(57)【要約】      （修正有）【課題】電動機の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得る電動機温度予測方法及び装置を提供する。【解決手段】電動機１０の設置個所における周囲温度θ０を計測する周囲温度計２０と、電動機温度θを計測する電動機温度計３０と、電動機１０の電流値Ｉ又は電力値Ｐを計測する計測器４０と、計測器４０で計測された電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率を求め、電動機１０の学習運転を行った際、周囲温度θ０と、電動機温度θと、負荷率と、予め設定された電動機１０の始動係数及び固有発熱係数とに基づき発熱係数と熱時定数とを取得し、発熱係数及び熱時定数と、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率とに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める演算装置５０とを備える。【選択図】図１
2019126204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の設置個所における周囲温度θ０を計測する周囲温度計測工程と、
電動機温度θを計測する電動機温度計測工程と、
前記電動機の電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δを求める負荷率演算工程と、
前記電動機の学習運転を行い、前記周囲温度計測工程で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計測工程で計測された電動機温度θと、前記負荷率演算工程で求められた負荷率δと、予め設定された電動機の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得する学習運転工程と、
該学習運転工程で取得された発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める予測曲線演算工程と
を有した電動機温度予測方法。
【請求項２】
前記学習運転工程において、前記発熱係数Ｑと熱時定数Ｔはそれぞれ、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得される請求項１記載の電動機温度予測方法。
【請求項３】
電動機の設置個所における周囲温度θ０を計測する周囲温度計と、
電動機温度θを計測する電動機温度計と、
前記電動機の電流値Ｉ又は電力値Ｐを計測する計測器と、
該計測器で計測された電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δを求め、前記電動機の学習運転を行った際、前記周囲温度計で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計で計測された電動機温度θと、前記負荷率δと、予め設定された電動機の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得し、該発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める演算装置と
を備えた電動機温度予測装置。
【請求項４】
前記演算装置において、前記電動機の学習運転時、前記発熱係数Ｑと熱時定数Ｔはそれぞれ、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得される請求項３記載の電動機温度予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機温度予測方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石炭火力発電所において、石炭を搬送するベルトコンベヤの場合、石炭に金属片等の異物が混入していることが検知されると、一旦、ベルトコンベヤの運転を停止し、金属片等の異物を除去した後、ベルトコンベヤの運転を再開することが行われる。
【０００３】
このため、前記ベルトコンベヤに用いられる電動機は、始動、運転、停止、再始動が繰り返し行われる。
【０００４】
前記電動機は、特に始動時の発熱が大きく、運転、停止、再始動を繰り返していると熱が蓄積するため、停止後、電動機を再始動するまでの待機時間をある程度設ける必要がある。
【０００５】
従来、前記電動機を再始動するまでの停止時間は、ある程度余裕を持って最も長く掛かると思われる時間に設定されている。
【０００６】
尚、電動機の停止時間を演算する装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９１５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のように、電動機を再始動するまでの停止時間を想定される最長の時間に設定するのでは、運転できない時間が必要以上に長引いて全体の運転に支障を来たす虞があり、改善が望まれていた。
【０００９】
