KR20130115977A - Apparatus for preventive maintenance of motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 전동기의 예방 보전 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a preventive maintenance apparatus for an electric motor.
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.One of the main components of the plant is an electric motor. Electric motors are often an important factor in a plant, and the failure affects the entire plant. Therefore, in the operation of the plant, it is necessary to prevent (i.e. preventive maintenance) the failure of the motor in advance by monitoring whether or not an abnormality has occurred in the motor.
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).As a conventional method for diagnosing an abnormality of an electric motor, it is known to detect vibration at the start of the electric motor and diagnose the looseness of the motor winding based on the detection result (for example, refer to Patent Document 1).
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.By the way, large sized electric motors used for rolling mills, etc. of steel mills, for example, are often accompanied by auxiliary equipment such as a unit cooler for cooling the heat generated by the electric motor and a bearing oil supply device for supplying the bearings. In addition, since the motor needs to be stopped even in the event of a failure in the auxiliary equipment of such a motor, it is necessary to monitor not only the main body of the motor but also the auxiliary equipment of the motor for abnormality, and to prevent the failure in advance. It is necessary.
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.However, in the
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.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem. The present invention provides a preventive maintenance apparatus for an electric motor that can improve the accuracy of detecting abnormality of an electric motor and can preventive maintenance of the electric motor including abnormality monitoring and detection of auxiliary equipment of the electric motor. To get.
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.
The preventive maintenance device for an electric motor according to the present invention is a preventive maintenance device for an electric motor that operates on the basis of an operation amount input from an electric motor drive device, the state amount obtaining means for acquiring a state amount of the motor having a predetermined correlation with the operation amount; Model memory means for storing in advance a correlation model modeled according to the correlation between the operation amount and the state amount when the electric motor and the auxiliary equipment of the electric motor are normal; The model state amount calculating means for calculating a state amount with respect to the operation amount at the time of operation of the electric motor in the correlation model, and the state amount acquired by the state amount obtaining means at the time of driving and the state calculated by the model state amount calculating means. By comparing the state quantities, units of the electric motor and the electric motor It is set as the structure provided with the abnormality detection means which detects the abnormality of a facility.
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.
The preventive maintenance device of the motor according to the present invention can improve the accuracy of detecting abnormality of the motor, thereby achieving the effect that the preventive maintenance of the motor including abnormality monitoring and detection of auxiliary equipment of the motor can be performed.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the whole structure of the preventive maintenance apparatus of the electric motor which concerns on
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an electric motor according to
3 is a block diagram showing a functional configuration of a preventive maintenance apparatus according to
4 is a graph showing an example of a correlation model of a preventive maintenance device for an electric motor according to
5 is a diagram illustrating an example of an abnormality determination of a preventive maintenance device for an electric motor according to
6 is a block diagram showing a functional configuration of a preventive maintenance apparatus according to
7 is a block diagram showing a functional configuration of a preventive maintenance apparatus according to
본 발명을 첨부한 도면에 따라 설명한다. 각 도면을 통하여 같은 부호는 동일 부분 또는 상당부분을 나타내고 있고, 그 중복 설명은 적절히 간략화 또는 생략한다.The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals denote like or equivalent parts throughout the drawings, and the description thereof will be appropriately simplified or omitted.
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.1 to 5 are related to
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.In FIG. 1, the code |
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.The
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.By performing circulating cooling by such a
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.Moreover, the
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.The operation of the
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.The electric
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.The
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.Hereinafter, the case where the unit cooler (
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.The
이하에 부하율과 권선온도 상승치와의 사이에 성립하는 소정의 상관 관계에 관해 설명한다.Hereinafter, a predetermined correlation established between the load ratio and the winding temperature rise value will be described.
우선, 부하율(L)은, 정격 전류치에 대한 현재의 전류치의 비율이고 다음의 (1)식에 의해 정해진다.First, the load factor L is a ratio of the current current value to the rated current value and is determined by the following equation (1).
