JPH0524448B2

JPH0524448B2 -

Info

Publication number: JPH0524448B2
Application number: JP2418238A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Ichikawa; Akio Nakayama; Atsushi Aoki; Takuji Nakazato; Nobu Togo; Saburo Kumada; Takafumi Ikeda; Ken Ogata; Tetsuo Goto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1990-12-25
Filing date: 1990-12-25
Publication date: 1993-04-07
Also published as: JPH04252928A

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプ、好適
には縦型ポンプの羽根車破損の有無と羽根車故障
の程度を診断するポンプの故障診断装置に関連
し、とりわけ、ポンプの吐出曲胴部付近で採取可
能な水圧値と振動加速度値の周波数領域での変動
をベースラインに対する相対的な卓越度として各
別に算出し、これらの卓越度のうちの所定の特性
周波数成分のものを意味するフアジー量に基づい
て、羽根車破損の有無を診断し、一方これとは別
に蓄積済みの、ポンプ口径、羽根車周速度、累積
運転時間を意味するフアジー量に基づいて、羽根
車故障の程度を診断し、上記２つの診断結果を意
味するフアジー量に基づいて、羽根車破損の有無
と羽根車故障の程度を総合的に診断するようにし
たポンプの故障診断装置に関するものである。

【0002】

【従来の技術】従来この種の故障診断装置に関
しては、ポンプの羽根車や軸受装置等、故障多発
箇所近傍での機械的振動を加速度センサやストレ
ンゲージで検出して、そこでの振動波形に基づい
て故障診断を行うもの（「立て軸ポンプの異常予
知システム」渡辺、末木：ターボ機械第11巻第４
号（1983−４）第232頁）、或は故障多発箇所近傍
での音響（空気振動）をアコーステイツクセンサ
で検出して、そこでの確定的な物理量としての音
響波形に基づいて故障診断を行うもの（「騒音に
よるポンプの異常診断」丸田：エバラ時報No.133
（1986−1.4）第９頁）が知られている。

【0003】

【発明が解決しようとする問題点】しかしなが
ら、かかる従来装置では、故障多発箇所近傍での
機械的振動や音響の検出が不可欠であるが、これ
らの物理現象は、空間的には、伝播し難いもの
で、例えば、機械的振動や音響を吐出曲胴部経由
で吐出菅中に伝播させて、適所でそれを検出する
のは、一般に過度の減衰故困難であるばかりか、
ポンプ設置箇所の床や建屋自体に係る振動特性か
らの影響故に正確な情報伝達を期し難いところで
あるから、結局、センサ類を故障多発箇所近傍に
配設しなければならず、センサ類の配設箇所に選
択の自由度をほとんど確保できないという問題点
があつた。そしてかかる問題点は、とりわけ縦型
ポンプを故障診断の対象とする場合に、深刻なも
のであつた。

【0004】因みに、縦型ポンプでは、ポンプ駆動
用モータや制御監視装置等が載置されていて、そ
の周辺に保守点検用の作業空間が確保されている
架台から、離遠して、遥彼方の下方に故障多発箇
所である羽根車室や水中軸受けが配置される構造
であり、しかもその箇所には、一般的に近傍困難
で作業空間がほとんど確保できないので、そこへ
のセンサ類の配設は、信号線布設の観点からも、
保守点検作業の観点からも、極めて不利である。

