JP2001330510A - 回転機械の異常診断方法 - Google Patents
回転機械の異常診断方法Info
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
- F16C17/24—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety
- F16C17/246—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety related to wear, e.g. sensors for measuring wear
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸受の摩耗に起因する異常を定量的にしかも
精度良く診断することできるようにした回転機械の異常
診断方法を提供する。 【解決手段】 回転軸の周方向に位相をずらして少なく
とも２個の振動検出器を機械本体のケーシングに配置
し、前記それぞれの振動検出器によって同時に検出され
た振動波形について周波数分析を行い、各々の振動波形
について、回転周波数を中心としてその前後の周波数域
を含む周波数帯域での振動振幅と、最も振動振幅の大き
い振動波形を基準として他の振動波形について回転周波
数での位相を求め、得られた振動振幅と位相から他の振
動検出器についてそれぞれの振動ベクトル３２を求め、
正常な状態において予め求めた基準振動ベクトル３１と
振動ベクトル３２との差の変化ベクトル３３をそれぞれ
求め、 変化ベクトル３３を所定の判断基準３４と比較
することにより、軸受の異常発生の確からしさを定量的
に判断する。
精度良く診断することできるようにした回転機械の異常
診断方法を提供する。 【解決手段】 回転軸の周方向に位相をずらして少なく
とも２個の振動検出器を機械本体のケーシングに配置
し、前記それぞれの振動検出器によって同時に検出され
た振動波形について周波数分析を行い、各々の振動波形
について、回転周波数を中心としてその前後の周波数域
を含む周波数帯域での振動振幅と、最も振動振幅の大き
い振動波形を基準として他の振動波形について回転周波
数での位相を求め、得られた振動振幅と位相から他の振
動検出器についてそれぞれの振動ベクトル３２を求め、
正常な状態において予め求めた基準振動ベクトル３１と
振動ベクトル３２との差の変化ベクトル３３をそれぞれ
求め、 変化ベクトル３３を所定の判断基準３４と比較
することにより、軸受の異常発生の確からしさを定量的
に判断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ等の回転機
械の異常診断方法に係り、特に、回転軸の軸受けの発す
る振動を検出して異常の有無を診断する回転機械の異常
診断方法に関する。
械の異常診断方法に係り、特に、回転軸の軸受けの発す
る振動を検出して異常の有無を診断する回転機械の異常
診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に発電プラントに用いられるポンプ
やタービンなどの回転機械では、運転中に、回転軸の軸
受に摩耗が進行し、何らかの異常が発生すると振動に変
化が現れる場合が多い。このため、この種の回転機械で
は、回転軸の軸受の異常の有無を常時監視する手法が従
来から採用されている。
やタービンなどの回転機械では、運転中に、回転軸の軸
受に摩耗が進行し、何らかの異常が発生すると振動に変
化が現れる場合が多い。このため、この種の回転機械で
は、回転軸の軸受の異常の有無を常時監視する手法が従
来から採用されている。
【０００３】図７は、振動の問題になる回転機械の一例
を示す。この図７において、５０は、羽根車が収容され
たケーシングで、５１ａ、５１ｂは、羽根車の回転軸を
回転自在に支持する軸受である。５２は駆動モータであ
る。
を示す。この図７において、５０は、羽根車が収容され
たケーシングで、５１ａ、５１ｂは、羽根車の回転軸を
回転自在に支持する軸受である。５２は駆動モータであ
る。
【０００４】軸受５１ａ、５１ｂで摩耗が進行していく
と、軸受のばね定数、減衰定数が低下し、軸振動が大き
くなる。そのままに放置していくと、羽根車がケーシン
グ５０と接触し、終いにはケーシング５０自体の振動が
大きくなって、ケーシング５０に接合されている配管等
に疲労破壊が生じるに至る。このような異常振動を未然
に防ぐために、予め軸受５１ａ、５１ｂには、許容され
る摩耗量が設定されており、通常は、定期的な分解点検
により、軸受けの摩耗量を計測し、軸受の寿命を監視し
ている。
と、軸受のばね定数、減衰定数が低下し、軸振動が大き
