KR20080096708A - 와이어 로프의 원격 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

중요한 설비나, 손상이 중대한 사고로 이어지는 설비에서 동삭으로서 사용되는 와이어 로프의 열화를 원격장소에서 게다가 정밀하고 객관적으로 연속감시가 가능한 와이어 로프의 원격 감시 시스템을 제공한다.

와이어 로프의 상태를 측정하는 수단과, 측정수단에서 출력된 측정 데이터를 기록·표시 및 축적하고, 상기 측정 데이터를 처리하여 축적되어 있는 데이터와의 관계로부터 이상의 유무를 판정하고 이상이 있을 때 경보를 발하는 제 1 감시장치와, 상기 제 1 감시장치와 통신수단을 통하여 연결되고, 상기 제 1 감시장치와 데이터를 주고받고, 경보를 받았을 때에 판정 수단의 데이터를 다시 체크하고, 최종 판정을 행하여 제 1 감시장치에 전해주는 원격지의 제 2 감시장치를 구비하고 있다.

와이어 로프, 열화, 원격 감시 시스템, 측정수단, 측정 데이터, 이상, 경보, 감시장치, 판정 수단

Description

와이어 로프의 원격 감시 시스템{REMOTE MONITORING SYSTEM FOR WIRE ROPE}

본 발명은 동삭(動索)으로서 사용되는 와이어 로프의 열화나 이상을 원격 감시하는 시스템에 관한 것이다.

와이어 로프는, 정삭(靜索)으로서 사용되는 것 이외에, 각종 설비나 장치의 동삭으로서 범용되고 있는데, 절단사고가 생기면 막대한 손해를 초래할 가능성이 크므로, 안전대책상, 열화(이상을 포함함, 이하 동일)가 일어난 경우에는, 교체 등의 처치를 즉시 행하는 것이 중요하다.

특히, 돌발 정지가 허용되지 않는 중요 설비나, 안전유지가 최우선인 설비, 예를 들면, 크레인 작업선, 제철소의 레이들 크레인, 로프웨이, 곤돌라 등의 삭도(索道), 댐 게이트에 사용되는 와이어 로프에서는 그 경향이 강하다.

이러한 와이어 로프의 열화를 끝까지 확인하기 위해서는, 정기적인 검사가 필요하게 되는데, 검사의 기준이 명확하지 않으므로, 종래에는, 주로, 로프 직경, 단선, 부식, 마모, 형태 붕괴 등을 육안관찰하여 열화를 추측하는 외관검사법이 취해지고 있었다.

그러나, 이 외관검사법은 숙련이 필요한데다, 개인차에 따라 정밀도의 편차가 크다. 게다가, 길이가 긴 로프의 검사에는 시간이 걸리는데다, 로프의 이동을 멈춘 상태가 아니면 검사를 행할 수 없으므로, 전체 길이의 연속검사가 곤란하여, 기동을 정지하기 어려운 상황에서는 수시 검사를 행할 수 없으므로, 안전대책상 문제였다.

로프의 이동을 멈추지 않는 상태에서 실시가능한 검사수단으로서는 로프 테스터라고 불리는 누설 자속 탐상장치가 알려져 있다. 이 장치는 검출 코일 속을 와이어 로프가 통과함으로써 검출기에 내장하고 있는 자석에 의해 축방향으로 와이어 로프가 자화되는 것을 이용한 것으로, 소선의 단선이 있으면 로프 단면이 감소하기 때문에, 공기 중에 자속이 누설되고, 이 누설된 자속의 변화를 검출 코일로 검출하여, 신호로서 출력하는 것이다.

그러나, 이러한 누설 자속 탐상장치를 사용한 경우에도, 데이터는 아날로그의 레코더 등에 출력되는 것에 지나지 않아, 데이터상의 이상 개소로부터 로프의 이상 개소를 특정하는 것은 곤란하며, 게다가 판단 기준이 없고, 또 이상 개소의 간과가 일어나기 쉬운 등의 문제가 있었다.

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 중요한 설비나 손상이 중대한 사고로 이어지는 설비에 있어서 동삭으로서 사용되는 와이어 로프의 열화를, 원격장소에서 게다가 정밀하고 객관적으로 연속감시하는 것이 가능한 와이어 로프의 원격 감시 시스템을 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 와이어 로프의 상태를 측정하는 수단과, 통신수단으로 상기 측정수단과 연결되고, 측정수단으로부터 출력된 측정 데이터를 기록·표시 및 축적하고, 이미 축적되어 있는 측정 데이터와의 관계로부터 이상의 유무를 판정하고 이상이 있을 때에 경보를 발하는 제 1 감시장치와, 상기 제 1 감시장치와 통신수단을 통하여 연결되고, 상기 제 1 감시장치와 데이터를 주고받고, 제 1 감시장치의 판정 데이터를 다시 체크하고, 최종판정을 행하여 제 1 감시장치에 전하는 제 2 감시장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 와이어 로프를 편입하고 있는 장치나 설비를 정지하지 않고, 운전을 유지한 상태 그대로, 게다가 와이어 로프 사용 현장에 로프의 열화·이상 판정의 전문가가 주재하고 있지 않아도, 자동적으로 로프의 열화 상황이나 이상 상황을 연속 감시할 수 있다.

