JPH0527331B2 - - Google Patents
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- JPH0527331B2 JPH0527331B2 JP59024971A JP2497184A JPH0527331B2 JP H0527331 B2 JPH0527331 B2 JP H0527331B2 JP 59024971 A JP59024971 A JP 59024971A JP 2497184 A JP2497184 A JP 2497184A JP H0527331 B2 JPH0527331 B2 JP H0527331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- abnormal
- vibration
- unbalance
- vibration component
- unbalanced
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/16—Centring rotors within the stators
- H02K15/165—Balancing the rotors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/14—Determining imbalance
- G01M1/16—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
- G01M1/22—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Of Balance (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は回転機の異常振動診断装置に係り、特
に発電プラントなどの大形回転機軸系に発生する
回転数に同期した不つりあい振動の異常を診断す
る装置に関する。
に発電プラントなどの大形回転機軸系に発生する
回転数に同期した不つりあい振動の異常を診断す
る装置に関する。
最近の火力、原子力発電プラントにおいては、
大容量化が進展し、これに伴なつてその主要機器
であるタービン、発電機等の回転機の信頼性向上
の要求が一段と強まつてきている。また、電力を
円滑に供給するためには、機器の異常発生後の保
守、点検を迅速に行うことが必要とされている。
大容量化が進展し、これに伴なつてその主要機器
であるタービン、発電機等の回転機の信頼性向上
の要求が一段と強まつてきている。また、電力を
円滑に供給するためには、機器の異常発生後の保
守、点検を迅速に行うことが必要とされている。
回転機の異常には各種の原因並びに現象がある
が、特に軸振動のケースが多く、かつ軸振動は重
大な事故につながることが懸念される。またター
ビン、発電機等、発電プラントに用いられる回転
軸系は長大な大規模系をなすために、異常の発生
箇所を探し出すことに多くの時間を費やしてい
た。このような背景のもとに、回転機の信頼性向
上の手段として、回転軸に発生した振動から回転
軸の異常を早期に発見し、その異常の種別判定及
び発生位置を短時間で診断できる振動診断技術の
開発が強く要求されている。特に、回転軸に発生
する異常振動には回転数に同期した振動、即ち不
つりあい振動が多く、この不つりあい振動源であ
る不つりあい発生位置を診断することは重要であ
る。
が、特に軸振動のケースが多く、かつ軸振動は重
大な事故につながることが懸念される。またター
ビン、発電機等、発電プラントに用いられる回転
軸系は長大な大規模系をなすために、異常の発生
箇所を探し出すことに多くの時間を費やしてい
た。このような背景のもとに、回転機の信頼性向
上の手段として、回転軸に発生した振動から回転
軸の異常を早期に発見し、その異常の種別判定及
び発生位置を短時間で診断できる振動診断技術の
開発が強く要求されている。特に、回転軸に発生
する異常振動には回転数に同期した振動、即ち不
つりあい振動が多く、この不つりあい振動源であ
る不つりあい発生位置を診断することは重要であ
る。
従来の不つりあい発生位置の診断方式として、
回転数とジヤーナル振動との関係を運転全領域に
わたつて極座標上に描画し、そのパターンの特徴
から不つりあい位置を推定する方式が報告されて
いる。しかし、この方式では、その不つりあい発
生パターーンが限定されると共に、発生位置の精
度は必ずしも十分ではなく、さらに監視速度域が
広範囲であるという欠点を有する。
回転数とジヤーナル振動との関係を運転全領域に
わたつて極座標上に描画し、そのパターンの特徴
から不つりあい位置を推定する方式が報告されて
いる。しかし、この方式では、その不つりあい発
生パターーンが限定されると共に、発生位置の精
度は必ずしも十分ではなく、さらに監視速度域が
広範囲であるという欠点を有する。
本発明の目的は、回転機に発生する回転数に同
期した異常不つりあい振動が複数箇所にある場合
においても、それらの各発生位置および不つりあ
い量をある１つの回転数で診断し得る回転機の異
常振動診断装置を提供することにある。
期した異常不つりあい振動が複数箇所にある場合
においても、それらの各発生位置および不つりあ
い量をある１つの回転数で診断し得る回転機の異
常振動診断装置を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は、回転数検
出手段および振動検出手段の検出信号から回転数
に同期した不つりあい振動成分を抽出する振動分
