JPH0138252B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0138252B2 JPH0138252B2 JP57173637A JP17363782A JPH0138252B2 JP H0138252 B2 JPH0138252 B2 JP H0138252B2 JP 57173637 A JP57173637 A JP 57173637A JP 17363782 A JP17363782 A JP 17363782A JP H0138252 B2 JPH0138252 B2 JP H0138252B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectrum
- diagnostic
- acceleration
- displayed
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転機械特に公共性の高いLNGプラ
ント等大型プラントに於ける回転機械の回転機械
診断方法に関する。
ント等大型プラントに於ける回転機械の回転機械
診断方法に関する。
LNGプラント等大型のプラントや設備の中に
占める回転機械の比率は非常に高く、その役割も
重要である。これらの回転機械に異常や故障が生
じた場合は経済的損失は当然のことながら、事故
が拡大すると大きな社会的問題に発展する。例え
ばLNGプラントは都市ガス、冷熱発電設備等の
供給源として使用されるため、タンクよりLNG
を圧送するLNGポンプに故障が生じるとユーザ
側に大きな損失を与えると共に一般需要者にも被
害を及ぼすことになる。
占める回転機械の比率は非常に高く、その役割も
重要である。これらの回転機械に異常や故障が生
じた場合は経済的損失は当然のことながら、事故
が拡大すると大きな社会的問題に発展する。例え
ばLNGプラントは都市ガス、冷熱発電設備等の
供給源として使用されるため、タンクよりLNG
を圧送するLNGポンプに故障が生じるとユーザ
側に大きな損失を与えると共に一般需要者にも被
害を及ぼすことになる。
我国に於ける機械診断技術は新幹線が開業し、
公害、汚染の問題が大きくクローズアツプされ始
めた1950〜60年代より本格的な取組みが始まつた
が、未だその判断基準が一般化されていないのが
現状である。
公害、汚染の問題が大きくクローズアツプされ始
めた1950〜60年代より本格的な取組みが始まつた
が、未だその判断基準が一般化されていないのが
現状である。
本発明は斯かる実情を背景になされたもので、
プラント等に於ける回転機械の故障予知技術を確
立し、プラントの信頼性を向上せしめると共に保
全コストの低減、保全技術の均質化を目的とする
ものである。
プラント等に於ける回転機械の故障予知技術を確
立し、プラントの信頼性を向上せしめると共に保
全コストの低減、保全技術の均質化を目的とする
ものである。
以下図面を参照しつつ本発明の実施例を説明す
る。
る。
本発明の機械診断方法を実施するについて、回
転機械の適宜位置に加速度検出器を取付け、該検
出器からの信号に基づき、マイクロコンピユータ
システム等によつてある時点での所定の周波数領
域に於ける振動スピクトルを作成し、更に該スペ
クトルを記憶すると共にモニタテレビ等所要の表
示装置に表示できる様にする。
転機械の適宜位置に加速度検出器を取付け、該検
出器からの信号に基づき、マイクロコンピユータ
システム等によつてある時点での所定の周波数領
域に於ける振動スピクトルを作成し、更に該スペ
クトルを記憶すると共にモニタテレビ等所要の表
示装置に表示できる様にする。
所定の周波数領域に於けるｎ番目のスペクトル
にｎの添字を付せば、 ｎ番目の加速度スペクトルはα（ｎ）、 ｎ番目の速度スペクトルはυ（ｎ）、 ｎ番目の振幅スペクトルはｘ（ｎ）、 ｎ番目の角速度はω（ｎ）、 ｎ番目の振動数は（ｎ） で表わせ、 スペクトル幅はΔ サンプリング周波数はs サンプリングしたデータの数はNs で表わせ、上記各スペクトルの関係は下記の通り
となる。