게다가, 제 1 감시장치에서, 측정수단으로부터 보내진 측정 데이터를 처리하여 축적되어 있는 데이터와의 관계로부터 이상의 유무를 판정하고 이상이 있을 때에 자동적으로 경보를 발할 뿐만 아니라, 이 이상발생 경보의 통지를 받은 원격지의 제 2 감시장치에서 재차 이상인지 아닌지의 판정을 행하고, 제 1 감시장치에 최종 판정으로서 로프 교환 등의 지령을 발하므로, 감시의 정확성이 향상되어, 로프 교환시기의 최적화와 경제성을 양립시킬 수 있어, 이것에 의해 안전한 로프 사용조건을 구축할 수 있다.

게다가, 기존의 측정수단에 컴퓨터와 소프트웨어 프로그램을 병용하는 것으로 충분하므로, 비교적 저렴한 비용으로 실시하는 것이 가능하다.

도 1(a)는 본 발명에 의한 와이어 로프 원격 감시 시스템의 전체를 나타내는 설명도, (b)는 (a)의 상세를 나타내는 설명도이다.

도 2는 본 발명에 의한 와이어 로프 원격 감시 시스템의 1 예를 나타내는 설명도이다.

도 3은 측정기의 1 예를 나타내는 설명도이다.

도 4는 본 발명에 따른 감시 시스템의 플로우차트이다.

도 5(a)는 측정 데이터의 표시화면도, (b)는 측정시의 표시화면도이다.

도 6(a), (b), (c)는 운전횟수의 증가에 대응한 측정전압의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 7(a)는 평가값과 잔존 강도율의 관계를 나타내는 그래프, (b)는 시간과 평가값의 관계를 2개의 패턴으로 나타내는 그래프이다.

도 8은 신호전압값을 나타내는 그래프이다.

도 9는 도 8에서의 신호 면적값을 나타내는 그래프이다.

도 10은 신호전압과 잔존 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11은 신호 면적값과 잔존 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 신호전압과 잔존 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 13은 신호 면적값과 잔존 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 14는 어떤 운전횟수에서의 전체파형과 확대 파형을 나타내는 그래프이다.

도 15는 도 14로부터 더욱 운전이 늘어났을 때의 전체 파형과 확대 파형을 나타내는 그래프이다.

도 16은 도 15로부터 더욱 운전이 늘어났을 때의 전체 파형과 확대 파형을 나타내는 그래프이다.

도 17은 도 14∼도 16의 운전횟수와 신호전압의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 18은 도 14∼도 16의 운전횟수와 신호 면적의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 19는 실제의 운전횟수와 단선수의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 20은 운전횟수마다의 신호 면적의 추이를 2개의 패턴으로 나타내는 그래프이다.

도 21은 도 20의 내용을 종축에 신호의 증가를 취하여 나타내는 그래프이다.

도 22는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 설명도이다.

도 23은 로프 직경의 경시 변화를 나타내는 측정 데이터 예이다.

(부호의 설명)

1 크레인(설비)

2 와이어 로프

3 측정기

6 제 1 감시장치

6a 컴퓨터

7 제 2 감시장치

7a 컴퓨터

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

제 1 감시장치는 측정수단의 측정조건을 설정함과 아울러 그 조건에서의 측정수단의 기동과 정지 등을 지시하는 측정제어부와, 측정수단으로부터 보내진 측정 데이터를 기록함과 아울러 모니터 상에 표시하는 기록·표시부와, 데이터를 보존 축적하는 수집부와, 보존 수집된 데이터를 해석하고, 이상의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 판단 기능부에서 설정한 값이나 수준을 초과하는 이상이 발생했다고 판단했을 때에 제 2 감시장치에 통신함과 아울러, 제 2 감시장치로부터의 요구·지시에 따라 기록완료된 데이터 등을 송신하는 통신부를 구비하고 있고, 제 2 감시장치는 제 1 감시장치로부터 보내진 이상발생 보고를 체크하고, 화상 데이터, 수치 데이터 등의 상세 데이터 요구를 행할지 아닐지를 판단하는 데이터 요구 판단부와, 제 1 감시장치로부터 보내온 데이터를 해석하고, 로프 교환의 필요성의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 그 결과를 제 1 감시장치에 전해주는 지령 통달부를 가지고 있다.

적합하게는, 로프 길이 방향으로 측정구간을 구분하고, 동일 구분에서의 각 회의 측정값의 경시적인 증가를 해석하고, 그 증가율이 일정한 기준값을 초과하는지 아닌지로 이상의 유무를 판정한다.