析手段と、この抽出された不つりあい振動成分が
異常であるかどうかを判定する判定手段と、各回
転数に対応する正常時のジヤーナル振動を予め記
憶しておく第１の記憶手段と、異常と判定された
不つりあい振動成分から第１の記憶手段より読み
出された当該回転数に対応する正常時のジヤーナ
ル振動を差し引いて異常不つりあい振動成分を求
める第１の演算手段と、ロータの軸方向における
仮想不つりあい位置の任意の１点に単位不つりあ
い量を加えたときのジヤーナル振動を表わす影響
係数を予め記憶しておく第２の記憶手段と、前記
異常不つりあい振動成分と前記影響係数とから異
常不つりあい発生位置およびその不つりあい量を
求める第２の演算手段と、第１の演算手段で求め
られた異常不つりあい振動成分から第２の演算手
段で求められた異常不つりあい振動を差し引いて
残留異常不つりあい振動成分を求める第３の演算
手段と、この手段で求められた残留異常不つりあ
い振動成分が所定値以上かどうかを判定する判定
手段とを備え、この判定手段で残留異常不つりあ
い振動成分が所定値以上であると判定されたと
き、この残留異常不つりあい振動成分の異常不つ
りあい発生位置およびその不つりあい量を前記異
常不つりあい振動成分の場合と同様な手段で求め
るように構成したことを特徴とする。
出手段および振動検出手段の検出信号から回転数
に同期した不つりあい振動成分を抽出する振動分
析手段と、この抽出された不つりあい振動成分が
異常であるかどうかを判定する判定手段と、各回
転数に対応する正常時のジヤーナル振動を予め記
憶しておく第１の記憶手段と、異常と判定された
不つりあい振動成分から第１の記憶手段より読み
出された当該回転数に対応する正常時のジヤーナ
ル振動を差し引いて異常不つりあい振動成分を求
める第１の演算手段と、ロータの軸方向における
仮想不つりあい位置の任意の１点に単位不つりあ
い量を加えたときのジヤーナル振動を表わす影響
係数を予め記憶しておく第２の記憶手段と、前記
異常不つりあい振動成分と前記影響係数とから異
常不つりあい発生位置およびその不つりあい量を
求める第２の演算手段と、第１の演算手段で求め
られた異常不つりあい振動成分から第２の演算手
段で求められた異常不つりあい振動を差し引いて
残留異常不つりあい振動成分を求める第３の演算
手段と、この手段で求められた残留異常不つりあ
い振動成分が所定値以上かどうかを判定する判定
手段とを備え、この判定手段で残留異常不つりあ
い振動成分が所定値以上であると判定されたと
き、この残留異常不つりあい振動成分の異常不つ
りあい発生位置およびその不つりあい量を前記異
常不つりあい振動成分の場合と同様な手段で求め
るように構成したことを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明を蒸気タービン発電プラントに
適用した実施例のブロツク図である。この図にお
いて、１，２はタービンロータ、３は発電機ロー
タ、４はこれらの各ロータを支承する軸支であ
る。５は各軸受４に受けられたジヤーナル振動検
出用振動センサ、６はロータ１〜３の回転数を検
出する回転数検出器であり、この回転数検出器６
の検出信号は不つりあい振動分析のための位相基
準信号としても使用される。７は振動センサ５の
検出信号を増幅する増幅器、８は回転数検出器６
および増幅器７の出力を入力して回転数に同期し
た不つりあい振動成分を抽出する振動分析器、９
は振動分析器８で抽出された不つりあい振動成分
を所定値と比較して所定値以上のときに異常であ
ると判定する判定器、１０は正常時のジヤーナル
振動を運転速度域、つまり各回転数について予め
記憶しておく記憶装置、１１は判定器９で異常と
判定された回転数の不つりあい振動成分と記憶装
置１０から読み出された当該回転数（不つりあい
振動成分が異常と判定された回転数）の正常時の
ジヤーナル振動とから各ロータ１〜３のいずれか
に発生した不つりあいによる異常振動成分だけを
抽出するベクトル演算器、１２は各ロータ１〜３
の軸方向位置（仮想不つりあい位置）の任意の１
点にそれぞれ単位不つりあい量を付加したときの
各軸受（各測定位置）のジヤーナル振動を表わす
影響係数を予め記憶しておく記憶装置、１３はベ
クトル演算器１１で抽出された各測定位置におけ
る異常不つりあい振動成分のうちの最大振幅値と
記憶装置１２から読み出された当該回転数の各測
定位置における影響係数のうちの最大振幅値を求
める演算器、１４は前記異常不つりあい振動成分
および影響係数の各最大振幅値が１となるように
各測定位置における異常不つりあい振動成分およ
び影響係数の各振幅を正規化する演算器、１５は
正規化された前記異常不つりあい振動成分の各振
幅と前記影響係数の各振幅との間の差分と、その
二乗和平均平方根（Rns値）を順次求める演算
器、１６は演算器１４の出力である正規化された
各測定位置における異常不つりあい振動成分の振
幅のパターンと影響係数の振幅の各パターン（各
仮想不つりあい位置における）とを順次比較して
最も類似した影響係数のパターンを判定するパタ
ーン認識器、１７は演算器１４の出力である正規
化された各測定位置における異常不つりあい振動
成分の振幅パターンと影響係数の各振幅パター
ン、演算器１５の出力である前記各差分とその二
乗和平均平方根（Rns値）、およびパターン認識
器１６の判定結果を示す表示装置、１８はパター
ン認識器１６で最も類似と判定されたパターンの
仮想不つりあい位置における影響係数（記憶装置
１２から読み出す）とベクトル演算器１１の出力
である正規化されていない異常不つりあい振動成
分とからロータに発生した不つりあい量およびこ
