JP7444556B2 - Misalignment determination device, misalignment determination method, and rotating machine system - Google Patents
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Description
本発明は、回転機械のミスアライメント(芯ずれ)を判定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for determining misalignment of a rotating machine.
回転機械(例えば、モータの回転軸とポンプの回転軸)にミスアライメントが発生すると、回転機械が故障する原因となる。そこで、回転機械のミスアライメントを判定する技術が提案されている。例えば、特許文献1は、電動機で駆動される回転機械系の異常診断方法において、前記電動機の稼働時の電流信号をサンプリングし、高速フーリエ変換した後、前記電動機の電源周波数のスペクトルピークのレベルと、該電源周波数を中心周波数として対称に、前記電動機の回転子の軸の回転周波数分だけ離れた周波数の位置に現れるスペクトルピークのレベルとの差が、予め設定した値以下となったことを条件として、前記回転機械系において伝動継手で連結されている前記電動機の前記回転子の軸と、負荷側の回転軸との間に、アライメントの異常が発生したと判断することを特徴とする回転機械系の異常診断方法を開示する。
If misalignment occurs in a rotating machine (for example, the rotating shaft of a motor and the rotating shaft of a pump), it will cause the rotating machine to malfunction. Therefore, techniques for determining misalignment of rotating machines have been proposed. For example,
特許文献1では、スペクトルピークの差を指標値とし、これを予め設定した値(しきい値)と比較して、アライメントが一致している状態か、ミスアライメントの状態かを判定(言い換えれば、ミスアライメントが発生しているか否かを判定)する。この場合、誤判定を防止するためには、アライメントが一致している状態での指標値とミスアライメントの状態での指標値との差ができるだけ大きいことが望ましい。
In
本発明の目的は、アライメントが一致している状態とミスアライメントの状態とで差が大きくなる指標値を基にして、ミスアライメントが発生しているか否かを判定するミスアライメント判定装置、ミスアライメント判定方法および回転機械システムを提供することである。 It is an object of the present invention to provide a misalignment determination device and a misalignment device that determine whether or not misalignment has occurred based on an index value that shows a large difference between a state in which alignment matches and a state in which misalignment occurs. An object of the present invention is to provide a determination method and a rotating mechanical system.
本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置は、回転機械から生じる弾性波の検出信号をスペクトル分析することにより、前記検出信号の周波数スペクトルを生成する生成部と、前記周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および前記基本周波数の整数倍の周波数における前記スペクトル強度を除く処理をする処理部と、前記処理部で前記処理がされた前記周波数スペクトルが示す前記周波数範囲内に、周波数が相対的に高い範囲を示す所定範囲を設定し、前記所定範囲における前記スペクトル強度を基にした指標値を算出する算出部と、前記指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する判定部と、を備える。 A misalignment determination device according to a first aspect of the present invention includes a generation unit that generates a frequency spectrum of the detection signal by performing spectrum analysis on a detection signal of an elastic wave generated from a rotating machine, and a frequency range indicated by the frequency spectrum. A processing unit that performs processing to remove the spectral intensity at a fundamental frequency and a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency from among the spectral intensities at , and within the frequency range indicated by the frequency spectrum subjected to the processing by the processing unit, a calculation unit that sets a predetermined range indicating a relatively high frequency range and calculates an index value based on the spectral intensity in the predetermined range; and compares the index value with a predetermined threshold; A determination unit that determines whether misalignment has occurred in the rotating machine.
スペクトル強度は、例えば、電圧(振幅)、エネルギーである。周波数スペクトルで示される周波数範囲のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数については、スペクトル強度が、回転機械の回転軸の回転数に依存しており、ミスアライメントと相関性を有しない。そこで、処理部は、これらを周波数スペクトルから除く処理をする。 Spectral intensity is, for example, voltage (amplitude) or energy. Among the frequency range shown in the frequency spectrum, the spectral intensity of the fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency depends on the rotation speed of the rotating shaft of the rotating machine and has no correlation with misalignment. Therefore, the processing unit performs processing to remove these from the frequency spectrum.
本発明者らは、処理部で処理がされた周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、周波数が相対的に高い範囲を示す所定範囲におけるスペクトル強度について、ミスアライメントの状態は、アライメントが一致している状態と比べて、スペクトル強度が高い傾向にあることを見出した。よって、所定範囲におけるスペクトル強度を基にした指標値(例えば、スペクトル強度の平均値)は、アライメントが一致している状態とミスアライメントの状態とで差を大きくすることができる。 The present inventors have determined that the state of misalignment is the state of misalignment with respect to the spectral intensity in a predetermined range indicating a relatively high frequency range among the spectral intensities in the frequency range indicated by the frequency spectrum processed by the processing unit. It was found that the spectral intensity tends to be higher than that under normal conditions. Therefore, the index value based on the spectral intensity in a predetermined range (for example, the average value of the spectral intensity) can have a large difference between a state of matching alignment and a state of misalignment.
以上のように、本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置によれば、アライメントが一致している状態とミスアライメントの状態とで差が大きくなる指標値を基にして、アライメントが一致している状態か、ミスアライメントの状態かを判定、言い換えれば、ミスアライメントが発生しているか否かを判定することができる。 As described above, the misalignment determination device according to the first aspect of the present invention determines whether the alignments match based on the index value that increases the difference between the aligned state and the misaligned state. In other words, it is possible to determine whether misalignment is occurring or not.
上記構成において、前記算出部は、前記周波数範囲の最大値から、前記最大値の半分の値までの範囲を前記所定範囲とする。 In the above configuration, the calculation unit sets the predetermined range to be a range from a maximum value of the frequency range to a half of the maximum value.
この構成は、所定範囲の決め方の一例である。 This configuration is an example of how to determine the predetermined range.
上記構成において、前記算出部は、前記周波数範囲の全体における前記スペクトル強度を合計した合計値を算出し、前記周波数範囲において、周波数が小さい側から前記スペクトル強度を加算した値が、前記合計値の70%に到達する前記周波数を特定し、特定された前記周波数から、前記周波数範囲の最大値までの範囲を前記所定範囲とする。 In the above configuration, the calculation unit calculates a total value of the spectral intensities in the entire frequency range, and in the frequency range, the value obtained by adding the spectral intensities from the lowest frequency side is the total value of the total value. The frequency that reaches 70% is specified, and the range from the specified frequency to the maximum value of the frequency range is defined as the predetermined range.
この構成は、所定範囲の決め方の他の例である。 This configuration is another example of how to determine the predetermined range.