이것에 의하면, 경험 등의 감에 의지하는 검사가 아니라, 객관적으로 정량적으로 로프의 열화를 판단하므로, 결과에 편차가 없고, 또 판정시간도 짧게 할 수 있어, 측정 데이터의 축적이 증가할수록 실적으로의 피드백이 가능하여, 정밀도를 높게 할 수 있다.

와이어 로프의 상태측정 대상이 단선이고, 측정값의 평가를 측정구간에서의 단선에 의한 전압의 높이를 복수 수준으로 취하고 각각에 가중도를 붙인 값으로 하고, 상기 평가값의 경시변화를 검사하고, 허용되는 변화율을 초과한 경우에 이상으로 판정하는 판정 프로그램을 사용한다.

이것에 의하면, 일정 기간의 경과 시점에서의 열화 정도가 동등이어도, 이것에 이르는 과정에서의 변화율이 급격한 경우에는 이상으로 판단되므로, 돌발적인 이상에 대응할 수 있어, 안전성을 높게 유지하는 것이 가능하게 된다.

와이어 로프의 상태측정 대상이 단선이고, 측정구간에서의 단선 전압값으로부터의 적분값(신호 면적값)을 기준으로 하여, 운전횟수마다 적분값의 변화를 검지하고, 그 변화가 허용되는 변화율을 초과하여 큰 경우에 이상으로 판정하는 판정 프로그램을 사용한다.

이것에 의하면, 상기 효과와 더불어, 단선 발생의 정도를 용이하게 인식할 수 있으므로, 판단의 정확성을 높일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명을 해양상의 선박 예를 들면, 크레인선에서의 로프 열 화 원격 감시에 적용한 예를 도시하고 있으며, 1은 선박(A)에 설비된 크레인, 2는 크레인(1)에 사용된 와이어 로프, 3은 와이어 로프(2)의 이동경로의 적소에 배치된 측정기이며, 이 예에서는 폴 정상부 부근이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

4는 측정기(3)의 근방에 배치된 제어반이며, 제어기(4a)와 데이터 전송용의 무선 LAN 유닛(4b)을 장비하고 있다. 5는 무선 LAN 안테나, 6은 제 1 감시장치이며, 선상의 감시실(B)에 장비되어 있다.

7은 원격지 예를 들면, 일본 내의 감시소(C)에 설치된 제 2 감시장치, 8은 선상에 설치된 전송용 안테나이며, 통신위성(D)을 경유하여 통신을 행하는, 예를 들면, 인머샛(INMARSAT)용의 안테나로 이루어져 있다.

상기 측정기(3)는, 이 예에서는 누설 자속 탐상장치를 사용하고 있고, 도 3과 같이, 본체에는, 와이어 로프를 자화하는 자석(3a)과, 소선 단선이 있었을 때의 누설 자속을 검출하는 검출 코일(3b)과, 자계 중을 와이어 로프가 이동할 때의 속도를 검출하는 가속도 센서(3c)를 구비하고 있다. 그리고, 외부의 검출부에는, 검출 코일(3b)에 의해 검출된 기전력을 가속도 센서(3c)에 의해 검출된 가속도에 기초하여 보정하는 수단을 가지고 있고, 이 보정 수단은 검출 코일(3b)에 의해 검출된 신호를 가속도에 기초하여 보정하여 출력하는 보정 회로(30)와, 가속도 센서(3c)에 의해 검출된 가속도 신호에 기초하여 보정값을 상기 보정회로에 보내는 보정량 조정회로(31)를 갖는다. 보정량 조정회로(31)는 검출 코일(3b)과 와이어 로프의 상대적인 가속도에 관계없이 검출신호 레벨을 일정하게 하도록 검출신호 레벨을 상승 또는 하강시키는 정도를 산출하고, 보정신호로서 보정회로(30)에 입력한 다. 또한, 도시하지 않지만, 증폭기, 필터, 검파기 등을 구비하는 것은 말할 필요도 없다.

와이어 로프는 강자성체인 경강선(탄소강)으로 이루어져 있으므로, 자화검출기의 자석에 의해 와이어 로프를 축방향으로 강하게 자화하면, 소선 단선 등의 국부적인 단면적 변화에 의해, 누설 자속이 변화된다. 이 누설 자속의 변화량을 검출 코일(3b)에서 검지하고, 전기신호로 변환함으로써 이상을 찾는 것이다. 구체적인 사양예를 나타내면, 적용 로프 직경: 40∼60mm, 측정속도: 15∼90m/min, 자화방식: 영구자석에 의한 직류 자화이다.

