JP2019049532A - Diagnostic method and device of abnormality or degradation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異常又は劣化診断装置及び診断方法に関する。より詳細には、誘導モータトルクを、誘導モータ及び当該モータに接続された各種装置の異常・劣化診断指標とする装置及び方法に関する The present invention relates to an abnormality or deterioration diagnosis device and a diagnosis method. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for using an induction motor torque as an abnormality / deterioration diagnostic index for an induction motor and various devices connected to the motor.
誘導モータ（誘導電動機）は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する機能を有する機械要素である。このうち、三相誘導電動機は、三相交流電源から動力を得て、電磁誘導によって一次側から二次側に電力を送ることで動力を発生する電動機である。三相誘導電動機は火力発電所や原子力発電所などの各種大型プラントや、多量の流体を使用する工場など、主に産業分野において広く使用され、電動バルブ（電動弁）やアクチエータ、ジャッキ、ミキサーなど、様々な機械要素に接続され使用されている。これらの誘導電動機が使用される大型プラントや工場などにおいては、その設備の定期的な点検・検査が要求されるところであるが、誘導モータやそれに接続された電動バルブなどの機械要素においても異常又は劣化を診断する必要がある。しかし、異常又は劣化の判断に過大な時間を要すると、プラント稼働の効率性に問題が生じるために、判断には効率性が要求される。さらに、診断に正確性が欠ければ、事故の原因となる。さらに、安全性に問題があれば作業者における危険性を生じる。 An induction motor (induction motor) is a mechanical element having a function of converting electrical energy into kinetic energy. Among these, the three-phase induction motor is a motor that generates power by transmitting power from the primary side to the secondary side by electromagnetic induction to obtain power from a three-phase AC power supply. Three-phase induction motors are widely used mainly in the industrial field such as various large-scale plants such as thermal power plants and nuclear power plants, and factories using a large amount of fluid, and electrically operated valves (motorized valves), actuators, jacks, mixers, etc. , Used in connection with various machine elements. In large plants and factories where these induction motors are used, periodic inspections and inspections of their facilities are required, but also in mechanical elements such as induction motors and motor valves connected thereto It is necessary to diagnose deterioration. However, if it takes an excessive amount of time to judge an abnormality or deterioration, a problem arises in the efficiency of plant operation, and therefore the judgment is required to be efficient. Furthermore, if the diagnosis is not accurate, it will cause an accident. Furthermore, if there is a problem with the safety, it poses a danger to the workers.
このため、従来より各種の診断方法等が採用されているが、その一例として特許文献１がある。当該文献に記載の技術は、３相電源の３相電流のうち少なくとも２相の電流値と、３相電圧のうち少なくとも２相の電圧値を測定し、測定された３相の電流値、もしくは測定された２相の電流値より算出された３相の電流値と、測定された３相の電圧値、もしくは測定された２相の電圧値より算出された３相の電圧値との内積および外積を計算し、内積および外積と、誘導電動機の電気パラメータとに基づいて誘導電動機の回転角速度および駆動トルクを導出し、回転角速度および駆動トルクを、電動弁装置の異常および劣化診断の指標とするものである（請求項１）。 For this reason, although various diagnostic methods etc. are employ | adopted conventionally, there exists patent document 1 as the example. The technique described in the document measures at least two-phase current values of three-phase currents of a three-phase power supply and at least two-phase voltage values among three-phase voltages and measures three-phase current values or The inner product of the three-phase current value calculated from the measured two-phase current value and the three-phase voltage value measured from the three-phase voltage value measured or the two-phase voltage value measured Calculate the outer product, derive the rotational angular velocity and drive torque of the induction motor based on the inner product and the outer product, and the electric parameter of the induction motor, and use the rotational angular velocity and drive torque as indicators of abnormality and deterioration diagnosis of the motorized valve device (Claim 1).
