JP7518808B2 - Diagnostic method, diagnostic program, and diagnostic device - Google Patents
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Description
本発明は、遠心脱水機を診断する診断方法、診断プログラム、および診断装置に関する。 The present invention relates to a diagnostic method, a diagnostic program, and a diagnostic device for diagnosing a centrifugal dehydrator.
回転駆動部を有する装置を診断する方法として、装置の運転中に生じる振動に着目し、電気的に計測された振動波形に基づいて診断を行う方法が汎用されている。たとえば特開平8-122305号公報(特許文献1)には、軸受が発生するアコースティックエミッション(AE)をAEセンサで計測して、このAEセンサが出力するAE信号に基づいて軸受の異常を診断する軸受の異常診断装置が開示されている。 A commonly used method for diagnosing equipment with a rotary drive unit is to focus on the vibrations that occur during the operation of the equipment and perform diagnosis based on electrically measured vibration waveforms. For example, JP 8-122305 A (Patent Document 1) discloses a bearing abnormality diagnosis device that uses an AE sensor to measure acoustic emissions (AE) generated by bearings and diagnoses bearing abnormalities based on the AE signal output by this AE sensor.
しかし、特許文献1の技術では、AE信号の有無が周期的に変化することは考慮されているが、検出される信号の強度が周期的に変化することは考慮されていなかった。唸りを生じる装置では、振動波形の実効値が周期的に変化するため、診断に供する振動波形データ領域の選択次第で診断結果がばらつく場合があった。そのため、唸りを生じる装置を診断する場合は、想定される唸り周期より十分に長い期間にわたって振動波形データを取得して上記のばらつきを抑制する必要があり、診断に従事する作業員の拘束時間が長くなる、診断結果を得るための演算処理の負荷が大きくなる、といった問題があった。
However, while the technology in
そこで、唸りを生じうる遠心脱水機を診断対象として、振動波形データを取得する時間長を短縮しつつ、適正な診断結果が得られうる診断方法、診断プログラム、および診断装置を実現することが求められる。 Therefore, there is a need to realize a diagnostic method, diagnostic program, and diagnostic device that can shorten the time required to acquire vibration waveform data while obtaining appropriate diagnostic results by diagnosing a centrifugal dehydrator that may generate groaning noise.
本発明に係る診断方法は、互いに異なる回転数で回転する外胴および内胴を備える遠心脱水機を、前記遠心脱水機の振動に起因する振動波形データに基づいて診断する診断方法であって、前記振動波形データを取得する取得工程と、前記振動波形データを解析して、前記外胴の回転数と前記内胴の回転数との差に起因する唸りの周期である唸り周期を特定する唸り解析工程と、前記振動波形データのうち任意の領域について振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断工程と、を含み、前記実効値を算出する対象とする領域の時間長を、前記唸り周期の整数倍とすることを特徴とする。 The diagnostic method according to the present invention is a diagnostic method for diagnosing a centrifugal spin-drying machine having an outer body and an inner body that rotate at different rotation speeds, based on vibration waveform data caused by the vibration of the centrifugal spin-drying machine, and includes an acquisition step for acquiring the vibration waveform data, a beat analysis step for analyzing the vibration waveform data to identify a beat period, which is a beat period caused by the difference between the rotation speed of the outer body and the rotation speed of the inner body, and a diagnosis step for calculating an effective value of the amplitude for an arbitrary region of the vibration waveform data and diagnosing the centrifugal spin-drying machine based on the effective value, characterized in that the time length of the region for which the effective value is calculated is an integer multiple of the beat period.
また、本発明に係る診断プログラムは、互いに異なる回転数で回転する外胴および内胴を備える遠心脱水機を、前記遠心脱水機の振動に起因する振動波形データに基づいて診断可能な診断プログラムであって、コンピュータによって実行されたときに、前記振動波形データを取得する取得機能と、記振動波形データを解析して、前記外胴の回転数と前記内胴の回転数との差に起因する唸り周期を特定する唸り解析機能と、前記振動波形データのうち任意の領域について振動の振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断機能と、を前記コンピュータに実現させ、前記実効値を算出する対象とする領域の時間長が、前記唸り周期の整数倍であることを特徴とする。 The diagnostic program according to the present invention is capable of diagnosing a centrifugal dehydrator having an outer body and an inner body that rotate at different rotational speeds based on vibration waveform data caused by the vibration of the centrifugal dehydrator, and when executed by a computer, causes the computer to realize an acquisition function for acquiring the vibration waveform data, a beat analysis function for analyzing the vibration waveform data and identifying a beat period caused by the difference between the rotational speed of the outer body and the rotational speed of the inner body, and a diagnostic function for calculating an effective value of the vibration amplitude for any region of the vibration waveform data and diagnosing the centrifugal dehydrator based on the effective value, and is characterized in that the time length of the region for which the effective value is calculated is an integer multiple of the beat period.
