JPH08289376A

JPH08289376A - 機器運転データ測定監視システム

Info

Publication number: JPH08289376A
Application number: JP7116337A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Mukai; 茂樹向; Koichi Mizutani; 浩一水谷; Katsunori Nishii; 克典西井; Aritake Fujimoto; 有毅藤本; Yoshi Izeki; 由井関; Takanori Toyokichi; 隆憲豊吉; Kozo Ogushi; 幸三大串
Original assignee: S GIJUTSU KENKYUSHO KK; Fuji Electric Co Ltd; Kanden Kogyo Inc
Current assignee: S GIJUTSU KENKYUSHO KK; Fuji Electric Co Ltd; Kanden Plant Corp
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】現場内の設備機器にノイズによる悪影響を与
えず、各センサによる収集データやコマンドを高品質に
保って高精度な測定監視システムを実現する。データ測
定に伴う作業員の労力を軽減し、安全性を高める。【構成】現場内の機器の温度、振動、電流等の運転デ
ータを収集するセンサ１１ａ〜１１ｄを備えたセンサブ
ロック１０と、前記運転データを処理して機器の運転状
態を解析し、監視するデータ処理部３１を備えたデータ
処理ブロック３０と、センサブロック１０とデータ処理
ブロック３０との間で、前記運転データとデータ収集に
必要なコマンドとをスペクトラム拡散通信方式による無
線通信にて送受信する伝送ブロック２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力発電所や
火力・水力・石油プラントに設けられたポンプ、モー
タ、クレーン等の各種機器の運転データを測定、監視す
る機器運転データ測定監視システムに関し、特に、原子
力発電所等の定期点検終了後にポンプやモータ等の試運
転を行ってこれらの温度、振動、電流等の試運転データ
から機器の健全性を確認するために用いられる測定監視
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、原子力発電所では、定期点検の終
了後にポンプやモータ等の試運転を行って電源投入前後
の電圧、電流、更には温度、振動等を測定、記録し、こ
れらの運転データに基づいて機器の健全性を確認した後
に系統に繋ぎ込むことが行われている。ここで、上記運
転データの収集は、数人の作業員が測定項目に応じた複
数のセンサを携帯して現場に入り、各センサをポンプや
モータ等の機器に取り付けて指示値を目視すると共に、
測定データを書類に記録することにより行っており、こ
のようなデータ収集作業を所定の時間間隔で繰返し実施
している。

【０００３】例えば、機器の温度測定は、棒状温度計を
機器のケーシングにパテ等により固定して指示値を読み
取る作業を５〜１０分間隔で繰り返している。機器の電
流については、クランプメータのピークホールド機能を
用いて電源投入後１〜２秒以内の各相の起動電流ピーク
値を作業員が読み取り、その後、上記温度測定により温
度が安定したことを確認してから、定常運転時の電流を
測定している。

【０００４】機器の振動については、起動直後とモータ
の回転数が安定した後の定常運転時に３０分間隔で測定
しており、具体的には、機器の軸方向数箇所に振動計を
当ててそれぞれＶ（垂直），Ｈ（水平），Ａ（軸）方向
の振動データ（針の振れ）を測定し、その平均値を目視
により読み取っている。なお、上記収集データ以外の情
報として、現場に異音や異臭、汚れなどが発生していれ
ば、これらについても必要に応じて記録している。こう
して収集された運転データは、試運転終了後に整理され
て報告書が作成され、この報告書に基づいて各種機器の
状態（健全／故障など）が解析される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術による
と、運転データを収集する都度、あるいは連続的に作業
員が現場に入らなくてはならないため、多くの労力と時
間を必要とし、しかも各種センサの携帯や取付作業が極
めて煩雑であった。また、現場によっては高線量当量区
地域内に出入りするため、線量当量の増加につながるほ
か、機器の据付場所が高所である場合には機器までの往
復や機器周辺でのセンサの取付作業、測定作業が危険を
伴う。更に、運転中の機器を測定対象としているので、
作業員が感電したり傷害を受ける危険もあり、安全面で
改善の余地があった。