の不つりあい量による異常不つりあい振動成分を
除いた残留異常不つりあい振動成分を求める演算
器、１９はこの残留異常不つりあい振動成分が所
定値以上かどうかを判定する判定器、２０は判定
器１９の判定結果を表示する表示装置である。
適用した実施例のブロツク図である。この図にお
いて、１，２はタービンロータ、３は発電機ロー
タ、４はこれらの各ロータを支承する軸支であ
る。５は各軸受４に受けられたジヤーナル振動検
出用振動センサ、６はロータ１〜３の回転数を検
出する回転数検出器であり、この回転数検出器６
の検出信号は不つりあい振動分析のための位相基
準信号としても使用される。７は振動センサ５の
検出信号を増幅する増幅器、８は回転数検出器６
および増幅器７の出力を入力して回転数に同期し
た不つりあい振動成分を抽出する振動分析器、９
は振動分析器８で抽出された不つりあい振動成分
を所定値と比較して所定値以上のときに異常であ
ると判定する判定器、１０は正常時のジヤーナル
振動を運転速度域、つまり各回転数について予め
記憶しておく記憶装置、１１は判定器９で異常と
判定された回転数の不つりあい振動成分と記憶装
置１０から読み出された当該回転数（不つりあい
振動成分が異常と判定された回転数）の正常時の
ジヤーナル振動とから各ロータ１〜３のいずれか
に発生した不つりあいによる異常振動成分だけを
抽出するベクトル演算器、１２は各ロータ１〜３
の軸方向位置（仮想不つりあい位置）の任意の１
点にそれぞれ単位不つりあい量を付加したときの
各軸受（各測定位置）のジヤーナル振動を表わす
影響係数を予め記憶しておく記憶装置、１３はベ
クトル演算器１１で抽出された各測定位置におけ
る異常不つりあい振動成分のうちの最大振幅値と
記憶装置１２から読み出された当該回転数の各測
定位置における影響係数のうちの最大振幅値を求
める演算器、１４は前記異常不つりあい振動成分
および影響係数の各最大振幅値が１となるように
各測定位置における異常不つりあい振動成分およ
び影響係数の各振幅を正規化する演算器、１５は
正規化された前記異常不つりあい振動成分の各振
幅と前記影響係数の各振幅との間の差分と、その
二乗和平均平方根（Rns値）を順次求める演算
器、１６は演算器１４の出力である正規化された
各測定位置における異常不つりあい振動成分の振
幅のパターンと影響係数の振幅の各パターン（各
仮想不つりあい位置における）とを順次比較して
最も類似した影響係数のパターンを判定するパタ
ーン認識器、１７は演算器１４の出力である正規
化された各測定位置における異常不つりあい振動
成分の振幅パターンと影響係数の各振幅パター
ン、演算器１５の出力である前記各差分とその二
乗和平均平方根（Rns値）、およびパターン認識
器１６の判定結果を示す表示装置、１８はパター
ン認識器１６で最も類似と判定されたパターンの
仮想不つりあい位置における影響係数（記憶装置
１２から読み出す）とベクトル演算器１１の出力
である正規化されていない異常不つりあい振動成
分とからロータに発生した不つりあい量およびこ
の不つりあい量による異常不つりあい振動成分を
除いた残留異常不つりあい振動成分を求める演算
器、１９はこの残留異常不つりあい振動成分が所
定値以上かどうかを判定する判定器、２０は判定
器１９の判定結果を表示する表示装置である。
第２図は第１図に示した異常振動診断装置によ
る処理の流れを示すフローチヤートであるが、こ
の第２図の説明の前に説明を簡単化するために記
号の説明をしておく。
る処理の流れを示すフローチヤートであるが、こ
の第２図の説明の前に説明を簡単化するために記
号の説明をしておく。
ｉ：測定位置番号（ｉ＝１，２，……，Ｉ）
ｊ：回転数番号（ｊ＝１，２，……，Ｊ）
ｋ：仮想不つりあい位置番号（ｋ＝１，２，…
…，Ｋ） uj i：測定位置ｉのｊ番目回転数における異常時の
不つりあい振動 Uj i：測定位置ｉのｊ番目回転数における正常時
の不つりあい振動 vj i：異常不つりあいのみによる初期不つりあい振
動成分（初期異常不つりあい振動成分＝uj i−
Uj i） Vj i：正規化されたvj i βj ik：仮想不つりあい位置ｋに単位不つりあい量
を付加したときの測定位置ｉのｊ番目回転数に
おける振動（影響係数） Bj ik：正規化されたβj ik ｜｜：振動の振幅 wj k：仮想不つりあい位置ｋに存在する不つりあ
い量 εj i：測定位置ｉのｊ番目回転数における残留異常
不つりあい振動成分 Ej i：正規化されたεj i いまロータ１〜３の回転中に、ｊ番目回転数に
おいて測定位置ｉで異常振動が発生したとする
と、この異常振動は振動センサ５で検出され、増
幅器７で増幅される。そして、この増幅された異
常振動信号と回転数検出器６からの回転数ωおよ
び位相基準信号とから振動分析器８で回転数に同
期した不つりあい振動uj iが分析され、これが判定
器９で異常であると判定された場合には、この異
常であると判定された不つりあい振動uj iと記憶装
置１０から読み出された正常時の不つりあい振動
Uj iとからベクトル演算器１１で下記(1)式のベク
トル演算が行なわれて初期異常不つりあい振動成
分vj iが抽出される。
…，Ｋ） uj i：測定位置ｉのｊ番目回転数における異常時の
不つりあい振動 Uj i：測定位置ｉのｊ番目回転数における正常時
の不つりあい振動 vj i：異常不つりあいのみによる初期不つりあい振
動成分（初期異常不つりあい振動成分＝uj i−
Uj i） Vj i：正規化されたvj i βj ik：仮想不つりあい位置ｋに単位不つりあい量
を付加したときの測定位置ｉのｊ番目回転数に
