JPS5963529A - 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】 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。

ＬＮＧプラント等大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ため、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
染の問題が犬きく一ローズアップされ始めた１９５０〜
６０年代より本格的な取組みが始まったが、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女されたもので、プラント
等に於ける回転機械の故障予知技術を確立し、プラント
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、マイクロコンヒ。

ユータシステム等によっである時点での所定の周波数領
域に於ける振動スペクトルを作成Ｌ、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番目のスペクトルにＨ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ｖ、（ｎ） ｎ番目の振幅スペクトルはｘ（？Ｉ） ｎ番目の角速度はω（？Ｌ） ｎ＠目の振動数は１　（ｎ３ で表わせ、 スペクトル幅はΔｆ サンプリング周波数はｆｓ サンプリングしだデータの数はＮ８ で表わせ、上記各スペクトルの関係は下記の通りと力る
。

ω（Ｗ）＝２πｆ（ｎ） ｆ（ｎ）＝ｚΔｆ 一般に加速度検出器によって回転機械の振動を検出した
場合・、劣化が進行するに従いそのスペクトル値は増大
する。

以下は振動スペクトルのうち加速度スペクトルを指標し
た場合について説明する。

ここで診断に要する周波数領域の全幅を１０ＫＨｚとし
、サンプリングデータ数１０２４点、サンプリング周波
数を２０　ＫＨｚとすれば全スヘクトル数５１２本、加
速度スペクトルの幅は（−ｙ−）／（Ｌ！７−り：　１
９．５３Ｈ２となり、斯かる条件で加速度スペクトルを
作成すれば通常の回転機械に於ける故障診断の指標とし
ては十分有効である。

第１図は横軸に振動数（最大１’０ＫＨ２）、縦軸に加
速度１直（Ｇ）をとり、上記条件で得られる回転機械の
加速度スペクトル（→の分布を示したものである。

本発明では斯かる加速度スペクトル（ロ）の全幅を所要
分割（図では１０分割）し、各区間の平均加速度（中５
１本のスペクトルの平均値）を求め、該平均加速度の経
時的変化によって回転機械の部分的異常を発見して故障
診断を行うものである。

ここで分割した区間周波数ｆ。−７１０％対応する区間
平均加速度をＬ１〜ＬＩＯとし、平均加速度し１〜ＬＩ
Ｏを同一表示画面上に時系列特性として表示する（第２
図）。

一般に機械の劣化は試運転終了後、機械が安定し、更に
長時間運転後に始まるのが普通であり、平均加速度も第
２図に示す様に運転開始より徐々に変化しく図では増大
する場合を示している）（試運転領域）、値が殆んど変
化しない安定状態（安定領域）となシ、更に値が増加す
る異常状態（損傷領域）となる。

従って、区間平均加速度の蒔゛系列特性を区間番号し＝
１〜１０について順次観測したとき、ある特定の番号の
区間平均加速度に急岐な変化が認められたとき、その区
間の振動数に関する部品の劣化が始まったことを速かに
診断予知できる。

又、各区間平均加速度の安定領域での値を基準とし、該
基準直に対する所定期間毎に求めた区間平均加速度イ観
測区間平均加速度）の比が所要の比率を越える様になっ
たら、この比率を越えた区間平均加速度に対応する区間
に関する部品の劣化、損傷があったと診断することもで
きる。

斯かる判断がなされると、警報を発し、更に自動停止シ
ステムの邦動を行う等適宜の対策を実行する。

以上本発明では故障診断を回転機械の区間平均振動の経
時的な変化に基づき行うので、容易に故障時期を予知し
得ると共に劣化箇所の推定も行える。

伺、上記実施例では加速度スペクトルを使用しだが、速
度スペクトル、振幅スペクトルを使用しても同様な手法
で故障診断を行い得ることは勿論である。

第３図は本発明を実施するに好ましい装置のブロック図
であり、以下該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）はセ
ンサ（１）からのアナログ信号（加速度）を０変換器（
３）がデジタル信号に変換する際のエリアシング誤差を
減少させる為のローパスフィルタであり、Ａ／Ｄ変換器
（３）によってデジタル信号された信号はマスターマイ
クロコンビュータンステム（４）　Ｋ入力される。マス
ターマイクロコンピュータシステム（４）には診断条件
設定器（５）を接続して診断の間隔及び安定領域に於け
る各区間平均加速の値を基準瞳として、又診断の根拠と
なる該基準値と観測区間平均加速度との比を設定入力す
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Ｑｌを
マスターマイクロコンピュータシステム（４）に接続す
る。

マスター マイクロコンピュータシステム（４）　ｕ　Ａ／Ｄ　変
換器（３）からの信号の特徴を抽出するアベレージング
演算、アンダフロー、オーバフローを防止する桁数調整
演算等を行った後に、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（ＦＦ
Ｔ　）を行い時間軸の信号を周波数軸上の加速度スペク
トルに変換し、更に加速度スペクトルを１０分割し各分
割区間の区間平均加速度を求めて基準値との比較を行う
。ここで、演算プロセッサ（６）は周波数分析に於ける
バタフライ演算（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）にはマイクロ
プロセッサ及びメインメモリ（７）、演算プロセッサ（
６）のプログラムを補助するオペレーティングシステム
が収納されていると共に演算結果（各区間平均加速度）
が記憶収納される。マスターマイクロコンピュータシス
テム（４）　ｒｔｉ　Ｂ　演算結果を前記診断条件設定
器（５）で入力された診断条件に従って診断表示部（９
）に表示し、必要に応じ警報装置０＠を１駆動すると共
に表示、警報及び自動停止システムの起動用信号０ηを
出力する。

又、マスターマイクロコンピュータシステム（４）は半
導体リレー０１）を介して電源。■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。

０：ｉ　ｉｄ：スレーブマイクロコンビユータンステム
テアシ、前記マスターマイクロコンピュータシステム（
４）　Ｋ接続され、又該スレーブマイクロコンビュータ
ンステムｏ３にはメモリα荀及び時計０句が接続され、
更にスレーブマイクロコンピュータシステム（ｌ［有］
及び時計００には電源（埒に接続されたバッテリバック
アップ回路（ＪＱ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［有］はバッ
テリバックアップ回路（ト）によって停電対策が施され
常時作動しており、時計α均によって計られた結果を基
にマスターマイクロコンピュータシステム（４）からの
診断条件により、適宜時に半導体リレーαηを駆動させ
診断間隔の制御を行ぺ又診断終了後の停電に備えて必要
なデータを記憶して格納し、半導体リレーαηを介して
診断終了後ニマスターマイクロコ／ヒュータ／ステム（
４）を停止させ更に次の診断３０分前に起動させる様に
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−っである加速度ス
ペクトルの線図、第２図は加速度スペクトルの区間平均
値の時系列特性を示す線図、第６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。 （１）　ｉセンサ、’（４）ｕマスターマイクロコンビ
ュータンステム、（９）は診断表示部、αＱはスレーブ
マイクロコンピュータシステムを示す。 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 ０発　明　者　杉下憲史 東京都江東区豊洲三丁目２百１６ 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）適宜期間毎に回転機械の加速度を検出し、該検出結
   果を基に所定周波数範囲での振動スペクトルを求め、更
   に振動スペクトルの全幅を所要分割して各区間毎の区間
   平均振動値を求め、該区間平均振動値が試運転領域、安
   定領域、損傷領域と変化する時系列特性に基ずいて回転
   機械の異常判定を行う回転機械の診断方法。