【０００６】加えて、温度データや振動データは５〜１
０分、あるいは３０分といった比較的長い時間間隔のサ
ンプルデータであるため、連続的な変化傾向や測定時点
の間に起こったデータの急変などは把握することができ
ない。また、各種センサの中には取り付けにある程度の
コツや技量を必要とするものがあり、作業員によって取
付状態に個人差が生じる可能性があるので、収集データ
の信頼性に欠けるという問題がある。同時に、データの
読取ミスや記録ミス、転記ミス等も十分に予想される。

【０００７】従って、理想的には、各種のセンサを機器
に常時取り付けておき、これらによる所定周期の測定デ
ータを現場の外部へ有線伝送通信または無線伝送通信し
て処理することが望ましい。しかしながら、定期点検終
了後の機器試運転のためだけにデータ収集用のケーブル
を現場に敷設するのは不経済であり、その作業には多く
の労力を要する。また、運転データを無線通信する場合
には、通信電波がノイズとなって各種の設備機器（例え
ば放射線モニタ等）を誤動作させるおそれがあり、結果
として設備全体に支障をきたす危険性がある。更に、い
わゆるマルチパス・フェージングや外部からのノイズの
重畳により、送受信データの品質が劣化し、正確な測
定、監視が行なえない等の解決すべき課題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、複数のセンサを測
定対象の機器に取り付けておき、これらのセンサにより
収集した運転データと測定動作に必要なコマンドとを送
受信する無線通信方式としてスペクトラム拡散（以下、
必要に応じてＳＳと略称する）通信方式を利用すること
により、作業員の労力を軽減し、安全性、経済性を高め
ると共に、他の設備機器の誤動作や送受信データの品質
劣化を防いで高精度の測定、監視を可能にした機器運転
データ測定監視システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、現場内の機器の温度、振
動、電流等の運転データを収集するセンサを備えたセン
サブロックと、前記運転データを処理して機器の運転状
態を解析するデータ処理部を備えたデータ処理ブロック
と、センサブロックとデータ処理ブロックとの間で、前
記運転データとデータ収集に必要なコマンドとをスペク
トラム拡散通信方式により無線通信にて送受信する伝送
ブロックとを備えたものである。また、請求項２記載の
発明は上記構成に加えて、前記センサブロックに、作業
員の五感による検出データを入力可能なデータ入力部を
設けたものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、各種センサにより収集した
運転データと測定の開始、終了、データ伝送等のコマン
ドとをＳＳ通信にて送受信することにより、他の設備機
器からのノイズの影響を受けず、マルチパス・フェージ
ングや他の設備機器に対するノイズ障害のない通信シス
テムを実現する。また、各種センサを機器に取り付けて
おき、現場の外部から所定周期で自動的に運転データを
収集することが可能であるため、測定作業に伴う作業員
の労力が軽減され、被曝や運転中の機器に対する安全性
が向上する。

【００１１】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は実施例の構成を示す機能ブロック図であり、
この機器運転データ測定監視システムは、センサブロッ
ク１０と、伝送ブロック２０と、データ処理ブロック３
０とから構成されている。

【００１２】センサブロック１０において、１１ａは熱
電対や放射温度計等の温度センサ、１１ｂは動電式振動
計等の振動センサ、１１ｃはクランプ式変流器等の電流
センサ、１１ｄは同じく計器用変圧器等の電圧センサで
あり、これらのセンサは、測定対象であるモータやポン
プ等の機器（図示せず）に取付可能である。センサの種
類は上記のものに何ら限定されず、測定項目に応じてポ
ンプ吐出圧や流量等を検出するセンサを設けても良い。
また、上記温度センサ１１ａには室温センサを含めても
良い。

