JP6918893B2 - 異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、回転機械の軸受の異常を検出可能な異常検出装置に関する。

従前から、ビル等の給水先に給水する給水装置として、ポンプと、ポンプを駆動するモータと、を備える構成が知られている。このような給水装置は、例えば長期の運転により、モータの転がり軸受の内輪及び外輪の転動体が移動する軌道面に傷が生じたり、転動体に傷が生じたり、転がり軸受に塵埃が浸入したり、または、転がり軸受のグリースが不足ことによる潤滑不足が生じたりする、等の異常が生じる場合がある。軸受は、これらの異常が生じると、異常がない場合に比較して振動が大きくなる。

そこで、異常を判断する為に、検査対象の音を音響センサで検出し、この検出結果に基づいて検出対象の異常を判断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、軸受の振動を振動センサで検出し、この検出結果に基づいて軸受の異常を判断する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１２６４０号公報 特開２００３−１４８３９１号公報

上述した音響センサや振動センサにより振動を検出し、この検出結果に基づいて異常の判断をする技術には、以下の問題があった。すなわち、軸受の異常の判断には、音響センサや振動センサの検出値に基づいて軸受の異常の判断に用いる判定値を試験により決定し、この判定値と実際の運転時の検出値とを比較する方法が考えられる。しかしながら、判定値は給水装置を製造する工場での音響センサや振動センサの検出値に基づいて試験により決定され、判定値と比較される実際の運転時の検出値は、給水装置が使用される設置現場での音響センサや振動センサの検出値である。そして、給水装置を製造する工場での給水装置の設置条件、及び給水装置を使用する設置現場での給水装置の設置条件が異なることで、軸受の異常判断の精度が低下する問題がある。

すなわち、給水装置の設置現場は例えば、マンション、アパート、オフィスビル、工場等、様々な給水現場であり、そのそれぞれにおいて、例えば各ポンプの吸込側及び吐出側の配管の支持形態、ポンプの防振用の防振架台、アンカー打設の有無等が異なる。そして、これら設置現場での給水装置の設置条件は、給水装置を製造する工場での給水装置の設置条件とも異なる。

このように、給水装置を製造する工場での給水装置の設置条件、及び給水装置が使用される設置現場での給水装置の設置条件が異なることが、音響センサや振動センサの検出値に影響を及ぼすことで、音響センサや振動センサの検出値に基づいて算出される、軸受の異常の判断に用いる値の正確な比較ができず、結果、軸受の異常判断の精度が低下する虞が生じる。

さらに、モータは、最小回転速度から最大回転速度までの周波数帯域で駆動するので、軸受の異常を判断する為に、モータの最小回転速度から最大周波数までの音響センサや振動センサによる多くの試験による判定値が必要であり、異常の判断の為の工程が複雑になる。

そこで本発明は、軸受の異常の判断の工程が複雑になること防止し、かつ、回転機械の軸受の異常の検出精度を向上できる異常検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る異常検出装置は、回転軸及び前記回転軸を支持する軸受を具備する回転機械の前記軸受の振動または音圧を検出する検出器と、前記検出器の検出値をフーリエ変換して振幅スペクトルを演算し、前記軸受の異常により前記振幅スペクトルが増加する周波数を含む複数の所定周波数帯域の前記振幅スペクトルを記憶可能な記憶部と、前記回転機械が設置現場に設置された後、前記回転機械の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでの前記回転機械の初期の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて正常な初期データとして前記記憶部に記憶し、前記複数の回転速度範囲のいずれかでの前記回転機械の初期以降の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて運転データとして前記記憶部に記憶し、前記初期データ及び前記運転データを比較して、前記運転データを前記初期データで除算した値である比率が一定の閾値以上である場合、前記軸受に異常があると判断して警報を送信する制御部と、を備える。前記初期データ及び前記運転データは、前記検出器の検出値をフーリエ変換して得られる前記複数の所定周波数帯域内における振幅スペクトルの最大ピーク値である。

本発明によれば、軸受の異常の判断の工程が複雑になることを防止しつつ、回転機械の軸受の異常の検出精度を向上できる異常検出装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を示す正面図。 同給水装置の構成を一部断面で示す側面図。 同給水装置に用いられる異常検出装置の検出器及びその近傍の構成を一部断面で示す側面図。 同検出器の構成を示す断面図。 同異常検出装置の構成を示すブロック図。 同異常検出装置に用いられる記憶部に記憶される軸受の異常の判断に用いられる所定周波数帯域の初期データ、運転データ、及び閾値を示す説明図。 同検出器の検出値をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域での周波数及び振幅スペクトルの関係を示すグラフ。 同異常検出装置による軸受異常の有無の判断の一例を示す流れ図。 同異常検出装置の変形例に係る記憶部に記憶される軸受の異常の判断に用いられる所定周波数帯域の初期データ、及び閾値を示す説明図。 同モータの回転数を検出する為に用いられる、同検出器の検出値をフーリエ変換して得られる周波数と振幅スペクトルの関係を示すグラフ。

以下、本発明の第１の実施形態に係る給水装置１０を、図１乃至図８を用いて説明する。図１は、給水装置１０の構成を示す正面図である。図２は、給水装置１０の構成を一部断面で示す側面図である。図３は、給水装置１０に用いられる異常検出装置１３０の検出器１４０及びその近傍の構成を一部断面で示す側面図である。図５は、異常検出装置１３０の構成を示すブロック図である。図６は、異常検出装置１３０に用いられる記憶部１５０に記憶される軸受３７の異常の判断に用いられる所定周波数帯域の初期データＦ、運転データＣ、及び閾値Ｔを示す説明図である。図７は、検出器１４０の検出値をフーリエ変換した所定周波数帯域での周波数及び振幅スペクトルの関係を示すグラフである。図７では、横軸が周波数（Ｈｚ）であり、縦軸が振幅スペクトル値（ｄＢ）を示している。図８は、異常検出装置１３０による軸受異常の有無の判断の一例を示す流れ図である。

図１及び図２に示すように、給水装置１０は、ベース２０と、ベース２０上に配置された複数のポンプ装置３０と、複数のポンプ装置３０の二次側にそれぞれ接続される複数の吐出管４０と、各吐出管４０に設けられる複数の逆止弁５０と、各吐出管４０に設けられる複数の開閉弁６０と、複数の吐出管４０を連結する連結管７０と、連結管７０に設けられる接続管８０と、接続管８０に設けられる蓄圧装置９０と、各ポンプ装置３０の二次側の流量をそれぞれ検出する複数の流量検出器１００と、連結管７０内の圧力を検出する圧力検出器１１０と、各ポンプ装置３０の動作を制御する制御装置１２０と、を備える。

また、給水装置１０は、給水装置１０に用いられる回転機械の軸受の異常を検出する異常検出装置１３０を備える。回転機械は、回転軸と、回転軸を支持する軸受と、を備える機械である。給水装置１０に用いられる回転機械は、例えば、ポンプ装置３０に用いられるモータ３１及びポンプ３２である。給水装置１０は、ポンプ装置３０により水源の水を圧送し、吐出管４０及び連結管７０を介して給水先に給水する。

ポンプ装置３０は、モータ３１と、ポンプ３２と、モータ３１及びポンプ３２を接続する主軸３３と、軸封装置３４と、を備える。ポンプ装置３０は、一次側が、受水槽等の水源に接続される。ポンプ装置３０は、例えば、主軸３３が重力方向に沿って延設され、モータ３１がポンプ３２の上部に配置された、所謂立型多段タービンポンプである。ポンプ装置３０は、例えば３台設けられる。