일반적으로 단면적 변화가 클수록 신호도 커지고, 또한 신호의 크기는 측정속도에 비례한다. 그러나, 와이어 로프의 이동속도는 일정하지는 않아, 자계 중을 로프가 빠르게 이동한 경우에는, 소선의 단선 또는 리프트 노이즈에 의한 자계의 혼란이 커져, 작은 소선 단선 또는 리프트 노이즈가 검출된다. 이에 반해, 와이어 로프의 속도가 느릴 경우에는, 큰 단선이더라도 검출되지 않는 사태가 발생한다. 그래서, 상기한 바와 같이, 가속도 센서와 보정 수단을 병용하는 것이며, 와이어 로프의 속도가 변화되어도, 그것에 따라 검출신호 레벨을 상승 또는 하강시킬 수 있어, 일정한 검출 정밀도로 소선의 단선 등을 측정할 수 있다.

상기 제어반(4)의 제어기(4a)는 상기 측정기(3)로부터 출력된 검출신호를 A/D 변환처리하고, 기록하는 수단으로, 디지털화된 측정 데이터는 무선 LAN에 의해 LAN 유닛을 통하여 감시장치(6)에 전송되게 되어 있다.

제 1 감시장치(6)는 컴퓨터(6a)와 무선 LAN 안테나(6b)를 구비하고 있다. 컴퓨터(6a)는 상기 측정기(3)의 측정조건을 설정함과 아울러 그 조건에서의 측정기(3)의 기동과 정지 등을 제어반(4)에 지시하는 측정제어부와, 측정기(3)로부터 보내진 측정 데이터를 기록함과 아울러 모니터 상에 표시하는 기록·표시부와, 측정 데이터를 보존 축적하는 수집부와, 보존 수집된 측정 데이터를 해석하고, 이상의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 미리 설정한 값이나 수준을 초과하는 이상이 발생했다고 판단했을 때에 제 2 감시장치(7)에 통신함과 아울러, 제 2 감시장치(7)로부터의 요구·지시에 따라 기록완료된 측정 데이터 등을 송신하는 통신부를 구비하고 있다.

제 2 감시장치(7)는 로프의 열화·이상 판정의 전문가가 있는 원격지에 있고, 제 1 감시장치(6)와 마찬가지로, 컴퓨터(7a)와 인터넷 접속장치(7b)를 구비하고 있다.

컴퓨터(7a)는 제 1 감시장치(6)의 판단 기능부로부터 인터넷 접속장치(7b)를 거쳐 보내진 이상발생 보고를 체크하고, 필요 데이터, 예를 들면, 화상 데이터, 수치 데이터 등의 상세 데이터 요구를 행할 것인지 아닌지를 판단하는 데이터 요구 판단부와, 제 1 감시장치(6)로부터 보내온 데이터를 해석하고, 로프 교환의 필요성의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 그 결과를 제 1 감시장치(6)에 전해주는 지령 통달부를 구비하고 있고, 지령 통달부는 인터벌 등의 측정조건의 변경, 프로그램 등의 판정조건의 변경을 지시하는 기능을 포함하고 있다. 이 지령 통달부로부터의 지령을 받은 제 1 감시장치(6)에서는, 지령된 측정조건이나 판정조건에서 측정이나 판정 등이 행해진다.

또한, 상기 제 1 감시장치(6)에서의 보존 수집된 측정 데이터를 해석하고 이상의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 제 2 감시장치(7)에서의 이상 상세 데이터를 해석하고, 로프 교환의 필요성의 유무를 판정하는 판단 기능부, 데이터 요구 판단부 등은 소프트웨어로서 구축되어 있다.

측정은, 기본적으로는, 로프 길이 방향으로 측정구간을 구분하고, 요구되는 속도로 로프를 이동시키면서 이 예에서는 누설 자속 전압을 연속적으로 검출함으로써 행한다. 이 측정 데이터는 상기한 바와 같이 가속도 센서와 보정 수단에 의해 속도보정 처리를 한 것이 바람직하다.

그리고, 측정 데이터를 제어반(4)으로부터 제 1 감시장치(6)의 컴퓨터(6a)에 무선 전송하여, 측정 데이터를 보존한다. 상기 측정은 일정기간마다 행하고, 동일 구분에서의 측정 데이터를 매회 표시 및 기록하고, 그 경시변화를 상기 판단 기능부에서 해석하고, 일정 기준을 초과하는 값 내지는 증가율로 판정했을 때에, 제 2 감시장치(7)의 컴퓨터(7a)에 이상의 발생을 송신하는 것이다.

도 4는 본 발명 시스템에 의한 감시 차트를 예시하고 있으며, 조작준비로서 검출기(3)와 제어기(4a)를 전용 케이블로 접속하는 한편, 검출기(3)를 소정의 장소에 설치하고, 이어서 제어기(4)의 설정을 행한다. 이것은 측정하는 채널(1ch)을 ON으로 하고, 측정속도 전환 스위치를 선택한다. 그리고, 무선 LAN 안테나의 방향이 정상인지 확인하고, 감시실측의 안테나는 검출기측 안테나(5)의 방향을 향한다. 또, 인머샛(INMARSAT)의 전화가 연결되는 것을 확인한다.