おける振動（影響係数） Bj ik：正規化されたβj ik ｜｜：振動の振幅 wj k：仮想不つりあい位置ｋに存在する不つりあ
い量 εj i：測定位置ｉのｊ番目回転数における残留異常
不つりあい振動成分 Ej i：正規化されたεj i いまロータ１〜３の回転中に、ｊ番目回転数に
おいて測定位置ｉで異常振動が発生したとする
と、この異常振動は振動センサ５で検出され、増
幅器７で増幅される。そして、この増幅された異
常振動信号と回転数検出器６からの回転数ωおよ
び位相基準信号とから振動分析器８で回転数に同
期した不つりあい振動uj iが分析され、これが判定
器９で異常であると判定された場合には、この異
常であると判定された不つりあい振動uj iと記憶装
置１０から読み出された正常時の不つりあい振動
Uj iとからベクトル演算器１１で下記(1)式のベク
トル演算が行なわれて初期異常不つりあい振動成
分vj iが抽出される。
vj i＝uj i−Uj i（１，２，……，Ｉ） ……(1)
ここで、vj iは位相と振幅の情報を持つベクトル
量である。
量である。
次いで、演算器１３により初期異常不つりあい
振動成分vj iと記憶装置１２から読み出された影響
係数βj ikの最大振幅 ｜vj｜＝｜vj i｜nax ……(2) ｜βj k｜＝｜βj ik｜nax ……(3) が求められる。さらに、演算器１４により ｜Vj i｜＝｜vj i｜／｜vj｜ ……(4) ｜Bj i｜＝｜βj ik｜／｜βj k｜ ……(5) の演算が行なわれて、vj iとβj ikの振幅の正規化が行
なわれ、これにより ｜Vj i｜nax＝１ ……(6) ｜βj ik｜nax＝１ ……(7) が得られる。
振動成分vj iと記憶装置１２から読み出された影響
係数βj ikの最大振幅 ｜vj｜＝｜vj i｜nax ……(2) ｜βj k｜＝｜βj ik｜nax ……(3) が求められる。さらに、演算器１４により ｜Vj i｜＝｜vj i｜／｜vj｜ ……(4) ｜Bj i｜＝｜βj ik｜／｜βj k｜ ……(5) の演算が行なわれて、vj iとβj ikの振幅の正規化が行
なわれ、これにより ｜Vj i｜nax＝１ ……(6) ｜βj ik｜nax＝１ ……(7) が得られる。
演算器１５では前記(4)，(5)式で正規化された初
期異常不つりあい振動成分の振幅｜Vj i｜と影響
係数の振幅｜Bj ik｜との間で差分Δvj ikが下記(8)式
で演算され、 Δvj ik＝｜Vj i｜−｜Bj ik｜ ……(8) さらに、(8)式で求められたΔvj ikから下記(9)式に
より、その二乗和平均平方根（Rns値）Rj kが求め
られる。
期異常不つりあい振動成分の振幅｜Vj i｜と影響
係数の振幅｜Bj ik｜との間で差分Δvj ikが下記(8)式
で演算され、 Δvj ik＝｜Vj i｜−｜Bj ik｜ ……(8) さらに、(8)式で求められたΔvj ikから下記(9)式に
より、その二乗和平均平方根（Rns値）Rj kが求め
られる。
ここで、初期異常不つりあい振動成分の振幅｜
Vj i｜と影響係数の振幅｜Bj ik｜が同じ分布でかつ
定量的にも等しければ、(8)式で求められる差分
Δvj ikは零となり、(9)式で求められる二乗和平均平
方根Rj kも零となる。このときには、ロータに発
生した異常不つりあいは回転数ｊでその不つりあ
い位置はｋ点ということになる。
Vj i｜と影響係数の振幅｜Bj ik｜が同じ分布でかつ
定量的にも等しければ、(8)式で求められる差分
Δvj ikは零となり、(9)式で求められる二乗和平均平
方根Rj kも零となる。このときには、ロータに発
生した異常不つりあいは回転数ｊでその不つりあ
い位置はｋ点ということになる。
次いで、パターン認識器１６で初期異常不つり
あい振動成分の振幅｜Vj i｜が測定位置ｉをパラ
メータとして大きい順に並べられ、かつ仮想不つ
りあい位置ｋに対して影響係数の振幅｜Bj ik｜が
測定位置ｉをパラメータとして大きい順に並べら
れる。このとき、前記両振幅｜Vj i｜と｜Bj ik｜の
ロータ軸方向（測定位置）分布が振動の大きい順
に類似している仮想不つりあい位置ｋを異常不つ
りあい発生位置と判定する。なお、複数の仮想不
つりあい位置ｋにおいて同一の判定結果となつた
場合には、演算器１５で求められたRns値の大小
で異常不つりあい位置を判定する。
あい振動成分の振幅｜Vj i｜が測定位置ｉをパラ
メータとして大きい順に並べられ、かつ仮想不つ
りあい位置ｋに対して影響係数の振幅｜Bj ik｜が
測定位置ｉをパラメータとして大きい順に並べら
れる。このとき、前記両振幅｜Vj i｜と｜Bj ik｜の
ロータ軸方向（測定位置）分布が振動の大きい順
に類似している仮想不つりあい位置ｋを異常不つ
りあい発生位置と判定する。なお、複数の仮想不
つりあい位置ｋにおいて同一の判定結果となつた
場合には、演算器１５で求められたRns値の大小
で異常不つりあい位置を判定する。
以上のことを具体的に第３図をもとに説明す
る。
る。
今、振動測定位置を＃１〜＃６の６点とし、測
定位置＃２で過大不つりあい振動が発生し異常振
動が発生したと判定された場合、回転体のどこか
に異常不つりあいが発生したと推定できる。そこ
で、各振動測定位置において、発生した異常不つ
りあい振動から正常時の不つりあい振動を差し引
いて（ベクトル減算）、発生した異常不つりあい
のみによる異常不つりあい振動成分を抽出する。
この抽出した異常不つりあい振動成分（振幅と位
相角をもつベクトル値）において、振動振幅のみ
に着目し、大きい方から順に並べると＃２、
＃１、＃３、＃４、＃６、＃５となつたとき、第