にｎの添字を付せば、 ｎ番目の加速度スペクトルはα（ｎ）、 ｎ番目の速度スペクトルはυ（ｎ）、 ｎ番目の振幅スペクトルはｘ（ｎ）、 ｎ番目の角速度はω（ｎ）、 ｎ番目の振動数は（ｎ） で表わせ、 スペクトル幅はΔ サンプリング周波数はs サンプリングしたデータの数はNs で表わせ、上記各スペクトルの関係は下記の通り
となる。
υ（ｎ）＝α（ｎ）／ω（ｎ）
ｘ（ｎ）＝υ（ｎ）／ω（ｎ）＝α（ｎ）／ω（
ｎ）2 ω（ｎ）＝2π（ｎ） （ｎ）＝ｎ・Δ Δ＝（s／２）／（Ns／２） 以下は回転機械の振動を加速度スペクトルを指
標として診断する場合について述べる。
ｎ）2 ω（ｎ）＝2π（ｎ） （ｎ）＝ｎ・Δ Δ＝（s／２）／（Ns／２） 以下は回転機械の振動を加速度スペクトルを指
標として診断する場合について述べる。
回転機械の劣化信号には軸受の内輪、外輪、転
動体の固有振動を含んだ比較的高い周波数領域の
加速度が含まれる。
動体の固有振動を含んだ比較的高い周波数領域の
加速度が含まれる。
従つて、この比較的高い周波数領域での加速度
が増大し、ある基準を越えれば、内輪、外輪、転
動体等比較的高い固有振動数をもつ部分に損傷が
あつたと判定できる。
が増大し、ある基準を越えれば、内輪、外輪、転
動体等比較的高い固有振動数をもつ部分に損傷が
あつたと判定できる。
ここで診断に要する周波数領域の全幅を10KHz
とし、サンプリングデータ数1024点、サンプリン
グ周波数を20KHzとすれば全スペクトル数512本、
加速度スペクトルの幅は（20000／２）／（1024／２） ≒19.53Hzとなり、斯かる条件で加速度スペクト
ルを作成すれば通常回転機械における故障診断の
指標として十分である。
とし、サンプリングデータ数1024点、サンプリン
グ周波数を20KHzとすれば全スペクトル数512本、
加速度スペクトルの幅は（20000／２）／（1024／２） ≒19.53Hzとなり、斯かる条件で加速度スペクト
ルを作成すれば通常回転機械における故障診断の
指標として十分である。
第１図は横軸に振動数（最大10KHz）、縦軸に
加速度値Ｇを取り、上記条件で得られる回転機械
の加速度スペクトルαの分布を示したものであ
る。
加速度値Ｇを取り、上記条件で得られる回転機械
の加速度スペクトルαの分布を示したものであ
る。
図中ａは基準スペクトルを示し、ｂは観測スペ
クトルを示しており、又ｃは第１診断ライン、ｄ
は第２診断ラインを示す。
クトルを示しており、又ｃは第１診断ライン、ｄ
は第２診断ラインを示す。
基準スペクトルａは、回転機械を所定の時間
（例えば約200時間）の試運転を実施し、回転機械
が安定状態となつたところで加速度スペクトルを
作成し得られたものである。
（例えば約200時間）の試運転を実施し、回転機械
が安定状態となつたところで加速度スペクトルを
作成し得られたものである。
観測スペクトルｂは診断時の加速度スペクトル
を示しており、第１診断ラインｃ及び第２診断ラ
インｄは各サンプリング点に於ける観測スペクト
ルｂと基準スペクトルａとの比ｂ／ａがそれぞれ
K1、K2となるラインであり、この比K1、K2の値
は過去の実績、実験等で求める。例えばK1＝2.5
またK2＝５とし、観測スペクトルｂの値が第１
診断ラインｃに達しない状態で正常領域、第１診
断ラインｃと第２診断ラインｄの間にあるときは
注意領域、第２診断ラインｄを越える場合は異常
領域とする。
を示しており、第１診断ラインｃ及び第２診断ラ
インｄは各サンプリング点に於ける観測スペクト
ルｂと基準スペクトルａとの比ｂ／ａがそれぞれ
K1、K2となるラインであり、この比K1、K2の値
は過去の実績、実験等で求める。例えばK1＝2.5
またK2＝５とし、観測スペクトルｂの値が第１
診断ラインｃに達しない状態で正常領域、第１診
断ラインｃと第２診断ラインｄの間にあるときは
注意領域、第２診断ラインｄを越える場合は異常
領域とする。
而して、マイクロコンピユータシステムに前記
第１、第２診断ラインｃ，ｄを設定入力し、表示
装置に基準スペクトルａ、観測スペクトルｂを表
示し得ると共に観測スペクトルｂが第１、第２診
断ラインｃ，ｄを越えた場合に、越えたライン上
の位置にドツト表示する様にする。
第１、第２診断ラインｃ，ｄを設定入力し、表示
装置に基準スペクトルａ、観測スペクトルｂを表
示し得ると共に観測スペクトルｂが第１、第２診
