(57)【要約】【課題】回転機械の運転時における異常を適正且つ迅速に判定し得る回転機械の異常判定装置及び異常判定方法を提供する。【解決手段】回転機械の回転体との間に半径方向に間隔をおいて設けられ、前記回転体の回転に同期した信号を出力するためのセンサと、前記センサからの出力信号に基づいて前記回転体の回転数を演算するように構成された第一の演算器と、前記第一の演算器で取得した前記回転数の変化傾向に基づいて前記回転機械の異常の有無を判定するように構成された判断部とを備える。【選択図】  図１
2015075406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の回転体との間に半径方向に間隔をおいて設けられ、前記回転体の回転に同期した信号を出力するためのセンサと、
前記センサからの出力信号に基づいて前記回転体の回転数を演算するように構成された第一の演算器と、
前記第一の演算器で取得した前記回転数の変化傾向に基づいて前記回転機械の異常の有無を判定するように構成された判断部とを備えることを特徴とする回転機械の異常判定装置。
【請求項２】
前記判断部は、前記回転数の前記変化傾向の傾きの実測値と、予め設定された前記変化傾向の前記傾きの設定値とを比較し、前記実測値が前記設定値を超えた場合に前記回転機械に異常が発生したと判断するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機械の異常判定装置。
【請求項３】
前記判断部は、前記回転数の前記変化傾向から抽出された前記回転数の最大値と、予め設定された前記回転数の上限値とを比較し、前記回転数が前記上限値を超えた場合に前記回転機械に異常が発生したと判断するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機械の異常判定装置。
【請求項４】
前記判断部は、前記回転体のバーストに起因した異常を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の回転機械の異常判定装置。
【請求項５】
前記回転機械に対する要求出力を示す情報に基づいた前記回転体の回転数の推定値を取得するための回転数推定部をさらに備え、
前記判断部は、前記回転数の前記変化傾向と、前記回転数推定部で取得された前記推定値との乖離を算出し、該乖離に基づいて前記回転機械の異常を予測するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の回転機械の異常判定装置。
【請求項６】
前記センサからの前記出力信号のピーク値を検出するとともに、該ピーク値の変化から前記回転体の振動を演算するように構成された第二演算器をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の回転機械の異常判定装置。
【請求項７】
前記センサからの前記出力信号の前記ピーク値のうち最大値を前記回転体が１回転する毎に検出するとともに、該最大値から、前記回転体と該回転体に対向する部材との間の前記半径方向のクリアランスを演算するように構成された第三の演算器とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の回転機械の異常判定装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の異常判定装置を備えることを特徴とする回転機械。
【請求項９】
回転機械の回転体との間に半径方向に間隔をおいて設けられたセンサによって、前記回転体の回転に同期した信号を出力する信号出力ステップと、
前記信号出力ステップで出力された出力信号に基づいて前記回転体の回転数を演算する回転数演算ステップと、
前記回転数演算ステップで演算された前記回転数の変化傾向に基づいて前記回転機械の異常の有無を判定する判定ステップとを備えることを特徴とする回転機械の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転機械の運転時における異常を判定するための回転機械の異常判定装置及び異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転機械は、回転駆動される回転体と、回転体の少なくとも一部を収容するケーシングとを有する。例えば、回転機械であるターボ機械は、ケーシングに回転可能に軸支された羽根車を有し、この羽根車の回転によって流体エネルギーと機械的エネルギーの変換を連続的に行うように構成される。
【０００３】
このような回転機械においては、重度の故障の回避を目的として、通常、各種のセンサにより回転機械の運転状態を監視している。この際、回転機械では運転状態を示す指標として回転体の回転数が用いられることがある。例えば、特許文献１には、ターボチャージャの回転体の回転数を検出する装置が開示されている。この装置は、コンプレッサブレードとの距離を検出するギャップセンサを有し、ギャップセンサからの出力信号中に現れるピーク値の現出時刻に基づいて回転体の回転数を演算するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転機械においては、回転体に不具合が発生した場合、回転機械自体に重度の損傷を引き起こす可能性がある。軽度な不具合に比べて、このような重度の損傷が発生すると機械の復旧に多大な時間とコストを要する。そのため、回転機械の重度の損傷を未然に防ぐためにも、回転機械の異常を適正且つ迅速に判定することが求められている。
この点、特許文献１には、回転機械の回転数を検出する構成については記載されているものの、回転機械の異常を判定するための具体的な構成については開示されていない。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑み、回転機械の運転時における異常を適正且つ迅速に判定し得る回転機械の異常判定装置及び異常判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の異常判定装置は、
回転機械の回転体との間に半径方向に間隔をおいて設けられ、前記回転体の回転に同期した信号を出力するためのセンサと、
前記センサからの出力信号に基づいて前記回転体の回転数を演算するように構成された第一の演算器と、
前記第一の演算器で取得した前記回転数の変化傾向に基づいて前記回転機械の異常の有無を判定するように構成された判断部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記回転機械の異常判定装置は、センサで検出された出力信号から取得した回転数の変化傾向に基づいて異常を判定する構成としているため、回転機械の異常を適正に検出できる。また、回転数の変化傾向をリアルタイムで検出すれば回転機械の異常を迅速に検出でき、回転機械の重度の損傷を未然に防止することも可能となる。さらに、上記回転機械の異常判定装置では、異常の判定に一種類のセンサからの出力信号のみを用いる構成としているため、装置構成の簡素化が可能であるとともに演算の複雑化を回避できる。