３図の横軸における異常不つりあいU.Aのところ
にその順番を記しておき、さらに最大振幅が１と
なるように＃２の振幅で＃１〜＃６の振幅を除し
ておく。
定位置＃２で過大不つりあい振動が発生し異常振
動が発生したと判定された場合、回転体のどこか
に異常不つりあいが発生したと推定できる。そこ
で、各振動測定位置において、発生した異常不つ
りあい振動から正常時の不つりあい振動を差し引
いて（ベクトル減算）、発生した異常不つりあい
のみによる異常不つりあい振動成分を抽出する。
この抽出した異常不つりあい振動成分（振幅と位
相角をもつベクトル値）において、振動振幅のみ
に着目し、大きい方から順に並べると＃２、
＃１、＃３、＃４、＃６、＃５となつたとき、第
３図の横軸における異常不つりあいU.Aのところ
にその順番を記しておき、さらに最大振幅が１と
なるように＃２の振幅で＃１〜＃６の振幅を除し
ておく。
この各振動測定位置における異常不つりあい振
動振幅の大小関係を表すパターンから、回転体の
どこに異常不つりあいが発生したかを推定する。
動振幅の大小関係を表すパターンから、回転体の
どこに異常不つりあいが発生したかを推定する。
回転体に発生する異常不つりあいの位置を軸方
向に(1)，(2)，(3)，…，(K)と仮定する。このため
に、例えば仮想不つりあい位置(1)に単位不つりあ
い量を付加し、＃１〜＃６の位置の不つりあい振
動を計算で求める。このとき、＃１の振動振幅が
最大を示したら、この値を用いて、最大振幅が１
となるよう＃１〜＃６の振動振幅を除しておき、
同様のことを、他の仮想不つりあい位置に対して
も繰り返す。この結果第３図に示すパターンを得
ることができる。
向に(1)，(2)，(3)，…，(K)と仮定する。このため
に、例えば仮想不つりあい位置(1)に単位不つりあ
い量を付加し、＃１〜＃６の位置の不つりあい振
動を計算で求める。このとき、＃１の振動振幅が
最大を示したら、この値を用いて、最大振幅が１
となるよう＃１〜＃６の振動振幅を除しておき、
同様のことを、他の仮想不つりあい位置に対して
も繰り返す。この結果第３図に示すパターンを得
ることができる。
第３図から異常不つりあいによる振幅パターン
と同じパターンをもつ仮想不つりあい位置は(2)で
あることが判る。これにより、異常不つりあい発
生位置は(2)と推定できる。
と同じパターンをもつ仮想不つりあい位置は(2)で
あることが判る。これにより、異常不つりあい発
生位置は(2)と推定できる。
つぎに、仮想不つりあい位置に不つりあいのあ
る場合の各測定位置の振幅パターンと発生した異
常不つりあいによるパターンとの間にずれがある
場合について説明する。これは、異常不つりあい
による振幅パターンに対し、仮想不つりあいによ
る振幅パターンに複数の類似パターンが存在しそ
の判定が難しい場合に有効である。以下、具体例
により説明する。
る場合の各測定位置の振幅パターンと発生した異
常不つりあいによるパターンとの間にずれがある
場合について説明する。これは、異常不つりあい
による振幅パターンに対し、仮想不つりあいによ
る振幅パターンに複数の類似パターンが存在しそ
の判定が難しい場合に有効である。以下、具体例
により説明する。
前述のように、仮想不つりあい位置に単位不つ
りあい量を付加したとき及び異常不つりあいが発
生したときの振動振幅は最大が１とるように正規
化されている。この正規化された振動振幅を用い
て異常不つりあいによる振動振幅と、仮想不つり
あい位置(1)，(2)，(3)，…，(K)に対する振動測定位
置＃１〜＃６の振動振幅との差分を計算して、第
３図中の内に示す。仮想不つりあい位置が、異
常不つりあい発生位置と同一の場合、＃１〜＃６
の差分は０となる。第３図では、仮想不つりあい
位置(2)，(3)において最大振幅となる測定位置が
＃２となり、異常不つりあいとと同じ位置のため
０となつている（最大値を１としているため）。
これら差分を各測定位置について求め、各仮想不
つりあい位置においてRms値を計算し、第３図
に示すように上部に表示する。このRms値の小
さい仮想不つりあい位置が異常不つりあい発生位
置と推定できる。これにより、異常不つりあい発
生による振幅パターンに類似する複数の仮想不つ
りあい位置から異常不つりあいにもつとも近い位
置を推定できる。
りあい量を付加したとき及び異常不つりあいが発
生したときの振動振幅は最大が１とるように正規
化されている。この正規化された振動振幅を用い
て異常不つりあいによる振動振幅と、仮想不つり
あい位置(1)，(2)，(3)，…，(K)に対する振動測定位
置＃１〜＃６の振動振幅との差分を計算して、第
３図中の内に示す。仮想不つりあい位置が、異
常不つりあい発生位置と同一の場合、＃１〜＃６
の差分は０となる。第３図では、仮想不つりあい
位置(2)，(3)において最大振幅となる測定位置が
＃２となり、異常不つりあいとと同じ位置のため
０となつている（最大値を１としているため）。
これら差分を各測定位置について求め、各仮想不
つりあい位置においてRms値を計算し、第３図
に示すように上部に表示する。このRms値の小
さい仮想不つりあい位置が異常不つりあい発生位
置と推定できる。これにより、異常不つりあい発
生による振幅パターンに類似する複数の仮想不つ
りあい位置から異常不つりあいにもつとも近い位
置を推定できる。
このパターン認識器１６によるパターン認識の
結果は表示装置１７で第３図に示すように表示さ
れる。なお第３図において、数字１〜６は振幅の
大きさの順番、例えば１は１番大きい振幅を示
し、また内は差分Δvj ikを示すが、図ではΔvj ikの
うち零のみを記載し、その他のものは記載を省略
