JPS5963526A - 回転機械の診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ラント等犬型プラントに於ける回転機械の回転機械診断
方法に関する。

ＬＮ（３プラント等犬型のプラントや設備の中に占める
回転機械の比率は非常に高く、その役割も重要である。

これらの回転機械に異常や故障が生じた場合は経済的損
失は当然のことながら、事故が拡大すると大きな社会的
問題に発展する。例えばＬＮＧプラントは都市ガス、冷
熱発電，設備等の供給源として使用されるだめ、タンク
よりＬＮＧを圧送するＬＮＧポンプに故障が生じるとユ
ーザ側に大きな損失を与えると共に一般需要者にも被害
を及ぼすことになる。

我国に於ける機械診断技術は新幹線が開業し、公害、汚
染の問題が犬きくクローズアンプされ始めた１９５０〜
６０年代より本格的な取組みが始捷っだが、未だにその
判断基準が一般化されていないのが現状である。

本発明は斯かる実情を背景になされたもので、プラント
等に於ける回転機械の故障予知技術を確立し、）°ラン
トの信頼性を向上せしめると共に保全コストの低減、保
全技術の均質化を目的とするものである。

以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

本発明の機械診断方法を実施するについて、回転機械の
適宜位置に加速度検出器を取付け、該検出器からの信号
に基づき、マイクロコ７ピニータンステム等ニよっであ
る時点での所定ノ周波数領域に於ける振動スペクトルを
作成し、更に該スペクトルを記憶すると共にモニタテレ
ビ等所要の表示装置に表示できる様にする。

所定の周波数領域に於けるｎ番目のスペクトルＫｎの添
字を付せば、 ｎ番目の加速度スペクトルはα（、） ｎ番目の速度スペクトルはυ（ｎ） ｎ４目の振幅スペクトルは：ｔ（ｎ） ｎ番目の角速度はω（ｎ） ｎ番目の振動数はｆ（ｎ） で表ねせ、 スペクトル幅は　△ｆ サンプリング周波数は　ｆ８ サンプリングしたデータの数は　Ｎ８ で表わせ、上記各スペクトルの関係は下記の通りとなる
。

ａＪ（ｎ）−２πｆ、（ｎ＞ ／（ｎ）−ｎ　　・△ｆ 以下は回転機械の速度が６０．００　Ｏｒｐｍ　＝　５
００ｒｐｓ程度の比較的低い周挾数領域に於ける故障診
断を振動スペクトルを用いて行う場合について説明する
。

ここで比較的低い周波数領域で診断し得る故障原因とし
ては、軸の曲り、ポンプのインペラのこすれ１割れ、回
転体の偏心等が考えられる。

前記周波数領域に於いて、基本波成分のみについて分析
するとし、サンプリングデータ数を１０２４点、スペク
トルの全幅を５００Ｉ］Ｚ、サンプリング周波数を１Ｋ
ｌ−ＩＺの条件で分析すれば全スペクトル数は５１２本
（ｎ−１〜５１２）、スペ第１図は横軸に振動数（最大
５ｏｏＨ，Ｚ）縦軸に振幅値（μｍ）をと９、上記条件
で得られる回転機械の振幅スペクトル（、）の分布を示
すものである。

先スマイクロコンビュータ／ステムに過去の実績、実験
等で求めた一定の振動レベルＤ、、Ｄ２なる基準を設定
入力する。この振動レベルＤ１゜Ｉ）２は例えば１）１
−５０μｍ、Ｄ２−７５／１ｍとし、振幅スペクトル（
、）の値がＤｌとＤ２の間にあるときは注意、Ｄ２を越
えるときは異常と判定する。

次に、診断を行う間隔を決めておき、所定期間経過毎に
前記周波数範囲に於ける振幅スペクトル（、）を作成し
て、振動レベルＤ１．Ｄ２を表示する線と同時に表示装
置に表示する。

この表示により、診断時点での回転機械の振動状態が直
ちに判別できる。

然して、ある診断時での振幅スペクトルが第１図に示す
様に振動レベルＤ２を越え異常領域に突入している場合
は故障或は重大な支障があるとして、所要の保守を行う
。

斯かる振幅スペクトルの表示で故障診断を行う場合、異
常領域に突入している振幅スペクトルの振動数は容易に
読取れるので、故障箇所の判別も容易に行える。

欠陥が発生すると該欠陥は経時的に成長して故障に到る
と考えられ、ある診断時点での振動レベルＤ１を越え注
意領域に突入している場合は、診断期間を短縮し故障時
期を確実に把握する。

尚、上記実施例では診断の指標として振幅スペクトル（
、）を選択したが、加速度スペクトル（α）、速度スペ
クトル（ｖ）を選択しても同様な手法で故障診断を行い
得ることは勿論である。