また、本発明に係る診断装置は、互いに異なる回転数で回転する外胴および内胴を備える遠心脱水機を、前記遠心脱水機の振動に起因する振動波形データに基づいて診断可能な診断装置であって、振動測定装置と、コンピュータと、を含み、前記振動測定装置が、前記振動波形データを取得可能であるとともに、当該振動波形データを前記コンピュータに入力可能に構成されており、前記コンピュータが、前記振動測定装置から入力された前記振動波形データを解析して、前記外胴の回転数と前記内胴の回転数との差に起因する唸り周期を特定する唸り解析機能と、前記振動波形データのうち任意の領域について振動の振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断機能と、を実現可能に構成され、前記実効値を算出する対象とする領域の時間長が、前記唸り周期の整数倍であることを特徴とする。 The diagnostic device according to the present invention is capable of diagnosing a centrifugal spin-drying machine having an outer body and an inner body that rotate at different rotational speeds based on vibration waveform data caused by the vibration of the centrifugal spin-drying machine, and includes a vibration measuring device and a computer, and the vibration measuring device is configured to acquire the vibration waveform data and input the vibration waveform data to the computer, and the computer is configured to realize a beat analysis function that analyzes the vibration waveform data input from the vibration measuring device and identifies the beat period caused by the difference between the rotational speed of the outer body and the rotational speed of the inner body, and a diagnostic function that calculates the effective value of the vibration amplitude for any region of the vibration waveform data and diagnoses the centrifugal spin-drying machine based on the effective value, and is characterized in that the time length of the region for which the effective value is calculated is an integer multiple of the beat period.
これらの構成では、唸り解析工程において唸り周期を特定し、特定された唸り周期の整数倍の時間長の領域の振動波形データを診断の根拠とすることによって、当該領域の始点に依らず一定の診断結果を得ることに成功した。これによって、振動波形データを取得する時間長を短縮しつつ、適正な診断結果が得られうる。 In these configurations, the beat period is identified in the beat analysis process, and the vibration waveform data of a region whose time length is an integer multiple of the identified beat period is used as the basis for diagnosis, which successfully achieves consistent diagnostic results regardless of the starting point of that region. This makes it possible to obtain appropriate diagnostic results while shortening the time length for acquiring vibration waveform data.
以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。 The following describes preferred embodiments of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the preferred embodiments described below.
本発明に係る診断方法は、一態様として、前記唸り解析工程が、前記振動波形データの包絡線を特定する包絡線処理ステップと、前記包絡線に基づいて前記唸り周期を特定する唸り周期特定ステップと、を含むことが好ましい。 In one aspect of the diagnostic method according to the present invention, the beat analysis process preferably includes an envelope processing step for identifying an envelope of the vibration waveform data, and a beat period identification step for identifying the beat period based on the envelope.
この構成によれば、唸り周期特定ステップにおいて演算処理対象とするデータ点数を、包絡線処理を行わない場合に比べて減らすことができるので、演算処理の負荷を低減できる。 With this configuration, the number of data points to be processed in the beat period determination step can be reduced compared to when envelope processing is not performed, thereby reducing the load of the calculation process.
本発明に係る診断方法は、一態様として、前記取得工程および前記唸り解析工程の少なくとも一方で、前記振動波形データのうち、前記外胴の回転数および前記内胴の回転数に基づいて特定される回転周波数を含む所定の周波数範囲を抽出した抽出データを取得し、前記包絡線処理ステップにおいて、前記抽出データの包絡線を特定することが好ましい。 In one aspect of the diagnostic method according to the present invention, in at least one of the acquisition step and the beat analysis step, extracted data is obtained by extracting a predetermined frequency range from the vibration waveform data that includes a rotational frequency determined based on the rotation speed of the outer body and the rotation speed of the inner body, and the envelope of the extracted data is determined in the envelope processing step.
この構成によれば、既知の運転条件、すなわち外胴および内胴の回転数に基づいて、詳細な解析の対象とする周波数範囲を絞り込んだ上で診断を行うので、演算処理の負荷を低減できる。 With this configuration, diagnosis is performed after narrowing down the frequency range to be analyzed in detail based on known operating conditions, i.e., the rotation speeds of the outer and inner bodies, thereby reducing the load on calculation processing.
