JP7664732B2 - Signal Detection System - Google Patents
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Description
本発明は、信号検出システムに関する。 The present invention relates to a signal detection system.
大型船舶では電動機はじめ数多くの回転機械が使用され、様々なセンシング機器を用いて定期的に設備の状態を計測している。とはいえ、突発故障も少なくなく、航行不能や減速航海などは重大事故につながりかねないため、海上に浮かぶプラントの保守には神経をとがらせている。船内で使用されている従来の方法では、突発故障が満足に検出できていないことから、船内の電動機について早期に故障予知ができないかという要望がある。 Large ships use many rotating machines, including electric motors, and various sensing devices are used to regularly measure the condition of the equipment. However, sudden failures are not uncommon, and the inability to navigate or slow sailing can lead to serious accidents, so maintenance of floating plants is a very sensitive task. Since the conventional methods used on board ships are not sufficient to detect sudden failures, there is a demand for a way to predict early failures in onboard electric motors.
このような要望に応えるべく、回転機械が組み込まれた装置を分解することなく異常診断することを可能とする技術がある。例えば、回転駆動手段の非通電時における回転部品の所定の回転速度領域内での慣性回転時に、センサによる振動又は温度の検出信号に基づいて回転部品の異常を診断することが提案されている(例えば特許文献1参照)。また、電動機の駆動電流について、電動機の無負荷電流以上であり、回転機械の吸込口を閉じたときの回転機械無負荷時負荷電流以下の範囲内で予め任意に設定された電流閾値以下になったことを検出して、その検出結果を異常信号と共に出力すること(例えば特許文献2参照)が提案されている。 To meet such demands, there is technology that allows abnormality diagnosis without disassembling the device in which the rotating machine is installed. For example, it has been proposed to diagnose abnormalities in rotating parts based on vibration or temperature detection signals from a sensor during inertial rotation of the rotating parts within a specified rotation speed range when the rotary drive means is not energized (see, for example, Patent Document 1). It has also been proposed to detect when the drive current of the electric motor falls below a current threshold value that is equal to or greater than the no-load current of the electric motor and equal to or less than the no-load load current of the rotating machine when the suction port of the rotating machine is closed, and to output the detection result together with an abnormality signal (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記の従来の技術では、測定対象である回転機械に、構造物を介して他の振動源で発生した振動が伝搬する場合等、回転機械の設置環境によっては、当該測定対象たる回転機械にて発生する振動情報を適切に取得することが難しかった。 However, with the above-mentioned conventional technology, depending on the installation environment of the rotating machine, such as when vibrations generated by other vibration sources are transmitted to the rotating machine being measured via a structure, it is difficult to properly obtain vibration information generated in the rotating machine being measured.
そこで、本発明は、測定対象である回転機械に構造物を介して振動が伝搬する状況においても、当該測定対象たる回転機械にて発生する振動情報を適切に取得することを可能とする信号検出システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a signal detection system that can properly acquire vibration information generated in a rotating machine being measured, even in a situation where vibrations are propagated to the rotating machine being measured through a structure.
本発明の一態様は、他の機械から所定の構造物を介して振動が伝搬する状況下の回転機械を測定対象として当該回転機械における振動を検出する信号検出システムであって、
回転機械への運転指示状態に応じて変動する第1信号を検出する第1のセンサと、
回転機械が発生する振動に関する第2信号を、直接的または間接的に検出する第2のセンサと、
第1の信号に基づいて、第2のセンサによる第2信号の検出の開始を制御するための検出指示信号を生成する制御部と、
を備える、信号検出システムである。
One aspect of the present invention is a signal detection system that detects vibrations in a rotating machine as a measurement target under a condition in which vibrations propagate from another machine through a predetermined structure, the signal detection system comprising:
A first sensor that detects a first signal that varies depending on an operation instruction state for the rotary machine;
a second sensor that directly or indirectly detects a second signal related to vibration generated by the rotating machine;
a control unit that generates a detection instruction signal for controlling a start of detection of the second signal by the second sensor based on the first signal;
A signal detection system comprising:
このような信号検出システムでは、測定対象たる回転機械が運転状態にあるのかはたまた停止状態にあるのかを、運転指示状態に応じて変動する第1信号を検出することで判断することが可能である。そこで、測定対象たる回転機械が運転状態にあるときだけを測定期間とすることにより、構造物を介して伝搬する振動の影響が大きい期間を排除し、当該回転機械にて発生する振動情報を適切に取得することが可能となる。 In such a signal detection system, it is possible to determine whether the rotating machine being measured is in operation or stopped by detecting the first signal that varies depending on the operation instruction state. Therefore, by limiting the measurement period to when the rotating machine being measured is in operation, it is possible to eliminate periods when the influence of vibrations propagating through structures is significant, and to properly obtain vibration information generated by the rotating machine.
上記態様の信号検出システムにおける制御部は、第1の信号に基づいて、第2のセンサによる第2信号の検出の開始を制御するための検出指示信号を生成する第1の制御部と、検出指示信号に基づいて、第2のセンサによる第2信号の検出の開始を制御する第2の制御部と、を含むものであってもよい。 The control unit in the signal detection system of the above aspect may include a first control unit that generates a detection instruction signal for controlling the start of detection of the second signal by the second sensor based on the first signal, and a second control unit that controls the start of detection of the second signal by the second sensor based on the detection instruction signal.
上記態様の信号検出システムは、第2のセンサが検出した第2信号を、有線通信又は無線通信により、他の演算装置に送信する送信機、をさらに備えていてもよい。 The signal detection system of the above aspect may further include a transmitter that transmits the second signal detected by the second sensor to another computing device via wired or wireless communication.
上記態様の信号検出システムにおける第1のセンサは、回転機械に電力を供給する電力ケーブルを流れる電流値を第1信号として検出する電流センサであってもよい。 The first sensor in the signal detection system of the above aspect may be a current sensor that detects, as the first signal, the value of a current flowing through a power cable that supplies power to the rotating machine.
上記態様の信号検出システムにおける第1の制御部は、第1のセンサによって所定の周期で電流値を検出するステップと、検出された電流値に含まれる直流成分と交流成分とに基づいて、交流成分が所定値以上含まれている場合に、検出指示信号を生成するステップと、を実行するように構成されていてもよい。 The first control unit in the signal detection system of the above aspect may be configured to execute the steps of detecting a current value at a predetermined cycle by the first sensor, and generating a detection indication signal when the AC component is equal to or greater than a predetermined value based on the DC component and AC component contained in the detected current value.
上記態様の信号検出システムにおける第2の制御部は、検出指示信号に基づいて、第2のセンサにより第2信号を所定時間検出するステップと、第2信号を周波数解析したパワースペクトルを合成してオーバーオール値を算出するステップと、を実行するように構成されていてもよい。 The second control unit in the signal detection system of the above aspect may be configured to execute the steps of detecting the second signal for a predetermined time by the second sensor based on the detection instruction signal, and synthesizing the power spectrum obtained by frequency analysis of the second signal to calculate an overall value.
上記態様の信号検出システムにおける送信機は、第2信号およびオーバーオール値を送信するように構成されていてもよい。 The transmitter in the signal detection system of the above aspect may be configured to transmit the second signal and the overall value.
