JPH0712640A - 異常音検出装置 - Google Patents
異常音検出装置Info
- Publication number
- JPH0712640A JPH0712640A JP5143283A JP14328393A JPH0712640A JP H0712640 A JPH0712640 A JP H0712640A JP 5143283 A JP5143283 A JP 5143283A JP 14328393 A JP14328393 A JP 14328393A JP H0712640 A JPH0712640 A JP H0712640A
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- noise
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ポンプ２２のケーシングに設置した音響センサ
３２の検出音を、各種の中心周波数を有するバンドパス
フィルタの集合からなるバンクフィルタ４１を通して、
それぞれの周波数帯域毎に同期成分抽出処理を同期成分
抽出処理部４２で行い、隙間共鳴音等の運転時の雑音に
埋もれた回転体と固定部の接触音等の異常音を感度良く
検出して、機器の異常音監視を行う。 【効果】異常音検出のＳＮ比向上に帯域除去フィルタを
用いないため、雑音と異常音の周波数が一致している場
合でも、異常音のみを選択的に抽出でき、異常音検出装
置の感度が向上する。
３２の検出音を、各種の中心周波数を有するバンドパス
フィルタの集合からなるバンクフィルタ４１を通して、
それぞれの周波数帯域毎に同期成分抽出処理を同期成分
抽出処理部４２で行い、隙間共鳴音等の運転時の雑音に
埋もれた回転体と固定部の接触音等の異常音を感度良く
検出して、機器の異常音監視を行う。 【効果】異常音検出のＳＮ比向上に帯域除去フィルタを
用いないため、雑音と異常音の周波数が一致している場
合でも、異常音のみを選択的に抽出でき、異常音検出装
置の感度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラント機器に設置し
た音響センサ出力信号から機器の正常時にも発生してい
る音響成分を除去して、異常時に発生する音のみを抽出
して異常検出の高感度化を図るのに好適な異常音検出装
置に関する。
た音響センサ出力信号から機器の正常時にも発生してい
る音響成分を除去して、異常時に発生する音のみを抽出
して異常検出の高感度化を図るのに好適な異常音検出装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の異常音検出装置では、例えば、ポ
ンプの異常音監視のため、ポンプの差圧と発生音響周波
数の物理的因果関係を用いて、ポンプ差圧を計測して発
生する正常時の音響の周波数成分を予測し、その予測し
た周波数成分を信号処理で除くことで、異常時に発生す
る音の検出感度を向上していた（日本原子力学会予稿集
Ｂ５８ 「高周波領域の振動による機器診断技術の研
究」１９９２．１０）。
ンプの異常音監視のため、ポンプの差圧と発生音響周波
数の物理的因果関係を用いて、ポンプ差圧を計測して発
生する正常時の音響の周波数成分を予測し、その予測し
た周波数成分を信号処理で除くことで、異常時に発生す
る音の検出感度を向上していた（日本原子力学会予稿集
Ｂ５８ 「高周波領域の振動による機器診断技術の研
究」１９９２．１０）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の異常音検出装置
では、正常時の発生音をあらかじめポンプ差圧から予測
し予測した周波数成分をフィルタで除去する事になるた
め、除去が不要な周波数帯域の信号成分を除去する可能
性もあり、その場合、異常音の発生周波数成分までもあ
る程度除去する可能性があり、正常音のみでなく異常音
レベルをも低下させる可能性があった。
では、正常時の発生音をあらかじめポンプ差圧から予測
し予測した周波数成分をフィルタで除去する事になるた
め、除去が不要な周波数帯域の信号成分を除去する可能
性もあり、その場合、異常音の発生周波数成分までもあ
る程度除去する可能性があり、正常音のみでなく異常音
レベルをも低下させる可能性があった。
【０００４】本発明の目的は、正常音の除去に際し可能
な限り異常音成分を除去しない方式の異常音検出装置を
提供することにある。
な限り異常音成分を除去しない方式の異常音検出装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は検出音響からポンプの回転に同期した成分
のみを抽出する手段と、同期成分の大きさから異常の有
無を判定する手段を備えた。
に、本発明は検出音響からポンプの回転に同期した成分
のみを抽出する手段と、同期成分の大きさから異常の有
無を判定する手段を備えた。
【０００６】
【作用】同期成分抽出手段は、正常時の機器に発生する
音響成分が一種の共鳴音であり、回転数には正確に同期
しないという知見から、共鳴音およびその他の回転に非
同期で発生する音響を除去するためのものである。一
方、回転体の異常音は回転に伴う強制力がその発生の源
であることが多く、回転同期成分のみを抽出することで
回転に伴う強制力が原因の異常音が検出可能となる。同
期成分の大きさから異常音を検出する手段は、この回転
に伴う強制力が源となる音響成分の有無の判定手段であ
る。これらの手段を用いることで、現在発生している正
常音響成分を検出音から識別することになるため、従来
の予測による方法では避け得なかった、異常音の信号処
