KR101332113B1

KR101332113B1 - 전동기의 예방 보전 장치

Info

Publication number: KR101332113B1
Application number: KR1020120133528A
Authority: KR
Inventors: 리종
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-11-21
Also published as: KR20130115977A; CN103376410A; CN103376410B; JP2013223284A

Abstract

전동기의 이상 검출 정밀도를 향상할 수 있고, 전동기의 부대 설비의 이상 감시·검출도 포함한 전동기의 예방 보전을 행하는 것이 가능한 전동기의 예방 보전 장치를 제공한다.
전동기 구동 장치로부터 입력되는 조작량에 의거하여 동작하는 전동기의 예방 보전 장치에 있어서, 조작량과 소정의 상관 관계에 있는 전동기의 상태량을 취득하는 상태량 취득 수단과, 전동기 및 그 부대 설비가 정상적인 경우에 있어서의 조작량과 상태량과의 관계를, 상관 관계에 따라 모델화한 상관 모델을 미리 기억하는 모델 기억 수단과, 모델 기억 수단이 기억하는 상관 모델에서의, 전동기의 운전시의 조작량에 대한 상태량을 산출하는 모델 상태량 산출 수단과, 운전시에 상태량 취득 수단에 의해 취득한 상태량과 모델 상태량 산출 수단에 의해 산출한 상태량을 비교함에 의해, 전동기 및 그 부대 설비의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 구비한다.

Description

전동기의 예방 보전 장치{APPARATUS FOR PREVENTIVE MAINTENANCE OF MOTOR}

본 발명은, 전동기의 예방 보전 장치에 관한 것이다.

플랜트를 구성하는 주된 기기의 하나에 전동기가 있다. 전동기는 플랜트에 있어서의 중요한 요소인 것도 많고, 그 고장은 플랜트 전체에 영향을 준다. 그래서 플랜트의 운전에서는, 전동기에 이상이 생기지 않았는지 감시함에 의해, 전동기의 고장을 미연에 방지하는(즉, 예방 보전하는) 것이 필요하다.

종래에서의 전동기의 이상 진단 방법으로서는, 전동기의 기동시에 있어서의 진동을 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 전동기 권선의 느슨함을 진단하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특개소60-066647호 공보

그런데, 예를 들면 제철소의 압연 플랜트 등에 사용되는 대형의 전동기에는, 전동기에서의 발열을 냉각하기 위한 유닛 쿨러나, 축받이에 급유하는 축받이 급유 장치 등의 부대 설비가 부속되는 일이 많다. 그리고, 이와 같은 전동기의 부대 설비에서 고장이 발생한 경우도 전동기를 정지할 필요가 있기 때문에, 전동기의 본체뿐만 아니라 전동기의 부대 설비에 관해서도, 이상이 생기지 않았는지를 감시하고, 그 고장을 미연에 방지하는 것이 필요하다.

그러나, 특허 문헌 1에 나타난 것에서는, 전동기의 부대 설비의 이상에 관해서는 전혀 고려되어 있지 않아, 전동기의 부대 설비의 이상 감시·검출도 포함한 전동기의 예방 보전을 할 수가 없다는 과제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 전동기의 이상 검출 정밀도를 향상할 수 있고, 전동기의 부대 설비의 이상 감시·검출도 포함한 전동기의 예방 보전을 행하는 것이 가능한 전동기의 예방 보전 장치를 얻는 것이다.

본 발명에 관한 전동기의 예방 보전 장치는, 전동기 구동 장치로부터 입력되는 조작량에 의거하여 동작하는 전동기의 예방 보전 장치로서, 상기 조작량과 소정의 상관 관계에 있는 상기 전동기의 상태량을 취득하는 상태량 취득 수단과, 상기 전동기 및 상기 전동기의 부대 설비가 정상적인 경우에 있어서의 상기 조작량과 상기 상태량과의 관계를, 상기 상관 관계에 따라 모델화한 상관 모델을 미리 기억하는 모델 기억 수단과, 상기 모델 기억 수단이 기억하는 상기 상관 모델에서의, 상기 전동기의 운전시의 상기 조작량에 대한 상태량을 산출하는 모델 상태량 산출 수단과, 상기 운전시에 상기 상태량 취득 수단에 의해 취득한 상기 상태량과 상기 모델 상태량 산출 수단에 의해 산출한 상기 상태량을 비교함에 의해, 상기 전동기 및 상기 전동기의 부대 설비의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 구비한 구성으로 한다.

