JPS6312244B2 - - Google Patents
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- JPS6312244B2 JPS6312244B2 JP55152094A JP15209480A JPS6312244B2 JP S6312244 B2 JPS6312244 B2 JP S6312244B2 JP 55152094 A JP55152094 A JP 55152094A JP 15209480 A JP15209480 A JP 15209480A JP S6312244 B2 JPS6312244 B2 JP S6312244B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転機械の振動監視装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vibration monitoring device for rotating machinery.
従来の振動監視装置では、ほとんどの場合振動
の振幅を測定し、振幅の大きさがあるしきい値以
上になつた場合に振動状態が異常であると判定す
る方法が用いられている。この方法は、簡単では
あるけれども、種々の回転機器や負荷状態に応じ
てしきい値を適切に決めることが難しいので、異
常発生を詳しく精度良く知ることが難しい。この
ため、さらに振動の周波数分析により詳細に振動
状態の良否を識別する方法が用いられている。 In most conventional vibration monitoring devices, a method is used in which the amplitude of vibration is measured and the vibration state is determined to be abnormal when the amplitude exceeds a certain threshold. Although this method is simple, it is difficult to appropriately determine threshold values depending on various rotating devices and load conditions, so it is difficult to know the occurrence of an abnormality in detail and with high accuracy. For this reason, a method is used to determine whether the vibration state is good or bad in detail by further analyzing the vibration frequency.
しかし、周波数解析装置はかなり高価なもので
あり、その取り扱いが複雑であるのみならず対象
となる振動の特性によつてはこの装置の使用が適
さない場合もある。したがつて、大型高速の回転
機械の振動を常時監視するような場合を除いて
は、振動の振幅のしきい値のみで監視する方法が
一般的である。 However, the frequency analysis device is not only quite expensive and complicated to handle, but also may not be suitable for use depending on the characteristics of the target vibration. Therefore, except in cases where the vibrations of a large, high-speed rotating machine are constantly monitored, a method of monitoring only using a threshold value of vibration amplitude is common.
本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもの
で回転機械の振動を連続的に監視するにあたり、
比較的安価かつ詳細に行なうことができる振動監
視装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made based on the above-mentioned matters, and in continuously monitoring vibrations of rotating machinery,
It is an object of the present invention to provide a vibration monitoring device that is relatively inexpensive and can perform detailed monitoring.
本発明は、回転機器の振動を監視するものにお
いて、回転機器の振動信号として得られたデータ
から該データの振幅分布を求め、この振幅分布を
正規分布として近似したときの尤度または母数を
指標とし、この指標に基づき振動状態の異常を識
別することを特徴とする。 In monitoring the vibration of rotating equipment, the present invention calculates the amplitude distribution of data obtained as a vibration signal of the rotating equipment, and calculates the likelihood or population when this amplitude distribution is approximated as a normal distribution. The present invention is characterized in that an abnormality in the vibration state is identified based on this index.
以下本発明の実施例を図面を引用して説明す
る。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の振動監視装置の構成を示すブ
ロツクダイヤグラムである。図において1は監視
対象である回転機器である。この回転機器1には
振動もしくは加速度を検出する検出器2を取り付
ける。この検出信号は増幅器3によつて増幅さ
れ、ハイパスフイルタ4によつて低周波ドリフト
を除去された後、演算器5に入力される。この入
力信号は演算器5において演算機能設定器6から
の設定された演算手順によつて演算が施され、さ
らに判定機能設定器8からの設定された判定手段
によつて判定が行なわれて、振動状態の異常が識
別され、その結果の良否が表示器9に表示され
る。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a vibration monitoring device according to the present invention. In the figure, 1 is a rotating device to be monitored. A detector 2 for detecting vibration or acceleration is attached to this rotating device 1. This detection signal is amplified by an amplifier 3, and after a low frequency drift is removed by a high-pass filter 4, it is input to an arithmetic unit 5. This input signal is subjected to calculation in the calculation unit 5 according to the calculation procedure set from the calculation function setting device 6, and is further judged by the judgment means set from the judgment function setting device 8. An abnormality in the vibration state is identified, and the quality of the result is displayed on the display 9.