本発明に係る診断方法は、一態様として、前記診断工程において、前記実効値が所定の閾値を超えている場合に、前記遠心脱水機が異常であると診断することが好ましい。 In one aspect of the diagnostic method according to the present invention, it is preferable that in the diagnostic process, the centrifugal dehydrator is diagnosed as being abnormal if the effective value exceeds a predetermined threshold value.
この構成によれば、比較的単純な考え方で遠心脱水機の異常を検出しうるので、演算処理の負荷を低減でき、かつデータ解釈性が高い診断結果が得られうる。 This configuration allows for the detection of abnormalities in the centrifugal dehydrator using a relatively simple concept, reducing the load on calculation processing and providing diagnostic results with high data interpretability.
本発明に係る診断方法は、一態様として、前記診断工程が、前記実効値を算出する算出ステップと、算出された前記実効値を記憶装置に記憶させる記憶ステップと、算出された前記実効値と、前記記憶装置に記憶された過去の実効値と、に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断ステップと、を含むことが好ましい。 In one aspect of the diagnostic method according to the present invention, the diagnostic process preferably includes a calculation step of calculating the effective value, a storage step of storing the calculated effective value in a storage device, and a diagnosis step of diagnosing the centrifugal dehydrator based on the calculated effective value and the past effective values stored in the storage device.
この構成によれば、過去の履歴を加味した診断が可能なので、傾向に関する情報を含む診断結果を得ることができる。 This configuration makes it possible to perform diagnosis taking past history into account, so diagnostic results that include information about trends can be obtained.
本発明に係る診断方法は、一態様として、前記診断ステップが、算出された前記実効値と、前記記憶装置に記憶された過去の実効値と、に基づいて、前記実効値が所定の閾値を超える時期を予測することを含むことが好ましい。 In one aspect of the diagnostic method according to the present invention, the diagnostic step preferably includes predicting the time when the effective value will exceed a predetermined threshold value based on the calculated effective value and past effective values stored in the storage device.
この構成によれば、異常の発生を予測できるので、遠心脱水機のメンテナンスを計画的に実行しうる。 This configuration makes it possible to predict the occurrence of abnormalities, allowing maintenance of the centrifugal dehydrator to be carried out in a planned manner.
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of exemplary and non-limiting embodiments, which are given with reference to the drawings.
本発明に係る診断方法、診断プログラム、および診断装置の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る診断方法、診断プログラム、および診断装置を、診断装置1を用いて遠心脱水機100を診断する診断方法に適用した例について説明する。なお、診断装置1には本実施形態に係る診断プログラムがインストールされている。
Embodiments of the diagnostic method, diagnostic program, and diagnostic device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, an example will be described in which the diagnostic method, diagnostic program, and diagnostic device according to the present invention are applied to a diagnostic method for diagnosing a
〔遠心脱水機の構成〕
最初に、本実施形態に係る診断方法、診断プログラム、および診断装置が診断対象とする遠心脱水機100の構成について説明する。遠心脱水機100は、外胴101と内胴102とを備える(図1)。より詳細には、外胴101は、分離対象であるスラリー状の汚泥等の固液混合物を内部に収容して回転する筒状体であり、遠心力による固液分離を行う部位である。内胴102はスクリューとして実装されており、固液混合物および固液分離後の固体成分を搬送する役割を果たす部位である。なお、内胴102の軸102aの内部にはフィードパイプが設けられており、フィードパイプを通じて遠心脱水機100に固液混合物が供給される。
[Configuration of the centrifugal dehydrator]
First, the configuration of a
遠心脱水機100において、外胴101と内胴102とは互いに異なる回転数で回転する。具体的には、内胴102の回転数は、外胴101の回転数よりも3~5rpm程度大きい。これによって、内胴102(スクリュー)が外胴101(筒状体)より相対的に速く回転するので、外胴101の内部において、固液混合物および固体成分が内胴102によって少しずつ下流側(図1の右方向)搬送される。外胴101の回転数は、遠心脱水する対象物の性状や、下流工程からの要求などを考慮して適宜設定されるが、たとえば、1500~3600rpmでありうる。また、内胴102の回転数は、外胴101の回転数に応じて、これより3~5rpm程度大きい値に設定される。
In the
なお、内胴102の下流側の端部領域において、上流側から下流側に向けて軸102aの太さを漸増することで外胴101と軸102aの間に形成される空間が漸減するように構成されている。これによって、当該端部領域において、軸102aと外胴101の内壁との間で固体成分が圧縮されて、脱水ケーキが形成される。当該脱水ケーキは、遠心脱水機100の下流側端部から排出される。一方、固液分離後の液体成分は、遠心脱水機100の上流側端部から排出される。
