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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987000918A1
    申请号:PCT/JP1984/000354
    申请日:1984-07-11
    公开日:1987-02-12
    发明作者:Ryousuke; Taniguti
    申请人:Taniguti Ryousuke；
    IPC主号:G01H1-00
    专利说明:
    [0001] 明
    [0002] 発 明 の名称
    [0003] 振動監視装
    [0004] 技術分野
    [0005] こ の発 明 は タ ー ビ ン発電機、 大形可変速 回 転機 械等の 回転機械の 同一の 回転系 に複数の振動検出 器 を 設置 し て 異常振動が発生 し た と き に は 警報 を 鳴 ら し た り 、 回 転機械 の停止 リ レ ー を 動作 さ せ る 機能 を も つ 振動監視装置に 関 す る も の で あ る 。 背 技術 - 従来 、 こ の 種 の 振動監視装置 と し て 、 回転機等 に 取付 け ら れ た 振動検出 器で検出 さ れ た振動 レ べ ル を 、 回転機 の 回転数 に応 じ て 一定期 間警報 レ べ ル と 比較 し 、 振動 レ ベ ル が警報 レ ベ ル に 達すれ ば 計算機で そ の振動波形の 片振巾 値 を 演算 し 、 そ の 演算結果が管理基準 を 超 え て お れ ば警報 を 出 す よ う 構成 さ れ た も の 力 > ' あ る 。
    [0006] し 力 > し て 、 こ の 種振動監視装置 に お い て は 、 複 数 の振動検 出 器で検出 さ れ た振動信号 の 演算処理 を 計算機 シ ス テ ム で高精度、 高速 に て行 な う こ と が大 き な課題で あ る 発 明 の 開示
    [0007] こ の発 明 は 、 監視対象で あ る 回転体 の 回 転周 期 を 検出 す る キ ー フ エ ー ザ と 振動 セ ン サ を 設 け 、 回 転体の 1 周 期 の 情報期間 に お け る 振動波形 を 管理 プ ロ セ ッ サ と 信号 プ ロ セ ッ サ で デ ィ ジ タ ル信号処 理 し 、 振動波形の振 巾 値 を 演算す る と 共 に 回転体 の 回転数 に対す る 管理値 と 比較す る よ う に構成 し た も の で 、 振動 レ ベ ル を 精度 よ く 演算で き 、 且つ 高速信号処理す る こ と が可能 な振動監視装置 を 提 供す る も の で あ る 。
    [0008] こ の発明 に よ れ ば 、 回転数対振動 レ ベ ルパ タ ー ン を 記憶す る メ モ リ を 設 け る こ と に よ り 、 回転体 の速度変化時 に お け る 適正警報設定が可能 と な り 振動異常 の早期発見が可能で あ る 。
    [0009] 図面の 簡単 な 説 明
    [0010] 第 1 図 は こ の 発 明 の一実施例 に よ る 振動監視 シ ス テ ム 構成 を 示す ブ ロ ッ ク 図 、 第 2 図 は 第 1 図 の シ ス テ ム に お い て振動波形の振 巾 値演算の た め の 各種信号 を 示す信号波形図 、 第 3 図 は 第 1 図 の シ ス テ ム に お い て 振動波形の再振巾値 を 演算す る た め の ア ル ゴ リ ズ ム を 示す フ ロ ー チ ヤ ト 図 、 第 4 図 は こ の発 明 に よ る 振動監視装置 の 動作 を 示す ゼ ネ ラ ル フ ロ ー チ ャ ー ト 図 で あ る 。
    [0011] 発 明 を 実施す る た め の最良 の 形態
