JPS6097222A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は振動監視装置に胸するものであり、例えばタ
ー“ビン、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ。

発電機、モータ等の回転機械の振動を検出し、この振動
を監視したり、警報を出す振動監視装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

第１図は従来の振動監視装置を示すブロック線図である
。第１図において、回転子（１）は振動の監視対象とな
るものである。歯車（２）は回転子（１）に直結され、
回転子（１）と共に回転するものである。回転数センサ
（３）は歯車（２）の凹凸を検出するものである。回転
数検出器（４）は回転数センサ（３）の出力を計数して
、回転子（１）の回転数を検出するものである。

速度リレー（５）は同転数検出器（４）の出力が所定値
以上の場合、即ち回転子（１）の高速回転数域で付勢さ
れ、低速回転数域で消勢されるものであり、メイク接点
（５ａ）とブレイク接点（５ｂ）とを備えている。

偏心センサ（６）は回転子（１）の軸曲りによる変位量
を検知するものである。偏心検出器（７）は偏心センサ
（６）の出力により、回転子（１）の偏心レベルを検出
するものである。偏心計測器（８）はブレイク接点（５
ｂ）を介して偏心検出器（７）の出力を受信し、回転子
（１）の低速回転数域での偏心レベルを計測するもので
ある。偏心警報器（９）は偏心計測器（８）の計測偏心
レベルが所定値以上になると、警報を生じるものである
。振動センサＱＯは回転子（１）の軸の変位量を検知す
るものである。振動検出器Ｑやは振動センサ（１０の出
力により、回転子（１）の振動レベルを検出するもので
ある。４［ｊ計測器（２）はメイク接点（５ａ）を介し
て振動検出し０ηの出力を受信し、回転子（１）の高速
回転数域での振動レベルを計測するものである。

振動警報器に）は振動計測器（２）の計測振動レベルが
所定値以上になると、警報を生じるものである。

次にこの動作を第２図及び第８図を用いて説明する。第
２図は回転子（１）の軸偏心状態の説明図である。第２
図において、回転子（１）は水平設置された場合に軸の
中心線が直線Ａになるように、軸受印、（ロ）で回転可
能に支承された場合を示している。

今、回転子（１）がある期間静止していると、回転子（
１）は重みや上側と下側とにわずかな温度差があること
によって、少したわんでくるようになる。この量は通常
小さなものであるが、そのまま回転子（１）が速度を上
げて運転されると、最も浮上がった場合の軸の中心線が
曲線Ｂに、最も沈んだ場合の軸の中心線が曲線Ｃになる
ように回転する。即ち、回転子（１）の軸は軸受（支）
、（ロ）を節として、その外側の軸端が小さな円を描く
ように回転する。この場合、回転子（１）の軸の偏心量
はｅであり、偏心センサ（６）で検出される偏心量はＥ
である。この偏心量ｅが不平衡力として働き、機械を損
傷することになる。従って、回転機械を起動する際には
、この回転子（１）の軸のたわみがなくなるまでターニ
ング装置によって低速運転を行い、偏心レベルが小さく
なればターニング運転を停止し、起動昇速を行う。

回転子（１）に直結された歯車（２）の凹凸を、回転数
センサ（３）で検出し、回転数検出器（４）にて回転数
が検出される。その検出信号にて速度リレー（５）は、
偏心の監視と振動の監視とを切換えるためのあらかじめ
設定されている第８図に示す回転数Ｎ、より速くなれ１
ば、＋１勢されてメイク接点（５ａ）を閉じブレイク接
点（５ｂ）を開放し、回転数Ｎ１より遅くなれば消勢さ
れてメイク接点（５ａ）を開放してブレイク接点（５ｂ
）を閉じる。