본 발명에 관한 전동기의 예방 보전 장치에서는, 전동기의 이상 검출 정밀도를 향상할 수가 있어서, 전동기의 부대 설비의 이상 감시·검출도 포함한 전동기의 예방 보전을 행하는 것이 가능하다는 효과를 이룬다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기의 예방 보전 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기 및 그 부대 설비의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기의 예방 보전 장치의 상관 모델의 한 예를 도시하는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기의 예방 보전 장치의 이상 판정의 한 예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도.

본 발명을 첨부한 도면에 따라 설명한다. 각 도면을 통하여 같은 부호는 동일 부분 또는 상당부분을 나타내고 있고, 그 중복 설명은 적절히 간략화 또는 생략한다.

실시의 형태 1.

도 1부터 도 5는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 것으로, 도 1은 전동기의 예방 보전 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도, 도 2는 전동기 및 그 부대 설비의 구성을 도시하는 도면, 도 3은 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도, 도 4는 전동기의 예방 보전 장치의 상관 모델의 한 예를 도시하는 그래프, 도 5는 전동기의 예방 보전 장치의 이상 판정의 한 예를 도시하는 도면이다.

도 1에 있어서, 부호 1은 전동기이다. 전동기의 부대 설비(2)가 부속되어 있다. 이들 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)에 관해 구체적인 구성의 한 예를 도 2에 도시한다. 전동기(1)는, 전동기(1)의 내부에 회전 가능하게 마련된 회전자(1b) 및 이 회전자(1b)의 중앙으로부터 늘어나 마련되고 회전자(1b)와 일체가 되어 회전하는 회전축(1a)을 갖고 있다. 회전자(1b)의 외주에는 회전자 권선(1c)이 마련되어 있다. 그리고, 회전자 권선(1c)과 대향하도록 하여, 고정자 철심(1d)에 감겨진 고정자 권선(1e)이 전동기(1) 내에 고정되어 배치되어 있다.

전동기(1)에는, 전동기(1) 내부에서 발생한 열을 냉각하기 위한 냉각 팬(2a) 및 수냉 열교환기(2b)로 이루어지는 유닛 쿨러가 마련되어 있다. 냉각 팬(2a)은 공기를 전동기(1) 내로 순환시켜서 전동기(1)에서 발생한 열을 냉각한다. 전동기(1) 내로 송입된 공기는 전동기(1) 내의 열을 냉각한 결과 데워져서 온도가 상승한다. 전동기(1) 내의 열을 빼앗은 공기는, 수냉 열교환기(2b)에 의해 냉각되고 찬 공기로 되돌아온 다음, 냉각 팬(2a)에 의해 재차 전동기(1) 내로 송입된다.

이와 같은 냉각 팬(2a) 및 수냉 열교환기(2b)에 의한 순환 냉각이 행하여짐으로써, 전동기(1)는 냉각되어 소착(燒付) 등의 부적합함의 발생이 방지되고 있다. 또한, 수냉 열교환기(2b)는, 내부에 냉각수가 순환된 냉각수관을 구비하고 있고, 공기와 냉각수와의 사이에서 열교환 시킴으로써 공기를 냉각하고 있다.

또한, 전동기(1)의 회전축(1a) 부분에는, 회전축(1a)을 회전 가능하게 지지한 축받이대(2c)가 설치되어 있다. 이 축받이대(2c)에는, 축받이에 윤활유를 공급한 축받이 급유 장치가 구비되어 있다. 이들의 수냉 열교환기(2b), 냉각 팬(2a) 및 축받이대(2c)(축받이 급유 장치)는, 전동기의 부대 설비(2)의 한 예이다.

전동기(1)의 동작은 전동기 구동 장치(3)에 의해 구동된다. 전동기(1)는 전동기측 리모트 IO반(4)을 통하여, 전동기 구동 장치(3)는 구동 장치측 리모트 IO반(5)을 통하여, 각각이 통신 네트워크(6)에 접속되어 있고, 전동기(1)와 전동기 구동 장치(3)는 통신 네트워크(6)를 통하여 서로 전기통신 가능하다.

전동기 구동 장치(3)는, 통신 네트워크(6)를 통하여 전동기(1)에 조작 신호를 송신한다. 이 조작 신호에는 전동기(1)의 조작량에 관한 정보가 포함되어 있고, 전동기(1)는 수신한 조작 신호가 지시하는 조작량에 따라 동작한다.