上記構成において、前記指標値は、前記所定範囲における前記スペクトル強度の平均値を、前記処理部で前記処理がされる前の前記周波数スペクトルにおける前記スペクトル強度の最大値で割った値である。 In the above configuration, the index value is a value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in the predetermined range by the maximum value of the spectral intensity in the frequency spectrum before the processing by the processing unit.
本発明者らは、処理部で処理がされる前の周波数スペクトルにおけるスペクトル強度の最大値(スペクトルピーク)について、ミスアライメントの状態とアライメントが一致している状態とを比較したとき、前者の方が後者よりも小さくなることを見出した。従って、この構成によれば、ミスアライメントの状態での指標値とアライメントが一致している状態での指標値の差をさらに大きくすることができる。 The present inventors found that when comparing the misaligned state and the aligned state with respect to the maximum value of spectral intensity (spectral peak) in the frequency spectrum before being processed by the processing unit, the former is better. was found to be smaller than the latter. Therefore, with this configuration, it is possible to further increase the difference between the index value in a misaligned state and the index value in a matched alignment state.
本発明の第2局面に係るミスアライメント判定方法は、回転機械から生じる弾性波の検出信号をスペクトル分析することにより、前記検出信号の周波数スペクトルを生成する生成ステップと、前記周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および前記基本周波数の整数倍の周波数における前記スペクトル強度を除く処理をする処理ステップと、前記処理ステップで前記処理がされた前記周波数スペクトルが示す前記周波数範囲内に、周波数が相対的に高い範囲を示す所定範囲を設定し、前記所定範囲における前記スペクトル強度を基にした指標値を算出する算出ステップと、前記指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する判定ステップと、を備える。 A misalignment determination method according to a second aspect of the present invention includes a generation step of generating a frequency spectrum of the detection signal by performing spectrum analysis on a detection signal of an elastic wave generated from a rotating machine, and a frequency range indicated by the frequency spectrum. A processing step of removing the spectral intensity at a fundamental frequency and a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency from among the spectral intensities at, and within the frequency range indicated by the frequency spectrum subjected to the processing in the processing step, a calculation step of setting a predetermined range indicating a relatively high frequency range and calculating an index value based on the spectral intensity in the predetermined range; and comparing the index value with a predetermined threshold; and a determination step of determining whether misalignment has occurred in the rotating machine.
本発明の第2局面に係るミスアライメント判定方法は、本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置を方法の観点から規定しており、本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置と同様の作用効果を有する。 The misalignment determining method according to the second aspect of the present invention defines the misalignment determining device according to the first aspect of the present invention from a method perspective, and is similar to the misalignment determining device according to the first aspect of the present invention. It has the following effects.
本発明の第3局面に係る回転機械システムは、本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置と、前記回転機械と、前記回転機械から生じる弾性波を検出し、前記検出信号を出力するセンサと、を備える。 A rotating machine system according to a third aspect of the present invention includes the misalignment determination device according to the first aspect of the present invention, the rotating machine, and a sensor that detects elastic waves generated from the rotating machine and outputs the detection signal. and.
本発明の第3局面に係る回転機械システムは、本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置を回転機械システムの観点から規定しており、本発明の第1局面に係るミスアライメント判定装置と同様の作用効果を有する。 A rotating machine system according to a third aspect of the present invention defines the misalignment determining device according to the first aspect of the present invention from the viewpoint of a rotating mechanical system, and the misalignment determining device according to the first aspect of the present invention. It has similar effects.
本発明によれば、アライメントが一致している状態とミスアライメントの状態とで差が大きくなる指標値を基にして、ミスアライメントか否かを判定することができる。 According to the present invention, it is possible to determine whether or not there is misalignment based on an index value that shows a large difference between a state in which alignment matches and a state in which misalignment occurs.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In each figure, components given the same reference numerals indicate the same components, and descriptions of the components that have already been described will be omitted.
図1は、実施形態に係るミスアライメント判定装置1のブロック図である。ミスアライメント判定装置1は、制御処理部10と、IF部11と、入力部13と、出力部14と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram of a
制御処理部10は、ミスアライメント判定装置1の全体を統括し、ミスアライメント判定装置1の動作に必要な制御および処理をする。制御処理部10は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、および、HDD(Hard Disk Drive)等のハードウェア、制御処理部10の機能を実行するためのプログラムおよびデータ等によって実現される。
The
IF部11は、制御処理部10に接続され、制御処理部10の制御に従って、外部の機器との間で信号等を入出力する。例えば、IF部11は、AEセンサ12が出力した検出信号Sを受信し、これを制御処理部10へ送る。IF部11は、入出力インターフェース回路によって実現される。
The
AE(Acoustic Emission)センサ12は、回転機械から生じる弾性波を検出し、検出信号Sを出力する。検出信号Sは、時系列信号である。AEセンサ12の換わりに、振動センサを用いてもよい。
An AE (Acoustic Emission)
入力部13は、制御処理部10に接続され、オペレータが、各種の情報、データ、命令等を入力するための装置である。入力部13は、マウス、キーボード、タッチパネル等により実現される。出力部14は、制御処理部10に接続され、制御処理部10の制御に従って、入力部13から入力されたコマンド、データ、および、ミスアライメントの発生報知等を出力する装置である。出力部14は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ(Organic Light Emitting Diode display)等により実現される。
The
制御処理部10は、機能ブロックとして、記憶部101と、生成部102と、処理部103と、算出部104と、判定部105と、を備える。制御処理部10は、IF部11から送られてきた検出信号SをAD変換(アナログ‐デジタル変換)し、記憶部101に記憶させる。
The
記憶部101は、AD変換された検出信号S等を記憶する。
The
生成部102は、記憶部101から検出信号Sを読み出し、検出信号Sをスペクトル分析(解析)することにより、検出信号Sの周波数スペクトルを生成する。スペクトル分析は、例えば、高速フーリエ変換である。周波数スペクトルは、周波数とスペクトル強度との関係を示す。スペクトル強度は、例えば、電圧(振幅)、エネルギーである。
The
周波数スペクトルが示す周波数範囲は、検出信号Sが含む周波数成分のうち、どの範囲の周波数成分をスペクトル分析の対象とするかによって決まる。例えば、0~500kHzをスペクトル分析の対象にするとき、周波数スペクトルが示す周波数範囲は、0~500kHzに設定される。 The frequency range indicated by the frequency spectrum is determined by which range of frequency components, among the frequency components included in the detection signal S, are targeted for spectrum analysis. For example, when 0 to 500 kHz is targeted for spectrum analysis, the frequency range indicated by the frequency spectrum is set to 0 to 500 kHz.
