JPWO2009050828A1 - 電動機器の診断方法 - Google Patents
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Abstract
Description
合には、そのヨークに発生するヨーク応力とか、弁棒に発生する弁棒応力等がこれに該当し、また、電磁コイルの磁気駆動力によって駆動される原子炉の制御棒駆動装置である場合には、制御棒の移動に伴う振動(音)がこれに該当する。
電線管内における上記電力線の各電線の位置を上記電線管内で変化させたときの各位置での上記各磁場センサの磁気信号相互間の基準出力パターンを取得しておき、該基準出力パターンと測定により取得される上記各磁場センサの磁気信号相互間の実出力パターンを対比することで、該実出力パターンに対応する基準出力パターンから上記電線管内における上記各電線の位置情報を取得し、この位置情報を診断に反映させることを特徴としている。
(2) 本願の第2の発明に係る電動機器の診断方法によれば、上記複数の磁場センサを電線管に配置するという簡単な手段によって、基準磁気信号とこれに対応する基準電気信号の相関データベースを取得でき、次回以降はこの相関データベースに基づいて、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号を取得するものであることから、以下のような効果が得られる。
れ、安定した信頼性の高い測定結果を得ることができる。
に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記電動機器が複数の電動部で構成され且つ該各電動部のそれぞれに対応する電力線毎に上記電気信号が取得されるものにおいて、上記各電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、上記各電動部毎に、上記各波形信号相互間における発生タイミングを確認することで、上記電動機器の各電動部がそれぞれ適正な作動タイミングで作動しているかどうかを容易に診断することができる。
図1には、本願発明に係る診断方法を、電動機器としての電動弁10の診断に適用した第1の実施形態を示している。
断を行うものであるが、その前作業として、該電動弁10に入力される電気量を、簡単な構成で安全且つ容易に、しかも高精度で取得するとともに、該電気量に関連する各種データベースを作成するようにしている。そして、上記電動弁10の診断を行うに際して、予め取得された電気量及び各種データベースを活用することで、信頼性の高い診断を実現するものである。
A:電気量の取得手法
この実施形態では、上記電動弁10に入力される電気量(特に、この実施形態では電流)を、磁場センサにより検出される磁気信号に基づいて取得するとともに、この磁気信号と電気信号の相関をデータベースとして取得することで、次回以降の電気信号の取得の容易化及び迅速化を図っている。
この実施形態では、より簡易に且つ安全に、しかも高精度で磁気信号を取得するために、三個の磁場センサ8を組み合わせて磁気信号を取得するようにしている。
ここで、図2を参照して、上記各磁場センサ8A,8B,8Cを用いた磁気信号の演算手法について説明する。
られる磁力線を感知して磁場の大きさに対応した信号を出力する特性をもつものであるが、感知される磁場の大きさは、各電線U,V,Wの中心から各磁場センサ8A,8B,8Cまでの距離に反比例することが知られている。従って、上記各各磁場センサ8A,8B,8Cのそれぞれにおいて、上記各電線U,V,Wからの距離が異なることから、各電線U,V,Wからの磁力線から感知される信号は異なる。例えば、磁場センサ8Aにおいては、距離Aru,Arwが小さい電線U,Wから感知される信号は大きいが、距離Arvが大きい電線Vから感知される信号は小さいものとなる。
B:診断装置30
次に、上述の磁気信号の取得手法を踏まえた上で、図1を参照して、診断装置30の構成及びこれによる診断方法について説明する。
上記診断装置30は、上述の上記電線管1に配置された三個の磁場センサ8A,8B,8Cのほかに、磁気信号演算手段31、電気信号演算手段32、磁気−電気信号データベース33、磁気信号−物理量データベース34、出力パターンデータベース35、診断手段36、出力手段37及び物理量信号演算手段40を備えて構成される。
上記電気信号演算手段32は、例えば、電気制御盤29において電流センサ(図示省略)により検出される検出値に基づいて電気信号を演算にて取得し、これを電気信号Sbとして、磁気−電気信号データベース33と磁気信号−物理量データベース34及び診断手段36へそれぞれ出力する。なお、この電気信号Sbは、電流信号のほか、これを積算等の演算処理をして得られる信号も含まれる。