モータ３１は、制御装置１２０の後述する制御基板１２２に収納されたインバータに電気的に接続される。モータ３１は、例えば、モータフレーム３５と、固定子と、回転子と、回転軸３６と、ポンプ３２側の軸受３７と、ポンプとは反対側の軸受と、を備える。

モータフレーム３５は、例えば、内部に固定子及び回転子を収納するフレーム本体３８と、フレーム本体３８のポンプ３２側に固定され、ポンプ３２側の軸受３７が固定され、ポンプ３２の上部に固定されるモータブラケット３９と、を備える。

フレーム本体３８は、ポンプ３２側が開口を有する筒状に構成される。
図３に示すように、モータブラケット３９は、筒状に構成されるブラケット本体３９ａと、ブラケット本体３９ａの一端に設けられる底壁部３９ｂと、を有する。

ブラケット本体３９ａは、例えば、円筒状に構成される。ブラケット本体３９ａの内周面は、嵌め合いにより軸受３７を固定可能に形成される。ブラケット本体３９ａは、例えばフランジ３９ｃを有する。フランジ３９ｃは、図１及び図２に示すように、例えばボルト等の固定部材３９ｄにより，フレーム本体３８に固定される。底壁部３９ｂは、回転軸３６の一部を配置する孔が形成される
固定子及び回転子は、フレーム本体３８内に収容される。
回転軸３６は、回転子に固定される。回転軸３６は、主軸３３に連結される。

図３に示すように、軸受３７は、転がり軸受けである。軸受３７は、外輪３７ａと、内輪３７ｂと、玉等の複数の転動体３７ｃと、を備える。

外輪３７ａは、嵌め合いによりモータブラケット３９の内周面に固定される。また、外輪３７ａは、例えば、押え板３７ｄにより、モータブラケット３９に固定される。具体的には、外輪３７ａは、押え板３７ｄが回転軸３６の軸方向に当接することで、回転軸３６の軸方向に固定される。押え板３７ｄは、ボルト等の固定部材３７ｅにより、モータブラケット３９に固定される。外輪３７ａの内周面には、転動体３７ｃが移動する軌道面が構成される。

内輪３７ｂは、内側に回転軸３６を挿通し、回転軸３６に固定される。内輪３７ｂの外周面には、転動体３７ｃが移動する軌道面が構成される。複数の転動体３７ｃは、外輪３７ａの軌道面及び内輪３７ｂの軌道面間に設置され、外輪３７ａ及び内輪３７ｂに保持される。

図１及び図２に示すように、ポンプ３２は、例えば、下端側に吸込口３２ａ及び吐出口３２ｂを有する。ポンプ３２は、吸込口３２ａが受水槽等の水源に流体的に接続され、吐出口３２ｂが吐出管４０に接続される。

ポンプ３２は、例えば、吸込口３２ａ及び吐出口３２ｂを構成するケーシング３２ｃと、ケーシング３２ｃ上に複数配置される中間ケーシングと、中間ケーシング上に配置されるケーシングカバー３２ｄと、複数の中間ケーシング内に配置され、主軸３３に固定される複数のインペラと、ケーシングカバー３２ｄに設けられ、複数の中間ケーシングを覆う管ケーシング３２ｅと、を備える。

ケーシングカバー３２ｄは、ポンプ３２の上面を覆うとともに、例えば、ボルト等の固定部材３２ｆを介してモータ３１のモータブラケット３９が固定される。具体的には、ケーシングカバー３２ｄは、その上部に、モータブラケット３９が載置される。固定部材３２ｆは、例えば、ケーシングカバー３２ｄの上部とモータ３１の下部を固定する。

管ケーシング３２ｅは、ケーシング３２ｃ及びケーシングカバー間に設けられ、内周面と複数のポンプケーシングの外周面との間に、ケーシングカバー３２ｄからケーシング３２ｃの吐出口３２ｂへの流路を構成する。

主軸３３は、例えば、軸継手３３ａ等を介してモータ３１の回転軸３６に連結される。
軸封装置３４は、ケーシングカバー３２ｄ及び主軸３３の間を軸封する。軸封装置３４は、例えば、メカニカルシールである。

図１に示すように、吐出管４０は、一端が各ポンプ３２の吐出口３２ｂに、他端が連結管７０に、それぞれ接続される。吐出管４０は、例えば、少なくとも一部が重力方向に沿って延設される。

逆止弁５０は、ポンプ３２の二次側であって、且つ、連結管７０の一次側に、例えば、各吐出管４０にそれぞれ設けられる。逆止弁５０は、吐出管４０内でポンプ３２へ向かう水の逆流を防止する。

開閉弁６０は、例えば、吐出管４０と連結管７０との接続部に隣接する位置に設けられる。開閉弁６０は、吐出管４０から連結管７０に連続する流路を開放または閉止する。
図１及び図２に示すように、連結管７０は、複数の吐出管４０の他端を連結する。また、連結管７０は、給水先に連通する配管が接続される。連結管７０は、各吐出管４０を通過した水を合流させ、接続された配管に連通する二次側への流路を形成する。
図１に示すように、蓄圧装置９０は、接続管８０に例えば複数設けられる。蓄圧装置９０は、接続管８０を介して連結管７０に流体的に連続する。

流量検出器１００は、各ポンプ３２の二次側の流量を検出可能に、例えば各吐出管４０にそれぞれ設けられる。信号線等を介して制御基板１２２に電気的に接続される。流量検出器１００は、信号を制御基板１２２に送信する。

圧力検出器１１０は、連結管７０に設けられる。圧力検出器１１０は、連結管７０内の圧力を検出可能に構成される。圧力検出器１１０は、信号線等を介して制御基板１２２に電気的に接続される。圧力検出器１１０は、検出した圧力を信号に変換し、信号を制御基板１２２に送信する。

制御装置１２０は、ボックス１２１と、ボックス１２１内に収容される制御基板１２２と、を備える。制御基板１２２は、流量検出器１００と、圧力検出器１１０とが、電気的に接続される。制御基板１２２は、流量検出器１００及び圧力検出器１１０の検出結果に基づいて、ポンプ装置３０を制御する。制御基板１２２は、例えば、複数のポンプ装置３０を交互運転制御する。交互運転制御は、複数のポンプ装置３０が１台ずつ順番で駆動される制御である。

図５に示すように、異常検出装置１３０は、給水装置１０に用いられる回転機械の軸受の振動、もしくは音圧を検出可能に構成される検出器１４０と、軸受の異常の判断に用いるために、あらかじめ定められた所定周波数帯域や閾値を記憶する記憶部１５０と、検出器１４０の検出結果より演算される運転データと記憶部１５０に記憶された初期データとの比較に基づいて軸受の異常の判断を行う制御部１６０と、を備える。異常検出装置１３０は、例えば、回転機械の一例であるポンプ装置３０が備えるモータ３１の軸受３７の異常を検出する。

軸受３７は、異常が生じると、正常な状態に比較して大きく振動する。軸受３７の異常は、例えば、軌道面や転動体３７ｃの傷が生じることや、複数の転動体３７ｃの間に塵埃等の異物が浸入することにより発生する。

軸受３７は、軌道面や転動体３７ｃの傷が生じることにより、回転軸３６の軸方向に直交する方向に、正常な状態に比較して大きく振動する。軸受３７は、複数の転動体３７ｃの間に塵埃等の異物が浸入することにより、回転軸３６の軸方向に直交する方向に、正常な状態に比較して大きく振動する。軸受３７の振動は、軸受３７が固定されるモータブラケット３９に伝わり、モータブラケット３９を振動させる。