【0005】

【問題点を解決するための手段】そこで本発明
は、上記従来装置におけるセンサ類設置箇所の選
択の自由度の問題点に鑑み、物理的計量値として
は、ポンプの吐出曲胴部付近で採取可能な水圧値
と振動加速度値のみを用いて、フアジー推論で羽
根車破損の有無を診断し、これとは別に運転履歴
データとして蓄積済みポンプ口径、羽根車周速等
と羽根車故障程度との相関関係を利用して、フア
ジー推論で羽根車故障程度を診断し、これら２つ
の診断結果から同様にフアジー推論で総合的な診
断を行うもので、即ち、ポンプの吐出曲胴部内の
水圧値と振動加速値の周波数領域での変動に関し
て、統計量で把握される最小値を表わす指標であ
るベースラインとの相対値である卓越度として各
別に算出し、これらの卓越度のうちの所定の特性
周波数成分のものを意味するフアジー量に基づい
て、羽根車破損の有無を診断し、これとは別に、
ポンプ口径を意味するフアジー量に基づいて、羽
根車故障の程度を診断し、上記２つの診断結果を
意味するフアジー量に基づいて、羽根車破損の有
無と羽根車故障の程度を総合的に診断することに
より、吐出曲胴部内での圧力変動や表面振動の伝
播性を利用して該曲胴部沿いの適所に圧力センサ
と振動加速度センサを配設し、例えば縦型ポンプ
の場合には、架台直下に近接配管される吐出曲胴
部上に圧力センサと振動加速度センサを配設し、
これにより、センサ類の配設箇所に格段の選択の
自由度を確保できる優れたポンプの故障診断装置
を提供せんとするものである。

【0006】

【作用】本発明の構成は、第１図に示されるよ
うにポンプの吐出曲胴部内の水圧を水圧計測手段
１５が計測して圧力信号Spを出力し、図４に示
されるように、この圧力信号Spで表わされる圧
力データ（水圧値）を取り込んで、水圧値ベース
ライン算出手段Ａが、かかる水圧値の周波数領域
での変動に関する水圧値ベースラインを算出し、
その水圧値ベースラインに対する相対値としての
水圧値の周波数領域での変動に関する水圧値卓越
度を水圧卓越度算出手段Ｂで算出するが、この場
合羽根車の回転周波数をＮとし、翼枚数をＺとし
て、ZN及び2ZNで規定される各特性周波数成分
に関して上記水圧値卓越度を算出し、同様にし
て、図１に示されるように、ポンプの吐出曲胴部
付近の振動加速度を振動加速度計測手段１８が計
測して振動加速度信号Saを出力し、図４に示さ
れるように、この振動加速度信号Saで表わされ
る振動データ（振動加速度値）を取り込んで、振
動加速度値ベースライン算出手段Ｃが、かかる振
動加速度値の周波数領域での変動に関する振動加
速度値ベースラインを算出し、その振動加速度値
ベースラインに対する相対値としての振動加速度
値の周波数領域での変動に関する振動加速度卓越
度を振動加速度卓越度算出手段Ｄで算出するが、
上記定義済みのＮで規定される特性周波数成分に
関して、上記振動加速度値卓越度を算出し、これ
ら水圧値卓越度ないし振動加速度値卓越度での各
別の卓越度を意味するフアジー量に基づいて、羽
根車破損診断手段Ｅか羽根車破損をフアジー推論
で診断し、一方これとは別に蓄積済みの運転履歴
データのうちのポンプ口径、羽根車周速度及び累
積運転時間を各別に意味するフアジー量に基づい
て、羽根車故障程度診断手段Ｆが、羽根車の故障
程度を診断し、これら２つの診断結果、つまり羽
根車破損の有無に関する診断結果と羽根車故障の
程度に関する診断結果とを意味する各別のフアジ
ー量に基づいて、羽根車総合診断手段Ｇがフアジ
ー推論で総合的な診断を行うように作用する。

【0007】

【実施例】図１〜図１５に基づいて、本発明の
一実施例の構成と動作を以下に説明する。

【0008】図１は、本発明の故障診断装置を縦型
ポンプに適用した場合の構成を示す側面図であ
り、上部床１の開口２を覆つて懸架された架台３
上には、モータ４が載架されており、該モータ４
の回転駆動軸５は、架台２から上部床１の開口２
を貫通して下方に伸延し、一方、上部床１下方の
下部床６の開口７を覆つて取り付けられた支持部
材８で、その上首部９ａが支持されて、モータ４
の遥下方に位置するように縦型ポンプ９が立設さ
れているが、その上首部９ａには、吐出曲胴部１
０が連結され、該曲胴部の他端は吐出管９に連結
されており、該曲胴部には、パツキング箱１２を
介してポンプの羽根車（図示せず）の主軸上端部
１３が突出していて、その先端のカプラ１４を介
してモータ４の回転駆動軸５に連結されている。
そして、吐出曲胴部１０に穿設されたパイロツト
孔には、水圧計測手段としての圧力センサ１５が
埋設されており、該センサから延びる圧力信号線
１６が上部床１を貫通して、該床１上に設置され
た故障診断装置本体１７に接続されている。