第８図は速度−振動レベル特性曲線図で、横軸に回転数
Ｎを、縦軸に振動偏心レベルＥを取っており、速度−振
動、偏心レベル運転パターンＤを示している。即ち、回
転数Ｎ１未満の低速回転域においては偏心を検出し、回
転数Ｎ１以上の高速回転域においては振動を検出するよ
うに構成されている。従って、回転数Ｎ１未満の低速回
転域においては、速度リレー（５）は消勢されるので、
ブレイク接点（５ｂ）が閉成する。このため偏心センサ
（６）で検出された軸曲りによる変位量は、偏心検出器
（７）にて偏心レベル信号として偏心計測器（８）へ送
られる。

この偏心レベルが第８図に示す偏心レベル８２以上にな
ると、偏心警報器（９）が働き、更にターニングを行わ
せたり、または軸系の異常を知らせる。

次に、第８図に示す回転数Ｎｏでのターニング運転中に
偏心レベルＥ、に達せずターニング運転が完了し、回転
機械を起動して回転数Ｎ８以上になると、速度検出リレ
ー（５）が付勢されてメイク接点（５ａ）を閉成し、偏
心監視から振動監視へ切換わる。振動センサＱ［）にて
検出された回転子（１）の軸の変位量は、振動検出器０
１）にて軸振動レベル信号として振動計測器（２）へ入
力される。振動レベルが第８図に示す振動レベル８１以
上になると、振動警報器０３が動作して振動の異常を知
らせる。

従来の装置は以上のように構成され、偏心監視と振動監
視との計測を別々に行い、速度リレー（６）によって切
換えているｊこめ、それぞれの回路を別個に設けなけれ
ばならなかった。また警報監視も回転数Ｎに関係なく一
定値の振動レベルＥｌによって判定されているため、振
動レベルＥ１を回転数Ｎの低速回転域において設定しな
ければならず、高速回転域における正確な判定ができな
かった。さらに、ターニング運転は運転員が偏心監視を
しながら運転ぜねばならず、自動運転できない欠点がめ
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、偏心センサ（６）と振動センサ
０１とを回転数センサで共用させ、回転数（６号と軸変
位信号とを処理演算して、回転速度と軸変位をパターン
化し、全ての回転数域で振動と位相角の監視を行なえる
ようにすると共に、偏心レベル信号の低下によりターニ
ング運転の完了を検知して、出力信号を出力するように
した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４図はこの発明に係る振動監視装置の一実施例を示す
ブロック線図である。図中第１図と同一部分には同一符
号を付している。第４図において、回転マークＱ→は歯
車（２）の一部の溝を他より深くして位置符号としたも
のである。回転数検出用整形器に）は回転数センサ（３
）で検出した歯車（２）の凹凸変位信号を矩形波のパル
ス信号に波形整形するものである。回転数検出器Ｑユは
回転数検出、用波形整形器（Ｉｆ９のパルス出力を計数
して、回転子（１）の回転数を検出するものである。振
動検出器（１？）は回転数検出用波形整形器（ト）から
のパルス信号に同期させて、回転数センサ（３）からの
凹凸変位信号の凸部の変位信号のみを入力して、軸振動
レベル信号を検知するようにしたものである。″ パターン設定器（至）は回転子（１）の回転数速度と振
動レベル（軸変位レベル）とを、あらかじめパターン化
して設定しｔこものである。速度−振動レヘル演算器０
０は回転数検出器（イ）からの速度信号と振動検出器（
ロ）からの振動レベル信号とを、速度−振動レベルパタ
ーン設定器（至）の設定信号と比較演算処理して、偏差
信号を出力するものである。偏心レベル設定器員はター
ニング時の正常な軸変位値を、１℃ゝ 偏Ｖレベル値としてあらかじめ設定するものである。偏
心し４ベル比較器（２）は振動検出器（２）からの振動
レベル信号と偏心レベル設定器（ホ）からの信号を比較
して、偏差信号を発生するものである。ターニング速度
信号器暢は回転数検出器（至）の出力信号によりターニ
ング中を検出して、ターニング中信号を出力するもので
ある。ターニング完了検出器−はターニング速度信号器
勾からのターニング中信号が印加された状態で、偏心レ
ベル比較器ａやからの偏差信号の偏差レベルが小さくな
ることにより、ターニング完了を検知するものである。