In addition, in the downstream end region of the
〔診断装置の構成〕
次に、本実施形態に係る診断装置1の構成について説明する。本実施形態に係る診断装置1は、振動測定装置2と、診断端末3(コンピュータの例である。)と、を含む(図2)。
[Configuration of diagnostic device]
Next, a description will be given of the configuration of the
振動測定装置2としては、振動を電気信号に変換可能な公知のセンサを用いうる。使用可能なセンサとしては、加速度センサ、速度センサ、非接触変位センサなどが例示される。振動測定装置2は、診断端末3と電気的に接続されており、遠心脱水機100の振動に起因する振動波形データを取得可能であるとともに、当該振動波形データを診断端末3に入力可能に構成されている。
The vibration measuring
振動測定装置2は、遠心脱水機100の任意の箇所を測定点として、振動波形データを取得できる。典型的には、使用者が、遠心脱水機100本体の軸受ハウジングの表面に振動測定装置2を設置して、振動波形データを取得する。なお、振動測定装置2は、単数であっても複数であってもよいが、振動測定装置2が複数設けられていると、たとえば互いに直交する二軸についての振動波形データを取得できるので、診断精度が向上しうる。
The vibration measuring
なお、振動測定装置2が、フィルタ回路を有していてもよい。この場合、振動測定装置2から出力される振動波形データは、遠心脱水機100の振動に起因する振動波形データそのものから、フィルタ回路の特性に応じて決定される特定の周波数範囲を抽出した抽出データになる。フィルタ回路の特性は、外胴101の回転数および内胴102の回転数を考慮して決定されることが好ましい。
The vibration measuring
診断端末3は、演算装置31、記憶装置32、入力端子33、ディスプレイ34、および入力デバイス35を備える端末である。診断端末3は、この種の診断装置、測定装置などの技術分野において公知の構成を有する専用仕様の端末であってもよいし、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、およびスマートフォンのような汎用の情報端末であってもよい。
The
演算装置31は、本実施形態に係る診断方法および診断プログラムに関係する種々の演算処理を実行可能に構成されており、公知のCPUとして実装されている。記憶装置32は、診断端末3で取り扱われる種々のデータを記憶可能な記憶デバイスであり、ハードディスクドライブ(HDD)などの磁気メモリや、ソリッドステートドライブ(SSD)などの半導体メモリなどとして実装される。入力端子33は、振動測定装置2と電気的に接続されている端子であり、入力端子33を通じて振動波形データが診断端末3に入力される。
The
ディスプレイ34および入力デバイス35は、診断端末3のユーザーインターフェース部として機能する部材である。ディスプレイ34は、診断端末3で取り扱われる種々のデータ等を表示して使用者に情報を提示(出力)する目的で設けられており、公知の液晶ディスプレイなどとして実装される。入力デバイス35は、診断端末3に対する使用者からの種々の入力操作を受け付ける目的で設けられており、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネルなどとして実装される。
The
〔診断方法の構成〕
続いて、本実施形態に係る診断方法の構成について説明する。本実施形態に係る診断方法は、取得工程S10、唸り解析工程S20、および診断工程S30を含む(図3)。なお、本実施形態に係る診断方法は、診断装置1を用いて実施され、各工程において本実施形態に係る診断プログラムの各機能が実行される。したがって、取得工程S10、唸り解析工程S20、および診断工程S30を実行する主体は、診断装置1の診断端末3(特に演算装置31)だといえる。
[Configuration of diagnostic method]
Next, the configuration of the diagnostic method according to this embodiment will be described. The diagnostic method according to this embodiment includes an acquisition step S10, a beat analysis step S20, and a diagnosis step S30 (FIG. 3). The diagnostic method according to this embodiment is implemented using a
なお、以下では、外胴101の回転数が3600rpmであり、内胴102の回転数が3603rpmである場合を例として説明する。説明の中で、遠心脱水機100の回転数が約3600rpm、という主旨の記載を用いる場合がある。
In the following, an example will be described in which the rotation speed of the
(1)取得工程S10
取得工程S10は、遠心脱水機100の振動に起因する振動波形データを取得する(診断端末3に取得させる)工程である。具体的な操作としては、遠心脱水機100の任意の箇所に振動測定装置2を設置して遠心脱水機100の振動に起因する振動波形データを取得し、当該振動波形データが診断端末3に入力されるようにする。
(1) Acquisition step S10
The acquisition step S10 is a step of acquiring (causing the
(2)唸り解析工程S20
唸り解析工程S20は、振動波形データを解析して、外胴101の回転数と内胴102の回転数との差に起因する唸りの周期である唸り周期を特定する工程である。
(2) Beat Analysis Step S20
The beat analysis step S20 is a step of analyzing the vibration waveform data to identify the beat period, which is the period of the beat caused by the difference between the rotation speed of the
外胴101と内胴102との回転数の差に起因して、遠心脱水機100の運転時に唸りが発生する。かかる唸りの周期である唸り周期は、60秒を外胴101と内胴102との回転数の差で除した秒数として特定され、12~20秒程度である。これによって、遠心脱水機100の振動の強度が、12~20秒程度の周期で周期的に変化する。上記のように、外胴101の回転数が3600rpmであり、内胴102の回転数が3603rpmである場合を例として説明すると、外胴101と内胴102との回転数の差は3rpmであり、唸り周期は理論的に20秒と導出できる。しかし外胴101と内胴102のそれぞれの回転数、および両者の回転数の差を正確に計測することは難しい。
Due to the difference in the rotation speed between the
本実施形態に係る唸り解析工程S20は、振動波形データの包絡線を特定する包絡線処理ステップS21と、包絡線に基づいて唸り周期を特定する唸り周期特定ステップS22と、を含む。 The beat analysis process S20 according to this embodiment includes an envelope processing step S21 for identifying the envelope of the vibration waveform data, and a beat period identification step S22 for identifying the beat period based on the envelope.