上記態様の信号検出システムにおける第2のセンサは、第1の機械が発生する振動の速度、加速度および音響信号の少なくともいずれか1つを第2信号として検出するセンサであってもよい。 The second sensor in the signal detection system of the above aspect may be a sensor that detects at least one of the velocity, acceleration, and acoustic signal of the vibration generated by the first machine as the second signal.
上記態様の信号検出システムにおける第1のセンサと第1の制御部とは、一体に設けられていてもよい。 The first sensor and the first control unit in the signal detection system of the above aspect may be provided integrally.
上記態様の信号検出システムにおける第2の制御部は、第1の制御部とは別体に設けられ、第2のセンサは、第2の制御部との間で送受信を行うように構成されていてもよい。 The second control unit in the signal detection system of the above aspect may be provided separately from the first control unit, and the second sensor may be configured to transmit and receive signals to and from the second control unit.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 The configuration of the present invention will be described in detail below based on an example of an embodiment shown in the drawings.
本発明にかかる信号システムは、他の機械から所定の構造物を介して振動が伝搬する状況下の回転機械を測定対象として当該回転機械における振動を検出する信号検出システムである。以下では、本発明の一態様として、船舶1000の船用電動機100の異常を検出するシステムに適用された場合の例を挙げつつ一形態を説明する(図1等参照)。 The signal system of the present invention is a signal detection system that detects vibrations in a rotating machine as a measurement target under conditions in which vibrations are propagated from another machine through a specified structure. Below, one embodiment of the present invention will be described, giving an example of the application to a system for detecting abnormalities in a marine electric motor 100 of a ship 1000 (see FIG. 1, etc.).
異常検出の対象たる舶用電動機100は、モータ102、該モータ102の電力ケーブル104、モータ102により駆動されるブロワ部106などで構成されている(図1、図2参照)。ブロワ部106は、ディーゼルエンジン200の始動時等に駆動され、当該ディーゼルエンジン200の始動時等に過給する。 The marine electric motor 100 that is the subject of abnormality detection is composed of a motor 102, a power cable 104 for the motor 102, a blower unit 106 driven by the motor 102, etc. (see Figures 1 and 2). The blower unit 106 is driven when the diesel engine 200 is started, etc., and supercharges the diesel engine 200 when it is started, etc.
舶用電動機100の異常を検出する本実施形態の信号検出システム1は、第1のセンサ10、第2のセンサ20、送信機30、受信機40、制御部などを備える(図1等参照)。このような信号検出システム1を、例えば、大型船舶の機関室の任意の位置に設置した送信機30と、(場合により中継器を介して)受信機40との間でデータの送受信を行うように構成することで、異常検知対象の回転機械から離間した位置でデータを収集すると共にデータの解析を実行することが可能となる。 The signal detection system 1 of this embodiment, which detects an abnormality in a marine electric motor 100, includes a first sensor 10, a second sensor 20, a transmitter 30, a receiver 40, a control unit, etc. (see FIG. 1, etc.). By configuring such a signal detection system 1 to transmit and receive data between the transmitter 30 installed at any position in the engine room of a large ship, for example, and the receiver 40 (possibly via a repeater), it becomes possible to collect data at a position away from the rotating machine that is the target of abnormality detection and to perform analysis of the data.
第1のセンサ10は、舶用電動機100への運転指示状態に応じて変動する第1信号を検出するセンサ(トリガ入力機)として用いられる。本実施形態では、電力ケーブル104の電気信号を検出する電流センサ(電動機運転検知センサ)を採用し、該電流センサを上記した第1のセンサ10として用いている(図3参照)。電流センサは、電力ケーブル104に設けられ、さらに、モータ102に近接して設けられていることが好ましい。モータ102に電力を供給する際、電力ケーブル104には電流が流れる。モータ102に供給される電力は、モータ102の運転指示状態、例えば、モータ102が運転停止中であるか、または、運転中であるかに応じて変動する。これにより、電力ケーブル104に流れる電流は、モータ102への運転指示状態により変動する。上記の電流センサは、このときの電流値を検出し、該検出信号(第1信号)を後述する第1の制御部11に送信する(図1等参照)。 The first sensor 10 is used as a sensor (trigger input device) that detects a first signal that varies depending on the operation instruction state to the marine motor 100. In this embodiment, a current sensor (motor operation detection sensor) that detects an electric signal of the power cable 104 is adopted, and the current sensor is used as the above-mentioned first sensor 10 (see FIG. 3). The current sensor is preferably provided on the power cable 104 and further provided close to the motor 102. When power is supplied to the motor 102, a current flows through the power cable 104. The power supplied to the motor 102 varies depending on the operation instruction state of the motor 102, for example, whether the motor 102 is stopped or operating. As a result, the current flowing through the power cable 104 varies depending on the operation instruction state to the motor 102. The above-mentioned current sensor detects the current value at this time and transmits the detection signal (first signal) to the first control unit 11 described later (see FIG. 1, etc.).
第1の制御部11は、後述のように、第1のセンサ10から送信される検出信号(第1信号)に基づいて、第2のセンサ20による振動測定に適したタイミングであることを知らせるトリガ信号(検出指示信号)、つまりは第2のセンサ20による検出を開始するための信号)を生成する。第2のセンサ20による振動測定に適したタイミングは、例えば、モータ102が駆動中であるタイミングである。 The first control unit 11 generates a trigger signal (detection instruction signal) that indicates that it is suitable timing for vibration measurement by the second sensor 20 (i.e., a signal for starting detection by the second sensor 20) based on the detection signal (first signal) transmitted from the first sensor 10, as described below. A suitable timing for vibration measurement by the second sensor 20 is, for example, a timing when the motor 102 is being driven.
なお、運転指示状態に応じて変動する第1信号は、回転機械の制御システムから取得可能な信号、例えば、回転機械へ回転数を指示する信号であってもよい。また、運転指示状態に応じて変動する第1信号は、回転機械の制御システムに接続することなく、回転機械の外部から得られる信号、例えば、前述のように、回転機械に供給される電力量を示す電流信号であってもよい。なお、第1信号が回転機械の制御システムに接続することなく得られる信号であると、既存の回転機械の制御システムを改変することなく、回転機械の運転状態を把握することができる点で好ましい。 The first signal that varies depending on the operating instruction state may be a signal that can be obtained from a control system of the rotating machine, for example, a signal that instructs the rotating machine on the rotation speed. The first signal that varies depending on the operating instruction state may also be a signal that can be obtained from outside the rotating machine without connecting to the control system of the rotating machine, for example, as described above, a current signal that indicates the amount of power supplied to the rotating machine. If the first signal is a signal that can be obtained without connecting to the control system of the rotating machine, this is preferable in that the operating state of the rotating machine can be grasped without modifying the existing control system of the rotating machine.
