JPH1137979A - 流体機械のキャビテーション検出装置 - Google Patents
流体機械のキャビテーション検出装置Info
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- JPH1137979A JPH1137979A JP9198776A JP19877697A JPH1137979A JP H1137979 A JPH1137979 A JP H1137979A JP 9198776 A JP9198776 A JP 9198776A JP 19877697 A JP19877697 A JP 19877697A JP H1137979 A JPH1137979 A JP H1137979A
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- cavitation
- fluid machine
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0088—Testing machines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体機械の損傷を最小限に抑えつつプラント
全体の信頼性を向上させることができる汎用性に優れた
流体機械のキャビテーション検出装置を提供する。 【解決手段】 流体機械のキャビテーション検出装置
は、音響センサ２により検出された音響信号Ｗ（ｔ）を
所定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段３
と、サンプリングにより得られた時系列データのノイズ
成分を除去するフィルタリング手段４と、ノイズ成分が
除去された時系列データを成分とする１周期単位の音響
波形を正規化する正規化手段５と、正規化された１周期
単位の音響波形Ｗａ1，Ｗａ2，…を記憶する記憶バッフ
ァ６と、記憶バッファ６に記憶された１周期単位の音響
波形Ｗａn，Ｗａn+K間の類似度Ｓnを順次算出する類似
度算出手段７と、算出された類似度Ｓnに基づいてキャ
ビテーションの発生の有無を検出するキャビテーション
検出手段８とを備えている。
全体の信頼性を向上させることができる汎用性に優れた
流体機械のキャビテーション検出装置を提供する。 【解決手段】 流体機械のキャビテーション検出装置
は、音響センサ２により検出された音響信号Ｗ（ｔ）を
所定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段３
と、サンプリングにより得られた時系列データのノイズ
成分を除去するフィルタリング手段４と、ノイズ成分が
除去された時系列データを成分とする１周期単位の音響
波形を正規化する正規化手段５と、正規化された１周期
単位の音響波形Ｗａ1，Ｗａ2，…を記憶する記憶バッフ
ァ６と、記憶バッファ６に記憶された１周期単位の音響
波形Ｗａn，Ｗａn+K間の類似度Ｓnを順次算出する類似
度算出手段７と、算出された類似度Ｓnに基づいてキャ
ビテーションの発生の有無を検出するキャビテーション
検出手段８とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポンプ等の流体機械
に係り、とりわけ流体機械にて発生するキャビテーショ
ンを監視する流体機械のキャビテーション検出装置に関
する。
に係り、とりわけ流体機械にて発生するキャビテーショ
ンを監視する流体機械のキャビテーション検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ポンプ等の流体機械においては、騒音、
振動および羽根の腐食等を伴うキャビテーションにより
流体機械が損傷を受けることが知られている。このた
め、このようなキャビテーションの発生の有無を迅速に
検出して、流体機械の損傷を最小限に抑えつつプラント
全体の信頼性を向上させることが望まれている。
振動および羽根の腐食等を伴うキャビテーションにより
流体機械が損傷を受けることが知られている。このた
め、このようなキャビテーションの発生の有無を迅速に
検出して、流体機械の損傷を最小限に抑えつつプラント
全体の信頼性を向上させることが望まれている。
【０００３】従来においては、このようなキャビテーシ
ョンの発生は主として、キャビテーションにより起こる
衝撃音をオペレータ等が経験に基づいて聞き分けること
により検出されている。しかしながら、この方法では、
キャビテーションの発生の有無を検出するためにオペレ
ータ等が必要となるので、流体機械を自動運転すること
ができないという問題がある。
ョンの発生は主として、キャビテーションにより起こる
衝撃音をオペレータ等が経験に基づいて聞き分けること
により検出されている。しかしながら、この方法では、
キャビテーションの発生の有無を検出するためにオペレ
ータ等が必要となるので、流体機械を自動運転すること
ができないという問題がある。