【0009】パツキング箱１２近傍には、振動加速
度センサ１８が貼着されており、該センサから延
びる振動加速度信号線１９を圧力信号線１６と並
行して、故障診断装置本体１７に接続されてい
る。

【0010】なお、縦型ポンプ９の長手方向中心軸
沿いに延びる主軸の下端部には、羽根車が備えら
れており、その部分が羽根車室９ｂ内に収容され
ていて、下端の吸込みベル９Ｃに連通している。

【0011】動作に際しては、水圧計測手段として
の圧力センサ１５は、ポンプ運転状態下での吐出
曲胴部１０内部の水圧を計測して、その水圧値を
表わす圧力信号SPを出力し、該信号Spは圧力信
号線１６経由で診断装置本体１７に導かれるが、
そこには、マイクロプロセツサ（図示せず）が収
納されていて、そのプロセツサで図４Ａ、図４Ｂ
のフローチヤートで示されるブログラムを実行す
ることで、後に詳述する各ベースライン算出手
段、各卓越度算出手段及び各診断手段という各別
の機能実現手段が実現される。圧力センサ１５か
ら得られる圧力信号Sp、つまり吐出曲胴部１０
内の水圧値に関しては、通常的には、DC〜200Hz
の周波数領域を1024個の周波数帯域に区分して、
各帯域区分ごとの周波数成分400Hz（2.5ｍｓ）の
サンプリング周期で計測するようにしているの
で、各帯域区分ごとについて言うのならば、
2.56sec（2.5ｍｓ×1024区分＝2.56sec）のサンプ
リング周期で計測され、これが16サンプリング
（41sec）に亘つて繰り返されることで、採取され
た16個の水圧値の平均値が算出され、かくて水圧
値の周波数領域での変動を表す周波数スペクトラ
ムが特定される。図２は、かかる周波数スペクト
ラムのうち、ポンプが正常である場合、即ち、羽
根車破損なしの場合におけるものを例示している
が、図中、注目されるべきは、特性周波数成分
ZN、2ZN、3ZNにてピークが認められる点であ
る。ここにＮは羽根車回転周波数を、そしてＺは
羽根車の翼枚数を表しており、ZN成分及びそれ
の高調波成分にピークが存在するのは、ポンプに
よる流出吐出がZNごとに行われることから、ポ
ンプの動作が正常である場合には、かかるZNご
との脈動に由来してZN周波数成分系列の存在が
鮮明に認められるのである。

【0012】これに対して、図３は、ポンプが異常
である場合、即ち、この例では、羽根車破損の場
合における周波数スペクトラムを例示している
が、図中、注目されるべきは、特性周波数成分
ZN、2ZN、3ZNのピークが消滅し、これにひき
かえ特性周波数成分以外の背景周波数成分が相対
的に増大傾向を示し、結果的に特性周波数成分が
埋没してしまつている点と、特性周波数成分（Ｚ
＋１）Ｎに関して、正常な場合の図２中に認めら
れるデイツプが図３中では消滅している点であ
る。ここでZN系列の特性周波数成分以外の背景
周波数成分が増大傾向を示しているのは、正常な
場合のZNごとの脈動以外の運動、つまり故障の
場合の運転の存在故であり、とりわけ、そのこと
が、正常な場合のZN系列の高周波数成分に関し
ては、テイツプを呈する特性周波数成分（Ｚ＋
１）Ｎの増大として顕著に認められるのである。

【0013】かくて上述のように、正常の場合と故
障の場合とで相違する周波数クペクトラムを呈す
る水圧値のデータ群は、信号線１６上の圧力信号
Spに乗せられて（図１）、診断装置本体１７のマ
イクロプロセツサへと取り込み可能である。かか
るマイクロプロセツサで実行されるプログラムの
フローチヤートが図４Ａ、図４Ｂに示されてお
り、該プロセツサは、スタートすると（図４ａ）、
先ず診断対象のポンプに固有の回転周波数Ｎ、翼
枚数Ｚを設定する（図４ｂ）。次いで、該プロセ
ツサは水圧値のデータ群を取り込んで（図４ｃ）
から、水圧値ベースラインの算出（図４ｄ，ｅ）
を実行する。