なお、軸受３７の振動は、直接的にまたは間接的に検出可能である。軸受３７の振動を直接的に検出するとは、軸受３７の例えば外輪３７ａの振動を検出することである。軸受３７の振動を間接的に検出するとは、軸受３７の振動が伝播して振動する部材例えばモータブラケット３９の振動を検出することである。

軸受３７の音圧を検出することは、軸受３７の振動により生じる空気の振動を直接的または間接的に検出することである。軸受３７の振動により生じる空気の振動を間接的に検出するとは、軸受３７の振動により生じる他の部材の振動により生じる空気の振動を検出することである。

本実施形態では、検出器１４０は、軸受３７の振動が伝播するモータブラケット３９の振動による空気の振動を検出することで、軸受３７の振動による空気の振動を間接的に検出する構成を、一例として用いる。

図３及び図５に示すように、検出器１４０は、マイクロフォン１４１と、基板１４３と、マイクロフォン１４１及び基板１４３を収容するケース１４２と、ケース１４２に設けられる密閉カバー１４８と、を備える。検出器１４０は、検出値を例えばアナログ信号で出力する。

マイクロフォン１４１は、空気の振動を検出可能に構成される。本実施形態では、マイクロフォン１４１は、一例としてチップとして構成されており、基板１４３に実装される。マイクロフォン１４１は、外郭を構成するケースの内部に振動板１４１ａ等を有しており、このケースには振動板１４１ａに空気の振動を伝播する為の孔１４１ｂが形成される。孔１４１ｂは、所謂検出孔である。マイクロフォン１４１は、この孔１４１ｂが基板１４３側に向く姿勢で、基板１４３に実装される。マイクロフォン１４１は、振動板１４１ａの振動により、空気の振動を検出する。マイクロフォンは、検出結果に応じた信号を出力する。

基板１４３は、例えば、電源ノイズ対策の為のコンデンサや、マイクロフォン１４１の検出結果を増幅する増幅回路が設けられる。基板１４３は、図３に示すように、信号線１４３ｂが接続される。また、基板１４３は、マイクロフォン１４１の検出結果に応じた信号を、信号線１４３ｂを介して出力する。

また、基板１４３のマイクロフォン１４１と対向する部位には、孔１４３ａが形成される。孔１４３ａは、基板１４３を貫通する。孔１４３ａは、マイクロフォン１４１の孔を介して振動板１４１ａと対向する。マイクロフォン１４１の孔及び振動板１４１ａは、例えば、孔１４３ａの軸線上に配置される。孔１４３ａは、例えば、基板１４３のマイクロフォン１４１が実装される主面と反対側の面からマイクロフォン１４１が実施される面に向かって縮径する孔に形成される。孔１４３ａのマイクロフォン１４１側の一端の内径は、マイクロフォン１４１のケースの、振動板１４１ａに対向する孔と同径または略同径に形成される。

ケース１４２は、例えば取付金具１４４により、モータブラケット３９の外周面に接触する位置に固定される。

ケース１４２は、内部に、マイクロフォン１４１及び基板１４３を収容する収容スペースＳを有する。ケース１４２は、例えば、ケース本体１４６と、ケースカバー１４７と、を備える。

ケース本体１４６は、ケースカバー１４７との間に収容スペースＳを構成する。ケース本体１４６は、例えば一面が開口する矩形の箱状に形成される。ケース本体１４６の内面には、例えば、リブ１４６ａが形成される。リブ１４６ａは、ケースカバー１４７との間に基板１４３を狭持することで、基板１４３をケース１４２に固定する。

ケースカバー１４７は、ケース本体１４６の開口端面に設けられる。ケースカバー１４７は、ケース本体１４６との間を密閉する。ケースカバー１４７は、例えば、ねじ等の固定部材１４７ａにより、ケースカバー１４７に固定される。ケースカバー１４７には、密閉カバー１４８の一部を配置する孔１４７ｂが形成される。孔１４７ｂは、ケースカバー１４７を貫通しており、収容スペースＳに連通する。また、孔１４７ｂは、その軸方向で、基板１４３の孔１４３ａと並ぶ。

密閉カバー１４８は、ケースカバー１４７に設けられる。密閉カバー１４８は、モータブラケット３９の外周面等の接触対象に密着可能な弾性体から形成される。密閉カバー１４８は、例えばゴムから形成される。

密閉カバー１４８は、例えば、一部がケースカバー１４７の孔１４７ｂに配置される筒状の本体１４８ａと、本体１４８ａの孔１４７ｂからケース１４２外に出る部分に設けられるフランジ部１４８ｂと、を有する。

本体１４８ａは、孔１４７ｂの内面との間を密閉する。本体１４８ａの基板１４３側の端面は、基板１４３の、マイクロフォン１４１が実装される一方の主面に対して他方の主面に当接する。本体１４８ａは、例えば、円筒状に構成される。本体１４８ａの内径は、基板１４３側に向かって漸次縮径する。

本体１４８ａは、基板１４３の孔１４３ａと同軸に配置される。本体１４８ａの基板１４３側の一端の内径は、孔１４３ａの密閉カバー１４８側の内径と同径または略同径に形成される。このように、本体１４８ａの孔１４８ｄ、及び基板１４３の孔１４３ａは、互いに連続する。

フランジ部１４８ｂは、例えば環状に構成される。フランジ部１４８ｂは、ケースカバー１４７との間を密閉する。

本体１４８ａ及びフランジ部１４８ｂのモータブラケット３９側の端面１４８ｃは、軸受３７または軸受３７の振動を受けて振動する部材に密着される面に構成される。本実施形態では、端面１４８ｃは、一例として、モータブラケット３９の外周面に密着する面に構成される。端面１４８ｃは、例えば、モータブラケット３９の外周面に押し付けられることでモータブラケット３９の外周面に倣って変形してモータブラケット３９の外周面に密着する。端面１４８ｃは、例えば、モータブラケット３９の外周面など、接触対象にならう曲面に形成されてもよい。

このように、本実施形態では、孔１４８ｄ及び孔１４３ａにより、密閉カバー１４８のモータブラケット３９の外周面に密着する端面１４８ｃから、ケース１４２内まで延びる孔が構成される。

このように構成される検出器１４０は、密閉カバー１４８の端面１４８ｃがモータブラケット３９の外周面に密着する位置に設置された状態で、モータブラケット３９の外周面からマイクロフォン１４１の振動板１４１ａまでの距離が、マイクロフォン１４１の最高応答周波数の半波長以下となる長さとなるよう、構成される。

このように構成される検出器１４０は、図２に示すように、例えば、モータブラケット３９に、取付金具１４４により固定される。モータブラケット３９は、検出器１４０が固定されるポンプ３２側の軸受３７側の一例である。

取付金具１４４は、図３に示すように、モータ３１側に固定されることで、検出器１４０を、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６に直交する方向に平行となる姿勢で、密閉カバー１４８の端面１４８ｃをモータブラケット３９の外周面に密着させる。

図３に示すように、取付金具１４４は、例えば、ポンプ３２のケーシングカバー３２ｄをモータ３１に固定する固定部材３２ｆにより、ケーシングカバー３２ｄに固定される。ケーシングカバー３２ｄは、モータ３１側の一例である。モータ３１側は、モータ３１に限定されず、モータ３１の周囲の構成も含む。

