JPH0587620A - 音響振動監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機器で突発的に発生した過渡的な衝撃振動
や、機器異常時に定常的に発生する特異な音響振動を確
実に検知する。 【構成】 運転条件比較判定部１からの運転条件変化の
完了信号により、スペクトル分析部２でスペクトル分析
する。バンド・カット・フィルタ３からの出力信号を、
時定数の異なる第１ＲＭＳ変換器４および第２ＲＭＳ変
換器５に入力する。第２ＲＭＳ変換器５の出力信号を、
閾値設定部６に入力する。第１ＲＭＳ変換器４および閾
値設定部６からの各出力信号を、衝撃異常比較判定部７
に入力し、衝撃異常を監視する。特異振動比較判定部８
および振動モード比較判定部９では、スペクトル分析出
力されたデータに基づき、音響振動を監視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラント等
における主要機器の音響振動監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機器の異常時に発生する音響振
動は、以下のような異常状況により発生する。 機器の経年変化や初期調整段階において、部品の擦
れや緩み等が生じ、定常的に特異な機械振動や流体振動
が発生する。 部品の破損および異物混入等により機器内の他の部
品とぶつかり、突発的に発生した過渡的な衝撃振動およ
び擦れによる特徴的な音響振動が発生する。

【０００３】このような音響振動から、機器の異常を早
期に検出できれば、初期故障段階で機器保全に対応する
ことが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、原子力発電
プラント等の主要機器においては、正常状態においても
定常的な音響振動を多く含んでいる場合が多い。したが
って、この大きな振幅の音響振動に機器異常に関する音
響振動が隠れてしまう場合には、機器の音響振動を監視
して異常を検知することは困難である。また、この大き
な振幅の音響振動が、運転条件に依存してその周波数や
振幅が変化している場合にも、機器の音響振動を監視し
て異常状態を検知することは容易でない。

【０００５】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、機器で突発的に発生した過渡的な衝撃振動、
および機器異常時に定常的に発生する特異な音響振動
を、原子力発電プラント等の主要機器の運転中に、容易
かつ正確に検知することができる音響振動監視装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、原子力発電プラント等における主要
機器の音響振動監視装置において；機器の運転条件情報
に基づき運転条件の変化を比較判定する運転条件比較判
定手段と；運転条件が変化した際に、運転条件変化完了
後に対象機器からの音響振動信号をスペクトル分析し、
機器の運転条件に依存して発生する正常時の音響成分を
出力するスペクトル分析手段と；スペクトル分析手段か
らの出力および対象機器からの音響振動信号に基づき、
正常時の支配的な音響成分だけを除去するバンド・カッ
ト・フィルタリング手段と；フィルタリング後の音響振
動に対し、衝撃振動も追従させるようにした時定数の小
さいＲＭＳ値を出力する第１ＲＭＳ値出力手段と；フィ
ルタリング後の音響振動に対し、過渡的な衝撃振動には
ほとんど追従しないようにした時定数の大きいＲＭＳ値
を出力する第２ＲＭＳ値出力手段と；第２ＲＭＳ値出力
手段から出力されるＲＭＳ値に比例した適当な大きさの
振動に追従できるＲＭＳ閾値を設定するＲＭＳ閾値設定
手段と；ＲＭＳ閾値設定手段、第１ＲＭＳ値出力手段お
よび運転条件比較判定手段からの各出力信号に基づき、
一定運転状態における過渡的な衝撃振動の有無を判定す
る衝撃異常比較判定手段と；第１ＲＭＳ値出力手段、ス
ペクトル分析手段および運転条件比較判定手段からの各
出力信号に基づき、一定運転状態における特異振動の有
無を判定する特異振動比較判定手段と；スペクトル分析
手段からの出力信号に基づき、各運転状態における特異
振動モードの有無を判定する振動モード比較判定手段
と；をそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係る音響振動監視装置においては、運
転条件比較判定手段からの運転条件変化完了信号によ
り、スペクトル分析手段でスペクトル分析がなされる。
そして、新しいカット周波数、新しい特異振動判定用の
閾値、あるいは判定データ等が、バンド・カット・フィ
ルタリング手段、特異振動比較判定手段および振動モー
ド比較判定手段等に出力される。