断ラインｃ，ｄを越えた場合に、越えたライン上
の位置にドツト表示する様にする。
この表示により、診断時点での回転機械の振動
状態が直ちに判別できる。
状態が直ちに判別できる。
即ち、ある診断時点で第１診断ラインｃにドツ
ト表示がなされ、該ドツト表示の数が多い場合は
ドツト表示がなされた箇所の振動数に対応する回
転機械の部分を解析する。この解析によつて、故
障の予知をすることができる。更に、第２診断ラ
インｄにドツト表示がなされた場合、該ドツト表
示がなされた箇所の振動数に対応する部分が損傷
したと判断できて、所要の保守を行う。
ト表示がなされ、該ドツト表示の数が多い場合は
ドツト表示がなされた箇所の振動数に対応する回
転機械の部分を解析する。この解析によつて、故
障の予知をすることができる。更に、第２診断ラ
インｄにドツト表示がなされた場合、該ドツト表
示がなされた箇所の振動数に対応する部分が損傷
したと判断できて、所要の保守を行う。
斯かる加速度スペクトル、診断ラインでのドツ
ト表示で故障診断を行う場合、異常領域に突入し
ている加速度スペクトルの振動数は表示より容易
に読取れるので、故障箇所も容易に推定できる。
ト表示で故障診断を行う場合、異常領域に突入し
ている加速度スペクトルの振動数は表示より容易
に読取れるので、故障箇所も容易に推定できる。
回転機械に欠陥が発生すると該欠陥は経時的に
成長して故障に到ると考えられ、ある診断時点で
第１診断ラインｃに表示されたドツトが設定個数
N1を越えると、その時点より診断時間を短縮し、
又第２の診断ラインｄに表示されたドツトが設定
個数N2を越えると更に短縮して故障時期と故障
内容を確実に予知把握する様にする。
成長して故障に到ると考えられ、ある診断時点で
第１診断ラインｃに表示されたドツトが設定個数
N1を越えると、その時点より診断時間を短縮し、
又第２の診断ラインｄに表示されたドツトが設定
個数N2を越えると更に短縮して故障時期と故障
内容を確実に予知把握する様にする。
尚、上記実施例では診断の指標として加速度ス
ペクトルａを選択したが、速度スペクトルυ、振
幅スペクトルｘを選択しても同様な手法で故障診
断を行い得ることは勿論である。
ペクトルａを選択したが、速度スペクトルυ、振
幅スペクトルｘを選択しても同様な手法で故障診
断を行い得ることは勿論である。
第２図は本発明を実施するに好ましい装置のブ
ロツク図であり、以下該装置について略述する。
ロツク図であり、以下該装置について略述する。
図中１は加速度を検出する為のセンサ、２はセ
ンサ１からのアナログ信号（加速度）をＡ／Ｄ変
換器３がデジタル信号に変換する際のエリアシン
グ誤差を減少させるためのローパスフイルタであ
り、Ａ／Ｄ変換器３によつてデジタル化された信
号はマスターマイクロコンピユータシステム４に
入力される。マスターマイクロコンピユータシス
テム４には診断条件設定器５を接続して診断の間
隔及び比率K1、K2を設定入力すると共に演算プ
ロセツサ６、メインメモリ７、補助メモリ８、診
断表示部９、警報装置１０をマスターマイクロコ
ンピユータシステム４に接続する。
ンサ１からのアナログ信号（加速度）をＡ／Ｄ変
換器３がデジタル信号に変換する際のエリアシン
グ誤差を減少させるためのローパスフイルタであ
り、Ａ／Ｄ変換器３によつてデジタル化された信
号はマスターマイクロコンピユータシステム４に
入力される。マスターマイクロコンピユータシス
テム４には診断条件設定器５を接続して診断の間
隔及び比率K1、K2を設定入力すると共に演算プ
ロセツサ６、メインメモリ７、補助メモリ８、診
断表示部９、警報装置１０をマスターマイクロコ
ンピユータシステム４に接続する。
マスターマイクロコンピユータシステム４は
Ａ／Ｄ変換器３からの信号の特徴を抽出するアベ
レージング演算、アンダフロー、オーバフローを
防止する桁数調整演算等を行なつた後に、メイン
メモリ７、演算プロセツサ６、補助メモリ８と共
に周波数分析（FFT）を行ない時間軸の信号を
周波数軸上の加速度スペクトルに変換する。ここ
で、演算プロセツサ６は周波数分析に於けるバタ
フライ演算（掛算、加算）、スペクトルを求める
平方根の演算を行う。前記補助メモリ８にはマイ
クロプロセツサ及びメインメモリ７、演算プロセ