上記磁気−電気信号データベース33では、基準状態(例えば、初回の測定時)において、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号(基準磁気信号)と上記電気信号演算手段32から入力される電気信号(基準電気信号)との相関を求め、これをデータベースとして保有する。従って、次回以降の測定においては、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号Saに対応する電気信号を上記磁気−電気信号データベース33から読み出し、これを電気信号Scとして診断手段36へ出力する。
上記磁気信号−物理量データベース34は、上記磁気信号演算手段31から入力される基準状態における磁気信号Saと、後述する物理量信号演算手段40から入力される物理量信号Seとを受けてこれらの相関を求め、これをデータベースとして保有する。従って、次回以降の測定では、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号Saに対応する物理量信号を上記磁気信号−物理量データベース34から読み出してこれを上記診断手段36における診断に用いることができる。
上記出力パターンデータベース35は、上記電線管1内で上記電力線2の位置を変化させた場合における上記各磁場センサ8A,8B,8Cの出力パターン(基準出力パターン)をデータベースとして保有し、この基準出力パターンと、実際の測定における上記各磁場センサ8A,8B,8Cの出力パターンである実出力パターンとを対比し、その対比結果を出力パターン信号Sfとして上記診断手段36に出力し、該診断手段36での診断に反映させるものである。
配置位置であるとして、これを後述の診断手段36へ出力し、該診断手段36における診断に反映させるものである。
上記物理量信号演算手段40には、上記ヨーク応力センサ25によって検出されるヨーク応力信号が入力される。この物理量信号演算手段40には、図示しないが、ヨーク応力と該ヨーク応力と対応関係にある弁軸力の基準状態における相関データベースが備えられている。そして、上記物理量信号演算手段40は、上記ヨーク応力センサ25からヨーク応力信号が入力されると、これを受けて、例えば、該ヨーク応力信号そのものを物理量信号Seとして、又は入力されたヨーク応力信号に対応する弁軸力を上記相関データベースから読み出してこれを物理量信号Seとして、上記磁気信号−物理量データベース34と上記診断手段36へ出力する。
上記診断手段36は、上記磁気信号演算手段31から入力される磁気信号Saと、上記電気信号演算手段32から入力される電気信号Sbと、上記磁気−電気信号データベース33から入力される電気信号Scと、上記磁気信号−物理量データベース34から入力される物理量信号Sdと、上記物理量信号演算手段40から入力される物理量信号Seと、上記出力パターンデータベース35から入力される出力パターン信号Sfとを受けて、上記電動弁10の各種の診断を行う。この診断手段36における具体的な診断については、後述する。
上記出力手段37は、上記診断手段36から出力される診断結果を受けて、表示手段38にその診断結果を表示させるとともに、警報手段39において所要の警報を発生させる。
ここで、上記診断手段36におけるいくつかの診断例を、図3〜図7を参照して説明する。
図3には、電流とヨーク応力との相関図を示している。ここで、電動弁10においては、ヨーク応力は出力トルクに対応し、また電流値はその積算値が入力に対応することから、上記相関図は上記電動弁10の入出力曲線に相当する。そして、基準時における入出力曲線は、ヨーク応力(即ち、出力トルク)が変化せずに電流(積算値)のみが上昇変化する状態を示す線分L1と、ヨーク応力と電流の双方が所定の上昇率で上昇変化する状態を示す線分L2で規定される。
図4には、実線で示す基準状態における入出力曲線に対して、次回以降の測定においては基準状態における線分L2が破線で示す線分L21,L22のように変化した例を示している。第1の場合は、線分L21で示すように、最大出力トルク(設定トルクスイッチの動作時の出力トルク)は変化することなく、基準状態における線分L2がそのまま高電流側へ変化した場合である。第2の場合は、線分L22で示すように、最高出力トルク(設定トルクスイッチの動作時の出力トルク)が低トルク側へ変化するとともに、基準状態における線分L2が高電流側へ変化した場合である。