しかし、上記方法及び装置においては、有効電力としての内積、無効電力としての外積を使用して、所定の計算モデルに基づきトルクを算出して判断を行う必要がある。そのためには、少なくとも２相以上の電流と、２相間以上の電圧を検知し、算出モデルを使用することが必要になる。また、プラントに使用されるバルブアクチュエータ等については、適切な診断にあたり、０トルクから非常に高いトルクまで、かなり広範囲に対応可能でなければならないが、実際のモータ特性は複雑であることから、精度について問題点がある。 However, in the above method and apparatus, it is necessary to calculate and judge torque based on a predetermined calculation model using an inner product as active power and an outer product as reactive power. For that purpose, it is necessary to detect a current of at least two or more phases and a voltage between two or more phases and use a calculation model. In addition, for valve actuators and the like used in the plant, in order to make appropriate diagnosis, it must be able to cope with a wide range from 0 torque to very high torque, but the actual motor characteristics are complicated, so accuracy There is a problem with
そこで、本発明は、少ない検知手段で、瞬時トルクを正確に導出可能であり、安全性及び安定性が高い診断装置及び診断方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has an object to provide a diagnostic device and a diagnostic method capable of accurately deriving an instantaneous torque with a small number of detection means, and having high safety and stability.
上記課題を解決するため、本発明は、誘導モータ及び当該誘導モータに接続された機械要素の診断方法であって、所定の誘導モータにつき、所定の電圧における、電流値とトルク値の対応関係を記録し、当該誘導モータにおける電源の電流値を検知し、検知された電流値を、当該対応関係に参照することで、当該電流値におけるトルク値を取得し、取得された当該トルク値を診断指標とすることからなる。 In order to solve the above-mentioned subject, the present invention is a diagnostic method of an induction motor and a machine element connected to the induction motor, and the correspondence relation between the current value and the torque value at a predetermined voltage for a predetermined induction motor. The torque value at the current value is acquired by recording, detecting the current value of the power supply in the induction motor, and referencing the detected current value to the correspondence relationship, and the acquired torque value as a diagnostic index It consists of making and.
また、３相電源に接続された誘導モータにおいて、１相の電流値のみを検出することが好適である。
また、電圧検出を行わないことが好適である。
また、検出された電圧により、補正されたトルク値を導出することが好適である。
また、電圧検出が１線間のみにて行われることが好適である。
また、機械要素が電動バルブ、バルブアクチエータ、電動ジャッキ、電動ミキサー及びこれらに接続された関連要素であることが好適である。
In addition, it is preferable to detect only the current value of one phase in an induction motor connected to a three-phase power supply.
Moreover, it is preferable not to perform voltage detection.
It is also preferable to derive a corrected torque value from the detected voltage.
Further, it is preferable that voltage detection be performed only between one line.
Further, it is preferable that the mechanical element is a motorized valve, a valve actuator, a motorized jack, a motorized mixer and related elements connected thereto.
さらに、本発明は、誘導モータ及び当該誘導モータに接続された機械要素の、異常又は劣化の診断装置であって、所定の誘導モータの所定の電圧における電流値と、当該電流値に対応するトルク値の対応関係を記録した記録手段と、当該誘導モータにおける電源の電流値を検出する検知手段と、検知された電流値を、前記電流値とトルク値の対応関係に参照する参照手段と、トルク値を指標とした異常又は劣化の判断手段を備えることからなる。 Furthermore, the present invention is a diagnostic device for an abnormality or deterioration of an induction motor and a machine element connected to the induction motor, the current value at a predetermined voltage of a predetermined induction motor, and the torque corresponding to the current value Recording means for recording the correspondence of values, detection means for detecting the current value of the power supply in the induction motor, reference means for referring the detected current value to the correspondence between the current value and the torque value, and torque It comprises providing the judgment means of abnormality or degradation which made the value the index.
また、３相電源に接続された誘導モータにおいて、１相のみに電流の検出手段が備えられることが好適である。
また、電圧検出手段を備えていないことが好適である。
また、電圧の検出手段が設けられ、記録手段が、複数の電圧下における対応関係を記録していることが好適である。
また、前記対応関係から、検出された電圧により補正を行いトルク値を導出する補正手段を備えることが好適である。
また、電圧検出手段が１線間のみにて設けられていることが好適である。
また、機械要素が電動バルブ、バルブアクチエータ、電動ジャッキ、電動ミキサー及びこれらに接続された関連要素であることが好適である。
In addition, in an induction motor connected to a three-phase power supply, it is preferable that only one phase be provided with current detection means.
Moreover, it is preferable that the voltage detection means is not provided.
Further, it is preferable that a voltage detection means be provided, and the recording means record correspondences under a plurality of voltages.
In addition, it is preferable to include a correction unit that performs correction with the detected voltage and derives a torque value from the correspondence relationship.
In addition, it is preferable that the voltage detection means be provided only between one line.