くなる。そのままに放置していくと、羽根車がケーシン
グ５０と接触し、終いにはケーシング５０自体の振動が
大きくなって、ケーシング５０に接合されている配管等
に疲労破壊が生じるに至る。このような異常振動を未然
に防ぐために、予め軸受５１ａ、５１ｂには、許容され
る摩耗量が設定されており、通常は、定期的な分解点検
により、軸受けの摩耗量を計測し、軸受の寿命を監視し
ている。
【０００５】また、軸受５１ａ、５１ｂには、振動を加
速度から評価するための加速度計５３ａ、５３ｂが軸受
ハウジングに取り付けられている。また、軸振動の周波
数解析を実施できるように軸振動計５４が配置されてい
る。振動の採取による軸受の異常を監視する場合、従来
は、回転軸の基準の周方向位置を検知するために回転パ
ルス計５５を利用して周波数解析を行い、加速度計５３
ａ、５３ｂ、軸振動計５４により検出した振動について
回転周波数での位相の大きさの絶対値から異常の有無を
判定している。
速度から評価するための加速度計５３ａ、５３ｂが軸受
ハウジングに取り付けられている。また、軸振動の周波
数解析を実施できるように軸振動計５４が配置されてい
る。振動の採取による軸受の異常を監視する場合、従来
は、回転軸の基準の周方向位置を検知するために回転パ
ルス計５５を利用して周波数解析を行い、加速度計５３
ａ、５３ｂ、軸振動計５４により検出した振動について
回転周波数での位相の大きさの絶対値から異常の有無を
判定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転機
械によっては、回転軸が外部に露出しておらずに回転パ
ルスを計測できない場合があり、そのような回転機械で
は、回転周波数での位相を求めることができないため、
軸受の異常診断を簡易に実施することができない状況が
ある。
械によっては、回転軸が外部に露出しておらずに回転パ
ルスを計測できない場合があり、そのような回転機械で
は、回転周波数での位相を求めることができないため、
軸受の異常診断を簡易に実施することができない状況が
ある。
【０００７】他方、振動の周波数解析による異常診断で
は、軸受の摩耗に起因する振動の変化は、ごくわずかで
あるので、軸受の摩耗量が許容値と比較してどうかとい
うような精度の高い診断までは困難であるのが実情であ
る。したがって、通常では、振動による監視を並行しな
がら、定期的に回転機械の分解点検を行って、軸受の摩
耗量を計測して寿命に達したかどうかを判断している。
実際問題としては、回転機械の分解点検は、大掛かりな
作業となることから頻度を多くすることができないこと
から、軸受の摩耗寿命に対して十分余裕があるにもかか
わらず早めに軸受を交換している場合が多い。
は、軸受の摩耗に起因する振動の変化は、ごくわずかで
あるので、軸受の摩耗量が許容値と比較してどうかとい
うような精度の高い診断までは困難であるのが実情であ
る。したがって、通常では、振動による監視を並行しな
がら、定期的に回転機械の分解点検を行って、軸受の摩
耗量を計測して寿命に達したかどうかを判断している。
実際問題としては、回転機械の分解点検は、大掛かりな
作業となることから頻度を多くすることができないこと
から、軸受の摩耗寿命に対して十分余裕があるにもかか
わらず早めに軸受を交換している場合が多い。
【０００８】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、軸受の摩耗に起因する異常を定
量的にしかも精度良く診断することできるようにした回
転機械の異常診断方法を提供することにある。
有する問題点を解消し、軸受の摩耗に起因する異常を定
量的にしかも精度良く診断することできるようにした回
転機械の異常診断方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載した発明は、軸受で支持された回
転軸を有する回転機械の運転中に発する振動の変化から
異常を診断する方法であって、回転軸の周方向に位相を
ずらして少なくとも２個の振動検出器を機械本体のケー
シングに配置し、前記それぞれの振動検出器によって同
時に検出された振動波形について周波数分析を行い、各
々の振動波形について、回転周波数を中心としてその前
後の周波数域を含む周波数帯域での振動振幅と、最も振
動振幅の大きい振動波形を基準として他の振動波形につ
いて回転周波数での位相を求め、得られた振動振幅と位
相から他の振動検出器についてそれぞれの振動ベクトル
を求め、正常な状態において予め求めた基準振動ベクト
ルと振動ベクトルとの差の変化ベクトルをそれぞれ求
め、前記変化ベクトルを所定の判断基準と比較すること
により、軸受の異常発生の確からしさを定量的に判断す