処理部103は、周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理をする。基本周波数は、回転機械を基にして算出される値であり、例えば、本実施形態における基本周波数は、回転数によらず10kHzである。
The
周波数スペクトルで示される周波数範囲(例えば、0~500kHz)のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数については、スペクトル強度が、回転機械の回転数に依存しており、ミスアライメントと相関性を有しない。そこで、処理部103は、これらを周波数スペクトルから除く処理をする。
Among the frequency range shown in the frequency spectrum (for example, 0 to 500 kHz), for the fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency, the spectral intensity depends on the rotation speed of the rotating machine and is correlated with misalignment. does not have. Therefore, the
算出部104は、処理部103で処理がされた周波数スペクトルが示す周波数範囲内に、周波数が相対的に高い範囲を示す所定範囲を設定し、所定範囲におけるスペクトル強度を基にした指標値を算出する。
The
本発明者らは、処理部103で処理がされた周波数スペクトルが示す周波数範囲(例えば、0~500kHz)におけるスペクトル強度のうち、周波数が相対的に高い範囲を示す所定範囲におけるスペクトル強度について、ミスアライメントの状態は、アライメントが一致している状態と比べて、スペクトル強度が大きい傾向にあることを見出した。よって、所定範囲におけるスペクトル強度を基にした指標値(例えば、スペクトル強度の平均値、中央値、最頻値)は、ミスアライメントの状態とアライメントが一致している状態とで差を大きくすることができる。
The present inventors have determined that, among the spectral intensities in the frequency range (for example, 0 to 500 kHz) indicated by the frequency spectrum processed by the
所定範囲は、例えば、周波数範囲の最大値から、最大値の半分の値までの範囲である。この場合、周波数範囲が0~500kHzのとき、所定範囲は250~500kHzとなる。 The predetermined range is, for example, a range from the maximum value of the frequency range to a value half of the maximum value. In this case, when the frequency range is 0 to 500 kHz, the predetermined range is 250 to 500 kHz.
判定部105は、指標値を予め定められたしきい値と比較し、回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する。
The
図2は、実験用回転機械3の模式図である。実験用回転機械3は、サーボモータ32と、シャフト33と、ハウジング35a,35bと、カップリング34と、を備える。
FIG. 2 is a schematic diagram of the experimental
サーボモータ32は、ボルトによってベース31の上に固定されている。サーボモータ32の回転軸321の中心軸AXに沿って、シャフト33がベース31の上方に配置されている。シャフト33の一方端部側は、ハウジング35aに内蔵された軸受け(不図示)によって回転可能に支持され、他方端部側は、ハウジング35bに内蔵された軸受け(不図示)によって回転可能に支持されている。ハウジング35aは、シム36を介して、ボルトによってベース31の上に固定されている。ハウジング35bは、ボルトによってベース31の上に固定されている。
The
回転軸321とシャフト33とは、カップリング34によって連結されている。シム36によって、回転軸321の中心軸AXと、シャフト33の中心軸(不図示)とが強制的にずらされている。これにより、ミスアライメント状態にしている。
The
ハウジング35aは、ハウジング35bよりも、カップリング34の近くにあり、ハウジング35aにAEセンサ12が設置されている。
The
実験条件は、以下の通りである。シャフト33の外径は、直径40mmであり、シム36の厚みは、0.6mmであり、AEセンサ12のサンプリング周波数は、1MHzであった。
The experimental conditions are as follows. The outer diameter of the shaft 33 was 40 mm, the thickness of the
図3Aは、回転軸321の回転数が500rpmの下で、芯出し時に検出された検出信号Sの例を示すグラフである。芯出しは、アライメントを一致させることである。よって、芯出し時はアライメントが一致している状態である。図3Bは、回転軸321の回転数が500rpmの下で、ミスアライメントの状態で検出された検出信号Sの例を示すグラフである。図3Aおよび図3Bにおいて、縦軸は検出信号Sの電圧を示し、横軸は時間を示す。
FIG. 3A is a graph showing an example of a detection signal S detected during centering when the rotational speed of the
図4Aは、図3Aに示す検出信号Sをスペクトル分析することによって生成された周波数スペクトルを示すグラフである。図4Bは、図3Bに示す検出信号Sをスペクトル分析することによって生成された周波数スペクトルを示すグラフである。スペクトル分析は、いずれも高速フーリエ変換である。図4Aおよび図4Bにおいて、縦軸はスペクトル強度(電圧)を示し、横軸は周波数を示す。 FIG. 4A is a graph showing a frequency spectrum generated by spectral analysis of the detection signal S shown in FIG. 3A. FIG. 4B is a graph showing a frequency spectrum generated by spectral analysis of the detection signal S shown in FIG. 3B. All spectral analyzes are fast Fourier transforms. In FIGS. 4A and 4B, the vertical axis indicates spectral intensity (voltage), and the horizontal axis indicates frequency.
図5Aは、図4Aに示す周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた周波数スペクトルを示すグラフである。図5Bは、図4Bに示す周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた周波数スペクトルを示すグラフである。図5Aおよび図5Bにおいて、縦軸はスペクトル強度(電圧)を示し、横軸は周波数を示す。 FIG. 5A is a graph showing a frequency spectrum in which the fundamental frequency and the spectrum intensities at frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency are removed from among the spectrum intensities in the frequency range shown by the frequency spectrum shown in FIG. 4A. FIG. 5B is a graph showing a frequency spectrum in which the fundamental frequency and the spectral intensities at frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency are removed from among the spectral intensities in the frequency range shown by the frequency spectrum shown in FIG. 4B. In FIGS. 5A and 5B, the vertical axis indicates spectral intensity (voltage), and the horizontal axis indicates frequency.
基本周波数は、ここでは10kHzである。スペクトル強度を除く処理は、各周波数を中心にして、例えば、±1kHzの範囲である。すなわち、9~11kHz、19~21kHz、29~31kHz、・・・について、スペクトル強度を除く処理がされている。図5Aおよび図5Bにおいて、横軸に沿って一定間隔で隙間がある。これらの隙間は、スペクトル強度を除く処理がされた箇所を示す。 The fundamental frequency is here 10kHz. The process for removing the spectral intensity is, for example, within a range of ±1 kHz around each frequency. That is, processing is performed to remove the spectral intensity of 9 to 11 kHz, 19 to 21 kHz, 29 to 31 kHz, and so on. In FIGS. 5A and 5B, there are gaps at regular intervals along the horizontal axis. These gaps indicate locations where spectral intensity has been removed.
