| 【発明の名称】 |
振動モニター装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉田 正
【氏名】満山 慶明
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| 【要約】 |
【課題】回転機械における軸受の劣化を確実に検出することができる振動モニター装置を提供するにある。
【解決手段】回転機械に装着された加速度センサ３と、前記加速度センサ３により検出された信号のうち、一定の高周波成分をろ波するように調整されたバンドパスフィルター６と、前記バンドパスフィルター６をろ波した信号を整流する整流手段８と、前記整流手段８により整流された信号を直流信号に変換する変換手段９と、前記変換手段９により直流信号に変換された信号により、前記回転機械の振動を監視するコンピュータ１０とを備えたことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転機械に装着された加速度センサと、前記加速度センサにより検出された信号のうち、一定の高周波成分をろ波するように調整されたバンドパスフィルターと、前記バンドパスフィルターをろ波した信号を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された信号を直流信号に変換する変換手段と、前記変換手段により直流信号に変換された信号により、前記回転機械の振動を監視するコンピュータとを備えたことを特徴とする振動モニター装置。
【請求項２】 前記加速度センサは、前記回転機械にねじ込まれるねじ部及び該ねじ部に一体的に設けられるセンサ収容部とを備え、前記センサ収容部にはセンサ本体を収容する穴部が形成され、また、該穴部には前記センサ本体が挿入され該センサ本体を覆うコーティング剤が充填されて防水防湿処理が施されると共に前記センサ本体には専用ケーブルが液密に接続されることを特徴とする請求項１記載の振動モニター装置。
【請求項３】 前記センサ本体は、加速度を検出する加速度センサ本体に必要に応じて、温度を検出する温度センサ本体を付加することを特徴とする請求項２記載の振動モニター装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動モニター装置に関する。詳しくは、タービン、ポンプ、ファン等の各種回転機械に適用される振動モニター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の振動モニター装置を図５に示す。図５に示すように、回転体１の軸受箱２の振動を加速度センサ３で検出し、検出した信号を増幅器４で増幅後、周波数分析装置５に入力する。周波数分析装置５では時刻歴データをリアルタイムにフーリエ変換し、周波数分析を行う。その一例を図６に示す。
【０００３】図６中、同図（ａ）は正常な振動状態を示し、同図（ｂ）は軸受の劣化や振動状態に異常があった場合である。図６において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は振動振幅（ｄＢ）を表す。図６（ｂ）に示すように、軸受の劣化や振動状態に異常があった場合には、高周波成分の振動振幅が顕著に増大する傾向にあり、これを検出することが、軸受の異常判定の重要な尺度になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の軸受の振動モニターには、次の問題点がある。
■加速度センサを取付けるスペースを確保する必要があること■高温多湿な箇所、油や水等の付着した箇所など環境が悪い所に加速度センサ、専用延長ケーブルを長期間常設することは保守する上で困難であること■軸受の劣化や異常振動時の本体温度と加速度（振動）との関連性を調べようとしたとき簡便に測定が出来ないこと【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発明の請求項１に係る振動モニター装置は、回転機械に装着された加速度センサと、前記加速度センサにより検出された信号のうち、一定の高周波成分をろ波するように調整されたバンドパスフィルターと、前記バンドパスフィルターをろ波した信号を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された信号を直流信号に変換する変換手段と、前記変換手段により直流信号に変換された信号により、前記回転機械の振動を監視するコンピュータとを備えたことを特徴とする。
【０００６】上記課題を解決する本発明の請求項２に係る振動モニター装置は、請求項１において、前記加速度センサは、前記回転機械にねじ込まれるねじ部及び該ねじ部に一体的に設けられるセンサ収容部とを備え、前記センサ収容部にはセンサ本体を収容する穴部が形成され、また、該穴部には前記センサ本体が挿入され該センサ本体を覆うコーティング剤が充填されて防水防湿処理が施されると共に前記センサ本体には専用ケーブルが液密に接続されることを特徴とする。