第2のセンサ20は、舶用電動機100において発生する振動に関する第2信号を直接的または間接的に検出するセンサである。本実施形態では、モータ102の筐体に取り付けた振動センサを用いて、振動に関する信号(第2信号)を検出する(図1参照)。検出された信号は送信機30に送信される。なお、第2のセンサ2によって検出する振動に関する信号(第2信号)は、モータ102が発生する振動の速度、加速度および音響信号の少なくともいずれか1つであってよい。第2のセンサ20は、舶用電動機100が発生する振動を、舶用電動機100の加速度、速度、位置の少なくともいずれかの物理量として直接的に検出してもよい。このとき、第2のセンサ20は、舶用電動機100に設けられることが好ましい。また、第2のセンサ20は、舶用電動機100が発生する振動を、例えば、音響信号として、間接的に検出してもよい。このとき、第2のセンサ20は、舶用電動機100から離間した位置に設けられることが好ましい。なお、第2のセンサ20と振動を発生する対象物である舶用電動機100との間に、振動を伝搬させる部材を設け、第2のセンサ20は、当該部材を介して間接的に振動を検出してもよい。 The second sensor 20 is a sensor that directly or indirectly detects a second signal related to vibrations generated in the marine electric motor 100. In this embodiment, a vibration sensor attached to the housing of the motor 102 is used to detect a signal related to vibrations (second signal) (see FIG. 1). The detected signal is transmitted to the transmitter 30. The signal related to vibrations (second signal) detected by the second sensor 2 may be at least one of the speed, acceleration, and acoustic signal of the vibrations generated by the motor 102. The second sensor 20 may directly detect the vibrations generated by the marine electric motor 100 as at least one physical quantity of the acceleration, speed, and position of the marine electric motor 100. In this case, it is preferable that the second sensor 20 is provided in the marine electric motor 100. In addition, the second sensor 20 may indirectly detect the vibrations generated by the marine electric motor 100, for example, as an acoustic signal. In this case, it is preferable that the second sensor 20 is provided at a position separated from the marine electric motor 100. In addition, a member that transmits vibrations may be provided between the second sensor 20 and the marine electric motor 100, which is the object that generates the vibrations, and the second sensor 20 may indirectly detect the vibrations via the member.
送信機30は、設備運転条件における第2信号(振動値)などを無線通信により受信機40へと送信する装置である。受信機40は、送信機30から送信された信号を受信する装置である。 The transmitter 30 is a device that transmits a second signal (vibration value) and other information on the equipment operating conditions to the receiver 40 via wireless communication. The receiver 40 is a device that receives the signal transmitted from the transmitter 30.
本実施形態では、送信機30、受信機40として、無線通信が可能な無線センサネットワーク型のワイヤレス送信機(子機)と受信機(親機)を用いている。このようなワイヤレス送受信機を採用することとした場合、
・測定対象機器にセンサを取り付けるだけで設備の状態監視を簡単に行うことが可能となる
・インターネットに接続することで、自動で高度な診断を行うことが可能となる
・設置に伴う配線工事が不要であるかあるいは極めて少なくて済む
・低コストで高い精度の設備状態管理をすることができる
・重要設備への小規模な導入からスタートし、後から拡張する事も可能
・自動的にデータ収集が行われるので測定作業が不要となる
・遠隔の自動診断で、高度な診断報告を得る事が出来る
・オンライン型システムによる自動データ収集が可能となる
・従前の診断ノウハウを利用する等したウェブ型の自動診断が可能となる
といった利点がある。
In this embodiment, a wireless sensor network type wireless transmitter (child device) and receiver (parent device) capable of wireless communication are used as the transmitter 30 and receiver 40. When such a wireless transmitter/receiver is adopted,
- By simply attaching a sensor to the equipment to be measured, it is possible to easily monitor the status of equipment. - By connecting to the Internet, it is possible to perform advanced diagnosis automatically. - Wiring work associated with installation is unnecessary or extremely small. - Highly accurate equipment status management is possible at low cost. - It is possible to start with a small-scale introduction to important equipment and then expand later. - As data is collected automatically, there is no need for measurement work. - Advanced diagnostic reports can be obtained through remote automatic diagnosis. - Automatic data collection is possible using an online system. - Web-based automatic diagnosis is possible by utilizing previous diagnostic know-how, etc.
また、上記のごとき利点を奏しうるワイヤレス送受信機を採用することは、例えば、従来のオンライン常時監視システムにおける、
・配線工事が必要
・導入コスト高価
・増設や移設が大変(工事、設定など)
・専門家の自動診断につながっていない
・重要設備にしかつけられない
といった各種課題、さらには、従来のオフライン診断器(例えば、ポータブル診断器)における、
・計測作業が必要
・測定のばらつきが発生することがある
・測定周期が長く、急激な異常を検知しにくい
・測定できない場所がある
・専門家の自動診断は手動
・診断対象機器を拡大することが困難
・診断の精度低下を招く場合がある
といった各種課題を解決することに結び付く。
In addition, the adoption of a wireless transmitter/receiver that can provide the above-mentioned advantages can, for example, eliminate the need for a conventional online continuous monitoring system.
・Wiring work required ・High installation cost ・Expansion and relocation are difficult (construction, settings, etc.)
・Not connected to automated diagnosis by experts ・Only available for important equipment. Furthermore, conventional offline diagnostic devices (e.g. portable diagnostic devices) have various issues.
This will lead to solving various issues such as: - Measurement work is required - Measurement variations can occur - The measurement cycle is long, making it difficult to detect sudden abnormalities - There are areas that cannot be measured - Automated diagnosis by experts is manual - It is difficult to expand the number of devices to be diagnosed - There are cases where this can lead to a decrease in diagnostic accuracy.
本実施形態の送信機(子機)30は、モータ102の近傍に設置され、第1のセンサ10、第2のセンサ20のそれぞれとケーブル10a,20aによって有線接続されている(図1参照)。当該送信機30からは、受信機(親機)40に向けて信号がワイヤレス送信される。なお、本実施形態では特に示していないが、送信機30と受信機40との間隔が所定値を超えている等により信号の強度が確保できない等の場合、送信機30と受信機40との間に、信号を中継する中継機を設けることとしてもよい。 In this embodiment, the transmitter (child unit) 30 is installed near the motor 102 and is wired to the first sensor 10 and the second sensor 20 by cables 10a and 20a, respectively (see FIG. 1). A signal is wirelessly transmitted from the transmitter 30 to the receiver (parent unit) 40. Although not specifically shown in this embodiment, if the signal strength cannot be ensured because the distance between the transmitter 30 and the receiver 40 exceeds a predetermined value, a repeater that relays the signal may be provided between the transmitter 30 and the receiver 40.
制御部は、当該信号検出システム1における各種制御処理を実施する演算装置などを含む。かかる制御部の具体的な構成は特に限定されるものではない。一例として、本実施形態の信号検出システム1における制御部は、第1の制御部11と第2の制御部32を含む。第1の制御部11は、第1のセンサ10が検出した第1の信号(運転検出信号)に基づいて、第2のセンサ20による第2信号の検出の開始を制御するための検出指示信号を生成する。第2の制御部32は、該検出指示信号に基づいて、第2のセンサ20による第2信号の検出の開始を制御する。 The control unit includes an arithmetic device that performs various control processes in the signal detection system 1. The specific configuration of the control unit is not particularly limited. As an example, the control unit in the signal detection system 1 of this embodiment includes a first control unit 11 and a second control unit 32. The first control unit 11 generates a detection instruction signal for controlling the start of detection of the second signal by the second sensor 20 based on the first signal (driving detection signal) detected by the first sensor 10. The second control unit 32 controls the start of detection of the second signal by the second sensor 20 based on the detection instruction signal.