してある。
結果は表示装置１７で第３図に示すように表示さ
れる。なお第３図において、数字１〜６は振幅の
大きさの順番、例えば１は１番大きい振幅を示
し、また内は差分Δvj ikを示すが、図ではΔvj ikの
うち零のみを記載し、その他のものは記載を省略
してある。
パターン認識器１６で判定された異常不つりあ
い位置に発生した不つりあい量は演算器１８で演
算される。このときの演算内容を以下に詳述す
る。
い位置に発生した不つりあい量は演算器１８で演
算される。このときの演算内容を以下に詳述す
る。
パターン認識器１６で判定された異常不つりあ
い位置に発生した不つりあい量wj kによる振動ａ
はj iは ａ＝j i＝βj ikwj k ……(10) で表わされる。ここで、ベクトル演算器１１で抽
出された初期異常不つりあい振動成分vj iと不つり
あい量wj kによる振動aj iとの差、すなわち残留異
常不つりあい振動成分をεj iとする次の関係が成立
する。
い位置に発生した不つりあい量wj kによる振動ａ
はj iは ａ＝j i＝βj ikwj k ……(10) で表わされる。ここで、ベクトル演算器１１で抽
出された初期異常不つりあい振動成分vj iと不つり
あい量wj kによる振動aj iとの差、すなわち残留異
常不つりあい振動成分をεj iとする次の関係が成立
する。
εj i＝vj i−aj i＝vj i−βj ikwj k ……(11)
ここで、適確な不つりあい量wj kを求めるため
に、次の評価関数を導入する。
に、次の評価関数を導入する。
Ｊ＝I
〓i=1
｜εj i｜2 ……(12)
この評価関数Ｊを最小にする不つりあい量wj k
が回転数ｊで仮想不つりあい位置ｋに発生したと
パターン認識器１６で判定された不つりあい量で
ある。この不つりあい量wj kの演算は下記(13)式に
よる。
が回転数ｊで仮想不つりあい位置ｋに発生したと
パターン認識器１６で判定された不つりあい量で
ある。この不つりあい量wj kの演算は下記(13)式に
よる。
∂J／∂wj k＝０ ……(13)
すなわち、演算器１８によつて(13)式で与えられ
た連立方程式を解くことにより不つりあい量wj k
を求めることができる。
た連立方程式を解くことにより不つりあい量wj k
を求めることができる。
不つりあい量wj kが求まると、演算器１８では
さらに前記(10)，(11)式の演算が行なわれて残留異常
不つりあい振動成分εj iが求められる。
さらに前記(10)，(11)式の演算が行なわれて残留異常
不つりあい振動成分εj iが求められる。
ロータに発生した異常不つりあいがロータの軸
方向の１箇所であれば、前記残留異常不つりあい
振動成分εj iはごく微小となるが、ロータの軸方向
の複数箇所に存在する場合には、かなりの残留異
常不つりあい振動成分εj iが残る。
方向の１箇所であれば、前記残留異常不つりあい
振動成分εj iはごく微小となるが、ロータの軸方向
の複数箇所に存在する場合には、かなりの残留異
常不つりあい振動成分εj iが残る。
そこで、判定器１９で残留異常不つりあい振動
成分εj iが所定値以上かどうかが判定され、微小で
所定値未満のときには、ロータに発生した異常不
つりあいはロータの軸方向の１箇所で、その異常
不つりあい位置および不つりあい量はそれぞれパ
ターン認識器１６および演算器１８で求められた
ものとなる。
成分εj iが所定値以上かどうかが判定され、微小で
所定値未満のときには、ロータに発生した異常不
つりあいはロータの軸方向の１箇所で、その異常
不つりあい位置および不つりあい量はそれぞれパ
ターン認識器１６および演算器１８で求められた
ものとなる。
一方、残留異常不つりあい振動成分εj iが大きく
て所定値以上のときには、ロータのいずれかにま
だ他の異常不つりあいが残存していることになる
ので、この残留異常不つりあい振動成分εj iを再び
初期異常不つりあい振動成分vj iに置換してベクト
ル演算器１１以降の前記処理を繰返す。これによ
りロータに発生した複数箇所の異常不つりあい位
置および不つりあい量を求めることができる。
て所定値以上のときには、ロータのいずれかにま
だ他の異常不つりあいが残存していることになる
ので、この残留異常不つりあい振動成分εj iを再び
初期異常不つりあい振動成分vj iに置換してベクト
ル演算器１１以降の前記処理を繰返す。これによ
りロータに発生した複数箇所の異常不つりあい位
置および不つりあい量を求めることができる。
第４図をもとに、異常不つりあい量の求め方に
ついて具体的に説明する。
ついて具体的に説明する。
パターン認識器で異常不つりあい発生位置が(3)
であると判定されたとき、演算器１８で不つりあ
い量（w1，θ1）と各振動測定位置における残留
異常不つりあい振動ε1，ε1，……，ε1が求められ
る。このε1，ε1，……，ε1のうち、最大振幅α1が
小さければ、不つりあい量（w1，θ1）が回転体
に発生した異常不つりあい量となる。しかし、最
大振動α1が大きい場合、各振動測定位置における
残留異常不つりあい振動ε1，ε1，……，ε1をも用
いて再び前述の異常不つりあい発生位置の判定へ
と戻る。これらを繰り返して、回転体に発生した
不つりあい量は（w2，θ2），（w3，θ3），……と求
められ、残留異常不つりあい振動が所定値よりも
小さくなつたとき繰返しを終了する。これによつ
て、回転体に発生した少なくとも１か所以上の異
常不つりあいの位置およびその量を推定すること
が可能となる。
であると判定されたとき、演算器１８で不つりあ
い量（w1，θ1）と各振動測定位置における残留