【０００９】
幾つかの実施形態において、前記判断部は、前記回転数の前記変化傾向の傾きの実測値と、予め設定された前記変化傾向の前記傾きの設定値とを比較し、前記実測値が前記設定値を超えた場合に前記回転機械に異常が発生したと判断するように構成されている。
例えば、回転機械の回転体の一部が破損した場合や回転体の基材が剥離した場合などのように、回転体の不具合による回転機械の異常に際しては、慣性モーメントの低下が生じるため、正常な運転状態の場合に比べて回転数が徐々に増加する傾向にある。そのため、回転数の変化傾向の傾きの実測値と、予め設定された変化傾向の傾きの設定値とを比較することによって、回転機械の異常を適正に判断することができる。
【００１０】
幾つかの実施形態において、前記判断部は、前記回転数の前記変化傾向から抽出された前記回転数の最大値と、予め設定された前記回転数の上限値とを比較し、前記回転数が前記上限値を超えた場合に前記回転機械に異常が発生したと判断するように構成されている。
上述したように、回転体の不具合による回転機械の異常が発生した場合、正常な運転状態の場合に比べて回転数が増加することが多い。そのため、回転数の変化傾向から抽出された回転数の最大値と、予め設定された回転数の上限値とを比較することによって、回転機械の異常を適正に判断することができる。
【００１１】
一実施形態において、前記判断部は、前記回転体のバーストに起因した異常を検出するように構成されている。
ここで、回転体のバーストとは、例えば回転体の一部が破損したり、回転体の基材が剥離したりすることによって、回転体の少なくとも一部が分離することをいう。回転機械において回転体のバーストが発生すると、回転体は過回転する。よって、上記実施形態のように回転数の変化傾向に基づいた回転機械の異常判定を適用することによって、回転体のバーストに起因した異常を確実に検出できる。
【００１２】
幾つかの実施形態に係る回転機械の異常判定装置は、前記回転機械に対する要求出力を示す情報に基づいた前記回転体の回転数の推定値を取得するための回転数推定部をさらに備え、前記判断部は、前記回転数の前記変化傾向と、前記回転数推定部で取得された前記推定値との乖離を算出し、該乖離に基づいて前記回転機械の異常を予測するように構成されている。
このように、回転数推定部によって回転機械の適正な回転数である推定値を取得しておき、この推定値に対する回転数の変化傾向の乖離に基づいて回転機械の異常を予測する構成とすることにより、回転機械の早期の異常判定が可能となる。
【００１３】
幾つかの実施形態に係る回転機械の異常判定装置は、前記センサからの前記出力信号のピーク値を検出するとともに、該ピーク値の変化から前記回転体の振動を演算するように構成された第二演算器をさらに備える。
このように、第二の演算器によってセンサからの出力信号のピーク値を検出してこれらのピーク値の連続的な変化を捉えることで、回転体の振動（振幅及び周期）を演算することができる。また、第二の演算器を有することにより、一種類のセンサの出力信号から、回転機械の異常判定に用いられる少なくとも２つの指標（回転数の増加傾向及び振動を含む）を取得することが可能となる。
【００１４】
幾つかの実施形態に係る回転機械の異常判定装置は、前記センサからの前記出力信号の前記ピーク値のうち最大値を前記回転体が１回転する毎に検出するとともに、該最大値から、前記回転体と該回転体に対向する部材との間の前記半径方向のクリアランスを演算するように構成された第三の演算器をさらに備える。
このように、第三の演算器によってセンサからの出力信号のピーク値のうちで振幅が最大となる最大値を検出することで、回転体と回転体に対向する部材とが最も接近した際のこれらの間のクリアランスを演算することができる。また、第三の演算器を有することにより、一種類のセンサの出力信号から、回転機械の異常判定に用いられる少なくとも２つの指標（回転数の増加傾向及びクリアランスを含む）を取得することが可能となる。
【００１５】
本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、上記異常判定装置を備える。
このような回転機械によれば、回転数の変化傾向に基づいて、回転機械の異常の有無を適正且つ迅速に判定できる。
【００１６】
本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の異常判定方法は、
回転機械の回転体との間に半径方向に間隔をおいて設けられたセンサによって、前記回転体の回転に同期した信号を出力する信号出力ステップと、
前記信号出力ステップで出力された出力信号に基づいて前記回転体の回転数を演算する回転数演算ステップと、
前記回転数演算ステップで演算された前記回転数の変化傾向に基づいて前記回転機械の異常の有無を判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記回転機械の異常判定方法によれば、センサで検出された出力信号から取得した回転数の変化傾向に基づいて、回転機械の異常の有無を適正に判定できる。また、回転数の変化傾向をリアルタイムで検出すれば回転機械の異常を迅速に検出でき、回転機械の重度の損傷を未然に防止することも可能となる。さらに、回転機械の異常の判定に一種類のセンサからの出力信号のみを用いる構成としているため、装置構成の簡素化が可能であるとともに演算の複雑化を回避できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、センサで検出された出力信号から取得した回転数の変化傾向に基づいて、回転機械の異常の有無を適正且つ迅速に判定でき、回転機械の重度の損傷を未然に防止することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係る過給機の断面図及び本発明の第１実施形態に係る異常判定装置の構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図２】センサからの出力信号の一例を示す図である。
【図３】回転数の時系列的な変化傾向の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る異常判定装置の構成図である。
【図６】過給機の回転数に対応したＰＱ線図にエンジン負荷帯域を示した図である。