図4A、図4B、図5A、および、図5Bにおいて、周波数範囲(0~500kHz)のスペクトルピーク(電圧の最大値)は、0.1mVよりかなり大きい値であった。スペクトルピークを示すことができるようにグラフの縦軸の上限を大きくすると、グラフが分かりにくくなるので、縦軸の上限を0.1mVにしている。 In FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 5A, and FIG. 5B, the spectral peak (maximum value of voltage) in the frequency range (0 to 500 kHz) was significantly larger than 0.1 mV. If the upper limit of the vertical axis of the graph is increased to show the spectral peak, the graph becomes difficult to understand, so the upper limit of the vertical axis is set to 0.1 mV.
図4A、図4Bには示されていないが、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされる前(処理部103での処理前)において、周波数スペクトルにおけるスペクトルピークは、ミスアライメントの状態(図4B)の方が、芯出し時(図4A)に比べて、小さくなることが分かった(第1事象)。これは、芯出し時(図3A)と比べてミスアライメント状態(図3B)の方が、電圧の振幅が小さいことが原因と考えられる。なお、芯出し時は、アライメントが一致している状態である。 Although not shown in FIGS. 4A and 4B, the spectral peak in the frequency spectrum is It was found that the state of misalignment (FIG. 4B) is smaller than the state of centering (FIG. 4A) (first event). This is considered to be because the amplitude of the voltage is smaller in the misaligned state (FIG. 3B) than in the centering state (FIG. 3A). Note that during centering, the alignment is consistent.
図5Aおよび図5Bを参照して、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた後(処理部103での処理後)において、周波数スペクトルが示す周波数範囲(0~500kHz)のうち、250~500kHz(所定範囲)に着目すると、ミスアライメント状態(図5B)の方が、芯出し時(図5A)よりも、スペクトル強度が大きいことが分かった(第2事象)。これは、ミスアライメント状態(図3B)の方が、芯出し時(図3A)よりも、検出信号Sが細かく変動しているからと考えられる。 Referring to FIGS. 5A and 5B, after processing to remove the spectral intensity at the fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency (after processing in processing unit 103), the frequency range (0 to Focusing on 250 to 500 kHz (predetermined range), it was found that the spectral intensity was higher in the misaligned state (Figure 5B) than in the centering state (Figure 5A) (second event). . This is considered to be because the detection signal S fluctuates more finely in the misalignment state (FIG. 3B) than in the centering state (FIG. 3A).
第1事象および第2事象は、回転軸321の回転数が100rpmの下でも生じた。詳しい説明は省略するが、以下、グラフを示す。図6Aは、回転軸321の回転数が100rpmの下で、芯出し時に検出された検出信号Sの例を示すグラフであり、図3Aと対応する。図6Bは、回転軸321の回転数が100rpmの下で、ミスアライメントの状態で検出された検出信号Sの例を示すグラフであり、図3Bと対応する。
The first event and the second event occurred even when the rotational speed of the
図7Aは、図6Aに示す検出信号Sをスペクトル分析することによって生成された周波数スペクトルを示すグラフであり、図4Aと対応する。図7Bは、図6Bに示す検出信号Sをスペクトル分析することによって生成された周波数スペクトルを示すグラフであり、図4Bと対応する。 FIG. 7A is a graph showing a frequency spectrum generated by spectrum analysis of the detection signal S shown in FIG. 6A, and corresponds to FIG. 4A. FIG. 7B is a graph showing a frequency spectrum generated by spectrum analysis of the detection signal S shown in FIG. 6B, and corresponds to FIG. 4B.
図8Aは、図7Aに示す周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた周波数スペクトルを示すグラフであり、図5Aと対応する。図8Bは、図7Bに示す周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた周波数スペクトルを示すグラフであり、図5Bと対応する。 FIG. 8A is a graph showing a frequency spectrum that has been processed to remove the fundamental frequency and the spectral intensities at frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency among the spectrum intensities in the frequency range shown by the frequency spectrum shown in FIG. 7A. handle. FIG. 8B is a graph showing a frequency spectrum that has been processed to remove the spectral intensities at the fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency among the spectral intensities in the frequency range shown by the frequency spectrum shown in FIG. 7B. handle.
第1事象および第2事象は、回転軸321の回転数が1000rpmの下でも生じた。詳しい説明は省略するが、以下、グラフを示す。図9Aは、回転軸321の回転数が1000rpmの下で、芯出し時に検出された検出信号Sの例を示すグラフであり、図3Aと対応する。図9Bは、回転軸321の回転数が1000rpmの下で、ミスアライメントの状態で検出された検出信号Sの例を示すグラフであり、図3Bと対応する。
The first event and the second event occurred even when the rotational speed of the
図10Aは、図9Aに示す検出信号Sをスペクトル分析することによって生成された周波数スペクトルを示すグラフであり、図4Aと対応する。図10Bは、図9Bに示す検出信号Sをスペクトル分析することによって生成された周波数スペクトルを示すグラフであり、図4Bと対応する。 FIG. 10A is a graph showing a frequency spectrum generated by spectrum analysis of the detection signal S shown in FIG. 9A, and corresponds to FIG. 4A. FIG. 10B is a graph showing a frequency spectrum generated by spectrum analysis of the detection signal S shown in FIG. 9B, and corresponds to FIG. 4B.
図11Aは、図10Aに示す周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた周波数スペクトルを示すグラフであり、図5Aと対応する。図11Bは、図10Bに示す周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理がされた周波数スペクトルを示すグラフであり、図5Bと対応する。 FIG. 11A is a graph showing a frequency spectrum that has been processed to exclude the fundamental frequency and the spectrum intensities at frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency among the spectrum intensities in the frequency range shown by the frequency spectrum shown in FIG. 10A. handle. FIG. 11B is a graph showing a frequency spectrum that has been processed to remove the spectral intensities at the fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency among the spectral intensities in the frequency range shown by the frequency spectrum shown in FIG. 10B. handle.