異常不つりあい振動ε1，ε1，……，ε1が求められ
る。このε1，ε1，……，ε1のうち、最大振幅α1が
小さければ、不つりあい量（w1，θ1）が回転体
に発生した異常不つりあい量となる。しかし、最
大振動α1が大きい場合、各振動測定位置における
残留異常不つりあい振動ε1，ε1，……，ε1をも用
いて再び前述の異常不つりあい発生位置の判定へ
と戻る。これらを繰り返して、回転体に発生した
不つりあい量は（w2，θ2），（w3，θ3），……と求
められ、残留異常不つりあい振動が所定値よりも
小さくなつたとき繰返しを終了する。これによつ
て、回転体に発生した少なくとも１か所以上の異
常不つりあいの位置およびその量を推定すること
が可能となる。
判定器１９の判定結果は表示装置２０で例えば
第４図に示すように表示され、ロータに発生した
異常不つりあい位置ｋおよびその不つりあい量
（大きさｗおよび基準位相対する角度θを含む）
を監視できるようになつている。なお第４図にお
いて、(a)は第１回目の判定結果、(b)は第２回目の
判定結果、(c)は第３回目の判定結果である。
第４図に示すように表示され、ロータに発生した
異常不つりあい位置ｋおよびその不つりあい量
（大きさｗおよび基準位相対する角度θを含む）
を監視できるようになつている。なお第４図にお
いて、(a)は第１回目の判定結果、(b)は第２回目の
判定結果、(c)は第３回目の判定結果である。
なお前記(8)式では振幅のみについての減算を行
なつたが、初期異常不つりあい振動成分の振幅と
影響係数の振幅の最大値を有する位相角を零度と
して位相角の基準化を行つてベクトル演算を行
い、次いで(9)式の演算を行えば、より精度の高い
異常不つりあい発生位置を求めることができる。
なつたが、初期異常不つりあい振動成分の振幅と
影響係数の振幅の最大値を有する位相角を零度と
して位相角の基準化を行つてベクトル演算を行
い、次いで(9)式の演算を行えば、より精度の高い
異常不つりあい発生位置を求めることができる。
また、前記実施例では異常不つりあい発生位置
を判定するために、各測定位置における異常不つ
りあい振動成分の振幅と影響係数の振幅の大きさ
の分布を基準としてRns値を併用しているが、場
合に応じてこれらの両者を単独で判定することも
可能である。
を判定するために、各測定位置における異常不つ
りあい振動成分の振幅と影響係数の振幅の大きさ
の分布を基準としてRns値を併用しているが、場
合に応じてこれらの両者を単独で判定することも
可能である。
以上説明したように、本発明によれば、異常不
つりあい振動成分と予め記憶しておいた不つりあ
いと振動の関係を表わす影響係数とから異常不つ
りあい発生位置およびその不つりあい量を求める
ようにしたので、運転中に発生した異常不つりあ
い発生位置およびその不つりあい量をある１つの
回転数で正確に診断することができるとともに、
さらに残留異常不つりあい振動成分を求め、この
残留異常不つりあい振動成分が所定値以上である
かどうかを判定し、所定値以上のときには、ロー
タのいずれかにまだ他の異常不つりあいが残存し
ているとして、残留異常不つりあい振動成分を初
期異常不つりあい振動成分に置換してその発生位
置および不つりあい量を同様な手段で求めるよう
にしたので、異常不つりあい振動が複数箇所で発
生した場合においてもそれらの各発生位置および
不つりあい量を正確に診断することができ、回転
機の保守および点検作業を容易に行うことができ
る。
つりあい振動成分と予め記憶しておいた不つりあ
いと振動の関係を表わす影響係数とから異常不つ
りあい発生位置およびその不つりあい量を求める
ようにしたので、運転中に発生した異常不つりあ
い発生位置およびその不つりあい量をある１つの
回転数で正確に診断することができるとともに、
さらに残留異常不つりあい振動成分を求め、この
残留異常不つりあい振動成分が所定値以上である
かどうかを判定し、所定値以上のときには、ロー
タのいずれかにまだ他の異常不つりあいが残存し
ているとして、残留異常不つりあい振動成分を初
期異常不つりあい振動成分に置換してその発生位
置および不つりあい量を同様な手段で求めるよう
にしたので、異常不つりあい振動が複数箇所で発
生した場合においてもそれらの各発生位置および
不つりあい量を正確に診断することができ、回転
機の保守および点検作業を容易に行うことができ
る。
第１図は本発明の一実施例に係る異常振動診断
装置のブロツク図、第２図は同診断装置による処
理の流れを示すフローチヤート、第３図および第
４図は各表示装置による表示例を示す説明図であ
る。 １〜３……ロータ、５……振動センサ、６……
回転数検出器、８……振動分析器、９，１９……
判定器、１０，１２……記憶装置、１１……ベク
トル演算器、１３〜１５，１８……演算器、１６
……パターン認識器、１７，２０……表示装置。
装置のブロツク図、第２図は同診断装置による処
理の流れを示すフローチヤート、第３図および第
４図は各表示装置による表示例を示す説明図であ
る。 １〜３……ロータ、５……振動センサ、６……
回転数検出器、８……振動分析器、９，１９……
判定器、１０，１２……記憶装置、１１……ベク
トル演算器、１３〜１５，１８……演算器、１６
……パターン認識器、１７，２０……表示装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ロータの回転数を検出する手段と、前記ロー
タを支持する複数の軸受のジヤーナル振動を検出
する手段とを備え、回転数に同期した不つりあい
振動の異常を診断するものにおいて、前記回転数
検出手段および振動検出手段の検出信号を入力し