図5には、実線で示す基準状態における入出力曲線が、次回以降の測定では破線で示すように変化した例を示している。第1の場合は、基準状態における線分L1が線分L11で示すように高トルク側へ変化するとともに、基準状態における線分L2が線分L21で示すように高電流側へ変化し、しかも設定トルクスイッチの動作時の出力トルクには変化が無い場合である。第2の場合は、基準状態における線分L1が線分L12で示すように低トルク側へ変化するとともに、基準状態における線分L2が線分L22で示すように低電流側へ変化し、しかも設定トルクには変化が無い場合である。
抗が高くなり過ぎたことが発生原因として挙げられ、また、第2の場合は、逆に、上記グランドパッキンの摩擦抵抗が低くなり過ぎたことが発生原因として挙げられる。
図6には、実線で示す基準状態における入出力曲線が、次回以降の測定では、破線で示すように、設定トルクスイッチの動作時の出力トルクに対応する電流「G1」、及び弁タッチ時の電流「G2」を維持したまま、全体として低トルク側へ所定量だけ平行移動するように変化した場合を示している。
図7には、実線で示す基準状態における入出力曲線の線分L2が、次回以降の測定では、破線で示す線分L21のように、最小出力トルク及び最大出力トルク(設定トルクスイッチの動作時の出力トルク)を維持したまま、低電流側へ変化した場合を示している。
図12には、本願発明に係る診断方法を、電動機器としての制御棒駆動装置50の診断に適用した第2の実施形態を示している。
上記LIFTコイル51,MGコイル52及びSGコイル53は、特許請求の範囲中の「複数の駆動部」に該当する。
そこで、この実施形態では、次のような手法を採用した。即ち、図17(ロ)に示すように、ACC信号をサンプリングする前段に、エンベロープ処理器60を設置する。そして、このエンベロープ処理器60では、振動センサ54から入力されたACC信号を、アナログ式の全波整流回路61において全波整流をし、さらに平滑回路62において平滑処理をして、第1演算部44へ出力する。この場合、上記エンベロープ処理器60からの出
力は比較的周波数が低くなっているので、他のLIFT信号,MG信号,SG信号と同様に、1kHzのサンプリング周波数で充分に測定できることになる。
一方、上記第2診断部43側の上記第3演算部48においては、上記第2演算部45から1ロット毎に出力される電流に関するLIFT信号とMG信号とSG信号と、作動音に
関するACC信号を受けて、これら各波形信号をモニタに1ロットずつ表示するとともに、これらLIFT信号とMG信号とSG信号の何れか一つ、例えば、LIFT信号を基準として、上記ACC信号と各電気信号の作動諸元を詳細に分析処理し、その分析結果をデータ化して表示する(図13、図14参照)。
上記MGコイル52の動作に関しては、該MGコイル52の励磁開始時点から駆動軸56に対するグリップ動作が完了するまでの時間「TMin」と、上記MGコイル52の消磁開始時点から駆動軸56に対するグリップ開放が終了するまでの時間「TMout」が規定され、
上記SGコイル53の動作に関しては、該SGコイル53の消磁開始時点から駆動軸56に対するグリップ開放が完了するまでの時間「TSout」と、上記SGコイル53の励磁開始時点から駆動軸56に対するグリップ動作が完了するまでの時間「TSin」が規定されている。
「TMin」の到達時点から「TSout」の開始時点までの時間「dTMS」と、
「TSin」の到達時点から「TMout」の開始時点までの時間「dTSM」と、
「TMout」の到達時点から「TLout」の到達時点までの時間「dTLM」である。
図15には、電動機器として複数の制御棒駆動装置50A〜50Dが備えられ且つこれら複数の制御棒駆動装置50A〜50Dを、それぞれ4本を一組として同時にデータの収集を行い、さらに該データに基づく各種の諸元を分析して上記各制御棒駆動装置50A〜50Dの診断を行うものを示している。
3のそれぞれに接続された12本の電力線2、即ち、各制御棒駆動装置50の上記各LIFTコイル51にそれぞれ接続された電力線2A1、2B1、2C1,2D1、上記各MGコイル52にそれぞれ接続された電力線2A2、2B2、2C2,2D2、及び上記SGコイル53にそれぞれ接続された電力線2A3、2B3、2C3,2D3を、同じコイルに接続された4本の電力線同士に区分けして一纏めとし、それぞれ電線管1A〜1Cに収容している。
1A〜1C・・電線管
2 ・・電力線
4 ・・フレキシブル管部
5 ・・電動機