【０００８】バンド・カット・フィルタリング手段から
の出力信号は、時定数の異なるＲＭＳ値出力手段に入力
され、さらに第２ＲＭＳ値出力手段からの出力信号は、
ＲＭＳ閾値設定手段に入力される。そしてこれらの出力
信号は、衝撃異常比較判定手段に入力されて衝撃異常が
監視される。また、特異振動比較判定手段や振動モード
比較判定手段では、スペクトル分析出力されたデータに
基づき、音響振動が監視される。このため、機器で発生
した過渡的な衝撃振動や機器異常時に定常的に発生する
特異な音響振動を、運転中に容易かつ正確に、しかも早
期に検知することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を、図１ないし図
５を参照して説明する。

【００１０】図１は、本発明に係る音響振動監視装置の
一例を示すもので、この装置は、入力信号として、対象
機器の音響振動を感度よく抽出できる検出器（加速度セ
ンサ、ＡＥセンサ、マイクロホン等）からの出力信号、
および対象機器の運転条件情報（ポンプ回転数、弁開度
等）に関連した出力信号が用いられるようになってい
る。

【００１１】また、音響振動監視装置は、運転条件比較
判定部１、スペクトル分析部２、バンド・カット・フィ
ルタ３、第１ＲＭＳ変換器４、第２ＲＭＳ変換器５、閾
値設定部６、衝撃異常比較判定部７、特異振動比較判定
部８および振動モード比較判定部９を備えている。

【００１２】運転条件比較判定部１は、機器の運転条件
情報から運転条件の変化を比較判定するようになってお
り、運転条件が変化した場合には、スペクトル分析部２
が、バンド・カット・フィルタ３前の生信号に対し、運
転条件変化完了後にスペクトル分析するようになってい
る。そして、このスペクトル分析部２からは、運転条件
に依存して発生する正常時の支配的な音響振動成分、機
器の異常／劣化により徐々に大きくなるような音響振動
を検出するための特異振動比較判定部８への基準ＲＭＳ
値、および運転条件に対応した振動モード比較判定用の
周波数成分データが演算出力されるようになっている。

【００１３】バンド・カット・フィルタ３は、スペクト
ル分析されたデータに基づき、正常時の支配的な音響振
動成分だけを除去するようになっている。このバンド・
カット・フィルタ３は、その分析で得られた支配的な音
響振動成分データに基づき、監視の信頼性に影響を与え
る音響振動成分を除去して特異振動や衝撃異常に対する
誤判定を防止し、かつ感度向上を図るため、そのバンド
・カット領域設定が変更されるようになっている。

【００１４】また、運転条件比較判定部１は、運転条件
が変化した場合に、突発的に発生した過渡的な衝撃振動
を検出する衝撃異常比較判定部７や、機器の異常／劣化
により徐々に大きくなるような音響振動を検出する特異
振動比較判定部８に対し、図２に示すように、運転条件
変化開始からバンド・カット・フィルタ３のバンド・カ
ット領域設定変更完了直後まで、判定バイパス信号を出
力し、各判定部７，８の誤動作を防止するようになって
いる。

【００１５】第１ＲＭＳ変換器４は、フィルタリング後
の音響振動に対し、低周波から高周波成分までの過渡的
な衝撃振動にも追従する時定数の小さなＲＭＳ値を出力
するようになっている。一方第２ＲＭＳ変換器５は、過
渡的な衝撃振動に対してほとんど追従できないような大
きな時定数を設定し、低周波成分の変動のみに追従する
ＲＭＳ値を出力するようになっている。

【００１６】また、閾値設定部６は、任意ゲインに設定
できる直流増幅器を内蔵しており、第２ＲＭＳ変換器５
の出力信号に比例したレベルが設定できるようになって
いる。

【００１７】衝撃異常比較判定部７は、基準となる過渡
的な衝撃振動に対してほとんど追従できない閾値設定部
６からの出力信号と、過渡的な衝撃振動に追従する第１
ＲＭＳ変換器４からの出力信号とを、実時間で比較（超
過しているか否か）し、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、一定運転状態における過渡的な衝撃振動の有無を判
定するようになっている。そして、この衝撃異常比較判
定部７からの出力信号は、次段に取付ける衝撃振動記録
装置への記録要求信号となるようになっている。

【００１８】なお、衝撃振動記録装置で、バンド・カッ
ト・フィルタ３前の加速度信号として、常時現在時刻の
直前データを一時保存するように工夫しておけば、衝撃
異常比較判定部７からの出力により直前のデータが保存
できるため、機器診断の上で重要な過渡的な衝撃振動デ
ータを、衝撃直前から確実に収集可能となる。