ることを特徴とするものである。
めに、請求項１に記載した発明は、軸受で支持された回
転軸を有する回転機械の運転中に発する振動の変化から
異常を診断する方法であって、回転軸の周方向に位相を
ずらして少なくとも２個の振動検出器を機械本体のケー
シングに配置し、前記それぞれの振動検出器によって同
時に検出された振動波形について周波数分析を行い、各
々の振動波形について、回転周波数を中心としてその前
後の周波数域を含む周波数帯域での振動振幅と、最も振
動振幅の大きい振動波形を基準として他の振動波形につ
いて回転周波数での位相を求め、得られた振動振幅と位
相から他の振動検出器についてそれぞれの振動ベクトル
を求め、正常な状態において予め求めた基準振動ベクト
ルと振動ベクトルとの差の変化ベクトルをそれぞれ求
め、前記変化ベクトルを所定の判断基準と比較すること
により、軸受の異常発生の確からしさを定量的に判断す
ることを特徴とするものである。
【００１０】この発明によれば、基準振動ベクトルに対
して比較対象の振動ベクトルがどの程度変化しているか
を両者の変化ベクトルに基づいて判断するため、容易に
振動計測、あるいは回転パルスが計測できない回転機械
について振動モードの変化を定量的に診断でき、また、
軸受摩耗によるわずかな振動モードの変化も捉えること
ができる。
して比較対象の振動ベクトルがどの程度変化しているか
を両者の変化ベクトルに基づいて判断するため、容易に
振動計測、あるいは回転パルスが計測できない回転機械
について振動モードの変化を定量的に診断でき、また、
軸受摩耗によるわずかな振動モードの変化も捉えること
ができる。
【００１１】また、請求項２に記載した発明は、上記請
求項１において、回転軸の周方向に位相をずらした少な
くとも２個の振動検出器を一の組として、他の組の少な
くとも２個の振動検出器を前記回転軸の軸方向の異なる
位置に配置することを特徴とするものである。この発明
によれば、より精度を高く振動モードの変化を検知する
ことができ、診断の確度を高めることができる。
求項１において、回転軸の周方向に位相をずらした少な
くとも２個の振動検出器を一の組として、他の組の少な
くとも２個の振動検出器を前記回転軸の軸方向の異なる
位置に配置することを特徴とするものである。この発明
によれば、より精度を高く振動モードの変化を検知する
ことができ、診断の確度を高めることができる。
【００１２】上記判断基準としては、請求項３に記載し
た発明のように、基準ベクトルの終点を中心として、異
常事象としての判断の基礎となるしきい値を半径とする
円からなり、前記変化ベクトルの前記円内における大き
さおよび方向から異常発生の確からしさを定量的に判断
するようにすることができる。
た発明のように、基準ベクトルの終点を中心として、異
常事象としての判断の基礎となるしきい値を半径とする
円からなり、前記変化ベクトルの前記円内における大き
さおよび方向から異常発生の確からしさを定量的に判断
するようにすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による回転機械の異
常診断方法の一実施形態について、添付の図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明による診断方法が適用
される回転機械の例としてのキャンドポンプ１０を模式
的に示している。このキャンドポンプ１０は、回転軸が
外部に露出していない構造のもので、従来技術で説明し
たように、外部から回転パルスが計測できない構造にな
っている。
常診断方法の一実施形態について、添付の図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明による診断方法が適用
される回転機械の例としてのキャンドポンプ１０を模式
的に示している。このキャンドポンプ１０は、回転軸が
外部に露出していない構造のもので、従来技術で説明し
たように、外部から回転パルスが計測できない構造にな
っている。
【００１４】このキャンドポンプ１０は、本体の下半分
が基礎台１１に埋設されるようにして設置されており、
羽根車１２と回転軸１３とロータ１４が一体となり、ケ
ーシング１５の内部に密封されている。回転軸１３は、
上部軸受１６と下部軸受１７によって回転自在に支持さ
れている。この上部軸受１６ａ、下部軸受１６ｂが摩耗
すると、軸受のばね定数や減衰定数が低下し、軸振動が
大きくなる。そのまま軸受の摩耗を放置していると、ケ
ーシング１５の振動が大きくなってケーシング１５に接
合されている図示しない配管等が疲労破壊するに至るこ
とがある。
が基礎台１１に埋設されるようにして設置されており、