    [0012] 以下 こ の発 明 の一実施例 を 図 に つ い て説 明 す る 第 1 図 に お い て （1) は監視 の対象 と な る 回転機械で あ る 例 え ば タ ー ビ ン発電機の 回転子（2) の軸 に 直結 さ れ た 回転 マ ー ク 、 （3) は タ ー ビ ン 、 （4) は タ ー ビ ン 発電機の 回転軸 を 支承す る 軸受台 、 （5) は 回転 マ ー ク （1) に対向 し て配置 さ れ誤 回転 マ ー ク （1) の 回転 を 検出 し 、 回 転機械の 回転周 期 を 検出 す る キ ー フ エ 一 ザ、 （6) は 回 転機械の ハ ウ ジ ン グに 固定 さ れ た 振 動 セ ン サ で あ り 、 通常 は 回 転軸 の 軸心 と 直角 方向 で且つ互 い に 直角 方向 の位置に 設 け ら れ た X 軸 セ ン サ と Y 軸 セ ン サ で構成 さ れ て い る 。 ひ） は 波形整 形器 、 （9) は 遅延 モ ノ マ ル チ 、 （L0 は 周 期 カ ウ ン タ 用 ク ロ ッ ク 発生器 、 1) は 周 期 カ ウ ン タ 、 ^ は レ ジ ス タ 、 は 2 進 カ ウ ン タ 、 （M) は ス キ ャ ナ 、 ^ は A/D ( a n a 1 0 g/ά i g i t a l ) 変換制御用 ク ロ ッ ク ゼ ネ レ ー タ 、 ^ は 変換器、 d ) は シ フ ト レ ジ ス タ 、 W は 管理 プ ロ セ ッ サ 、 ^ は 信号 プ ロ セ ッ サ 、 は警報 レ ベ ル設定器 、 ¾ は 回転数対振動 レ ベ ル の パ タ ン を 記憶 さ せ た 書 き 換 え可能非破壊 メ モ リ 、 ^ は 警報 リ レ ー 、 ^ は 回転数表示器 、 ^ は ス キ ャ ナ チ ヤ ン ネ ル表示器 、 ^ は振動 レ ベ ル袠示器、 ^ は
    [0013] D/A Cdigi ta l/ana l og)変換器で あ る 。
    [0014] ま た 、 （8) は 周 期 ノ、。 ル ス （ レ ジ ス タ 一 の ラ ッ チ 信 号 ） 、 ） は チ ャ ン ネ ル セ ッ ト 信号 、 な9) は レ ジ ス タ ^ 力 > ら の デ ー タ 信号 、 ^ は シ フ ト レ ジ ス タ ー か ら の 直列 デー タ 信号 、 ¾ は シ フ ト ク ロ ッ ク 、 ！） は 転送 デー タ 、 は コ ン ト ロ ー ル信号で あ る 。
    [0015] な お 、 管理 プ ロ セ ッ サ ^! 、 メ モ リ ^ は メ イ ン プ 口 セ ッ サ ユ ニ ッ ト を 構成 し 、 波形整形器ひ） 、 遅延 モ ノ マ ル チ （9) 、 ク ロ ッ ク 発生器 、 周 期 カ ウ ン タ α¾ 、 レ ジ ス タ ^ は ス ピ ー ド リ レ ー ュ ニ ッ ト を 構成 し 、 2 進 カ ウ ン タ 、 ス キ ャ ナ な4) 、 ク ロ ッ ク ゼ ネ レ ー タ d$ 、 Α/Ώ 変換器な$ 、 シ フ ト レ ジ ス タ な ） 、 信 号 プ ロ セ ッ サ ^ は シ グ ナ ソレ プ ロ セ ッ サ ュ ニ ッ ト を 構成 し 、 警報 リ レ ー ^ 、 回転数表示器 ^ 、 ス キ ヤ ナ チ ヤ ン ネ ル表示器 、 振動 レ ベ ル表示器 ^ 、
    [0016] Ό/Α 変換器 ^ は ァ ゥ ト プ ッ ト ュ ニ ッ ト を 構成 し て' い る
    [0017] 次 に動作 に つ い て 説 明 す る 。 例 え ば 回転 マ ー ク