【０００４】このため、このような問題点を解消するた
めの方法として、例えば音響信号が所定しきい値を所定
時間継続して越えたか否かに基づいてキャビテーション
の発生の有無を自動的に検出する方法や、振動または固
体伝搬音の高周波成分が所定しきい値を越えたか否かに
基づいてキャビテーションの発生の有無を自動的に検出
する方法等が提案されている。
めの方法として、例えば音響信号が所定しきい値を所定
時間継続して越えたか否かに基づいてキャビテーション
の発生の有無を自動的に検出する方法や、振動または固
体伝搬音の高周波成分が所定しきい値を越えたか否かに
基づいてキャビテーションの発生の有無を自動的に検出
する方法等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、キャ
ビテーションの発生の有無を自動的に検出する従来の方
法においては、音響信号が所定しきい値を所定時間継続
して越えたか否か、または振動または固体伝搬音の高周
波成分が所定しきい値を越えたか否か等に基づいてキャ
ビテーションの発生の有無を検出している。
ビテーションの発生の有無を自動的に検出する従来の方
法においては、音響信号が所定しきい値を所定時間継続
して越えたか否か、または振動または固体伝搬音の高周
波成分が所定しきい値を越えたか否か等に基づいてキャ
ビテーションの発生の有無を検出している。
【０００６】しかしながら、このような従来の方法で
は、キャビテーション検出の基準となる所定しきい値を
流体機械ごとに個別に設定しなければならないので、設
定作業が煩雑であり、また流体機械の回転スピードが運
転時に変化するような場合に有効に対応することができ
ないという問題がある。
は、キャビテーション検出の基準となる所定しきい値を
流体機械ごとに個別に設定しなければならないので、設
定作業が煩雑であり、また流体機械の回転スピードが運
転時に変化するような場合に有効に対応することができ
ないという問題がある。
【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、流体機械の損傷を最小限に抑えつつプラン
ト全体の信頼性を向上させることができる汎用性に優れ
た流体機械のキャビテーション検出装置を提供すること
を目的とする。
ものであり、流体機械の損傷を最小限に抑えつつプラン
ト全体の信頼性を向上させることができる汎用性に優れ
た流体機械のキャビテーション検出装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体機械の近
傍に配置され前記流体機械にて発生する音または振動を
検出するセンサと、前記センサにより検出された信号を
所定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により得られた時系列データを成
分とする所定周期単位の信号波形を正規化する正規化手
段と、前記正規化手段により正規化された所定周期単位
の信号波形を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶
された所定周期単位の複数の信号波形間の類似度を算出
する類似度算出手段と、前記類似度算出手段により算出
された類似度に基づいて前記流体機械におけるキャビテ
ーションの発生の有無を検出するキャビテーション検出
手段とを備えたことを特徴とする流体機械のキャビテー
ション検出装置を提供する。
傍に配置され前記流体機械にて発生する音または振動を
検出するセンサと、前記センサにより検出された信号を
所定時間間隔でサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により得られた時系列データを成
分とする所定周期単位の信号波形を正規化する正規化手
段と、前記正規化手段により正規化された所定周期単位
の信号波形を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶
された所定周期単位の複数の信号波形間の類似度を算出
する類似度算出手段と、前記類似度算出手段により算出
された類似度に基づいて前記流体機械におけるキャビテ
ーションの発生の有無を検出するキャビテーション検出
手段とを備えたことを特徴とする流体機械のキャビテー
ション検出装置を提供する。
【０００９】本発明によれば、音または振動についての
所定周期単位の複数の信号波形間の類似度に基づいてキ
ャビテーションの発生の有無を検出しているので、任意
の信号レベルの音または振動に対応することができ、こ
のため従来の方法のように流体機械ごとにキャビテーシ
ョン検出の基準となる所定しきい値を個別に設定する等
の煩雑な設定作業を不要とすることができ、また流体機
械の回転スピードが運転時に変化するような場合にも有
効に対応することができる。
所定周期単位の複数の信号波形間の類似度に基づいてキ
ャビテーションの発生の有無を検出しているので、任意
の信号レベルの音または振動に対応することができ、こ
