JPS5815025B2

JPS5815025B2 - 振動篩の監視方法

Info

Publication number: JPS5815025B2
Application number: JP13117979A
Authority: JP
Inventors: 久保山清; 久保修; 松井雅男; 中本忠; 白川宏
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1983-03-23
Also published as: JPS5656276A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は振動篩の振動状態を自動的かつ定量的に表示
させる振動篩の監視方法に関する。

周知の如く、製鉄所においては、鉄鋼原料の整粒、コー
クスあるいは焼結鉱の選別等に多くの振動篩を使用して
いる。

代表的な振動篩の構成を模式的に示すと第１図ａ、ｂの
ようになっている。

図において、１、〜１４は支持バネ、２、〜２４はブラ
ケットであり、これらにより４点支持された筒本体３が
設けられている。

この筒本体３には加振装置から振動が与えられる。

加振装置は図の例では、モータ４１，４２と、これら
の回転がギヤボックス５を介して伝達される筒本体３の
中央部に設けられたシャフト６１〜６３と、シャフト
６□〜６３の各両端に装着された不平衡重錘７□〜７６
とから構成されている。

鉄鋼原料処理過程で使用される振動篩の作動は、往復（
直線）運動と円運動に大別される。

いずれの場合も、一定の振幅と周期（振動数）が要求さ
れることはいうまでもない。

一般に振動篩の固有振動数ｆｎは次式で与えられ、通常
ｆ＝２ｆｎ〜３ｆｎなる振動数で励振される。

”７ｖｆｎ＝ − ２π ただし、ｎ：支持バネ数・ｇ：重力加速度（９８０α１５２）ｋ：バネ定数（ｋｇｆ／ｃｍ）Ｗ：機械重量（ｋｙｆ）この強制振動数はモータの回転数と減速比で決まり、こ
れが所定の値から大きくずれることは殆んどない。

しかし振幅については、本体支持架台調整不良やアンバ
ランス等の要因で容易に変化し得る。

不安定な作動状態では、極く短期間に本体各部に異常負
荷が作用し、繰返し応力によりクラックを生じる。

そのまま運転を続けると、ついには破損し、操業上およ
び設備上多大の損害を受けることになる。

例えば、円運動をする振動篩については、第２図に示す
ような様々な作動形態をとる。

第２図は、第１図における振動篩本体３の４点の支持位
置Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ点での、ｘｙ平面（材料の進行方向を、方向
、垂直方向をＸ方向）内の振動軌跡を示したものである
。

■は４点が所定の振幅で正常な円運動をしている状態を
示している。

■は４点が実線で示す正規の円運動（以下■〜■におい
て同じ）に対して破線で示すように振幅の大きい円運動
をしている状態を示しており、これは重錘が重すぎるか
、または筒本体が摩耗等により軽くなったこ工とが原因
である。

■は逆に４点が正規の円運動より振幅の小さい円運動を
している状態で、重錘が軽すぎる、筒本体が付加物をつ
けたためあるいは付着物の発生のため重くなった、処理
量が過大になった、等の原因になる。

■はＡ点だけ大きい円シ運動をし、残りの３点が正規の
円運動をしている状態で、これはＡ点の支持バネの異常
、本体重量のアンバランス等が原因である。

■は４点が長円運動をしている状態を示しており、これ
は筒本体上部が摩耗で軽くなったかあるいは亀裂が発生
し。

た、等が原因である。

■は■とは逆の長円運動をしている状態で、これは筒本
体下部が摩耗で軽くなったかあるいは亀裂が発生した、
等が原因である。

このような、様々な振動篩の作動状態を監視するには、
従来、人手による作動軌跡のトレースによるかあるいは
目視観測器によっていた。

前者は、振動篩本体の各点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの側面（ｘｙ
平面）に測定紙を貼付しておき、保全員がこの測定像に
鉛筆を押し当てて振動軌跡を記録する方法で。

ある。

しかしこの方法では、振動状態のある程度の定量化は可
能であるが、保全員の熟練度に大きく左右されて客観性
のある正確な振動状態の把握が難しい。

一方後者は、第３図に示すように、やはりｘｙ平面に、
振幅値に対応する目印の点Ｐ１゜Ｐ２．・・・を水平な
直線上にプロットしておき、更に各点の上方にそれぞれ
の点Ｐ１．Ｐ２．・・・の振幅値に等しい距離はなれた
位置に目印の点Ｑ１゜Ｑ２．・・・をプロットしておく
もので、これにより円運動による軌跡を観測し、第３図
の場合、上下の２つの円軌跡が接する位置の目盛１２ｒ
ｎｖｔがその振幅値であると判定するものである。

