JPS60143727A - 振動監視装置 - 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】 〔発明の技術分骨〕 この発明はタービン、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ、
発Ｎ機モータ等の回転機械の振動を検出し、これをモニ
ターしたり警報を出したりする振動監視装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来この種の装置として第１図に示すものがあった。

（１）は監視の対象となる回転子、（２）は回転子（１
）に直結された歯車、（３）は回転数検出器、（４）は
回転数変換器、（５）は回転数計測器、（６）は振動検
出器、（７）は振動増巾器、（８）は振動計測器、（９
）は回転子に直結された回転マーク、α１は回転マーク
（９）の位置信号を作る位相角基準器、０１）は振動増
巾器（））からの振動周期の最大値点と位相角基準器ｏ
ｎからの位相角基準信号を比較して振動の発生位相角を
検出する位相角変換器、（ロ）は振動位相角計測器であ
る。

次に動作についてね明する。

回転機の回転軸の一部分に機械的なアンバランスがある
場合、これが原因となって軸上に回転数相を持つラジア
ル方向の振動を発生する。よって、回転機の振動を監視
するには回転数と振動振幅値および振動位相角が計測出
来ねば良い。回転数の計測は回転子（１１に直結された
歯車（２）の凹凸を回転数検出器（３）で検出し、検出
された信号は回転数変換器（４）により計測に合った信
号に変換されて回転数計測器（５）へ入力されることに
より回転子（１）の回転数が計測される。回転子（１）
の振動は振動検出器（６）にて変位信号として検出し振
動増巾器（７）にて計測１ζ合った信号に増巾されて振
動計測器（８）へ入力されることにより振動が計測され
る。回転子（１）に直結されナコ回転マーク（９）によ
り位相角検出器αｔｉｓＣて振動位相角の基準信号を検
出する。検出された基準信号と振動増巾器（７）からの
振動振幅信号は位相角変換器ａσへ入力され、計測に合
った信号に変換される。

変換された信号は振動位相角計測器＠へ入力されて、振
ポｈ振幅の位相角が計測出来る。

従来の振動監視装置は以上のように構成されているので
回転数、振動振幅、位相角の検出にはそれぞれに検出器
を設けて個別に監視しているため相互の関連付は人間が
判断しなければならず、又同じような検出器を８個も準
備する必要があるなどの欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので検出器を１個にまとめ検出した信号
を処理演算することにより、回転数、振動振幅、位相角
の検出ができる振動監視装置を提供することを目的とし
ている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第２図において、（至）は歯車、０４）は歯車の１部の
溝を他よりは異なるように深くした回転マーク、（至）
は歯車の凸凹の変位を検出するセンサ、Ｑｅは２進カウ
ンタ、０ηは波形整形器、（至）は遅延モノマルチ、α
嗜は周期カウンタ、勾は周期カウンタ翰の入力クロック
、ぐυはレジスタ、（イ）はＮ重度換器、翰はＮ生変換
器を制御するクロックゼネレータ、翰はシフトレジスタ
、（２）は信号処理プロセッサ、翰は管理プロセッサ、
（２）は警報設定器、（至）はレジスタ、（２）は振動
レベル出力用Ｄ／Ａ変換器、（至）は警報リレー、ｏｎ
はｔ［／振動レベルパターンメモリ、（２）は波形整形
器、（至）は回転数の周期を設定する時間設定器、（ロ
）は周期カウンタ、に）はレジスタ、（至）は回転数出
力用り変換器である。

次に動作について説明する。

歯車ａ３の凹凸変位はセンサ（至）にて検出され歯車（
２）の１ケ所に設けられた深い溝の回転マークＱ４は１
回転に１回の回転パルス信号を得るもので波形整形器ｏ
′ｈにより整形された信号となる。この信号の立上りで
周期カウンタＯｎのデータをレジスタＱＸｌに記憶させ
る。この作業が終ったらすぐ遅延モノマルチ（ト）から
周期カウンタＯｎをリセットする。リセットされた周期
カウンタＯＩは次のリセット信号がくるまで入力クロッ
ク■のパルスをカウントする。即ち、レジスターには１
周期毎に周期情報がストアされていることになる。