ターニング完了信号器（ハ）はターニング完了を表示す
ると共に、外部へ出力するものである。振動レベル警報
設定器（ハ）は警報を発生する振動レベルを設定するも
のである。振動レベル比較器（ホ）は速度−振動レベル
演算器０りからの偏差信号と振動レベル警報設定器に）
の設定信号とを比較し、その結果を出力するものである
。警報器に）は振動レベル比較器−の出力の偏差信号が
大きくなったときに動作するものである。位置検出用波
形整形器に）は回転マークα◆の変位信号をパルス信号
に波形整形するものである。偏心−振動位相角計測器（
２）は位置検出用波形整形器に）のパルス信号と回転数
検出用波形整形器（ト）のパルス信号と振動検出器Ｑη
からの軸変位信号をもとに、位相角を付加した軸の振動
、偏心を計測するものである。位相角表示器に）は偏心
−振動位相角計測器（２）の計測結果を表示するもので
ある。

次にこの動作を第５図及び第６図を用いて説明する。第
５図は速度−振動レベル特性曲線図で、横軸に同転数Ｎ
を、縦軸に振動偏心レベルＥを取っており、回転速度と
軸変位レベルとのパラメータ信号Ｘと、偏心、振動変化
の警報設定レベルのパラメータ信号Ｙとを示している。

第５図において、回転数Ｎ１はターニング速度を、振動
偏心レベも回転し、回転数センサ（３）で歯車（２）の
凹凸を検知して第６図（ａ）に示すように出力し、回転
数検出用波形！肱形器α→で第６図（ｂ）に示すように
矩形波のパルス信号に変換する。このパルス信号を回転
数検出器αＱにおいて回転数が演算され、その結果が回
転数の速度信号として出力される。ターニング速度信号
器に）はあらかじめ内部に設定しているターニング回転
数域のターニング回転数Ｎ１と、回転数検出器ａ１から
の信号とが一致すると、ターニング中の信号を出力する
。また、歯車（２）の凹凸は回転数センサ（３）にて軸
変位信号として検知され、振動検出器αηにて回転数検
出用波形整形器（ト）のパルスル信列として出力する。

振動検出器（Ｌηからの軸変位信号は、偏心レベル比較
器勾へ入力され、偏心レベル設定器−にてあらかじめ設
定された軸変位設定レベルである振動偏心レベルＥ３と
比較されて、振動偏心レベルＥ３以下に軸変位信号が低
下したとき、ターニング完了検出器に）へ出力される。

ターニング完了検出器（ホ）はこの軸変位信号の低下と
ターニング速度信号器に）からのターニング中の信号に
より、ターニングが完了したことを検知し、ターニング
完了信号器（ハ）へ出力して、ターニング完了の表示と
、外部へ出力して例えば回転機械を起動する。

軸変位の異常警報検出は、速度−振動レベルパターン設
定器（ト）にて設定した第５図に示す回転数Ｎと振動偏
心レベルＥとのパラメータ信号Ｘと、回転数検出器α→
からの回転数信号及び振動検出器Ｑηからの軸変位信号
とを、速度−振動レベル演算器０１で比較演算し、その
結果の偏差信号を出力する。振動レベル比較器（ホ）は
この偏差信号と、振動レベル警報設定器に）にあらかじ
め設定された第６図に示すパラメータ信号Ｙとを比較し
、偏差信号が大きくなったときに警報器に）を動作させ
、軸変位、すなわち軸偏心や軸振動の異常を警報する。