【図７】エンジン負荷と回転数との関係の一例を示す表である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る異常判定装置を示す構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る異常判定装置に関し、基準値記録部における処理フローの一例を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る異常判定装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２１】
最初に、本発明の実施形態に係る異常判定装置が適用される回転機械の構成例について説明する。なお、以下の回転機械に関する説明は、後述する第１実施形態乃至第４実施形態の異常判定装置の全てに対して共通である。
【００２２】
図１（Ａ）は本発明の実施形態に係る過給機の断面図及び本発明の第１実施形態に係る異常判定装置の構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
図１に示すように、幾つかの実施形態において、過給機１Ａは、例えばターボチャージャーであって、エンジンの排気ガスＥを用いてロータ１７を回転させるためのタービン２と、ロータ１７の回転によって空気Ｗを圧縮するための圧縮機１１とを含む。すなわち、タービン２は、排気ガスＥの流体エネルギー（速度によるエネルギー）をロータ１７の機械的エネルギー（回転エネルギー）に変換するように構成される。また、圧縮機１１は、ロータ１７の機械的エネルギーを空気Ｗの流体エネルギー（圧力によるエネルギー）に変換するように構成される。そして、圧縮機１１で生成された圧縮空気ＰＷは、エンジン（不図示）に送り込まれるようになっている。
【００２３】
以下、過給機１Ａの各部位の構成について詳述する。
一実施形態において、タービン２は、タービン本体３と、タービン本体３の外周側に配置され、排気ガスＥの入口通路５及び出口通路６を有するタービンケーシング４とを含む。
【００２４】
タービン本体３は、タービンケーシング４に取り付けられた静翼７と、軸Ｏを中心に回転するディスク９に取り付けられた動翼８とを有している。
静翼７は、入口通路５と出口通路６との接続部分に、タービンケーシング４から軸Ｏの半径方向内側に突出するように、軸Ｏの周方向に複数が間隔をあけて取り付けられた翼部材である。
動翼８は、ディスク９の外周面から半径方向外方に突出して設けられ、前記静翼７の下流側（図１の紙面左側）で、この静翼７との聞に所定の間隔をおいて配置されている。
【００２５】
一実施形態において、圧縮機１１は、軸Ｏを中心に回転可能に構成された圧縮機羽根車（回転体）１２と、この圧縮機羽根車１２の外周側に配置された圧縮機ケーシング１４とを有している。
【００２６】
圧縮機羽根車１２は、羽根部１３を有する遠心型のインペラであってもよい。
圧縮機ケーシング１４は、空気Ｗを取り込む空気流入口１５と、圧縮機羽根車１２によって圧縮された圧縮空気ＰＷを吐出する出口スクロール１６とを有している。
本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、羽根部１３は軸Ｏの周方向に一定の間隔をあけて１１枚設けられた場合を例示している。
【００２７】
そして、圧縮機羽根車１２とディスク９とは、軸Ｏを中心に回転するロータ１７に嵌め込まれて軸Ｏを中心に一体となって回転するように構成されている。また、ロータ１７は、２つのラジアル軸受１８と１つのスラスト軸受１９とによって軸Ｏを中心に回転自在に支持されている。
【００２８】
次に、上述の回転機械（例えば過給機）に適用される、第１乃至第４実施形態に係る異常判定装置及び異常判定方法について、それぞれ詳述する。
【００２９】
［第１実施形態］
図１（Ａ）に本発明の第１実施形態に係る異常判定装置の構成図を示す。
幾つかの実施形態において、異常判定装置１０Ａは、圧縮機羽根車１２との間に半径方向に間隔をおいて設けられたセンサ２１と、センサ２１からの出力信号に基づいて回転数を演算するための第一の演算器３１と、回転数の変化傾向に基づいて過給機１Ａの異常の有無を判定するように構成された判断部１０３を含む診断処理部１００とを有する。
【００３０】
一実施形態では、センサ２１は、圧縮機羽根車１２の羽根部１３に対向するように圧縮機ケーシング１４に設けられて、羽根部１３の先端との距離を測定するように構成された変位センサである。例えばセンサ２１として、渦電流効果を利用した非接触式の変位センサを用いてもよい。その場合、センサ２１は、動翼８の回転に同期した出力信号を出力するように構成される。ここで、上記渦電流効果を利用した変位センサの動作原理について説明する。この変位センサは、高周波磁束を発生するコイルにより構成され、このコイルから発生した高周波磁束によって、ターゲット（測定対象）である羽根部１３の表面に発生する渦電流の変化をコイルのインピーダンスの変化として検出する。すなわち、羽根部１３の通過に伴う上記距離の変化をコイルのインピーダンスの変化として検出するもので、羽根部１３が最も接近する際に最大の出力が得られる構成となっている。
【００３１】
図２はセンサからの出力信号の一例を示す図である。なお、図２は、１つのセンサ２１から出力される出力信号を示したものである。本実施形態において、センサ２１は同一種類のセンサ２１（例えば変位センサ）を一つだけ設けてもよいし、圧縮機羽根車１２の周方向に配列されるように互いに離間して、同一種類のセンサ２１を複数設けてもよい。
図２に示すように、センサ２１が各羽根部１３と対向する際にセンサ２１と対象物との聞の距離が最も小さくなるため、センサ２１からの出力信号は最大となる。即ち、周期的に出力される信号は、各羽根部１３とセンサ２１とが対向する際に最大の振幅となるとともに、各羽根部１３とセンサ２１とが最も離れた位置、具体的には隣接する羽根部１３同士の中間地点においては最小の振幅となるような波形を示す。即ち、センサ２１からは羽根部１３の枚数に応じた回数（本実施形態では１１回）の出力信号が出力されるようになっている。
なお、本実施形態で用いることができるセンサ２１は、上述の変位センサに限定されるものではなく、例えば、圧縮機羽根車１２に設けられた凹凸による磁界の変化を検出する磁気センサ等の他のセンサであってもよい。
【００３２】
センサ２１からの出力信号は、変換器２２によって信号変換された後に第一の演算器３１へ送られてもよい。その場合、例えば変換器２２は、トランジスタ等を用いた増幅回路を含み、センサ２１からの微弱な出力信号を増幅して、第一の演算器３１へ増幅した信号を送信するように構成される。
【００３３】
一実施形態において、第一の演算器３１は、センサ２１からの出力信号が入力され、この出力信号を所定回数（例えば、羽根部１３の枚数と同じ１１回）で分周して、圧縮機羽根車１２の回転数に同期した信号を出力する分周器としての分周部３２と、分周部３２からの出力信号の回数をカウントすることで回転数を演算する回転数算出部３３とを有している。上記分周器は、例えば論理回路を含む構成であってもよい。