Further, it is preferable that the mechanical element is a motorized valve, a valve actuator, a motorized jack, a motorized mixer and related elements connected thereto.
さらに、本発明は、所定の電圧における前記電流値とトルク値の対応関係を、
電流を取得するための電流センサと、トルクを取得するための力センサにより、
動作時の電流とトルク値を同時に取得して得る方法からなる。
また、力センサが、ウォームシャフトの外部方向への力を検知することが好適である
また、力センサが、ひずみゲージ式力センサにより取得することが好適である。
Furthermore, the present invention relates to the correspondence between the current value and the torque value at a predetermined voltage,
With the current sensor for acquiring the current and the force sensor for acquiring the torque,
It consists of the method of acquiring simultaneously the current and the torque value at the time of operation.
Further, it is preferable that the force sensor detect a force in the outward direction of the worm shaft, and it is preferable that the force sensor be acquired by a strain gauge force sensor.
本発明では、電源に接続された誘導モータ、及び当該誘導モータに接続された機械要素、特に電動バルブやアクチエータなどの電動バルブ関連装置や電動ジャッキ、電動ミキサー関連装置の異常又は劣化の判断装置及び方法を提供するものであるが、各種又は個々の誘導モータにおいて、所定の電圧下における電流値とトルク値の関係は、その特性に応じたカーブを示し、１対１で定まることから、この１対１の電流−トルク対応関係を記録して、検出電流に対応するトルク値を直接獲得することを特徴とするものである。 In the present invention, an induction motor connected to a power source, and a machine element connected to the induction motor, particularly an apparatus for determining abnormality or deterioration of an electric valve related apparatus such as an electric valve or an actuator, an electric jack, or an electric mixer related apparatus A method is provided, but in various or individual induction motors, the relationship between the current value and the torque value under a predetermined voltage shows a curve according to its characteristics and is determined on a one-to-one basis. The current-torque correspondence relationship of pair 1 is recorded, and a torque value corresponding to the detected current is directly obtained.
具体的には、電流−トルク対応関係は、所定の電圧値において例えば図５に示すようなカーブを示す。このカーブが示すように、個々のモータ特性は、単純な曲線又は直線ではなく複雑な線形を示す。したがって、モデル化して算出された推定値ではなく、実測電流値と対応するトルク値を直接獲得する方がより精確に値を得ることが出来る。このため、図５に示すように、所望のモータの電流−トルク対応関係を実験等で予め取得しておく。対応関係は、検出を行うそのモータについて直接取得しておくことが好ましいが、一般的には、各社の型番が一致するモータであれば、同じモータ特性を示すため、対象となる型番に対応する、同一特性を有するデータを取得しておくことは効率の観点からは好ましい。 Specifically, the current-torque correspondence relationship shows a curve as shown, for example, in FIG. 5 at a predetermined voltage value. As this curve shows, the individual motor characteristics show a complex linear rather than a simple curve or straight line. Therefore, it is possible to obtain the value more accurately if the torque value corresponding to the measured current value is directly obtained instead of the estimated value calculated by modeling. Therefore, as shown in FIG. 5, the current-torque correspondence relationship of the desired motor is obtained in advance by experiment or the like. The correspondence relationship is preferably obtained directly for the motor to be detected, but in general, if the motors match the model numbers of the companies, they exhibit the same motor characteristics, and thus correspond to the target model numbers. It is preferable from the viewpoint of efficiency to obtain data having the same characteristics.
図５を例にとれば、電源の電圧が２００Ｖであり、検出電流が例えば２０Ａであれば、トルクが２Ｎｍであるとして出力する。このトルク値を、継続的に取得し、電動バルブやアクチエータの異常・劣化診断指標とする。この構成によれば、個別のモータ特性に応じた、実測の電流値に対応するトルク値を直接出力することが可能であることから、３相電源であれば１相の電流値を検知するだけで、高い精度のトルク値を得ることが可能になる。また、検知器数を減少させ装置構成の複雑化を避けることが可能になる。さらに、トルク値の導出も瞬時に行うことが可能であり効率的である。 Taking FIG. 5 as an example, if the voltage of the power supply is 200 V and the detected current is, for example, 20 A, the torque is output as 2 Nm. This torque value is continuously acquired and used as an abnormality / deterioration diagnostic index of the motorized valve or the actuator. According to this configuration, since it is possible to directly output the torque value corresponding to the measured current value according to the individual motor characteristics, in the case of a three-phase power supply, only one-phase current value is detected. It is possible to obtain a torque value with high accuracy. In addition, the number of detectors can be reduced to avoid complication of the device configuration. Furthermore, the torque value can be derived instantaneously, which is efficient.
