KR102097510B1 - 부하의 이상 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

부하 토크가 변동하는 전동기에 있어서도, 전원 주파수의 근방의 양측에 피크 모양으로 발생하는 측대파의 스펙트럼 피크열에 의해서, 전동기로 구동되는 부하의 이상을 검출할 수 있는 부하의 이상 검출 장치를 제공한다. 전동기(5)의 전류를 전류 검출기(4)로 검출하여 전류 입력부(10)로부터 입력하고, 논리 연산부(11)에서 전류가 안정되어 있을 때의 전류 파형을 주파수 해석하여 얻어진 복수 회 분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리하고, 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과로부터 측대파를 검출하여, 스펙트럼 피크열에 의해서 부하의 이상의 유무를 판정하여, 이상이 발생해 있다고 판정되었을 경우에는, 경보 출력부(21)로부터 경보를 출력하는 것이다.

Description

부하의 이상 검출 장치
본 발명은, 예를 들면 폐쇄 배전반 등의 컨트롤 센터에서 사용되고, 유도 전동기로 구동되고 있는 설비 기기 등의 부하에 있어서의 이상을 검출하는 부하의 이상 검출 장치에 관한 것이다.
종래, 유도 전동기의 부하 전류를 측정하여 주파수 해석을 행하여, 운전 주파수의 양측에 발생하는 측파대(側波帶, side band)에 주목하여, 단(短)주기의 상하 방향의 파형의 외란(disturbance)과, 장(長)주기의 상하 방향의 파형의 진동인 기복(undulation)의 상태에 기초하여, 유도 전동기 및 유도 전동기에 의해서 구동되는 기기의 이상을 진단하는 설비의 이상 진단 방법이 제안되어 있다. (예를 들면, 특허 문헌 1)
특허 문헌 1: 일본 특허 제4782218호 공보
종래의 설비의 이상 진단 방법에 있어서는, 유도 전동기의 부하 토크 변동이 발생했을 때, 전원 주파수(운전 주파수)의 근방 양측의 스펙트럼 강도가 증가하여, 전원 주파수의 양측에 피크 모양으로 발생하는 측대파의 진동 강도보다도 커져, 측대파를 검출하는 것이 곤란하다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 부하 토크가 변동하는 전동기에 있어서도, 전원 주파수의 근방의 양측에 피크 모양으로 발생하는 측대파의 스펙트럼 피크열에 의해서, 전동기로 구동되고 있는 부하의 이상을 검출할 수 있는 부하의 이상 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 부하의 이상 검출 장치는, 전동기의 전류를 검출하여 입력하는 전류 입력부와, 상기 전류 입력부로부터의 전류가 안정 상태일 때 상기 전류의 파워 스펙트럼을 해석하는 FFT 해석부와, 상기 FFT 해석부에서 구해진 파워 스펙트럼의 피크를 검출하는 피크 검출 연산부와, 상기 FFT 해석부에서 해석된 파워 스펙트럼의 복수 회 분을 평균화하는 평균화 연산부와, 상기 평균화 연산부에서 평균화된 파워 스펙트럼의 측대파를 추출하는 측대파 추출부와, 상기 측대파 추출부에서 추출된 측대파의 스펙트럼 피크열이 정상시의 측대파의 스펙트럼 피크열과 상이할 때 이상(異常)으로 판정하는 스펙트럼 피크열 판정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 전동기의 전류를 검출하여 입력하는 전류 입력부와, 상기 전류 입력부로부터의 전류가 안정 상태일 때 상기 전류의 파워 스펙트럼을 해석하는 FFT 해석부와, 상기 FFT 해석부에서 구해진 파워 스펙트럼의 피크를 검출하는 피크 검출 연산부와, 상기 FFT 해석부에서 해석된 파워 스펙트럼의 복수 회 분을 평균화하는 평균화 연산부와, 상기 평균화 연산부에서 평균화된 파워 스펙트럼의 측대파를 추출하는 측대파 추출부와, 상기 측대파 추출부에서 추출된 측대파의 스펙트럼 피크열이 정상시의 측대파의 스펙트럼 피크열과 상이할 때 이상으로 판정하는 스펙트럼 피크열 판정부를 구비하고 있기 때문에, 전류가 안정 상태일 때 FFT 해석부에서 파워 스펙트럼의 해석을 행함으로써, 전원 주파수의 양측에 발생하는 피크를 확실하게 검출할 수 있게 된다. 