゛　第２図は本発明を実施するのに好ましい装置のブロ
ック図であり、以下核装置について略述する。

図中（１）は加速度を検出する為のセンサ、（２）　ｆ
ｄセンサ（１）からのアナログ信号（加速度）をＡ／Ｄ
変換器（３）がデジタル信号に変換する際のエリアソン
グ誤差を減少させる為のローパスフィルタであり、Ａ／
】）変換器（３）によってテジタル化された信号はマス
ターマイクロコンピュータ／ステム（４）に入力される
。マスターマイクロコンビエータ／ステム（４）には診
断条件設定器（５）を接続して診断の間隔及び振動レベ
ルＤ、”、　１）２を設定入力すると共に演算プロセッ
サ（６）、メインメモリ（７）、補助メモリ（８）、診
断表示部（９）、警報装置（１ｏ）をマスターマイクロ
コンピュータ７ステム（４）に接続する。

マスターマイクロコンピュータ／ステム（４）ｕＡ／Ｄ
変換器（３）からの信号の特徴を抽出するアヘレー／ン
ク演算、アンダフロー、オーバ７゜−を防止する桁数調
整演算等を行なった後に、メインメモリ（７）、演算プ
ロセッサ（６）、補助メモリ（８）と共に周波数分析（
Ｆ　Ｐ　ｉ’　）を行ない時間軸の信号を周波数軸上の
振幅スペクトルに変換する。

ここで、演算プロセッサ（６）は周波数分析に於はルハ
タフライ演算（掛算、加算）、スペクトルを求める平方
根の演算を行う。前記補助メモリ（８ンにはマイクロプ
ロセッサ及びメインメモリ（７）、演算プロセソ月６）
のプログラムを補助するオペレーティングンステムが収
納されていると共に演算結果（振幅スペクトル）が記憶
収納される。

マスターマイクロコンピュータ／ステム（４）ｌ該演算
結果を前記診断条件設定器（５）で人力された診断条件
に従って診断表示部（９）Ｋ表示し、必要に応じ警報装
置θ０）を駆動すると共に表示、警報及び自動停止／ス
テムの起動用信号０乃を出力する。

父、マスターマイクロコンビュータンステム（４）は半
導体リレーαυを介して電源（ハ）に接続しており、所
要の時期（診断時期）のみ通電駆動される様になってい
る。

（１３ｉ−１スレーブマイクロコンピユータ／ステムで
あり、前記マスターマイクロコンビュータンステム（４
）に接続され、又該スレーブマイクロコンビュータンス
テム０［相］にはメモリ０４）及び時計００が接続され
、更にスレーブマイクロコンピュータシステム０■及び
時計００には電源（２）に接続されたバノテリバノクア
ソプ回路ａ０が接続されている。

スレーブマイクロコンビュータンステムα■はバノテリ
バソクアノプ回路０・ｆｉ）Ｋよって停電対策が施され
常時作動しており、特訓ｏノによって削られた結果を基
にマスターマイクロコンビュータンステム（４）からの
診断条件により、適宜時に半導体リレー（１１）を駆動
させ診断間隔の制御を行い、又診断終了後の停電に備え
て必要なテークを記憶して格納し、半導体リレー（１１
）を介して診ｉ＊ｉ終了後にマスターマイクロコンピュ
ータ（４）全停止させ更に次の診断６ｏ分前に起動させ
る様ＶＣなっている。

以上述べた如く本発明は回転機械の故障診断技術を確立
すると共に故障時期を確実に把握し得て、プラントの信
頼性を増大すると共に経済的損失を著しく低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の故障診断の指標の−っである振幅スペ
クトルの線図、第２図は本発明を実施するに好ましい装
置のブロック図である。 （］）Ｈセンセン（４）はマスターマイクロコンピュー
タ／ステム、（９）は診断表示部、０３はスレーブマイ
クロコンビュータンステムを示す。 ×（１） 第１頁の続き （１２＋発　明　者　高木用 東京都江東区豊洲三丁目２番１６ 号石川島播磨重工業株式会社豊 洲総合事務所内 （？２）発　明　者　杉下憲史 東京都江東区豊洲三丁目２番１６ 号石川島播磨重工業株式会社豊 洲総合事務所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）回転機械の加速度を検出し、該検出結果を基に所要
   期間毎に所定周波数範囲での加速度スペクトル、速度ス
   ヘクｌ−ル、据幅スヘク１−ルの少なくとも−を作成し
   、実験的、経験的に求めた振動レベルに対し前記スペク
   トルが越えたか否かによって回転機械の異常判定を行う
   回転機械の診断方法。