제 1 감시장치(6)의 컴퓨터(6a)에 대해서는, LAN 케이블, 전화회선 케이블, 전원케이블을 컴퓨터에 접속하고, 전원을 ON으로 한다. 프로그램이 기동하는 것을 확인하고, 통신설정에서, LAN의 IP 어드레스, 접속 PORT 및 메일을 송신하는 어드레스를 입력한다. 또 메일 통신의 설정(메시지 확인시간, 송수신 간격, 종료시간)을 행한다. 또, 측정 설정에서, 로프 속도(실제의 속도), 판정 레벨(예를 들면, 2V)의 값, 판정 개시위치(예를 들면, 2m)를 설정하고, 또한 데이터의 보존 폴더명을 입력한다.

계속해서, 측정 설정에서, 타임 트리거의 설정을 행한다. 1일 1회의 측정의 경우(일정 시각 스타트)는 측정시각으로 체크를 하고, 측정 개시시간을 입력한다. 인터벌 측정의 경우에는, 인터벌에 체크를 하고, 측정간격을 입력한다. 최후에 측정시간(예를 들면, MAX 30분)을 입력하고, 설정 버튼을 클릭한다. 이것에 의해, 설정한 시각에 자동적으로 측정을 개시한다.

타임 트리거 이외의 설정 모드의 경우, 수동 트리거 또는 심플 메저먼트를 선택한다. 수동 트리거의 경우, 측정 개시 버튼 클릭과 동시에 측정이 개시된다. 심플 메저먼트의 경우에는, 측정 준비에서 포맷을 행하고, 측정 개시에서 측정하고, 측정 종료에서 종료한다. 또, 이외에, 엔코더 트리거도 채용된다. 이것은 도 2와 같이 측정기(3)에 부속되는 로터리 인코더를 사용하여, 로프에 움직임이 있으면 엔코더로부터의 출력에 의해 측정을 개시하는 모드이다. 이 인코더 출력에 의해 로프의 이동거리를 기록할 수 있고, 로프의 측정 개소를 특정할 수 있다.

이상의 준비조작 후, 컴퓨터(6a)로부터 스타트 지령을 무선 LAN에 의해 검출기(3)의 제어기(4a)에 송신하고, 측정을 개시한다. 제어기(4a)는 설정시간의 데이 터를 받아들이고, 측정된 전기신호를 A/D 변환하여 디지털 신호로서 본체 메모리에 기록하고, 또한 무선 LAN에 의해 컴퓨터(6a)의 메모리에 기록함과 아울러, 측정 데이터를 모니터에 표시한다. 컴퓨터(6a)의 텍스트 박스에는, 미리 측정대상 로프의 속도와 판정 레벨의 전압을 입력해 둔다. 판정 레벨은 판정을 행할 때의 전압이다.

도 5(a)는 측정 개시 전의 모니터 화면을 나타내고 있으며, 상단은 측정 데이터의 전체 그래프, 하단은 확대 그래프이고, 전체 그래프에서 선택한 위치를 확대표시한다. 도 5(b)는 측정 데이터의 1 예를 나타내고 있으며, 5개소에 높은 전압(누설 자속)이 나오고 있다. 측정 데이터는 가속도 센서에 의해 감지된 가속도에 기초하여 검출 코일의 검출신호에 보정을 가한 것이다.

이러한 데이터는 측정을 행할 때마다 컴퓨터(6a)의 수집부에서 보존·축적하고, 판단 기능부에서, 미리 설정한 기준(설정)을 초과했는지 아닌지를 해석하여, 이상의 판정을 행한다. 도 6(a), (b), (c)는 측정 데이터의 파형의 경시변화 예를 나타내고 있으며, (a)는, 예를 들면, 24만회시의 전압파형을 나타내고 있고, (b)는 52만회시의 전압파형을 나타내고 있고, 단선 발생이 있었던 것을 알 수 있다. (c)는 56만회시의 전압파형을 나타내고 있고, 단선이 증가하고 있는 것을 알 수 있다.

여기에서, 판단 기능부에서의 데이터의 판단(평가)의 방법으로서는 전압의 높이로 평가하는 것을 들 수 있다. 이것은, 경년 후의 최대 누설 자속전압을 설정해 두고, 이것을 초과한 값이 발생했을 때에 이상이라고 판단하는 것이다. 예를 들면, 경년 후의 최대 누설 자속전압을 4V로 설정하고, 1년 후의 데이터가 최대 1.8V, 2년 후의 데이터가 최대 4.9V이었을 경우에 이상으로 판단한다.

그러나, 예를 들면, 2년 후의 데이터가 설정 레벨에는 달하지 않은 최대 3.5V이지만, 일정 구간에 다수의 값이 나오고 있는 경우, 안전대책상, 이상 발생이라고 해야할 것이지만, 상기 기준에서는, 정상으로 판단될 가능성이 있어, 적절함을 부족하게 된다.