또, 평균화 연산부에서 복수 회의 파워 스펙트럼을 평균화함으로써, 예를 들면 노이즈 등에 의해 파워 스펙트럼에 혼입된 피크의 신호 강도가 저감되어, 측대파 추출부에서 보다 확실하게 측대파를 추출할 수 있게 되고, 부하 토크가 변동하는 전동기에 있어서도, 전원 주파수의 근방의 양측에 피크 모양으로 발생하는 측대파의 파워 스펙트럼열에 의해서, 전동기로 구동되는 부하의 이상을 검출할 수 있는 부하의 이상 검출 장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 설치 상황을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 논리 연산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 전동기의 부하 변동이 큰 경우의 주파수 해석 결과를 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 주파수축의 변환을 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 동작을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치 임계치의 설정을 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 스펙트럼 피크열을 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 벨트에 휨이 발생했을 경우의 스펙트럼 피크를 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 벨트에 벌어짐이 발생했을 경우의 스펙트럼 피크를 설명하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하지만, 각 도면에 있어서 동일, 또는 상당 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명한다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 설치 상황을 나타내는 개략 구성도, 도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 논리 연산부의 구성을 나타내는 블록도, 도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 전동기의 부하 변동이 큰 경우의 주파수 해석 결과를 설명하는 설명도, 도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 주파수축의 변환을 설명하는 설명도, 도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 동작을 설명하는 플로우도, 도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치 임계치의 설정을 설명하는 설명도, 도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 스펙트럼 피크열을 설명하는 설명도이다.
도 1에 있어서, 전력 계통으로부터 인입된 주회로(1)에는, 배선용 차단기(2)와 전자 접촉기(3) 및 삼상(三相)의 주회로(1)의 일상(一相)의 부하 전류를 검출하는 계기용 변성기 등의 전류 검출기(4)가 마련되어 있다. 주회로(1)에는 부하인 삼상 유도 전동기 등의 전동기(5)가 접속되어 전동기(5)에 의해 기계 설비(6)가 벨트 구동에 의해 운전 구동되고 있다. 부하의 이상 검출 장치(7)에는 전원 주파수나 전동기(5)의 정격 출력, 정격 전압, 정격 전류, 극수, 정격 회전 수 등을 미리 입력해 두는 정격 정보 입력부(8)와, 정격 정보 입력부(8)로부터 입력된 정격 정보를 저장해 두는 정격 정보 기억부(9)가 마련되어 있다. 정격 정보는 전동기(5)의 제조 회사의 카탈로그 또는 전동기(5)에 부착되어 있는 명판을 봄으로써 용이하게 취득 가능한 정보이다. 또한, 진단 대상의 전동기(5)가 복수 대 있는 경우에는, 미리 모든 진단 대상의 전동기(5)의 정격 정보를 입력해 두지만, 이후의 설명에 있어서는 1대의 전동기(5)에 대해 설명한다. 또, 부하의 이상 검출 장치(7)에는, 전류 검출기(4)에서 검출된 전류를 입력하는 전류 입력부(10)와, 전류 입력부(10)로부터 입력된 전류를 사용하여 전동기(5) 및 기계 설비(6) 등의 부하의 이상의 유무를 검출하는 논리 연산부(11)와, 논리 연산부(11)에서 이상이 발견되었을 경우에 경보 또는 이상 램프의 점등 등에 의해서 경보를 출력하는 경보 출력부(21)와 정상시의 스펙트럼 피크열을 기억한 스펙트럼 피크열 기억부(22)가 마련되어 있다.