本発明では電圧を測定せずともトルク値を取得可能である。電流については外被覆の上からクランプして検知器を設置することができるので、電圧を検知しない場合、完全に非接触でデータ採取を行うことが可能になり、検知器の設置時等における感電の危険等を避けることができる。さらに、異常・劣化判断においてはトルク値の変化量が重要であるところ、電圧値を検知しない態様にあっても、その変化量は正確に取得することが可能である。さらに、複数の電圧値における電流−トルク対応関係が取得してあれば、電源電圧に対応する対応関係を選択することで、正確なトルク値を導出することが可能である。 In the present invention, the torque value can be obtained without measuring the voltage. As for the current, the detector can be installed by clamping it from the top of the outer cover, so when not detecting the voltage, it becomes possible to perform data collection completely without contact, and electric shock at the time of installation of the detector etc. Can be avoided. Furthermore, although the change amount of the torque value is important in the abnormality / deterioration determination, even in the mode in which the voltage value is not detected, the change amount can be accurately acquired. Furthermore, if the current-torque correspondence relationship at a plurality of voltage values is acquired, it is possible to derive an accurate torque value by selecting the correspondence relationship corresponding to the power supply voltage.
また、本発明の態様としては、電圧を測定することも可能である。複数の電圧下における対応関係を取得しておけば、検出電圧に相応する対応関係を選択制御して、トルク値を取得することができる。このため、電圧を測定する場合、複数の電圧値における電流−トルク対応関係を取得しておくことが好ましい。また。記録されている電圧値と実測の電圧値に相違がある場合は、対応関係から取得されるトルク値に補正を行うことも可能である。例えば、図６において、実測の電圧値が２１０Ｖであるとすれば、そのトルク値は、２００Ｖと２２０Ｖの中間値であることが推定される。取得すべき電圧の対応関係としては、１００Ｖや２００Ｖなど，通常の定格電圧の他、最大・最小の想定電圧を取得しておけば、補正が容易となる。ただし、補正方法に関しては、トルクが供給電圧の２乗に比例することを利用して算出することが可能であるため、本発明によれば所定の電圧による電流−トルク対応関係が取得できれば、複数の電圧を取得することなく対応値を算出することも可能である。そして、上述の方法に限らず公知の様々な算出手段や方法を採用することが可能である。 Moreover, it is also possible to measure a voltage as an aspect of this invention. By acquiring correspondences under a plurality of voltages, it is possible to select and control the correspondences corresponding to the detected voltages to acquire torque values. For this reason, when measuring a voltage, it is preferable to acquire the current-torque correspondence in a several voltage value. Also. If there is a difference between the recorded voltage value and the actually measured voltage value, it is also possible to correct the torque value acquired from the correspondence relationship. For example, in FIG. 6, if the measured voltage value is 210 V, it is estimated that the torque value is an intermediate value between 200 V and 220 V. As the correspondence relationship of the voltage to be acquired, if the maximum and minimum assumed voltages other than the normal rated voltage such as 100 V and 200 V are acquired, the correction becomes easy. However, since it is possible to calculate that the torque is proportional to the square of the supply voltage, the correction method can be calculated according to the present invention, as long as the current-torque correspondence relationship with the predetermined voltage can be obtained. It is also possible to calculate the corresponding value without acquiring the voltage of. And it is possible to adopt not only the above-mentioned method but various publicly known calculation means and methods.