理による低減を避けることが可能となり、結果的に異常
音検出感度の向上が可能となる。また、予測ではなく検
出音響そのものから異常音響の発生を判別する方式をと
ることになるため、実際には発生してないが予測には候
補として上がる他の周波数成分を除去せずにすむため、
さらに検出感度向上に効果がある。
音響成分が一種の共鳴音であり、回転数には正確に同期
しないという知見から、共鳴音およびその他の回転に非
同期で発生する音響を除去するためのものである。一
方、回転体の異常音は回転に伴う強制力がその発生の源
であることが多く、回転同期成分のみを抽出することで
回転に伴う強制力が原因の異常音が検出可能となる。同
期成分の大きさから異常音を検出する手段は、この回転
に伴う強制力が源となる音響成分の有無の判定手段であ
る。これらの手段を用いることで、現在発生している正
常音響成分を検出音から識別することになるため、従来
の予測による方法では避け得なかった、異常音の信号処
理による低減を避けることが可能となり、結果的に異常
音検出感度の向上が可能となる。また、予測ではなく検
出音響そのものから異常音響の発生を判別する方式をと
ることになるため、実際には発生してないが予測には候
補として上がる他の周波数成分を除去せずにすむため、
さらに検出感度向上に効果がある。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１により説明す
る。
る。
【０００８】図１は、本発明を原子力プラントで使用す
るポンプに適用した例である。監視対象機器のポンプ２
２は、原子炉容器１の内部の冷却水をいったん取り出し
て、再度、原子炉容器１の内部に注入する役目をしてい
る。ポンプ２２はモータ２１で駆動されている。ポンプ
２２およびモータ２１の回転軸は直結しており、その回
転数は回転センサ３１により検出する。また、ポンプ２
２のケーシングを伝播する音響波は、音響センサ３２に
より検出する構成としてある。検出した回転数信号およ
び音響信号は回転計３３，電荷増幅器３４により、それ
ぞれ波形整形や増幅などの処理を受ける。電荷増幅器３
４の出力である音響信号は、多数のバンドパスフィルタ
からなるバンクフィルタを通り、それぞれの中心周波数
に応じた出力が得られる。同期成分抽出処理部４２で
は、回転の基準タイミングに応じて音響波の検波信号を
積算し、回転同期成分のみを抽出する。単一成分異常検
出部４３では、バンドパスフィルタの中心周波数毎に異
常の有無を判別する機能を有する。一方、全成分異常検
出部４４では観測している全周波数帯域の同期成分抽出
データを基に、異常の有無を判別する機能を有する。
るポンプに適用した例である。監視対象機器のポンプ２
２は、原子炉容器１の内部の冷却水をいったん取り出し
て、再度、原子炉容器１の内部に注入する役目をしてい
る。ポンプ２２はモータ２１で駆動されている。ポンプ
２２およびモータ２１の回転軸は直結しており、その回
転数は回転センサ３１により検出する。また、ポンプ２
２のケーシングを伝播する音響波は、音響センサ３２に
より検出する構成としてある。検出した回転数信号およ
び音響信号は回転計３３，電荷増幅器３４により、それ
ぞれ波形整形や増幅などの処理を受ける。電荷増幅器３
４の出力である音響信号は、多数のバンドパスフィルタ
からなるバンクフィルタを通り、それぞれの中心周波数
に応じた出力が得られる。同期成分抽出処理部４２で
は、回転の基準タイミングに応じて音響波の検波信号を
積算し、回転同期成分のみを抽出する。単一成分異常検
出部４３では、バンドパスフィルタの中心周波数毎に異
常の有無を判別する機能を有する。一方、全成分異常検
出部４４では観測している全周波数帯域の同期成分抽出
データを基に、異常の有無を判別する機能を有する。
【０００９】図２により、本発明の異常音検出装置で主
となる同期成分抽出処理部４２の動作について説明す
る。音響信号と回転数信号の時間変化のイメージ図示し
てある。回転数信号は基準角度周辺で１となり、一回転
に一パルス発生する。よって、時間軸をポンプ回転軸の
角度に読み変えることも可能であり、読み変えた回転角
度も図示してある。回転角度を基に、音響データの時間
変化を回転角度毎に平均して、回転角度毎の平均音響レ
ベルとして整理した結果を図２の下部に示す。回転角度
毎に音響データの平均をとれば、振幅が小さくても同一
回転角度で常に発生している音響の方が、振幅が大きく
ても同一角度で発生してない音響よりも相対的に大きく
なる。このことを利用する事で回転に同期した成分のみ
を選択的に抽出できる。同期成分抽出部４２は、図２で
示す処理手順を実行することで同期成分の抽出を行って
いる。
となる同期成分抽出処理部４２の動作について説明す
る。音響信号と回転数信号の時間変化のイメージ図示し
てある。回転数信号は基準角度周辺で１となり、一回転
に一パルス発生する。よって、時間軸をポンプ回転軸の
角度に読み変えることも可能であり、読み変えた回転角
度も図示してある。回転角度を基に、音響データの時間
変化を回転角度毎に平均して、回転角度毎の平均音響レ
ベルとして整理した結果を図２の下部に示す。回転角度
毎に音響データの平均をとれば、振幅が小さくても同一
回転角度で常に発生している音響の方が、振幅が大きく
ても同一角度で発生してない音響よりも相対的に大きく
なる。このことを利用する事で回転に同期した成分のみ
を選択的に抽出できる。同期成分抽出部４２は、図２で
示す処理手順を実行することで同期成分の抽出を行って
いる。
【００１０】次に、信号処理の流れを基に、さらに詳細
に動作を説明する。図３は、本発明の異常音検出装置の
有効性確認のために性能試験を実施したときの主要部の