논리 연산부(11)의 구성에 대해 도 2에 기초하여 설명한다. 논리 연산부(11)는 전류 입력부(10)로부터 입력된 전류의 변동 유무를 구하는 전류 변동 연산부(12)와, 전류 변동 연산부(12)에서 구해진 결과를 사용하여 전류가 안정된 구간을 추출하여 파워 스펙트럼 해석 구간을 결정하는 FFT 해석 구간 판정부(13)와, FFT 해석 구간 판정부(13)에서 결정된 구간의 전류를 사용하여 파워 스펙트럼 해석을 실시하는 FFT 해석부(14)와, FFT 해석부(14)에서 해석된 파워 스펙트럼에 포함되는 피크 지점을 검출하는 피크 검출 연산부(15)와, 피크 검출 연산부(15)에서 검출된 피크 지점으로부터 회전 주파수에 기인하는 피크 지점을 구하는 회전 주파수 대역 판정부(16)와, 복수 회 분의 파워 스펙트럼의 회전 주파수 대역의 주파수를 맞추는 주파수축 변환 연산부(17)와, 주파수축 변환 연산부(17)에서 주파수축이 변환된 복수 회 분의 파워 스펙트럼을 평균화 처리하는 평균화 연산부(18)와, 평균화 연산부(18)에서 평균화된 파워 스펙트럼을 사용하여 회전 주파수 대역 이외에 전원 주파수의 양측에 피크 지점이 있는지를 추출하는(이하, 이 피크 지점을 측대파라고 칭함) 측대파 추출부(19)와, 측대파 추출부(19)에서 추출된 측대파에 의한 스펙트럼 피크열에 의해 부하의 이상의 유무를 판정하는 스펙트럼 피크열 판정부(20)에 의해서 구성되어 있다.
전류 변동 연산부(12)는 전류 입력부(10)로부터의 전류에 근거하여 전류치의 통계적인 편차를 연산한다. 편차의 연산은, 예를 들면 표준 편차나 마할라노비스(Mahalanobis) 거리 등의 수법이 있다.
FFT 해석 구간 판정부(13)는 전류 변동 연산부(12)에 의해 구해진 전류치의 통계적인 편차로부터, 편차가 임계치 이하의 전류치가 안정된 상태의 전류 구간만을 추출하여 파워 스펙트럼 해석 구간을 결정한다. 일반적으로 전동기(5)의 부하 토크가 변동해 있으면 전류치에 편차가 생기고, 편차가 큰 전류 파형의 파워 스펙트럼 해석을 실시하면, 도 3에 도시하는 것처럼 전원 주파수의 근방 양측의 신호 강도가 증대되어, 측대파 등의 피크 지점이 출현하지 않게 된다. 이것을 방지하기 위해서 FFT 해석 구간 판정부(13)의 임계치가 마련되어 있다.
FFT 해석부(14)는 FFT 해석 구간 판정부(13)에 의해 결정된 구간에 입력된 전류 파형을 사용하여 주파수 해석을 행함으로써 전류 파워 스펙트럼 강도를 산출한다. 전류치가 안정된 상태의 전류 파형으로 파워 스펙트럼 해석을 실시함으로써, 전원 주파수의 근방 양측에서 파워 스펙트럼 강도가 증가하는 일은 없게 되어, 피크 지점이 있으면 확실하게 출현하게 된다.
피크 검출 연산부(15)는 전류 파워 스펙트럼 강도의 해석 결과로부터 전원 주파수에 의한 피크 지점과 회전 주파수에 의한 피크 지점과 측대파에 의한 피크 지점 및 그 외의 피크 지점을 검출한다. 피크 지점의 검출은 1차와 2차와 3차의 미분 계산에 의해서 산출한 결과의 가파른 기울기가 반전하는 부분을 추출함으로써 검출 가능하다. 미분 계산을 3차까지 실시함으로써, 보다 작은 신호 강도의 피크 지점의 검출이 가능해진다. 전원 주파수에 의한 피크 지점은 정격 정보 기억부(9)에 저장되어 있는 전원 주파수(일반적으로 50Hz 또는 60Hz)의 위치에 생기기 때문에 간단하게 확인할 수 있다.