【００１３】１２はＡ／Ｄ変換部であり、各センサ１１
ａ〜１１ｄのアナログ出力信号を適宜増幅してディジタ
ル信号に変換する。１４はＣＰＵを備えた制御部であ
り、後述するデータ処理部３１からのコマンドを受け
て、Ａ／Ｄ変換部１２や下述のデータ入力部１３の出力
データをデータ処理部３１側へ送信するための制御動作
を実行する。

【００１４】データ入力部１３は、例えばノート形パソ
コンにより構成される。このデータ入力部１３は、測定
している機器の番号データや電流、電圧測定時の電源各
相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の識別データ、機器のメータから読
み取った指示値、更には、前記センサ１１ａ〜１１ｄに
より検出されるもの以外の作業員の五感による検出デー
タであって、異臭、異音、機器の汚れ等を適当なコード
に対応させたデータを、必要に応じて作業員に入力させ
るためのものである。

【００１５】次に、伝送ブロック２０は、モータ、ポン
プ等の機器の近傍に設置された通信部２１と、これらの
機器の近傍以外の場所（例えばポンプ室の外部）に設置
された通信部２２とからなっており、これらの通信部２
１，２２間で、ＳＳ通信方式により複数チャンネル分の
データ及び測定開始、終了等のコマンドを無線で送受信
する。

【００１６】図２（ａ）は上記通信部２１，２２の主要
部を示したものであり、２１１，２２１はＳＳ変復調
部、２１２，２２２はＰＮ符号（参照符号または擬似符
号）発生部、２２３はバンドパスフィルタ等からなるフ
ィルタである。ここで、ＳＳ変復調部２１１及びＰＮ符
号発生部２１２は機器の近傍の通信部２１に設けられ、
一方、ＳＳ変復調部２２１、ＰＮ符号発生部２２２及び
フィルタ２２３は他方の通信部２２に設けられている。

【００１７】この実施例におけるＳＳ通信の原理を、図
２（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。前記センサ
１１ａ〜１１ｄによる収集データやデータ入力部１３か
らの入力データ（ここでは、これらをまとめて運転デー
タという）は、通信部２１内のＳＳ変復調部２１１にお
いてＰＮ符号発生部２１２からのＰＮ符号を用いてフー
リエ変換（ＳＳ変調）される。図２（ｂ）のはもとの
運転データ、はフーリエ変換後のＳＳ変調信号であ
る。このように広帯域にわたってスペクトル拡散された
ＳＳ変調信号が、アンテナを介して通信部２２へ送信
される。

【００１８】この通信部２２において、アンテナを介し
た受信信号には、図示するように他の機器からのノイ
ズやマルチパス・フェージングによる干渉波が重畳され
ている。この受信信号はＳＳ変復調部２２１に入力さ
れ、送信側と同一かつ同期したＰＮ符号発生部２２２か
らのＰＮ符号を用いてフーリエ逆変換（相関処理）さ
れ、図ののようなＳＳ復調信号となる。

【００１９】このとき、ノイズや干渉波はＳＳ変調を受
けていないため、からへのＳＳ復調処理により帯域
幅が拡散されてしまい、極めて電力密度の低いノイズに
変換される。これに対し、運転データ自体の電力密度は
小さいものの、狭帯域で大きなレベルを持つ。従って、
このＳＳ復調信号をフィルタ２２３に通すことによ
り、に示すように運転データのみを取り出すことがで
きる。この運転データは適宜増幅され、後述するデータ
処理部３１に送られて機器の運転状態の解析に用いられ
ることになる。詳述はしないが、一連の測定動作の開
始、終了やデータ伝送を行わせるためのコマンドも、上
記ＳＳ通信により通信部２２から通信部２１へ送信され
る。

【００２０】このＳＳ通信方式によれば、受信側におい
てノイズやマルチパス・フェージングの影響を除去でき
ると共に、伝送信号の電力密度が低いため、周囲の設備
機器に対してノイズ源となったりクロストークを引き起
こすような不都合もない。なお、本実施例では、例えば
無線周波数帯を２．４ＧＨｚ、空中線電力を１０ｍＷ／
ＭＨｚ以下、通信方法を半二重方式、通信速度を２５６
Ｋｂｐｓとしてある。