第2図は第1図における演算器5としてマイク
ロコンピユータを使用する場合の構成を示したも
のである。この図において第1図と同一符号のも
のは同一部分を示す。11は増幅器3、バイパス
フイルタ4を通過した検出器2からの検出信号を
サンプルホールドするサンプルホールド器、12
はアナログデジタル変換器(ADコンバータ)で
ある。13は検出信号をダイレクトメモリアクセ
ス(DMA)するためのDMAコントローラであ
る。14はDMAされた検出信号を一時記憶する
ためのランダムアクセスメモリ(RAM)であ
る。15は中央演算部(CPU)である。16a
〜16cはプログラムを記憶するためのリードオ
ンリメモリ(ROM)である。ROM16aには
演算用プログラムが、ROM16bには判定用プ
ログラムが、さらにROM16cには表示用プロ
グラムが記憶されている。17a〜17cはペリ
フエラルインターフエースアダプタ(PIA)であ
る。PIA17aは演算機能設定器6との結合用、
PIA17bは判定機能設定器8との結合用、PIA
17cは表示器9との結合用である。18はバス
である。 FIG. 2 shows a configuration in which a microcomputer is used as the arithmetic unit 5 in FIG. 1. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts. Reference numeral 11 denotes a sample and hold device that samples and holds the detection signal from the detector 2 that has passed through the amplifier 3 and the bypass filter 4;
is an analog-to-digital converter (AD converter). 13 is a DMA controller for direct memory access (DMA) of the detection signal. 14 is a random access memory (RAM) for temporarily storing the DMAed detection signal. 15 is a central processing unit (CPU). 16a
-16c is a read-only memory (ROM) for storing programs. A calculation program is stored in the ROM 16a, a determination program is stored in the ROM 16b, and a display program is stored in the ROM 16c. 17a to 17c are peripheral interface adapters (PIA). PIA17a is for connection with calculation function setting device 6,
PIA17b is for connection with judgment function setter 8, PIA
17c is for connection with the display 9. 18 is a bus.
上述した本発明の振動監視装置の動作を詳細に
説明する。 The operation of the vibration monitoring device of the present invention described above will be explained in detail.
検出器2からの検出信号は、第3図に示すよう
にサンプルホールド器11によつて、一定の周期
Δtごとにサンプリングされ、その時点の振幅値
x0、x1、……がADコンバータ12でAD変換さ
れて、マイクロコンピユータのRAM14に記憶
される。この動作はサンプリング周期が短い場合
があるので、DMAコントローラ13によつて制
御するDMAによつて行なう。RAM14には、
測定時間T=(n−1)Δtの間にn個の振幅値デ
ータが蓄えられる。 As shown in FIG. 3, the detection signal from the detector 2 is sampled by the sample-hold device 11 at regular intervals Δt, and the amplitude value at that point is
x 0 , x 1 , . . . are AD converted by the AD converter 12 and stored in the RAM 14 of the microcomputer. Since this operation may have a short sampling period, it is performed by DMA controlled by the DMA controller 13. In RAM14,
n pieces of amplitude value data are stored during measurement time T=(n-1)Δt.
このデータは、ROM16aからの演算用プロ
グラムによつてCPU15で演算整理され、第4
図に示すような振幅分布に作成される。一般に、
振動状態が正常であれば、その時の振幅分布は、
正規分布に従うものと考えるのが妥当である。こ
のため、この場合にはこれを平均μ1、分散σ2 1を母
数とする正規分布N(μ1、σ2 1)で表わすことがで
きる。この正規分布N(μ1、σ2 1)は正常な振動状
態の正規分布としてRAM14に記憶される。 This data is processed by the CPU 15 using the calculation program from the ROM 16a, and
The amplitude distribution is created as shown in the figure. in general,
If the vibration condition is normal, the amplitude distribution at that time is
It is reasonable to assume that it follows a normal distribution. Therefore, in this case, this can be expressed by a normal distribution N (μ 1 , σ 2 1 ) with mean μ 1 and variance σ 2 1 as parameters. This normal distribution N (μ 1 , σ 2 1 ) is stored in the RAM 14 as a normal distribution in a normal vibration state.