회전 주파수 대역 판정부(16)는 정격 정보 기억부(9)에 저장되어 있는 정격 회전수로부터 회전 주파수를 구하고, 전원 주파수를 중심으로 하여 양측으로 회전 주파수만큼 시프트된 위치 부근에 있는 신호 강도가 같은 피크 지점을 추출한다. 일반적으로 전동기(5)는 부하 토크의 상황에 따라서 슬립(slip)이 생겨 회전수에 편차가 생기기 때문에, 회전 주파수에 기인하는 피크 지점도 그만큼 시프트되어 출현한다. 회전 주파수 대역 판정부(16)는 이 편차를 고려한 주파수 대역 내에 있는 피크 지점을 추출하여 회전 주파수 대역으로서 결정하는 것이다.
주파수축 변환 연산부(17)는 평균화 연산부(18)에서 실시하는 평균화 연산을 올바르게 행하기 위해서 필요하다. 일반적으로 전동기(5)의 이상 등에 의해 발생하는 측대파의 발생 위치는 회전 주파수 대역과 관계가 깊고, 측대파의 주파수 대역은 회전 주파수 대역의 배수인 경우가 많다. 또, 회전 주파수 대역은 상기 설명과 같이, 전동기(5)의 부하 토크의 상황에 따라 시프트되어 출현한다.
이 때문에, 평균화 대상의 복수 회 분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 피크 지점 추종 방식으로 주파수축을 맞춰 둘 필요가 있다. 구체적으로는 도 4에 도시하는 것처럼, 회전 주파수 대역의 주파수가 전원 주파수로부터 fr 떨어진 위치에서 측파대의 주파수가 전원 주파수로부터 fb 떨어진 위치이고, 전동기(5)가 유부하인 상태에서의 회전 주파수 대역의 주파수가 전원 주파수로부터 fr′떨어진 위치였다고 하면, 변환 비율 α는 α=fr′／fr이 되고, 유부하시의 측대파의 위치 fb′는 fb′=α·fb로 구할 수 있다. 이와 같이 회전 주파수 대역을 기준으로 하여 변환 비율 α을 곱함으로써 모든 피크 지점의 주파수축의 변환을 행한다. 또한, 상기 설명에서는 주파수축을 무부하시에 맞추는 경우에 대해 설명했지만, 예를 들면 주파수축을 정격 부하시에 맞추는 등, 주파수축 변환 연산부(17)는 평균화 대상의 복수 회 분의 파워 스펙트럼 해석 결과의 주파수축을 소정의 부하시에 맞추도록 구성되어 있으면 된다.
평균화 연산부(18)는 주파수축 변환 연산부(17)에서 주파수축이 맞춰진 복수 회 분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리하는 것으로, 평균화 처리함으로써 기저(基底) 노이즈를 저감시켜 피크 지점의 S/N비를 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 10회 분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리하면, 1회분 밖에 발생하고 있지 않은 노이즈 등에 의한 피크 지점은 10분의 1의 신호 강도로 저감되게 된다. 한편, 회전 주파수 대역이나 측대파이면 10회 모두 피크 지점이 발생하는 것이고, 피크 추종 방식으로 주파수축을 변환하여 주파수가 맞아 있기 때문에, 평균화하더라도 피크 지점의 신호 강도는 변화하지 않는다. 또한, 상기 설명에서는 파워 스펙트럼 해석 결과의 10회분을 평균화하는 경우에 대해 설명했지만, 10회로 한정되는 것은 아니고 복수 회 분을 평균화하면 된다.
측대파 추출부(19)는 평균화 연산부(18)에서 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과로부터 전원 주파수를 중심으로 하여 양측으로 동일 주파수 시프트된 위치에 발생해 있는 피크 지점을 측대파로서 추출한다. 측대파의 후보는 피크 검출 연산부(15)에서 얻어진 피크 지점을 후보로서 선택한다. 전원 주파수를 중심으로 하여 피크 지점이 한쪽 밖에 발생해 있지 않은 경우에는 측대파는 아니라고 판정하여 추출하지 않는다.