【００３４】
幾つかの実施形態において、診断処理部１００は、受信部１０１と、記憶部１０２と、判断部１０３とを含む。
受信部１０１は、第一の演算器３１から圧縮機羽根車１２の回転数を取り込むように構成される。
記憶部１０２は、後述する変化傾向の傾きの設定値又は回転数の上限値が記憶されている。
【００３５】
判断部１０３は、受信部１０１で受信した圧縮機羽根車１２の回転数の変化傾向を演算し、この回転数の変化傾向に基づいて、過給機１Ａの異常の有無を判定するように構成されている。例えば、判断部１０３は、圧縮機羽根車１２のバーストに起因した異常を検出するように構成される。ここで、圧縮機羽根車１２のバーストとは、例えば羽根部１３の一部が破損したり、羽根部１３の基材が剥離したりすることによって、圧縮機羽根車１２の少なくとも一部が分離することをいう。
【００３６】
図３は、過給機１Ａにおける圧縮機羽根車１２の回転数の時系列的な変化傾向の一例を示す図である。なお、図３は、サンプリング時間ｔごとに取得した複数の回転数Ｎｎの間を補間し、回転数の時系列的な変化傾向を連続的に示している。判断部１０３は、図３に示すような回転数の変化傾向に基づいて、過給機１Ａの異常の有無を判定するように構成されている。
【００３７】
ここで、一般的に、回転機械（例えば過給機１Ａ）における回転数は、回転機械における流体エネルギーと機械的エネルギーの変換に起因した回転体（例えば圧縮機羽根車１２）の加減速トルクと、回転体の慣性モーメントに依存する。例えば、加減速トルクが一定であっても、回転体のバーストに伴って慣性モーメントが減少すると、回転体の回転数は上昇し、過回転による回転機械の重度の損傷につながりかねない。
【００３８】
このような場合であっても、上記異常判定装置１０Ａは、センサ２１で検出された出力信号から取得した回転数の変化傾向に基づいて異常を判定する構成としているため、過給機１Ａの異常を適正に検出できる。また、回転数の変化傾向をリアルタイムで検出すれば過給機１Ａの異常を迅速に検出でき、過給機１Ａの重度の損傷を未然に防止することも可能となる。さらに、上記異常判定装置１０Ａでは、異常の判定に一種類のセンサ２１からの出力信号のみを用いる構成としているため、装置構成の簡素化が可能であるとともに演算の複雑化を回避できる。
【００３９】
一実施形態において判断部１０３は、過給機１Ａにおける圧縮機羽根車１２の回転数の変化傾向の傾きの実測値と、記憶部１０２に予め設定された変化傾向の傾きの設定値とを比較し、実測値が設定値を超えた場合に過給機１Ａに異常が発生したと判断するように構成される。例えば、図３に示すように、時刻ｔｎ−１におけるサンプリング（ｎ−１）番目の回転数Ｎｎ−１と、時刻ｔｎにおけるサンプリングｎ番目の回転数Ｎｎとの差分ΔＮを算出し、差分ΔＮをサンプリング時間ｔで除して、時刻ｔｎ−１と時刻ｔｎとの間における回転数の変化傾向の傾きの実測値を算出する。そして、判断部１０３では、この変化傾向の傾きの実測値と、正常な状態の過給機１Ａの運転における回転数の変化傾向の傾きの設定値とを比較し、実測値が設定値を超えた場合に、過給機１Ａに異常が発生したと判断する。判断部１０３による異常判定に際しては、上記したように回転数のサンプリング周期ごとに回転数の変化傾向の傾きを算出してもよいし、複数のサンプリング周期ごとに回転数の変化傾向の傾きを算出してもよい。あるいは、図３に示すようにサンプリング時間の間を補間した回転数の時系列的な変化傾向曲線を用いて、任意の時刻又は任意の時間帯における回転数の変化傾向の傾きを算出してもよい。
【００４０】
過給機１Ａの羽根部１３の一部が破損した場合や羽根部１３の基材が剥離した場合などのように、圧縮機羽根車１２の不具合による過給機１Ａの異常に際しては、流体エネルギーと機械的エネルギーの変換効率の低下や慣性モーメントの低下が生じるため、正常な運転状態の場合に比べて回転数が徐々に増加する傾向にある。そこで、上記したように、回転数の変化傾向の傾きの実測値と、予め設定された変化傾向の傾きの設定値とを比較することによって、過給機１Ａの異常を適正に判断することができる。
【００４１】
他の実施形態において判断部１０３は、過給機１Ａにおける圧縮機羽根車１２の回転数の変化傾向から抽出された回転数の最大値と、記憶部１０２に予め設定された回転数の上限値とを比較し、回転数が上限値を超えた場合に過給機１Ａに異常が発生したと判断するように構成される。例えば、図３に示すように、サンプリング時間ｔごとに取得される回転数の変化傾向に基づいて回転数の最大値Ｎｎを抽出する。そして、判断部１０３では、この回転数の最大値Ｎｎと、正常な状態の過給機１Ａの運転における回転数の上限値Ｎｍａｘとを比較し、最大値Ｎｎが上限値Ｎｍａｘを超えた場合に過給機１Ａに異常が発生したと判断する。
【００４２】
上述したように、圧縮機羽根車１２の不具合による過給機１Ａの異常が発生した場合、正常な運転状態の場合に比べて回転数が増加することが多い。そのため、回転数の変化傾向から抽出された回転数の最大値Ｎｎと、予め設定された回転数の上限値Ｎｍａｘとを比較することによって、過給機１Ａの異常を適正に判断することができる。
【００４３】
ここで、図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を説明する。
過給機１Ａの運転を開始したら、センサ２１の出力信号に基づいて第一の演算器３１で圧縮機羽根車１２の回転数Ｎｎを演算する。そして、受信部１０１にて、第一の演算器３１で演算した回転数Ｎｎを所定時間毎に収集する（Ｓ１１０）。なお、データ収集を行なう所定時間（サンプリング時間ｔ）とは、例えば１分毎であったり、１時間毎であったり、適宜選択が可能である。
【００４４】
次いで、判断部１０３は、受信部１０１にて収集した回転数Ｎｎを取り込み（Ｓ１１１）、回転数Ｎｎの変化傾向を算出する（Ｓ１１２）。
判断部１０３が回転数Ｎｎの変化傾向の傾きに基づいて過給機１Ａの異常判断を行う場合、まず、前回取り込まれた回転数Ｎｎ−１と、今回取り込まれた回転数Ｎｎとの差分をサンプリング時間ｔで除して、回転数の傾きの実測値ＣＮを算出する（Ｓ１１３）。この回転数の傾きの実測値ＣＮと、記憶部１０２に記憶された回転数の傾きの設定値ＣＨとを比較し（Ｓ１１４）、実測値ＣＮが設定値ＣＨを超える場合には、過給機１Ａが異常状態にあるという診断を下して警告を発する（Ｓ１１５）。一方、実測値ＣＮが設定値ＣＨを下回る場合には、過給機１Ａが正常状態にあるという診断を下して警告は行わない。
【００４５】