    [0018] OMPI (1) が 回 転す る 毎 に 出 力 さ れ る キ ー フ エ ー ザ （5) の 信 号 を 波 形整形 器 （7) に て 波 形整形 し 、 そ の 同 期 パ ル ス の 立上 り で 周 期 カ ウ ン タ な!） の デ ー タ を レ ジ ス タ に ラ ッ チ す る 。 波形整形 器 ） 力ゝ ら の 周 期 パ ル ス (8) は 遅延 乇 ノ マ ル チ （9) を 介 し て 同 期 カ ウ ン タ ¾ に も 与 え ら れ 、 上 記 ラ ッ チ が完 了 し て 一定 時 間 （ 短 、時 間 ） 后 カ ウ ン タ ー 1) を リ セ ッ ト す る 。 し た が つ て 、 回 転 子 （2) が一 回 転す る 毎 に 一 デ ー タ カ レ ジ ス タ （^ に ス ト ア さ れ る 。 こ の デ ー タ は 周 期 的 に 更.新 さ れ る 。 管理 プ ロ セ ッ サ <¾ は 、 レ ジ ス タ ^ 力 > ら の デ ー タ 信号 を 読 み と り 、 内 部 演 算 で 1 分毎 の 回 転 数 を 計 算す る 。 管 理 プ ロ セ ッ サ ^ で 計 算 さ れ た 回 転数 を 示 す デ ー タ は 、 回 転 数 表示器 に 出 力 さ れ る ま た 、 管 理 プ ロ セ ッ サ ¾ で は 、 あ ら 力 じ め 回 転 数 対振動 レ ベ ル の バ タ ー ン を 記 憶 さ せ て い た メ 乇 リ ^ カゝ ら 上 記 計 算 に て 求 め た 現実 の 回 転 数 に お け る 正 常 な 振 動 レ ベ ル を 読 み と り 、 こ れ に 警 報 レ ベ ル 設 定 器 ^ カゝ ら 入 力 さ れ た 定数 を 乗 じ た 値 で あ る 警報 レ ベ ル を 信 号 プ ロ セ ッ サ ^ に 送 っ て セ ッ ト す る と 共 に ス キ ャ ナ ー ^ の 第 1 チ ャ ン ネ ル を セ ッ ト す る 。 す る と 振 動 セ ン サ （6) 力ゝ ら の 振動 波 形 は
    [0019] OMPI
    [0020] Λ
    [0021] 、 Α Ό 変換器 ^ に入力 さ れ る 。 Λ D 変換器な は 振動 波形 を 充分細 か く サ ン プ ル で き る ク ロ ッ ク ゼ ネ レ 一 タ ^ に よ っ て 制御 さ れ 、 デ ィ ジ タ ル化 さ れ た振 動 デー タ を シ フ ト レ ジ ス タ の Β 部 に入力 さ れ る 。 更 に 波形整形器 ） か ら の 周 期パ ル ス （ 回転数パ ル ス ） は 2 進 力 ゥ ン タ に よ っ て 1 回分周 さ れ た 情 報カ レ ジ ス タ W の Α 部 に 入力 さ れ る 。 こ の 情報 を Α/Ό 変換 1 回 毎 に 信号 プ ロ セ ッ サ ^ に デ ー タ を 転 送す る 。 信号 プ ロ セ ッ サ ^ は レ ジ ス タ の A 部 の デ 一 タ カ > 又 は 0 の い ずれ か の 情報期 間 の み 回転の 時 間 ） 振動 デ ー タ を と り こ んで 、 片振 巾 又 は両振巾 の 値 を 所定の プ ロ グ ラ ム で計算す る 第 2 図 お よ び第 3 図 は 、 振動波形の 両振 巾 値 を 求 め る 場合、 の キ ー フ エ ー ザ入力 、 サ ン プ ル 時間 振動波形、 サ ン プ リ ン グ周 期 を 示す信号並 び に演 算 ア ル ゴ リ ズ ム を 表 わ し て い る 。 こ こ で 、 サ ン プ ル 時間 は キ ー フ エ ー ザ入力 ま た は 極数力 ら の演算 で 決定 さ れ る 。 ま た 、 演算 デー タ は 4 個 の サ ン プ リ ン グ デー タ の 平均値 を 用 い る 。 更 に 、 両振 巾 （ P — P レ ベ ル ） 演算の 最初で MAX ( 最大 ） と M I N
    [0022] ( 最小 ） に 最初 の サ ン プ ル デ ー タ を ス ト ァ す る 事 に よ り D C 入力 の 場合 P - P を 0 と す る 事カ で き る
    [0023] 更 に 、 信号 プ ロ セ ッ サ で は 、 こ の よ う に 演算 さ れ た 振動 レ ベ ル の デ ー タ と あ ら カ > じ め セ ッ ト さ れ て い た 警報 レ ベ ル と 比較 し 、 上記 デー タ が警報 レ ベ ル よ り 大で あ れ ば異常 、 小で あ れ ば正常 と 判 断 し て 、 管理 プ ロ セ ッ サ ^ へ上 記振動 レ ベ ル と 並 ベて演算終了 信号 を あ ら か じ め 送っ た の ち 、 れ ら の デー タ を 送出 す る 。