遠心脱水機100の回転数が約3600rpmであることに対応して、遠心脱水機100は約17ミリ秒周期(60秒÷3600≒0.017秒)で振動する。包絡線処理ステップS21では、約17ミリ秒周期で振動する振動波形データのうち、各周期において絶対値が最大値を取る点を順に接続して、振動波形データの包絡線を特定する(図4)。
The
取得工程S10において取得した振動波形データそのものは、遠心脱水機100の振動に起因する成分に加えて、ノイズなどの成分を含む。そのため、包絡線処理ステップS21において、振動波形データから、外胴101の回転数および内胴102の回転数(遠心脱水機100の回転数:約3600rpm)に基づいて特定される回転周波数(60Hz)を含む所定の周波数範囲の抽出データを抽出するフィルタ処理を行ってもよい。フィルタ処理は、バンドパスフィルタ処理でありうる。この場合、フィルタ処理によって得られた抽出データを対象として包絡線を特定する。
The vibration waveform data acquired in the acquisition step S10 itself includes components such as noise in addition to components caused by the vibration of the
なお、振動測定装置2がフィルタ回路を有しており、振動測定装置2から診断端末3にフィルタ処理された抽出データが入力されている場合は、当該抽出データを対象として包絡線処理が行われる。すなわち、抽出データの抽出は、振動測定装置2においてハードウェア的に行われてもよいし、診断端末3においてソフトウェア的に行われてもよい。
When the
包絡線処理ステップS21において特定された包絡線は、一定の周期で振動する波形を示す。この周期は、唸り周期と一致する。したがって、唸り周期特定ステップS22では、包絡線処理ステップS21において特定された包絡線の振動周期を特定し、当該振動周期を遠心脱水機100の唸り周期として特定する。
The envelope identified in the envelope processing step S21 represents a waveform that oscillates at a constant period. This period coincides with the beat period. Therefore, in the beat period identification step S22, the vibration period of the envelope identified in the envelope processing step S21 is identified, and this vibration period is identified as the beat period of the
(3)診断工程S30
診断工程S30は、振動波形データのうち任意の領域について振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて遠心脱水機100を診断する工程である。診断工程S30は、算出ステップS31と、記憶ステップS32と、診断ステップS33と、を含む。
(3) Diagnosis process S30
The diagnosis process S30 is a process of calculating an effective value of the amplitude for any region of the vibration waveform data and diagnosing the
算出ステップS31は、振動波形データのうち任意の領域について振幅の実効値を算出するステップである。ここで、振幅の実効値を算出する対象とする領域の時間長を、唸り周期の整数倍とする。 Calculation step S31 is a step for calculating the effective value of the amplitude for any region of the vibration waveform data. Here, the time length of the region for which the effective value of the amplitude is to be calculated is set to an integer multiple of the beat period.