あるいは、判断部１０３が回転数の変化傾向の最大値Ｎｎに基づいて過給機１Ａの異常判断を行う場合、回転数の変化傾向の最大値Ｎｎと、記憶部１０２に予め設定された回転数の上限値Ｎｍａｘとを比較する（Ｓ１１６）。なお、ここでは一例として回転数Ｎｎが最大値である場合を示している。そして、最大値Ｎｎが上限値Ｎｍａｘを超える場合には、過給機１Ａが異常状態にあるという診断を下して警告を発する（Ｓ１１７）。一方、最大値Ｎｎが上限値Ｎｍａｘを下回る場合には、過給機１Ａが正常状態にあるという診断を下して警告は行わない。
【００４６】
なお、判断部１０３は、上述した回転数の最大値及び回転数の変化傾向の傾きの両方に基づいて過給機１Ａの異常を判定するように構成されてもよい。その場合、回転数の最大値及び回転数の変化傾向の何れか一方が上記条件を満たした場合に、過給機１Ａに異常が発生したと判断してもよいし、回転数の最大値及び回転数の変化傾向の両方が上記条件を満たした場合にのみ過給機１Ａに異常が発生したと判断してもよい。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の構成について説明する。本第２実施形態は、上述の第１実施形態に示した診断処理部１１０が、回転数推定部１１１をさらに備えた構成となっている。なお、以下の実施形態において、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４８】
図５は本発明の第２実施形態に係る異常判定装置の構成図である。なお、図５において、過給機１Ｂは、上述の第１実施形態で説明した過給機１Ａと同様の構成を有する。
図５に示すように、幾つかの実施形態において、異常判定装置１０Ｂは、センサ２１と、第一の演算器３１と、判断部１１２及び回転数推定部１１１を含む診断処理部１１０とを有する。
【００４９】
一実施形態において、回転数推定部１１１は、過給機１Ｂに対する要求出力を示す情報（以下、要求出力情報と称する）に基づいた圧縮機羽根車１２の回転数の推定値を取得するように構成される。この要求出力情報は、過給機１Ｂに対する要求出力を直接的に示す指標であってもよいし、あるいは過給機１Ｂに対する要求出力を間接的に示す指標であってもよい。
ここで、回転数推定部１１１の構成の一具体例として、過給機１Ｂに対する要求出力を間接的に示す要求出力情報としてエンジン負荷を用いて圧縮機羽根車１２の回転数の推定値を取得する構成について説明する。通常、過給機１Ｂの運転においては、エンジン負荷に応じて過給機１Ｂの要求出力が決定される。図６は過給機（一例としてターボチャージャ）の回転数に対応したＰＱ線図にエンジン負荷帯域を示した図である。なお、ＰＱ線図は、過給機１Ｂの性能を表すものである。すなわち、過給機１Ｂは、その固有の性能によって、圧縮機羽根車１２（ロータ１７）の回転数に応じた圧力比Ｐと流量Ｑが定まっている。圧力比Ｐは、圧縮空気ＰＷの圧力を吸入空気Ｗ（図１参照）の圧力で除した値である。エンジンの運転時には、エンジン負荷に応じて過給機１Ｂに対する要求出力（及びこれを実現するための圧力比Ｐ及び流量Ｑ）が一義的に決定されるので、過給機１ＢのＰＱ線図とエンジン負荷帯域との関係から、例えば図７に示すように、エンジン負荷と過給機１の回転数との相関関係が得られる。そこで、回転数推定部１１１では、この相関関係を用いて、要求出力情報であるエンジン負荷に対応した過給機１Ｂの回転数の推定値を取得する。
【００５０】
一実施形態において、判断部１１２は、第一の演算器３１で演算された圧縮機羽根車１２の回転数の変化傾向と、回転数推定部１１１で取得された推定値との乖離を算出し、この乖離に基づいて過給機１Ｂの異常を予測するように構成される。具体的に、判断部１１２は、回転数の変化傾向と推定値との乖離が予め設定された値を超えた場合に過給機１Ｂの異常を予測してもよいし、回転数の変化傾向と推定値との乖離の所定時間における変化量が予め設定された値を超えた場合に過給機１Ｂの異常を予測してもよい。なお、異常の予測とは、現時点における異常の判定のみならず、近い将来における異常発生の可能性を判定することも含む。また、乖離は、回転数の変化傾向に対する、回転数の変化傾向と推定値の差分の割合である乖離率であってもよい。
【００５１】
ここで、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を説明する。
過給機１Ａの運転を開始したら、センサ２１の出力信号に基づいて第一の演算器３１で圧縮機羽根車１２の回転数Ｎｎを演算する。そして、受信部１０１にて、第一の演算器３１で演算した回転数Ｎｎを所定時間毎に収集する（Ｓ２１０）。
続いて、判断部１１２は、受信部１０１にて収集した回転数Ｎｎを取り込み（Ｓ２１１）、回転数Ｎｎの変化傾向を算出する（Ｓ２１２）。一方、回転数推定部１１１は、過給機１Ｂに対する要求出力情報（例えばエンジン負荷）を取り込み（Ｓ２１３）、要求出力情報に基づいた圧縮機羽根車１２の回転数を推定し（Ｓ２１４）、推定値Ｎ’ｎを取得する（Ｓ２１５）。そして、判断部１１２では、回転数の変化傾向のうち異常予測を実施する時刻における回転数Ｎｎと、回転数の推定値Ｎ’ｎとの乖離率Ｄｎを算出する（Ｓ２１６）。なお、ここでは一例として、乖離率Ｄｎは、任意の時刻における回転数Ｎｎと回転数の推定値Ｎ’ｎとの差の絶対値を回転数Ｎｎの除算で表される。この乖離率Ｄｎと、予め設定された値ＤＨとを比較し（Ｓ２１７）、乖離率Ｄｎが予め設定された値ＤＨを超える場合には、過給機１Ｂが異常状態にあるか又は近い将来異常状態となる可能性があるという診断を下して警告を発する（Ｓ２１８）。一方、乖離率Ｄｎが予め設定された値ＤＨを下回る場合には、過給機１Ｂが正常状態にあるという診断を下して警告は行わない。
【００５２】
このように、回転数推定部１１１によって過給機１Ｂの適正な回転数である推定値を取得しておき、この推定値に対する回転数の変化傾向の乖離（乖離率を含む）に基づいて過給機１Ｂの異常を予測する構成とすることにより、過給機１Ｂの早期の異常判定が可能となる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の構成について説明する。本第３実施形態では、上述の第１実施形態に示した第一の演算器３１に加えて、第二の演算器及び第三の演算器を備えた構成となっている。但し、第二の演算器及び第三の演算器の両方を必ずしも備えている必要はなく、第二の演算器及び第三の演算器のいずれか一方の演算器のみを備える構成であってもよい。なお、以下の実施形態において、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５４】
図９は本発明の第３実施形態に係る異常判定装置の構成図である。なお、図９において、過給機１Ｃは、上述の第１実施形態で説明した過給機１Ａと同様の構成を有する。
図９に示すように、幾つかの実施形態において、異常判定装置１０Ｃは、センサ２１と、センサ２１の出力信号から異なる３つの演算を行う第一の演算器３１、第二の演算器４１及び第三の演算器５１と、判断部６４を含む診断処理部６１とを有する。
【００５５】