【００２１】次に、図１におけるデータ処理ブロック３
０は、データ処理部３１、ファイル装置３２及びプリン
タ３３により構成されている。データ処理部３１はノー
ト形パソコン等からなり、運転データを収集するための
コマンド入力、通信部２２から出力された運転データの
編集、運転データのディジタル表示、グラフ表示、通信
制御、ファイル制御、印字制御、また、必要に応じて音
声入出力制御等を行う。ファイル装置３２は収集した運
転データ等を保存するハードディスク等であり、プリン
タ３３は運転データ等を帳票形式で印字出力するための
ものである。

【００２２】図３は、この実施例の使用状態を示してお
り、現場のポンプ室４０に据え付けられたモータ等の機
器６１の試運転データを測定している例である。ポンプ
室４０において、１５は図１におけるＡ／Ｄ変換部１
２、制御部１４及び通信部２１を一まとめにした制御・
通信ユニットである。

【００２３】５０は壁４２，５２を隔てたポンプ室外の
事務室であり、この事務室５０に設けられた通信部２２
と前記制御・通信ユニット１５との間で、ＳＳ通信によ
り運転データ及びコマンドが送受信される。なお、事務
室５０内には、図１のファイル装置３２及びプリンタ３
３が便宜上、図示されていない。ここで、事務室５０内
のデータ処理部３１により処理された運転データを、通
信部２２を介して更に上位のホストコンピュータに伝送
してもよい。

【００２４】図示例ではポンプ室内の作業員４１と事務
室内の操作員５１とがマイク及びヘッドホン（スピー
カ）からなる音声入出力装置１６，３４を装着してお
り、一連の測定作業に必要な指示、報告等の情報を相互
に伝達可能となっている。この音声データの送受信も、
ＳＳ通信により行なうことができる。

【００２５】ここで、各運転データの測定方法、処理方
法等につき一例を詳述する。まず、温度データについて
は、起動電流の測定中及び振動測定中を除き、複数の温
度センサ１１ａにより１〜２秒間隔で機器６１の表面温
度及び室温を測定し、その都度、事務室５０側へ送信す
る。事務室５０では、データ処理部３１により、上記の
データ伝送間隔以上の時間間隔（例えば５〜１０分）を
おいてトレンド表示や前回測定値との同時表示、警報出
力のための設定値との比較等を行う。

【００２６】電流データについては、機器６１の電源各
相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）について起動時及び定常運転時に測
定する。起動時には、起動電流のピーク値を確実に検出
するために電流センサ１１ｃの測定データを数ｍｓｅｃ
間隔でサンプリングし、これらの電流データをバッファ
を介して１秒間隔で送信する。起動電流の測定時間全体
は、電源投入後の数秒間であり、この間は温度変化を無
視できるため温度データは送信しないこととしている。

【００２７】定常運転時は、上記時間間隔以上の周期で
サンプリングして送信すれば良く、これらの起動電流や
定常電流はデータ処理部３１により表示出力される。な
お、定常運転時には温度データ、振動データと共に電流
データも同時に送信可能である。

【００２８】振動データについては、起動直後に、機器
６１の複数の測定点において、Ｖ（垂直），Ｈ（水
平），Ａ（軸）方向の振動を数１０μｓｅｃ間隔で１〜
２秒間サンプリングし、これらの振動データをバッファ
を介し一括して送信する。データ処理部３１では、必要
に応じて平均値、ピーク値、Ｐ−Ｐ（ピーク−ピーク）
値等を算出し、また高速フーリエ変換等の演算処理を行
ってその結果を表示出力する。