【0014】即ち、水圧値の周波数領域での変動に
関し極小値を算出する（図４ｄ）が、それは、例
えば図２の周波数スペクトラムに従えば、周波数
の低い方から高い方に向けて水圧値の周波数成分
の増減勾配を逐次的に検査してゆき、減少勾配か
ら増大勾配に転じた点の水圧値（ｙ軸値）を極小
値として算出するような演算であつてもよい。そ
してかようにして算出された複数個の順序的配置
の極小値、例えば５個のそのような極小値に関し
て移動平均値を逐次的に算出し（図４ｅ）、これ
を逐次的に更新して、周波数領域での水圧値の変
動に関し、統計量が把握される最小値を表わす指
標として、水圧値ベースラインを確定する。かく
て、上記図４ｄ、図４ｅのステツプにより、水圧
値ベースライン算出手段Ａが実現される。

【0015】続いて、マイクロプロセツサは、図２
と図３で言及された各特性周波数成分ZN、2ZN
に関する水圧値を抽出して（図４ｆ）、各特性周
波数成分について水圧値卓越度の算出（図４ｇ）
を実行する。かくて、図４ｆ、図４ｇのステツプ
により、水圧値卓越度算出手段Ｂが実現される。

【0016】因みに、図４ｄ，ｅにて算出済みの水
圧値ベースラインに対する相対値としての各特性
周波数成分の水圧値を基準化するのであるが、こ
の場合、該ベースラインと水圧値とを共にデシベ
ル表示としておいて、両者の差を算出することで
両者の比率を特定し、これを水圧値卓越度とする
ことができる。

【0017】図５は、かようにして算出される水圧
値卓越度Ｒと水圧値ベースラインＢの関係を、図
２中の微視的部分の抽出拡大により模式的に示す
もので、水圧値の周波数領域での変動を表わす周
波数スペクトラム上に表現されているが、いま例
えば診断対象のポンプの機差、あるいは該ポンプ
に個有の設置状況に応じて、水圧値自体が区々に
変化したとしても、その場合、水圧値ベースライ
ンもそれに対応して変化するので、水圧値ベース
ラインに対する比率として基準化された水圧値卓
越度は、上述の機差や設置状況由来の影響から解
放されるという利点がある。

【0018】ところで、この間、振動加速度計測手
段としての振動加速度センサ１８も作動状態にな
つていて、吐出曲胴部１０付近での振動加速度を
計測して、その振動加速度値を表わす振動加速度
信号Saを出力し、該信号Saも振動加速度信号線
１９経由で診断装置本体１７内のマイクロプロセ
ツサ（図示せず）に導かれる。

【0019】図６は、かかる振動加速度信号Saに
より表わされる振動加速度値の周波数スペクトラ
ムのうちポンプが正常である場合、即ち、羽根車
破損なしの場合におけるものを例示しているが、
図中、注目されるべきは、特性周波数成分Ｎに際
立つたピークか認められない点である。

【0020】これに対して、図７は、ポンプが異常
である場合、即ち、羽根車破損の場合における周
波数スペクトラムを例示しているが、図中、注目
されるべきは、特性周波数成分Ｎピークが認めら
れる点である。

【0021】そこで、マイクロプロセツサは、振動
加速度値の周波数領域での変動に関しても、既述
の水圧値の場合と同様のベースライン算出処理を
施した後、今後は振動加速度値の特性周波数成分
Ｎに関して、同様に卓越度算出処理を施す。