羽根車１２と回転軸１３とロータ１４が一体となり、ケ
ーシング１５の内部に密封されている。回転軸１３は、
上部軸受１６と下部軸受１７によって回転自在に支持さ
れている。この上部軸受１６ａ、下部軸受１６ｂが摩耗
すると、軸受のばね定数や減衰定数が低下し、軸振動が
大きくなる。そのまま軸受の摩耗を放置していると、ケ
ーシング１５の振動が大きくなってケーシング１５に接
合されている図示しない配管等が疲労破壊するに至るこ
とがある。
【００１５】この上部軸受１６ａと下部軸受１６ｂの摩
耗に起因する振動の変化を振動の大きさだけでなく、振
幅および位相をもった振動モードの変化として定量的に
検出するために、ケーシング１５には次のような箇所に
加速度計が配設されている。
耗に起因する振動の変化を振動の大きさだけでなく、振
幅および位相をもった振動モードの変化として定量的に
検出するために、ケーシング１５には次のような箇所に
加速度計が配設されている。
【００１６】図２（ａ）は、ケーシング１５の下部に取
り付けた加速度計１７、１８の取付位置を示している。
この場合、加速度計１７と加速度計１８とは軸方向の位
置は同じであるが、周方向回転方向に９０度偏位した位
置関係にある。同様に、図２（ｂ）は、ケーシング１５
の上部に取り付けた加速度計１９、２０の取付位置を示
している。この場合、加速度計１９と加速度計２０は、
下部の加速度計１７と加速度計１８とは軸方向にずれた
位置関係にあるが、周方向回転方向の位置は下部の加速
度計１７、１８と同じに９０度偏位している位置関係に
ある。
り付けた加速度計１７、１８の取付位置を示している。
この場合、加速度計１７と加速度計１８とは軸方向の位
置は同じであるが、周方向回転方向に９０度偏位した位
置関係にある。同様に、図２（ｂ）は、ケーシング１５
の上部に取り付けた加速度計１９、２０の取付位置を示
している。この場合、加速度計１９と加速度計２０は、
下部の加速度計１７と加速度計１８とは軸方向にずれた
位置関係にあるが、周方向回転方向の位置は下部の加速
度計１７、１８と同じに９０度偏位している位置関係に
ある。
【００１７】このような４個の加速度計１７乃至２０に
より同時に振動の変化を計測して周波数分析を行い、以
下のようにして上部軸受１６ａと下部軸受１６ｂの摩耗
状態を診断する。
より同時に振動の変化を計測して周波数分析を行い、以
下のようにして上部軸受１６ａと下部軸受１６ｂの摩耗
状態を診断する。
【００１８】図３は、キャンドポンプ１０の運転中にお
ける回転周波数での振動モードを示している。ケーシン
グ下部の加速度計１７、１８により計測される振動モー
ドは、楕円２０ａ（正常時）、楕円２０ｂ（劣化時）の
波形で表示することができる。同様にケーシング上部の
加速度計１９、２０により計測される振動モードは、楕
円２１ａ（正常時）、楕円２１ｂ（軸受劣化時）で表示
することができる。正常な運転時と、軸受に劣化が生じ
たときとでは振動モードの波形が異なってくるので、両
者を比較することで軸受摩耗を診断できることがわか
る。例えば、両者について、振動波形の偏向方向及びそ
の長軸、短軸の大きさを比較することである程度の診断
は可能である。本発明では、具体的に以下のようにして
診断する。
ける回転周波数での振動モードを示している。ケーシン
グ下部の加速度計１７、１８により計測される振動モー
ドは、楕円２０ａ（正常時）、楕円２０ｂ（劣化時）の
波形で表示することができる。同様にケーシング上部の
加速度計１９、２０により計測される振動モードは、楕
円２１ａ（正常時）、楕円２１ｂ（軸受劣化時）で表示
することができる。正常な運転時と、軸受に劣化が生じ
たときとでは振動モードの波形が異なってくるので、両
者を比較することで軸受摩耗を診断できることがわか
る。例えば、両者について、振動波形の偏向方向及びそ
の長軸、短軸の大きさを比較することである程度の診断
は可能である。本発明では、具体的に以下のようにして
診断する。
【００１９】そこでまず、４個の加速度計１８乃至２０
により採取した振動を周波数分析することにより、それ
ぞれの振動について回転周波数を中心としてその前後の
周波数域を含む周波数帯域での振動振幅を求める。次い
で、求めた振動振幅のうち、振幅が大きいものを基準の
振動計として（ここでは例えば、加速度計１７で計測し
た振動の振幅が最も大きかったものとする。）、他の加
速度計１８、１９、２０で得た振動波形ついて、加速度
計１７の振動波形を基準としてその位相を算出する。
により採取した振動を周波数分析することにより、それ
ぞれの振動について回転周波数を中心としてその前後の
周波数域を含む周波数帯域での振動振幅を求める。次い
で、求めた振動振幅のうち、振幅が大きいものを基準の