【００２９】次に、表１は、温度センサ１１ａ、振動セ
ンサ１１ｂ及び電流センサ１１ｃとして表示窓付きのも
のを用い、温度データ、振動データ及び電流データのセ
ンサ自体の指示値と、ＳＳ通信によりデータ処理部３１
の画面上に表示された測定値（画面表示値）とを比較し
た結果を示している。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、各センサの指示
値と画面表示値とはＡ／Ｄ変換部の精度の範囲内でほぼ
一致しており、運転データの無線通信にＳＳ通信を利用
しても精度上、何ら支障ないことが確認された。

【００３２】また、図３における制御・通信ユニット１
５の周囲に放射線モニタ（γ線モニタ）を複数台配置
し、運転データの送信開始時、送信中、送信終了後のそ
れぞれについてモニタ出力のバックグラウンド値との違
いを調査したところ、有意な差は見られなかった。すな
わち、ＳＳ通信に用いられる無線電波は、放射線モニタ
等の設備機器に対してノイズ障害を与えないことがわか
る。更に、制御・通信ユニット１５の周囲にノイズ発生
源となる機器（溶接機等）が存在してもＳＳ通信には何
ら影響がなく、機器の配置や建屋の構造に関わらずかな
りの距離まで運転データを正確に伝送できることも確認
されている。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、機器の温度、振
動、電流等の運転データと測定の開始、終了、データ伝
送等のコマンドとをＳＳ通信にて送受信するため、現場
に存在する他の設備機器からのノイズの影響を受けず、
マルチパス・フェージングや他の設備機器に対するノイ
ズ障害のない、高信頼性の測定監視システムを実現する
ことができる。また、通信用ケーブルが不要であるから
経済的であり、原子力発電所や各種プラント等の比較的
劣悪な現場環境におけるケーブル敷設作業の煩雑さもな
い。

【００３４】更に、各種センサを機器に取り付けてお
き、現場の外部から所定周期で自動的に運転データを収
集することが可能であるから、測定の都度、作業員が現
場に入ってセンサの取り付けや実際の測定作業を行う必
要がなく、作業員の労力が軽減されると共に被曝や運転
中の機器に対する安全性も飛躍的に向上する。更に、温
度センサ等の取付状態のバラツキに起因する測定誤差も
なく、短い周期での連続的な測定を可能として高精度の
測定監視システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す機能ブロック図である。

【図２】実施例におけるＳＳ通信方式の説明図である。

【図３】実施例の使用状態を示す図である。

【符号の説明】

１０センサブロック１１ａ〜１１ｄセンサ１２Ａ／Ｄ変換部１３データ入力部１４制御部１５制御・通信ユニット１６音声入出力装置２０伝送ブロック２１，２２通信部２１１，２２１ＳＳ変復調部２１２，２２２ＰＮ符号発生部２２３フィルタ３０データ処理ブロック３１データ処理部３２ファイル装置３３プリンタ３４音声入出力装置４０ポンプ室４１作業員４２壁５０事務室５１操作員５２壁６１機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水谷浩一福井県大飯郡大飯町大島関電興業株式会社大飯営業所内 (72)発明者西井克典福井県大飯郡大飯町大島関電興業株式会社大飯営業所内 (72)発明者藤本有毅東京都調布市小島町１丁目21番６−306号 (72)発明者井関由東京都千代田区麹町５丁目３番地株式会社エス技術研究所内 (72)発明者豊吉隆憲神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者大串幸三神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現場内の機器の温度、振動、電流等の運
転データを収集するセンサを備えたセンサブロックと、前記運転データを処理して機器の運転状態を解析し、監
視するデータ処理部を備えたデータ処理ブロックと、センサブロックとデータ処理ブロックとの間で、前記運
転データとデータ収集に必要なコマンドとをスペクトラ
ム拡散通信方式による無線通信にて送受信する伝送ブロ
ックと、を備えたことを特徴とする機器運転データ測定監視シス
テム。
【請求項２】請求項１記載の機器運転データ測定監視
システムにおいて、前記センサブロックは、作業員の五感による検出データ
を入力可能なデータ入力部を備えたことを特徴とする機
器運転データ測定監視システム。