前述したように、振動波形データの包絡線は唸り周期と一致する周期で振動する(図4)。これは、振動波形データの振幅が唸り周期と一致する周期で振動することを意味する。そのため、唸り周期の整数倍ではない時間長の領域を対象として振幅の実効値を算出すると、当該領域の始点によって得られる実効値が異なる。たとえば、時間長10秒(唸り周期の0.5倍である。)の領域R1および領域R2を対象として振幅の実効値を算出すると、唸り周期の中で振幅が小さい区間を含む領域R1における実効値は、唸り周期の中で振幅が大きい区間を含む領域R2における実効値よりも小さくなる。 As mentioned above, the envelope of the vibration waveform data oscillates at a period that coincides with the beat period (Figure 4). This means that the amplitude of the vibration waveform data oscillates at a period that coincides with the beat period. Therefore, when the effective value of the amplitude is calculated for a region whose time length is not an integer multiple of the beat period, the effective value obtained differs depending on the start point of the region. For example, when the effective value of the amplitude is calculated for regions R1 and R2 whose time length is 10 seconds (which is 0.5 times the beat period), the effective value in region R1, which includes a section in the beat period where the amplitude is small, will be smaller than the effective value in region R2, which includes a section in the beat period where the amplitude is large.
そこで本実施形態では、振幅の実効値を算出する対象とする領域の時間長を唸り周期の整数倍とすることによって、当該領域の始点によらず一定の実効値が得られるようにしている。たとえば、時間長20秒(唸り周期の1倍である。)の領域R3およびR4を対象として実効値を算出すると、領域R3および領域R4のいずれにおいても、振幅の増減の一周期の全体が領域に含まれる。そのため、領域R3における実効値と領域R4における実効値とは等しくなる。なお、時間長20秒の領域を取る限り、領域R3および領域R4に限らず、領域の始点に関わらず実効値が一定になる。 Therefore, in this embodiment, the time length of the region for which the effective value of the amplitude is calculated is set to an integer multiple of the beat period, so that a constant effective value can be obtained regardless of the start point of the region. For example, when the effective value is calculated for regions R3 and R4, which have a time length of 20 seconds (one time the beat period), the entire one cycle of increase and decrease in amplitude is included in both regions R3 and R4. Therefore, the effective value in region R3 and the effective value in region R4 are equal. Note that as long as the region has a time length of 20 seconds, the effective value will be constant regardless of the start point of the region, not limited to regions R3 and R4.
記憶ステップS32は、算出ステップS31で算出された実効値を、記憶装置32に記憶させるステップである。このとき、算出された実効値を、振動波形データそのもの、振動波形データを取得した日時、当該日時における遠心脱水機100の累積稼働時間、などの情報と関連付けて、記憶装置32に記憶させる。
The storage step S32 is a step in which the effective value calculated in the calculation step S31 is stored in the
診断ステップS33は、実効値に基づいて遠心脱水機100を診断するステップである。本実施形態に係る診断ステップS33において行われる診断は、以下を含む。
The diagnostic step S33 is a step for diagnosing the
(a)実効値自身に基づく診断
第一の診断は、算出ステップS31において算出された実効値自体に基づく診断である。たとえば、あらかじめ記憶装置32に実効値に関する所定の閾値が記憶されており、算出された実効値が当該閾値を超えている場合に、遠心脱水機100が異常であると診断する。
(a) Diagnosis Based on the Effective Value Itself The first diagnosis is a diagnosis based on the effective value itself calculated in the calculation step S31. For example, a predetermined threshold value related to the effective value is stored in the
(b)実効値の傾向に基づく診断
第二の診断は、実効値の傾向に基づく診断である。診断に用いる傾向は、算出ステップS31において算出された実効値と、記憶装置32に記憶された過去の実効値と、に基づいて特定される。たとえば、過去の実効値を含む複数の実効値を、それぞれに関連付けられている振動波形データを取得した日時に基づいて時系列に並べることで、実効値の傾向が特定される。また、たとえば、各実効値に関連付けられている遠心脱水機100の累積稼働時間を横軸とし、実効値を縦軸とするプロットを作成することによっても、実効値の傾向が特定される。特定された実効値の傾向に基づいて、平均値、変化率などのパラメータを特定すれば、当該パラメータを基準として遠心脱水機100を診断しうる。
(b) Diagnosis based on the trend of the effective value The second diagnosis is a diagnosis based on the trend of the effective value. The trend used for the diagnosis is identified based on the effective value calculated in the calculation step S31 and the past effective values stored in the
また、特定された実効値の傾向に基づいて、実効値が所定の閾値を超える時期を予測してもよい。この場合、遠心脱水機100の交換や解体整備などが必要になる時期を予測し、計画的なメンテナンスを実行できる。実効値が所定の閾値を超える時期を予測する方法は、外挿により特定する方法、機械学習により予測する方法、などでありうる。
The time when the effective value will exceed a predetermined threshold value may be predicted based on the trend of the identified effective value. In this case, it is possible to predict the time when the
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る診断方法、診断プログラム、診断装置のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
Other embodiments
Finally, other embodiments of the diagnostic method, diagnostic program, and diagnostic device according to the present invention will be described. Note that the configurations disclosed in the following embodiments can be combined with the configurations disclosed in other embodiments as long as no contradiction occurs.