取付金具１４４は、例えば、側面視でＬ字形状に構成される。具体的には、取付金具１４４は、第１部分１４４ａと、第２部分１４４ｂと、を有する。

第１部分１４４ａは、固定部材３２ｆが挿通される孔１４４ｃが形成される。第２部分は、検出器１４０が固定される。検出器１４０は、例えば、ねじ等の固定部材１４４ｄにより固定される。

記憶部１５０は、例えば、制御部１６０と同じ基板に搭載され、ボックス１２１内に収容される。制御部１６０と同じ基板とは、例えば、制御部１６０が搭載される基板である。記憶部１５０は、あらかじめ定めた所定周波数帯域や閾値に加えて、軸受３７の異常の有無の判断に用いられる値であり、検出器１４０の検出値をフーリエ変換して得られた振幅スペクトルに基づく初期データ及び運転データを記憶可能に構成される。また、記憶部１５０は、軸受３７の異常を判断する為の情報や値を記憶する。

また、記憶部１５０は、給水装置１０の複数のポンプ装置３０のそれぞれに対応する複数のデータテーブルを有する。本実施形態では、記憶部１５０は、３台のポンプ装置３０の１台に対応する第１のデータテーブル、他の１台のポンプ装置３０に対応する第２のデータテーブル、残りの１台のポンプ装置３０に対応するデータテーブルを有する。

検出器１４０の検出結果に基づいて記憶される初期データ及び運転データは、検出器１４０の検出値をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルを演算して得られる。

初期データＦ及び運転データＣは、例えば、検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値である。初期データＦ及び運転データＣは、制御部１６０により算出されて、制御部１６０により記憶部１５０に記憶される。そしてこの初期データＦ及び運転データＣは、検出器１４０が設けられるポンプ装置３０に応じて、第１のデータテーブル、第２のデータテーブル、第３のデータテーブルにひもづけられる。

ここでいう、初期データＦとは、給水装置１０が設置現場に設置された後、モータ３１が、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれで初期に駆動されたときの、検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値である。ここで言う初期の駆動とは、例えば、給水装置１０が設置現場に設置された後の初回の駆動、または、給水装置１０が設置された後の初回を含む所定の複数回の駆動である。ここで言う、所定の複数回は、例えば２回や３回であり、任意に決定できる。初期の駆動回数は、初回の１回または所定の複数回を任意に設定できる。

例えば、初期の駆動が１回に設定される場合は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでの初回の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値が初期データＦとして記憶部１５０に記憶される。

初期の駆動が複数回例えば３回である場合は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでの初回の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値、２回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値、及び３回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値のうち最大値が、初期データＦとして記憶される。または、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでの初回の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値、２回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値、及び３回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値の平均値が、初期データＦとして記憶される。

運転データＣとは、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでのモータ３１の初期の駆動以降の駆動、すなわち初期と設定された回数以降のモータ３１の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値であり、記憶部１５０に更新される。例えば、初期として３回が設定されている場合は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでのモータ３１の４回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値が運転データＣとして記憶され、その後モータ３１の５回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの累積値が演算されると、運転データＣが記憶部１５０に更新される。

なお、ここで言う所定周波数帯域について説明する。所定周波数帯域は、軸受３７の異常を検出するに適した周波数帯域である。図７に示すように、軸受３７に異常が生じると、モータ３１の回転速度に関わらず、検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる振幅スペクトルが、特定の周波数で、軸受３７が正常であるときに比較して大きくなる傾向にある。軸受３７の異常を検出するに適した周波数帯域とは、上述のように、軸受３７に異常が生じることで振幅スペクトルが大きくなる周波数を含む周波数帯域である。所定の周波数帯域は、単数または複数が設定される。なお、所定の周波数帯域の幅は、任意に設定できる。

単数すなわち１つの周波数帯域が所定周波数帯域として設定される場合、所定周波数帯域は、本実施形態では、例えば、２５００〜３５００（Ｈｚ）である。

複数の所定周波数帯域を設定する場合の一例を説明する。人間の可聴周波数帯域は概ね５０〜２０ｋＨｚとされており、５０〜２５００Ｈｚの帯域は、人間の会話に使われる帯域のため、人間にとって不愉快な周波数ではない。この為、複数の所定周波数帯域を設定する場合の一例としては、人間にとって不愉快となる周波数帯域を複数の周波数帯域に分け、これら複数の周波数帯域をそれぞれ所定周波数帯域として設定する。具体例としては、２５００〜１０ｋＨｚを複数の周波数帯域に分割して、それぞれの周波数帯域を所定周波数帯域として設定する。なお、これら複数の周波数帯域のそれぞれでは、軸受３７に異常が生じることで、いずれかの周波数において、検出器１４０の検出をフーリエ変換することで得られる振幅スペクトルが大きくなる。

また、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分ける一例について説明する。本実施形態では、モータ３１の最小回転速度は、例えば６４（Ｈｚ）であり、最大回転速度は、７５（Ｈｚ）である。本実施形態では、複数の回転速度範囲として、一例として図６に示すように、回転速度範囲６４〜６６（Ｈｚ）と、回転速度範囲６６〜６８（Ｈｚ）と、回転速度範囲６８〜７０（Ｈｚ）と、回転速度範囲７０〜７２（Ｈｚ）と、回転速度範囲７２〜７４（Ｈｚ）と、回転速度範囲７４〜７５（Ｈｚ）と、が設定される。

記憶部１５０に記憶される、軸受３７の異常を判断する為に用いられる情報や値は、軸受３７の異常を検出するに適した所定周波数帯域の情報と、軸受３７の異常の検出に用いられる初期データＦと運転データＣの比較用の閾値Ｔと、給水装置１０が備える複数のポンプ装置３０の異常を判断する順番を示す情報と、検出器１４０による検出のタイミングの情報と、検出器１４０により軸受３７の情報を検出する時間間隔の情報と、異常振動カウンタである。

軸受３７の異常を検出するに適した周波数帯域は、検出器１４０が設けられるポンプ装置３０に応じたデータテーブルにひもづけられる。

閾値Ｔは、軸受３７の異常の判断に用いられる。ここで言う、軸受３７の異常の状態は、例えば、注意レベルの状態であるプレアラーム状態である。プレアラーム状態は、軸受３７の交換を要しない程度の異常の状態である。閾値Ｔは、軸受３７の正常であるときの初期データと、初期データ取得以降の運転データとを比較して、その比率との大小を判定する値である。

閾値Ｔは、例えば、所定周波数帯域と、モータ３１の回転速度範囲に応じて設定される。なお、ここで言うモータ３１の回転速度は、１秒間当たりのモータ３１の回転数である。

２５００〜３５００（Ｈｚ）に設定された所定周波数帯域に対しては、例えば、図６に示すように、モータ３１の回転速度範囲６４〜６６（Ｈｚ）には、閾値Ｔは、２が設定される。モータ３１の回転速度範囲６６〜６８（Ｈｚ）には、閾値Ｔは、２が設定される。モータ３１の回転速度範囲６８〜７０（Ｈｚ）には、閾値Ｔは、２が設定される。モータ３１の回転速度範囲７０〜７２（Ｈｚ）には、閾値Ｔは、２が設定される。モータ３１の回転速度範囲７２〜７４（Ｈｚ）には、閾値Ｔは、３が設定される。モータ３１の回転速度範囲７４〜７５（Ｈｚ）には、閾値Ｔは、３が設定される。

