場合でも、バックグランドノイズ
でおる搬送波Ｉｃのレベルは変動するが、振幅差を計測
する手法、すなわち、相対的な処理全行なうため、バッ
クグランドノイズに影響されることなく軸受の診断を即
座に行なうことができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図において、回転機械１をささえる軸受２ａ、２ｂ
Ｋはそれぞれ音響センサ（ＡＥセンサなど）３ａ、ａｂ
が設置されており、音響センサ３ａ、３ｂの出力は増幅
回路４ａ、４ｂに入力され、増幅回路４ａ、４ｂの出力
は復調回路５ａ＋５ｂに入力される。復調回路５ａ、５
ｂは検波回路５ａ、５ｂ、フィルタ７ａ、７ｂで構成さ
れておシ、復調回路５ａ＋５ｂの出力はそれぞれ平均値
回路３ａ、８ｂに入力される。

次に平均値回路８ａの出力Ａと平均値回路８ｂの出力Ｂ
は軸受異常診断回路９に入力される３、軸受異常診断回
路９ではＡ、Ｂの出力差を演算し、規準値を越えた場合
、アラーム１０を動作させるための信号を出力する。

次に、検出動作を第２図、第３図に示す各回路の出力波
形図を参照しながら説明する。

軸受部では回転機械１の摺動音やすべり軸受なら潤滑油
の循環前、蒸気タービンなら蒸気タービンブレードに衝
突する際の衝突音など（主に超音波信号が音響センサ３
ａ、３ｂで受信され、それがバックグランドノイズとな
る。増幅されたバックグランドノイズの出力波形を第２
図に示す。バックグランドノイズは各種ノイズが組み合
わされ、振幅の一様な正弦波信号とはならないために、
同図に示すように、軸受が正常であっても復調回路５ａ
、５ｂからは、同図に示すように、小振幅の信号が発生
する。

次に、軸受損傷が発生した場合について説明する。前述
したように、軸受損傷が発生してもバックグランドノイ
ズに軸受損傷による信号が、わずかに振幅変調波の形で
重畳されるだけであるため第３図に示すように、増幅回
路４ｂの出力波形には正常時に比べきわたった差は見ら
れない、、しかし、復調処理を行なうことにより、同図
復調回路５ｂの出力波形に見られるように、正常時に比
べ数倍以上の振幅レベルとなる。次に、復調回路の出力
信号は平均値回路８ａ、１３ｂで処理され、第２図、第
３図に示す電流電圧に変換される。さらに、平均値回路
８ａ、８ｂの出力Ａ、Ｂは軸受異常診断回路９に入力さ
れる。軸受異常診断回路９では出力Ａ、Ｂの振幅差を調
べる。軸受異常診断回路９の具体的構成例を第４図に示
す。

本実施例では通常市販されているアナログ演算回路２０
ｔ−用いて、Ａ、Ｂ信号の振幅差を求めるもので、例え
ば、アナログ・デバイセズ社のＩＣ乗算器を用いれば次
式にてＡ、Ｂのアナログ演算を行なうことができる。

Ｖｏｔｒｒ　：　（Ａ　　Ｂ　）　”　／　１０　　　
−（２）第５図に軸受の正常、損傷時に発生した信号に
よるアナログ演算回路２０の演算例を示す。すなわち、
正常時は０に近づき、軸受損傷時は値が大きくなること
がわかる。ここで、Ａ、Ｂ出力の振幅差を二乗している
ため、Ａ、Ｂ出力値の大きさが逆転しても演算値がマイ
ナスとなることはない。

次に、アナログ演算回路２０の出力は比較回路２１に入
力され、比較回路２１で設定されたしきい値電圧を越え
た場合、第３図に示すように、アラーム１０を動作させ
るための信号が出力される。

本発明は第１図の実施例の機能を拡張したものである。

実施例にて種々の回転機械の診断を行なえば、オノスと
回転機械ごとのバックグランドノイスレヘルのデータが
蓄積される。本発明では、蓄積されたデータを用いて回
転機械の軸受診断を行なう。

第６図に実施例を示す。回転機械３０をささえる軸受３
１に音響センサ３２を設置し、音響センサ３２の出力を
増幅回路３３で増幅する。次に増幅回路３３の出力は復
調回路３４に入力され、その出力は平均値回路３５に入
力され、直流電圧に変換される。平均値回路３５の出方
Ａ信号は次に軸受異常診断回路３６に入力される。一方
、軸受異常診断回路３６には軸受正常データ発生回路３
７より信号Ｂが入力される。軸受正常データ発生回路３
７はマイクロコンピュータ３８．プログラマブル信号発
生器３９より構成されており、マイクロコンピュータ３
８に診断機器名をインプットすることにより、マイクロ
コンピュータ３８よりプログラマブル信号発生器３９に
命令が伝達される。プログラマブル信号発生器３９では
マイクロコンピュータ３８の指示に従い、信号Ｂ’に軸
受異常診断回路３６に出力する。すなわち、マイクロコ
ンピュータ３８には従来よシ蓄積された回転機械ごとの
軸受正常時のバックグランドノイズデータが記憶されて
おり、その信号をプログラマブル信号発生器３９を介し
て、軸受異常診断回路３６では前述した実施例と同様の
演算処理を行ない、その値が規準値金越えた場合、アラ
ーム４０を動作させるための信号を出力する。

〔発明の効果〕

本発明によれば診断対象機器が異なった場合でも常に従
来蓄積された軸受の正常時におけるデータとの比較が行
なえるため、即座に軸受の診断が可能である。

本発明によれば、診断対象が異なってもそれに伴って変
化するバックグランドノイズの変動に影響されることな
く回転機械の軸受診断が可能であるため、軸受診断装置
としての汎用性も大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である回転機械の軸受診断装
置のブロック図、第２図、第３図は第１図の出力波形図
、第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例のブロ
ック図でおる。 １・・・回転機械、２ａ、２ｂ・・・軸受、３ａ、３ｂ
・・・音響センサ、５ａ、５ｂ・・・復調ロー、９・・
・軸受異常診断回路、２０・・・アナログ演算回路、３
７・・・軸受正常データ発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転機械の軸受損傷現象を検出するための異常診断
   装置において、 前記回転機械のロータ両端の軸受部にそれぞれ設置され
   た音響センサと、前記音響センサの出力を増幅するため
   の増幅手段と、前記増幅手段より出力される信号に含ま
   れる低周波信号成分を抽出するための復調手段と、前記
   復調手段より出力される信号の振幅差を演算し、所定の
   基準値に対し、振幅差が規準を越えた場合、軸受異常を
   知らせるためのアラームを作動させるための信号を出力
   する軸受異常診断回路から構成されることを特徴とする
   回転機械の軸受診断装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記軸受異常診断
   回路に入力される信号は、前記復調手段より出力される
   信号と、すでに既知である軸受正常時のデータであるこ
   とを特徴とする回転機械の軸受診断装置。