まるとその回転数に相当するメモリアドレスを指定し、
速度／振動レベルパターンメモリＣＩｌ＋から正規振動
レベル値をめ、これにあらかじめ設定されている警報比
定数を警報設定器に）から読み取り両者の乗算を一行な
って、その値を信号処理プロセッサ（２）に送る。

回転機の振動は歯車（２）の凹凸変位をセンサｏＱで検
出した信号のパルス状の変化のうち、白部分のみを波形
整形器（至）で整形されたパルス信号と同期させて振動
の波形信号としてルφ変換器四に入力される。

Ｎ重度換はクロックゼネレータに）によって制御され充
分な速さの一定時間毎にサンプルされる。

Ｎ重度換された瞬時データはシフトレジスタ（ハ）のＢ
の部分にストアされる。一方、回転マーク０毛から得ら
れたパルス信号は分局器の２進カウンタＯＱで１回分周
され２周期間の１周期間のみが％１＃となり他の１周期
間は％０？となる。

この情報はシフトレジスタ（ハ）のＡの部分に入る。

１変換が終了するとシフトレジス々（ハ）のｔｌｆＮは
クロック情報と共に信号処理プロセッサ（２）に送られ
る。

この情報を信号処理プロセッサ（イ）はレジスタ（ハ）
のＡが％１＃の場合のみ、又は′０＃の場合のみと決め
てその期間についてぬ変換されたデータの最大値又は最
小値をサーチする。

振動レベルとして片振ｌコをとる場合は１周期間のデー
タを整流（ソフト的）して最大値をとる。両振巾の場合
は最大値と最小値の差をめる。こｉがその１周期間に於
ける振動レベルとなる。更に先に管理プロセッサ（２）
から与えられたｖＩ卯レベルと比較してその値を超えて
おれば、その情報も含めて管理プロセッサ（社）へ送信
する。管理プロセッサ（至）は、その真値を確めるため
２回又は８回の情報を比較し、信頼度が確保するとはじ
めて警報リレーに）を駆動して外部に出力する。又、信
号処理プロセッサ（イ）からの振動レベル演算値を一定
時間にサンプルし、レジスタ翰にストアする。

レジスタ（財）にストアされた情報はＤ／Ａ変換器翰に
よって外部にアナログ情報として出力し、ペンレコーダ
に記録Ｉノたｈ計器に指示させて読み取ることが出来る
。又レジスタ勢の情報を１０進変換してディジタル表示
も可能となる。

回転機の回転数はセンサαｉで検出された歯車（至）の
凹凸変位を波形整形器（２）で整形されたパルス信号と
してレジスターに送信する。回転数の演算同期を決定す
る時間設定器■の信号とクロックゼネレータ（至）から
のクロック信号により周期カウンタ（ロ）は演算周期内
のパルスカウント値をレジスタ（７）へ送信する。その
時の回転数は管理プロセッサ（２）の指令によりレジス
タ（至）内で更新される。

レジスタ（２）の情報はＶＡ変換器（至）によって外部
にアナログ情報として出力し、ペンレコーダに記録した
り計器に指示させて読み取ることが出来る。

又、レジスタ（２）の情報を１０進変換してディジタル
表示も可能となる。

位相角検出は回転マークｏ４から得られた振動位相角の
基準信号と歯車ａ３の凹凸変位と合致した波形整形器（
２）から得られるパルス信号に位相角を与えておくこと
により振動レベルに重畳して振動振幅の位相角を計測す
ることが出来る。

第８図はセンサｒｍにて検出した信号を波形整形器α力
（２）によりパルス信号の発生とＮΦ変換器（２）から
周期的に振動サンプル信号を読み取る関係を説明１／た
タイミング図であり、第８図（ａ）はセンサαＱの検出
信号と波形整形器ａのおよび波形整形器に）の１１′、
％Ｏ＃を判別するレベル信号、第８図（ｂ）は波形整形
器ａ力の出力信号、ｍ８図（Ｃ）は波形整形器（２）の
出力信号、第８図（ｄ）はＡ／Ｄ変換器■の振動サンプ
ル信号を夫々示している。