전동기(1)와 전동기 구동 장치(3)를 연결하는 통신 네트워크(6)에는, 예방 보전 장치(7)가 접속되어 있다. 이 예방 보전 장치(7)는, 전동기 구동 장치(3)로부터 전동기(1)에 입력되는 조작 신호의 조작량과, 이 조작량과 소정의 상관 관계에 있는 전동기(1)의 상태량에 의거하여, 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)의 이상의 감시·검출을 행함에 의해 전동기(1)의 예방 보전을 실시하는 것이다.

이하에서는, 전동기의 부대 설비(2)인 유닛 쿨러(냉각 팬(2a) 및 수냉 열교환기(2b))를 예방 보전 장치(7)에 의한 이상의 감시·검출을 행하는 대상으로 한 경우에 관해 설명한다.

예방 보전 장치(7)는, 조작 신호의 조작량으로서 부하율, 이 조작량(부하율)과 소정의 상관 관계에 있는 전동기(1)의 상태량으로서 권선온도 상승치를 이용하여, 유닛 쿨러의 이상의 감시·검출을 행한다.

이하에 부하율과 권선온도 상승치와의 사이에 성립하는 소정의 상관 관계에 관해 설명한다.

우선, 부하율(L)은, 정격 전류치에 대한 현재의 전류치의 비율이고 다음의 (1)식에 의해 정해진다.

L=i(현재치)/i(정격치)×100[%] … (1)

부하율의 제곱평균제곱근(RMS)의 제곱(RMS^2)은 다음의 (2)식으로 표시된다.

RMS^2=(L1^2·t1+L2^2·t2+…+Ln^2·tn)/T … (2)

여기서, T는 RMS를 구하는 대상 시간, t1, t2, …, tn는 RMS를 구한 대상 시간(T) 내를 분할한 샘플링 시간, L1, L2, …, Ln는, 각 샘플링 시간(t1, t2, …, tn)의 각각에서의 부하율이고, T=t1+t2+…+tn이다.

그리고, (2)식에 (1)식을 대입하면 다음의 (3)식의 관계를 얻는다.

RMS^2 ∝ i^2 … (3)

다음에, 권선온도 상승치(△T)와 전동기(1)의 권선 전류치(i)와의 관계를 도출한다. 전동기(1)에서 생기는 손실의 종류에는, 철손, 동손, 표유부하손이나 기계손 등이 있다. 이 중에서도, 전동기(1)의 권선 코일에서 생기는 발열량인 것으로서의 동손은, 전동기(1)의 손실의 대부분을 차지하고 있다. 권선온도 상승치(△T)는 전동기(1)에서의 손실에 비례하기 때문에, 전동기(1)에서의 손실과 동손을 거의 동일하다고 간주하면, 권선온도 상승치(△T)는 동손 즉 전동기(1)의 권선 코일에서 생기는 발열량에 비례하는 것을 알 수 있다.

권선 코일의 발열량(Q)은, i를 권선 전류, R을 코일 저항, t를 시간이라고 하면 다음의 (4)식에 의해 표시된다.

Q=i^2·R·t … (4)

그리고, 전술한 권선온도 상승치(△T)는 발열량(Q)에 비례한 것을 이용하면, (4)식으로부터 권선온도 상승치(△T)와 권선 전류(i)와의 사이에 다음의 (5)식으로 표시하는 관계가 있는 것이 도출된다.

△T ∝ i^2 … (5)

그리고, (3)식 및 (5)식으로부터, 다음의 (6)식으로 표시하는 관계를 도출할 수 있다.

△T ∝ RMS^2 … (6)

이와 같이, 권선온도 상승치(△T)는, 이론상, 부하율의 제곱평균제곱근(RMS)의 제곱(RMS^2)에 비례하고 있고, 한쪽이 변화하면 그에 따라 다른쪽도 변화하는 상관적인 관계에 있음을 알 수 있다.

예방 보전 장치(7)는, 전동기 구동 장치(3)로부터 전동기(1)에 송신되는 조작 신호를 통신 네트워크(6)를 통하여 취득함에 의해, 전동기(1)에 입력되는 조작량인 부하율을 얻을 수 있다.