그래서, 본 발명은 적절한 평가방식을 제안한다. 바람직한 평가방식의 제 1 태양은 일정 측정구간 내의 어떤 레벨의 전압의 높이와 그것을 초과하는 데이터수(시간 또는 길이)를 체크하고, 예를 들면, 1V 초과한 경우의 가중도를 1로 하고, 50점(데이터수), 0.5초, 10mm간으로 한다. 데이터수는 전압의 수로 해도 된다.

그리고, 전압의 높이를 여러 수준으로 취하고 각각에 가중도를 부여했다. 예를 들면, 1V 초과: 가중도 1: 50점(데이터수), 2V 초과: 가중도 2: 30점(데이터수), 3V 초과: 가중도 3: 15점, 4V 초과: 가중도 4: 5점(데이터수)이었다고 하면, 1×50+(2-1)×30+(3-2)×15+(4-3)×5=100이 된다. 따라서, 높은 전압값의 가중도를 무겁게하고, 예를 들면, 3V 초과를 가중도 5, 4V 초과를 가중도 8로 하는 등에 의해, 전압의 고저의 영향을 반영할 수 있다. 이상의 조건에서 평가값의 경시변화(변화의 기울기)를 보고, 변화율이 일정 이상인 경우에 교환필요 상태인 이상으로 판단하는 것이다.

예를 들면, 상기 평가값이 어떤 경우에 1년 후: 10, 2년 후: 20, 3년 후: 30이었다고 하고(패턴 A), 다른 경우에 1년 후: 5, 2년 후: 8, 3년 후: 30이었다(패턴 B)고 한다.

이들 경우의 최대 변화율은 패턴 A에서 10/년, 패턴 B에서 22/년이다. 그래서, 변화율 20/년 이상은 교환 레벨이라고 설정해 두면, 패턴 A는 사용할 수 있지만, 패턴 B는 교환필요라고 판단되어, 돌발 또는 급격한 열화에 대응하는 것이 가능하게 된다.

도 7(a)는 평가값과 로프 강도율의 관계를 나타내고 있으며, 잔존 강도율 90%가 평가값 20에 상당한다. (b)는 시간과 평가값의 관계를 나타내고 있으며, 패턴 B는 한계 기울기 각도를 초과하는 각도이기 때문에 당해 와이어 로프는 교환필요라고 판정되는 것이다.

다음에, 본 발명의 판단 기능부에서의 평가 방식의 제 2 태양은 일정한 측정구간의 단선을 나타내는 전압값으로부터의 적분값(신호 면적값)을 기준으로 하여, 운전횟수마다의 적분값의 변화를 검출하고, 그 변화의 크기가 허용되는 변화율을 초과한 경우에 이상이라고 판정하는 방식이다.

상세하게 기술하면, 도 8은 단선에 의한 신호 전압값 파형을 나타내고 있고, 전압은 4.4V이다. 도 9는 도 8의 경우의 단선과 신호 면적값의 관계를 나타내고 있다. 이 예에서는 면적은 120이다. 신호 면적값은, 도 8에 나타내는 전압값이 나타내는 파형의 길이(위치)의 적분값이며, 데이터가 등속도로 세분하여 취해져 있는 경우, Σ(전압값×데이터수)의 이산적 적분에 의해 구할 수 있다. 이것은 판단 기능부에서의 계산기능으로 자동적으로 구해진다. 도 8에 비해 도 9는 파형이 정규분포 형상에 가까워, 이상 신호 이외의 위치에서의 파형이 편평하게 된다. 따라서, 단선의 발생상태를 오류 없이 인식할 수 있다.

또한, 데이터에서의 로프의 속도가 등속도가 아닌 경우, 단위길이당의 데이터수는 속도가 빠를수록 적어지기 때문에, 속도에 따라, 데이터의 가중도를 보정하고, 서로 더하는 것도 가능하다. 예를 들면, 속도차가 2배 있는 경우, 속도가 2배인 데이터는 2를 곱하여, 1 데이터의 가중도를 크게 하면 된다.

도 10은 데이터수 6에서의 전압과 로프 잔존 강도의 관계를 나타내며, 도 11은 면적(전압×데이터수)과 로프 잔존 강도의 관계를 나타내고 있다. R²는 상관계수를 의미하고 있다.

이러한 잔존 강도와 전압의 관계를 기준으로 하여 상기 예를 적용해 보면, 도 12와 같이 되며, 상관계수는 낮고, 잔존 강도 추정의 오차가 큰 것을 알 수 있다. 예를 들면, 도 12의 신호에서는 전압이 약 4.4V이며, 잔존 강도는 50∼95%의 범위에서 예측된다. 안전측 평가에서는, 50%를 채용하기 때문에, 일반적 허용강도 80%를 하회하는 것으로 평가되어, 로프 교환대상이 된다.

