JPWO2019123635A1 - 動作変動検出装置および異常判定システム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に記載された振動検査装置では、転動部品から検出された振動波の強度を、変位振幅、速度振幅および加速度振幅のいずれの評価量にするかを選択し、振動波の強度を周波数分析して、選択した評価量の振幅スペクトルの統計量を算出する。
転動部品は、回転機構を有する回転機械であり、センサは、転動部品の回転で発生した振動を検出する。統計量は、振幅スペクトルの2乗平均値の平方根、算術平均値、最大値などであり、転動部品の良否を判断するための評価値とされる。
また、特許文献2には、多数のカンチレバーを有したデバイスAと信号処理部を有したデバイスBとを備えた装置が記載されている。この装置では、回転機械の対象箇所が振動すると、デバイスAが有するカンチレバーのうち、回転機械の振動周波数に対応する共振周波数を有したカンチレバーが共振して電気信号として検出される。
また、特許文献2に記載された装置は、多数のカンチレバーのそれぞれを独立して信号処理部に接続するか、カンチレバーの片側の配線を共通線として接続していたため、カンチレバーの数が増えると、これに応じて配線数も増加する。これにより、配線スペースの拡大によって装置が大型化するという課題があった。また、配線数の増加は、配線作業の繁雑化も招く。
また、この発明に係る動作変動検出装置は、回転機械の回転で発生するアコースティックエミッション波に基づいて、対象の周波数範囲の正弦波信号を出力するカンチレバー部を備え、カンチレバー部は、複数の周波数範囲の正弦波信号のそれぞれを出力する複数のカンチレバーを備えており、複数のカンチレバーが、共通の配線でノイズ除去部に接続されていることを特徴とする。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る異常判定システム1の構成を示すブロック図である。異常判定システム1は、回転機械の回転で発生したAE波に基づいて、回転機械の異常を判定するシステムである。回転機械には、モータ、減速機、切削器、ポンプおよびタービンなどがある。AEは、材料が変形あるいは破壊するときに材料の内部に蓄えられた弾性エネルギーが弾性波として放出される現象である。AE波には、数kHzから数MHzの周波数成分が含まれる。
なお、対象の周波数範囲とは、回転機械の状態に反応する信号が属する周波数範囲である。正常値とは、回転機械の状態が正常であるときに求められた、回転機械の当該状態に反応する信号の実効値である。
そこで、本願の発明者が、回転機械の回転で発生するAE波と回転機械の状態との関係について鋭意研究および実験を重ねた結果、非可聴域の複数の周波数範囲のAE信号が、回転機械の複数の状態に反応することを見出した。例えば、非可聴域の10kHzから20kHzの周波数範囲(第1の周波数範囲)の信号は、回転機械の回転速度に反応して変化する。また、20kHzから30kHzの周波数範囲(第2の周波数範囲)の信号は、回転機械の軸受を潤滑するオイルの減少に反応して変化する。さらに、30kHzから50kHzの周波数範囲(第3の周波数範囲)の信号は、回転機械の回転軸に加わる荷重に反応して変化する。
図6は、この発明の実施の形態2に係る異常判定システム1Aの構成を示すブロック図である。異常判定システム1Aは、実施の形態1と同様に、回転機械の回転によって発生したAE波に基づいて、回転機械の異常を判定するシステムである。また、異常判定システム1Aは、動作変動検出装置2A、異常判定部3および外部I/F4を備えており、動作変動検出装置2Aによって検出された回転機械の動作の変動に基づいて回転機械の異常を判定する。
なお、片持ち梁の発振構造を示したが、AE波によって発振して正弦波を出力する構造であれば、両持ち梁の発振構造であってもよい。
異常判定部3は、動作変動検出装置2Aによって検出された回転機械の動作の変動に基づいて、回転機械の異常を判定する。
図8は、この発明の実施の形態3に係る異常判定システム1Bの構成を示すブロック図である。図8において、図6と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。異常判定システム1Bは、動作変動検出装置2B、異常判定部3、および外部I/F4を備える。動作変動検出装置2Bは、図8に示すように、カンチレバー部25、ノイズ除去部26、演算部27および変動検出部28を備える。
このように構成しても、第1のカンチレバー25a、第2のカンチレバー25bおよび第3のカンチレバー25cのそれぞれが出力する正弦波信号に重なりがなく干渉することがない。これにより、省配線化を実現することができ、ひいては動作変動検出装置2Bを小型化することができる。
図9は、この発明の実施の形態4に係る異常判定システム1Cの構成を示すブロック図である。図9において、図6および図8と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。異常判定システム1Cは、実施の形態1と同様に、回転機械の回転によって発生したAE波に基づいて、回転機械の異常を判定するシステムである。また、異常判定システム1Cは、動作変動検出装置2C、異常判定部3および外部I/F4を備えており、動作変動検出装置2Cによって検出された回転機械の動作の変動に基づいて、回転機械の異常を判定する。