또한, 전동기(1)의 상태량의 하나인 권선온도 상승치(△T)를 얻기 위해, 전동기(1)에는, 권선 온도 측정용 측온 저항체(8) 및 냉매 온도 측정용 측온 저항체(9)의 2개의 측온 저항체(Resistance Temperature Detector)가 부착되어 있다. 권선 온도 측정용 측온 저항체(8)는, 전동기(1) 내의 권선 부분의 온도(배기 온도)를 검출하기 위한 것이고, 냉매 온도 측정용 측온 저항체(9)는 지금부터 전동기(1) 내로 도입되는 냉매(공기)의 온도(급기 온도)를 검출하기 위한 것이다.

예방 보전 장치(7)는, 권선 온도 측정용 측온 저항체(8)에 의해 검출된 배기 온도 및 냉매 온도 측정용 측온 저항체(9)에 의해 검출된 급기 온도의 2개의 상태량을 통신 네트워크(6)를 통하여 취득하고, 급기 온도에 대한 배기 온도의 차를 구함에 의해 권선온도 상승치(△T)를 산출한다. 또한, 예방 보전 장치(7)에 의한 조작량(부하율의 RMS)의 취득 타이밍과 상태량(권선온도 상승치(△T))의 취득 타이밍은 동기 된다.

이와 같이 하여 예방 보전 장치(7)가 얻은 조작량인 부하율의 RMS와 상태량인 권선온도 상승치(△T)는, 이론상, (6)식으로 표시하는 바와 같은 비례 관계에 있기 때문에, 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)(유닛 쿨러)가 정상적인 상태라면, 부하율(RMS)과 권선온도 상승치(△T)와는 강한 상관을 나타내고, 부하율의 RMS의 제곱과 권선온도 상승치(△T)는 다음의 (7)식으로 표시하는 바와 같은 직선의 식으로 모델화할 수 있는 것이다.

△T=k·RMS^2+c … (7)

그래서, 예방 보전 장치(7)는 이와 같은 소정의 상관 관계에 있는 조작량과 상태량의 성질을 이용하여 전동기(1) 및 상기 전동기의 부대 설비(2)의 이상의 감시·검출을 행한다. 이 예방 보전 장치(7)의 구성을 도 3에 도시한다. 예방 보전 장치(7)는, 모델 기억부(7a), 모델 상태량 산출부(7b), 비교부(7c) 및 통지부(7d)를 구비하고 있다.

모델 기억부(7a)는, 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)가 정상적인 상태에서의 조작량 및 상태량의 관계를 모델화한 상관 모델을 미리 기억하는 것이다. 이 조작량 및 상태량의 관계의 모델화에 관해, 지금까지 설명하여 온 부하율의 RMS와 권선온도 상승치(△T)를 예로 하여 설명한다.

우선, 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)(유닛 쿨러)의 정상 운전시에 있어서, 일정 시간 동안, 조작량인 부하율의 RMS와 상태량인 권선온도 상승치(△T)의 조(組)의 데이터를 복수 수집한다. 다음에, 수집한 데이터에 의거하여, 예를 들면 최소제곱법 등의 이미 알고 있는 회귀분석 수법을 이용하여, (7)식에서의 계수(k) 및 절편(c)을 산출하고, (7)식의 형태로 표시되는 회귀식을 구하여, 정상적인 상태에서의 조작량 및 상태량의 관계를 모델화한 상관 모델을 작성한다.

그리고, 이렇게 하여 작성한 조작량(부하율의 RMS) 및 상태량(권선온도 상승치(△T))의 상관 모델을 모델 기억부(7a)에 기억한다. 모델 기억부(7a)에 미리 기억되는 상관 모델에서의 부하율의 RMS의 제곱과 권선온도 상승치(△T)와의 관계의 한 예를 도 4에 도시한다.

전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)의 운전중에서는, 예방 보전 장치(7)는 정기적으로 조작량 및 상태량을 취득하고 있다. 그리고, 예방 보전 장치(7)가 구비하는 모델 상태량 산출부(7b)는, 운전중에 취득한 조작량을 모델 기억부(7a)가 기억하는 상관 모델에 적용시킴에 의해, 상관 모델로부터 예상되는, 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)가 정상이라면 취할 것인 상태량(이하, 모델 상태량이라고 한다)을 산출한다.