本実施の形態において、第1の制御部11は、例えば、第1のセンサ10と一体に設けられた制御回路(マイコン)で構成されている。当該回路がアナログ回路かデジタル回路かは問わない。また、第2の制御部32は、例えば、送信機30に設けられている(図1参照)。第1のセンサ10と第1の制御部11とが一体に設けられていてもよいし、別々に設けられていてもよい。また、本実施形態の信号検出システム1における第2のセンサ20は、第2の制御部32との間で送受信を行うように構成されている。 In this embodiment, the first control unit 11 is configured, for example, by a control circuit (microcomputer) that is integrated with the first sensor 10. It does not matter whether the circuit is an analog circuit or a digital circuit. The second control unit 32 is provided, for example, in the transmitter 30 (see FIG. 1). The first sensor 10 and the first control unit 11 may be integrated or may be provided separately. The second sensor 20 in the signal detection system 1 of this embodiment is configured to transmit and receive signals to and from the second control unit 32.
また、本実施形態の信号検出システム1は各種演算を行う演算装置を備えている。本実施の形態において、上記した制御部(例えば第1の制御部11あるいは第2の制御部32)の演算素子等が演算装置として用いられていてよい。なお、演算装置の具体的な形態は特に限定されるものではなく、例えば送信機30あるいは受信機40に備え付けられている演算装置がそのままシステムの演算装置として用いられていてもよい。なお、信号検出システム1は、このような演算装置のみならず他の演算装置を備えていてもよい。他の演算装置の具体例を挙げると、例えば、中継機(図示省略)もしくは解析ソフトがインストールされたパソコンなどがある。本実施形態の信号検出システム1における第2のセンサ20は、検出した第2信号(振動データ)を上記のごとき他の演算装置に送信する。 The signal detection system 1 of this embodiment also includes a calculation device that performs various calculations. In this embodiment, the calculation element of the control unit (for example, the first control unit 11 or the second control unit 32) described above may be used as the calculation device. The specific form of the calculation device is not particularly limited, and for example, the calculation device provided in the transmitter 30 or the receiver 40 may be used as the calculation device of the system as it is. The signal detection system 1 may include not only such a calculation device but also other calculation devices. Specific examples of other calculation devices include a repeater (not shown) or a personal computer with analysis software installed. The second sensor 20 in the signal detection system 1 of this embodiment transmits the detected second signal (vibration data) to the other calculation device as described above.
続いて、本実施形態の信号検出システム1における信号検出、外部操作、信号送信などの各種処理について例を挙げつつ説明する(図4参照)。本実施の形態において、第1の制御部11および第2の制御部32は、設定モードで動作設定が行われ、測定モードにおいて、設定モードで設定された条件に応じて動作する。 Next, various processes such as signal detection, external operation, and signal transmission in the signal detection system 1 of this embodiment will be described with examples (see FIG. 4). In this embodiment, the first control unit 11 and the second control unit 32 are set for operation in the setting mode, and operate in the measurement mode according to the conditions set in the setting mode.
[設定モード]
設定モードでは、トリガ入力機および送信機の動作設定、換言すると第1の制御部11および第2の制御部32に対する設定を行う。なお、本実施の形態において、トリガ入力機に対する動作設定が第1の制御部11の設定に該当し、送信機30に対する動作設定が第2の制御部32の設定に該当する。動作設定は、所定のソフトウェアがインストールされた汎用のPCによって行われてよい。送信機30は、汎用のPCと無線および/または有線により送受信可能に構成されている。汎用PCは、送信機30を介して、トリガ入力機の動作設定を行うことができる。
[Settings mode]
In the setting mode, the operation settings of the trigger input device and the transmitter, in other words, the settings for the first control unit 11 and the second control unit 32, are performed. In this embodiment, the operation settings for the trigger input device correspond to the settings for the first control unit 11, and the operation settings for the transmitter 30 correspond to the settings for the second control unit 32. The operation settings may be performed by a general-purpose PC on which a specific software is installed. The transmitter 30 is configured to be capable of transmitting and receiving data to and from the general-purpose PC wirelessly and/or via a wire. The general-purpose PC can perform the operation settings of the trigger input device via the transmitter 30.
ここで、汎用PCは、送信機30(子機)と有線(例えば、LANケーブル)または無線により接続されていてもよく、受信機40(親機)と有線(例えば、LANケーブル)または無線により接続され、受信機40(親機)を介して送信機30と接続されていてもよい。このとき、汎用PCは、受信機40を介して送信機30と送受信を行う。すなわち、受信機40に対して設定指示を行うと、無線通信によって(場合により中継機を介して)送信機30に指示内容が送信される。さらに、送信機30と有線接続されたトリガ入力機に対して指示内容が送信される。 Here, the general-purpose PC may be connected to the transmitter 30 (child unit) by wire (e.g., LAN cable) or wirelessly, and may be connected to the receiver 40 (parent unit) by wire (e.g., LAN cable) or wirelessly, and connected to the transmitter 30 via the receiver 40 (parent unit). At this time, the general-purpose PC transmits and receives data to the transmitter 30 via the receiver 40. That is, when a setting instruction is given to the receiver 40, the instruction is transmitted to the transmitter 30 by wireless communication (possibly via a repeater). Furthermore, the instruction is transmitted to a trigger input device that is connected to the transmitter 30 by wire.
設定モードにおいて、まず、トリガ入力機(第1の制御部11)のスリープ時間が設定される。スリープ時間は、電流センサにより舶用電動機100に供給される電流を検出する間隔を決定する。なお、電流センサとしては、XYZ軸方向のそれぞれの磁気変動を検出することにより、所定量の電流が流れているか否かを測定するセンサを用いることができる。この点で、図4のステップSP1には磁力センサと記載している。スリープ時間は、例えば、5分である。 In the setting mode, first, the sleep time of the trigger input device (first control unit 11) is set. The sleep time determines the interval at which the current sensor detects the current supplied to the marine electric motor 100. Note that the current sensor may be a sensor that detects magnetic fluctuations in the X, Y and Z axis directions to measure whether a predetermined amount of current is flowing. For this reason, a magnetic sensor is described in step SP1 of FIG. 4. The sleep time is, for example, 5 minutes.
さらに、トリガ入力機(第1の制御部)に対する設定として、後述する図4のステップSP3において用いられるAC/DC判定の基準値、すなわち、電流センサが取得した電流値に所定値以上のAC成分が含まれるか否かの基準値が設定される。AC成分が所定値以上含まれることは、モータ102が動作中であることを示す。本実施の形態においては、基準値の設定を行うため、電流センサにより、モータ102が動作中の電流値を検出する。検出された電流値の波形からDC成分をオフセット値として抽出し、オフセット値に基づいて、基準値を設定する。基準値はオフセット値そのものでもよく、オフセット値に対して所定の値を加算した値であってもよい。ここで、基準値の設定は、前述した所定のソフトウェアに基づいて自動的に行われてもよく、作業者が電流値の波形を確認して手動で設定してもよい。 Furthermore, as a setting for the trigger input device (first control unit), a reference value for AC/DC judgment used in step SP3 of FIG. 4 described later, that is, a reference value for whether or not the current value acquired by the current sensor contains an AC component of a predetermined value or more, is set. The presence of an AC component of a predetermined value or more indicates that the motor 102 is operating. In this embodiment, in order to set the reference value, the current sensor detects the current value while the motor 102 is operating. The DC component is extracted as an offset value from the waveform of the detected current value, and the reference value is set based on the offset value. The reference value may be the offset value itself, or may be a value obtained by adding a predetermined value to the offset value. Here, the reference value may be set automatically based on the predetermined software described above, or may be set manually by an operator checking the waveform of the current value.