つぎに、振動状態の異常を判定する第1の方法
を説明する。正常な振動状態における振幅分布を
N(μ1、σ2 1)とする。振動状態が異常となつた場
合、例えばころがり軸受の内面に損傷が発生した
り、歯車の当たりが悪くなつたような場合には、
これにもとづいて生ずる振動の振幅分布は第5図
に示すように正常な場合の振幅分布N(μ1、σ2 1)
からはずれて、例えばNのような分布となる。こ
の分布をもとにして正規分布に対する尤度を定義
し、この尤度によつて異常を判定する。従つて、
振動監視装置は正規分布に対する尤度を指標とし
て振幅分布が正規分布に近いかどうかを判定して
異常を判定する。この判定方法では、いかなる振
動状態においても、単に正規分布に対する尤度に
よつてその良否を判定するので、判定基準を予め
作成しておく必要はない。また、各時点での尤度
によつて各時点での振動状態の良否の判定を時系
列的に行なうことができるので、現在の振動状態
がどのような状態にあるか、あるいは将来どのよ
うになろうとしているかを把握することができ
る。 Next, a first method for determining abnormality in the vibration state will be explained. Let N (μ 1 , σ 2 1 ) be the amplitude distribution in a normal vibration state. If the vibration condition becomes abnormal, for example if the inner surface of the rolling bearing is damaged or if the gears do not fit properly,
The amplitude distribution of the vibration generated based on this is as shown in Figure 5, which is the normal amplitude distribution N(μ 1 , σ 2 1 )
The distribution deviates from, for example, N. A likelihood for a normal distribution is defined based on this distribution, and an abnormality is determined based on this likelihood. Therefore,
The vibration monitoring device determines whether the amplitude distribution is close to the normal distribution using the likelihood with respect to the normal distribution as an index, and determines an abnormality. In this judgment method, in any vibration state, the quality is judged simply based on the likelihood with respect to the normal distribution, so there is no need to prepare judgment criteria in advance. In addition, since it is possible to judge whether the vibration state is good or bad at each time point based on the likelihood at each time point, it is possible to judge the current vibration state or how it will change in the future. You can figure out what you are trying to become.
第6図および第7図は振動状態の異常を判定す
る第2の方法を示したものである。 FIGS. 6 and 7 show a second method for determining abnormality in the vibration state.
第6図において、正常な振動状態における振幅
分布をN(μ1、σ2 1)とする。振動状態が異常とな
つた場合、例えばころがり軸受の内面に損傷が発
生したり、歯車の当たりが悪くなつたような場合
には、この振幅分布は実線で示す正常な場合の振
幅分布からはずれて、例えば点線で示すような分
布となる。この分布を正規分布と仮定して母数を
推定した結果、平均値μ2、分散σ2 2になつたとすれ
ば、平均値μ2についてはμ2>μ1が成立し、分散σ2 2
についてはσ2 2>σ2 1が成立することが予想される。
従つて振動監視装置はこの母数の大小を判定して
異常を判定する。このため正常な振動状態、例え
ば運転開始後のデータをもとにして、平均値μと
分散σ2を求め、これにもとづいて、第7図に示す
ような判定基準を作成しておく。この第7図で
は、平均値μと分散σ2とがある値以上になつた場
合を異常と判定する。また、振動状態を長期に渡
つて時系列的にとらえることにより、振動状態が
正常な状態から異常な状態へ移行していく様子を
上記のような母数によつて把握することができ
る。従つて、第7図に示すような判定基準を参照
して、現在の振動状態がどのような状態にある
か、あるいは将来どのようになろうとしているか
を把握することができる。 In FIG. 6, the amplitude distribution in a normal vibration state is assumed to be N(μ 1 , σ 2 1 ). If the vibration condition becomes abnormal, for example if the inner surface of the rolling bearing is damaged or if the contact of the gear becomes poor, this amplitude distribution will deviate from the normal amplitude distribution shown by the solid line. , for example, the distribution is as shown by the dotted line. Assuming that this distribution is a normal distribution and estimating the population, the mean value μ 2 and the variance σ 2 2 are obtained. For the mean value μ 2 , μ 2 > μ 1 holds true, and the variance σ 2 2
It is expected that σ 2 2 >σ 2 1 holds true for σ 2 2 >σ 2 1.
Therefore, the vibration monitoring device determines the magnitude of this parameter to determine an abnormality. For this reason, the average value μ and the variance σ 2 are determined based on normal vibration conditions, for example, data after the start of operation, and based on these, the determination criteria as shown in FIG. 7 are created. In FIG. 7, a case where the average value μ and the variance σ 2 exceed a certain value is determined to be abnormal. Furthermore, by observing the vibration state in time series over a long period of time, it is possible to understand how the vibration state shifts from a normal state to an abnormal state using the parameters described above. Therefore, by referring to the determination criteria as shown in FIG. 7, it is possible to understand what the current vibration state is or what the vibration state is going to be in the future.
第8図は本発明の振動監視装置の動作を説明す
るフローチヤートである。 FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the vibration monitoring device of the present invention.