上記の実施形態では、取得工程S10において、遠心脱水機100の任意の箇所に振動測定装置2を設置して遠心脱水機100の振動に起因する振動波形データを取得し、当該振動波形データが診断端末3に入力されるようにする構成を例として説明した。しかし、本発明に係る取得工程は、振動測定装置を設置することを必ずしも含まない。たとえば、遠心脱水機に振動測定装置が常設されている場合は、当該振動測定装置が取得した振動波形データを制御盤などから出力して診断端末に入力する、という態様で取得工程を実施しうる。すなわち、取得工程の具体的な実施方法は、診断対象の遠心脱水機および使用する診断端末の構成に応じて適宜選択されうる。
In the above embodiment, an example has been described in which the acquisition step S10 involves installing a
上記の実施形態では、唸り解析工程S20が包絡線処理ステップS21を含む構成を例として説明した。しかし、本発明に係る唸り解析工程は、包絡線処理ステップを必ずしも含まない。包絡線処理ステップを含まない唸り解析工程の例としては、たとえば、高速フーリエ変換を利用して唸り周期を特定する態様が例示される。 In the above embodiment, an example has been described in which the beat analysis process S20 includes an envelope processing step S21. However, the beat analysis process according to the present invention does not necessarily include an envelope processing step. An example of a beat analysis process that does not include an envelope processing step is, for example, a mode in which a beat period is determined using a fast Fourier transform.
上記の実施形態では、診断工程S30において、実効値自身に基づく診断と、実効値の傾向に基づく診断と、が行われる構成を例として説明した。しかし、これらは例示に過ぎず、本発明に係る診断工程において遠心脱水機を診断する手法は限定されない。 In the above embodiment, a configuration has been described in which diagnosis based on the effective value itself and diagnosis based on the trend of the effective value are performed in the diagnosis process S30. However, these are merely examples, and the method of diagnosing the centrifugal dehydrator in the diagnosis process according to the present invention is not limited.
上記の実施形態では、診断工程S30において、唸り周期の1倍である時間長20秒の領域R3およびR4を対象として実効値を算出する構成を例として説明した。しかし、本発明に係る診断工程において、実効値を算出する対象とする領域の時間長は、唸り周期の整数倍である限りにおいて限定されず、唸り周期の2倍、3倍、または4倍以上であってもよい。 In the above embodiment, the diagnosis process S30 is described as an example of a configuration in which the effective value is calculated for regions R3 and R4 having a time length of 20 seconds, which is one time the beat period. However, in the diagnosis process according to the present invention, the time length of the region for which the effective value is calculated is not limited as long as it is an integer multiple of the beat period, and may be two, three, four or more times the beat period.
上記の実施形態では、遠心脱水機100として、下流側の端部領域において上流側から下流側に向けて軸102aの太さが漸増するものを例として説明した。しかし、本発明において診断対象とする遠心脱水機の構造は、この例に限定されない。たとえば、軸の太さが一定であり、外胴の内径が上流側から下流側に向けて漸減する構造を採用すれば、上記の実施形態と同様に、外胴と軸の間に形成される空間が漸減する構造を実現できる。
In the above embodiment, the
その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。 As for other configurations, it should be understood that the embodiments disclosed in this specification are illustrative in all respects and that the scope of the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art will easily understand that appropriate modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. Therefore, other embodiments that are modified without departing from the spirit of the present invention are naturally included in the scope of the present invention.
本発明は、たとえば、下水処理場などで稼働する遠心脱水機の診断に利用できる。 The present invention can be used, for example, to diagnose centrifugal dehydrators operating in sewage treatment plants.
1 :診断装置
2 :振動測定装置
3 :診断端末
31 :演算装置
32 :記憶装置
33 :入力端子
34 :ディスプレイ
35 :入力デバイス
100 :遠心脱水機
101 :外胴
102 :内胴
102a :内胴の軸
REFERENCE SIGNS LIST 1: Diagnosis device 2: Vibration measuring device 3: Diagnosis terminal 31: Arithmetic device 32: Storage device 33: Input terminal 34: Display 35: Input device 100: Centrifugal dehydrator 101: Outer body 102:
Claims (8)
前記振動波形データを取得する取得工程と、
前記振動波形データを解析して、前記外胴の回転数と前記内胴の回転数との差に起因する唸りの周期である唸り周期を特定する唸り解析工程と、
前記振動波形データのうち任意の領域について振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断工程と、を含み、
前記実効値を算出する対象とする領域の時間長を、前記唸り周期の整数倍とする診断方法。 A diagnostic method for diagnosing a centrifugal dehydrator having an outer body and an inner body that rotate at different rotation speeds based on vibration waveform data caused by vibration of the centrifugal dehydrator, comprising:
An acquisition step of acquiring the vibration waveform data;
a beat analysis step of analyzing the vibration waveform data to identify a beat period, which is a period of a beat caused by a difference between the rotation speed of the outer body and the rotation speed of the inner body;
a diagnosis step of calculating an effective value of an amplitude for an arbitrary region of the vibration waveform data and diagnosing the centrifugal dehydrator based on the effective value,
A diagnostic method in which the time length of the region for calculating the effective value is an integer multiple of the beat period.