L=i(현재치)/i(정격치)×100[%] … (1)L = i (present value) / i (rated value) x 100 [%]. (One)
부하율의 제곱평균제곱근(RMS)의 제곱(RMS^2)은 다음의 (2)식으로 표시된다.The square of the root mean square (RMS) of the load factor (RMS ^ 2) is expressed by the following equation (2).
RMS^2=(L1^2·t1+L2^2·t2+…+Ln^2·tn)/T … (2)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.Where T is a target time for calculating RMS, t1, t2,... , tn is the sampling time obtained by dividing the target time T obtained from the RMS, L1, L2,... , Ln is a load factor at each sampling time t1, t2, ..., tn, and T = t1 + t2 + ... + tn.
그리고, (2)식에 (1)식을 대입하면 다음의 (3)식의 관계를 얻는다.Substituting Eq. (1) into Eq. (2) yields the relationship of Equation (3) below.
RMS^2 ∝ i^2 … (3)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.Next, the relationship between the winding temperature rise value? T and the winding current value i of the
권선 코일의 발열량(Q)은, i를 권선 전류, R을 코일 저항, t를 시간이라고 하면 다음의 (4)식에 의해 표시된다.The calorific value Q of the winding coil is expressed by the following equation (4) when i is a winding current, R is a coil resistance, and t is time.
Q=i^2·R·t … (4)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.Then, if the above-mentioned winding temperature rise value ΔT is proportional to the heat generation amount Q, the following equation (5) is obtained between the winding temperature rise value ΔT and the winding current i from equation (4). It is derived that there is a relationship indicated by.
△T ∝ i^2 … (5)ΔT ∝ i ^ 2. (5)
그리고, (3)식 및 (5)식으로부터, 다음의 (6)식으로 표시하는 관계를 도출할 수 있다.And the relationship shown by following formula (6) can be derived from Formula (3) and Formula (5).
△T ∝ RMS^2 … (6)ΔT ∝ 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.As such, the winding temperature rise ΔT is theoretically proportional to the square of the root mean square root of the load ratio (RMS ^ 2), and when one side changes, the other side changes accordingly. It can be seen.
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.The
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.Moreover, in order to obtain winding temperature rise value (DELTA) T which is one of the state quantities of the
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.The
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.In this way, since the RMS of the load ratio which is the operation amount obtained by the
△T=k·RMS^2+c … (7)ΔT = kRMS ^ 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.Therefore, the
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.The
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.First, in the normal operation of the
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.Then, the correlation model of the manipulated value (RMS of load factor) and state amount (winding temperature rise value? T) thus created is stored in the
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.During operation of the
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.As an example of the RMS of the load factor and the winding temperature rise value (DELTA) T so far, the
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.The
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.This abnormality detection determination is demonstrated referring FIG. In FIG. 5, the code |
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.In addition, although the
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.The
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.In the preventive maintenance apparatus of the electric motor comprised in this way, the correlation model which modeled the relationship of the operation amount and state quantity in the normal state by the
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.Here, in general, when an abnormality detection is to be performed based on a state amount that changes in response to a change in the operation amount, more accurate abnormality detection can be performed by changing the state amount that is the reference for abnormal detection in response to the value of the operation amount during operation. have. However, the manipulation amount of the data sampled in the normal state and the actual manipulation amount during operation cannot necessarily be the same. Therefore, when the manipulation amount of the data sampled in the normal state and the actual manipulation amount during operation do not match, there arises a problem of how to set the reference value for abnormal detection.
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.In response to such a problem, in the preventive maintenance apparatus of the motor according to the present invention, since the state quantity serving as the reference for abnormality detection is set using a correlation model that models the relationship between the manipulated variable and the state quantity in a normal state, In response, an appropriate reference value can be set, and it is possible to realize abnormality detection with higher accuracy.