信号波形を示す。図３の（ａ）は隙間共鳴音（文献で示
されている流れにともない発生する音を、以下このよう
に呼ぶ）の模擬波形である。（ｂ）は、ポンプ２２のイ
ンペラとケーシングが１回転に１度接触して、接触音が
発生するとして模擬した接触音の模擬波形である。
（ａ)，(ｂ）それぞれの周波数はほぼ一致している。
（ｃ）はこの両者が加算されて音響センサ３２で検出し
た場合の、音響信号の模擬波形である。音響信号（ｃ）
の振幅は隙間共鳴音が支配しており、接触音の混入して
ることはわからない。このため、音響波を監視している
だけでは、隙間共鳴音を監視していることになる。ま
た、隙間共鳴音の周波数を予測して帯域除去フィルタで
除去すると、周波数がほぼ同じであるため接触音そのも
のも除去される。（ｄ）は同期成分抽出処理の結果を示
したものであり、隙間共鳴音がわずかに残っているが、
相対的に接触音が大きくなって検出されている。このよ
うに、本発明により隙間共鳴音と検出すべき異常音の周
波数が一致した場合でも、異常音検出が可能となる。
に動作を説明する。図３は、本発明の異常音検出装置の
有効性確認のために性能試験を実施したときの主要部の
信号波形を示す。図３の（ａ）は隙間共鳴音（文献で示
されている流れにともない発生する音を、以下このよう
に呼ぶ）の模擬波形である。（ｂ）は、ポンプ２２のイ
ンペラとケーシングが１回転に１度接触して、接触音が
発生するとして模擬した接触音の模擬波形である。
（ａ)，(ｂ）それぞれの周波数はほぼ一致している。
（ｃ）はこの両者が加算されて音響センサ３２で検出し
た場合の、音響信号の模擬波形である。音響信号（ｃ）
の振幅は隙間共鳴音が支配しており、接触音の混入して
ることはわからない。このため、音響波を監視している
だけでは、隙間共鳴音を監視していることになる。ま
た、隙間共鳴音の周波数を予測して帯域除去フィルタで
除去すると、周波数がほぼ同じであるため接触音そのも
のも除去される。（ｄ）は同期成分抽出処理の結果を示
したものであり、隙間共鳴音がわずかに残っているが、
相対的に接触音が大きくなって検出されている。このよ
うに、本発明により隙間共鳴音と検出すべき異常音の周
波数が一致した場合でも、異常音検出が可能となる。
【００１１】なお、図３の例では音響信号の生信号に対
して直接同期成分抽出処理をしているが、検波後の信号
に対しても適用可能なのはもちろんである。また、この
説明からわかるようにバンクフィルタ４１があった方が
より高感度化できるが、無い場合でも、異常音検出は可
能である。
して直接同期成分抽出処理をしているが、検波後の信号
に対しても適用可能なのはもちろんである。また、この
説明からわかるようにバンクフィルタ４１があった方が
より高感度化できるが、無い場合でも、異常音検出は可
能である。
【００１２】単一成分異常検出部４３では、同期成分抽
出処理後の結果を用いてそれぞれの周波数帯域毎にしき
い値を設定し、しきい値を越えたとき異常と判定する。
また、全成分異常検出部４４では、同期成分抽出処理後
の各成分を加算して、全成分に対してしきい値を設定
し、しきい値を越えたとき異常と判定する。前者は、特
定の周波数成分の異常を感度良くとらえることができ、
後者は、異常音の周波数スペクトルが広い場合に有効で
ある。
出処理後の結果を用いてそれぞれの周波数帯域毎にしき
い値を設定し、しきい値を越えたとき異常と判定する。
また、全成分異常検出部４４では、同期成分抽出処理後
の各成分を加算して、全成分に対してしきい値を設定
し、しきい値を越えたとき異常と判定する。前者は、特
定の周波数成分の異常を感度良くとらえることができ、
後者は、異常音の周波数スペクトルが広い場合に有効で
ある。
【００１３】本装置は、アナログ回路およびデジタル回
路の双方で実現が可能である。また、両回路の組み合わ
せで実現することも可能である。
路の双方で実現が可能である。また、両回路の組み合わ
せで実現することも可能である。
【００１４】実施例において、 （１） あらかじめ、バンクフィルタで音響信号を周波
数成分毎に分離することで、異常音検出の高感度化を図
れるため、異常音監視装置の性能が向上する。
数成分毎に分離することで、異常音検出の高感度化を図
れるため、異常音監視装置の性能が向上する。
【００１５】（２） ポンプ差圧と隙間共鳴音周波数と
の関係をあらかじめ実験等により把握する必要がないた
め、異常音監視装置の設置のための調査検討が不要にな
り、マンパワーの削減が可能となるために、異常音監視
装置の経済性が向上する。
の関係をあらかじめ実験等により把握する必要がないた
め、異常音監視装置の設置のための調査検討が不要にな
り、マンパワーの削減が可能となるために、異常音監視
装置の経済性が向上する。
【００１６】（３） 異常音検出部で単一周波数成分か
らの異常音検出と、全周波数成分からの異常音検出をわ
けたことにより、対象となる異常音検出範囲が広くなる
ため、異常音検出装置の性能が向上する。
らの異常音検出と、全周波数成分からの異常音検出をわ
けたことにより、対象となる異常音検出範囲が広くなる
ため、異常音検出装置の性能が向上する。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、異常音検出において問
題となる隙間共鳴音成分の除去を周波数除去フィルタに
よらずに低減できるため、結果的に異常音検出の感度を
向上でき、異常音検出装置の感度向上する。
題となる隙間共鳴音成分の除去を周波数除去フィルタに
よらずに低減できるため、結果的に異常音検出の感度を
向上でき、異常音検出装置の感度向上する。