【０００７】上記課題を解決する本発明の請求項３に係る振動モニター装置は、請求項２において、前記センサ本体は、加速度を検出する加速度センサ本体に必要に応じて、温度を検出する温度センサ本体を付加することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
〔実施例１〕本発明の第１の振動モニター装置を図１に示す。同図に示すように、回転機械に装着された加速度センサ３で加速度を検出し、その検出信号を増幅器４で増幅した後、バンドパスフィルター６に入力する。
【０００９】バンドパスフィルター６は、ころがり軸受に劣化が生じた時、振動が発生する高周波成分付近に調整する。我々の実験によれば、ころがり軸受において劣化が増大すると、１５〜２０ｋＨｚの範囲において、振動振幅が増大することが判明している。そのため、バンドパスフィルター６は、１５〜２０ｋＨｚ付近に調整する。このように調整されたバンドパスフィルター６でろ波した信号は絶対値アンプ７で全波整流し、積分アンプ８で直流信号に変換する。
【００１０】その直流に変換された信号はＡ／Ｄ変換器９に入力され、コンピュータ１０で振動を監視する。コンピュータ１０における判定方法としては、例えば、バンドパスフィルター６を通過した後の信号レベルが、予め設定した基準値を越える場合に、回転機械における軸受が劣化したと判断することができる。また、他の判定方法としては、バンドパスフィルター６を通過した後の信号の最大値を監視し、設定レベル（警告値）と比較する方法でも良いし、更には、バンドパスフィルター６を通過した後の周波数を分析し、各周波数毎の振幅レベルの２乗和の平方根による比較法がある。
【００１１】このように説明したように本実施例では、加速度センサ３で検出した信号を、一定の高周波成分をろ波するように調整されたバンドパスフィルター６でろ波した後、そのろ波した信号をコンピュータ１０で監視することで、回転機械における軸受の劣化経過を知ることができる。尚、上記実施例では、バンドパスフィルター６を一定の高周波成分（１５〜２０ｋＨｚ）に調整していたが、その周波数を他の範囲に調整することにより、本発明の振動モニター装置は、ころがり軸受に限らず、全ての回転機械に対して適用できる。
【００１２】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る振動モニター装置用加速度センサを図２に示す。この加速度センサは、埋め込み用穴１６を備えたセンサ埋め込み部１２と、回転機械にねじ込まれるねじ部１３とを一体的な構成としたものである。
【００１３】センサ埋め込み部１２は、埋め込み用穴１６に加速度センサ本体３を挿入し固定すると共に埋め込み用穴１６にコーティング剤を注入して防水防湿処理を行った。加速度センサ本体３には専用ケーブル１１を液密に接続し、この専用ケーブル１１は保護管取付ねじ１４と保護管１５で保護される。
【００１４】このような構成を有する本実施例の振動モニター装置用加速度センサは、加速度センサ本体３がねじ部１３と一体的な構成であるので、回転機械に容易に取り付けられる等、現場での接続、配線、防湿、防水作業を簡素化、均一化することができる。
【００１５】また、加速度センサ本体３はセンサ埋め込み部１２に埋め込まれ、コーティング剤で防水防湿処理を行い、更に、専用ケーブル１１を保護管１５で保護しているので、従来に比べて著しく信頼性が向上した。
【００１６】〔実施例３〕本発明の第３の実施例に係る振動モニター装置用加速度センサを図３に示す。本実施例の加速度センサは、加速度と共に温度も検出できるものである。即ち、この加速度センサは、埋め込み用穴１６を備えたセンサ埋め込み部１２と、回転機械にねじ込まれるねじ部１３を一体的に構成したものである。
【００１７】センサ埋め込み部１２は、埋め込み用穴１６に加速度センサ本体３を挿入し固定すると共に埋め込み用穴１６にコーティング剤を注入して防水防湿処理を行った。加速度センサ本体３には専用ケーブル１１を液密に接続し、この専用ケーブル１１は保護管取付ねじ１４と保護管１５で保護される。
【００１８】更に、センサ埋め込み部１２には温度センサ埋め込み用穴が備えられ、この温度センサ埋め込み用穴には温度センサ本体１７を挿入し、延長ケーブル１８に接続した。温度センサ埋め込み用穴にも、同様にコーティング剤を注入し、防水処理を行った。
【００１９】このような構成を有する本実施例の振動モニター装置用加速度センサは、加速度センサ本体３、温度センサ本体１７がねじ部１３と一体的な構成であるので、回転機械に容易に取り付けられる等、現場での接続、配線、防湿、防水作業を簡素化、均一化することができた。
