JPS6363925A - 回転機械の振動監視装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、回転機械の振動を監視してその異常を検知
する振動監視装置に関するものである。

「従来の技術」 従来、回転体の振動状態を連続的に監視するには ■　振動の振幅値及び振動増加率を検出して警報信号及
びトリップ信号を出力する振動監視方法（特公昭５３−
２５８８６）や、 ■　振動監視対象物の各異なる位置からの振動情報を取
込み、その各振動間の位相差を求めることにより振動状
況を判定する方法（特開昭５５−２２１２４）や、 ■　検出信号のパワースペクトルを分析して分数調波振
動の発生を識別した際に、上記検出信号をパイスペクト
ル分析し振動監視を行う方法（特開昭５８−１９３４２
５）などが知られている。

「発明が解決しようとする問題点」 ■の方式では振動振幅及びその増加率のみの監視であり
、通常数キロヘルツの振動が発生するころがり軸受の監
視は不可能であり、また振動値による原因の推定も不可
能であった。

■の方式は位相測定により監視対象物の振動が共振点に
近づきつつあるか判定するもので、軸受等、多くの場合
、共振点によらない振動を発生するものには不向きであ
った。

■の方式ではパワースペクトル分析器としてフーリエ変
換分析器を用いることから、同時にはせいぜい２〜３点
の信号しか入力できず、また実時間での振動監視には精
度上の問題があった。

この発明の目的は簡単な構成により、実時間で、かつ多
点監視を可能とした振動監視装置を提供することにある
。

「問題点を解決するための手段」 この発明の振動監視装置は、回転体の軸受部に加速度セ
ンサーが取付けられ、これら加速度センサーにより加速
度信号が検知され、これら検知した加速度信号に信号処
理が加えられて、加速度平均値、加速度ピーク値及び速
度平均値がそれぞれ導出される。これらはそれぞれデジ
タル量とされて、タイマー回路により一定時間単位で演
算器に取込まれる。この取込まれた加速度ピーク値を加
速度平均値で除算しクレストファクターが得られる。

このようにして求めたクレストファクター、速度平均値
及び加速度平均値を監視項目として警報信号を出力する
とともに、それぞれの振動値のしきい値との大小をマト
リクス的に識別させることにより異常原因の推定を可能
とする。

「実施例」 第１図はこの発明の実施例を示す、加速度センサー１．
〜ＩＲは例えば圧電型の加速度センサーであり、これら
は回転機械の転がり軸受部（図示せず）に取付けられる
。加速度センサー１．〜１１により検出された信号は前
段増幅器２１〜２、でそれぞれ電圧信号に変換され、さ
らにそれぞれ帯域が波器３１〜３いにより３〜１０ヘル
ツから１キロヘルツまでの周波数成分が選出されて積分
器４．〜４、に供給され、積分器４１〜４つによりそれ
ぞれ速度信号に変換され、更に平均化回路５１〜５、に
よりそれぞれ平均化される。

一方、前段増幅器２Ｉ〜２７の出力は帯域済波器６１〜
６．でｌキロヘルツ以下が除去されて平均化回路７．〜
７１へ供給されてそれぞれ平均化される。

また帯域が波器６．〜６１の各出力はピーク検出回路８
１〜８、によりそれぞれピーク値が検出される。

平均化回路５．〜５．より得られた各速度平均値はＡＤ
変換器９１〜９、でデジタル信号に変換され、平均化回
路７Ｉ〜７３より得られた各加速度平均値はＡＤ変換器
１０＋〜１０ｎでデジタル信号に変換され、ピーク検出
回路８１〜８７より各加速度ピーク値はデジタル変換器
１１．〜１１．でデジタル信号へ変換される。上記によ
り得られた速度平均値、加速度平均値、加速度ピーク値
は、演算器１２に内蔵されたタイマー回路により単位時
間（例えば７秒間以上）ごとに入力される。さらにその
入力された埴のうち加速度平均値と加速度ピーク値とか
ら、その比、クレストファクター（ピーク値／平均値）
が演算される。

次に速度平均値、加速度平均値、クレストファクターは
あらかじめ設定された値と比較され、その設定された値
を越えていた場合は警報器１３に警報を出力するととも
に、それぞれの入力値を速度平均値、加速度平均値及び
クレストファクターのしきい値との大小をマトリクス的
に識別し異常の原因を推定し、表示装置１４と漢字プリ
ンター１５とに出力する。

異常原因の推定にあたっては、不平衡、負荷変動等の全
体振動が１キロヘルツ以下の速度値の変化として表れる
こと、ころがり軸受の異常が１キロヘルツ以上の加速度
値の変化として表れることから、まず異常の発生周波数
帯域を識別する。第２図に示すように、ボール２１が外
輪２２、内輪２３間のレースをころがり運動を行う場合
、その運動の振動加速度波形を考えると、正常であれば
第３図に示すように振幅の小さな振動となり、油切れで
あれば、第４図に示すように振幅の大きな雑音に近いシ
ョック振動のない波形となり、傷２５があれば第５図に
示すように正常波形の中に傷によるショック振動２６が
乗ったものになる。この波形の特徴を加速度平均値とク
レストファクターとの変化としてとらえて軸受異常の診
断を行う。