ツサ６のプログラムを補助するオペレーテイング
システムが収納されていると共に演算結果（加速
度スペクトル）が記憶収納される。マスターマイ
クロコンピユータシステム４は該演算結果を前記
診断条件設定器５で入力された診断条件に従つて
診断表示部９に表示し、必要に応じ警報装置１０
を駆動すると共に表示、警報及び自動停止システ
ムの起動用信号１７を出力する。
Ａ／Ｄ変換器３からの信号の特徴を抽出するアベ
レージング演算、アンダフロー、オーバフローを
防止する桁数調整演算等を行なつた後に、メイン
メモリ７、演算プロセツサ６、補助メモリ８と共
に周波数分析（FFT）を行ない時間軸の信号を
周波数軸上の加速度スペクトルに変換する。ここ
で、演算プロセツサ６は周波数分析に於けるバタ
フライ演算（掛算、加算）、スペクトルを求める
平方根の演算を行う。前記補助メモリ８にはマイ
クロプロセツサ及びメインメモリ７、演算プロセ
ツサ６のプログラムを補助するオペレーテイング
システムが収納されていると共に演算結果（加速
度スペクトル）が記憶収納される。マスターマイ
クロコンピユータシステム４は該演算結果を前記
診断条件設定器５で入力された診断条件に従つて
診断表示部９に表示し、必要に応じ警報装置１０
を駆動すると共に表示、警報及び自動停止システ
ムの起動用信号１７を出力する。
又、マスターマイクロコンピユータシステム４
は半導体リレー１１を介して電源１２に接続して
おり、所要の時期（診断時期）のみ通電駆動され
る様になつている。
は半導体リレー１１を介して電源１２に接続して
おり、所要の時期（診断時期）のみ通電駆動され
る様になつている。
１３はスレーブマイクロコンピユータシステム
であり、前記マスターマイクロコンピユータシス
テム４に接続され、又該スレーブマイクロコンピ
ユータシステム１３にはメモリ１４及び時計１５
が接続され、更にスレーブマイクロコンピユータ
システム１３及び時計１５には電源１２に接続さ
れたバツテリアツプ回路１６が接続されている。
であり、前記マスターマイクロコンピユータシス
テム４に接続され、又該スレーブマイクロコンピ
ユータシステム１３にはメモリ１４及び時計１５
が接続され、更にスレーブマイクロコンピユータ
システム１３及び時計１５には電源１２に接続さ
れたバツテリアツプ回路１６が接続されている。
スレーブマイクロコンピユータシステム１３は
バツテリバツクアツプ回路１６によつて停電対策
が施され常時作動しており、時計１５によつて計
られた結果を基にマスターマイクロコンピユータ
システム４からの診断条件により、適宜時に半導
体リレー１１を駆動させ診断間隔の制御を行い、
又診断終了後の停電に備えて必要なデータを記憶
して格納し、半導体リレー１１を介して診断終了
後にマスターマイクロコンピユータシステム４を
停止させ更に次の診断30分前に起動させる様にな
つている。
バツテリバツクアツプ回路１６によつて停電対策
が施され常時作動しており、時計１５によつて計
られた結果を基にマスターマイクロコンピユータ
システム４からの診断条件により、適宜時に半導
体リレー１１を駆動させ診断間隔の制御を行い、
又診断終了後の停電に備えて必要なデータを記憶
して格納し、半導体リレー１１を介して診断終了
後にマスターマイクロコンピユータシステム４を
停止させ更に次の診断30分前に起動させる様にな
つている。
以上述べた如く本発明によれば、周波数分析
（FFT）により、所定周波数範囲全域に亘つて十
分細かい周波数の選択が可能となり、回転機械の
異常の有無を各部品単位で推定でき、しかも、第
１、第２診断ラインでのドツト表示で故障診断を
行うことから、注意領域又は異常領域に突入して
いる故障箇所を容易且つ確実に識別でき、回転機
械の故障診断技術の確立をなし得ると共に故障時
期を確実に把握し得て、プラントの信頼性を増大
すると共に経済的損失を低減することができる。
（FFT）により、所定周波数範囲全域に亘つて十
分細かい周波数の選択が可能となり、回転機械の
異常の有無を各部品単位で推定でき、しかも、第
１、第２診断ラインでのドツト表示で故障診断を
行うことから、注意領域又は異常領域に突入して
いる故障箇所を容易且つ確実に識別でき、回転機