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.In addition, when the number of data of the normal operation amount and the state amount required for setting the reference value is examined, when the correlation model is not used, more data numbers are required for setting the reference value in order to increase the abnormality detection accuracy. On the other hand, when the correlation model is used, it is sufficient that the number of data necessary for the preparation of the correlation model capable of obtaining a certain or more correlation is sufficient, that is, the abnormality detection with higher precision can be realized with a smaller data number.
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.In addition, for example, the unit cooler which is the
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.However, if the cooling function of the unit cooler decreases due to clogging or the like of such a cooling water pipe, the winding temperature rise value? T (state amount) increases even at the same load ratio (operation amount) as compared with normal operation. For this reason, it is possible to indirectly detect such abnormality of the
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.In addition, the abnormality associated with deterioration that gradually progresses over time, such as clogging of the cooling water pipe of the unit cooler, is very difficult to detect because it takes a long time to manifest. However, since the accuracy of abnormality detection can be improved by setting a reference for abnormality detection using a normal correlation model, it is also possible to detect such a degradation gradually progressing over such a long period.
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.The preventive maintenance device for an electric motor configured as described above is a case where the temperature resistance resistor which is a state quantity acquisition means for acquiring a state quantity of an electric motor which has a predetermined correlation with an operation amount input to an electric motor from a motor drive device, and a motor and the auxiliary equipment of an electric motor are normal. Calculate the state amount for the operation amount at the time of operation of the motor in the model storage means which stores in advance the correlation model which modeled the relationship between the operation amount and state quantity in accordance with the correlation, and the correlation model which the model storage means stores. A comparison unit which is an abnormality detecting means for detecting abnormality of the electric motor and the auxiliary equipment of the motor by comparing the model state quantity calculating means to be compared with the state quantity acquired by the state quantity obtaining means at the time of operation and the state quantity calculated by the model state quantity calculating means. It is equipped.
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.For this reason, the abnormality detection accuracy of an electric motor can be improved, the preventive maintenance of an electric motor including the abnormality monitoring and detection of the auxiliary equipment of an electric motor can be performed, and the deterioration of the auxiliary equipment of an electric motor can be judged correctly. In addition, it is possible to prevent the sudden failure of the electric motor that affects the operation of the entire plant, since the indication of the failure of the auxiliary equipment of the electric motor can be known in advance, and the maintenance according to the symptom can be appropriately performed. Do.
실시의 형태 2.Embodiment 2:
도 6은, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 것으로, 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.6 is a block diagram showing a functional configuration of a preventive maintenance apparatus according to
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.In the second embodiment described herein, the model state amount is calculated in consideration of the factors affecting the state amount other than the operation amount having a predetermined correlation with the state amount of the motor in the configuration of the above-described first embodiment. will be.
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.In the following, as in the first embodiment, an example will be described in which the RMS of the load factor is used as the operation amount and the winding temperature rise value ΔT is used as the state amount. The winding temperature rise value ΔT, which is a state quantity, is the temperature, flow rate, and cooling fan of the cooling water in the water-cooled
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.Specifically, for example, the winding temperature rise value ΔT is 30 degrees when the temperature of the coolant is 20 degrees and the winding temperature rise value ΔT when the coolant temperature is 25 degrees under different preconditions. ) Is 32 degrees, the correction amount for the coolant temperature is +2 degrees. In this way, the correction amount concerning the cooling water temperature, the correction amount regarding the cooling water flow rate, and the correction amount regarding the fan air flow amount are respectively evaluated in accordance with the operating conditions.
그리고, 이들의 보정량을, 각각 α1, α2, α3이라고 하면, 이들의 보정량을 보정항으로서 받아들인 상관 모델의 회귀식은 다음의 (8)식과 같이 된다.And when these correction amounts are
△T=k·RMS^2+c+α1+α2+α3 … (8)ΔT = kRMS ^ 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.The
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.The correction
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.As described above, in the calculation of the model state quantity, in the portion showing the correlation between the manipulated variable and the state quantity, by creating a correlation model or calculating the calculated model state quantity by separating elements that affect the state quantities other than the manipulated quantity and treating them as correction terms. In the same procedure as in the first embodiment, the abnormality detection and the like can be performed in the same manner as in the first embodiment.