스펙트럼 피크열 판정부(20)는 측대파 추출부(19)에서 추출된 측대파에, 예를 들면 부하가 벨트 구동되고 있는 경우에 발생하는 도 7에 도시하는 스펙트럼 피크열이 없을 때 벨트가 단선된 부하의 이상이 발생해 있다고 판정한다. 부하가 이상이라고 판정했을 경우에는, 경보 출력부(21)로부터 경보를 출력한다.
다음에 동작에 대해 도 5에 기초하여 설명한다. 부하의 이상 검출 장치(7)는 소정 시간 간격으로 기동되어 이하의 처리를 실행한다. 스텝 101에 있어서, 전류 검출기(4)에서 검출한 전동기(5)의 전류를 전류 입력부(10)에서 입력한다. 스텝 102에 있어서, 전류 입력부(10)로부터 입력된 전류의 실효치(이하, 전류치라고 칭함)의 편차를 전류 변동 연산부(12)에서 연산하고, 그 연산 결과를 사용하여 FFT 해석 구간 판정부(13)에서 전류가 안정 상태인지 판정한다. 판정 결과로서 전류치의 편차가 미리 설정되어 있는 임계치 이상의 불안정 상태(NO)이면 스텝 101로 돌아가, 전류가 안정 상태가 될 때까지 반복한다. 전류가 안정 상태(YES)이면 스텝 103으로 진행한다. 또한, 임계치에 관해서는, 예를 들면, 사전에 복수의 모터의 필드 데이터를 취득하여, 그 데이터의 전류 편차 값(표준 편차)으로부터, 편차 값이 작은 범위 내를 선정하여, 선정한 값을 임계치로 한다. 구체적인 계산예로서는, 예를 들면 도 6에 도시하는 것처럼, 50회 편차 값을 계산하여, 작은 순서로 정렬한 가운데 5번째로 작은 편차 값인 0.8을 임계치로서 결정한다(필드 시험의 결과로부터). 또한, 사전의 필드 데이터 대신에, 전동기(5)에서 일정한 학습 기간을 마련하고, 학습 기간 중에 취득한 전류 편차 값(표준 편차)으로부터, 마찬가지로 산출해도 된다.
스텝 103에 있어서, FFT 해석부(14)는 입력된 전류치가 안정 상태인 구간의전류 파형을 사용하여 0Hz로부터 전원 주파수 60Hz의 2배의 주파수 120Hz의 사이에서 주파수 분석하고, 그 파워 스펙트럼 해석 결과를 피크 검출 연산부(15)에 건네준다. 스텝 104에 있어서, 피크 검출 연산부(15)는 파워 스펙트럼 해석 결과에 포함되는 피크 지점을 모두 검출한다. 스텝 105에 있어서, 회전 주파수 대역 판정부(16)는 검출된 피크 지점중에서 회전 주파수 대역에 있는 피크 지점을 추출하여 회전 주파수 대역을 결정한다. 스텝 106에 있어서, 주파수축 변환 연산부(17)는 검출한 회전 주파수 대역을 무부하시의 회전 주파수 대역이 되도록 모든 피크 지점의 주파수축을 변환한다. 스텝 107에 있어서, 스텝 101에서부터 스텝 106의 동작을 10회 반복하여, 주파수축이 변환된 파워 스펙트럼 해석 결과를 10개 수집한다.