装置の具体的な構成の１例としては、３相電源と誘導モータ間の１相の電流値を測定する電流検知器と、制御装置から構成される。制御装置は、シグナルコンディショナー、Ａ／Ｄ変換器、記録装置、相電流−トルク導出部、異常・劣化判定部、警告信号発生部等から構成される。電流検知器から取得された電流は、シグナルコンディショナー及びＡ／Ｄ変換器を介して、増幅等調整された後にデジタル値化される。記録装置には、モータの電流−トルク対応関係が記録されている。相電流−トルク導出部は、取得された電流値から、電流−トルク対応関係を参照して、トルク値を導出する。導出されたトルク値が、異常・劣化判断の指標として使用される。指標が許容範囲を超え、異常・劣化ありと判断された場合、警告信号が発生される。したがって、本発明は誘導モータのトルク値を判断指標として要求される機械要素であれば適用可能であり、電動バルブ、アクチエータ、電動ジャッキ、電動ミキサーにのみ制限されるものではない。 One example of a specific configuration of the device includes a current detector that measures a current value of one phase between a three-phase power supply and an induction motor, and a control device. The control device includes a signal conditioner, an A / D converter, a recording device, a phase current-torque deriving unit, an abnormality / deterioration determining unit, a warning signal generating unit, and the like. The current obtained from the current detector is digitized after being adjusted, for example, by amplification via a signal conditioner and an A / D converter. In the recording device, the current-torque correspondence relationship of the motor is recorded. The phase current-torque deriving unit derives a torque value from the acquired current value with reference to the current-torque correspondence relationship. The derived torque value is used as an indicator of abnormality / deterioration judgment. If the indicator exceeds the allowable range and it is determined that there is an abnormality or deterioration, a warning signal is generated. Therefore, the present invention is applicable to any mechanical element that requires the torque value of the induction motor as a judgment index, and is not limited to only the motorized valve, the actuator, the motorized jack, and the motorized mixer.
さらに、電圧を検知する実施態様の場合、１線間において検知器を設置する。検知された電圧に対応する電流−トルク対応関係を参照し、トルク値を導出する。また、実測の電圧に相違がある場合、相電流−トルク導出部において補正を行い、トルク値を導出する。 Furthermore, in the case of the embodiment for detecting voltage, a detector is installed between one line. The torque value is derived with reference to the current-torque correspondence relationship corresponding to the detected voltage. In addition, when there is a difference in measured voltage, correction is performed in the phase current-torque deriving unit to derive a torque value.
そして、電流値とトルク値の対応関係の取得方法としては、電流を取得するための電流センサと、トルクを取得するための力センサにより、動作時の電流とトルク値を同時に取得して得ることが可能である。当該方法は、より具体的にはウォーム軸の外部方向への力を、ひずみゲージ式力センサにより取得する方法として実現される。力センサは、弁閉方向ではトルクスプリングに対する圧縮応力として検知する。このため、トルク値Ｔは、弁棒の推力にウォームギアの半径（ピッチ円半径）を乗じた値、すなわちウォームギアの半径（ウォームギアの中心からウォームシャフト迄の距離）Ｌ×検出された力Ｎとして算出することができる。 Then, as a method of acquiring the correspondence relationship between the current value and the torque value, it is possible to simultaneously obtain the current and the torque value at the time of operation by the current sensor for acquiring the current and the force sensor for acquiring the torque. Is possible. The said method is implement | achieved more specifically as a method of acquiring the force to the outward direction of a worm shaft by a strain gauge type force sensor. The force sensor detects as compressive stress on the torque spring in the valve closing direction. Therefore, the torque value T is calculated as a value obtained by multiplying the thrust of the valve rod by the radius of the worm gear (pitch circle radius), that is, the radius of the worm gear (the distance from the center of the worm gear to the worm shaft) L × the detected force N can do.
従来は、一部のアクチュエータは開閉ともに同一トルクスプリングを使用しているところ、バネ定数（実トルクと実撓み量の関係）を取得して算出又は推定することにより電動弁を診断する方法がある。しかし、当該方法は開閉のバネが異なるアクチュエータやウォーム軸がスライドしないアクチュエータには適用できない。また、バネ定数を測定する特殊な複合センサーが必要なため装置が複雑化し大型化してしまう。また、アクチュエータの負荷トルクが変動すると消費電力が変化することに着目して電動弁を診断する装置もあるが、摩擦、効率及びモータ個体差等の弁固有の誤差要因を把握し補正する手段が無く、診断の正確さに課題があった。また、トルクスイッチの回転角をトルクに換算して電動弁を診断する方法があるが、現場で高精度に回転角を測定することが困難で精度に課題があった。 Conventionally, while some actuators use the same torque spring for opening and closing, there is a method of diagnosing a motorized valve by acquiring and calculating or estimating the spring constant (the relationship between the actual torque and the actual deflection amount) . However, the method can not be applied to actuators having different open / close springs or actuators in which the worm shaft does not slide. In addition, since a special composite sensor for measuring the spring constant is required, the device becomes complicated and enlarged. In addition, there is also a device that diagnoses the motorized valve by paying attention to the fact that the power consumption changes when the load torque of the actuator fluctuates, but a means to grasp and correct error factors inherent in the valve such as friction, efficiency and individual motor differences Without, there was a problem in the accuracy of diagnosis. In addition, there is a method of diagnosing the motor-operated valve by converting the rotation angle of the torque switch into torque, but it is difficult to measure the rotation angle at the site with high accuracy, and there is a problem in accuracy.