複数の所定周波数帯域が設定される場合は、閾値Ｔは、複数の所定周波数帯域ごとに、図６に示すようにモータ３１の回転速度範囲のそれぞれに設定される
検出器１４０により軸受３７の情報を検出するタイミングの情報は、例えば、本実施形態では、制御部１６０は、１０秒毎である。検出器１４０により軸受３７の情報を検出する時間間隔の情報は、例えば、３秒間である。すなわち、検出器１４０は、１０秒おきに、３秒間、軸受３７の振動を検出する。

異常振動カウンタは、制御部１６０による警報の送信に必要な、異常判断の回数である。本実施形態では、異常振動カウンタは、例えば初期値として３が記憶される。

制御部１６０は、例えばボックス１２１内に収容される。制御部１６０は、信号線１４３ｂを介して、マイクロフォン１４１の検出値が送信される。また、制御部１６０は、制御基板１２２から、駆動しているポンプ装置３０に関する情報を受信する。駆動しているポンプ装置３０に関する情報は、駆動しているポンプ装置３０を示す号機ナンバー、及び駆動しているポンプ装置３０のモータ３１の回転速度の情報である。

また、制御部１６０は、検出器１４０の検出値から初期データＦ及び運転データＣを算出する。例えば、モータ３１の初期の駆動時において１０秒間隔で検出器１４０により実施される３秒間の検出値をＡＤ（Analog Digital）変換した後に、フーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値に基づいて初期データＦを求める。モータ３１の初期以降の駆動時において、例えば１０秒間隔で検出器１４０により実施される例えば３秒間の検出値をＡＤ変換した後に、フーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値を運転データＣとする。ここで、検出器１４０により検出が行われる時間間隔を一例として１０秒としたが、これは任意に設定できる。検出器１４０による検出を行う時間を一例として３秒としたが、これは任意に設定できる。

さらに具体的には、制御部１６０は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までの複数の回転速度範囲のそれぞれでの初期の駆動時すなわち最初もしくは複数回の駆動時の検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値Ｄを、初期データＦとして記憶部１５０に記憶する。

初期データＦは、本実施形態では、モータ３１の最小回転速度６４（Ｈｚ）から最大回転速度７５（Ｈｚ）までの回転速度範囲を、６分割したそれぞれに記憶される。具体的には、図６に示すように、モータ３１の６４〜６６（Ｈｚ）の回転速度範囲と、６６〜６８（Ｈｚ）の回転速度範囲と、６８〜７０（Ｈｚ）の回転速度範囲と、７０〜７２（Ｈｚ）の回転速度範囲と、７２〜７４（Ｈｚ）の回転速度範囲と、７４〜７５（Ｈｚ）の回転速度範囲である。図６には、初期データＦの一例が示されている。

また、制御部１６０は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までの上述の複数の回転速度範囲のそれぞれの初期の駆動以降すなわち２回目または複数回目以降の駆動時の検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値Ｄを、運転データＣとして記憶部１５０に記憶し、更新する。

また、制御部１６０は、初期データＦに対する運転データＣの比率Ｒ（Ｒ＝Ｃ／Ｆ）を算出する。そして、制御部１６０は、比率Ｒと閾値Ｔとを比較して、軸受３７の異常の有無を判断する。図６には、運転データＣの一例が示されている。

具体的には、制御部１６０は、比率Ｒが閾値Ｔ以上であると、軸受３７に異常があると判断する。制御部１６０は、軸受３７に異常があると判断すると、警報を外部装置に送信する。ここで言う外部装置は、軸受３７に異常が生じていることを、作業者等に報知可能な装置であり、例えば、モニタ、スピーカ等である。これら外部装置は、制御部１６０から警報を受信すると、表示や音により、周囲に報知する。制御部１６０は、軸受３７の異常を判断すると、警報の送信を継続する。

また、制御部１６０は、軸受３７に異常があると判断して警報を外部装置に送信している状態において、外部より警報送信停止の要請を受けると、警報の送信を停止可能に構成される。また、制御部１６０は、記憶部１５０に記憶された初期データＦを削除可能に構成される。

制御部１６０に、警報送信の停止を要請する信号や、記憶部１５０に記憶された初期データＦの削除を要請する削除信号を送信する為の操作部１８０が、例えばボックス１２１内に設けられてもよい。この操作部１８０は、電気的に制御部１６０に接続されており、操作されると制御部１６０に、警報送信の停止を要請する信号や削除信号を送信する。

この操作部１８０は、例えば共通の構成であってもよく、操作に応じて、警報送信停止の信号、または削除信号を送信する。例えば、操作部１８０が釦である構成では、操作部１８０の押し込み操作が所定時間以下であると、操作部１８０は、制御部１６０に、警報送信の停止要請信号を送信する。操作部１８０の押し込み操作が所定時間を超えると、操作部１８０は、制御部１６０に、削除信号を送信する。なお、警報送信の停止要請の為の操作部、及び記憶部１５０に記憶された初期データＦの削除要請の為の操作部は、異なる構成であってもよい。

または、リモコン等の外部装置から送信された、警報送信の停止要請の信号及び削除信号を受信するための受信部が、例えばボックス１２１内に設けられてもよい。ここで言う受信部は、無線で送信された信号を受信する構成でもよいし、または、外部装置の信号線が接続される接続部であってもよい。制御部１６０は、操作部または外部装置から、警報送信の停止要請信号を受信すると、警報の送信を停止する。また、制御部１６０は、操作部または外部装置から、削除信号を受信すると、記憶部１５０に記憶された初期データＦを削除する。制御部１６０は、記憶部１５０に記憶された初期データＦを削除した後、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれにおいて、モータ３１の初期と同回数の駆動時に検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルに基づいて初期データＦを求めて、記憶部１５０に記憶する。

すなわち、制御部１６０は、初期データＦを削除した後では、給水装置１０が設置現場に設置された後モータ３１の初期に駆動されたときに初期データＦを求めたのと同様に、初期データＦを求めて記憶部１５０に記憶する。

次に、検出器１４０の動作の一例を説明する。
なお、本実施形態では、給水装置１０は、複数のポンプ装置３０を、交互運転制により駆動する。モータ３１の駆動により軸受３７が振動すると、軸受３７の振動は、モータブラケット３９に伝わる。モータブラケット３９の振動は、検出器１４０のケース１４２の孔１４８ｄ、及び基板１４３の孔１４３ａ内の空気を振動させる。孔１４８ｄ，１４３ａ内の空気の振動は、マイクロフォン１４１の振動板１４１ａに伝わる。マイクロフォン１４１は、振動板１４１ａの振動を検出することで、空気の振動を検出する。検出器１４０は、検出値を、制御部１６０に送信する。

制御部１６０は、図８に示すように、制御基板１２２から駆動しているポンプ装置３０に関する情報を受信すると、この情報から駆動しているモータ３１を特定し、かつ、モータ３１の回転速度を検出する（ステップＳＴ１）。

次に、制御部１６０は、異常振動フラグがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ２）。モータ３１の軸受３７の異常をすでに判断している場合は、異常振動フラグがＯＮである。制御部１６０は、異常振動フラグがＯＦＦであると（ステップＳＴ２のＮＯ）、記憶部１５０に初期データＦが記憶されているか否かを判断する（ステップＳＴ３）。

モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数に分けた回転速度範囲のそれぞれで最初に駆動する場合には記憶部１５０に初期データＦが記憶されていない。制御部１６０は、記憶部１５０に初期データＦが記憶されていないと判断すると（ステップＳＴ３のＮＯ）、検出器１４０からの信号に基づいて累積値Ｄを算出して、これを初期データＦとして記憶部１５０に記憶する（ステップＳＴ４）。