지금까지의 부하율의 RMS와 권선온도 상승치(△T)의 예로 말하면, 예방 보전 장치(7)는 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)의 운전중의 일정 기간 내에서의 부하율의 RMS의 제곱을 산출하고, 모델 상태량 산출부(7b)는, 이 RMS의 제곱을 (7)식에 대입함에 의해 모델 상태량의 권선온도 상승치(△T)를 산출한다.

예방 보전 장치(7)가 구비하는 비교부(7c)는, 모델 상태량 산출부(7b)에 의해 산출된 모델 상태량과, 운전중에 실제로 검출된 상태량을 비교하여, 모델 상태량에 대해 운전중에 실제로 검출된 상태량이 소정의 기준 이상 떨어져 있는 경우에, 전동기(1)나 전동기의 부대 설비(2)에 이상이 발생한 것을 검출한다.

이 이상 검출 판정에 관해, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5에서, 부호 10은, 회귀식(7)으로 표시되는 상관 모델이다. 그리고, 이 상관 모델(10)의 직선보다 소정의 기준만큼 △T축의 플러스측에, 이상 검출 판정에 이용하는 임계치(11)가 설정되어 있다. 그리고, 운전중에 실제로 검출된 상태량이 이 임계치(11) 이상인 경우(검출점(12))에는, 전동기(1)나 전동기의 부대 설비(2)에 이상이 발생한 것이 검출된다.

또한, 여기서는, 임계치(11)를 상관 모델(10)의 직선보다 소정의 기준만큼 상방측에 설정하였지만, 상관 모델(10)의 직선을 △T축의 플러스의 방향으로 소정의 배율(예를 들면 1.5배)로 확대한 것을 임계치(11)로서 설정하도록 하여도 좋다.

예방 보전 장치(7)의 통지부(7d)는, 비교부(7c)에서의 모델 상태량과 실제의 상태량과의 비교에 의해, 전동기(1)나 전동기의 부대 설비(2)에 이상이 발생한 것이 검출된 경우에, 그 취지를 보수원 등에게 통보하는 것이다. 이 통지부(7d)에 의한 통보 형태로서는, 예를 들면, 예방 보전 장치(7)의 표시 화면에 표시하는 것으로 하여도 좋고, 버저나 음성 등을 울리게 하여 통보하는 것으로 하여도 좋다.

이와 같이 구성된 전동기의 예방 보전 장치에서는, 미리 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)가 정상적인 상태에서의 조작량 및 상태량의 관계를 모델화한 상관 모델을 작성한다. 그리고, 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)의 운전중에 있어서, 상관 모델상의 모델 상태량과 실제의 상태량을 비교함에 의해 전동기(1) 및 전동기의 부대 설비(2)의 이상을 검출한다.

여기서, 일반적으로, 조작량의 변화에 응하여 변화하여 버리는 상태량에 의거하여 이상의 검출을 행할려고 하는 경우, 운전중의 조작량의 값에 응하여 이상 검출의 기준이 되는 상태량을 변화시킴으로써 보다 정확한 이상 검출을 행할 수가 있다. 그러나, 정상적인 상태에서 샘플링된 데이터의 조작량과 운전중의 실제의 조작량은 반드시 일치한다고는 한할 수가 없다. 따라서 정상적인 상태에서 샘플링된 데이터의 조작량과 운전중의 실제의 조작량이 일치하지 않는 경우에는, 이상 검출의 기준치를 어떻게 설정하면 좋은가 라는 문제가 생긴다.

이와 같은 문제에 대해, 본 발명에 관한 전동기의 예방 보전 장치에서는, 정상적인 상태에서의 조작량 및 상태량의 관계를 모델화한 상관 모델을 이용하여 이상 검출의 기준이 되는 상태량을 설정하기 때문에, 실제의 조작량에 응하여 적절한 기준치를 설정할 수가 있어서, 보다 정밀도가 높은 이상 검출을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 기준치의 설정에 필요한 정상시의 조작량·상태량의 데이터 수에 관해 살펴보면, 상관 모델을 사용하지 않는 경우에는, 이상 검출 정밀도를 높이기 위해서는 기준치의 설정에 보다 많은 데이터 수가 필요해진다. 이에 대해, 상관 모델을 사용한 경우에는, 일정 이상의 상관을 얻을 수 있는 상관 모델의 작성에 필요한 분만큼의 데이터 수가 있으면 좋고, 즉, 보다 적은 데이터 수로 보다 높은 정밀도의 이상 검출을 실현할 수 있다.