て回転数に同期した不つりあい振動成分を抽出す
る振動分析手段と、この手段で抽出された不つり
あい振動成分が異常であるかどうかを判定する判
定手段と、各回転数に対応する前記軸受の正常時
のジヤーナル振動を予め記憶しておく第１の記憶
手段と、前記判定手段で異常と判定された不つり
あい振動成分から前記第１の記憶手段より読み出
された当該回転数に対応する正常時のジヤーナル
振動を差し引いて異常不つりあい振動成分を求め
る第１の演算手段と、前記ロータの軸方向におけ
る仮想不つりあい位置の任意の１点に単位不つり
あい量を加えたときの前記軸受のジヤーナル振動
を表わす影響係数を予め記憶しておく第２の記憶
手段と、前記第１の演算手段で求められた異常不
つりあい振動成分と前記第２の記憶手段より読み
出された影響係数とから異常不つりあい発生位置
およびその不つりあい量を求める第２の演算手段
と、前記第１の演算手段で求められた異常不つり
あい振動成分から前記第２の演算手段で求められ
た異常不つりあい振動を差し引いて残留異常不つ
りあい振動成分を求める第３の演算手段と、この
手段で求められた残留異常不つりあい振動成分が
所定値以上かどうかを判定する判定手段とを備
え、この判定手段で残留異常不つりあい振動成分
が所定値以上であると判定されたとき、この残留
異常不つりあい振動成分の異常不つりあい発生位
置およびその不つりあい量を前記異常不つりあい
振動成分の場合と同様な手段で求めるように構成
したことを特徴とする回転機の異常振動診断装
置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記第２の
演算手段は、前記異常不つりあい振動成分の異常
不つりあい発生位置を、前記振動検出手段の各振
動測定位置における前記異常不つりあい振動成分
および影響係数の各振幅の大きさの順序から求め
るものであることを特徴とする回転機の異常振動
診断装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記第２の
演算手段は、前記異常不つりあい振動成分の異常
不つりあい発生位置を、前記振動検出手段の各振
動測定位置における前記異常不つりあい振動成分
の振幅と前記影響係数の振幅の各差分の二乗和平
均平方根の大小から求めるものであることを特徴
とする回転機の異常振動診断装置。 ４ 特許請求の範囲第２項において、さらに前記
異常不つりあい振動成分および影響係数の各振幅
の大小関係を前記仮想不つりあい位置と前記振動
測定位置の２次元分布で表示する表示手段を備え
たことを特徴とする回転機の異常振動診断装置。 ５ 特許請求の範囲第３項において、さらに前記
各振動測定位置における前記異常不つりあい振動
成分の振幅と前記影響係数の振幅の各差分と、そ
の二乗和平均平方根とを表示する表示手段とを備
えたことを特徴とする回転機の異常振動診断装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59024971A JPS60170450A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 回転機の異常振動診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59024971A JPS60170450A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 回転機の異常振動診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170450A JPS60170450A (ja) | 1985-09-03 |
| JPH0527331B2 true JPH0527331B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=12152851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59024971A Granted JPS60170450A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 回転機の異常振動診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60170450A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7134351B2 (ja) * | 2019-06-12 | 2022-09-09 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の検査装置、および回転電機の検査方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57142537A (en) * | 1981-02-27 | 1982-09-03 | Hitachi Ltd | Diagnosing method and device for vibration of rotary machine |
-
1984
- 1984-02-15 JP JP59024971A patent/JPS60170450A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60170450A (ja) | 1985-09-03 |
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