始めに、DMAコントローラ13によつて、振
動もしくは加速度の検出信号を第3図のようにサ
ンプリングしてRAM14に記憶する。この場
合、回転角度の基準信号を用いて、数分の1ある
いはその一周期分を入力する方法あるいは数周期
分を重ね合せて入力する方法などがある。このデ
ータをもとにして、第4図に示すような振幅分布
を作成する。以下、第5図または第6図、第7図
に示す方法によつて振動状態の異常を判定する。
各方法は、演算機能設定器6、判定機能設定器8
からの設定によつて、CPU15においてそれぞ
れ必要な演算や判定を行なうとともに、演算内容
や判定基準を本発明の範囲を免脱しない範囲で修
正することができる。判定結果、例えば異常正常
あるいはその指標は表示器9に表示する。 First, the DMA controller 13 samples a vibration or acceleration detection signal as shown in FIG. 3 and stores it in the RAM 14. In this case, using the reference signal of the rotation angle, there is a method of inputting a fraction or one period thereof, or a method of inputting several periods in a superimposed manner. Based on this data, an amplitude distribution as shown in FIG. 4 is created. Hereinafter, abnormalities in the vibration state are determined by the method shown in FIG. 5, FIG. 6, or FIG. 7.
For each method, calculation function setting device 6, judgment function setting device 8
By setting the above, the CPU 15 can perform necessary calculations and judgments, and modify the calculation contents and judgment criteria without departing from the scope of the present invention. The determination result, for example, abnormality, normality, or an indicator thereof, is displayed on the display 9.
以上詳述したように、本発明によれば、振動の
振幅のみを測定し振幅の大きさがあるしきい値以
上になつた場合に振動状態が異常であると判定す
る方法に比べて、異常発生を詳しく精度良く知る
ことができる。また、振動の周波数分析をして振
動状態の良否を識別する装置に比して装置が簡単
であり、演算内容や判定方法が簡単で効果的であ
る。 As detailed above, according to the present invention, compared to a method that measures only the amplitude of vibration and determines that the vibration state is abnormal when the amplitude exceeds a certain threshold, It is possible to know the occurrence in detail and with high accuracy. Furthermore, the device is simpler than a device that analyzes the vibration frequency to determine whether the vibration state is good or bad, and the calculation contents and determination method are simple and effective.
第1図は本発明の装置の1実施例の回転機械に
設けた構成図、第2図は本発明に用いられる演算
器の素子構成を示すブロツクダイヤグラム、第3
図は本発明の装置に用いられる検出器の検出信号
を示す図、第4図〜第7図は振幅分布による判定
方法を示す説明図、第8図は本発明の装置の動作
を説明するフローチヤートである。
1……回転機器、2……検出器、3……増幅
器、4……バイパスフイルタ、5……演算器、6
……演算機能設定器、8……判定機能設定器、9
……表示器。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the device of the present invention installed in a rotating machine, FIG. 2 is a block diagram showing the element configuration of an arithmetic unit used in the present invention, and FIG.
The figure shows a detection signal of the detector used in the device of the present invention, Figures 4 to 7 are explanatory diagrams showing a determination method based on amplitude distribution, and Figure 8 is a flowchart explaining the operation of the device of the present invention. It's a chat. 1...Rotating equipment, 2...Detector, 3...Amplifier, 4...Bypass filter, 5...Arithmetic unit, 6
...Calculation function setting device, 8...Judgment function setting device, 9
……display.
Claims (1)
入力手段と、得られたデータをもとに振動状態の
異常を識別する異常識別手段とを備えた振動監視
装置において、前記異常識別手段は、前記データ
の振幅分布を求め、該振幅分布を正規分布として
近似したときの尤度または母数を指標とし、この
指標に基づき振動状態の異常を識別するものであ
ることを特徴とする振動監視装置。1. A vibration monitoring device comprising an input means for inputting a vibration signal of a rotating device as data, and an abnormality identification means for identifying an abnormality in the vibration state based on the obtained data, wherein the abnormality identification means 1. A vibration monitoring device characterized in that an amplitude distribution of is obtained, a likelihood or a parameter when the amplitude distribution is approximated as a normal distribution is used as an index, and an abnormality in a vibration state is identified based on this index.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15209480A JPS5776419A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Oscillation monitoring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15209480A JPS5776419A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Oscillation monitoring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5776419A JPS5776419A (en) | 1982-05-13 |
| JPS6312244B2 true JPS6312244B2 (en) | 1988-03-18 |
Family
ID=15532909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15209480A Granted JPS5776419A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Oscillation monitoring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5776419A (en) |
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| JP3411841B2 (en) * | 1998-12-04 | 2003-06-03 | リオン株式会社 | Failure diagnosis method and failure diagnostic device |
| JP4071161B2 (en) * | 2003-06-05 | 2008-04-02 | ニッテツ八幡エンジニアリング株式会社 | Deterioration diagnosis method for rotating machinery |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1980
- 1980-10-31 JP JP15209480A patent/JPS5776419A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5776419A (en) | 1982-05-13 |
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