械の故障診断技術の確立をなし得ると共に故障時
期を確実に把握し得て、プラントの信頼性を増大
すると共に経済的損失を低減することができる。
第１図は本発明の故障診断の指標の一つである
加速度スペクトルの線図、第２図は本発明を実施
するに好ましい装置のブロツク図である。 １はセンサ、４はマスターマイクロコンピユー
タシステム、９は診断表示部、１３はスレーブマ
イクロコンピユータシステムを示す。
加速度スペクトルの線図、第２図は本発明を実施
するに好ましい装置のブロツク図である。 １はセンサ、４はマスターマイクロコンピユー
タシステム、９は診断表示部、１３はスレーブマ
イクロコンピユータシステムを示す。
Claims (1)
- １ 回転機械の加速度を検出し、該検出結果を基
に周波数分析を行つて所定周波数範囲での加速度
スペクトル、速度スペクトル、振動スペクトルの
いずれか一を作成し、所要の表示装置に表示でき
る様にし、安定運転開始時に作成した基準スペク
トルに基づき正常領域と注意領域とを区分する第
１診断ライン及び注意領域と異常領域とを区分す
る第２診断ラインを実験的、経験的に設定して表
示し、所定期間毎に作成した観測スペクトルの所
定周波数範囲全域に亘る各サンプリング点に於け
る基準スペクトルに対する比が、前記第１診断ラ
イン又は第２診断ラインを越えた場合に、越えた
ライン上の各データ点に対応する箇所にドツト表
示し、このドツト表示状態によつて回転機械の異
常とその軽重判定を行う回転機械の診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173637A JPS5963527A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 回転機械の診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173637A JPS5963527A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 回転機械の診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963527A JPS5963527A (ja) | 1984-04-11 |
| JPH0138252B2 true JPH0138252B2 (ja) | 1989-08-11 |
Family
ID=15964294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57173637A Granted JPS5963527A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 回転機械の診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963527A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108760037B (zh) * | 2018-06-15 | 2020-03-17 | 西安交通大学 | 一种基于频谱分析的风力发电机叶片结构损伤检测方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624528A (en) * | 1979-08-03 | 1981-03-09 | Hitachi Ltd | Detector for abnormality of bearing |
| JPS5690220A (en) * | 1979-12-24 | 1981-07-22 | Hitachi Ltd | Abnormal oscillation diagnostic device |
-
1982
- 1982-10-01 JP JP57173637A patent/JPS5963527A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5963527A (ja) | 1984-04-11 |
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