しかし、開閉のバネが異なるアクチュエータやウォームシャフトがスライドしないアクチュエータであっても開閉に使用するモータは同一である。また、ハウジング外部に向けて作用する力（通常閉）は汎用ロードセル等の荷重センサ（ひずみゲージ式力センサ）で測定できる。そこで、トルクと同時に電流を計測して電動弁の電流−トルク特性を把握しておき、トルクを直接計測できない方向（通常開）は電流のみを測定してトルクに換算するものである。実トルクにて電流とトルクの関係を較正しているため、本発明の方法によれば、所定電圧による電流値とトルク値の対応関係を、個別のモータ特性に応じて正確な値が得られる。 However, even in the case of actuators having different opening and closing springs and actuators in which the worm shaft does not slide, motors used for opening and closing are the same. Further, the force (normally closed) acting toward the outside of the housing can be measured by a load sensor (strain gauge type force sensor) such as a general purpose load cell. Therefore, the current-torque characteristic of the motor-operated valve is grasped by measuring the current simultaneously with the torque, and in the direction (normally open) where the torque can not be measured directly, only the current is measured and converted into the torque. Since the relation between current and torque is calibrated with actual torque, according to the method of the present invention, the correspondence between the current value and the torque value at a predetermined voltage can be accurately obtained according to the individual motor characteristics. .
対応関係を取得していれば、診断にあたっては、一相の電流のみを測定することにより開閉両方の正確なトルクが分かるため短時間に精度よく診断や傾向監視を実施できる。また、収録装置を簡略化できるため常設も容易になる。更に、電圧も測定すれば電圧変動によるトルクへの影響の補正が可能であり、測定する電流または電圧の相数を増やせば回転方向の判別も容易になる。さらに、外部方向への力（原則として弁閉方向）のみから対応関係を取得することができるため、各センサは外付けで対応することができる。したがって、対応関係の取得、検知から診断まで、高効率かつ正確に行うことを可能にしている。 If the correspondence relationship is acquired, in the diagnosis, by measuring only the current of one phase, accurate torques of both the switching and the switching can be known, so that diagnosis and trend monitoring can be performed accurately in a short time. In addition, since the recording apparatus can be simplified, permanent installation becomes easy. Furthermore, if the voltage is also measured, the influence of the voltage fluctuation on the torque can be corrected, and if the number of phases of the current or voltage to be measured is increased, the determination of the rotation direction becomes easy. Further, since the correspondence relationship can be obtained only from the force in the outward direction (in principle, the valve closing direction), each sensor can be externally provided. Therefore, it is possible to perform the correspondence relationship acquisition, detection, and diagnosis with high efficiency and accuracy.
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施の一例であり、電圧検知をしない態様である。図２は、図１の実施態様における診断のフロー図である。 FIG. 1 is an example of implementation of the present invention, and is an aspect in which voltage detection is not performed. FIG. 2 is a flow chart of diagnosis in the embodiment of FIG.
３相電源２と誘導モータ３（誘導電動機）が接続され、誘導モータ３は、電動バルブやアクチエータ等の電動バルブ機構４に接続される。電流検知器５が３相電源のうちＵ相に設置され、制御装置１と接続されている。 A three-phase power supply 2 and an induction motor 3 (induction motor) are connected, and the induction motor 3 is connected to an electric valve mechanism 4 such as an electric valve or an actuator. The current detector 5 is installed in the U phase of the three-phase power supply and connected to the control device 1.
電流検知器５が検知した相電流は、シグナルコンディショナー６で増幅等され、Ａ／Ｄ変換器７を介して、デジタル信号に変換される。記録装置８は、少なくとも１つの電圧下における誘導モータ３の電流−トルク対応関係を記録している。記録態様は、データベースにおいて直接記録されている他、関数化されて記録されている場合、両者併用されている場合など、様々な態様があり得る。 The phase current detected by the current detector 5 is amplified by the signal conditioner 6 and converted into a digital signal through the A / D converter 7. The recording device 8 records the current-torque correspondence relationship of the induction motor 3 under at least one voltage. The recording mode may be variously recorded, such as being directly recorded in a database, being functioned and recorded, or being used in combination.