第一の演算器３１は、センサ２１からの出力信号に基づいて回転数を演算する構成となっている。なお、第一の演算器３１は第１実施形態と同様の構成であるため説明を省略する。
【００５６】
一実施形態において、第二の演算器４１は、センサ２１からの出力信号のうちで、最も大きな振幅を持つ値で、あるピーク値Ａを検出してサンプリングするピークホールド回路よりなるピークホールド部４２を含んでいる。ピークホールド回路は、例えばコンデンサ、ダイオード、オペアンプ等によって構成されている。ここでこれらピーク値Ａは、各羽根部１３とセンサ２１とが対向する個数、即ち、本実施形態では圧縮機羽根車１２が１回転する聞に羽根部１３の枚数と同じ１１個がサンプリングされることとなる。
さらに、この第二の演算器４１は、これらピーク値Ａを時系列につないで連続的な変化を捉え、例えばその包絡線から圧縮機羽根車１２の振幅及び周期を表す振動を演算する振動算出部４３を有している（図２参照）。
【００５７】
一実施形態において、第三の演算器５１は、センサ２１からの出力信号におけるピーク値Ａを検出するとともに、圧縮機羽根車１２が１回転する中で最も大きな振幅を持つピーク値Ａを最大ピーク値（最大値）Ａｍａｘとして検出する最大値検出部５２と、この最大ピーク値Ａｍａｘを受けて、圧縮機羽根車１２の羽根部１３のチップと圧縮機ケーシング１４との聞のクリアランスを演算するクリアランス算出部５３とを有している（図２参照）。
【００５８】
このような過給機１Ｃにおいては、例えば、圧縮機羽根車１２が軸Ｏ回りに１回転する間にセンサ２１から１１個のピークを持ったパルスが出力され、このパルスは、分周部３２において分周されて圧縮機羽根車１２の回転数に対応する信号が回転数算出部３３へ供給される。この回転数算出部３３は、パルスのカウント値から圧縮機羽根車１２の回転数を演算する。
また、第二の演算器４１におけるピークホールド部４２は、センサ２１からの出力信号のピーク値Ａを検出して、圧縮機羽根車１２の回転にともなうピーク値Ａの連続的な変化を捉える。そしてこの連続的な変化から、圧縮機羽根車１２の振動の周期性の有無等を判別することができる。
さらに、第三の演算器５１における最大値検出部５２で、センサ２１からの出力信号の最大ピーク値Ａｍａｘを圧縮機羽根車１２が１回転する毎に検出する。そして、この最大ピーク値Ａｍａｘの振幅から、クリアランス算出部５３がクリアランスを演算することができる。
【００５９】
このように、１つのセンサの出力信号から、圧縮機羽根車１２の回転数、圧縮機羽根車１２の振動、圧縮機羽根車１２と圧縮機ケーシング１４との聞のクリアランスの３つの数値を取得することができる。
【００６０】
本実施形態に係る異常判定装置１０Ｃによれば、１つのセンサ２１の出力信号から、上記の３つの数値を並行して取得することが可能となり、コストを抑えながら運転監視に必要な回転数、振動、クリアランスの３つのデータを取得することができ、状態監視が可能となる。なお、上述したように、第二の演算器４１又は第三の演算器５１のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。
【００６１】
幾つかの実施形態において、診断処理部６１は、第一の演算器３１、第二の演算器４１、第三の演算器５１で演算された回転数、振動、クリアランスを受信する受信部６２と、例えば過給機１Ｃの初期運転時における第一の演算器３１、第二の演算器４１、第三の演算器５１で演算された回転数、振動、クリアランスを基準値として記録する基準値記録部６３と、回転数の変化傾向に基づいて過給機１Ｃの異常を判断するとともに、受信部６２における数値と基準値記録部６３における数値とを比較して過給機１Ｃの異常を判断する判断部６４とを有している。
【００６２】
受信部６２は、第一の演算器３１からの圧縮機羽根車１２の回転数、第二の演算器４１からの振動、第三の演算器５１からのクリアランスの３つの数値を取り込むように構成される。
【００６３】
基準値記録部６３は、過給機１Ｃの初期運転時において演算された第二の演算器４１からの振動を基準振動Ｖ０とし、第三の演算器５１からのクリアランスを基準クリアランスＬ０として、これらが演算された時点における第一の演算器３１で演算された回転数毎、即ち、基準回転数Ｎ０毎に記録するものである。なお、記録を行なう圧縮機羽根車１２の基準回転数Ｎ０については、過給機１Ｃの運転時に想定される数値を予め選択しておくことができ、例えば５００
(ｒｐｍ）毎に記録される。
【００６４】
判断部６４は、上述の第１、第２実施形態に記載したように、受信部６２で受信した圧縮機羽根車１２の回転数の変化傾向を演算し、この回転数の変化傾向に基づいて、過給機１Ｃの異常の有無を判定するように構成されている。なお、診断処理部６１が、第１実施形態で説明した記憶部１０２、又は第２実施形態で説明した回転数推定部１１１の少なくとも一方を有していてもよく、その場合、判断部６４は、記憶部１０２に記憶された回転数の傾きの設定値、又は回転数推定部１１１で算出された回転数の推定値に基づいて異常を判定するようになっている。
この構成に加えて、判断部６４は、基準値記録部６３に記録された基準値のうち、受信部６２に取り込まれた数値の回転数に一致する基準回転数Ｎ０における基準振動Ｖ０、基準クリアランスＬ０を呼び出し、同一回転数の条件下で、受信部６２の振動と基準振動Ｖ０とを比較し、また受信部６２のクリアランスと基準クリアランスＬ０とを比較することによって、過給機１Ｃの異常を判定するように構成されている。
【００６５】
以下、第３実施形態における異常判定装置１０Ｃの処理フローについて説明する。
まず、図１０を参照して、基準値記録部６３における処理手順を記載する。
例えば客先納入前の試運転等の初期運転時において、第一の演算器  ３１、第二の演算器４１、第三の演算器５１で演算した回転数、振動、クリアランスを基準値として収集する（Ｓ１００）。そしてこの基準値が、回転数Ｎ０毎の基準振動Ｖ０、基準クリアランスＬ０として記録される（Ｓ１０１）。
【００６６】
続いて、図１１を参照して、判断部６４における処理手順を記載する。
実際に客先納入後に運転を開始し、受信部６２にて第一の演算器３１、第二の演算器４１、第三の演算器５１で演算した回転数Ｎｎ、振動Ｖｎ、クリアランスＬｎを所定時間毎に収集する（Ｓ１１０）。
そして、受信部６２にて収集した回転数Ｎｎ、振動Ｖｎ、クリアランスＬｎを判断部６４が取り込み（Ｓ１１１）、これらのうちから振動Ｖｎを抽出する（Ｓ１１２）。その後、振動Ｖｎの比較診断を行なう。具体的には、受信部６２が１回目に収集した振動Ｖｎを回転数Ｎ１における振動Ｖ１として、この振動Ｖ１を、回転数Ｎ１と同じ基準回転数Ｎ０における基準振動Ｖ０で割ることによってＶ１／Ｖ０の値を算出する（Ｓ１１３）。そしてこのＶ１／Ｖ０を振動Ｖ１の増幅率Ａ１とし、この増幅率Ａ１が、予め設定した所定の闘値ＡＨを超過した場合にはＹＥＳとし（Ｓ１１４）、異常状態にあるという診断を下して警告を発する（Ｓ１１５）。なお、増幅率Ａ１が大きくなればなるほど、初期運転時と比較して振動Ｖ１の振幅が大きくなっていることを意味している。