のため従来の方法のように流体機械ごとにキャビテーシ
ョン検出の基準となる所定しきい値を個別に設定する等
の煩雑な設定作業を不要とすることができ、また流体機
械の回転スピードが運転時に変化するような場合にも有
効に対応することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１および図２は本発明に
よる流体機械のキャビテーション検出装置の一実施の形
態を示す図である。
施の形態について説明する。図１および図２は本発明に
よる流体機械のキャビテーション検出装置の一実施の形
態を示す図である。
【００１１】図１に示すように、流体機械のキャビテー
ション検出装置は、ポンプ等の流体機械１の外壁に取り
付けられた音響センサ２と、音響センサ２により検出さ
れた音響信号Ｗ（ｔ）を所定時間間隔でサンプリングす
るサンプリング手段３と、サンプリング手段３により得
られた時系列データに含まれる電気的または機械的なノ
イズ成分を除去するフィルタリング手段４と、フィルタ
リング手段４によりノイズ成分が除去された時系列デー
タを成分とする１周期単位の音響波形を正規化する正規
化手段５と、正規化手段５により正規化された１周期単
位の音響波形Ｗａ1，Ｗａ2，…を記憶する記憶バッファ
（記憶手段）６と、記憶バッファ６に記憶された１周期
単位の複数の音響波形（例えばｎ周期目の音響波形Ｗａ
nと（ｎ＋１）周期目の音響波形Ｗａn+1）間の類似度Ｓ
nを順次算出する類似度算出手段７と、類似度算出手段
７により算出された類似度Ｓnに基づいて流体機械１に
おけるキャビテーションの発生の有無を検出するキャビ
テーション検出手段８とを備えている。
ション検出装置は、ポンプ等の流体機械１の外壁に取り
付けられた音響センサ２と、音響センサ２により検出さ
れた音響信号Ｗ（ｔ）を所定時間間隔でサンプリングす
るサンプリング手段３と、サンプリング手段３により得
られた時系列データに含まれる電気的または機械的なノ
イズ成分を除去するフィルタリング手段４と、フィルタ
リング手段４によりノイズ成分が除去された時系列デー
タを成分とする１周期単位の音響波形を正規化する正規
化手段５と、正規化手段５により正規化された１周期単
位の音響波形Ｗａ1，Ｗａ2，…を記憶する記憶バッファ
（記憶手段）６と、記憶バッファ６に記憶された１周期
単位の複数の音響波形（例えばｎ周期目の音響波形Ｗａ
nと（ｎ＋１）周期目の音響波形Ｗａn+1）間の類似度Ｓ
nを順次算出する類似度算出手段７と、類似度算出手段
７により算出された類似度Ｓnに基づいて流体機械１に
おけるキャビテーションの発生の有無を検出するキャビ
テーション検出手段８とを備えている。
【００１２】なおサンプリング手段３は、音響センサ２
だけでなく流体機械１の駆動モータ（図示せず）等に設
けられたエンコーダ（図示せず）にも接続されており、
このエンコーダからの出力に基づいて音響信号Ｗ（ｔ）
が所定時間間隔Δｔでサンプリングされるようなってい
る。
だけでなく流体機械１の駆動モータ（図示せず）等に設
けられたエンコーダ（図示せず）にも接続されており、
このエンコーダからの出力に基づいて音響信号Ｗ（ｔ）
が所定時間間隔Δｔでサンプリングされるようなってい
る。
【００１３】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について図１、図２および図３（ａ）（ｂ）に
より説明する。ここで、図２は図１に示す流体機械のキ
ャビテーション検出装置の作用を説明するためのフロー
チャート、図３（ａ）（ｂ）は記憶バッファ内での音響
波形の格納状態の一例を模式的に示す図である。
態の作用について図１、図２および図３（ａ）（ｂ）に
より説明する。ここで、図２は図１に示す流体機械のキ
ャビテーション検出装置の作用を説明するためのフロー
チャート、図３（ａ）（ｂ）は記憶バッファ内での音響
波形の格納状態の一例を模式的に示す図である。
【００１４】図２に示すように、キャビテーションの監
視が開始された場合にはまず、記憶バッファ６をリセッ
トするとともに（ステップ２０１）、２種類のカウンタ
ｎ，ｋに“１”を設定する（ステップ２０２）。
視が開始された場合にはまず、記憶バッファ６をリセッ
トするとともに（ステップ２０１）、２種類のカウンタ
ｎ，ｋに“１”を設定する（ステップ２０２）。
【００１５】次に、音響センサ２により検出された音響
信号Ｗ（ｔ）がサンプリング手段３により所定時間間隔
Δｔでサンプリングされ、これにより得られた時系列デ
ータを成分とするｋ（ｋ＝１）周期目の音響波形Ｗａ1
が出力される（ステップ２０３）。ここでｎ周期目の音
響波形Ｗａnは一般に、周期ＴをΔｔ間隔で分割した
（（Ｔ／Δｔ）＋１）個の時系列データを成分として次
式（１）のように表される。
信号Ｗ（ｔ）がサンプリング手段３により所定時間間隔
Δｔでサンプリングされ、これにより得られた時系列デ
ータを成分とするｋ（ｋ＝１）周期目の音響波形Ｗａ1