設定モードにおいては、送信機(第2の制御部32)に対する設定として、振動センサの測定時間の設定が行われる。測定時間は、例えば、1分である。なお、電流センサが検出する電流値から、モータ102の回転数を推定することができる場合には、測定時間はモータ102の回転数により規定されてもよい。このとき、測定時間は、例えば、5回転分である。 In the setting mode, the measurement time of the vibration sensor is set as a setting for the transmitter (second control unit 32). The measurement time is, for example, one minute. Note that, if the rotation speed of the motor 102 can be estimated from the current value detected by the current sensor, the measurement time may be determined by the rotation speed of the motor 102. In this case, the measurement time is, for example, five rotations.
設定モードにおいて、第2のセンサ20による測定周期の設定が行われる。本実施の形態では、より具体的には、送信機(第2の制御部32)に対する設定として、第1の制御部11(トリガ入力機)において生成される検出指示信号の受付除外時間の設定が行われる。受付除外時間において、第2の制御部32は、第1の制御部11から検出指示信号が送信された場合でも、振動センサによる検出を行わない。すなわち、受付除外時間は、振動センサにより測定対象の回転機器の振動を検出する測定周期を決定する。換言すると、受付除外時間は、ある時点で振動センサにより測定対象が発生する振動に関する信号(第2信号)を検出してから、次の時点までの時間を決定する。受付除外時間は、例えば、1日である。なお、本実施の形態においては、振動センサによる測定周期を決定するために、受付除外時間を設定するように構成したが、振動センサによる測定周期を設定する方法であれば、これに限定されない。例えば、第2の制御部32に対する設定に変えて、第1の制御部11(トリガ入力機)に対する設定として、検出指示信号の生成除外時間の設定、または、検出指示信号の出力除外時間の設定が行われてもよい。 In the setting mode, the measurement period by the second sensor 20 is set. More specifically, in this embodiment, the reception exclusion time of the detection instruction signal generated in the first control unit 11 (trigger input device) is set as a setting for the transmitter (second control unit 32). During the reception exclusion time, the second control unit 32 does not perform detection by the vibration sensor even if a detection instruction signal is transmitted from the first control unit 11. That is, the reception exclusion time determines the measurement period in which the vibration sensor detects the vibration of the rotating device to be measured. In other words, the reception exclusion time determines the time from when the vibration sensor detects a signal (second signal) related to the vibration generated by the measurement object at a certain point in time to the next point in time. The reception exclusion time is, for example, one day. In this embodiment, the reception exclusion time is configured to be set in order to determine the measurement period by the vibration sensor, but this is not limited to the method as long as it is a method for setting the measurement period by the vibration sensor. For example, instead of the setting for the second control unit 32, the generation exclusion time of the detection instruction signal or the output exclusion time of the detection instruction signal may be set as a setting for the first control unit 11 (trigger input device).
なお、前述のように、第1の制御部11と第2の制御部32とは、一の演算装置として一体に構成されていてもよい。したがって、設定モードにおける設定は、単一の制御部(演算装置)に対して行われてよい。 As mentioned above, the first control unit 11 and the second control unit 32 may be integrated into a single computing device. Therefore, settings in the setting mode may be performed for a single control unit (computing device).
第1の制御部11および第2の制御部32に対する設定完了後、第1の制御部11および第2の制御部32は測定モードに設定される。 After the settings for the first control unit 11 and the second control unit 32 are completed, the first control unit 11 and the second control unit 32 are set to the measurement mode.
[測定モード]
測定モードにおいて、第1の制御部11と第2の制御部32とは、設定モードで設定された条件に応じて動作する。なお、図4に示すようにステップSP1~ステップSP4の処理は、第1の制御部11によって実行され、ステップSP5~ステップSP7の処理は、第2の制御部32によって実行される。
[Measurement mode]
In the measurement mode, the first control unit 11 and the second control unit 32 operate according to the conditions set in the setting mode. As shown in FIG. 4, the processes of steps SP1 to SP4 are executed by the first control unit 11, and the processes of steps SP5 to SP7 are executed by the second control unit 32.
<ステップSP1>
ステップSP1において、第1の制御部11は、予め設定されたスリープ時間(例えば、5分)待機する。
<Step SP1>
In step SP1, the first control unit 11 waits for a preset sleep time (for example, 5 minutes).
<ステップSP2>
ステップSP2において、第1の制御部11は、電流センサを起動し、電流センサが検出した電流値を取得する。なお、電流センサは常時起動状態としてもよい。しかしながら、電力消費量の削減の観点から、スリープ時間中は電流センサの動作を停止させておくことが好ましい。
<Step SP2>
In step SP2, the first control unit 11 activates the current sensor and acquires the current value detected by the current sensor. The current sensor may be in a constantly activated state. However, from the viewpoint of reducing power consumption, it is preferable to stop the operation of the current sensor during the sleep time.
<ステップSP3>
ステップSP3において、第1の制御部11は、電流値に含まれるAC成分が所定値以上であるか否かを判定する。より具体的には、第1の制御部11は、取得した電流値と、予め設定モードにおいて設定された基準値とを比較して、取得した電流値がオフセット値よりも所定値以上大きい場合に、電流値に含まれるAC成分が所定値以上であると判定する。なお、電流値に含まれるAC成分が所定値以上であることは、モータ102が動作中であることを示す。ステップSP3でYESの場合、ステップSP4に進む。ステップSP3でNOの場合には、ステップSP1の前に戻り、スリープ時間中、待機する。
<Step SP3>
In step SP3, the first control unit 11 judges whether the AC component included in the current value is equal to or greater than a predetermined value. More specifically, the first control unit 11 compares the acquired current value with a reference value previously set in the setting mode, and judges that the AC component included in the current value is equal to or greater than a predetermined value when the acquired current value is greater than the offset value by a predetermined value or more. Note that the AC component included in the current value being equal to or greater than a predetermined value indicates that the motor 102 is operating. If the answer is YES in step SP3, proceed to step SP4. If the answer is NO in step SP3, return to before step SP1 and wait during the sleep time.
<ステップSP4>
ステップSP4において、第1の制御部11は、第2の制御部32に対してトリガ出力を行う。すなわち、第2の制御部32に対して、振動センサにより測定対象の振動に関する信号(第2信号)を取得すべきである旨を示す、検出指示信号を出力する。
<Step SP4>
In step SP4, the first control unit 11 outputs a trigger to the second control unit 32. That is, the first control unit 11 outputs a detection instruction signal to the second control unit 32 to instruct the second control unit 32 to obtain a signal (second signal) related to the vibration of the measurement target by the vibration sensor.
<ステップSP5>
ステップSP5において、第2の制御部32は、トリガ取得を行う。すなわち、第1の制御部11から出力された検出指示信号を取得する。
<Step SP5>
In step SP5, the second control unit 32 acquires a trigger, that is, acquires the detection instruction signal output from the first control unit 11.