【0022】即ち、マイクロプロセツサは、振動加
速度信号Saにり表わされる振動加速度値をデー
タとして取り込んで（図４ｈ）から、既述の水圧
値ベースライン算出手段Ａを実現するためのステ
ツプ（図４ｄ，ｅ）と同等のステツプ（図４d′，
e′）を実行することで、振動加速度値ベースライ
ン算出手段Ｃを実現し、さらに既述の水圧卓越度
算出手段Ｂを実現するためのステツプ（図４ｆ，
ｇ）と同等のステツプ（図４f′，g′）を実行する
ことで、振動加速度卓越度算出手段Ｄを実現す
る。

【0023】以上の説明のように、この実施例で
は、水圧値と振動加速度値に関し、ベースライン
を算出してから、それとの相対比としての卓越度
を算出することで、水圧値と振動加速度値の周波
数領域での変動を統計量として把握しているが、
これらの数値は、必ずしも統計量として把握され
なければならないものでもなく、予め正常な運転
状態下での安定的な正常値が判明している場合に
は、水圧値と振動加速度値の各別の特性周波数成
分に関し、正常値を各別に設定記憶しておき、こ
れらの正常値に対する実測値（水圧値と振動加速
度値の各別の特性周波数成分の実測値）の比率と
して把握されるものであつてもよい。

【0024】かくて、この実施例では、マイクロプ
ロセツサは、水圧値に関し、特性周波数成分ZN、
2ZNの卓越度、即ち水圧値卓越度を算出して記憶
し、振動加速度値に関し、特性周波数成分Ｎの卓
越度、即ち振動加速度値卓越度を算出して記憶
し、これら２種類の卓越度を意味する各別のフア
ジー量に基づいて、羽根車破損をフアジー推論で
診断する（図４Bi）。

【0025】マイクロプロセツサのかかるステツプ
の実行により、羽根車破損診断手段Ｅが実現され
るが、ここでの診断論理は、本願明細書未尾掲示
の表１に整理されているようなルールに従つて、
前件部が充足されれば、後件部の診断結果に帰結
するというものである。

【0026】

【表１】 ■■■ 亀の甲［0005］ ■■■

【0027】例えば、同表中のNo.７の診断例では、
前件部において、特性周波数成分ZNの水圧値卓
越度が「小さい」で、特性周波数成分2ZNの水圧
値卓越度が「小さい」で、特性周波数成分Ｎの振
動加速度値卓越度が「大きい」であれば、後件部
において、「羽根車破損」の診断結果に帰結する。

【0028】この場合、前件部における水圧値卓越
度に関し、「大きい」、「小さい」という主観的表
現の意味を定義するメンバーシツプ関数を示すグ
ラフが図８である。ここで、横軸は、卓越度
（dB）のスリスプな値で目盛られ、一方、縦軸
は、横軸対応の卓越度を「大きい」、「小さい」と
表現することに対しての適合度で目盛られてお
り、両軸間の次元内でのフアジー量（集合）とし
て、水圧値卓越度の意味が定義される。

【0029】同様に、図９は、前件部における振動
加速度値に関し、「大きい」、「小さい」という主
観的表現の意味を定義するメンバーシツプ関数を
示しており、ここでも同様に横軸が卓越度で目盛
られ、縦軸が適合度で目盛られている。つまり、
羽根車破損有無の診断に際しては、マイクロプロ
セツサは、図８及び図９に示されるフアジー量
（集合）により表１の前件部（IF）の確定に対応
して、フアジー推論の演算を実行し、表１の後件
部（THEN）として、フアジー量（集合）で定
義される羽根車破損有無の診断結果を算出する。
かかる羽根車破損有無の診断結果を定義するフア
ジー量（集合）を示すのが図１０であり、ここで
は横軸に目盛られた確信度（羽根車破損という診
断結果の確からしさ）に対しての適合度が縦軸に
目盛られている。かくて両軸間の次元内で「羽根
車破損なし」と「羽根車破損」という診断結果の
意味が定義される。同図において、因みに、確信
度の1.0に着目してみると、「羽根車破損」という
診断結果の意味の適合度が1.0であるのに対して、
「羽根車破損なし」という診断結果の意味の適合
度が０になつており、このことから、確信度の
1.0を仮定すると、両診断結果の意味は全く両立
せずに２値を占めることが分かる。