    [0024] 管理 プ ロ セ ッ サ « は 、 こ の 情報 を も ら っ て 、 そ の 振動 レ ベ ル を 振動 レ ベ ル表示 器 © で 表示す る と 共 に 異常で あ れ ば 、 警報 リ レ ー ^ を 動作 さ せ る 。 そ の と き の ス キ ャ ナ （ ) の チ ャ ン ネ ル は 、 ス キ ャ ナ チ ャ ン ネ ル表示器 ^ で表示 さ れ る 。 又外部 に ア ナ 口 グ情報 と し て振動 レ ベ ル を 送 る と き は DZA 変換 器 を 駆動す る 。 . 第 1 チ ャ ン ネ ル が終了 す る 'と 第 2 チ ャ ン ネ ル 以 降 に対 し て も 同 じ 演算 を 繰 り 返す。 ス キ ャ ナ な の チ ャ ン ネ ル数 は 、 振動 セ ン サ （6) の 個 数だ け そ れ に 对応 さ せ て 設 け ら れ て い る 。 す べ て の チ ャ ン ネ' ル に 対 し て演算が終了 す る と 再 び 回転数情報 を 読 み 出 し ， 以下 同 じ 作業 を 繰 り 返す。
    [0025] 第 4 図 は 、 こ の 発 明 に お け る 振動監視装置 の 警 報処理 を 実行す る 場合の ゼ ネ ラ ル フ ロ ー チ ャ ー ト を 示 し て い る 。 こ の よ う に 、 管理 プ ロ セ ッ サ と 信号 プ ロ セ ッ サ を 併用 し 、 管理 プ ロ セ ッ サ は警報の 自 動 レ ベ ル設 定、 警報信号 の 確認、 警報信号 の 出 力 ス キ ャ ナ の 選択、 振動 レ ベ ル の 出 力 、 回 転数の演算 と 出 力 を 行い 、 信号処理 プ ロ セ ッ サ は 一周 期中 に 於 け る .振 動波形の 瞬時演算、 振動 レ ベ ル演算警報の 判定、 セ ン サ 系 の 異常判定 を 行っ て 、 高速高精度の診断 を 確保 し た 振動監視 シ ス テ ム を 得 る こ と 力 で き る な お 、 上記実施例で は 、 回 転数 Z振動 レ ベ ルパ タ ン と 警報設定は各軸 （ セ ン サ 毎 ） 共通 と し た が 、 各 セ ン サ 毎 に別 々 に セ ッ ト す る と も 可能で あ る 。 ま た 、 出 力表示装置 は CRT デ ィ ス プ レ イ に し て も 良 く 、 更 に 、 回 転数演算は 信号 プ ロ セ ッ サ で演算す る こ と も 可能で あ る 。
    [0026] 以上 の よ う に 、 こ の 発 明 に よ れ ば 、 同 一 回転系 に お け る 複数の 振動監視 を 回 転パ ル ス 検 出 、 振動 セ ン サ選択 ス キ ャ ナ 一 、 A/D 変換 器 を 設 け 、 且つ
    [0027] OMPI
    [0028] L鶴
    [0029] ' 管理 プ ロ セ ッ サ 、 信号 プ ロ セ ッ サ ー の併用 に よ り 瞬時波形 の デ ィ ジ タ ル信号処理が可能 と な り 、 振 動演算の 精度が 向 上す る と 共 に診断の高速化が期 待で き て 信頼性が き わ め て 向上す る 。
    [0030] 又 回転数 z振動 レ ベ ルパ タ ー ン を 記憶 さ せ る メ モ リ の 導入 に よ っ て速度変化 時 に お け る 適正警報 設定が可能 と な り 、 振動異常 の 早.期発見が可能 と な っ た。
    [0031] 産業上 の 利用 可能性
    [0032] こ の発明 は 、 タ ー ビ ン 発電機の よ う に 大形の 回 転機械の振動 を 常時監視す る 装置に適用可能で あ る
    权利要求:
    Claimsn 求 の 範 囲