이에 반해, 면적(전압×데이터수)과 잔존 강도의 관계를 기준으로 한 경우에는 도 13과 같이 되며, 면적이 100을 초과한 범위에서 2차곡선적으로 저하되는 것이 예측되고, 상관계수도 상당히 높아지고 있다.

도 13의 값 120의 경우, 약 90%의 잔존 강도로 추정되며, 사용가능하다고 판단된다. 단, 10% 강도 저하가 발생하고 있어, 로프는 교환준비 및 정기적인 검사가 필요하다고 판단된다.

따라서, 전압과 잔존 강도의 관계가 아니고, 면적(전압×데이터수)과 잔존 강도의 관계를 이상판단의 판정기준으로 하는 것이 적합하다고 할 수 있다.

도 14∼16은 어떤 설비에서의 운전횟수 마다 파형의 경시변화를 나타내고 있고, 각 도면의 상단은 전체 파형, 하단은 확대 파형이다. 하단을 사용하여 면적을 구했다. 도 14는 운전횟수 2만회, 도 15는 3만회, 도 16은 4만회이다. V은 전압, S는 신호면적을 나타내고 있다.

도 17은 도 14∼16의 전압과 운전횟수 관계를 나타내며, 도 18은 도 14∼16의 신호 면적값과 운전횟수의 관계를 나타내고 있다. 이것들은 판단 기능부에서의 프로그램에서 자동적으로 구해진다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 신호전압은 약 5V로, 그다지 변화가 없다. 이에 반해, 도 18의 신호 면적값은 면적은 운전횟수에 따라 증가를 나타내고 있다. 도 19는 실제의 단선 상황을 조사한 결과이며, 신호 면적값과 잘 일치하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 관계되는 신호 면적값과 운전횟수의 관계를 판단 요소로 하고, 파형의 증가율로써 교환의 판정을 행하는 것이다.

도 20은 운전횟수 마다의 신호 면적(신호 적분값)의 추이를 나타내고 있으며, 패턴 A는 초기부터 어떠한 열화를 일으키고 있지만, 그 증가는 작다. 한편, 패턴 B는 열화 발생은 느리지만 그 증가는 크다. 이러한 변화에 대하여, 미리 정해 둔 한계 기울기와 비교하여, 패턴 B와 같이 기울기의 큰(증가가 심한) 경우에는 위험으로 평가하고, 로프 교환을 행하는 판정을 내리는 것이다. 예를 들면, 6만회에서, 패턴 A는 신호 면적 200,패턴 B는 180이며, 절대값만으로 평가하면 패턴 A쪽이 나쁘지만, 패턴 B는 증가의 기울기가 크기 때문에, 패턴 A보다 위험하다고 판단 할 수 있다. 한계 기울기를 150/만회로 해두면, 6만회의 시점에서, 패턴 A는 50/만회, 패턴B는 170/만회로 교환 기준을 초과하고 있는 것으로 된다.

또한, 한계 기울기는 한계 증가량으로 생각할 수 있다. 도 21은, 종축에 신호 면적의 증가량(기울기)을 취한 것이며, 이와 같이 기울기를 구하고, 임계값을 초과한 경우가 위험으로 판단함으로써 정밀하고 정확하게 로프 사용 한계를 알 수 있다.

이렇게 하여 판단된 결과는 경보로서 제 1 감시장치(6)의 컴퓨터(6a)로부터 제 2 감시장치(7)에 메일 송신되고, 수신한 제 2 감시장치(7)의 컴퓨터(6a)에서는, 로프 교환의 필요성의 유무를 판정하기 때문에, 컴퓨터(7a)로부터 데이터 요구의 메일이 송신된다. 그 요구 데이터는 화상 데이터, 디지털 데이터, 프로그램 등이며, 제 1 감시장치(6)의 컴퓨터(6a)는 그 요구 데이터를 제 2 감시장치(7)의 컴퓨터(7a)에 송신한다.

제 2 감시장치(7)의 컴퓨터(7a)에서는, 보내온 데이터에 대하여 판단 기능부가 해석하고, 또한 데이터의 경시변화, 과거의 데이터와의 비교 등의 검토도 가미하여 최종 판정을 내리고, 제 1 감시장치(6)의 컴퓨터(6a)에 송신한다. 이것에 호응하여, 새로운 로프의 준비, 현지로의 전문가의 파견 등의 조치를 행한다. 이것에 의해, 현지 설비의 운전에 지장을 초래하지 않도록 로프 교환을 행할 수 있어, 안정성이 높은 운전을 계속할 수 있다.

(실시예 2)

본 발명에서, 「로프의 측정」은 단선 검출의 경우에 한정되지 않는다. 단 선 이외의 측정 내용(: 측정수단)은, 예를 들면, 부식 검출: 전자속법, 로프직경 감소: 외경 측정기, 형태 붕괴 검지: 피치 측정기, 위치 검출: 로터리 인코더, 장력 측정: 로드셀, 신률 측정: 변위계, 속도측정: 가속도계, 로터리 인코더, 진동측정: 가속도계 등을 들 수 있다.