次に位相角検出について説明する。回転マーク０青から
得られた第６図（ｃ）に示す位置検出用波形整形シーの
振動位相角の基準信号と、歯車（２）の凹凸変位と合っ
た第６図（ｂ）に示す回転数検出用波形整形器ａ４のパ
ルス信号と、歯車（２）と回転数センサ（３）との間隔
に応じた出力の第６図（ｄ）に示す振動検出器（ロ）の
振動レベル信号とを、偏心−振動位相角計測器に）に入
力する。偏心−振動位相角計測器（２）では、第６図（
ｃ）に示す位置検出用波形整形器に）の振動位相角の基
準信号が、回転マークα→が一回転する毎に、即ち８６
０度毎に入力されることにより、１６ｚ（ｂ）に示す回
転数検出用波形整形器（至）のパルス信号に位相角を与
える。この位相角が与えられたパルス信号と第６図（ｄ
）に示す振動検出器ａカの振動レベルとを重畳して、振
動レベルの最高のものを検出し、その位相角を位相角表
示器に）に表示させる。このようにして検出された軸位
置の反対部分に、例えば重り等を取付け、軸偏心を修正
する。

なお、上記冥施例では回転マークα噂を歯車（２）の凹
部の溝を深くして、他の溝と区別して信号を取出すよう
にしたが、溝を浅くして他の溝と区別してもよい。また
警報器（財）を１個設けた場合を示したが、振動レベル
設定器に）と振動レベル比較器に）とを複数個設けるこ
とにより、多段警報としてもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの、発明によれば、軸偏心計測と軸振動
計測と位相角計測とを回転数センサを用いて、回転数と
軸変位とをパターン化して計測し、かつ軸変位の位相角
をも計測するように構成したので、装置が安価にでき、
運転が容易となり、かつ精度の高いものが得られる効果
がある。

【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線図、第２
図及び第８図は第１図の動作説明図、第４図はこの発明
に係る振動監視装置の一実施例を示すブロック線図、第
６図及び第６図は第４図の動作説明図である。 図において、（１）は回転子、（２）は歯車、（３）は
回転数センサ、α→は回転マーク、に）は回転数検出用
波形整形器、０１は回転数検出器、（１７１は振動検出
器、（ト）は速度−振動レベルパターン設定器、Ｑｌは
速度−振動レベル演算器、翰は偏心レベル設定器、（ハ
）は偏心レベル比較器、（２）はターニング速度信号器
、（ハ）はターニング完了検出器、（ハ）はターニング
完了（Ｈ号器、に）は振動レベル警報設定器、（ホ）は
振動レベル比較８ｄ１（財）は警報器、（２）は位置検
出用波形整形器、■は偏心−振動位相角計測器、■は位
相角表示器である。なお図中同一符号は同一部分を示す
。 代理人　弁理士　大岩増雄 第１図 第２図 第３図 回転歓Ｎ 第４図 １６ 第５図 １ ０転数Ｎ→ 第６図 ＣＧ） （ｂ） （Ｃ） １」１１Ｌ」ＪＬ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　回転子の回転速度と軸振動変位と位相角とを検
   出するセンサ、前記センサの回転出力信号と軸振動変位
   出力信号とを設定された回転速度と軸変位レベルとのパ
   ラメータ信号と比較する速度−振動レベル演算器、及び
   前記センサの回転出力信号と軸変動変位出力信号と位相
   角出力信号とにより位相角を計測する偏心−振動位相角
   計測器を備え、低速回転域での軸偏心と高速回転域での
   軸振動と位相角とを監視するようにしたことを特徴とす
   る振動監視装置。
2. （２）速度−振動レベル演算器の出力は、設定された偏
   心並びに振動の警報設定レベルと振動レベル比較器で比
   較され、前記出力が前記警報設定レベルより大きければ
   警報器を動作させ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。
3. （３）　センサの回転速度出力信号が、設定されたター
   ニングの回転数域の値と等しく、かつ前記センサの軸振
   動変位出力信号が、設定された軸艇位設定レベル以下の
   とき、ターニング完了信号器を動作させるようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２
   ）項記載の振動監視装置。