制御部１６０は、記憶部１５０に初期データＦが記憶されていると判断すると（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、検出器１４０からの信号に基づいて累積値Ｄを算出して運転データＣとして、記憶部１５０に記憶する（ステップＳＴ６）。なお、制御部１６０は、運転データＣがすでに記憶されている場合は、更新する。すなわち、記憶部１５０には、運転データとして、最新の累積値Ｄが記憶される。

次に、制御部１６０は、運転データＣに対する初期データＦの比率Ｒ（Ｒ＝Ｃ／Ｆ）を算出する（ステップＳＴ７）。次に、制御部１６０は、比率Ｒを記憶部１５０に記憶された閾値Ｔと比較する（ステップＳＴ８）。制御部１６０は、比率Ｒが閾値Ｔ以上であると判断すると（ステップＳＴ８のＹＥＳ）、記憶部１５０に記憶された異常振動カウンタを−１した値を、新規の異常振動カウンタとして記憶部１５０に記憶する（ステップＳＴ９）。異常振動カウンタは、初期値として例えば３が記憶部１５０に記憶されている。

次に、制御部１６０は、異常振動カウンタが０であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。制御部１６０は、異常振動カウンタが０であると判断すると（ステップＳＴ１０のＹＥＳ）、警報を送信し、異常振動フラグをＯＮする（ステップＳＴ１１）。異常振動カウンタが０であることは、ステップＳＴ８での比率が閾値Ｔ以上であるとの判断が、異常振動カウンタの初期値と同回数行われたことを示す。制御部１６０は、次ぎに、ステップＳＴ１に戻る。

また、制御部１６０は、警報を送信している状態において、操作部１８０が操作されることで警報送信の停止要請の信号を受信すると警報の送信を停止する。また、制御部１６０は、操作部１８０が操作されることで、記憶部１５０に記憶された初期データＦの削除信号を受信すると記憶部１５０に記憶された初期データＦを削除する。

このように構成される検出器１４０によれば、給水装置１０が設置現場に設置された後、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までの複数の回転速度範囲のそれぞれで初期に駆動されたときの検出器１４０の検出値をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値Ｄを初期データＦとして記憶部１５０に記憶し、次回または複数回目以降の駆動時の累積値Ｄを運転データＣとして記憶部１５０に記憶し、初期データＦ及び運転データＣより比率Ｒを算出する。そして、制御部１６０は、比率Ｒが閾値Ｔ以上であると、軸受３７に異常があると判断して警報を送信する。

このように、給水装置１０が設置現場に設置された状態での検出器１４０による検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値Ｄを算出して初期データＦ及び運転データＣを記憶することで、初期データＦを記憶部１５０に記憶したときの給水装置１０の設置条件、及び運転データＣを記憶部１５０に記憶したときの給水装置１０の設置条件が同じであるので、軸受３７の異常の判断に対する、給水装置１０の設置条件の影響が生じない。この為、軸受３７の異常判断の精度を向上できる。

さらに、初期データＦ及び運転データＣとして、フーリエ変換して得られる周波数と振幅との関係において、軸受３７に異常が生じたときに振幅に変化が生じる周波数を含む所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値を用いることで、軸受３７の異常の検出の精度を向上できる。

すなわち、所定周波数帯域の累積値とすることで、累積値に対する軸受３７の異常による振幅の変化の割合が小さくなることを抑制できる。結果、軸受３７の異常の検出の精度を向上できる。

さらに、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けて、それぞれで初期データＦ及び運転データＣを算出することから、いずれかの回転速度範囲の初期データＦ及び運転データＣがあれば軸受３７の異常の判断を行うことが可能となる。結果、軸受３７の異常の判断に要する制御部１６０の計算の工程が多くなることを防止できることから、軸受３７の異常の判断の工程が複雑になること防止できる。

さらに、記憶部１５０に記憶された初期データＦを削除できることから、例えば、給水装置１０のモータ３１や軸受３７を交換した場合であっても、この交換した後のポンプ装置３０の軸受３７に応じた初期データＦ及び運転データＣを改めて記憶部１５０に記憶することが可能となる。

さらに、制御部１６０は、警報送信の停止要請の信号を受信することで警報の送信を停止することから、例えば、警報を受信した後、作業者等が軸受３７に異常がないと判断した場合に、警報の送信のみを停止できる。

さらに、制御部１６０は、モータ３１の駆動を制御する制御基板１２２から、駆動しているモータ３１の回転速度の情報を受信可能な構成であることで、モータ３１の回転速度を得ることが可能となる。

さらに、モータ３１の回転速度範囲、及び所定の周波数帯域に応じた閾値Ｔが用いられる。具体的には、モータ３１の回転速度範囲が６４〜７２（Ｈｚ）では、閾値Ｔは、１．４であり、モータ３１の回転速度範囲７２〜７５では、閾値Ｔは２である。このようにモータ３１の回転速度範囲に応じた閾値Ｔが用いられることで、軸受３７の異常判断の精度を向上できる。

さらに、制御部１６０が、給水装置１０が備える複数のポンプ装置３０のうち一台のモータ３１のみが駆動しているときに、当該駆動しているモータ３１の軸受３７の振動を検出する検出器１４０の検出値から軸受３７の異常を判断する構成であることで、複数の検出器１４０ごとに制御部１６０を設ける必要がないので、異常検出装置１３０の製造コストを低減できる。

上述したように、本発明の一実施形態に係る給水装置１０によれば、軸受の異常の判断の工程が複雑になること防止し、かつ、回転機械の軸受の異常の検出精度を向上できる異常検出装置を提供できる。

なお、本発明は上述した例に限定されない。上述した例では、記憶部１５０は、一種類のポンプ装置３０のモータ３１の軸受３７に応じた、軸受３７の異常の判断に用いる、閾値Ｔ、所定の周波数帯域等、初期データＦ及び運転データＣの情報を記憶する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、記憶部１５０は、複数種類のモータ等の回転機械の軸受に応じた閾値、軸受の異常の判断に適した周波数帯域等の情報を記憶する構成であり、作業者などは、異常を検出する対象となる回転機械に応じて、記憶部１５０に記憶された閾値や、軸受の異常の判断に適した周波数帯域や閾値の情報を選択できる。

また、上述の例では、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得られる、軸受３７の異常の検出に適した単数または複数の所定周波数帯域の振幅スペクトルの累積値Ｄが初期データＦ及び運転データＣとして用いられる構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得らえる単数または複数の所定周波数帯域の振幅スペクトルに基づいて得らえる初期データＦ及び運転データＣの他の例として、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換した単数または複数の所定周波数帯域内における振幅スペクトルの各最大ピーク値を用いる構成であってもよい。

この構成では、制御部１６０は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までの複数の回転速度範囲のそれぞれでの１回目の検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得られる単数または複数の所定周波数帯域内における振幅スペクトルの各最大ピーク値を、初期データＦとして記憶部１５０に記憶する。そして、制御部１６０は、モータ３１の最小回転速度から最大回転速度までの複数の回転速度範囲のそれぞれでの次回または複数回目の検出器１４０の検出値をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得られる所定周波数帯域内における振幅スペクトルの各最大ピーク値Ｐを運転データＣとして記憶部１５０に記憶して、初期データＦ及び運転データＣの、それぞれの同じ所定周波数帯域の最大ピーク値Ｐ同士を比較する。すなわち、初期データＦ及び運転データＣの最大ピーク値Ｐの周波数は同じ所定周波数帯域内にあるが、異なった数値であってもよい。そして、所定周波数帯域毎に比較し、いずれかの所定周波数帯域において、初期データＦと運転データＣの各最大ピーク値Ｐ同士の比率Ｒが閾値Ｔ以上であると、軸受３７に異常があると判断して警報を送信する。