前記振動波形データの包絡線を特定する包絡線処理ステップと、
前記包絡線に基づいて前記唸り周期を特定する唸り周期特定ステップと、を含む請求項1に記載の診断方法。 The beat analysis step includes:
an envelope processing step of identifying an envelope of the vibration waveform data;
The method of claim 1 , further comprising: determining the beat period based on the envelope.
前記包絡線処理ステップにおいて、前記抽出データの包絡線を特定する請求項2に記載の診断方法。 In at least one of the acquiring step and the beat analysis step, extracted data is obtained by extracting a predetermined frequency range from the vibration waveform data, the frequency range including a rotation frequency determined based on the rotation speed of the outer body and the rotation speed of the inner body;
3. The diagnostic method of claim 2, wherein said envelope processing step identifies an envelope of said extracted data.
前記実効値を算出する算出ステップと、
算出された前記実効値を記憶装置に記憶させる記憶ステップと、
算出された前記実効値と、前記記憶装置に記憶された過去の実効値と、に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断ステップと、を含む請求項1~4のいずれか一項に記載の診断方法。 The diagnostic step comprises:
A calculation step of calculating the effective value;
a storage step of storing the calculated effective value in a storage device;
The diagnostic method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a diagnostic step of diagnosing the centrifugal dehydrator based on the calculated effective value and past effective values stored in the storage device.
コンピュータによって実行されたときに、
前記振動波形データを取得する取得機能と、
前記振動波形データを解析して、前記外胴の回転数と前記内胴の回転数との差に起因する唸り周期を特定する唸り解析機能と、
前記振動波形データのうち任意の領域について振動の振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断機能と、を前記コンピュータに実現させ、
前記実効値を算出する対象とする領域の時間長が、前記唸り周期の整数倍である診断プログラム。 A diagnostic program capable of diagnosing a centrifugal dehydrator having an outer body and an inner body that rotate at different rotation speeds based on vibration waveform data caused by vibration of the centrifugal dehydrator, comprising:
When executed by a computer,
An acquisition function for acquiring the vibration waveform data;
a beat analysis function that analyzes the vibration waveform data and identifies a beat period caused by a difference between the rotation speed of the outer body and the rotation speed of the inner body;
a diagnostic function of calculating an effective value of a vibration amplitude for an arbitrary region of the vibration waveform data and diagnosing the centrifugal dehydrator based on the effective value;
A diagnostic program in which the time length of the region for calculating the effective value is an integer multiple of the beat period.
振動測定装置と、コンピュータと、を含み、
前記振動測定装置が、前記振動波形データを取得可能であるとともに、当該振動波形データを前記コンピュータに入力可能に構成されており、
前記コンピュータが、
前記振動測定装置から入力された前記振動波形データを解析して、前記外胴の回転数と前記内胴の回転数との差に起因する唸り周期を特定する唸り解析機能と、
前記振動波形データのうち任意の領域について振動の振幅の実効値を算出し、当該実効値に基づいて前記遠心脱水機を診断する診断機能と、を実現可能に構成され、
前記実効値を算出する対象とする領域の時間長が、前記唸り周期の整数倍である診断装置。
A diagnostic device capable of diagnosing a centrifugal dehydrator having an outer body and an inner body that rotate at different rotation speeds based on vibration waveform data caused by vibration of the centrifugal dehydrator, comprising:
a vibration measuring device; and a computer;
the vibration measuring device is configured to be capable of acquiring the vibration waveform data and inputting the vibration waveform data into the computer,
The computer,
a beat analysis function for analyzing the vibration waveform data input from the vibration measuring device and identifying a beat period caused by a difference between the rotation speed of the outer body and the rotation speed of the inner body;
a diagnostic function of calculating an effective value of the amplitude of vibration for an arbitrary region of the vibration waveform data and diagnosing the centrifugal dehydrator based on the effective value,
A diagnostic device in which the time length of the region for calculating the effective value is an integer multiple of the beat period.
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