또한, 전동기의 부대 설비(2)인 예를 들면 유닛 쿨러에 관해, 유닛 쿨러가 구비하는 냉각수관은, 장기간 사용함에 의해 관 내부에 오염이 부착하여, 배관이 서서히 막혀져 가는 일이 있다. 이 막힘은 유닛 쿨러의 냉각 기능을 저하시키기 때문에, 최종적으로 전동기의 고장에 이를 우려가 있다. 그런데, 이와 같은 냉각수관의 막힘 등의 유닛 쿨러의 이상은, 직접적으로 검출하는 것이 매우 곤란하다.

그러나, 이와 같은 냉각수관이 막힘 등에 의해 유닛 쿨러의 냉각 기능이 저하되면, 정상시와 비교하여, 같은 부하율(조작량)이라도 권선온도 상승치(△T)(상태량)가 커진다. 이 때문에, 정상시의 상관 모델에서의 모델 상태량으로부터의 실제의 상태량의 어긋남을 검출함으로써, 이와 같은 전동기의 부대 설비(2)의 이상을 간접적으로 검출하는 것이 가능하다.

또한, 유닛 쿨러의 냉각수관이 막힘 등과 같은 경년적으로 서서히 진행하는 열화에 수반하는 이상은, 발현하기 까지의 시간이 장기에 걸치기 때문에, 그 검출이 매우 곤란하다. 그러나, 정상시의 상관 모델을 이용하여 이상 검출의 기준을 설정하도록 함으로써, 이상 검출의 정밀도를 높일 수 있기 때문에, 이와 같은 장기간에 걸쳐서 서서히 진행하는 열화에 대해서도 검출하는 것이 가능하다.

이상과 같이 구성된 전동기의 예방 보전 장치는, 전동기 구동 장치로부터 전동기에 입력되는 조작량과 소정의 상관 관계에 있는 전동기의 상태량을 취득하는 상태량 취득 수단인 측온 저항체와, 전동기 및 전동기의 부대 설비가 정상적인 경우에 있어서의 조작량과 상태량과의 관계를, 상관 관계에 따라 모델화한 상관 모델을 미리 기억하는 모델 기억 수단과, 모델 기억 수단이 기억하는 상관 모델에서의, 전동기의 운전시의 조작량에 대한 상태량을 산출하는 모델 상태량 산출 수단과, 상기 운전시에 상태량 취득 수단에 의해 취득한 상태량과 모델 상태량 산출 수단에 의해 산출한 상태량을 비교함에 의해, 전동기 및 전동기의 부대 설비의 이상을 검출하는 이상 검출 수단인 비교부를 구비한 것이다.

이 때문에, 전동기의 이상 검출 정밀도를 향상할 수 있고, 전동기의 부대 설비의 이상 감시·검출도 포함한 전동기의 예방 보전을 행하는 것이 가능하고, 전동기의 부대 설비의 열화를 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 따라서 전동기의 부대 설비의 고장의 징후를 사전에 알아서, 그 증상에 응한 보수를 적절하게 실시할 수 있기 때문에, 플랜트 전체의 운전에 영향을 주는 전동기의 돌발적인 고장을 미연에 방지하는 것이 가능하다.

실시의 형태 2.

도 6은, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 것으로, 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.

여기서 설명하는 실시의 형태 2는, 전술한 실시의 형태 1의 구성에서, 전동기의 상태량과 소정의 상관 관계를 갖는 조작량 이외의, 당해 상태량에 영향을 주는 요소에 대해서도 고려하여 모델 상태량을 산출하도록 한 것이다.

이하, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 예로서, 조작량으로서 부하율의 RMS를, 상태량으로서 권선온도 상승치(△T)를 이용한 경우에 관해 설명한다. 상태량인 권선온도 상승치(△T)는, 조작량인 부하율(의 RMS) 이외에도, 예를 들면 전동기의 부대 설비(2)인 유닛 쿨러의 수냉 열교환기(2b)에서의 냉각수의 온도 및 유량이나 냉각 팬(2a)의 풍량에 의해서도 변동한다.