<ステップSP6>
ステップSP6において、第2の制御部32は、トリガ受付停止状態が経過したか、換言すると、設定モードにおいて設定されたトリガ受付無視時間が経過したか否かを判断する。ステップSP6でYESの場合にはステップSP7に進み、ステップSP6でNOの場合には、ステップSP1の前に戻る。
<Step SP6>
In step SP6, the second control section 32 judges whether the trigger reception stop state has ended, in other words, whether the trigger reception ignoring time set in the setting mode has elapsed. If the answer is YES in step SP6, the process proceeds to step SP7, and if the answer is NO in step SP6, the process returns to before step SP1.
<ステップSP7~10>
ステップSP7において、第2の制御部32は、振動センサ(第2のセンサ)により、測定対象の振動に関する信号(第2信号)の検出(測定)を行う。さらに、第2の制御部32は、設定モードで設定された測定時間で得られた検出値に対して、FFT解析、および、データ圧縮の少なくともいずれかを実行する。データ圧縮は、第2信号の時間分解能を削減することによって行われてもよく、また、オーバーオール値を算出することにより行われてもよい。また、本実施の形態において、送信機30に設けられた第2の制御部32は、検出された第2信号の検出値(生データ)、該検出値に対するFFT解析の結果、生データの圧縮値(例えば、オーバーオール値)、の少なくともいずれかを、受信機40を介して回転機器の異常の有無を判定するための解析ソフトウェアがインストールされた演算装置(例えば、汎用PC)に送信する(ステップSP8)。その後、演算装置において解析が実行され、解析結果が所定の表示部に表示される(ステップSP9)。
<Steps SP7 to SP10>
In step SP7, the second control unit 32 detects (measures) a signal (second signal) related to the vibration of the measurement target by using the vibration sensor (second sensor). Furthermore, the second control unit 32 performs at least one of FFT analysis and data compression on the detection value obtained at the measurement time set in the setting mode. The data compression may be performed by reducing the time resolution of the second signal, or by calculating an overall value. In this embodiment, the second control unit 32 provided in the transmitter 30 transmits at least one of the detection value (raw data) of the detected second signal, the result of FFT analysis on the detection value, and the compressed value of the raw data (e.g., overall value) via the receiver 40 to a calculation device (e.g., a general-purpose PC) in which analysis software for determining the presence or absence of an abnormality in the rotating device is installed (step SP8). After that, the calculation device performs analysis, and the analysis result is displayed on a predetermined display unit (step SP9).
以上のように、第1の制御部11は、第1のセンサ10によって所定の周期で電流値を検出する。また、第1の制御部11は、検出された電流値に含まれる直流成分と交流成分(DC/AC)とに基づいて、交流成分が所定値以上含まれている場合に、検出指示信号を生成する。このように、本実施形態の信号検出システム1における第1の制御部11は、電流値に含まれるDC/AC値に基づいて、トリガ信号を生成するか否かを判断する。本実施の形態において第1の制御部はマイコンであって、第1のセンサ10と一体に設けられている。 As described above, the first control unit 11 detects the current value at a predetermined cycle using the first sensor 10. Furthermore, the first control unit 11 generates a detection instruction signal based on the direct current component and alternating current component (DC/AC) contained in the detected current value when the AC component is equal to or greater than a predetermined value. In this manner, the first control unit 11 in the signal detection system 1 of this embodiment determines whether or not to generate a trigger signal based on the DC/AC value contained in the current value. In this embodiment, the first control unit is a microcomputer, and is provided integrally with the first sensor 10.
また、第2の制御部32は、オーバーオール値(FFTを使って周波数分析を行った結果得られる各周波数での音圧レベルを合計した値)を算出するためのプロセッサを有する。また、本実施の形態において送信機30に設けられた第2の制御部32は、振動センサが検出した振動を示す第2信号の検出値(「生データ」)、生データを「FFT解析した結果」、「オーバーオール値(O/A)」の全て、または、これらうちの任意に選択されたデータを、受信機40に対して送信可能に構成されている。なお、前述のように、本実施の形態における信号検出システム1は、振動センサ(第2のセンサ20)の測定周期を任意に設定可能に構成されているが、これに加えて、設定モードにおいて、オーバーオール値の算出周期が個別に設定可能に構成されていてもよい。さらに、本実施の形態における信号検出システム1は、設定モードにおいて、「生データ」、「FFT解析した結果」、「オーバーオール値(O/A)」のうちの少なくとも1つの情報、または、複数の情報を送信機30から受信機40に対して送信するタイミングを、送信対象の情報毎に、個別に設定可能に構成されていてもよい。例えば、「生データ」よりも相対的に情報量の少ない「オーバーオール値」について、「生データ」よりも送信する頻度を多くするように設定してもよい。 The second control unit 32 also has a processor for calculating an overall value (a value obtained by summing up the sound pressure levels at each frequency obtained as a result of frequency analysis using FFT). In the present embodiment, the second control unit 32 provided in the transmitter 30 is configured to be able to transmit to the receiver 40 all of the detection value ("raw data") of the second signal indicating the vibration detected by the vibration sensor, the "result of FFT analysis of the raw data," and the "overall value (O/A)," or any selected data among them. As described above, the signal detection system 1 in the present embodiment is configured to be able to arbitrarily set the measurement period of the vibration sensor (second sensor 20), but in addition to this, in the setting mode, the calculation period of the overall value may be configured to be individually set. Furthermore, in the setting mode, the signal detection system 1 in the present embodiment may be configured to be able to individually set the timing of transmitting at least one piece of information among the "raw data," "result of FFT analysis," and "overall value (O/A)" or a plurality of pieces of information from the transmitter 30 to the receiver 40 for each piece of information to be transmitted. For example, the "overall value," which contains relatively less information than the "raw data," may be set to be sent more frequently than the "raw data."
なお、本実施形態の信号検出システム1は、第2のセンサ20の測定周期を、前述のように、所定の周期に設定する「定周期モード」を備えていてもよい。さらに、本実施形態の信号検出システム1は、作業者が任意の演算装置(例えば、汎用PC)を用いて、受信機40および送信機30を介して第2のセンサ20に対して指示を行うことにより、指示を行った時点の検出値を取得する「指令モード」を備えていてもよい。さらに、本実施形態の信号検出システム1は、作業者が任意の演算装置(例えば、汎用PC)を送信機20に有線接続し、送信機30への接点入力により、第2のセンサ20の検出値を直接的に取得できる「直接取得モード」を備えていてもよい。この「定周期モード」、「指令モード」、「直接取得モード」とは、並列もしくは単独で実行可能に構成されていてよい。 The signal detection system 1 of this embodiment may have a "fixed cycle mode" in which the measurement cycle of the second sensor 20 is set to a predetermined cycle as described above. Furthermore, the signal detection system 1 of this embodiment may have a "command mode" in which an operator uses an arbitrary computing device (e.g., a general-purpose PC) to give an instruction to the second sensor 20 via the receiver 40 and the transmitter 30, thereby acquiring a detection value at the time of the instruction. Furthermore, the signal detection system 1 of this embodiment may have a "direct acquisition mode" in which an operator connects an arbitrary computing device (e.g., a general-purpose PC) to the transmitter 20 by wire and can directly acquire the detection value of the second sensor 20 by contact input to the transmitter 30. The "fixed cycle mode", "command mode", and "direct acquisition mode" may be configured to be executable in parallel or independently.