図12は、回転軸321の回転数と、周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度の平均値との関係を示す棒グラフである。周波数スペクトルが示す周波数範囲は、0~500kHzである。ここでの平均値は、0~500kHzのスペクトル強度を合計し、この値を500(分母)で割った値ではない。スペクトル強度を除く処理がされた周波数帯(9~11kHz、19~21kHz、29~31kHz、・・・)は、分母に含まれない。
FIG. 12 is a bar graph showing the relationship between the rotation speed of the
(8A)は、図8A(芯出し時)において、0~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(8B)は、図8B(ミスアライメントの状態)において、0~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。 (8A) shows the average value of the spectral intensity from 0 to 500 kHz in FIG. 8A (at the time of centering). (8B) shows the average value of the spectral intensity from 0 to 500 kHz in FIG. 8B (misalignment state).
(5A)は、図5A(芯出し時)において、0~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(5B)は、図5B(ミスアライメントの状態)において、0~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(11A)は、図11A(芯出し時)において、0~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(11B)は、図11B(ミスアライメントの状態)において、0~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。 (5A) shows the average value of the spectral intensity from 0 to 500 kHz in FIG. 5A (at the time of centering). (5B) shows the average value of the spectral intensity from 0 to 500 kHz in FIG. 5B (misalignment state). (11A) shows the average value of the spectral intensity from 0 to 500 kHz in FIG. 11A (at the time of centering). (11B) shows the average value of the spectral intensity from 0 to 500 kHz in FIG. 11B (misalignment state).
いずれの回転数においても、ミスアライメント状態の方が、芯出し時よりも、スペクトル強度の平均値が大きい。しかし、回転数が100rpm、500rpmのとき、ミスアライメント状態でのスペクトル強度の平均値と芯出し時でのスペクトル強度の平均値との差が小さい。よって、しきい値を用いて、ミスアライメントが発生しているか否かを判定することは困難である。 At any rotation speed, the average value of the spectral intensity is larger in the misaligned state than in the centering state. However, when the rotation speed is 100 rpm or 500 rpm, the difference between the average value of the spectral intensity in the misaligned state and the average value of the spectral intensity at the time of centering is small. Therefore, it is difficult to use a threshold value to determine whether misalignment has occurred.
図13は、回転軸321の回転数と、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値との関係を示す棒グラフである。所定範囲は、250~500kHzであり、周波数が相対的に高い範囲を示す。ここでの平均値は、250~500kHzのスペクトル強度を合計し、この値を250(分母)で割った値ではない。スペクトル強度を除く処理がされた周波数帯(249~251kHz、259~261kHz、269~271kHz、・・・)は、分母に含まれない。
FIG. 13 is a bar graph showing the relationship between the rotation speed of the
(8A)は、図8A(芯出し時)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(8B)は、図8B(ミスアライメントの状態)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。 (8A) shows the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz in FIG. 8A (at the time of centering). (8B) shows the average value of the spectral intensity from 250 to 500 kHz in FIG. 8B (misalignment state).
(5A)は、図5A(芯出し時)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(5B)は、図5B(ミスアライメントの状態)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(11A)は、図11A(芯出し時)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。(11B)は、図11B(ミスアライメントの状態)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値を示している。 (5A) shows the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz in FIG. 5A (at the time of centering). (5B) shows the average value of the spectral intensity from 250 to 500 kHz in FIG. 5B (misalignment state). (11A) shows the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz in FIG. 11A (at the time of centering). (11B) shows the average value of the spectral intensity from 250 to 500 kHz in FIG. 11B (misalignment state).
いずれの回転数においても、ミスアライメントの状態の方が、芯出し時よりも、スペクトル強度の平均値が大きい。しかも、いずれの回転数においても、ミスアライメントの状態でのスペクトル強度の平均値と芯出し時でのスペクトル強度の平均値との差が大きい(ミスアライメントの状態でのスペクトル強度の平均値は、芯出し時でのスペクトル強度の平均値の約1.3~1.8倍である)。よって、しきい値を用いて、ミスアライメントが発生しているか否かを判定することできる。 At any rotation speed, the average value of the spectral intensity is larger in the misaligned state than in the centering state. Moreover, at any rotation speed, there is a large difference between the average value of the spectral intensity in the state of misalignment and the average value of the spectral intensity at the time of centering (the average value of the spectral intensity in the state of misalignment is (approximately 1.3 to 1.8 times the average value of the spectral intensity at centering). Therefore, it is possible to determine whether misalignment has occurred using a threshold value.
実施形態では、250~500kHz(所定範囲)におけるスペクトル強度の平均値を指標値とする。判定部105は、各回転数において、芯出し時の指標値を、例えば1.3倍した値をしきい値として、ミスアライメントが発生しているか否かを判定することができる。以上のように、実施形態によれば、芯出し時(アライメントが一致している状態)とミスアライメントの状態とで差が大きくなる指標値を基にして、ミスアライメントが発生しているか否かを判定することができる。
In the embodiment, the average value of the spectral intensity in the range of 250 to 500 kHz (predetermined range) is used as the index value. The
実施形態に係るミスアライメント判定装置1の動作を説明する。図14は、ミスアライメントが発生しているか否かの判定対象となる回転機械5を備える回転機械システム5000の模式図である。回転機械システム5000は、回転機械5と、ミスアライメント判定装置1と、AEセンサ12と、を備える。
The operation of the
回転機械5は、ベース51と、モータ52と、ポンプ53と、カップリング54と、を備える。モータ52およびポンプ53は、モータ52の回転軸521とポンプ53の回転軸531とを対向させて、ベース51に固定されている。回転軸521と回転軸531とは、カップリング54によって連結されている。
The
AEセンサ12は、回転軸521と回転軸531とにミスアライメントが発生しているか否かの判定に用いる検出信号Sを出力する。AEセンサ12は、この目的を達成するために好適な箇所に設置される。例えば、AEセンサ12は、ポンプ53の筐体のうち、回転軸531に近い部分に配置される。
The
AEセンサ12が出力した検出信号Sは、ミスアライメント判定装置1へ送られる。
The detection signal S output by the
記憶部101(図1)は、モータ52の回転軸521の回転数に応じて決められたしきい値を予め記憶している。例えば、回転数がn1のとき、しきい値がth1であり、回転数がn2のとき、しきい値がth2である。