구체적으로 수치를 들여 설명하면, 예를 들면, 다른 운전 조건이 같은 전제에서 냉각수의 온도가 20도일 때에 권선온도 상승치(△T)가 30도이고, 냉각수 온도가 25도일 때에 권선온도 상승치(△T)가 32도였던 경우, 냉각수 온도에 관한 보정량은 +2도가 된다. 이와 같이 하여, 냉각수 온도에 관한 보정량, 냉각수 유량에 관한 보정량이나 팬 풍량에 관한 보정량을, 각각 운전 조건에 응하여 평가하여 간다.

그리고, 이들의 보정량을, 각각 α1, α2, α3이라고 하면, 이들의 보정량을 보정항으로서 받아들인 상관 모델의 회귀식은 다음의 (8)식과 같이 된다.

△T=k·RMS^2+c+α1+α2+α3 … (8)

이 실시의 형태 2에서의 예방 보전 장치(7)는, 이상 검출의 기준치의 설정에 이용하는 모델 상태량의 산출에, 이 (8)식과 같은 보정항을 갖는 회귀식을 이용하도록 한 것이다. 즉, 예방 보전 장치(7)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 모델 기억부(7a), 모델 상태량 산출부(7b), 비교부(7c) 및 통지부(7d)에 더하여, 또한 보정량 기억부(7e)를 구비하고 있다.

이 보정량 기억부(7e)는, 조작량 이외의 요소가 상태량에 주는 영향(즉, 조작량 이외의 요소가 주는 상태량의 변화량)을 보정량으로서 미리 기억하는 것이다. 모델 기억부(7a)가 기억하는 상관 모델은, 실시의 형태 1의 (7)식과 같이 보정항을 포함하지 않는 형태의 것이다. 그리고, 모델 상태량 산출부(7b)는, 모델 기억부(7a)가 기억하는 상관 모델에서의 모델 상태량을 산출할 때에, 보정량 기억부(7e)가 기억하는 보정량을 가미함으로써, (8)식에 따른 모델 상태량을 산출한다.

이와 같이, 모델 상태량의 산출에 있어서, 조작량과 상태량과의 상관을 나타내는 부분에서, 조작량 이외의 상태량에 영향을 주는 요소를 분리하고 보정항으로서 취급함에 의해, 상관 모델의 작성이나, 산출된 모델 상태량을 이용한 이상 검출 등의 절차는 실시의 형태 1과 마찬가지로 한 채로, 조작량 이외의 상태량에 영향을 주는 요소를 고려한 이상 검출을 행할 수가 있다.

그리고, 다른 구성에 관해서는 실시의 형태 1과 마찬가지여서, 그 상세 설명은 생략한다.

이상과 같이 구성된 전동기의 예방 보전 장치는, 실시의 형태 1의 구성에 더하여, 조작량 이외의 요소가 주는 상태량의 변화량을 보정량으로서 미리 기억하는 보정량 기억부를 또한 구비하고, 모델 상태량 산출부는, 보정량 기억부가 기억하는 보정량을 가미하여, 모델 기억부가 기억하는 상관 모델에서의, 전동기의 운전시의 조작량에 대한 상태량을 산출하는 것이다.

이 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 이룰 수 있는 것에 더하여, 재차 회귀분석을 이용하는 일 없이 조작량 이외의 요소에 대해서도 고려하여 상관 모델을 보정할 수가 있어서, 복잡한 데이터 처리를 경유하는 일 없이 이상 검출 정밀도를 더욱 향상하는 것이 가능하다.

실시의 형태 3.

도 7은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 것으로, 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.

여기서 설명하는 실시의 형태 3은, 전술한 실시의 형태 1의 구성에서, 모델 상태량에 대해 운전중에 실제로 검출된 상태량이 소정의 기준 이상 떨어진 회수를 계수하고, 일정 기간 내에서의 이 회수가 소정의 회수 이상이 된 경우에, 전동기나 전동기의 부대 설비의 이상 발생을 검출하도록 한 것이다.

이 실시의 형태 3에서 예방 보전 장치(7)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 모델 기억부(7a), 모델 상태량 산출부(7b), 비교부(7c) 및 통지부(7d)에 더하여, 또한 계수부(7f)를 구비하고 있다. 비교부(7c)는, 모델 상태량 산출부(7b)에 의해 산출된 모델 상태량과, 운전중에 실제로 검출된 상태량을 비교하고, 모델 상태량에 대해 운전중에 실제로 검출된 상태량이 소정의 기준 이상 떨어졌는지의 여부를 판정한다.