なお、本実施形態の信号検出システム1における第2の制御部32は、検出指示信号に基づいて、第2のセンサ20による第2信号の検出を所定時間実行させる。さらに、本実施形態の第2の制御部32は、第2信号(モータ102の振動に関する信号)を周波数解析したパワースペクトルを合成してオーバーオール値を算出する。送信機30は、第2信号およびオーバーオール値を受信機40に送信する。 The second control unit 32 in the signal detection system 1 of this embodiment causes the second sensor 20 to detect the second signal for a predetermined time based on the detection instruction signal. Furthermore, the second control unit 32 of this embodiment calculates an overall value by synthesizing a power spectrum obtained by frequency analysis of the second signal (a signal related to vibration of the motor 102). The transmitter 30 transmits the second signal and the overall value to the receiver 40.
ここまで説明したように本実施形態の信号検出システム1によれば、測定対象たる回転機械(本実施形態では、舶用電動機100)が運転状態にあるのかそうでないのか、運転指示状態に応じて変動する第1信号を検出することで判断し、判断結果(トリガ信号)に基づき、舶用電動機100のモータ102等が運転状態にあるときだけを測定期間とすることができるようにしている。これにより、構造物などを介して伝搬する振動の影響が大きい期間(すなわち、舶用電動機100であればモータ102の駆動用電力が供給されていない期間)を排除し、当該回転機械にて発生する振動情報を適切に取得することが可能となる。 As described above, the signal detection system 1 of this embodiment determines whether the rotating machine to be measured (in this embodiment, the marine electric motor 100) is in operation or not by detecting the first signal that varies depending on the operation instruction state, and based on the determination result (trigger signal), it is possible to set the measurement period only when the motor 102 of the marine electric motor 100 is in operation. This makes it possible to exclude periods when the influence of vibrations propagating through structures, etc. is large (i.e., in the case of the marine electric motor 100, periods when power to drive the motor 102 is not being supplied), and to properly obtain vibration information generated by the rotating machine.
なお、測定対象たる回転機械は、電動機に限られず、及び、電動機によって駆動する回転機器、例えば、ブロワ、ポンプ、ファン等であって、その異常が、通常時と異なる振動として発現する回転機械であってよい。 The rotating machine to be measured is not limited to an electric motor, and may be a rotating device driven by an electric motor, such as a blower, pump, or fan, in which an abnormality in the rotating machine manifests itself as vibrations that are different from normal vibrations.
信号検出の測定対象たる回転機械が船舶の補助ブロワである場合について、種々の検討と試験を行った。以下、説明する(図5等参照)。 We conducted various studies and tests on the case where the rotating machine to be measured for signal detection is a ship's auxiliary blower. The results are explained below (see Figure 5, etc.).
[検討例1]
補助ブロワの主な故障原因、故障に至るまでの異常を検出するのに適するパラメータ、発生周波数は以下のとおりであることが知られている(表1参照)。
The main causes of auxiliary blower failures, the parameters suitable for detecting abnormalities leading up to failure, and the occurrence frequencies are known to be as follows (see Table 1).
また、補助ブロワの駆動源たるモータについて、上記と同様、主な故障原因、故障に至るまでの異常を検出するのに適するパラメータ、発生周波数は以下のとおりであることが知られている(表2参照)。
以上からすれば、ブロワの大半の異常兆候は振動計測をすることにより、具体的には、当該設備の機器の回転数/60[秒]の計算にて回転周波数[Hz]を算出することにより、特定できる。ただし、上記の実施形態にて説明したごとく、その際には、測定対象機器の運転状態と、当該測定対象機器の異常検出に影響を及ぼすその周辺の機器(例えば、船舶のメインエンジン)による振動と、を十分に考慮する必要があることから、この点に留意しつつさらに検討を重ねた。 In light of the above, most abnormal symptoms in blowers can be identified by measuring vibrations, specifically by calculating the rotation frequency [Hz] by dividing the equipment's rotation speed by 60 [seconds]. However, as explained in the above embodiment, in doing so, it is necessary to take into full consideration the operating state of the equipment being measured and the vibrations from surrounding equipment (e.g., the main engine of a ship) that may affect the detection of abnormalities in the equipment being measured, and further investigation was carried out with this point in mind.
続いて、本発明にかかる信号検出システム1を適用して対策を施した後のノイズデータを取得し、対策前の状態で取得したノイズデータと比較した。以下、実施例1・比較例1として説明する(図5参照)。 Next, noise data was obtained after implementing measures using the signal detection system 1 according to the present invention, and compared with noise data obtained before implementing the measures. This is explained below as Example 1 and Comparative Example 1 (see FIG. 5).
[比較例1]
船舶における補助ブロワ用のモータ102を測定対象とし、かつ、当該船舶のメインエンジンによる振動の影響が大きい状況下で振動診断の試験を行った。このとき得られたノイズデータの一例を図に示す(図5(A)参照)。このノイズデータの中で、「主機回転数」はメインエンジン(M/E)の回転数[mm/s]を表し、「ブロワ運転」は補助ブロワの運転状態、つまりはモータ102が「RUN」(運転)状態にあるのかあるいは「STOP」(停止)しているのかを表し、「振動速度値」は振動センサで検出された振動に関する信号(第2信号)を処理して得られた測定データ(速度から算出されたオーバーオール値の1時間の平均)である。
[Comparative Example 1]
The motor 102 for an auxiliary blower in a ship was used as the measurement target, and vibration diagnosis tests were conducted under conditions where the influence of vibrations from the ship's main engine was significant. An example of noise data obtained at this time is shown in the figure (see FIG. 5(A)). In this noise data, "main engine RPM" indicates the RPM [mm/s] of the main engine (M/E), "blower operation" indicates the operation state of the auxiliary blower, that is, whether the motor 102 is in "RUN" state or "STOP" state, and "vibration velocity value" is measurement data (one-hour average of overall value calculated from the speed) obtained by processing a signal (second signal) related to vibration detected by a vibration sensor.
上記試験の結果から、補助ブロワが停止(STOP)しているにもかかわらず振動速度値が高い(要は、構造物などを介して伝搬するメインエンジン等の振動による外乱の影響が測定データに含まれており、その影響が大きい)ことが確認された(図5(A)参照)。この状況下では振動速度値が0.5~4[mm/s]と振れ幅が大きく不安定であり(図5(A)中、矩形枠で囲む部分参照)、閾値を設定することが難しく、適切な対策を打たないと振動診断で適切な状態監視はできないとの結論が得られた。 The results of the above test confirmed that the vibration velocity value was high even though the auxiliary blower was stopped (meaning that the measurement data contained disturbances caused by vibrations from the main engine, etc., propagating through structures, etc., and this had a large impact) (see Figure 5 (A)). Under these circumstances, the vibration velocity value fluctuated widely and was unstable, ranging from 0.5 to 4 mm/s (see the area enclosed in a rectangular frame in Figure 5 (A)), making it difficult to set a threshold value, and it was concluded that appropriate condition monitoring would not be possible with vibration diagnosis unless appropriate measures were taken.