振動計として（ここでは例えば、加速度計１７で計測し
た振動の振幅が最も大きかったものとする。）、他の加
速度計１８、１９、２０で得た振動波形ついて、加速度
計１７の振動波形を基準としてその位相を算出する。
【００２０】このようにして、例えば、加速度計１８で
得た振動波形については、図４において、それ自体の振
幅と、基準となる加速度計１７の振動波形に対して所定
の位相をもった振動ベクトル３２としてベクトル表示を
行うことができる。他の加速度計１９、２０のそれぞれ
で計測した振動について同じようにして振動ベクトルを
表示する。
得た振動波形については、図４において、それ自体の振
幅と、基準となる加速度計１７の振動波形に対して所定
の位相をもった振動ベクトル３２としてベクトル表示を
行うことができる。他の加速度計１９、２０のそれぞれ
で計測した振動について同じようにして振動ベクトルを
表示する。
【００２１】図４において、３１は、例えば、基準の振
動ベクトルであり、予め、図３（ａ）の正常な運転状態
において計測し、周波数分析を行ってそれぞれの加速度
計に対応させて求めておいた基準振動ベクトルである。
動ベクトルであり、予め、図３（ａ）の正常な運転状態
において計測し、周波数分析を行ってそれぞれの加速度
計に対応させて求めておいた基準振動ベクトルである。
【００２２】そこで、基準振動ベクトル３１に対して比
較対象の振動ベクトル３２がどの程度変化しているかを
みるために、両者のベクトル差の変化ベクトル３３を求
める。ここで、図８は、図２に示すような周方向に離れ
た２個の加速度計１７、１８により得た振動のリサージ
ュ波形の変化を示す。６１は、加速度計１８によるリサ
ージュ波形で、６２は加速度計１７によるリサージュ波
形である。軸受の摩耗の進行に起因する振動の変化の場
合、両者のリサージュ波形６１、６２の間に振幅の差は
少なく、軸受の摩耗を検知できない。しかしながら、図
９に示すように、リサージュ波形６１の加速度振幅ａ17
に対する振動ベクトル６３と、リサージュ波形６２の加
速度振幅ａ17とから加速度計１８の加速度計１７を基準
とする振動ベクトルを求めれば、加速度振幅ａ18の変化
ベクトル６５として、細い楕円が幅広の楕円となる変化
を検出することができる。
較対象の振動ベクトル３２がどの程度変化しているかを
みるために、両者のベクトル差の変化ベクトル３３を求
める。ここで、図８は、図２に示すような周方向に離れ
た２個の加速度計１７、１８により得た振動のリサージ
ュ波形の変化を示す。６１は、加速度計１８によるリサ
ージュ波形で、６２は加速度計１７によるリサージュ波
形である。軸受の摩耗の進行に起因する振動の変化の場
合、両者のリサージュ波形６１、６２の間に振幅の差は
少なく、軸受の摩耗を検知できない。しかしながら、図
９に示すように、リサージュ波形６１の加速度振幅ａ17
に対する振動ベクトル６３と、リサージュ波形６２の加
速度振幅ａ17とから加速度計１８の加速度計１７を基準
とする振動ベクトルを求めれば、加速度振幅ａ18の変化
ベクトル６５として、細い楕円が幅広の楕円となる変化
を検出することができる。
【００２３】次に、図４において、符号３４は、変化ベ
クトル３３について、軸受けの摩耗の進行が正常と異常
との間でどの程度のものであるかを判断するための基準
となるものである。この円３４は、基準ベクトル３１の
終点を中心として、上部軸受１６ａまたは下部軸受１６
ｂの摩耗が交換を必要とするような異常事象として認定
される程度に進んだとの判断の基礎となるしきい値を半
径とする円からなるもので、変化ベクトル３３の大きさ
が、異常と認定される前記しきい値を半径とする円３４
内において、その中心からどの程度離れているかをその
大きさおよび方向の両面から評価し、これにより異常発
生の確からしさを定量的に判断する。例えば、変化ベク
トル３３の終点が円３４に近づいているほど、摩耗が確
実に進行していると評価することができる。なお、図４
において、しきい値を半径とする円３４の替わりに、振
幅の大きさと位相について上下限値を設けるようにして
もよい。
クトル３３について、軸受けの摩耗の進行が正常と異常
との間でどの程度のものであるかを判断するための基準
となるものである。この円３４は、基準ベクトル３１の
終点を中心として、上部軸受１６ａまたは下部軸受１６
ｂの摩耗が交換を必要とするような異常事象として認定
される程度に進んだとの判断の基礎となるしきい値を半
径とする円からなるもので、変化ベクトル３３の大きさ
が、異常と認定される前記しきい値を半径とする円３４
内において、その中心からどの程度離れているかをその
大きさおよび方向の両面から評価し、これにより異常発