が出力される（ステップ２０３）。ここでｎ周期目の音
響波形Ｗａnは一般に、周期ＴをΔｔ間隔で分割した
（（Ｔ／Δｔ）＋１）個の時系列データを成分として次
式（１）のように表される。
【数１】
【００１６】そして、このようにして出力された１周期
目の音響波形Ｗａ1は、フィルタリング手段４および正
規化手段５によりノイズ成分の除去および正規化がなさ
れた後（ステップ２０４）、記憶バッファ６に格納され
る（ステップ２０５）。なお正規化手段５においては、
上式（１）のように表される音響波形Ｗａnについて｜
Ｗａn｜＝１となるように正規化がなされる。
目の音響波形Ｗａ1は、フィルタリング手段４および正
規化手段５によりノイズ成分の除去および正規化がなさ
れた後（ステップ２０４）、記憶バッファ６に格納され
る（ステップ２０５）。なお正規化手段５においては、
上式（１）のように表される音響波形Ｗａnについて｜
Ｗａn｜＝１となるように正規化がなされる。
【００１７】その後、カウンタｋの値とあらかじめ設定
された定数Ｋとの間の大小関係が比較され（ステップ２
０６）、カウンタｋの値が定数Ｋ未満の間は上述したス
テップ２０３乃至２０５の処理が繰り返される。なお定
数Ｋは、類似度Ｓnの算出対象となる２つの音響波形間
の間隔を規定するものであり、例えばＫ＝１の場合には
連続した音響波形Ｗａn，Ｗａn+1間の類似度Ｓnが算出
され、Ｋ＝２の場合には２周期だけ離れた音響波形Ｗａ
n，Ｗａn+2間の類似度Ｓnが算出される。
された定数Ｋとの間の大小関係が比較され（ステップ２
０６）、カウンタｋの値が定数Ｋ未満の間は上述したス
テップ２０３乃至２０５の処理が繰り返される。なお定
数Ｋは、類似度Ｓnの算出対象となる２つの音響波形間
の間隔を規定するものであり、例えばＫ＝１の場合には
連続した音響波形Ｗａn，Ｗａn+1間の類似度Ｓnが算出
され、Ｋ＝２の場合には２周期だけ離れた音響波形Ｗａ
n，Ｗａn+2間の類似度Ｓnが算出される。
【００１８】そして、Ｋ個分の音響波形Ｗａ1，…，Ｗ
ａKが記憶バッファ６に格納された後、続いて音響セン
サ２により検出された音響信号Ｗ（ｔ）から得られた
（ｎ＋Ｋ）周期目、すなわち（Ｋ＋１）周期目の音響波
形ＷａK+1に対して上述したステップ２０３乃至２０５
の処理と同様の処理が施され、記憶バッファ６に格納さ
れる（ステップ２０７乃至２０９）。ここで、この時点
での記憶バッファ６内での音響波形Ｗａ1，…，ＷａK+1
の格納状態は図３（ａ）（ｂ）の符号Ａにそれぞれ示さ
れるようになっている。なお、図３（ａ）はＫ＝１、す
なわち連続した音響波形Ｗａn，Ｗａn+1（ｎ＝１，２，
…）間の類似度Ｓnを算出する場合、図３（ｂ）はＫ＝
２、すなわち２周期だけ離れた音響波形Ｗａn，Ｗａn+2
（ｎ＝１，２，…）間の類似度Ｓnを算出する場合を示
している。
ａKが記憶バッファ６に格納された後、続いて音響セン
サ２により検出された音響信号Ｗ（ｔ）から得られた
（ｎ＋Ｋ）周期目、すなわち（Ｋ＋１）周期目の音響波
形ＷａK+1に対して上述したステップ２０３乃至２０５
の処理と同様の処理が施され、記憶バッファ６に格納さ
れる（ステップ２０７乃至２０９）。ここで、この時点
での記憶バッファ６内での音響波形Ｗａ1，…，ＷａK+1
の格納状態は図３（ａ）（ｂ）の符号Ａにそれぞれ示さ
れるようになっている。なお、図３（ａ）はＫ＝１、す
なわち連続した音響波形Ｗａn，Ｗａn+1（ｎ＝１，２，
…）間の類似度Ｓnを算出する場合、図３（ｂ）はＫ＝
２、すなわち２周期だけ離れた音響波形Ｗａn，Ｗａn+2
（ｎ＝１，２，…）間の類似度Ｓnを算出する場合を示
している。
【００１９】そして、このようにして（Ｋ＋１）個分の
音響波形Ｗａ1，…，ＷａK+1が記憶バッファ６に格納さ
れると、類似度算出手段７によりＫ周期だけ離れた音響
波形Ｗａ1と音響波形ＷａK+1との間の類似度Ｓ1が算出
される（ステップ２１０）。なお，Ｋ＝１の場合の類似
度Ｓnは、上式（１）のように表される音響波形Ｗａn，
Ｗａn+1間の内積をとることにより次式（２）のように
求められる。
音響波形Ｗａ1，…，ＷａK+1が記憶バッファ６に格納さ
れると、類似度算出手段７によりＫ周期だけ離れた音響
波形Ｗａ1と音響波形ＷａK+1との間の類似度Ｓ1が算出
される（ステップ２１０）。なお，Ｋ＝１の場合の類似
度Ｓnは、上式（１）のように表される音響波形Ｗａn，
Ｗａn+1間の内積をとることにより次式（２）のように
求められる。
【数２】
【００２０】その後、キャビテーション検出手段８によ
り、このようにして算出された類似度Ｓnとあらかじめ
設定されたしきい値Ｓとの間の大小関係が比較される
（ステップ２１１）。そして、（類似度Ｓn）≧（しき
い値Ｓ）であれば、キャビテーションが発生していない
ものと判断してステップ２０７に戻り、上述したステッ
プ２０７乃至２１１の処理を繰り返す。
り、このようにして算出された類似度Ｓnとあらかじめ
設定されたしきい値Ｓとの間の大小関係が比較される
（ステップ２１１）。そして、（類似度Ｓn）≧（しき