しかし、この方法では、円運動の振幅値はわかっても、
実際に最も多い長円運動について定量的に把握すること
はできない。

また、いずれの方法も保全員による点検であるから間欠
的にしか実施できず、故障の未然防止には不十分である
。

直線運動にしろ円運動にしろ、振動篩の作動が不安定に
なると長円運動になる。

従って少くとも直角二方向ｘ、ｙの振幅値と各方向の振
動の位相差が把握できれば十分であり、これらを自動的
かつ定量的に測定する方法が切望されていた。

この発明は上記した要望を満たす振動篩の監視方法を提
供するものである。

この発明においては、振動篩本体の複数個所、例えば第
１図に示す支持バネの位置Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの各点に、互いに直交するＸ方向、Ｘ方向の振動を検
出する対をなす振動検出器を設け、各振動検出器の出力
を低域通過フィルタを介して取出して各部の振動状態を
表示させることにより、自動的かつ定量的な振動篩の監
視を行うことを特徴としている。

第４図はこの発明の一実施例の要部を示すもので、第１
図における振動篩本体３のＡ点に、Ｘ方向（材料の進行
方向）とＸ方向（垂直方向）の振動を検出する対をなす
振動検出器１１ｘｔ１１ｙを取付けている。

これら振動検出器１１ｘ、１１ｙには例えば圧電型振動
検出器を用いる。

そしてこれら振動検出器１１ｘ、１１ｙの出力はそれぞ
れプリアンプ１２ｘ、１２ｙを通し、雑音成分を除去す
るために低域通過フィルタ１３ｘ、１３ｙを通してシン
クロスコープ１４のそれぞれ水平掃引。

垂直掃引入力端子に入力する。

これにより、シンクロスコープ１４に、Ｘ方向、Ｘ方向
の振動に対応したりサージュ波形１５を描かせる。

なお、前記低域通過フィルタ１３ｘ、１３ｙは、
振動篩の作動状態を明確に検知するために作動振動数以
外の成分、即ちノイズ成分を除去するものである。

通常、振動篩の振動数が５〜２０Ｈｚ近傍にある場合が
多く、この場合にはフィルタにて２０Ｈｚ以下の振動信
号のみを取り出す。

また、５Ｈｚ未満の低周波ノイズが存在する場合にはこ
れを除去できるように帯域形のフィルタを用いる。

何れにせよ、前記低域通過フィルタ１３ｘ、１３ｙは振
動篩の振動数以外のノイズ成分をカットできる機能をも
っていればよい。

また、リサージュ波形１５とはＪＩＳ用語用語辞典電気
臼本規格協会発行）に示すように互いに垂直な方向の二
つの振動の合成運動の軌跡を表わす波形をいう。

第４図では、Ａ点についてのみ示したが、他の支持位置
Ｂ、Ｃ，Ｄについても同様の装置を取付ける。

このようにすれば、振動篩の第２図に示したような各部
の振動状態に応じたりサージュ波形力唯動的に表示され
、保全員の熟練作業を要せず、容易にかつ定量的に振動
篩の作動状態を知ることができる。

ちなみに、焼結工場での振動篩に実施した例では、振動
数１２Ｈｚ、振幅１２ｍｍの振動に対して、明瞭なりサ
ージュ波形が得られ、精度も（１２±０．７）ｍｒｎと
実用上十分であることが確認された。

なお、上記実施例ではｘ、Ｘ方向の振動のみを監視する
ようにした。

通常はこれで十分であるが、更にこれらに直交する２方
向、即ち振動篩の幅方向についても同様に振動検出器を
取付け、ｘ−ｚ。

ｙ−−ｚ等の組合せでリサージュ波形を描かせれば、異
常振動等の判別により有用である。

また上記実施例では、振動状態をリサージュ波形として
表示させたが、ｘ、Ｘ方向の各振動の振幅とそれらの位
相差に分解して表示させても振動状態の定量的把握が可
能である。

例えば第５図に示すように、低域通過フィルタ１３ｘ、
１３ｙを通して取出したｘ、Ｘ方向の振動信号出力を、
マイクロコンピュータ等の演算回路１６に入力してディ
ジタル処理を行い、ｘ、Ｘ方向の振動振幅とその位相差
を計算させ、これらをメータ１７により表示させればよ
い。

更に、具体的に述べると、振動篩の振動が正常な円運動
をしているとき、長軸と短軸の長さが等しく、かつその
位相差は９０゜である。

一方、振動が異常なときは長円となるが、このとき長軸
〉短軸となり、その位相差は９０°以下となる。

従って、振動篩の振動成分をＸ方向とＹ方向とに分けて
検出した場合、長軸と短軸はＸ方向とＹ方向の最大振幅
と関連するので、第６図のようにＸ、Ｙ方向成分のアナ
ログ信号をＡ−Ｄ変換回路１６１ｘ、１６１ｙでディジ
タル信号に変換した後、そのディジタル値をサンプリン
グ回路１６２ｘ、１６２ｙでサンプリングする。