스텝 108에 있어서, 평균화 연산부(18)는 수집된 10개의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리한다. 스텝 109에 있어서, 측대파 추출부(19)는 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과의 피크 지점에 주목하여 측대파를 추출한다. 스텝 110에 있어서, 스펙트럼 피크열 판정부(20)는 측대파 추출부(19)에서 추출된 측대파에, 스펙트럼 피크열 기억부(22)에 기억되어 있는 도 7에 도시하는 정상시의 스펙트럼 피크열이 있는지, 피크 지점의 개수와 그 위치 관계를 비교함으로써 판정하여, 정상시와 동일 개수의 피크 지점이 동일 위치에 발생해 있는 스펙트럼 피크열이 있는 경우에는, 부하에 이상은 발생해 있지 않는(NO) 것으로서 이상 검출 처리를 종료한다. 한편, 측대파 추출부(19)에서 추출된 측대파에 도 7에 도시하는 정상시의 스펙트럼 피크열이 없는 경우(YES)에는, 부하에 이상이 발생해 있는 것으로서 경보 출력부(21)에 신호를 보내고, 스텝 111에 있어서, 경보 출력부(21)로부터 경보 또는 이상 램프의 점등 등에 의해서 경보를 출력하여 처리를 종료한다.
또한, 스펙트럼 피크열 판정부(20)에서 사용하기 위해서 스펙트럼 피크열 기억부(22)에 기억되어 있는 도 7에 도시하는 정상시의 스펙트럼 피크열에 대해서는, 부하의 이상 검출 장치(7)의 도입시에 부하가 정상인 상태에서 구한 것이고, 일반적으로, 기계 설비(6)를 전동기(5)로 벨트 구동하고 있는 경우에, 벨트의 연결고리의 진동에 의해서 도 7에 도시하는 스펙트럼 피크열이 발생하지만, 벨트가 절단 되었을 경우에는 이 스펙트럼 피크열의 발생이 없어지기 때문에, 발생해 있던 것이 발생하지 않게 됨으로써, 벨트의 절단을 검출하는 것이 가능해지는 것이다.
이상 설명한 것처럼, 전류치가 안정되어 있을 때의 전류 파형을 파워 스펙트럼 해석함으로써, 측대파 등의 피크 지점이 확실하게 출현한다. 또, 평균화 처리를 실시함으로써 노이즈 등이 저감되어, 보다 정확한 이상 검출을 할 수 있게 된다. 또한, 스펙트럼 피크열의 유무로 이상의 발생을 판정하기 때문에, 이상 판정 처리가 용이하다.
실시 형태 2.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 벨트에 휨이 발생했을 경우의 스펙트럼 피크를 설명하는 설명도, 도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 부하의 이상 검출 장치의 벨트에 벌어짐이 발생했을 경우의 스펙트럼 피크를 설명하는 설명도이다.
상기 실시 형태 1에서는, 벨트가 절단되었을 경우에 대한 스펙트럼 피크열 판정부(20)에서의 이상 판정에 대해 설명했지만, 실시 형태 2에서는, 벨트가 경년(經年) 열화된 경우의 스펙트럼 피크열 판정부(20)에서의 이상 판정에 대해 설명한다.
경년 열화에 의해서 벨트가 늘어나 신장됨으로써, 벨트에 휨이 발생하여, 부하의 회전수가 변하여 제품 품질이 열화된다. 벨트에 휨이 발생하면, 도 8에 도시하는 것처럼 벨트 정상시에 발생해 있던 스펙트럼 피크열과는 별개로, 운전 중의 전원 주파수(도 8에서는 전원 주파수 50Hz의 경우를 나타냄)를 중심으로 발생해 있는 벨트 정상시의 스펙트럼 피크열의 내측에, 벨트 휨에 의한 스펙트럼 피크가 발생한다. 도 2에 나타내는 스펙트럼 피크열 판정부(20)에서는, 스펙트럼 피크열 기억부(22)에 기억되어 있는 정상시의 스펙트럼 피크열과 비교하여, 이 벨트 휨에 의해 새롭게 발생한 스펙트럼 피크를 검출함으로써, 벨트의 휨 열화에 의한 이상을 판정(검출) 가능해진다.