い値Ｓ）であれば、キャビテーションが発生していない
ものと判断してステップ２０７に戻り、上述したステッ
プ２０７乃至２１１の処理を繰り返す。
【００２１】なお、このような処理を繰り返す間におい
て、新たに得られた音響波形ＷａK+ 2，ＷａK+3，…は、
図３（ａ）（ｂ）に示すような態様で順次記憶バッファ
６に格納される。すなわち、記憶バッファ６に設けられ
た（Ｋ＋１）個分の音響波形を格納するための格納領域
において、この格納領域に新たな音響波形を書き込む際
に、既に格納されている音響波形をＦＩＦＯ（First-in
First-out）法により追出し（書込み）制御するように
する。
て、新たに得られた音響波形ＷａK+ 2，ＷａK+3，…は、
図３（ａ）（ｂ）に示すような態様で順次記憶バッファ
６に格納される。すなわち、記憶バッファ６に設けられ
た（Ｋ＋１）個分の音響波形を格納するための格納領域
において、この格納領域に新たな音響波形を書き込む際
に、既に格納されている音響波形をＦＩＦＯ（First-in
First-out）法により追出し（書込み）制御するように
する。
【００２２】具体的には例えば、図３（ａ）において、
記憶バッファ６は２個分の音響波形を格納するための格
納領域を有し、この格納領域において３周期目の音響波
形Ｗａ3は類似度Ｓ1の算出のために既に用いられた音響
波形Ｗａ1の格納領域に上書きされ（符号Ｂ参照）、４
周期目の音響波形Ｗａ4は類似度Ｓ2の算出のために既に
用いられた音響波形Ｗａ2の格納領域に上書きされ（符
号Ｃ参照）、…という具合に順次格納される。また図３
（ｂ）において、記憶バッファ６は３個分の音響波形を
格納するための格納領域を有し、これらの格納領域にお
いて４周期目の音響波形Ｗａ4は類似度Ｓ1の算出のため
に既に用いられた音響波形Ｗａ1の格納領域に上書きさ
れ（符号Ｂ参照）、５周期目の音響波形Ｗａ5は類似度
Ｓ2の算出のために既に用いられた音響波形Ｗａ2の格納
領域に上書きされ（符号Ｃ参照）、…という具合に順次
格納される。なお、図３（ｂ）においては、類似度Ｓn
の算出対象となる音響波形Ｗａn，Ｗａn+2には○印が付
されている。
記憶バッファ６は２個分の音響波形を格納するための格
納領域を有し、この格納領域において３周期目の音響波
形Ｗａ3は類似度Ｓ1の算出のために既に用いられた音響
波形Ｗａ1の格納領域に上書きされ（符号Ｂ参照）、４
周期目の音響波形Ｗａ4は類似度Ｓ2の算出のために既に
用いられた音響波形Ｗａ2の格納領域に上書きされ（符
号Ｃ参照）、…という具合に順次格納される。また図３
（ｂ）において、記憶バッファ６は３個分の音響波形を
格納するための格納領域を有し、これらの格納領域にお
いて４周期目の音響波形Ｗａ4は類似度Ｓ1の算出のため
に既に用いられた音響波形Ｗａ1の格納領域に上書きさ
れ（符号Ｂ参照）、５周期目の音響波形Ｗａ5は類似度
Ｓ2の算出のために既に用いられた音響波形Ｗａ2の格納
領域に上書きされ（符号Ｃ参照）、…という具合に順次
格納される。なお、図３（ｂ）においては、類似度Ｓn
の算出対象となる音響波形Ｗａn，Ｗａn+2には○印が付
されている。
【００２３】これに対し、ステップ２１１において（類
似度Ｓn）＜（しきい値Ｓ）であれば、キャビテーショ
ンが発生したものと判断して警報を出し（ステップ２１
２）、キャビテーションの監視を終了する。
似度Ｓn）＜（しきい値Ｓ）であれば、キャビテーショ
ンが発生したものと判断して警報を出し（ステップ２１
２）、キャビテーションの監視を終了する。
【００２４】このように本実施の形態によれば、音響信
号Ｗ（ｔ）から得られた１周期単位の音響波形Ｗａn，
Ｗａn+K間の類似度Ｓnに基づいてキャビテーションの発
生の有無を検出しているので、任意の信号レベルの音響
信号Ｗ（ｔ）に対応することができ、このため従来の方
法のように流体機械ごとにキャビテーション検出の基準
となる所定しきい値を個別に設定する等の煩雑な設定作
業を不要とすることができ、また流体機械の回転スピー
ドが運転時に変化するような場合にも有効に対応するこ
とができる。
号Ｗ（ｔ）から得られた１周期単位の音響波形Ｗａn，
Ｗａn+K間の類似度Ｓnに基づいてキャビテーションの発
生の有無を検出しているので、任意の信号レベルの音響
信号Ｗ（ｔ）に対応することができ、このため従来の方
法のように流体機械ごとにキャビテーション検出の基準
となる所定しきい値を個別に設定する等の煩雑な設定作
業を不要とすることができ、また流体機械の回転スピー
ドが運転時に変化するような場合にも有効に対応するこ
とができる。
【００２５】また本実施の形態によれば、類似度算出手
段７により順次算出される類似度Ｓnがしきい値Ｓ以上
となった時点でキャビテーションが発生したものと判断
しているので、キャビテーションの発生の有無を瞬時に
検出することができる。
段７により順次算出される類似度Ｓnがしきい値Ｓ以上
となった時点でキャビテーションが発生したものと判断