계수부(7f)는, 비교부(7c)에 의해 모델 상태량에 대해 실제의 상태량이 소정의 기준 이상 떨어졌다고 판정된 회수를 계수한다. 그리고, 이 회수가 일정 기간의 동안에, 소정의 회수 이상이 된 경우에, 전동기(1)나 전동기의 부대 설비(2)의 이상 발생을 검출한다.

통지부(7d)는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 전동기(1)나 전동기의 부대 설비(2)에 이상이 발생한 것이 검출된 경우에, 그 취지를 화면 표시나 음성 등에 의해 보수원 등에게 통보한다. 또한, 여기서, 비교부(7c)에 의해 모델 상태량에 대해 실제의 상태량이 소정의 기준 이상 떨어졌다고 판정된 시각을 기록하여 두고, 이 통지부(7d)에서 통보할 때에, 당해 시각이나 회수에 대해서도 화면 표시 등에 의해 보수원에게 알리도록 하여도 좋다.

이상과 같이 구성된 전동기의 예방 보전 장치는, 실시의 형태 1의 구성에서, 이상 검출 수단인 비교부 및 계수부는, 운전시에 상태량 취득 수단에 의해 취득한 상태량이 모델 상태량 산출부에 의해 산출한 상태량에 대해 소정의 기준량 이상 떨어진 회수가, 일정 기간 내에 소정의 회수 이상이 된 경우에, 전동기 및 전동기의 부대 설비의 이상을 검출하도록 한 것이다.

이 때문에, 실시의 형태 1과 같은 효과를 이룰 수 있음에 더하여, 또한, 이상 발생의 오검출을 억제하여 조기에 또한 고정밀도의 이상 검출을 실현함과 함께, 보수 점검의 적절한 시기를 알릴 수 있다.

1 : 전동기
1a : 회전축
1b : 회전자
1c : 회전자 권선
1d : 고정자 철심
1e : 고정자 권선
2 : 전동기의 부대 설비
2a : 냉각 팬
2b : 수냉 열교환기
2c : 축받이대
3 : 전동기 구동 장치
4 : 전동기측 리모트 IO반
5 : 구동 장치측 리모트 IO반
6 : 통신 네트워크
7 : 예방 보전 장치
7a : 모델 기억부
7b : 모델 상태량 산출부
7c : 비교부
7d : 통지부
7e : 보정량 기억부
7f : 계수부
8 : 권선 온도 측정용 측온 저항체
9 : 냉매 온도 측정용 측온 저항체
10 : 상관 모델
11 : 임계치
12 : 검출점

Claims

전동기 구동 장치로부터 입력되는 조작량에 의거하여 동작하는 전동기의 예방 보전 장치로서,
상기 조작량과 소정의 상관 관계에 있는 상기 전동기의 상태량을 취득하는 상태량 취득 수단과,
상기 전동기 및 상기 전동기의 부대 설비가 정상적인 경우에 있어서의 상기 조작량과 상기 상태량과의 관계를, 상기 상관 관계에 따라 모델화한 상관 모델을 미리 기억하는 모델 기억 수단과,
상기 모델 기억 수단이 기억하는 상기 상관 모델에서의, 상기 전동기의 운전시의 상기 조작량에 대한 상태량을 산출하는 모델 상태량 산출 수단과,
상기 운전시에 상기 상태량 취득 수단에 의해 취득한 상기 상태량과 상기 모델 상태량 산출 수단에 의해 산출한 상기 상태량을 비교함에 의해, 상기 전동기 및 상기 전동기의 부대 설비의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기의 예방 보전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 조작량 이외의 요소가 주는 상기 상태량의 변화량을 보정량으로서 미리 기억한 보정량 기억 수단을 구비하고,
상기 모델 상태량 산출 수단은, 상기 보정량 기억 수단이 기억하는 상기 보정량을 가미하여, 상기 모델 기억 수단이 기억하는 상기 상관 모델에서의, 상기 전동기의 운전시의 상기 조작량에 대한 상태량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동기의 예방 보전 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 이상 검출 수단은, 상기 운전시에 상기 상태량 취득 수단에 의해 취득한 상기 상태량이 상기 모델 상태량 산출 수단에 의해 산출한 상기 상태량에 대해 소정의 기준량 이상 떨어진 회수가, 일정 기간 내에 소정의 회수 이상이 된 경우에, 상기 전동기 및 상기 전동기의 부대 설비의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 전동기의 예방 보전 장치.