しかる後、サンプリングした信号よりピークホールド回
路１６３ｘ、１６３ｙが最大値を検出ホールドすれば、
そのホールド値が各Ｘ、Ｙ方向の振幅と；なる。

これをディジタル形の表示メータ１７．ｌｘ。１７１Ｙ
で表示する。

一方、位相差θは、Ｘ、Ｙ方向成分信号の各最大値の時
間差から求められる。

そこで、サンプリング回路１６２ｘ、１６２ｙでサンプ
ルされている信号の時間を計時回路１６４ｘ。

１６４Ｙで計時し、時間差回路１６５で時間差へｔを求
めれば、位相差回路１６６によりθ−２πｆ・Δｔの計
算によって位相差を求めることができる。

１７２は位相差を表示するメータである。

ｆは周波数である。

次に、第７図はアナログ的に演算処理する例である。

この場合は、フィルタ１３ｘ、１３ｙから出力されたＸ
、Ｙ方向成分信号のピーク値をピークホールド回路１６
３ｘ、１６３ｙでホールドすれば、そのホールド値が振
幅となるので、これをアナログ形の表示メータ１７３ｘ
、１７３ｙで表示する。

一方、位相差はフィルタ１３Ｘ、１３Ｙの出力をパルス
変換回路１６７ｘ、１６７ｙでパルスに変換し、これら
のパルスのパルス差幅をパルス差幅回路１６８で求めれ
ば、このパルス差幅は位相差に対応しているので、この
位相差表示メータ１７２で表示することができる。

更に、振動振幅と位相差の組合せに代って、振動軌跡を
描く長円の短軸と長軸の長さ、および長軸と基準軸との
なす角度を同様に演算処理して求め、これらをメータ表
示させることによっても、定量的な振動状態の把握が可
能である。

更にまた、Ｘ、ｙ２方向の振動振幅或いはその比や振動
位相差等について許容限界を定め、常時監視しながら許
容限界を超えた異常振動が発生した場合に、自動的に警
報を発し、或いは振動篩を自動的に非常停止するように
してもよい。

この場合、許容限界を２段階に分け、最初の設定値で警
報のみを発し、次の設定値で振動篩を自動停止させるよ
うに制御することも有用である。

以上説明したように、この発明によれば、振動篩の作動
状態を保全員の熟練した作業を要せず自動的にかつ定常
的、定量的に監視することができ、製鉄所等での振動篩
の信頼性向上、操業の安定性向上に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは振動篩の模式的な斜視図および平面図、
第２図は円運動をする振動篩の各部の振動状態例を示す
図、第３図は振動状態の目視観測器の原理を示す図、第
４図はこの発明の一実施例の要部構成を示す図、第５図
は別の実施例の要部構成を示す図、第６図および第７図
はそれぞれ第５図の演算回路の具体的構成を示す図であ
る。３・・・・・・振動篩本体、Ｉｌｘ、１１ｙ・・・−・
・振動検出器、１２ｘ、１２ｙ・・・・・・プリアンプ
、１３Ｘ。１３ｙ・・・・・・低域通過フィルタ、１４・・・・・
・シンクロスコープ、１５・・・・・・リサージュ波形
、１６・・・・・・演算回路、１７・・・・・・メータ
。

Claims

【特許請求の範囲】１振動篩本体の複数個所のそれぞれに互いに直交する
２方向の振動を検出する対をなす振動検出器を設け、各
振動検出器の出力をフィルタを介して取出して前記各個
所の振動状態を表示させることを特徴とする振動篩の監
視方法。２振動状態を表示させる手段は、２方向の各出力を水
平、垂直掃引入力としてリサージュ波形を描く図形表示
器である特許請求の範囲第１項記載の振動篩の監視方法
。３振動状態を表示させる手段は、２方向の出力の最大
値をもってそれぞれの振幅とし、また、２方向の出力の
時間差又は該出力の変換パルスのパルス差幅から位相差
を求め、前記それぞれの振幅および位相差をメータ表示
させるものである特許請求の範囲第１項記載の振動篩の
監視方法。４振動状態を表示させる手段は、２方向の出力から得
られる振動軌跡の描く長円の長軸と短軸の長さおよび長
軸と基準軸とのなす角度をメータ表示させるものである
特許請求の範囲第１項記載の振動篩の監視方法。