しているので、キャビテーションの発生の有無を瞬時に
検出することができる。
【００２６】さらに本実施の形態によれば、連続した２
つの音響波形Ｗａn，Ｗａn+1間の類似度Ｓnを算出する
他、Ｋ（Ｋ＝２，３…）周期だけ離れた音響波形Ｗ
ａn，Ｗａn+K間の類似度Ｓnを算出することも可能であ
るので、類似度Ｓnの算出対象となる音響波形Ｗａn，Ｗ
ａn+K間の距離Ｋを適宜設定することにより、音響波形
が時間の経過とともに徐々に変化していくような場合に
も対応することができる。
つの音響波形Ｗａn，Ｗａn+1間の類似度Ｓnを算出する
他、Ｋ（Ｋ＝２，３…）周期だけ離れた音響波形Ｗ
ａn，Ｗａn+K間の類似度Ｓnを算出することも可能であ
るので、類似度Ｓnの算出対象となる音響波形Ｗａn，Ｗ
ａn+K間の距離Ｋを適宜設定することにより、音響波形
が時間の経過とともに徐々に変化していくような場合に
も対応することができる。
【００２７】さらにまた本実施の形態によれば、記憶バ
ッファ６に設けられた（Ｋ＋１）個分の音響波形を格納
するための格納領域において、この格納領域に新たな音
響波形を書き込む際に、既に格納されている音響波形を
ＦＩＦＯ法により追出し制御するようにしているので、
記憶バッファ６の規模を最小限に抑えることができると
ともに格納領域へのアクセススピードを向上させること
ができる。
ッファ６に設けられた（Ｋ＋１）個分の音響波形を格納
するための格納領域において、この格納領域に新たな音
響波形を書き込む際に、既に格納されている音響波形を
ＦＩＦＯ法により追出し制御するようにしているので、
記憶バッファ６の規模を最小限に抑えることができると
ともに格納領域へのアクセススピードを向上させること
ができる。
【００２８】なお上述した実施の形態においては、音響
センサ２により検出された音に基づいてキャビテーショ
ンの発生の有無を検出しているが、音響センサ２の代わ
りに加速度センサ等の振動センサを設け、この振動セン
サにより検出された振動に基づいて上述した方法と同様
の方法によりキャビテーションの発生の有無を検出する
ようにしてもよい。
センサ２により検出された音に基づいてキャビテーショ
ンの発生の有無を検出しているが、音響センサ２の代わ
りに加速度センサ等の振動センサを設け、この振動セン
サにより検出された振動に基づいて上述した方法と同様
の方法によりキャビテーションの発生の有無を検出する
ようにしてもよい。
【００２９】また上述した実施の形態においては、１周
期単位の音響波形Ｗａnに基づいて類似度Ｓnを求めてい
るが、類似度Ｓnの算出対象となる音響波形Ｗａnとして
は２周期単位または３周期単位等の任意の周期単位の時
系列データを用いることができる。
期単位の音響波形Ｗａnに基づいて類似度Ｓnを求めてい
るが、類似度Ｓnの算出対象となる音響波形Ｗａnとして
は２周期単位または３周期単位等の任意の周期単位の時
系列データを用いることができる。
【００３０】また上述した実施の形態においては、音響
波形Ｗａn，Ｗａn+K間の内積をとることにより類似度Ｓ
nを算出しているが、類似度Ｓnを算出する方法はこれに
限定されるものではなく、例えば音響波形Ｗａn，Ｗａ
n+K間のユークリッド距離を求めること等により類似度
Ｓnを算出するようにしてもよい。
波形Ｗａn，Ｗａn+K間の内積をとることにより類似度Ｓ
nを算出しているが、類似度Ｓnを算出する方法はこれに
限定されるものではなく、例えば音響波形Ｗａn，Ｗａ
n+K間のユークリッド距離を求めること等により類似度
Ｓnを算出するようにしてもよい。
【００３１】また上述した実施の形態においては、図２
に示すように、ｎ周期目の音響波形Ｗａnに対してノイ
ズ成分の除去、正規化および記憶バッファ６への格納等
の処理を行った後に、（ｎ＋１）周期目の音響波形Ｗａ
n+1に対して同様の処理を行うようになっているが、ｎ
周期目の音響波形Ｗａnに対して正規化を行っていると
きに（ｎ＋１）周期目の音響波形Ｗａn+1に対してノイ
ズ成分の除去を行うというように音響波形Ｗａn，Ｗａ
n+1に対する処理を並行して進めるようにしてもよい。
に示すように、ｎ周期目の音響波形Ｗａnに対してノイ
ズ成分の除去、正規化および記憶バッファ６への格納等
の処理を行った後に、（ｎ＋１）周期目の音響波形Ｗａ
n+1に対して同様の処理を行うようになっているが、ｎ
周期目の音響波形Ｗａnに対して正規化を行っていると
きに（ｎ＋１）周期目の音響波形Ｗａn+1に対してノイ
ズ成分の除去を行うというように音響波形Ｗａn，Ｗａ
n+1に対する処理を並行して進めるようにしてもよい。
【００３２】また上述した実施の形態においては、図２
に示すように、ステップ２１１において（類似度Ｓn）
＜（しきい値Ｓ）であれば、キャビテーションが発生し
たものと判断して警報を出し（ステップ２１２）、キャ
ビテーションの監視を終了するようにしているが、警報
を出しつつ監視を続けるようにしてもよい。
に示すように、ステップ２１１において（類似度Ｓn）