又、特許文献１に開示されている装置では、予め設定された電動機の運転時の熱時定数と停止時の熱時定数と許容始動回数とを単に使用しているだけであるため、時々刻々変化する電動機の周囲温度や負荷状態に対応することが困難となっていた。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、電動機の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得る電動機温度予測方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の電動機温度予測方法は、電動機の設置個所における周囲温度θ０を計測する周囲温度計測工程と、
電動機温度θを計測する電動機温度計測工程と、
前記電動機の電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δを求める負荷率演算工程と、
前記電動機の学習運転を行い、前記周囲温度計測工程で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計測工程で計測された電動機温度θと、前記負荷率演算工程で求められた負荷率δと、予め設定された電動機の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得する学習運転工程と、
該学習運転工程で取得された発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める予測曲線演算工程と
を有することができる。
【００１２】
前記電動機温度予測方法では、前記学習運転工程において、前記発熱係数Ｑと熱時定数Ｔはそれぞれ、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得されることが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の電動機温度予測装置は、電動機の設置個所における周囲温度θ０を計測する周囲温度計と、
電動機温度θを計測する電動機温度計と、
前記電動機の電流値Ｉ又は電力値Ｐを計測する計測器と、
該計測器で計測された電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δを求め、前記電動機の学習運転を行った際、前記周囲温度計で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計で計測された電動機温度θと、前記負荷率δと、予め設定された電動機の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得し、該発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める演算装置と
を備えることができる。
【００１４】
前記電動機温度予測装置では、前記演算装置において、前記電動機の学習運転時、前記発熱係数Ｑと熱時定数Ｔはそれぞれ、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機温度予測方法及び装置によれば、電動機の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電動機温度予測方法及び装置の実施例を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の電動機温度予測方法及び装置の実施例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の電動機温度予測方法及び装置の実施例における発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとの振り分けの仕方を示すフローチャートである。
【図４】本発明の電動機温度予測方法及び装置の実施例における電動機温度θの予測曲線を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明の電動機温度予測方法及び装置の実施例である。
【００１９】
図１において、１０は電動機を示し、本実施例の電動機温度予測装置は、周囲温度計２０と、電動機温度計３０と、計測器４０と、演算装置５０と、表示装置６０とを備えている。
【００２０】
前記周囲温度計２０は、電動機１０の設置個所における周囲温度θ０を計測するようになっている。
【００２１】
前記電動機温度計３０は、電動機温度θを計測するようになっている。
【００２２】
前記計測器４０は、電流計又は電力計であり、前記電動機１０の電流値Ｉ又は電力値Ｐを計測するようになっている。
【００２３】
前記演算装置５０は、前記計測器４０で計測された電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δを求め、前記電動機１０の学習運転を行った際、前記周囲温度計２０で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計３０で計測された電動機温度θと、前記負荷率δと、予め設定された電動機１０の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得し、該発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求めるようになっている。
【００２４】
前記表示装置６０は、前記演算装置５０で求められた電動機温度θの予測曲線を表示するようになっている（図４参照）。