【００１９】特異振動比較判定部８は、スペクトル分析
部２で得られた機器の異常／劣化により徐々に大きくな
るような音響振動を検出するための基準ＲＭＳ閾値と、
低周波から高周波成分までの変動に追従できるようにし
た第１ＲＭＳ変換器４からの出力信号とを、実時間で比
較（超過しているか否か）し、図４に示すように、一定
運転状態における特異振動の有無を判定するようになっ
ている。

【００２０】さらに、振動モード比較判定部９は、スペ
クトル分析部２で得られた運転条件に対応する振動モー
ド比較判定用データ（代表音響振動周波数および音響振
動オーバーオール値）と、予めスペクトル分析部２で得
られた運転条件に対応する振動モード判定用閾値データ
（代表音響振動周波数の上下限閾値および音響振動オー
バーオールの上下限閾値）とを比較（上下限閾値内に入
っているか否か）し、図５（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、各運転状態における特異振動モードの有無を判定す
るようになっている。

【００２１】以上の構成において、運転条件情報に関連
した出力信号を用いて、機器の運転条件変化が自動的に
判定され、変化した場合には、運転条件に依存して発生
する正常時の音響振動成分が、スペクトル分析されて出
力される。そして、その分析出力データに基つぎ、支配
的な音響振動成分だけを除去するバンド・カット・フィ
ルタ３の設定が変更される。

【００２２】また、分析出力データに基づき、徐々に大
きくなるような音響振動成分を検出する特異振動比較判
定部８に、運転状態に対応した特異振動検出用ＲＭＳ閾
値が出力される。また、振動モード比較判定部９では、
前記分析出力データに基づき、各運転条件に対応しない
振動モードの異なる音響振動の有無が比較判定される。
また、運転条件が変化した場合、衝撃異常比較判定部７
や特異振動比較判定部８に対して、運転条件比較判定部
１から判定バイパス信号が出力される。

【００２３】スペクトル分析出力されたデータと、デー
タベースとして登録されている同じ運転条件データ（主
要音響振動の周波数、全帯域実効値体レベル等）とが許
容値範囲内で一致していないなら、これまでの各運転条
件に対応しない特異な音響振動が検出されたと判定さ
れ、振動モード異常であることが出力される。

【００２４】バンド・カット・フィルタ３により主要音
響振動の周波数成分だけが除去された音響振動信号を用
い、突発的に発生した過渡的な衝撃振動や、徐々に大き
くなるような特異な音響振動が、基準閾値と比較判定さ
れ、音響振動監視が逐次行なわれる。

【００２５】なお、徐々に大きくなるような特異な音響
振動検出用の基準閾値には、運転条件の変化時に分析出
力されたデータからバンド・カット・フィルタ３分を考
慮した音響振動のＲＭＳ値に、正常範囲と見做す許容値
を掛けた値が用いられる。

【００２６】このように、これまでの振動監視にありが
ちな機器異常の誤判定をなくすることができるととも
に、機器を診断する上で重要な過渡的な衝撃振動データ
を、確実に収集することができる。また、警報を発生さ
せることにより、機器異常を早期に機器管理員に知らせ
ることができ、また機器異常を早期に検出できるため、
初期故障段階で機器保全に対応することができる。

【００２７】図６は、本発明の第２実施例を示すもの
で、加速度センサを機器の外壁部に複数個取付けてお
き、これら各加速度センサからの音響振動信号Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を、複数台の音響振動監視装置１
０，２０，３０，４０，５０に入力するとともに、これ
ら各音響振動監視装置１０，２０，３０，４０，５０か
らの各出力信号を、衝撃振動記録装置６０に入力し、そ
の出力を、衝撃振動定量評価装置７０に入力するように
したものである。

【００２８】衝撃振動記録装置６０は、複数個の加速度
センサから過渡的な衝撃振動がファースト・ヒットした
タイタミングで過渡的な衝撃振動発生前から複数個の振
動波形を充分再現できるサンプリング・クロックで同時
サンプリングし、複数個の振動データから過渡的な衝撃
振動が消えるまでの時間分について記録し、次段の衝撃
振動定量評価装置７０に出力するようになっている。ま
た、衝撃振動定量評価装置７０は、衝撃振動記録装置６
０で得られた振動データを用い、衝撃物に対する位置推
定、衝撃エネルギ推定、および質量推定等を行ない、各
推定結果についてのデータを出力するようになってい
る。