경년 열화에 의해서 벨트에 벌어짐이 발생하여, 그 후 열화가 진전되면, 벨트의 절단에 이른다. 벨트 벌어짐이 발생했을 경우에는, 도 9에 도시하는 것처럼 벨트 정상시에 발생해 있던 스펙트럼 피크열의, 스펙트럼 피크와 스펙트럼 피크의 사이에 새롭게 복수의 스펙트럼 피크가 발생한다. 도 2에 나타내는 스펙트럼 피크열 판정부(20)에서는, 스펙트럼 피크열 기억부(22)에 기억되어 있는 정상시의 스펙트럼 피크열과 비교하여, 이들 벨트 벌어짐에 의해 새롭게 발생한 복수의 스펙트럼 피크를 검출함으로써, 벨트의 절단에 이르기 전의 벨트의 벌어짐 열화에 의한 이상을 판정(검출) 가능해진다.
또한, 다른 부분에 대해서는 상기 실시 형태 1에서의 설명과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
실시 형태 3.
상기 실시 형태 2에서는, 벨트가 경년 열화된 경우의 스펙트럼 피크에 대해 설명했지만, 예를 들면 기어의 물림(meshing) 이상 및 팬의 날개 이상 등도 정상시의 스펙트럼 피크열과 비교한 경우, 도시는 생략하지만 예를 들면 도 8 또는 도 9에서 도시한 경우와 마찬가지로, 새롭게 특이한 스펙트럼 피크가 발생하므로, 그 특이한 스펙트럼 피크를 검출함으로써, 부하의 이상 상태를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서 각 실시 형태를 자유롭게 조합하거나 실시 형태를 적당, 변형, 생략하는 것이 가능하다.
1: 주회로 2: 배선용 차단기
3: 전자 접촉기 4: 전류 검출기
5: 전동기 6: 기계 설비
7: 부하의 이상 검출 장치 8: 정격 정보 입력부
9: 정격 정보 기억부 10: 전류 입력부
11: 논리 연산부 12: 전류 변동 연산부
13: FFT 해석 구간 판정부 14: FFT 해석부
15: 피크 검출 연산부 16: 회전 주파수 대역 판정부
17: 주파수축 변환 연산부 18: 평균화 연산부
19: 측대파 추출부 20: 스펙트럼 피크열 판정부
21: 경보 출력부 22: 스펙트럼 피크열 기억부

Claims (4)

  1. 전동기의 전류를 검출하여 입력하는 전류 입력부와, 상기 전류 입력부로부터의 전류가 안정 상태일 때 상기 전류의 파워 스펙트럼을 해석하는 FFT 해석부와, 상기 FFT 해석부에서 구해진 파워 스펙트럼의 피크 지점을 검출하는 피크 검출 연산부와, 상기 FFT 해석부에서 해석된 복수 회 분의 파워 스펙트럼의 주파수축을 변환하여 회전 주파수 대역에 의한 피크 지점을 맞춘 상태에서 평균화하는 평균화 연산부와, 상기 피크 검출 연산부에서 검출된 피크 지점 중, 상기 평균화 연산부에서 평균화된 파워 스펙트럼 해석 결과로부터 전원 주파수를 중심으로 하여 양측으로 동일 주파수 시프트된 위치에 발생해 있는 피크 지점을 측대파(側帶波)로서 추출하는 측대파 추출부와, 상기 측대파 추출부에서 추출된 측대파의 스펙트럼 피크열이 정상시의 측대파의 스펙트럼 피크열과 피크 지점의 개수 또는 위치 관계가 상이할 때 이상으로 판정하는 스펙트럼 피크열 판정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 부하의 이상 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전동기의 정격 회전수로부터 회전 주파수를 구하고, 상기 피크 검출 연산부에서 검출된 피크 지점 중, 전원 주파수를 중심으로 하여 양측으로 회전 주파수만큼 시프트된 위치 부근에 있는 신호 강도가 같은 피크 지점을 추출하는 회전 주파수 대역 판정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 부하의 이상 검출 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 스펙트럼 피크열 판정부는 정상시에 발생해 있던 측대파의 스펙트럼 피크열이 발생하지 않게 되었을 때 이상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 부하의 이상 검출 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 스펙트럼 피크열 판정부는, 정상시에 발생해 있던 측대파의 스펙트럼 피크의 사이에 새로운 스펙트럼 피크가 발생했을 때에 이상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 부하의 이상 검출 장치.
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