【００２５】
前記電動機１０の学習運転時には、下記の理論式が用いられる。即ち、前記電動機１０の微小時間Δｔにおける温度変化Δθは、
［数１］
Δθ＝｛Ｑ−１／Ｔ（θ−θ０）｝Δｔ
で求められる。ここで、［数１］式における発熱係数Ｑは、
［数２］
Ｑ＝α・δ・Ｑ０
と表されるため、［数１］式は、
［数３］
Δθ＝｛α・δ・Ｑ０−１／Ｔ（θ−θ０）｝Δｔ
となる。
【００２６】
前記始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０は予め設定される数値で、前記負荷率δは電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づいて求められるため、前記電動機１０の学習運転時に、複数のデータを計測して上記の理論式に代入した連立方程式を解くことにより、発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得することができる。
【００２７】
又、本実施例の電動機温度予測方法は、図２に示す如く、周囲温度計測工程（ステップＳ１０）と、電動機温度計測工程（ステップＳ２０）と、負荷率演算工程（ステップＳ３０）と、学習運転工程（ステップＳ４０）と、予測曲線演算工程（ステップＳ５０）とを有している。
【００２８】
前記周囲温度計測工程は、電動機１０の設置個所における周囲温度θ０を計測する工程である。
【００２９】
前記電動機温度計測工程は、電動機温度θを計測する工程である。
【００３０】
前記負荷率演算工程は、前記電動機１０の電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δを求める工程である。
【００３１】
前記学習運転工程は、前記電動機１０の学習運転を行い、前記周囲温度計測工程で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計測工程で計測された電動機温度θと、前記負荷率演算工程で求められた負荷率δと、予め設定された電動機１０の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとを取得する工程である。
【００３２】
前記予測曲線演算工程は、前記学習運転工程で取得された発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める工程である。
【００３３】
尚、前記予測曲線演算工程で求められた電動機温度θの予測曲線は、表示装置６０（図１参照）に、例えば、図４に示す如く、表示され、図２のフローチャートにおいて、更新時間が経過したか否かの判定（ステップＳ６０参照）で更新時間が経過したと判定された後、運転終了であるか否かの判定（ステップＳ７０参照）で運転終了でなければ、前記予測曲線演算工程に戻って新たに電動機温度θの予測曲線が求められるようになっている。前記更新時間は、例えば、１分程度に設定することができるが、１分に限定されるものではなく、必要に応じて変更すれば良い。
【００３４】
前記演算装置５０において、前記電動機１０の学習運転（学習運転工程）時、前記発熱係数Ｑと熱時定数Ｔはそれぞれ、図３に示す如く、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得されるようになっている。これは、電動機１０の運転状態の遷移（停止・始動・運転）に応じて異なる発熱係数Ｑと熱時定数Ｔを選定する必要があるためである。
【００３５】
因みに、前記熱時定数Ｔは、温度変化に対する応答性の度合い即ち電動機１０がある温度から別のある温度まで変化するのに要する時間を表す定数であって、電動機１０の停止時と運転時（始動時）で変化し、停止時における熱時定数Ｔｓは運転時（始動時）における熱時定数Ｔｄより大きくなる。これは、電動機１０の停止時には冷却ファン（図示せず）が停止しており、電動機１０の運転時（始動時）には冷却ファンが駆動されるためである。例えば、電動機１０が周囲温度θ０より高い温度で停止されると冷却ファンも停止するため、温度は緩やかに低下し冷えるのに時間が掛かるのに対し、電動機１０が周囲温度θ０より高い温度の状態からそのまま運転が継続されると冷却ファンも回っているため、停止時より温度が速く低下し冷える時間が短くなる。
【００３６】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００３７】
電動機１０の設置個所における周囲温度θ０は周囲温度計２０で計測され（図２のステップＳ１０の周囲温度計測工程参照）、電動機温度θは電動機温度計３０で計測され（図２のステップＳ２０の電動機温度計測工程参照）、前記電動機１０の電流値Ｉ又は電力値Ｐは計測器４０で計測され、演算装置５０へ入力され、前記演算装置５０において、計測器４０で計測された電流値Ｉ又は電力値Ｐに基づき負荷率δが求められる（図２のステップＳ３０の負荷率演算工程参照）。
【００３８】