6 ・・電気箱
7 ・・電源線
8 ・・磁場センサ
10 ・・電動弁
11 ・・弁本体部
12 ・・弁座部
13 ・・弁体
14 ・・弁棒
15 ・・ヨーク
16 ・・弁駆動部
21 ・・ウォーム軸
22 ・・ウォーム
23 ・・ウォームホイール
24 ・・スプリングカートリッジ
25 ・・ヨーク応力センサ
26 ・・ドライブスリーブ
29 ・・電気制御盤
30 ・・診断装置
31 ・・磁気信号演算手段
32 ・・電気信号演算手段
33 ・・磁気−電気信号データベース
34 ・・磁気信号−物理量データベース
35 ・・出力パターンデータベース
36 ・・診断手段
37 ・・出力手段
38 ・・表示手段
39 ・・警報手段
40 ・・物理量信号演算手段
41 ・・診断装置
42 ・・第1診断部
43 ・・第2診断部
44 ・・第1演算部
45 ・・第2演算部
46 ・・表示部
47 ・・第1出力部
48 ・・第3演算部
49 ・・第2出力部
50 ・・制御棒駆動装置
51 ・・第1の電磁コイル(LIFTコイル)
52 ・・第2の電磁コイル(MGコイル)
53 ・・第3の電磁コイル(SGコイル)
54 ・・振動センサ(加速度計)
60 ・・エンベロープ処理器
61 ・・全波整流回路
62 ・・平滑回路
70 ・・トルクスイッチ
71 ・・回転軸
72 ・・磁石
73 ・・回転角センサ(磁場センサ)
U,V,W ・・電線
Claims (7)
- 電動機器に入力される電気量に対応する電気信号と、該電動機器側において得られる他の物理量との相関に基づいて電動機器の診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。
- 請求項1において、
上記電気信号を、上記電動機器に給電する電力線を収納した電線管における上記電力線との幾何学的な相対位置が変化しない部位に配置された複数の磁場センサにより取得される基準磁気信号と該基準磁気信号に対応する基準電気信号の相関データベースを参照して、測定により取得される磁気信号に対応する電気信号として取得することを特徴とする電動機器の診断方法。 - 請求項2において、
予め上記電線管内における上記電力線の各電線の位置を上記電線管内で変化させたときの各位置での上記各磁場センサの磁気信号相互間の基準出力パターンを取得しておき、該基準出力パターンと測定により取得される上記各磁場センサの磁気信号相互間の実出力パターンを対比することで、該実出力パターンに対応する基準出力パターンから上記電線管内における上記各電線の位置情報を取得し、この位置情報を診断に反映させることを特徴とする電動機器の診断方法。 - 請求項2において、
測定により取得される上記磁気信号と上記他の物理量の相関を示す実相関パターンと、予め取得した基準状態における磁気信号と他の物理量の基準相関パターンを対比し、これら両パターンの相違状態に基づいて電動機器の診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。 - 請求項1又は2において、
上記電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、これら各波形信号相互間における発生タイミングの適否、又は繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて、上記電動機器の診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。 - 請求項1又は2において、
上記電動機器が複数の電動部で構成され且つ該各電動部のそれぞれに対応する電力線毎に上記電気信号が取得されるものであって、
上記各電気信号と上記他の物理量をそれぞれ波形信号として表示し、上記各電動部毎に、上記各波形信号相互間における発生タイミングの適否、又は繰り返して表示される各波形信号と該各波形信号の全繰り返し期間における平均値との偏差に基づいて、上記電動機器の診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。 - 請求項6において、
上記各電気信号に基づく各波形信号のうちの何れか一つの波形信号を基準波形として選択し、
該基準波形の特定の波形点を基準として、上記各波形信号及び上記他の物理量に基づいて上記各電動部の作動諸元を取得し、該作動諸元を分析処理することで上記電動機器の診断を行うことを特徴とする電動機器の診断方法。
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