The storage unit 101 (FIG. 1) stores in advance a threshold value determined according to the rotation speed of the
図15は、実施形態に係るミスアライメント判定装置1の動作を説明するフローチャートである。図1および図15を参照して、オペレータが入力部13を操作して、モータ52の回転軸521(図14)の回転数を入力し、そして、ミスアライメントの監視命令を入力する(S1)。判定部105は、入力された回転数に割り当てられたしきい値を、記憶部101から読み出す。例えば、入力された回転数がn1のとき、判定部105は、回転数n1に割り当てられたしきい値th1を記憶部101から読み出す。
FIG. 15 is a flowchart illustrating the operation of the
制御処理部10は、ミスアライメントの監視命令の入力に応じて、AEセンサ12を作動させる信号を、IF部11を介して、AEセンサ12に送信する。これにより、AEセンサ12は作動を開始し、回転機械5(図14)から生じる弾性波の検出信号Sを出力する。IF部11は、AEセンサ12が出力した検出信号Sを受信し(S2)、制御処理部10に送る。
The
制御処理部10は、検出信号SをAD変換し、記憶部101に記憶させる。生成部102は、記憶部101に記憶されている検出信号Sを読み出し、この検出信号Sの周波数スペクトルを生成する(S3)。
The
処理部103は、処理S3で生成された周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および基本周波数の整数倍の周波数におけるスペクトル強度を除く処理をする(S4)。
The
周波数スペクトルで示される周波数範囲は、予め記憶部101に記憶されている。例えば、0~500kHzである。算出部104は、記憶部101から周波数範囲を読み出し、この周波数範囲を基にして所定範囲を算出する(例えば、250~500kHz)。算出部104は、処理S4で処理された周波数スペクトルが示す周波数範囲内に所定範囲を設定し、所定範囲におけるスペクトル強度を基にした指標値を算出する(S5)。指標値は、例えば、スペクトル強度の平均値である。
The frequency range indicated by the frequency spectrum is stored in the
判定部105は、指標値がしきい値を超えているか否かを判定する(S6)。判定部105は、指標値がしきい値を超えていないと判定したとき(S6でNo)、回転軸521と回転軸531(図14)とにミスアライメントが発生していないと判定する(S7)。そして、制御処理部10は、ミスアライメントの監視の停止命令が入力されたか否かを判断する(S8)。停止命令は、オペレータが入力部13を操作することにより入力される。
The determining
制御処理部10が、ミスアライメントの監視の停止命令が入力されたと判断したとき(S8でYes)、ミスアライメント判定装置1は、ミスアライメントの監視を終了する。制御処理部10が、ミスアライメントの監視の停止命令が入力されていないと判断したとき(S8でNo)、ミスアライメント判定装置1は、処理S2に戻る。
When the
判定部105は、指標値がしきい値を超えていると判定したとき(S6でYes)、回転軸521と回転軸531(図14)とにミスアライメントが発生していると判定する(S9)。判定部105は、出力部14を用いて、オペレータにミスアライメントが発生していることを報知する(S10)。そして、制御処理部10は、処理S8をする。
When determining that the index value exceeds the threshold value (Yes in S6), the
所定範囲の決め方の他の例を説明する。例えば、図8Aおよび図8Bを参照して、周波数が250kHzより小さくても、ミスアライメントの状態の方が、芯出し時よりも、スペクトル強度が高い範囲(240~250kHz)がある。他の例では、この範囲も含むことが可能となる所定範囲を決める。算出部104は、周波数スペクトルが示す周波数範囲(0~500kHz)の全体におけるスペクトル強度を合計した合計値を算出し、この周波数範囲において、周波数が小さい側(周波数0側)からスペクトル強度を加算した値が、合計値の70%に到達する周波数を特定し、特定された周波数から、周波数範囲の最大値(500kHz)までの範囲を所定範囲とする。
Another example of how to determine the predetermined range will be explained. For example, referring to FIGS. 8A and 8B, even if the frequency is lower than 250 kHz, there is a range (240 to 250 kHz) in which the spectral intensity is higher in the misalignment state than in the centering state. In other examples, a predetermined range is determined that may also include this range. The
実施形態には、第1変形例と第2変形例がある。これらについて、実施形態と相違する点を中心に説明する。第1変形例から説明する。第1変形例は、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を指標値とする。スペクトルピークは、処理部103で処理前の周波数スペクトル(図4A、図4B、図7A、図7B、図10A、図10B)におけるスペクトル強度の最大値である。なお、上述したように、作図上の理由で、それらの図には、スペクトルピークは示されていない。
The embodiment includes a first modification and a second modification. Regarding these, the points that are different from the embodiment will be mainly explained. The first modification will be explained first. In the first modification, the index value is a value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in a predetermined range by the spectral peak. The spectral peak is the maximum value of the spectral intensity in the frequency spectrum (FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 7A, FIG. 7B, FIG. 10A, FIG. 10B) before being processed by the
本発明者らは、スペクトルピークは、ミスアライメント状態の方が、芯出し時よりも小さくなることを見出した。従って、第1変形例によれば、ミスアライメントの状態での指標値と芯出し時での指標値との差をさらに大きくすることができる。詳しく説明する。 The present inventors have found that the spectral peak becomes smaller in the misaligned state than in the centered state. Therefore, according to the first modification, it is possible to further increase the difference between the index value in the state of misalignment and the index value at the time of centering. explain in detail.
図16は、回転軸の回転数と、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値との関係を示す棒グラフである。所定範囲は、250~500kHzであり、周波数が相対的に高い範囲を示す。(8A)は、図8A(芯出し時)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を示している。(8B)は、図8B(ミスアライメントの状態)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を示している。 FIG. 16 is a bar graph showing the relationship between the rotation speed of the rotating shaft and the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in a predetermined range by the spectral peak. The predetermined range is 250 to 500 kHz, indicating a relatively high frequency range. (8A) shows the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz by the spectral peak in FIG. 8A (at the time of centering). (8B) shows the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz by the spectral peak in FIG. 8B (misalignment state).
(5A)は、図5A(芯出し時)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を示している。(5B)は、図5B(ミスアライメントの状態)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を示している。(11A)は、図11A(芯出し時)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を示している。(11B)は、図11B(ミスアライメントの状態)において、250~500kHzにおけるスペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を示している。 (5A) shows the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz by the spectral peak in FIG. 5A (at the time of centering). (5B) shows the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz by the spectral peak in FIG. 5B (misalignment state). (11A) shows the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz by the spectral peak in FIG. 11A (at the time of centering). (11B) shows the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity at 250 to 500 kHz by the spectral peak in FIG. 11B (misalignment state).