第４図は周期カウンタα・、レジスタ（２）のコントロ
ール信号と信号処理プロセ、ツサ（ハ）のデータ正規化
期間および管理プロセッサ翰との情報伝達期間を示すタ
イミング図であり、第４図頓はレジスタ（ハ）のラッチ
信号、第４図（ｂ）は周期カウンタａ匈のリセット信号
、第４図（Ｃ）は２進カウンタＱＱの出力、第４図（ｄ
）は振１１＋波形、第４図（ｅ）は振動サンプル信号（
Ａ／ｂ変換信号）を夫々示しており、また第５図は速度
／振動レベルパターンメモリ０］）におけるパターン図
である。

このように管理プロセッサと信号処理プロセッサを併用
し、管理プロセッサは警報の自動レベル設定、警報信号
の確認警報信号の出力、振動レベルの出力、振動位相角
の出力、回転数の出力を行ない、また信号処理プロセッ
サは１周期中における振動波形の瞬時演算、振動レベル
の演算警報の判定、センサ系の異常判定を行なって高速
、高精度を確保することが出来る。

なお上記実施例では振動の異常レベルの検出が可能とし
たが信号処理プロセッサにセンサ系の異常検出プログラ
ムを挿入することにより、センサ異常の検出も行なうこ
とが出来る。また上記実施例では回転マークからの信号
を速度／振動レベル設定に使用したが回転数出力信号を
速度／振動レベル設定に使用することも出来る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば振動監視装置を管理プロ
セッサと信号処理プロセッサとの併用により瞬時波形の
信号処理が可能となれ振動の異常診断の信頼性が向上す
ると共に周期検出回路と速度／振動レベルパターンメモ
リの導入によっテ速度変化時における適正警報設定が可
能になり桓肋１異常の早期発見が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動監視装置を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例によるシステム構成を示すブロッ
ク図、第８図（ａ）〜θ）および第４図＜８）〜（ｅ）
は錦１図の動作例を示すタイミング図、第５図は第２図
における速度／振眼ルベルパターンの一例を示すパター
ン図である。 （１）・・・回転子、Ｏ蹄・・・歯車、ａ４・・・回転
マーク、（ＩＱ・・・センサ、αＱ・・・２進カウンタ
、Ｑカ・・・波形整形器、Ｏ呻・・・遅延モノマルチ、
αＩ　用周期カウンタ、（ホ）・・・入力クロック、（
ハ）・・・レジス々、曽・・・Ｎ生変換器、に）・・・
クロツウゼネレータ、（２）・・・シフトレジスタ、（
２）・・・信号処理プロセッサ、翰・・・管理プロセッ
サ、（２）・・・警報設定器、翰・・・レジスタ、翰・
・・Ｄ／Ａ変換器、（至）・・・警報リレー、姉・・・
速度／振動レベルパターンメモリ、（至）・・・波形整
形器、ゆ・・・時間設定器、（ロ）・・・周期カウンタ
、（２）・・・レジス々、＜（転）、・・い変換器。 代理人　大岩増雄

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）変位を検出する１つの検出器にて振動データ、振
   動位相データ、回転速度データの８種類のデータを検出
   できるようにしたことを特徴とする振動監視装置。
2. （２）振動データと回転速度データにより回転速度に対
   応した振動の警報レベルを自動設定して振動の異常レベ
   ルを検出し警報すると共に振動レベルを出力する特許請
   求の範囲第１項記載の振動監視装置。
3. （３）歯車上に１ケ所だけ位置信号が判別出来るように
   した回期情報を振動波形の〜勺変換データに重畳し自動
   的に１周期間のみの振動値を演算するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動監視装置。
4. （４）歯車から得られる変位のパルス信号により凸部の
   みの変位を振動波形信号として使用するように振動デー
   タのサンプリング周期決めたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の振動監視装置。
5. （５）回転数計測を常時行なえるようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲９１４１項記載の振動監視装置。