一方、増幅率Ａ１が、予め設定した所定の闘値ＡＨを下回った場合にはＮＯとし、正常状態にあるという診断を下して警告は行なわない（Ｓ１１４）。
以下、Ｓ１１０に戻って、所定時間毎に診断を繰り返す。
【００６７】
同様に、振動の比較診断と並行して、受信部６２にて収集した回転数Ｎｎ、振動Ｖｎ、クリアランスＬｎのうちからクリアランスＬｎを抽出し（Ｓ１２２）、このクリアランスＬｎを相対的に比較診断する。具体的には、受信部６２が１回目に収集したクリアランスＬｎを回転数Ｎ１におけるクリアランスＬ１として、このクリアランスＬ１を、回転数Ｎ１と同じ基準回転数Ｎ０における基準クリアランスＬ０で割ることによってＬ１／Ｌ０の値を算出する（Ｓ１２３）。そしてこのＬ１／Ｌ０をクリアランスＬｎの増幅率Ｂ１としこの増幅率Ｂ１が、予め設定した所定の闘値ＢＨを下回った場合にはＹＥＳとし（Ｓ１２４）、異常状態にあるとし診断を下して警告を発する（Ｓ１２５）。なお、増幅率Ｂ１が小さくなればなるほど、初期運転時と比較してクリアランスＬ１が小さくなっていることを意味し、即ち、圧縮機ケーシング１４と圧縮機羽根車１２の羽根部１３のチップとが接近してきていることを意味している。
一方、増幅率Ｂ１が、予め設定した所定の闘値ＢＨを超過した場合にはＮＯとし、正常状態にあるという診断を下して警告は行なわない（Ｓ１２４）。
以下、Ｓ１１０に戻って、所定時間毎に診断を繰り返す。
【００６８】
また、振動Ｖｎの比較診断及びクリアランスＬｎの相対的な比較診断に並行して、クリアランスＬｎの絶対的な比較診断も行い、即ち、受信部６２が１回目に収集したクリアランスＬ１が、予め設定した所定の闘値ＬＨを下回った場合にはＹＥＳとし（Ｓ１３４）異常状態にあるという診断を下して警告を発する（Ｓ１３５）。一方で、闘値ＬＨを超過した場合にはＮＯとし、正常状態にあるという診断を下して警告は行なわない（Ｓ１３４）。
以下、Ｓ１１０に戻って、所定時間毎に診断を繰り返す。
【００６９】
さらに、判断部６４は、第一の演算器３１で演算された回転数の変化傾向を算出し（Ｓ１１２）、回転数の変化傾向に基づいて過給機１Ｃの異常を判定する。なお、この異常判定手順については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７０】
このような異常判定装置１０Ｃにおいては、診断処理部６１を備えていることで、初期運転時における基準振動Ｖ０及び基準クリアランスＬ０と、運転中における振動Ｖｎ及び基準クリアランスＬｎの現状値とを同一の回転数の下で比較、診断することができるため、異常状態の早期検知が可能となり、また、異常状態である場合には、適切な処置を速やかに施すことができる。
【００７１】
また、クリアランスＬｎについては、相対的に行なう場合と絶対的に行なう場合との２つの手法で、比較診断することで、圧縮機ケーシング１４と圧縮機羽根車１２の羽根部１３との聞のクリアランスの監視を行なっている。このため、より確実に羽根部１３と圧縮機ケーシング１４との接触を回避することができる。特に相対的に比較診断する手法を導入することによっては、仮に運転中のクリアランスＬｎが０となって圧縮機羽根車１２と圧縮機ケーシング１４とが接触してしまう状態にはならないとしても、増幅率ＢＮの値が客先納入後の運転開始時と比べて大きくなってきているような場合には、将来的な異常発生の予測が可能となる。そして、このような予測によって異常検知の信頼性を向上することができる。
【００７２】
本実施形態の異常判定装置１０Ｃによれば、コストを抑えながら運転監視に必要な回転数、振動、クリアランスの３つのデータを取得することができるとともに、診断処理部６１によって、異常状態の早期検知が可能となり、より確実に状態監視が可能となる。
【００７３】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態の構成について説明する。本第４実施形態では、上述の第３実施形態における異常判定装置１０Ｃが、診断処理部７１をさらに備えた異常判定装置１０Ｄとなっている点で、第３実施形態とは異なっている。なお、以下の実施形態において、第１実施形態又は第３実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態又は第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７４】
図１２は本発明の第４実施形態に係る異常判定装置を示す構成図である。
図１２に示すように、幾つかの実施形態において、診断処理部７１は、第二の演算器４１で演算された振動を受信する受信部７２と、第二の演算器４１で演算された振動に周波数変換を施す周波数変換部７３と、回転数の変化傾向に基づいて異常診断を行うとともに、振動と周波数変換された数値とを比較して診断を行なう判断部７４とを有している。
【００７５】
受信部７２は、第二の演算器４１からの振動を取り込むものである。
周波数変換部７３は、第二の演算器４１で演算された振動を取り込んで、この振動を、異なる周波数を有する複数の周波数成分に分解する。
ここで、このように振動を複数の周波数成分に分解する手法としては、例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換）を用いることができる。このＦＦＴでは、得られた波形を複数の異なる波長を有する正弦波及び余弦波の和によって表現し、これにより振動を複数の異なる周波数成分に分解してスペクトル分析することができる。なお、複数の周波数成分に分解する手法は、ＦＦＴには限定されず、他の手法であってもよい。
【００７６】
判断部７４は、上述の第１、第２実施形態に記載したように、受信部７２で受信した圧縮機羽根車１２の回転数の変化傾向を演算し、この回転数の変化傾向に基づいて、過給機１Ｄの異常の有無を判定するように構成されている。なお、診断処理部７１が、第１実施形態で説明した記憶部１０２、又は第２実施形態で説明した回転数推定部１１１の少なくとも一方を有していてもよく、その場合、判断部７４は、記憶部１０２に記憶された回転数の傾きの設定値、又は回転数推定部１１１で算出された回転数の推定値に基づいて異常を判定するようになっている。
この構成に加えて、判断部７４は、周波数変換部７３で周波数変換された振動の周波数成分のうちで診断対象となる周波数を有する周波数成分である周波数変換値と、受信部７２に取り込まれた振動とを比較するように構成される。
【００７７】
次に、図１３を参照して、判断部７４における比較診断の処理手順について説明する。図１３は、本発明の第４実施形態に係る異常判定装置の処理フローの一例を示す図であるが、上述の第１実施形態乃至第３実施形態に記載した処理フローは省略している。