【0030】続いて、マイクプロセツサは、別途蓄
積済みの運転履歴データベース依存で、ポンプ口
径、羽根車周速度及び累積運転時間区分を設定記
憶し（図４Bj）、これに基づいて羽根車故障程度
をフアジー推論で診断する（図４Bk）。

【0031】マイクロプロセツサでのかかるステツ
プの実行により、羽根車故障程度診断手段Ｆが実
現されるが、ここでの診断論理は、本願明細書未
尾掲示の表２に整理されているようなルールに従
つて、前件部が充足されれば、後件部の診断結果
に帰結するというものである。

【0032】

【表２】 ■■■ 亀の甲［0006］ ■■■

【0033】そして、同表は、ポンプ口径、羽根車
周速度及びライナ材質を各別のパラメータとする
複数枚のうちの１枚であつて、ポンプ口径が「中
程度」に、羽根車周速度が「やや大きい」に、ポ
ンプケーシングのライナ材質が「SC」（普通鋼）
にそれぞれ選定された場合のものを例示している
が、例えば、同表中のNo.６の診断例では、前件部
において、残りの変化要素である累積運転時間区
分が「Ｍ」であれば、後件部において、「中程度
故障」の診断結果に帰結する。

【0034】この場合、累積運転時間区分の
「ZE」、「VS」、「Ｓ」、「MS」、「Ｍ」、「MB」、
「Ｂ」、「VB」という主観的表現の意味を定義す
るメンバーシツプ関数が図１１に示されている。
ここで、横軸は、ポンプの累積運転時間のクリス
プ値で目盛られ、一方、縦軸は、横軸対応の累積
運転時間を上記列挙の８区分のうちの各々で表現
することに対しての適合度で目盛られており、両
軸間の次元内でのフアジー量（集合）として、累
積運転時間区分の意味が定義される。

【0035】つまり、羽根車故障程度の診断に際し
ては、マイクロプロセツサは、図１１に示される
フアジー量（集合）による表２の前件部（IF）
の確定に対応して、フアジー推論の演算を実行
し、表２の後件部（THEN）として、フアジー
量（集合）で定義される羽根車故障程度の診断結
果を算出する。

【0036】図１２に、かかる羽根車故障程度の診
断結果を定義するフアジー量（集合）が示されて
おり、ここでは、横軸に目盛られた確信度（羽根
車故障程度という診断結果の確からしさ）に対し
ての適合度が縦軸に目盛られている。かくて両軸
間の次元内でのフアジー量（集合）として、「故
障なし」、「軽度故障」、「中度故障」、「高度故障」
、
「破損」という５つの診断結果の意味が定義され
る。

【0037】続いて、マイクロプロセツサは、羽根
車破損診断手段Ｅでの羽根車破損有無の診断結果
と羽根車故障程度診断手段Ｆでの羽根車故障程度
の診断結果に基づいて、フアジー推論で総合的な
診断を行う（図４Bl）。

【0038】マイクロプロセツサでのかかるステツ
プの実行により、羽根車総合診断手段Ｇが実現さ
れるが、ここでの診断論理は、本願明細書未尾掲
示の表３に整理されているようなルールに従つ
て、前件部が充足されれば、後件部の診断結果に
帰結するというものである。

【0039】

【表３】 ■■■ 亀の甲［0007］ ■■■

【0040】例えば、同表中のNo.９の診断例では、
前件部において、羽根車破損有無の診断結果が
「羽根車破損」で、羽根車故障程度の診断結果が
「高度故障」であれは、後件部において、「羽根車
破損」の診断結果に帰結する。

【0041】この場合、前件部における羽根車破損
有無の診断結果は、既述の羽根車破損診断手段Ｅ
での診断結果（図１０）由来のもので、これに関
し、「羽根車破損なし」、「羽根車破損」という主
観的表現の意味を定義するメンバーシツプ関数を
示すグラフが図１３である。ここで図１３の横軸
は、図１０でフアジー量（集合）として表現され
ている「羽根車破損なし」、「羽根車破損」を該図
１０の横軸の確信度を特定して該図１０の縦軸に
て非フアジー化として読んだ適合度のクリスプ値
で目盛られており、一方図１３の縦軸は、同図横
軸対応のクリスプ値を「羽根車破損なし」、「羽根
車破損」と表現することに対しての適合度で目盛
られている。かくて図１３の量軸間の次元内での
フアジー量（集合）として、羽根車破損有無の意
味が定義される。