【図１】本発明を原子力発電プラントのポンプの音響監
視に適用したブロック図。
視に適用したブロック図。
【図２】同期成分抽出処理の手順を図示した説明図。
【図３】同期成分抽出処理の効果を示した説明図。
１…原子炉容器、２１…モータ、２２…ポンプ、３１…
回転数センサ、３２…音響センサ、３３…回転計、３４
…電荷増幅器、４１…バンクフィルタ、４２…同期成分
抽出処理部、４３…単一成分異常検出部、４４…全成分
異常検出部。
回転数センサ、３２…音響センサ、３３…回転計、３４
…電荷増幅器、４１…バンクフィルタ、４２…同期成分
抽出処理部、４３…単一成分異常検出部、４４…全成分
異常検出部。
Claims (5)
- 【請求項１】プラント機器の音響を検出する手段と、音
響発生のタイミングを知るためのタイミング信号検知手
段と、タイミング信号に同期して音響信号を累積する手
段と、累積した信号が設定レベルを越えたときに異常音
が発生したと判定する異常音判別手段とを含むことを特
徴とする異常音検出装置。 - 【請求項２】請求項１において、音響信号の累積手段の
前段に中心周波数の違うバンドパスフィルタからなるバ
ンクフィルタを付加した異常音検出装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、音響信号の累
積手段の前段に音響信号の検波手段を付加した異常音検
出装置。 - 【請求項４】請求項２または３において、単一の周波数
成分毎に異常音発生を判別する手段と、全周波数成分に
ついて異常音発生を判別する手段を付加した異常音検出
装置。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、プラ
ント機器がポンプであり、音響発生のタイミング信号が
回転数信号である異常音検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143283A JPH0712640A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 異常音検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143283A JPH0712640A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 異常音検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712640A true JPH0712640A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15335136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143283A Pending JPH0712640A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 異常音検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712640A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023222A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Denso Corp | 異音検査方法、異音検査装置、音信号検査方法及び音信号検査装置 |
| JP2006133115A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Denso Corp | 異音検査方法及び異音検査装置 |
| JP2012093094A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 音響診断を支援する装置、システム、方法およびプログラム |
| JP2015148516A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 三菱電機株式会社 | 異常検出装置及び方法 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5143283A patent/JPH0712640A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023222A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Denso Corp | 異音検査方法、異音検査装置、音信号検査方法及び音信号検査装置 |
| JP2006133115A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Denso Corp | 異音検査方法及び異音検査装置 |
| JP2012093094A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-17 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 音響診断を支援する装置、システム、方法およびプログラム |
| JP2015148516A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 三菱電機株式会社 | 異常検出装置及び方法 |
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