도 22는 본 발명에 의한 감시 시스템의 제 2 실시예를 도시하고 있고, 측정수단으로서 상기 로프 테스터(3)로 누설 자속을 검출하는 것과 아울러, 전자속 데이터도 취출하고, 또한, 외경측정기(9)를 로프 경로에 배치하여 차례차례 로프 직경을 측정하고, 시브(sheave)에서는 위치, 장력 등을 측정하고, 그들 전기신호로 변환된 검출신호를 A/D 변환처리·기록하고, 디지털화된 그들 데이터는 무선 LAN에 의해 데이터 수집 보드를 거쳐 제 1 감시장치(6)의 컴퓨터(6a)로 보내고, 판단 기능부에서 해석하여 단선 상태로 감안하여 종합 판단을 내린다. 도 23(a), (b), (c)는 외경측정기(9)로 측정한 로프 직경의 경시변화(신품, 3만회, 5만회)를 나타내고 있으며, 주기적인 직경감소가 진전되고 있는 것을 알 수 있다.

이 경우, 단선과 직경의 감소, 부식 등에 각각 평가점을 설정하고, 일정한 평가점을 초과하는 열화인 경우에 경보를 발하는 프로그램을 짠다. 이러한 구성으로 하면, 교환의 필요성과 시기를 원격으로부터 보다 정밀하게 감시할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 로프 열화·이상 판단은 설정한 최대 전압을 초과하는 전압인지 아닌지의 파라미터를 배제하는 것은 아니며, 이 파라미터와 상기한 2개의 태양 중 어느 하나의 종합판단을 병용하는 것도 포함된다.

Claims (6)

1. 와이어 로프의 상태를 측정하는 수단과, 통신수단으로 상기 측정수단과 연결되고, 측정수단으로부터 출력된 측정 데이터를 기록·표시 및 축적하고, 이미 축적되어 있는 측정 데이터와의 관계로부터 이상의 유무를 판정하여 이상이 있을 때에 경보를 발하는 제 1 감시장치와, 상기 제 1 감시장치와 통신수단을 통하여 연결되고, 상기 제 1 감시장치와 데이터를 주고받고, 제 1 감시장치의 판정 데이터를 다시 체크하고, 최종 판정을 행하여 제 1 감시장치에 전하는 제 2 감시장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 원격 감시 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 감시장치는 측정수단의 측정조건을 설정함과 아울러 그 조건에서의 측정수단의 기동과 정지 등을 지시하는 측정제어부와, 측정수단으로부터 보내진 측정 데이터를 기록함과 아울러 모니터 상에 표시하는 기록·표시부와, 데이터를 보존 축적하는 수집부와, 보존 수집된 데이터를 해석하고, 이상의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 판단 기능부에서 설정한 값이나 수준을 초과하는 이상이 발생했다고 판단했을 때에 제 2 감시장치에 통신함과 아울러, 제 2 감시장치로부터의 요구·지시에 따라 기록완료된 데이터 등을 송신하는 통신부를 구비하고 있고, 제 2 감시장치는, 제 1 감시장치로부터 보내진 이상발생 보고를 체크하고, 화상 데이터, 수치 데이터 등의 상세 데이터 요구를 행할 것인지 아닌지를 판단하는 데이터 요구 판단부와, 제 1 감시장치로부터 보내져 온 데이터를 해석하고, 로 프 교환의 필요성의 유무를 판정하는 판단 기능부와, 그 결과를 제 1 감시장치에 전해주는 지령 통달부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 원격 감시 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 로프 길이 방향으로 측정구간을 구분하고, 동일 구분에서의 각 회의 측정값의 경시적인 증가를 해석하고, 그 증가율이 일정한 기준값을 초과하는지 아닌지로 이상의 유무를 판정하는 판정 프로그램을 사용하는 것을 특징으로 하는 와이어 로프의 원격 감시 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 와이어 로프의 상태측정 대상이 단선이며, 측정값의 평가를 측정 구간에서의 단선에 의한 전압의 높이를 복수 수준으로 취하고 각각에 가중도를 부여한 값으로 하고, 상기 평가값의 경시변화를 검사하고, 허용되는 변화율을 초과한 경우에 이상이라고 판정하는 판정 프로그램을 사용하는 와이어 로프의 원격 감시 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 와이어 로프의 상태측정 대상이 단선이고, 측정구간에서의 단선 전압값으로부터의 적분값(신호 면적값)을 기준으로 하여, 운전횟수마다 적분값의 변화를 검지하고, 그 변화가 허용되는 변화율을 초과하여 큰 경우에 이상으로 판정하는 판정 프로그램을 사용하는 것을 특징으로 하는 와이어 로프의 원격 감시 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 와이어 로프의 측정이 단선 검지와 더불어, 부식 검지, 로프 직경감소 검지, 형태 붕괴 검지 중 적어도 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 로프의 원격 감시 시스템.

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