また、上述の例では、比率Ｒと比較される１個の閾値Ｔが用いられる構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、異常の程度を複数段階で判断できるよう、複数の閾値が用いられてもよい。この一例としては、図９に示すように、記憶部１５０は、注意レベルの状態であり軸受３７の交換を要しない程度の異常状態であるプレアラーム状態を判断するプレアラーム用閾値Ｔ１、及び軸受３７の交換を要する異常状態であるアラーム状態を判断するアラーム用閾値Ｔ２を記憶してもよい。なお、ここで言うプレアラーム用閾値Ｔ１は、上述の閾値Ｔと同値である。

図９は、一例として、所定周波数帯域として２５００〜３５００（Ｈｚ）の周波数帯域に対して設定されたプレアラーム用閾値Ｔ１及びアラーム用閾値Ｔ２である。具体的には、２５００〜３５００（Ｈｚ）に設定された所定周波数帯域では、モータ３１の回転速度範囲６４〜６６（Ｈｚ）には、アラーム用閾値Ｔ２は、４が設定される。モータ３１の回転速度範囲６６〜６８（Ｈｚ）には、アラーム用閾値Ｔ２は、４が設定される。モータ３１の回転速度範囲６８〜７０（Ｈｚ）には、アラーム用閾値Ｔ２は、４が設定される。モータ３１の回転速度範囲７０〜７２（Ｈｚ）には、アラーム用閾値Ｔ２は、６が設定される。モータ３１の回転速度範囲７２〜７４（Ｈｚ）には、アラーム用閾値Ｔ２は、６が設定される。モータ３１の回転速度範囲７４〜７５（Ｈｚ）には、アラーム用閾値Ｔ２は、６が設定される。なお、１つの閾値Ｔが用いられる構成の場合の変形例として、プレアラーム用閾値Ｔ１に代えて、アラーム用閾値Ｔ２が用いられてもよい。

制御部１６０は、比率Ｒが、プレアラーム状態を判断するプレアラーム用閾値Ｔ１以上であって、アラーム状態を判断するアラーム用閾値Ｔ２未満であると、軸受３７がプレアラーム状態であると判断する。また、制御部１６０は、比率Ｒが、異常状態を判断するアラーム用閾値Ｔ２以上であると、軸受３７がアラーム状態であると判断する。そして、制御部１６０は、軸受３７のプレアラーム状態を判断すると、軸受３７がプレアラーム状態であること示す警報を送信し、軸受３７のアラーム状態を判断すると、軸受３７がアラーム状態であることを示す警報を送信する。

このように、軸受３７の異常の程度を複数段階で判断できるよう複数の閾値を用いる構成であることで、軸受３７の交換を要する状態であるか、または、点検のみでよい状態であるかなど、軸受３７に対する作業の重要度を判別できる。

また、上述の例では、制御部１６０は、給水装置１０の制御基板１２２から、駆動しているモータ３１の情報受信する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、制御部１６０は、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換することで得られる振幅スペクトルの最大ピーク値の周波数から、モータ３１の回転数を検出する構成であってもよい。

具体的には、制御部１６０は、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得られる、回転速度検出用周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値の周波数を検出し、この周波数にモータ３１に特有の係数を乗算する。この、係数が乗算されて得らえる値が、モータ３１の回転速度として取り扱う。

回転速度検出用周波数帯域は、回転機械の最小回転速度及び最大回転速度に応じた値である。すなわち、回転速度を係数で除算した値が、フーリエ変換により得られる振幅スペクトルの最大ピーク値の周波数と振動の強さの関係において振動の強さが最大となる周波数となることから、回転速度検出用周波数帯域の最小値は、回転機械の最小回転速度を係数で除算した値以下に設定され、回転速度検出用周波数帯域の最大値は、回転機械の最大回転速度を係数で除算した値以上に設定される。

この例を、図１０を用いて説明する。図１０は、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換して得られる振幅スペクトルの分布を示すグラフである。図１０では、横軸は周波数を示し、縦軸は振幅スペクトル値を示す。図１０に示すように、モータ３１に設定される回転速度検出用周波数帯域は、一例として０〜１０００Ｈｚである。係数は、モータ３１に特有の値であり、モータ３１では一例として、１／９である。回転速度検出用周波数帯域の情報、及び係数は、記憶部１５０に記憶されている。

制御部１６０は、１台のポンプ装置３０が駆動されて検出器１４０から信号を受信すると、まず、初期データＦまたは運転データＣを検出する前に、検出器１４０からの信号受信開始から所定時間、例えば１秒間の検出器１４０の検出結果をフーリエ変換することで、回転速度検出用周波数帯域の振幅スペクトルを求める。なお、ここで言う所定時間は、回転速度の検出に必要な、検出器１４０による検出時間である。モータ３１の場合では、図１０に示すように、６７５Ｈｚで振幅スペクトルが最大ピーク値を示す。
制御部１６０は、６７５に１／９を乗算することでと、換言すると９で除算することで、モータ３１の回転速度７５（Ｈｚ）を得る。なお、係数は、例えば試験等で得られる。

また、上述の異常検出装置１３０は、軸受３７の異常のみを判断する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、異常検出装置１３０は、軸受３７の異常の判断に加えて、例えば給水装置１０の軸封装置３４からの漏水を検出する構成であってもよい。例えば、図２に示すように、軸封装置３４からの漏水を検出するセンサ１７０が設けられ、このセンサ１７０の検出結果が制御部１６０に送信され、制御部１６０が漏水を判断する構成であってもよい。このセンサ１７０は、２つの電極を有する。

制御部１６０は、センサ１７０の２つの電極の一方に電圧を印可する。軸封装置３４からの漏水があると、これら２つの電極が水に浸されることで短絡する。この為、これら２つの電極間の電圧を測定することで、漏水の有無を判断できる。この構成では、制御部１６０は、制御基板１２２から受信した駆動しているポンプ装置３０の情報に基づいて、駆動しているポンプ装置３０の軸封装置３４の漏水の有無を判断するようにすれば、効率よく漏水を判断できる。

また、上述の例では、検出器１４０がアナログ信号を出力する構成であることから、制御部１６０は、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換した後にフーリエ変換する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。例えば、検出器１４０が、デジタル信号を出力する構成である場合は、制御部１６０は、検出器１４０の検出結果をＡＤ変換する必要はない。

また、上述の例では、制御装置１２０が交互運転制御により複数のポンプ装置３０を駆動する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、制御装置１２０は、２台以上のポンプ装置３０が同時に駆動する状態を有する並列運転制御により、複数のポンプ装置３０を制御してもよい。この場合であっても、異常検出装置１３０は、一台のポンプ装置３０のみが駆動している状態、すなわち一台のモータ３１のみが駆動しているときに、軸受３７の異常を判断することで、他のモータ３１の振動・騒音の影響を受けないため、精度よく、軸受の異常を検出でき、さらに、制御部１６０を、検出器１４０ごとに設ける必要がないので、異常検出装置１３０の製造コストを低減できる。

また、上述の例では、閾値Ｔは、軸受３７が正常であるときの初期データＦと、長期の運転時間経過後の運転データＣとの比率であり、閾値Ｔが比率Ｒ（運転データＣを初期データＦで除算した値である、運転データＣ／初期データＦ）と比較される構成が一例として説明されたが、これに限定されない。