    1. 回転体 の 回 転 を 検出 す る キ ー フ エ ー ザ、 こ の キ ー フ エ ー ザの 出 力に 基づ き動作す る 周期 力 ゥ ン タ 、 こ の 周 期 カ ウ ン タ の デ ー タ を ラ ッ チ す る レ ジ ス タ 、 警報 レ ベ ル設定器 、 回転数 Z振動 レ ベ ノレ ノヽ0 タ ー ン を 記憶 さ せ た メ モ リ 、 回転体 の振動 を'検出 す る 複数 の 動 セ ン サ 、 こ の各振動 セ ン サ の 出力 が入力 さ れ る 振動 セ ン サ 選択 ス キ ャ ナ 、 上記 レ ジ ス タ と 上記警報 レ ベ ル設定器 と 上記 メ モ リ か ら の 出 力 に よ り 所定 回転数 に お け る 警報 レ ベ ル を 導出 す る 管理 プ ロ セ ッ サ 、 上記振動 セ ン サ選択 ス キ ヤ ナ で 選 択 さ れ た 振動 セ ン サか ら の 振動波形 を デ ィ ジ タ ル信号 に 変換す る /D 変換器 、 こ の A/D 変換 器の 出 力 を 入力 と す る 振動波形 デー タ 入力 レ ジ ス タ 、 こ の振動波形 デー タ 入力 レ ジ ス タ の 出 力 お よ び上記管理 プ ロ セ ッ サ か ら の 警報 レ ベ ル を 比較演 算 し 、 そ の演算結果 を 上記管理 プ ロ セ ッ サへ送 出 す る 信号 プ ロ セ ッ サ 、 こ の 信号 プ ロ セ ッ サ の 演算 結果 に基づ く 上記管理 プ ロ セ ッ サ 力ゝ ら の 出 力 に よ り 動作す る 出 力機器 を 備 え て な る 振動監視装置。
    2. 管理 プ ロ セ ッ サ と 信号 プ ロ セ ッ サ を 併用 し 、 管理 プ ロ セ ッ サ は 警報の 自 動 レ ベ ル設定、 警報信 号の 確認 、 警報信号の 出 力 ス キ ャ ナ の 選択 、 振動 レ ベ ル の 出 力 、 回転数の 演算 と 出 力 を 行い 、 信号 処理 プ ロ セ ッ サ は 一周 期中 に 於 け る 振動波形の 瞬 時演算、 振動 レ ベ ル演算、 警報の 判定、 セ ン サ系 の 異常判定 を 行 な う こ と を 特徴 と す'る 特許請求の 範囲第 1 項記載 の振動監視装置。
    3. 回転数の演算 を 信号 プ ロ セ ッ サ で処理す る こ と を 特徴 と す る 特許請求の範囲第 2 項記載の振動 監視装置。
    4. 各 チ ャ ン ネ ル共通に 1 個 の警報設定 レ ベ ル と 回転数 振動 レ ベ ル パ タ ー ン を 持つ こ と を 特徴 と す る 特許請求の 範囲第 1 項 ま た は 第 2 項記載 の 振 動監視装置。
    5. 各 チ ャ ン ネ ル 別 々 に警報設定 レ ベ ル と 回 転数
    振動 レ ベ ル バ タ ー ン を 持つ こ と を 特徵 と す る 特 許請求の 範囲第 1 項 ま た は 第 2 項記載の 振動監視
    6. 出 力機器 は 、 管理 プ ロ セ ッ サ 力 > ら の 出 力 に 基 づ き 動作す る 回 転数表示器、 警報 リ レ ー 、 チ ヤ ネ ル表示器、 振動 レ ベ ル表示器 、 振動 レ ベ ル ア ナ 口
    O PI
    —鶴 グ出 器で あ る こ と を 特徴 と す る 特許請求の 範囲 第 1 項記載 の 監視装置
    OMPI WIPO ,Λ
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS6018729A|1985-01-30|
    US4614117A|1986-09-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-02-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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