先ず、前記電動機１０の学習運転が行われる（図２のステップＳ４０の学習運転工程参照）。前記電動機１０の学習運転時には、前記周囲温度計２０で計測された周囲温度θ０と、前記電動機温度計３０で計測された電動機温度θと、前記負荷率δと、予め設定された電動機１０の始動係数α及び固有発熱係数Ｑ０とに基づき発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとが取得される。前記電動機１０の学習運転時には、想定されるさまざまな運転が行われ、複数のデータが計測されて［数１］式に代入され、連立方程式を解くことにより、発熱係数Ｑと熱時定数Ｔとが取得される。
【００３９】
前記発熱係数Ｑと熱時定数Ｔはそれぞれ、図３に示す如く、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得される。
【００４０】
前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率が
Ｉ／ＩＲ＝０［％］
Ｐ／ＰＲ＝０［％］
である場合、電動機１０は停止していると判定され、負荷率δは
δ＝０
とされて、停止時における発熱係数Ｑは
Ｑ＝α・δ・Ｑ０
＝０
となり、停止時における熱時定数Ｔは
Ｔ＝Ｔｓ
と設定される。
【００４１】
又、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率が
Ｉ／ＩＲ≧１１０［％］
Ｐ／ＰＲ≧１１０［％］
である場合、電動機１０は始動時であると判定され、負荷率δは
δ＝１
と設定され、始動時における発熱係数Ｑは
Ｑ＝α・δ・Ｑ０
＝α・Ｑ０
となり、始動時における熱時定数Ｔは
Ｔ＝Ｔｄ
と設定される。尚、始動時の始動係数αは、例えば、２や３といった数値として設定される。
【００４２】
更に又、前記電流値Ｉの定格電流値ＩＲに対する比率又は前記電力値Ｐの定格電力値ＰＲに対する比率が
Ｉ／ＩＲ＜１１０［％］
Ｐ／ＰＲ＜１１０［％］
である場合、電動機１０は運転時（定格範囲内）であると判定され、始動係数αは
α＝１
と設定され、運転時における発熱係数Ｑは
Ｑ＝α・δ・Ｑ０
＝δ・Ｑ０
となり、運転時における熱時定数Ｔは始動時と略等しくなるため、
Ｔ＝Ｔｄ
と設定される。
【００４３】
そして、前記発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線が求められる（図２のステップＳ５０の予測曲線演算工程参照）。
【００４４】
前記演算装置５０で求められた電動機温度θの予測曲線は表示装置６０に表示され、図２のフローチャートにおいて、予め設定された更新時間が経過したか否かの判定が行われ（ステップＳ６０参照）、更新時間が経過していると判断されると、その時点で運転終了であるか否かの判定が行われ（ステップＳ７０参照）、運転終了でなければ、前記ステップＳ５０の予測曲線演算工程に戻って新たに電動機温度θの予測曲線が求められる。
【００４５】
前記表示装置６０に表示される電動機温度θの予測曲線は、例えば、図４に示すようなものとなる。即ち、始動開始から電動機温度θが上昇し、始動完了後は、冷却ファンも回っているため、温度上昇勾配が徐々に緩やかとなる。ある時点（例えば、始動開始からおよそ５０分経過した時点）で電動機１０を停止し、直後に再始動すると、電動機温度θが停止時の温度（図４の例ではおよそ７０［℃］）から上昇し、最高許容温度（例えば、９５［℃］）に到達するものの、冷却ファンの作動で電動機温度θは低下していく。その後、ある時点（例えば、始動開始から９０分経過した時点）で電動機１０を停止すると、冷却ファンも停止するため、電動機温度θは運転時より緩やかな勾配で次第に低下していく。ここで、例えば、始動開始から停止・再始動を経ておよそ６５分経過後の時点（電動機温度θはおよそ７６［℃］）で仮に電動機１０を停止し、直後に再始動すると、電動機温度θが最高許容温度を超えて１００［℃］近くまで上昇してしまうことが判る。これにより、オペレータは、電動機温度θの予測曲線から停止・再始動できる時間を精度良く把握することが可能となる。
【００４６】
この結果、本実施例の場合、従来のように、電動機１０を再始動するまでの停止時間を想定される最長の時間に設定するのとは異なり、運転できない時間が必要以上に長引くようなことが避けられ、全体の運転が効率良く行われる。
【００４７】
又、特許文献１に開示されている装置のように、予め設定された電動機１０の運転時の熱時定数と停止時の熱時定数と許容始動回数とを単に使用しているだけではなく、本実施例では、学習運転で取得された発熱係数Ｑ及び熱時定数Ｔと、現時点での周囲温度θ０、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を予測曲線演算工程で求めているため、時々刻々変化する電動機１０の周囲温度や負荷状態を考慮した精度の高い対応が可能となる。
【００４８】
こうして、電動機１０の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得る。
【００４９】
尚、本発明の電動機温度予測方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１０        電動機
２０        周囲温度計
３０        電動機温度計
４０        計測器
５０        演算装置
６０        表示装置
【図１】
2019126204.tif 000003
【図２】
2019126204.tif 000004
【図３】
2019126204.tif 000005
【図４】
2019126204.tif 000006