平均化回路５により検出された速度が基準値より低いか
高いかに応じて“０”か“１”を出力し、平均化回路７
により検出された加速度平均値が基準値より低いか高い
かに応じて“０”か“１”を出力し、フレストファクタ
が高領域、中領域、低領域かに応じて２ビツトの２値信
号を出力し、これら合計４ビツトの出力に応じて、診断
結果記憶部を読出し、その続出した診断結果をプリンタ
に出力する０例えば“０“０”低領域が出力された場合
には「ベアリングに微細な傷が発生するおそがあり、今
後の変化に注意すると共に精密診断を実施のこと」とプ
リント出力される。

このような診断結果は過去の経験から前記４ビツト出力
の各組合について予め記憶部に記ｔａシておく、また装
置やその設置場所に応して前記各基準値や領域値を修正
できるようにされである。

前述では検出した加速度信号を帯域ろ波器３．６により
分離して積分器４と平均化回路７、ピーク検出回路８と
に供給したが、このように帯域分離することなく積分器
、平均化回路、ピーク検出回路へ供給してもよい。

「実験例１」 第６図に示す円筒押出板型連続遠心分離機（月島機械製
）の駆動用モーター（５５ｋｗ、　１５００回転）分、
４００■　東芝電気製）にセンサー１　（圧電形加速度
センサー、電荷怒度１０ＰＣ／ｇ±２０％、共振周波数
４０キロヘルツ以上）を取付けて振動加速度信号を検知
し、前段増幅器２で信号増幅し、第１図に示した処理回
路で信号処理を行ない漢字プリンタ１５に出力させた。

その結果を第７図に示す。

第７図にお、いて速度平均値曲線３１、及びクレストフ
ァクター曲線３３は大きな変化はないが、加速度平均値
曲線３２のみが記録終りに近い部分で上昇し、軸受の油
切れの特徴が出ていることがわかる。

「実験例２」 第８図に示す遠心機械（シャープレススーパーデカンタ
−（回転数３２５０回／分、出力２２に一１巴工業製）
の駆動側軸受部に、センサー１を取付け、実験例１と同
じ処理回路により、漢字プリンタ１５に出力させ、その
結果を第９図に示す、第９ＵｊＪにおいて、速度平均値
曲線３４のみが変化し、加速度平均値曲線３５は基準値
２０ｍ１／ｓ以下であり、クレストファクター曲線３６
は４以下で非常に安定しており、不平衡等の全体振動特
有の振動が発生していることがわかる。また第９図によ
れば速度平均値曲線３４や加速度平均値曲線３５の変化
に比ベクレストファクター曲線３６が非常に安定してい
ることが明らかであり、軸受の傷等のショック振動のみ
が表れることが証明されている。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば次の効果が得られる
。

１）しきい値による連続監視項目として、従来よりの速
度平均値及び加速度平均値に加え、加速度ピーク値及び
クレストファクターを取入れることにより、軸受部に発
生する振動の識別精度を高め油切れや傷等の早期発見が
可能となった。

２）１）で異常を早期に発見できても、従来のような警
報等の出力のみでは処置に結びつかない。

しかしこの発明はｌ）で得た各種振動特性を従来以・上
に性格分類でき、それぞれの特性とその定量値の組合せ
判定により異常原因の推定や処置のための指示の自動出
力を可能としている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による回転機械の多点連続監視装置の
一例を示すブロック図、第２図はころがり軸受を示す図
、第３図はころがり軸受の正常状態における加速度信号
性波形を示す図、第４図は同じく油切れ発生時の加速度
信号性波形を示す図、第５図は傷発生時の加速度信号性
波形を示す図、第６図は円筒押出仮型連続遠心分Ｍ機を
示す図、第７図はその振動監視出力を示す図、第８図は
遠心機械を示す図、第９図はその振動監視出力図を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転機械の軸受部に取付けられ、加速度を検出する加速
   度センサーと、 その加速度センサーよりの検出した加速度信号を平均化
   して加速度平均値を検出する第１平均化回路と、 上記加速度信号のピーク値を検出するピーク検出回路と
   、 上記加速度信号を積分して速度信号を出力する積分器と
   、 その積分器よりの速度信号を平均化して速度平均値を検
   出する第２平均化回路と、 上記の加速度平均値、上記加速度ピーク値及び上記速度
   平均値を一定時間単位で取込むタイマー回路と、 その取込まれた加速度ピーク値を加速度平均値で除算し
   たクレストファクターを求め、そのクレストファクター
   、上記速度平均値及び上記加速度平均値を監視項目とし
   て警報信号を出力する演算器と、 その警報信号により駆動される警報器とを具備する回転
   機械の振動監視装置。