그리고, 다른 구성에 관해서는 실시의 형태 1과 마찬가지여서, 그 상세 설명은 생략한다.In addition, about another structure, it is the same as that of
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.In addition to the structure of
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.Therefore, in addition to being able to achieve the same effects as in the first embodiment, the correlation model can be corrected in consideration of factors other than the manipulated variable without using regression analysis again, so that abnormality detection can be performed without complicated data processing. It is possible to further improve the precision.
실시의 형태 3.
도 7은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 것으로, 예방 보전 장치의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.7 is a block diagram showing a functional configuration of a preventive maintenance apparatus according to
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.The third embodiment described herein counts the number of times that the state amount actually detected during operation with respect to the model state amount falls more than a predetermined reference with respect to the model state amount, and this number within a predetermined period is When the number of times is abnormal, the occurrence of abnormality of the electric motor or the auxiliary equipment of the motor is detected.
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.In the third embodiment, the
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.The
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.In the same manner as in the first embodiment, the
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.As for the preventive maintenance apparatus of the electric motor comprised as mentioned above, in the structure of
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.
For this reason, the same effects as those of the first embodiment can be achieved, in addition, the false detection of abnormal occurrences can be suppressed, and abnormality detection can be realized early and with high accuracy, and an appropriate time for maintenance inspection can be notified. .
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 : 검출점1: Electric motor
1a: axis of rotation
1b: rotor
1c: rotor winding
1d: stator iron core
1e: stator winding
2: auxiliary equipment of electric motor
2a: cooling fan
2b: water cooled heat exchanger
2c: bearing rack
3: electric motor drive device
4: Motor IO remote IO board
5: Remote IO board at drive unit side
6: communication network
7: preventive maintenance device
7a: model memory
7b: model state quantity calculating unit
7c: comparison unit
7d: notification unit
7e: Correction amount memory
7f: counter
8: RTD for measuring winding temperature
9: RTD for measuring refrigerant temperature
10: correlation model
11: threshold
12: detection point
Claims (3)
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.As a preventive maintenance device of an electric motor which operates based on the operation amount input from an electric motor drive device,
State quantity acquiring means for acquiring a state quantity of the electric motor having a predetermined correlation with the operation amount;
Model storage means for storing in advance a correlation model in which the relationship between the operation amount and the state amount in the case where the electric motor and the auxiliary equipment of the electric motor is normal is modeled according to the correlation;
Model state amount calculation means for calculating a state amount with respect to the operation amount at the time of operation of the electric motor in the correlation model stored by the model storage means;
And an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the electric motor and the auxiliary equipment of the electric motor by comparing the state quantity acquired by the state quantity obtaining means with the state quantity calculated by the model state quantity calculating means at the time of the operation. Preventive maintenance device of an electric motor characterized by the above-mentioned.
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.The method of claim 1,
A correction amount storage means for storing a change amount of the state amount given by elements other than the operation amount as a correction amount in advance;
The model state amount calculating means calculates a state amount with respect to the operation amount at the time of operation of the electric motor in the correlation model stored by the model memory means, taking into account the correction amount stored by the correction amount storage means. Preventive maintenance device of electric motor to make.
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.3. The method according to claim 1 or 2,
The abnormality detecting means is characterized in that the number of times that the state amount acquired by the state amount obtaining means at the time of operation is more than a predetermined reference amount with respect to the state amount calculated by the model state amount calculating means becomes a predetermined number or more within a predetermined period. In the case, abnormality of the said electric motor and the auxiliary equipment of the said electric motor is detected, The preventive maintenance apparatus of the electric motor characterized by the above-mentioned.
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