以下、スペクトル強度の平均値をスペクトルピークで割った値を、「平均値/ピーク」と記載する。いずれの回転数においても、ミスアライメント状態での「平均値/ピーク」と芯出し時での「平均値/ピーク」との差が大きい(ミスアライメント状態での「平均値/ピーク」は、芯出し時での「平均値/ピーク」の約1.8~2.7倍である)。 Hereinafter, the value obtained by dividing the average value of the spectral intensity by the spectral peak will be referred to as "average value/peak". At any rotation speed, there is a large difference between the "average value/peak" in the misaligned state and the "average value/peak" during centering (the "average value/peak" in the misaligned state is (approximately 1.8 to 2.7 times the "average value/peak" at the time of release).
図13および図16を参照して、「平均値/ピーク」の場合の方が、スペクトル強度の平均値の場合よりも、芯出し時での値とミスアライメントの状態での値との差が大きい。従って、「平均値/ピーク」を指標値にすれば、ミスアライメントが発生しているか否かの判定精度をより向上させることができる。 Referring to FIGS. 13 and 16, the difference between the value at centering and the value in the misaligned state is greater in the case of "average value/peak" than in the case of the average value of spectral intensity. big. Therefore, by using "average value/peak" as an index value, it is possible to further improve the accuracy of determining whether misalignment has occurred.
第2変形例を説明する。指標値と比較されるしきい値は、回転軸521(図14)の回転数に応じて決まり、記憶部101(図1)に予め記憶されている。回転軸521の回転数の種類が多い場合(例えば、・・・、80rpm、90rpm、100rpm、110rpm、120rpm、・・・)、全ての回転数について、しきい値を予め用意するのは手間がかかる。第2変形例は、記憶部101にしきい値が記憶されていない回転数について、内挿や外挿により、しきい値を算出する。
A second modification will be explained. The threshold value to be compared with the index value is determined according to the rotation speed of the rotating shaft 521 (FIG. 14), and is stored in advance in the storage unit 101 (FIG. 1). When there are many types of rotational speeds of the rotating shaft 521 (for example, 80rpm, 90rpm, 100rpm, 110rpm, 120rpm, etc.), it is troublesome to prepare threshold values for all the rotational speeds in advance. It takes. In the second modification, a threshold value is calculated by interpolation or extrapolation for a rotation speed for which a threshold value is not stored in the
図17は、芯出し時のデータを用いて生成された、回転数と、スペクトルピークと、スペクトル強度の平均値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、回転軸321(図2)の回転数を示す。グラフの一方側の縦軸は、スペクトルピークを示す。グラフの他方側の縦軸は、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値を示す。図2に示す回転機械3を用いた実験結果から、芯出し時において、回転数が100rpm、500rpm、1000rpmのそれぞれについて、スペクトルピーク、および、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値が求められる。図17には、これらがプロットされ、スペクトルピークを示す線L1、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値を示す線L2が示されている。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the rotation speed, the spectral peak, and the average value of the spectral intensity, which was generated using the data at the time of centering. The horizontal axis of the graph indicates the rotation speed of the rotation shaft 321 (FIG. 2). The vertical axis on one side of the graph shows the spectral peaks. The vertical axis on the other side of the graph indicates the average value of the spectral intensity in a predetermined range. From the experimental results using the
スペクトルピークを示す線L1、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値を示す線L2から分かるように、回転軸321(図2)の回転数が大きくなると、スペクトルピーク、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値のいずれも線形的に増加している。従って、100rpm、500rpm、1000rpm以外の回転数でも、内挿処理や外挿処理により、芯出し時について、スペクトルピーク、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値が求まる。 As can be seen from the line L1 indicating the spectral peak and the line L2 indicating the average value of the spectral intensity in a predetermined range, as the rotation speed of the rotating shaft 321 (FIG. 2) increases, the spectral peak and the average value of the spectral intensity in the predetermined range increase. Both are increasing linearly. Therefore, even at rotational speeds other than 100 rpm, 500 rpm, and 1000 rpm, the average value of the spectral peak and the spectral intensity in a predetermined range at the time of centering can be determined by interpolation processing and extrapolation processing.
記憶部101は、芯出し時について、複数の種類の回転数別に(例えば、100rpm、500rpm、1000rpm)、スペクトルピーク、および、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値を示すデータ予め記憶している。
The
算出部104は、回転軸521の回転数が、複数の種類以外の回転数のとき、記憶部101からそのデータを読み出し、内挿処理や外挿処理により、スペクトルピーク、および、所定範囲におけるスペクトル強度の平均値を求め、これを基にして、しきい値を算出する。
When the rotational speed of the
1 ミスアライメント判定装置
3 実験用回転機械
31 ベース
32 サーボモータ
321 回転軸
33 シャフト
34 カップリング
35a,35b ハウジング
36 シム
5 回転機械
51 ベース
52 モータ
521 回転軸
53 ポンプ
531 回転軸
54 カップリング
5000 回転機械システム
AX 中心軸
L1 スペクトルピークを示す線
L2 所定範囲におけるスペクトル強度の平均値を示す線
S 検出信号
1
Claims (5)
前記周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および前記基本周波数の整数倍の周波数における前記スペクトル強度を除く処理をする処理部と、
前記処理部で前記処理がされた前記周波数スペクトルが示す前記周波数範囲内に、ミスアラインメントの状態において、アラインメントが一致している状態に比べて、スペクトル強度が高い周波数領域において、前記周波数範囲の最大値から、前記最大値の半分の値までの範囲を所定範囲に設定し、前記所定範囲における前記スペクトル強度を基にした指標値を算出する算出部と、
前記指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する判定部と、を備え、
前記指標値は、前記所定範囲における前記スペクトル強度の平均値を、前記処理部で前記処理がされる前の前記周波数スペクトルにおける前記スペクトル強度の最大値で割った値であり、
前記周波数範囲は、0~500kHzである、
ミスアライメント判定装置。 a generation unit that generates a frequency spectrum of the detection signal by performing spectrum analysis on a detection signal of an elastic wave generated from a rotating machine;
A processing unit that performs processing to remove the spectral intensity at a fundamental frequency and a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency from among spectral intensities in a frequency range indicated by the frequency spectrum;
Within the frequency range indicated by the frequency spectrum processed by the processing unit, in a frequency region in which the spectrum intensity is higher in a misaligned state than in a matched alignment state, the maximum of the frequency range is a calculation unit that calculates an index value based on the spectral intensity in the predetermined range by setting a predetermined range from the maximum value to a half of the maximum value;
a determination unit that compares the index value with a predetermined threshold value and determines whether misalignment has occurred in the rotating machine;
The index value is a value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in the predetermined range by the maximum value of the spectral intensity in the frequency spectrum before the processing by the processing unit,
The frequency range is 0 to 500kHz ,
Misalignment determination device.