【００７８】
まず、過給機１Ｄの運転を開始し、受信部７２が第二の演算器４１からの振動Ｖｎを所定時間毎に収集し（Ｓ１４０）、この振動Ｖｎを抽出する（Ｓ１４１）。なお、データ収集を行なう所定時間とは、例えば１分毎であったり、１時間毎であったり、適宜選択が可能である。
次に、周波数変換部７３が、受信部７２で収集されて抽出された振動Ｖｎを複数の周波数成分に分解し、これら周波数成分のうちで診断対象となる周波数を有する周波数成分である周波数変換値Ｆｎを準備する（Ｓ１５０）。
【００７９】
その後、振動Ｖｎの比較診断を行なう。具体的には、受信部７２が１回目に収集した振動Ｖｎを振動Ｖ１として、この振動Ｖ１から分解されて準備された周波数変換値Ｆ１を振動Ｖ１で割ることによってＦ１／Ｖ１の値を算出する（Ｓ１４２）。そしてこのＦ１／Ｖ１を比率Ｘ１とし、この比率Ｘ１が、予め設定した所定の闘値ＸＨを超過した場合にはＹＥＳとし（Ｓ１４３）、異常状態にあるという診断を下して警告を発する（Ｓ１４４）。なお、比率Ｘ１が１に近づくほど、振動Ｖ１の支配的な周波数成分が周波数変換値Ｆ１であることを示し、即ち診断対象となる周波数に近いことを意味している。例えば、診断対象となる周波数を圧縮機羽根車１２の回転の周波数とした場合には、振動が圧縮機羽根車１２の回転に起因するものであるということになる。
一方で、比率Ｘ１が、予め設定した所定の闘値ＸＨを下回った場合にはＮＯとし、正常状態にあるという診断を下して警告は行なわない（Ｓ１４３）。
以下、Ｓ１４０に戻って、所定時間毎に診断を繰り返す。
【００８０】
このような異常判定装置１０Ｄによれば、診断処理部７１を備えていることで、振動Ｖｎと、この振動Ｖｎからの周波数変換値Ｆｎとを比較、診断することができる。
【００８１】
本実施形態に係る異常判定装置１０Ｄによれば、コストを抑えながら運転監視に必要な回転数、振動、クリアランスの３つのデータを取得することができるとともに、診断処理部７１によって、圧縮機羽根車１２の振動における支配的な周波数成分の特定が可能となるため、異常状態の原因究明を容易化でき、より確実な状態監視が可能となる。
【００８２】
なお、本実施形態では、診断対象となる周波数変換値Ｆｎとの比較のみを行なっているが、例えば、この周波数分変換値Ｆｎを基本波として、２倍、３倍の周波数を有する第二高調波、第三高調波等についても比較検討の対象としてもよく、このようにすることで、例えば経年劣化による過給機１Ｄ全体の変形や、軸受の摩耗によるガタの発生等、振動の他の要因についても同時に診断可能となる。
【００８３】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、センサ２１で検出された出力信号から取得した回転数の変化傾向に基づいて、過給機１Ａ〜１Ｄの異常の有無を適正に判定できる。また、回転数の変化傾向をリアルタイムで検出すれば過給機１Ａ〜１Ｄの異常を迅速に検出でき、過給機１Ａ〜１Ｄの重度の損傷を未然に防止することも可能となる。さらに、過給機１Ａ〜１Ｄの異常の判定に一種類のセンサ２１からの出力信号のみを用いる構成としているため、装置構成の簡素化が可能であるとともに演算の複雑化を回避できる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００８５】
例えば、上述の実施形態では、回転機械の一例として過給機１Ａ〜１Ｄについて説明したが、本発明の実施形態における回転機械は過給機１Ａ〜１Ｄに限定されるものではない。例えば、回転機械はガスタービン等、他の回転機械であってもよい。
【００８６】
また、上述の実施形態では、異常判定装置１０Ａ〜１０Ｄのセンサ２１を圧縮機１１側に設けた構成を例示したが、センサ２１はタービン２側に設けてもよい。
【００８７】
さらに、上記実施形態では１つのセンサ２１を設けた場合について説明したが、圧縮機羽根車１２の回転方向に位相をずらして複数のセンサを設けるようにしても良い。この場合、位相を９０度ずらすことによって、圧縮機羽根車１２に生じる異なる方向への周期的変化を捉えることができる。また、位相を１８０度ずらすことによって、ある方向への微少な周期的変化を捉えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１Ａ〜１Ｄ  過給機（回転機械）
２          タービン
３          タービン本体
４          タービンケーシング
５          入口通路
６          出口通路
７          静翼
８          動翼
９          ディスク
１０Ａ〜１０Ｄ    異常監視装置
１１        圧縮機
１２        羽根車
１３        羽根部
１４        圧縮機ケーシング
１５        空気流入口
１６        出口スクロール
１７        ロータ
１８        ラジアル軸受
１９        スラスト軸受
２１        センサ
２２        変換器
３１        第一の演算器
３２        分周部
３３        回転数算出部
４１        第二の演算器
４２        ピークホールド部
４３        振動算出部
５１        第三の演算器
５２        最大値検出部
５３        クリアランス算出部
６０        異常監視装置
６１，７１，１００，１１０  診断処理部
６２，７２，１０１，    受信部
６３        基準値記録部
６４，７４，１０３，１１２  比較処理部
７３        周波数変換部
１０２      記憶部
１１１      回転数推定部
Ｅ          排気ガス
Ｏ          軸
Ｗ          空気
ＰＷ        圧縮空気
Ａ          ピーク値
Ａｍａｘ      最大ピーク値（最大値）
【図１】
2015075406.tif 000003
【図２】
2015075406.tif 000004
【図３】
2015075406.tif 000005
【図４】
2015075406.tif 000006
【図５】
2015075406.tif 000007
【図６】
2015075406.tif 000008
【図７】
2015075406.tif 000009
【図８】
2015075406.tif 000010
【図９】
2015075406.tif 000011
【図１０】
2015075406.tif 000012
【図１１】
2015075406.tif 000013
【図１２】
2015075406.tif 000014
【図１３】
2015075406.tif 000015