【００２０】また、加速度センサ本体３、温度センサ本体１７はセンサ埋め込み部１２に予め埋め込まれ、専用ケーブル１１を保護管１５で保護しているので、従来に比べて著しく信頼性が向上した。更に、加速度振動と温度が同時に測定できるので軸受の劣化や異常振動時の関連性を容易に検出することが可能である。
【００２１】〔実施例４〕本発明の第４の実施例に係る振動モニター装置用加速度センサを図４に示す。本実施例に係る加速度センサは、加速度センサ本体と温度センサ本体を一体化したものである。即ち、センサ本体３′は、図４（ａ）に示すように、圧電素子２０と質量１９から構成される。
【００２２】圧電素子２０のプラス側電極面２０ｂには、図４（ｂ）に示すように、クロメル２１ａ及びアルメル２１ｂからなるＣＡ熱電対線２１の温接点が固定され、ＣＡ熱電対線２１の他端が温度変換器２３に接続されている。そのため、温度変換器２３にて圧電素子２０の温度を計測することができる。
【００２３】一方、圧電素子２０のマイナス側電極面２０ａには、図４（ｂ）に示すように、増幅器４のマイナス側のリード線２２ｂが接続され、また、前記ＣＡ熱電対線２１のアルメル２１ｂがプラス側のリード線として共用されて増幅器４へ接続されている。このため、圧電素子２０により検出された計測対象物体の加速度を増幅器４で計測することができる。尚、温度計測点は、圧電素子２０の表面温度であるが、圧電素子２０自身が計測対象物体とほぼ同じ温度となるので、正確な温度測定が可能となる。
【００２４】このようなセンサ本体３′を、図４（ｃ）に示すように、振動モニター装置用温度センサ付加速度センサに組み込んだ。即ち、この加速度センサは、埋め込み用穴１６を備えたセンサ埋め込み部１２と、回転機械にねじ込まれるねじ部１３とを一体的な構成としたものである。センサ埋め込み部１２は、埋め込み用穴１６にセンサ本体３′を挿入し固定すると共に埋め込み用穴１６にコーティング剤を注入して防水防湿処理を行った。
【００２５】センサ本体３′には専用ケーブル１１を液密に接続し、この専用ケーブル１１は保護管取付ねじ１４と保護管１５で保護される。このような構成を有する本実施例の振動モニター装置用加速度センサは、センサ本体３′がねじ部１３と一体的な構成であるので、回転機械に容易に取り付けられる等、現場での接続、配線、防湿、防水作業を簡素化、均一化することができる。
【００２６】また、センサ本体３′はセンサ埋め込み部１２に埋め込まれ、コーティング剤で防水防湿処理を行い、更に、専用ケーブル１１を保護管１５で保護しているので、従来に比べて著しく信頼性が向上した。更に、加速度センサ本体と温度センサ本体を一体型のセンサ本体３′としたので、従来に比べて構造がシンプルとなった。
【００２７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る振動モニター装置は、回転機械に装着された加速度センサと、前記加速度センサにより検出された信号のうち、一定の高周波成分をろ波するように調整されたバンドパスフィルターと、前記バンドパスフィルターをろ波した信号を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された信号を直流信号に変換する変換手段と、前記変換手段により直流信号に変換された信号により、前記回転機械の振動を監視するコンピュータとを備えたため、劣化すると一定の高周波成分に振幅の増大がみられる回転機械における軸受の劣化を確実に検出することができる。
【００２８】また、本発明の請求項２に係る振動モニター装置は、請求項１において、前記加速度センサは、前記回転機械にねじ込まれるねじ部及び該ねじ部に一体的に設けられるセンサ収容部とを備え、前記センサ収容部にはセンサ本体を収容する穴部が形成され、また、該穴部には前記センサ本体が挿入され該センサ本体を覆うコーティング剤が充填されて防水防湿処理が施されると共に前記センサ本体には専用ケーブルが液密に接続されているので、回転機械に容易に取り付けられる等、現場での接続、配線、防湿、防水作業を簡素化、均一化することができ、従来に比べて著しく信頼性が向上した。
【００２９】また、本発明の請求項３に係る振動モニター装置は、請求項２において、前記センサ本体は、加速度を検出する加速度センサ本体に必要に応じて、温度を検出する温度センサ本体を付加したので、請求項２と同様な効果を奏するほか、更に、加速度振動と温度が同時に測定できるので軸受の劣化や異常振動時の関連性を簡便に検出することが可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】光石 俊郎 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３３７４００ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１４７４２８ |
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