前記周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および前記基本周波数の整数倍の周波数における前記スペクトル強度を除く処理をする処理部と、
前記処理部で前記処理がされた前記周波数スペクトルが示す前記周波数範囲内に、所定範囲を設定し、前記所定範囲における前記スペクトル強度を基にした指標値を算出する算出部と、
前記指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する判定部と、を備え、
前記所定範囲は、前記周波数範囲の、ミスアラインメントの状態において、アラインメントが一致している状態に比べて、スペクトル強度が高い周波数領域において、周波数が小さい側から前記スペクトル強度を加算した値が、前記周波数範囲の全体における前記スペクトル強度を合計した合計値の70%に到達する周波数から、前記周波数範囲の最大値までの範囲であり、
前記指標値は、前記所定範囲における前記スペクトル強度の平均値を、前記処理部で前記処理がされる前の前記周波数スペクトルにおける前記スペクトル強度の最大値で割った値であり、
前記周波数範囲は、0~500kHzである、
ミスアライメント判定装置。 a generation unit that generates a frequency spectrum of the detection signal by performing spectrum analysis on a detection signal of an elastic wave generated from a rotating machine;
A processing unit that performs processing to remove the spectral intensity at a fundamental frequency and a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency from among spectral intensities in a frequency range indicated by the frequency spectrum;
a calculation unit that sets a predetermined range within the frequency range indicated by the frequency spectrum processed by the processing unit, and calculates an index value based on the spectrum intensity in the predetermined range;
a determination unit that compares the index value with a predetermined threshold value and determines whether misalignment has occurred in the rotating machine;
The predetermined range is such that in a frequency range in which the spectral intensity is higher in the misaligned state than in the aligned state, the value obtained by adding the spectral intensities from the lower frequency side is the The range is from a frequency that reaches 70% of the sum of the spectral intensities in the entire frequency range to the maximum value of the frequency range,
The index value is a value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in the predetermined range by the maximum value of the spectral intensity in the frequency spectrum before the processing by the processing unit,
The frequency range is 0 to 500kHz ,
Misalignment determination device.
前記周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および前記基本周波数の整数倍の周波数における前記スペクトル強度を除く処理をする処理ステップと、
前記処理ステップで前記処理がされた前記周波数スペクトルが示す前記周波数範囲内に、ミスアラインメントの状態において、アラインメントが一致している状態に比べて、スペクトル強度が高い周波数領域において、前記周波数範囲の最大値から、前記最大値の半分の値までの範囲を所定範囲に設定し、前記所定範囲における前記スペクトル強度を基にした指標値を算出する算出ステップと、
前記指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する判定ステップと、を備え、
前記指標値は、前記所定範囲における前記スペクトル強度の平均値を、前記処理部で前記処理がされる前の前記周波数スペクトルにおける前記スペクトル強度の最大値で割った値であり、
前記周波数範囲は、0~500kHzである、
ミスアライメント判定方法。 a generation step of generating a frequency spectrum of the detection signal by performing spectrum analysis on the detection signal of an elastic wave generated from the rotating machine;
A processing step of removing the spectral intensities at a fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency from among the spectral intensities in the frequency range indicated by the frequency spectrum;
Within the frequency range indicated by the frequency spectrum processed in the processing step, the maximum of the frequency range is in a frequency region where the spectral intensity is higher in a misaligned state than in a matched alignment state. a calculation step of setting a range from the value to half the maximum value as a predetermined range, and calculating an index value based on the spectral intensity in the predetermined range;
a determination step of comparing the index value with a predetermined threshold value and determining whether misalignment has occurred in the rotating machine;
The index value is a value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in the predetermined range by the maximum value of the spectral intensity in the frequency spectrum before the processing by the processing unit,
The frequency range is 0 to 500kHz ,
Misalignment determination method.
前記周波数スペクトルが示す周波数範囲におけるスペクトル強度のうち、基本周波数および前記基本周波数の整数倍の周波数における前記スペクトル強度を除く処理をする処理ステップと、
前記処理ステップで前記処理がされた前記周波数スペクトルが示す前記周波数範囲内に、所定範囲を設定し、前記所定範囲における前記スペクトル強度を基にした指標値を算出する算出ステップと、
前記指標値を予め定められたしきい値と比較し、前記回転機械にミスアライメントが発生しているか否かを判定する判定ステップと、を備え、
前記所定範囲は、前記周波数範囲の、ミスアラインメントの状態において、アラインメントが一致している状態に比べて、スペクトル強度が高い周波数領域において、周波数が小さい側から前記スペクトル強度を加算した値が、前記周波数範囲の全体における前記スペクトル強度を合計した合計値の70%に到達する周波数から、前記周波数範囲の最大値までの範囲であり、
前記指標値は、前記所定範囲における前記スペクトル強度の平均値を、前記処理部で前記処理がされる前の前記周波数スペクトルにおける前記スペクトル強度の最大値で割った値であり、
前記周波数範囲は、0~500kHzである、
ミスアライメント判定方法。 a generation step of generating a frequency spectrum of the detection signal by performing spectrum analysis on the detection signal of an elastic wave generated from the rotating machine;
A processing step of removing the spectral intensities at a fundamental frequency and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency from among the spectral intensities in the frequency range indicated by the frequency spectrum;
a calculation step of setting a predetermined range within the frequency range indicated by the frequency spectrum processed in the processing step, and calculating an index value based on the spectral intensity in the predetermined range;
a determination step of comparing the index value with a predetermined threshold value and determining whether misalignment has occurred in the rotating machine;
The predetermined range is such that in a frequency range in which the spectral intensity is higher in the misaligned state than in the aligned state, the value obtained by adding the spectral intensities from the lower frequency side is the The range is from a frequency that reaches 70% of the sum of the spectral intensities in the entire frequency range to the maximum value of the frequency range,
The index value is a value obtained by dividing the average value of the spectral intensity in the predetermined range by the maximum value of the spectral intensity in the frequency spectrum before the processing by the processing unit,
The frequency range is 0 to 500kHz ,
Misalignment determination method.
前記回転機械から生じる弾性波を検出し、前記検出信号を出力するセンサと、を備える、
回転機械システム。 The misalignment determination device according to claim 1 or 2, and the rotating machine,
a sensor that detects elastic waves generated from the rotating machine and outputs the detection signal;
Rotating mechanical system.
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