生の確からしさを定量的に判断する。例えば、変化ベク
トル３３の終点が円３４に近づいているほど、摩耗が確
実に進行していると評価することができる。なお、図４
において、しきい値を半径とする円３４の替わりに、振
幅の大きさと位相について上下限値を設けるようにして
もよい。
【００２４】このような異常事象に対する判断の確から
しさをより定量的にするために、図５に示すようなメン
バーシップ関数４１を利用して、しきい値ｓに対する上
記の変化ベクトル３３の大きさの割合を以って、異常事
象に対する確信度に置き換える。なお、このメンバーシ
ップ関数４１は、実際の事例による軸受摩耗量等を調べ
てその経験的なデータに基づいて、変化ベクトルの大き
さを軸受摩耗に起因する異常事象に関連付けて定量的に
評価できるように予め設定されているものである。な
お、正常な運転状態でも変化ベクトル３３は検出される
ことから、メンバーシップ関数４１には、所定の幅で不
感領域を設けている。
しさをより定量的にするために、図５に示すようなメン
バーシップ関数４１を利用して、しきい値ｓに対する上
記の変化ベクトル３３の大きさの割合を以って、異常事
象に対する確信度に置き換える。なお、このメンバーシ
ップ関数４１は、実際の事例による軸受摩耗量等を調べ
てその経験的なデータに基づいて、変化ベクトルの大き
さを軸受摩耗に起因する異常事象に関連付けて定量的に
評価できるように予め設定されているものである。な
お、正常な運転状態でも変化ベクトル３３は検出される
ことから、メンバーシップ関数４１には、所定の幅で不
感領域を設けている。
【００２５】なお、基準となる加速度計１８での振動の
振幅については、図６に示すようなメンバーシップ関数
４２を利用して、同じようにして、異常事象に対する確
信度を定量的に評価するようにしてもよい。この図６で
示すメンバーシップ関数４２では、振幅の場合、軸受摩
耗量が小さくても振幅が大きくなる場合があるため、下
限しきい値Ｓ1と上限しきい値Ｓ2が設定され、その中間
に不感領域が設定されている。
振幅については、図６に示すようなメンバーシップ関数
４２を利用して、同じようにして、異常事象に対する確
信度を定量的に評価するようにしてもよい。この図６で
示すメンバーシップ関数４２では、振幅の場合、軸受摩
耗量が小さくても振幅が大きくなる場合があるため、下
限しきい値Ｓ1と上限しきい値Ｓ2が設定され、その中間
に不感領域が設定されている。
【００２６】以上のようにして、定量的に得られた確信
度データと、実際の軸受摩耗の異常事例ごとに収集蓄積
されたデータとを比較することにより、相当の蓋然性を
以って軸受摩耗量を推定し、許容摩耗量との比較におい
て交換が必要がどうかの判断が可能となる。なお、軸受
摩耗だけでなく、確信度データを従来から行われている
プロセス量（電流、流量）とももにポンプの運転状態の
異常の有無を診断するデータとして利用ことも可能であ
る。
度データと、実際の軸受摩耗の異常事例ごとに収集蓄積
されたデータとを比較することにより、相当の蓋然性を
以って軸受摩耗量を推定し、許容摩耗量との比較におい
て交換が必要がどうかの判断が可能となる。なお、軸受
摩耗だけでなく、確信度データを従来から行われている
プロセス量（電流、流量）とももにポンプの運転状態の
異常の有無を診断するデータとして利用ことも可能であ
る。
【００２７】以上、本発明について加速度計を４個使用
した実施形態を挙げて説明したが、ケーシングの上下の
うち一方の方で異常に対して敏感な方の加速度計を２個
以上選定するようにしてもよい。
した実施形態を挙げて説明したが、ケーシングの上下の
うち一方の方で異常に対して敏感な方の加速度計を２個
以上選定するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、回転軸について外部から容易に振動計測や回
転パルスの計測がてきない回転機械について、軸受摩耗
等による異常を定量な確度をもって診断できるので、回
転機械の信頼性を向上させることが可能となる。
によれば、回転軸について外部から容易に振動計測や回
転パルスの計測がてきない回転機械について、軸受摩耗
等による異常を定量な確度をもって診断できるので、回
転機械の信頼性を向上させることが可能となる。
【００２９】また、軸受けの摩耗量についても定量的に
推定可能となるため、軸受の寿命を推定することがで
き、適正な時期に交換を実施で、適正な保守を実現する
ことができる。
推定可能となるため、軸受の寿命を推定することがで
き、適正な時期に交換を実施で、適正な保守を実現する
ことができる。