【００２９】本実施例によれば、機器内で発生した衝撃
物についての診断が可能となる。

【００３０】図７は、本発明の第３実施例を示すもの
で、加速度センサを複数の各機器Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの
外壁部に取付けておき、これら各加速度センサからの音
響振動信号を、複数台の音響振動監視装置１０，２０，
３０，４０，５０に入力するとともに、これら各音響振
動監視装置１０，２０，３０，４０，５０からの各出力
信号を、音響振動記録解析装置８０に入力し、その出力
を、音響振動定量評価装置９０に入力するようにしたも
のである。

【００３１】音響振動記録解析装置８０は、振動信号と
運転条件情報信号との相関解析およびＲＭＳデータ相関
解析等を行ない、その解析結果を、次段の音響振動定量
評価装置９０に出力するようになっている。また、音響
振動定量評価装置９０は、音響振動記録解析装置８０で
得られた情報を用い、各機器Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対す
る負荷状態、摩耗状態、偏芯／偏角状態、アンバランス
状態、接触状態等の定量推定を行ない、各推定結果につ
いてのデータを出力するようになっている。

【００３２】本実施例によれば、各種機器の異常振動お
よび振動モードについての診断が可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原
子力発電プラント等の主要機器で突発的に発生した過渡
的な衝撃振動や機器以上時に定常的に発生する特異な音
響振動を、機器の運転中に、容易かつ正確にしかも早期
に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る音響振動監視装置を
示す全体構成図。

【図２】図１の装置における各部のタイミングチャー
ト。

【図３】（Ａ）は過渡的な衝撃振動判定時の時間変化を
示すグラフ。 （Ｂ）は閾値設定部出力信号の時間変化を示すグラフ。

【図４】特異振動比較判定の時間変化を示すグラフ。

【図５】（Ａ）は支配的な音響振動周波数判定の時間変
化を示すグラフ。 （Ｂ）は音響振動信号のオーバーオール値判定の時間変
化を示すグラフ。

【図６】本発明の第２実施例に係る音響振動監視装置を
示すブロック構成図。

【図７】本発明の第３実施例に係る音響振動監視装置を
示すブロック構成図。

【符号の説明】

１ 運転条件比較判定部 ２ スペクトル分析部 ３ バンド・カット・フィルタ ４ 第１ＲＭＳ変換器 ５ 第２ＲＭＳ変換器 ６ 閾値設定部 ７ 衝撃異常比較判定部 ８ 特異振動比較判定部 ９ 振動モード比較判定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子力発電プラント等における主要機器の
   音響振動監視装置において、 機器の運転条件情報に基づき運転条件の変化を比較判定
   する運転条件比較判定手段と、 運転条件が変化した際に、運転条件変化完了後に対象機
   器からの音響振動信号をスペクトル分析し、機器の運転
   条件に依存して発生する正常時の音響成分を出力するス
   ペクトル分析手段と、 スペクトル分析手段からの出力および対象機器からの音
   響振動信号に基づき、正常時の支配的な音響成分だけを
   除去するバンド・カット・フィルタリング手段と、 フィルタリング後の音響振動に対し、衝撃振動も追従さ
   せるようにした時定数の小さいＲＭＳ値を出力する第１
   ＲＭＳ値出力手段と、 フィルタリング後の音響振動に対し、過渡的な衝撃振動
   にはほとんど追従しないようにした時定数の大きいＲＭ
   Ｓ値を出力する第２ＲＭＳ値出力手段と、 第２ＲＭＳ値出力手段から出力されるＲＭＳ値に比例し
   た適当な大きさの振動に追従できるＲＭＳ閾値を設定す
   るＲＭＳ閾値設定手段と、 ＲＭＳ閾値設定手段、第１ＲＭＳ値出力手段および運転
   条件比較判定手段からの各出力信号に基づき、一定運転
   状態における過渡的な衝撃振動の有無を判定する衝撃異
   常比較判定手段と、 第１ＲＭＳ値出力手段、スペクトル分析手段および運転
   条件比較判定手段からの各出力信号に基づき、一定運転
   状態における特異振動の有無を判定する特異振動比較判
   定手段と、 スペクトル分析手段からの出力信号に基づき、各運転状
   態における特異振動モードの有無を判定する振動モード
   比較判定手段と、 を具備することを特徴とする音響振動監視装置。