[実施例1]
補助ブロワの停止時にもメインエンジンの振動による影響が続いていることを鑑み、当該補助ブロワのコンディションを定点観測するには、測定した値を比べるのは意味がなく、それよりも、補助ブロワ運転時に当該補助ブロワから発生する回転周波数にフォーカスし、外乱のよる影響をできるだけ排除できるように測定することが重要との知見に基づき、ノイズ対策を実施したうえで、それ以外は上記比較例1と同様の条件下で振動診断の試験を行った。このとき得られたノイズデータの一例を図に示す(図5(B)参照)。また、周波数解析で補助ブロワに異常がないか、より詳細には、各異常兆候時に表れるとされる周波数の特性がみられないかどうかを確認し、その後、一例として閾値を設定することについて検討した。この結果、本例の場合であれば、概ね1.5[mm/s]の値の閾値を設定した場合に、この閾値を下回れば、正常であると判定することが可能であるとの結論が得られた。閾値としては、状態の良し悪しを判断するための基準を設けて、例えば、0~1以内であれば正常といったようにモニタリングの目安となる値が利用される。
[Example 1]
Considering that the influence of the vibration of the main engine continues even when the auxiliary blower is stopped, it is meaningless to compare the measured values to observe the condition of the auxiliary blower at fixed points, and it is more important to focus on the rotation frequency generated by the auxiliary blower when the auxiliary blower is operating and measure it so as to eliminate the influence of disturbance as much as possible. Based on this knowledge, after implementing noise countermeasures, a vibration diagnosis test was performed under the same conditions as those of the above-mentioned Comparative Example 1. An example of the noise data obtained at this time is shown in the figure (see FIG. 5(B)). In addition, it was confirmed by frequency analysis whether there was an abnormality in the auxiliary blower, more specifically, whether there were any frequency characteristics that are said to appear at each abnormality symptom, and then, as an example, a threshold was set. As a result, in this example, it was concluded that if a threshold value of approximately 1.5 [mm/s] is set, it is possible to determine that the blower is normal if it falls below this threshold value. As the threshold value, a standard for determining whether the condition is good or bad is set, and a value that serves as a guide for monitoring, such as normal if it is within 0 to 1, is used.
[実施例2]
船内環境に適したモニタリングの試験を第1~第3時期の所定期間、実施した。その結果を実施例2として以下に説明する(図6、図7参照)。
[Example 2]
Monitoring tests suited to the shipboard environment were carried out for the first, second and third periods, and the results are described below as Example 2 (see Figs. 6 and 7).
上記期間に検出した補助ブロワのデータの速度値をトレンドグラフ上に表した(図6参照)。かかるトレンドグラフは、速度[mm/s]の値に応じて、通常領域(normal range)、警告領域(caution range)、異常領域(abnormal range)の3つの領域に分けられている。これらの領域に照らしてみたところ、第1時期(2020/01~04)の間は速度値の多くが異常領域にあることわかった(図6中の記号※1の部分参照)。その後、第2時期(2020/05初旬)に開放点検を実施し、その後、第3時期(2020/05中旬)にモニタリングしたところ、速度値が低下したことが認められた(図6中の記号※2の部分参照)。また、開放点検前、開放点検後それぞれの検出データをFFT解析した結果からも、速度値が低下したことが認められた(図7(A)、(B)参照)。 The speed values of the auxiliary blower data detected during the above period are shown on a trend graph (see Figure 6). The trend graph is divided into three ranges according to the speed [mm/s] value: normal range, caution range, and abnormal range. When compared with these ranges, it was found that many of the speed values were in the abnormal range during the first period (January to April 2020) (see symbol *1 in Figure 6). After that, an open inspection was conducted during the second period (early May 2020), and monitoring was conducted during the third period (mid-May 2020), and it was found that the speed values had decreased (see symbol *2 in Figure 6). In addition, the results of FFT analysis of the detection data before and after the open inspection also confirmed that the speed values had decreased (see Figures 7 (A) and (B)).
本発明は、他の機械から所定の構造物を介して振動が伝搬する状況下の回転機械を測定対象として当該回転機械における振動を検出する信号検出システムに適用して好適である。 The present invention is suitable for use in a signal detection system that detects vibrations in a rotating machine as a measurement target in a situation where vibrations are transmitted from another machine through a specified structure.
1…信号検出システム、10…第1のセンサ、10a…ケーブル、11…第1の制御部、20…第2のセンサ、20a…ケーブル、30…送信機、32…第2の制御部、40…受信機、100…舶用電動機(測定対象たる回転機械)、102…モータ、104…電力ケーブル、106…ブロワ部、200…ディーゼルエンジン(他の機械)、300…エンジンを構成する筐体(構造物) 1...signal detection system, 10...first sensor, 10a...cable, 11...first control unit, 20...second sensor, 20a...cable, 30...transmitter, 32...second control unit, 40...receiver, 100...marine motor (rotating machine to be measured), 102...motor, 104...power cable, 106...blower unit, 200...diesel engine (other machine), 300...casing (structure) constituting the engine
Claims (7)
前記回転機械への運転指示状態に応じて変動する第1信号を検出する第1のセンサと、
前記回転機械が発生する振動に関する第2信号を、直接的または間接的に検出する第2のセンサと、
前記第1信号に基づいて、前記第2のセンサによる前記第2信号の検出の開始を制御するための検出指示信号を生成する制御部であって、
前記制御部は、
前記第1信号に基づいて、前記第2のセンサによる前記第2信号の検出の開始を制御するための検出指示信号を生成する第1の制御部と、
前記検出指示信号に基づいて、前記第2のセンサによる前記第2信号の検出の開始を制御する第2の制御部と、を含んでおり、
前記第1のセンサは、前記回転機械に電力を供給する電力ケーブルを流れる電流値を前記第1信号として検出する電流センサであり、
前記第1の制御部は、
前記第1のセンサによって所定の周期で電流値を検出するステップと、
検出された前記電流値に含まれる直流成分と交流成分とに基づいて、前記交流成分が所定値以上含まれている場合に、前記検出指示信号を生成するステップと、
を実行するように構成されている、信号検出システム。 A signal detection system for detecting vibrations in a rotating machine as a measurement target in a situation where vibrations propagate from a machine other than a rotating machine through a housing constituting the other machine , the signal detection system comprising:
A first sensor that detects a first signal that varies depending on an operation instruction state for the rotary machine;
a second sensor that directly or indirectly detects a second signal related to vibration generated by the rotating machine; and
a control unit that generates a detection instruction signal for controlling a start of detection of the second signal by the second sensor based on the first signal ,
The control unit is
a first control unit that generates a detection instruction signal for controlling a start of detection of the second signal by the second sensor based on the first signal;
a second control unit that controls a start of detection of the second signal by the second sensor based on the detection instruction signal,
the first sensor is a current sensor that detects, as the first signal, a value of a current flowing through a power cable that supplies power to the rotating machine;
The first control unit is
detecting a current value at a predetermined period by the first sensor;
generating the detection indication signal when the AC component is equal to or greater than a predetermined value based on a DC component and an AC component included in the detected current value;
A signal detection system configured to:
請求項1に記載の信号検出システム。 The device further includes a transmitter that transmits the second signal detected by the second sensor to another computing device by wired communication or wireless communication.
The signal detection system of claim 1 .
前記検出指示信号に基づいて、前記第2のセンサにより前記第2信号を所定時間検出するステップと、
前記第2信号を周波数解析したパワースペクトルを合成してオーバーオール値を算出するステップと、
を実行するように構成されている、請求項2に記載の信号検出システム。 The second control unit is
detecting the second signal for a predetermined time by the second sensor based on the detection instruction signal;
a step of calculating an overall value by synthesizing a power spectrum obtained by frequency-analyzing the second signal;
3. The signal detection system of claim 2 , configured to perform the following:
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