第1の差分回路311、第2の差分回路312および第3の差分回路313の出力信号は、コネクタ29a,29bを介して共通の配線29でノイズ除去部26に出力される。
なお、カンチレバー部25Aは、図9に示すように、コネクタ29aおよびコネクタ29bを介した共通の配線29で、第1のノイズ除去部26a、第2のノイズ除去部26bおよび第3のノイズ除去部26cを備えるユニットに接続される。
このように構成することで、実施の形態3と同様な効果が得られる上、第1のカンチレバー25a、第2のカンチレバー25bおよび第3のカンチレバー25cの出力信号に重畳されているノイズを除去することができる。
Claims (11)
- 回転機械の回転で発生するアコースティックエミッション波を検出するAEセンサと、
前記アコースティックエミッション波の検出信号に重畳されたノイズを除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部によってノイズが除去された信号から、対象の周波数範囲の信号を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部によって抽出された信号の実測値を算出する演算部と、
前記演算部によって算出された実測値と正常値との差に基づいて、前記回転機械の動作の変動を検出する変動検出部と
を備えたことを特徴とする動作変動検出装置。 - 前記フィルタ部は、非可聴域の周波数範囲の信号を抽出すること
を特徴とする請求項1記載の動作変動検出装置。 - 前記フィルタ部は、複数の周波数範囲の信号を抽出すること
を特徴とする請求項1記載の動作変動検出装置。 - 回転機械の回転で発生するアコースティックエミッション波に基づいて、対象の周波数範囲の正弦波信号を出力するカンチレバー部と、
前記カンチレバー部から出力された正弦波信号に重畳されたノイズを除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部によってノイズが除去された正弦波信号の実測値を算出する演算部と、
前記演算部によって算出された実測値と正常値との差に基づいて、前記回転機械の動作の変動を検出する変動検出部と
を備えたことを特徴とする動作変動検出装置。 - 前記カンチレバー部は、非可聴域の周波数範囲の正弦波信号を出力すること
を特徴とする請求項4記載の動作変動検出装置。 - 前記カンチレバー部は、複数の周波数範囲の正弦波信号のそれぞれを出力する複数のカンチレバーを備えること
を特徴とする請求項4記載の動作変動検出装置。 - 前記複数のカンチレバーは、共通の配線で前記ノイズ除去部に接続されていること
を特徴とする請求項6記載の動作変動検出装置。 - 前記カンチレバー部は、
前記複数のカンチレバーのそれぞれが出力する正弦波信号とは異なる周波数範囲の正弦波信号を出力するダミーカンチレバーと、
前記複数のカンチレバーのそれぞれが出力する正弦波信号と前記ダミーカンチレバーが出力する正弦波信号との差分を算出する差分算出部とを備え、
前記複数のカンチレバーおよび前記差分算出部は、共通の配線で前記ノイズ除去部に接続されていること
を特徴とする請求項6記載の動作変動検出装置。 - 前記複数の周波数範囲は、前記回転機械の回転速度に反応する信号が属する第1の周波数範囲、前記回転機械の軸受を潤滑するオイル量に反応する信号が属する第2の周波数範囲、および前記回転機械の回転軸に加わる荷重に反応する信号が属する第3の周波数範囲を含むこと
を特徴とする請求項3または請求項6記載の動作変動検出装置。 - 前記第1の周波数範囲は、10kHzから20kHzであり、
前記第2の周波数範囲は、20kHzから30kHzであり、
前記第3の周波数範囲は、30kHzから50kHzであること
を特徴とする請求項9記載の動作変動検出装置。 - 請求項1または請求項4記載の動作変動検出装置と、
動作変動検出装置によって検出された前記回転機械の動作の変動に基づいて、前記回転機械の異常を判定する異常判定部と
を備えたことを特徴とする異常判定システム。
Applications Claiming Priority (1)
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PCT/JP2017/046141 WO2019123635A1 (ja) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | 動作変動検出装置および異常判定システム |
Publications (1)
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WO (1) | WO2019123635A1 (ja) |
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2017
- 2017-12-22 JP JP2019559987A patent/JPWO2019123635A1/ja active Pending
- 2017-12-22 WO PCT/JP2017/046141 patent/WO2019123635A1/ja active Application Filing
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