相電流−トルク導出部９は、検出された電流値から、記録装置８に記録された電流−トルク対応関係と参照し、トルク値を取得する。検出は継続的に行われ、トルク値はその変動と共に記録される。なお、電圧が複数記録されている場合には、当該電源に対応する電圧を選択して導出する。 The phase current-torque deriving unit 9 obtains a torque value from the detected current value by referring to the current-torque correspondence relationship recorded in the recording device 8. The detection takes place continuously and the torque value is recorded along with its fluctuations. When a plurality of voltages are recorded, the voltage corresponding to the power supply is selected and derived.
異常・劣化判断部１０において、導出されたトルク値を指標として異常・劣化の判断を行う。例えば、トルク値およびその変動量など、トルク値を指標とした値が、所定の許容基準又は判断基準を超えた場合は、異常又は劣化しているものとして判断を行う。 The abnormality / deterioration judging unit 10 judges the abnormality / deterioration using the derived torque value as an index. For example, when a torque value and a value such as a fluctuation amount thereof that is an index of the torque value exceed a predetermined tolerance standard or judgment standard, the determination is made as being abnormal or deteriorated.
異常又は劣化があると判断された場合、警告信号発生部１１により警告信号が発せられる。警告信号は、異常等の通知としてディスプレイ等に表示される場合や、緊急停止など、様々な態様において使用される。 When it is determined that there is an abnormality or deterioration, the warning signal generation unit 11 issues a warning signal. The warning signal is used in various modes such as when it is displayed on a display or the like as a notification of an abnormality or the like, or in an emergency stop.
図３は、本発明の実施の一例であり、電圧検知を行う態様である。図４は、図３の実施態様における、相間電圧による補正を行う場合のフロー図である。 FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, which is an aspect in which voltage detection is performed. FIG. 4 is a flowchart of the case of performing correction with inter-phase voltage in the embodiment of FIG.
図３の態様においては、基本的な構成は図１と異なるところはないが、相違点としては、１線間（Ｕ相とＶ相間）の電圧を検知する検知器１２が設けられ、制御装置１の電圧センサ１３と連動して検知される。また、記録装置８には複数の電圧下における電流−トルク対応関係が記録されている。さらに、電圧補正部１４が設けられている。 In the embodiment of FIG. 3, the basic configuration is not different from that of FIG. 1, but the difference is that a detector 12 for detecting a voltage between one line (between U phase and V phase) is provided. This is detected in conjunction with the voltage sensor 13 of FIG. Further, the current-torque correspondence relationship under a plurality of voltages is recorded in the recording device 8. Furthermore, a voltage correction unit 14 is provided.
相電流−トルク導出部９は、検知された電圧に相当する電流−トルク対応関係を選択し、検知された電流値からトルク値を導出する。また、検出された電圧に相当する電流−トルク対応関係が存在しない場合、記録された複数の電圧下における電流−トルク対応関係を参照して、補正を行いトルク値を導出する。導出されたトルク値は、図１の態様と同様に、異常又は劣化の診断指標として使用される。 The phase current-torque deriving unit 9 selects a current-torque correspondence relationship corresponding to the detected voltage, and derives a torque value from the detected current value. When there is no current-torque correspondence corresponding to the detected voltage, correction is performed with reference to the current-torque correspondence under a plurality of recorded voltages to derive a torque value. The derived torque value is used as a diagnostic index of abnormality or deterioration, as in the embodiment of FIG.