＜（しきい値Ｓ）であれば、キャビテーションが発生し
たものと判断して警報を出し（ステップ２１２）、キャ
ビテーションの監視を終了するようにしているが、警報
を出しつつ監視を続けるようにしてもよい。
【００３３】なお上述した実施の形態において、サンプ
リング手段３、フィルタリング手段４、正規化手段５、
類似度算出手段７およびキャビテーション検出手段８は
いずれもコンピュータ上で稼働するプログラムモジュー
ルとして実現することができる。ここで、このようなプ
ログラムモジュールを含むプログラムは、コンピュータ
上のメモリやハードディスク等の内部記憶装置、および
フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置
のような機械読み取り可能な各種の記録媒体に格納さ
れ、コンピュータ上のＣＰＵ（中央演算処理装置）から
逐次読み出されて実行されることにより上述したような
機能を実現する。
リング手段３、フィルタリング手段４、正規化手段５、
類似度算出手段７およびキャビテーション検出手段８は
いずれもコンピュータ上で稼働するプログラムモジュー
ルとして実現することができる。ここで、このようなプ
ログラムモジュールを含むプログラムは、コンピュータ
上のメモリやハードディスク等の内部記憶装置、および
フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置
のような機械読み取り可能な各種の記録媒体に格納さ
れ、コンピュータ上のＣＰＵ（中央演算処理装置）から
逐次読み出されて実行されることにより上述したような
機能を実現する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、音
または振動についての所定周期単位の複数の信号波形間
の類似度に基づいてキャビテーションの発生の有無を検
出しているので、任意の信号レベルの音または振動に対
応することができ、このため従来の方法のように流体機
械ごとにキャビテーション検出の基準となる所定しきい
値を個別に設定する等の煩雑な設定作業を不要とするこ
とができ、また流体機械の回転スピードが運転時に変化
するような場合にも有効に対応することができる。
または振動についての所定周期単位の複数の信号波形間
の類似度に基づいてキャビテーションの発生の有無を検
出しているので、任意の信号レベルの音または振動に対
応することができ、このため従来の方法のように流体機
械ごとにキャビテーション検出の基準となる所定しきい
値を個別に設定する等の煩雑な設定作業を不要とするこ
とができ、また流体機械の回転スピードが運転時に変化
するような場合にも有効に対応することができる。
【図１】本発明による流体機械のキャビテーション検出
装置の一実施の形態を示すブロック図。
装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１に示す流体機械のキャビテーション検出装
置の作用を説明するためのフローチャート。
置の作用を説明するためのフローチャート。
【図３】記憶バッファ内での音響波形の格納状態の一例
を模式的に示す図。
を模式的に示す図。
１ 流体機械 ２ 音響センサ ３ サンプリング手段 ４ フィルタリング手段 ５ 正規化手段 ６ 記憶バッファ ７ 類似度算出手段 ８ キャビテーション検出手段
Claims (3)
- 【請求項１】流体機械の近傍に配置され前記流体機械に
て発生する音または振動を検出するセンサと、 前記センサにより検出された信号を所定時間間隔でサン
プリングするサンプリング手段と、 前記サンプリング手段により得られた時系列データを成
分とする所定周期単位の信号波形を正規化する正規化手
段と、 前記正規化手段により正規化された所定周期単位の信号
波形を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された所定周期単位の複数の信号波
形間の類似度を算出する類似度算出手段と、 前記類似度算出手段により算出された類似度に基づいて
前記流体機械におけるキャビテーションの発生の有無を
検出するキャビテーション検出手段とを備えたことを特
徴とする流体機械のキャビテーション検出装置。 - 【請求項２】前記類似度算出手段は、前記記憶手段に記
憶された所定周期単位の複数の信号波形のうち連続した
複数の信号波形間の類似度を算出することを特徴とする
請求項１記載の流体機械のキャビテーション検出装置。 - 【請求項３】前記類似度算出手段は、前記記憶手段に記
憶された所定周期単位の複数の信号波形のうち所定周期
だけ離れた複数の信号波形間の類似度を算出することを
特徴とする請求項１記載の流体機械のキャビテーション