【0042】一方、図１４は、前件部における羽根
車故障程度の診断結果のフアジー量（集合）を示
すもので、この場合、羽根車故障程度診断手段Ｆ
での診断結果を示す図１２のフアジー量（集合）
と同じである。

【0043】つまり、羽根車破損有無と、羽根車故
障程度の総合的な診断に際しては、マイクロプロ
セツサは、図１３及び図１４に示されるフアジー
量（集合）による表３の前件部（IF）の確定に
対応して、フアジー推論の演算を実行し、表３の
後件部（THEN）として、フアジー量（集合）
で定義される総合的な診断結果を算出する。かか
る総合的な診断結果を定義するフアジー量（集
合）を示すのが図１５であり、ここでは、横軸に
目盛られた確信度に対しての適合度が縦軸に目盛
られている。かくて両軸間の次元内で「故障な
し」、「軽度故障」、「中度故障」、「高度故障」、「
羽
根車破損」という５段階の診断結果の意味が定義
される。

【0044】続いて、図４Ｂに戻つて、マイクロプ
ロセツサは、かかる総合的な診断結果を通常的な
表示装置で表示して（図４Bm）、一旦、演算処
理を終了する（図４Bn）。

【0045】

【発明の効果】以上のように、この発明によれ
ば、ポンプ吐出曲胴部に水圧計測手段１５と振動
加速度計測手段１８を設けて、そこでの水圧と振
動加速度を計測し、計測された水圧値と振動加速
度値に基づいて、各別のベースライン算出手段
Ａ，Ｃにて、水圧値と振動加速度値のベースライ
ンを各別に算出し、次いで各別の卓越度算出手段
Ｂ，Ｄにて各特性周波数成分ZN、2ZNについて
の水圧卓越度と特性周波数成分Ｎについての振動
加速度値卓越度を算出し、かかる卓越度を意味す
るフアジー量に基づいて、羽根車破損診断手段Ｅ
にて羽根車破損の有無を診断し、一方これとは別
に蓄積済のデータとしてのポンプ口径、羽根車周
速度、累積運転時間を意味するフアジー量に基づ
いて、羽根車故障程度診断手段Ｆにて羽根車故障
の程度を診断し、これら２つの診断結果を意味す
るフアジー量に基づいて、羽根車総合診断手段Ｇ
にて羽根車破損の有無と羽根車故障の程度を総合
的に診断する構成としたことにより、ポンプから
の物理的な計測量を吐出曲胴部付近で採取可能な
曲胴部の水圧値と曲胴部の振動加速度値に限定す
ることができるので、センサ類の配設箇所に格段
の選択の自由を確保できるという優れた効果が奏
される。

【0046】しかも、この発明によれば、物理的な
計測量を吐出曲胴部の水圧値と吐出曲胴部の振動
加速度値に限定したにも拘らず、別途蓄積済の運
用履歴データベース中のポンプ口径、羽根車周速
度、累積運転時間を意味する各別のフアジー量依
存のフアジー推論で羽根車故障の程度を診断する
ことで、限定された物理的な計測量依存では、現
実困難な故障程度の診断を可能にす、併わせて、
限定された物理的な計測量を意味する各別のフア
ジー量依存のフアジー推論で羽根車破損の有無を
診断することで、物理的な計測量なしでは、確保
困難な診断確度を補完するので、総じて、物理的
な計測量を曲胴部の水圧値と曲胴部の振動加速度
値に限定したにも拘らず、十分な診断確度を維持
できるという付随的な効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