【図１】本発明による診断方法が適用される回転機械を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】本発明の一実施形態における加速度計の配置を
示す説明図。
示す説明図。
【図３】図２の加速度計により計測した振動モードの変
化を示す説明図。
化を示す説明図。
【図４】本発明の実施形態による振動ベクトル図。
【図５】本発明の実施形態において、診断データから確
信度を算出するメンバーシップ関数の例を示す説明図。
信度を算出するメンバーシップ関数の例を示す説明図。
【図６】他のメンバーシップ関数の例を示す説明図。
【図７】従来の回転機の診断方法の説明図。
【図８】周方向に離れた２個の加速度計により計測した
振動のリサージュ波形の変化を示す図。
振動のリサージュ波形の変化を示す図。
【図９】図８のリサージュ波形の振動ベクトルの変化を
示す図。
示す図。
１０ キャンドポンプ １１ 基礎台 １２ 羽根車 １３ 回転軸 １４ ロータ １５ ケーシング １６ 上部軸受 １７ 下部軸受 １７〜２０ 加速度計 ３１ 基準ベクトル ３２ 振動ベクトル ３３ 変化ベクトル ４１ メンバーシップ関数 ４２ メンバーシップ関数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｒ (72)発明者 大 森 修 一 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 渡 部 幸 夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 尾 崎 健 司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 薄 井 秀 和 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 鵜 原 義 彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G024 AD03 BA21 BA27 CA13 FA04 2G064 AA17 AB01 AB02 AB22 BA02 CC13 CC17 CC41 CC61 2G075 BA03 CA14 DA09 FA17 FB07 FB09 FB15 FC14 GA21 3J011 EA05 EA10 5H611 AA01 BB01 PP03 PP05 QQ09 RR00 UA04 UA05
Claims (4)
- 【請求項１】軸受で支持された回転軸を有する回転機械
の運転中に発する振動の変化から異常を診断する方法で
あって、 回転軸の周方向に位相をずらして少なくとも２個の振動
検出器を機械本体のケーシングに配置し、前記それぞれ
の振動検出器によって同時に検出された振動波形につい
て周波数分析を行い、 各々の振動波形について、回転周波数を中心としてその
前後の周波数域を含む周波数帯域での振動振幅と、最も
振動振幅の大きい振動波形を基準として他の振動波形に
ついて回転周波数での位相を求め、 得られた振動振幅と位相から他の振動検出器についてそ
れぞれの振動ベクトルを求め、 正常な状態において予め求めた基準振動ベクトルと振動
ベクトルとの差の変化ベクトルをそれぞれ求め、 前記変化ベクトルを所定の判断基準と比較することによ
り、軸受の異常発生の確からしさを定量的に判断するこ
とを特徴とする回転機械の異常診断方法。 - 【請求項２】前記回転軸の周方向に位相をずらした少な
くとも２個の振動検出器を一の組として、他の組の少な
くとも２個の振動検出器を前記回転軸の軸方向の異なる
位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の回転
機械の異常診断方法。 - 【請求項３】前記判断基準は、基準ベクトルの終点を中
心として、異常事象としての判断の基礎となるしきい値
を半径とする円からなり、前記変化ベクトルの前記円内
における大きさおよび方向から異常発生の確からしさを
定量的に判断することを特徴とする請求項１または２に
記載の回転機械の異常診断方法。 - 【請求項４】前記判断基準は、経験的に起こりうる異常
事象に対して予め設定されているメンバーシップ関数か
らなることを特徴とする請求項３に記載の回転機械の異
常診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000148144A JP4253104B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 回転機械の異常診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000148144A JP4253104B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 回転機械の異常診断方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001330510A true JP2001330510A (ja) | 2001-11-30 |