他の例では、比率の表現を倍率ではなく、「ｄＢ」として、閾値Ｔは、軸受３７が正常あるときの初期データＦと、長期の運転時間経過後の運転データＣの差であってもよい。この場合では、運転データＣ及び初期データＦの差が、閾値Ｔ（ｄＢ）と比較され、この差の値が閾値Ｔ（ｄＢ）以上であると、軸受３７に異常があると判断される。特に、音圧の振幅スペクトル値の単位は、ｄＢで表現されるため、閾値ＴをｄＢ単位の差とした方が、物理的表現としてなじみやすい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］
回転軸及び前記回転軸を支持する軸受を具備する回転機械の前記軸受の振動または音圧を検出する検出器と、
前記検出器の検出値をフーリエ変換して振幅スペクトルを演算し、前記軸受の異常により前記振幅スペクトルが増加する周波数を含む単数または複数の所定周波数帯域の前記振幅スペクトルを記憶可能な記憶部と、
前記回転機械が設置現場に設置された後、前記回転機械の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでの前記回転機械の初期の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて正常な初期データとして前記記憶部に記憶し、前記複数の回転速度範囲のいずれかでの前記回転機械の初期以降の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて運転データとして前記記憶部に記憶し、前記初期データ及び前記運転データを比較して、比率が一定の閾値以上である場合、前記軸受に異常があると判断して警報を送信する制御部と、
を具備する異常検出装置。
［２］
前記初期データ及び前記運転データは、前記検出器の検出値をフーリエ変換して得られる前記単数または複数の所定周波数帯域の前記振幅スペクトルの累積値である、［１］に記載の異常検出装置。
［３］
前記初期データ及び前記運転データは、前記検出器の検出値をフーリエ変換して得られる前記単数または複数の所定周波数帯域内における振幅スペクトルの最大ピーク値である、［１］に記載の異常検出装置。
［４］
前記記憶部は、前記回転機械の回転速度を検出する、回転速度検出用周波数帯域の情報、及び、前記回転機械の回転速度を求める為の係数を記憶し、
前記制御部は、前記検出器の検出値をフーリエ変換することで前記回転速度検出用周波数帯域の前記振幅スペクトルを求め、前記回転速度検出用周波数帯域のうち前記振幅スペクトルの最大ピーク値の周波数を求め、前記最大ピーク値の周波数に前記係数を乗算することで、前記回転機械の回転速度を求める、
［１］に記載の異常検出装置。
［５］
前記制御部は、前記回転機械の駆動を制御する回転機械制御部から前記回転機械の回転速度の情報を受信する、
［１］に記載の異常検出装置。
［６］
前記記憶部は、前記単数または複数の所定周波数帯域と、複数の回転速度範囲のそれぞれに応じた複数の前記閾値を記憶し、
前記制御部は、前記複数の閾値から複数の回転速度範囲と、前記所定周波数帯域に応じた閾値を選択する、
［１］に記載の異常検出装置。
［７］
前記記憶部は、複数種類の回転機械の軸受のそれぞれに応じた複数の前記閾値を記憶し、
前記制御部は、前記複数の閾値から前記軸受に応じた閾値を選択する、
［１］に記載の異常検出装置。
［８］
前記制御部は、警報停止信号を受信すると、警報の送信を停止し、前記記憶部に記憶された前記初期データを削除する信号を受信すると、前記記憶部に記憶された前記初期データを削除し、当該削除後に前記回転機械の前記複数の回転速度範囲のそれぞれでの前記初期と同回数の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて前記初期データとして前記記憶部に記憶する、［１］に記載の異常検出装置。
［９］
前記回転機械は複数台設けられ、
前記制御部は、複数の前記回転機械のうち１台のみが駆動しているときに前記軸受の異常の有無を判断する、［１］に記載の異常検出装置。

１０…給水装置、３０…ポンプ装置、３１…モータ、３２…ポンプ、３６…回転軸、３７…軸受、３７ａ…外輪、３７ｂ…内輪、３７ｃ…転動体、１３０…異常検出装置、１４０…検出器、１５０…記憶部、１６０…制御部、１７０…センサ。

Claims (7)

1. 回転軸及び前記回転軸を支持する軸受を具備する回転機械の前記軸受の振動または音圧を検出する検出器と、
   前記検出器の検出値をフーリエ変換して振幅スペクトルを演算し、前記軸受の異常により前記振幅スペクトルが増加する周波数を含む複数の所定周波数帯域の前記振幅スペクトルを記憶可能な記憶部と、
   前記回転機械が設置現場に設置された後、前記回転機械の最小回転速度から最大回転速度までを複数の回転速度範囲に分けたそれぞれでの前記回転機械の初期の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて正常な初期データとして前記記憶部に記憶し、前記複数の回転速度範囲のいずれかでの前記回転機械の初期以降の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて運転データとして前記記憶部に記憶し、前記初期データ及び前記運転データを比較して、前記運転データを前記初期データで除算した値である比率が一定の閾値以上である場合、前記軸受に異常があると判断して警報を送信する制御部と、
   を具備し、
   前記初期データ及び前記運転データは、前記検出器の検出値をフーリエ変換して得られる前記複数の所定周波数帯域内における振幅スペクトルの最大ピーク値である、
   異常検出装置。
2. 前記記憶部は、前記回転機械の回転速度を検出する、回転速度検出用周波数帯域の情報、及び、前記回転機械の回転速度を求める為の係数を記憶し、
   前記制御部は、前記検出器の検出値をフーリエ変換することで前記回転速度検出用周波数帯域の前記振幅スペクトルを求め、前記回転速度検出用周波数帯域のうち前記振幅スペクトルの最大ピーク値の周波数を求め、前記最大ピーク値の周波数に前記係数を乗算することで、前記回転機械の回転速度を求め、前記最大ピーク値を、前記係数に基づいて得られた回転速度を含む前記複数の回転速度範囲のいずれかの範囲に記憶する、
   請求項１に記載の異常検出装置。
3. 前記制御部は、前記回転機械の駆動を制御する回転機械制御部から前記回転機械の回転速度の情報を受信し、前記最大ピーク値を、前記回転機械制御部から受信した前記回転速度を含む前記複数の回転速度範囲のいずれかの範囲に記憶する、
   請求項１に記載の異常検出装置。
4. 前記記憶部は、前記複数の所定周波数帯域と、前記複数の回転速度範囲のそれぞれに応じた複数の前記閾値を記憶し、
   前記制御部は、前記複数の閾値から前記複数の回転速度範囲と、前記所定周波数帯域に応じた閾値を選択する、
   請求項１に記載の異常検出装置。
5. 前記記憶部は、複数種類の回転機械の軸受のそれぞれに応じた複数の前記閾値を記憶し、
   前記制御部は、前記複数の閾値から前記軸受に応じた閾値を選択する、
   請求項１に記載の異常検出装置。
6. 前記制御部は、警報停止信号を受信すると、警報の送信を停止し、前記記憶部に記憶された前記初期データを削除する信号を受信すると、前記記憶部に記憶された前記初期データを削除し、当該削除後に前記回転機械の前記複数の回転速度範囲のそれぞれでの前記初期と同回数の駆動時の前記検出器の検出値から前記振幅スペクトルを求めて前記初期データとして前記記憶部に記憶する、請求項１に記載の異常検出装置。
7. 前記回転機械は複数台設けられ、
   前記制御部は、複数の前記回転機械のうち１台のみが駆動しているときに前記軸受の異常の有無を判断する、請求項１に記載の異常検出装置。

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