図１〜図１５は、この発明の一実施例のポンプ
の故障診断装置に関するものである。

【図１】この発明の故障診断装置を縦型ポンプ
に適用した場合の構成を示す側面図である。

【図２】正常な場合の水圧値の周波数スペクト
ラムを示す特性図である。

【図３】故障の場合の水圧値の周波数スペクト
ラムを示す特性図である。

【図４Ａ〜図４Ｂ】診断装置本体内のマイクロ
プロセツサで実行されるプログラムのフローチヤ
ートで、機能ブロツク図を兼ねるものである。

【図５】ベースラインと卓越度を周波数スペク
トラム上に模式的に表現した説明図である。

【図６】正常な場合の振動加速度値の周波数ス
ペクトラムを示す特性図である。

【図７】故障の場合の振動加速度値の周波数ス
ペクトラムを示す特性図である。

【図８】水圧値卓越度のメンバーシツプ関数を
示すグラフである。

【図９】振動加速度値卓越度のメンバーシツプ
関数を示すグラフである。

【図１０】羽根車破損有無の診断結果のメンバ
ーシツプ関数を示すグラフである。

【図１１】ポンプの累積運転時間区分のメンバ
ーシツプ関数を示すグラフである。

【図１２】羽根車故障程度の診断結果のメンバ
ーシツプ関数を示すグラフである。

【図１３】羽根車破損有無のメンバーシツプ関
数を示すグラフである。

【図１４】羽根車故障程度のメンバーシツプ関
数を示すグラフである。

【図１５】羽根車故障の有無と羽根車故障の程
度の総合的な診断結果のメンバーシツプ関数を示
すグラフである。

【符号の説明】

４モータ５駆動回転軸９縦型ポンプ１０吐出曲胴部１５圧力センサ（水圧計測手段）１７診断装置本体１８振動加速度センサ（振動加速度計測手段）Ａ水圧値ベースライン算出手段Ｂ水圧値卓越度算出手段Ｃ振動加速度値ベースライン算出手段Ｄ振動加速度値卓越度算出手段Ｅ羽根車破損診断手段Ｆ羽根車故障程度診断手段Ｇ羽根車総合診断手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプの吐出曲胴部に設けられ、
そこでの水圧を計測して、その水圧値を表わす圧
力信号Spを出力する水圧計測手段１５と、圧力信号Spにより表わされる水圧値に基づい
て、該水圧値の周波数領域での変動に関し、統計
量で把握される最小値を表わす水圧値ベースライ
ンを算出する水圧値ベースライン算出手段Ａと、圧力信号Spにより表わされる水圧値に基づい
て、該水圧値の周波数領域での変動に関し、水圧
値ベースラインに対する相対値としての水圧値卓
越度を算出する水圧値卓越度算出手段Ｂと、ポンプの吐出曲胴部に設けられ、そこでの振動
加速度を計測して、その振動加速度値を表わす振
動加速度信号Saを出力する振動加速度計測手段
１８と、振動加速度信号Saにより表わされる振動加速
度値に基づいて、該加速度値の周波数領域での変
動に関し、統計量で把握される最小値を表わす振
動加速度値ベースラインを算出する振動加速値ベ
ースライン算出手段Ｃと、振動加速度信号Saにより表わされる振動加速
度値に基づいて、該振動加速度値の周波数領域で
の変動に関し、振動加速度値ベースラインに対す
る相対値としての振動加速度値卓越度を算出する
振動加速度値卓越度算出手段Ｄと、羽根車の回転周波数をＮとし、翼枚数をＺとい
て、ZN及び2ZNで規定される各特性周波数成分
の水圧値卓越度を意味するフアジー量と、Ｎで規
定される特性周波数成分の振動加速度卓越度を意
味するフアジー量とに基づいて、羽根車破損をフ
アジー推論で診断する羽根車破損診断手段Ｅと、ポンプ口径、羽根車周速度及び累積運転時間を
各別に意味するフアジー量に基づいて、羽根車故
障程度をフアジー推論で診断する羽根車故障程度
診断手段Ｆと、羽根車破損診断手段Ｅでの診断結
果である羽根車破損を意味するフアジー量と羽根
車故障程度診断手段Ｆでの診断結果である羽根車
故障程度を意味するフアジー量とに基づいて、羽
根車破損と羽根車故障程度とをフアジー推論で総
合的に診断する羽根車総合診断手段Ｇとを含んで
成るポンプの故障診断装置。