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9198776A JPH1137979A (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 流体機械のキャビテーション検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9198776A JPH1137979A (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 流体機械のキャビテーション検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137979A true JPH1137979A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16396742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9198776A Pending JPH1137979A (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 流体機械のキャビテーション検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1137979A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6206646B1 (en) * | 1998-03-19 | 2001-03-27 | Nsb Gas Processing Ag | Method and sensor for the detection of cavitations and an apparatus containing a sensor of this kind |
| KR100328822B1 (ko) * | 1999-06-08 | 2002-03-14 | 박종섭 | 마우스 제어기의 노이즈 제거장치 |
| JP2003097410A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 水力発電機器のキャビテーション診断装置 |
| WO2013180264A1 (ja) | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 株式会社荏原製作所 | 壊食予測方法および壊食予測システム、この予測に用いる壊食特性データベースおよびその構築方法 |
| CN121429650A (zh) * | 2025-12-31 | 2026-01-30 | 浙江科力车辆控制系统有限公司 | 一种新型电动汽车热管理系统用涡旋电子水泵 |
-
1997
- 1997-07-24 JP JP9198776A patent/JPH1137979A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6206646B1 (en) * | 1998-03-19 | 2001-03-27 | Nsb Gas Processing Ag | Method and sensor for the detection of cavitations and an apparatus containing a sensor of this kind |
| KR100328822B1 (ko) * | 1999-06-08 | 2002-03-14 | 박종섭 | 마우스 제어기의 노이즈 제거장치 |
| JP2003097410A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 水力発電機器のキャビテーション診断装置 |
| WO2013180264A1 (ja) | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 株式会社荏原製作所 | 壊食予測方法および壊食予測システム、この予測に用いる壊食特性データベースおよびその構築方法 |
| CN104334890A (zh) * | 2012-06-01 | 2015-02-04 | 株式会社荏原制作所 | 侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法 |
| US10386292B2 (en) | 2012-06-01 | 2019-08-20 | Ebara Corporation | Erosion prediction method, erosion prediction system, erosion characteristics database used in this prediction, and method for constructing the same |
| CN121429650A (zh) * | 2025-12-31 | 2026-01-30 | 浙江科力车辆控制系统有限公司 | 一种新型电动汽车热管理系统用涡旋电子水泵 |
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