| JP4253104B2 JP4253104B2 (ja) | 2009-04-08 |
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345154A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Kyushu Electric Power Co Inc | 異常予兆検出方法および装置 |
| US7065469B2 (en) | 2002-09-27 | 2006-06-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Manufacturing apparatus and method for predicting life of a manufacturing apparatus which uses a rotary machine |
| JP2007010415A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 軸受異常診断システム、軸受異常診断装置及び軸受異常診断方法 |
| JP2007309861A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Hitachi Ltd | 原子炉冷却材再循環ポンプの軸傾き情報取得方法及び軸振動抑制方法 |
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| KR101249576B1 (ko) * | 2010-09-13 | 2013-04-01 | 한국수력원자력 주식회사 | 서포트 벡터 머신을 이용한 회전기계의 결함진단 방법 및 장치 |
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| KR101474187B1 (ko) | 2011-04-29 | 2014-12-17 | 에이비비 테크놀로지 아게 | 소자의 모니터링 방법 |
| EP3514389A1 (en) | 2017-12-28 | 2019-07-24 | Ebara Corporation | Pump apparatus, test operation method of pump apparatus, motor assembly and method for identifying abnormal vibration of motor assembly |
-
2000
- 2000-05-19 JP JP2000148144A patent/JP4253104B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP3514389A1 (en) | 2017-12-28 | 2019-07-24 | Ebara Corporation | Pump apparatus, test operation method of pump apparatus, motor assembly and method for identifying abnormal vibration of motor assembly |
| EP3748162A1 (en) | 2017-12-28 | 2020-12-09 | Ebara Corporation | Pump apparatus, test operation method of pump apparatus, motor assembly and method for identifying abnormal vibration of motor assembly |
| US11209008B2 (en) | 2017-12-28 | 2021-12-28 | Ebara Corporation | Pump apparatus, test operation method of pump apparatus, motor assembly and method for identifying abnormal vibration of motor assembly |
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