図７は、電流−トルク対応関係を取得するための、電流センサ１５及び荷重センサ１６の配置例を示す図である。モータ１７の回転力は、ウォームシャフト１８へ伝わり、ウォーム１９を介してウォームホイール２０へ伝わり、弁棒２１が上下する。閉動作のとき、ウォームシャフト１８は、外方向への力を発生させ、トルクスプリング２２を縮ませる。この力を荷重センサ１６が検知する。荷重センサ１６の設置は、例えばトルクスプリング２２の固定のための先端カバーを外して外付けで取り付けることができる。トルク値Ｔは、ウォームギア２０の半径Ｌ×荷重センサが検知した力Ｎにより算出され、図６のような所定の電圧値における電流−トルク対応関係を取得することができる。 FIG. 7 is a view showing an arrangement example of the current sensor 15 and the load sensor 16 for acquiring the current-torque correspondence relationship. The rotational force of the motor 17 is transmitted to the worm shaft 18, transmitted to the worm wheel 20 via the worm 19, and the valve rod 21 moves up and down. In the closing operation, the worm shaft 18 generates an outward force to contract the torque spring 22. The load sensor 16 detects this force. The load sensor 16 can be mounted externally by removing the end cover for fixing the torque spring 22, for example. The torque value T is calculated from the radius L of the worm gear 20 by the force N detected by the load sensor, and the current-torque correspondence relationship at a predetermined voltage value as shown in FIG. 6 can be acquired.
本発明の以上の構成によれば、安全性及び安定性が高く、瞬時トルクをより早く正確に導出可能であり、正確な異常・劣化判断を行うことが可能となる。 According to the above configuration of the present invention, safety and stability are high, the instantaneous torque can be derived more quickly and accurately, and it becomes possible to make an accurate abnormality / deterioration judgment.
１ 制御装置
２ ３相電源
３ 誘導電動機
４ 電動バルブ機構
５ 電流検知器
６ シグナルコンディショナー
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 記録装置
９ 相電流−トルク導出部
１０ 異常・劣化判断部
１１ 警告信号発生部
１２ 検知器
１３ 電圧センサ
１４ 電圧補正部
１５ 電流センサ
１６ 荷重センサ
１７ モータ
１８ ウォームシャフト
１９ ウォーム
２０ ウォームホイール
２１ 弁棒
２２ トルクスプリング
Reference Signs List 1 controller 2 three-phase power source 3 induction motor 4 motorized valve mechanism 5 current detector 6 signal conditioner 7 A / D converter 8 recording device 9 phase current-torque deriving unit 10 abnormality / deterioration judging unit 11 alarm signal generating unit 12 detection 13 Voltage sensor 14 Voltage correction unit 15 Current sensor 16 Load sensor 17 Motor 18 Worm shaft 19 Worm 20 Worm wheel 21 Valve rod 22 Torque spring
Claims (16)
当該誘導モータにおける電源の電流値を検知し、
検知された電流値を、当該対応関係に参照することで、当該電流値におけるトルク値を取得し、
取得された当該トルク値を診断指標とすることを特徴とする誘導モータ及び当該誘導モータに接続された機械要素の診断方法。 For a given induction motor, record the correspondence between the current value and the torque value at the given voltage,
Detect the current value of the power supply in the induction motor
By referring to the detected current value to the corresponding relationship, a torque value at the current value is acquired,
An induction motor characterized by using the acquired torque value as a diagnostic index, and a diagnosis method of a machine element connected to the induction motor.
所定の誘導モータの所定の電圧における電流値と、当該電流値に対応するトルク値の対応関係を記録した記録手段と、
当該誘導モータにおける電源の電流値を検出する検知手段と、
検知された電流値を、前記電流値とトルク値の対応関係に参照する参照手段と、
トルク値を指標とした異常又は劣化の判断手段を備えることを特徴とする誘導モータ及び当該誘導モータに接続された機械要素の診断装置。 A diagnostic device for abnormality or deterioration,
Recording means for recording a correspondence between a current value at a predetermined voltage of a predetermined induction motor and a torque value corresponding to the current value;
Detection means for detecting the current value of the power supply in the induction motor;
Reference means for referring the detected current value to the correspondence between the current value and the torque value;
An induction motor comprising: a judging means of abnormality or deterioration using a torque value as an index; and a diagnostic device of a machine element connected to the induction motor.
記録手段が、複数の電圧下における対応関係を記録していることを特徴とする請求項７又は８に記載の診断装置。 Means for detecting voltage are provided,
9. The diagnostic apparatus according to claim 7, wherein the recording unit records correspondences under a plurality of voltages.
電流を取得するための電流センサと、トルクを取得するための力センサにより、
動作時の電流とトルク値を同時に取得して前記対応関係を得る方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the correspondence relationship is obtained,
With the current sensor for acquiring the current and the force sensor for acquiring the torque,
A method of simultaneously acquiring the current and torque value at the time of operation to obtain the correspondence.
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