(57)【要約】【課題】本発明は、回転機械に生じた異常の初期を検出できる回転機械異常検出装置および該方法ならびにこれを備える回転機を提供する。【解決手段】本発明者の回転機械異常検出装置ＡＤは、所定の軸に対し軸回りに回転する回転体ＲＢを備える回転機械Ｍにおける異常を検出する回転機械異常検出装置ＡＤであって、回転体ＲＢに起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定部１と、超音波測定部１で測定した第１測定データに基づいて回転機械Ｍの初期異常を検出する異常検出部２２とを備える。【選択図】図１
2016057250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸に対し軸回りに回転する回転体を備える回転機械における異常を検出する回転機械異常検出装置であって、
前記回転体に起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定部と、
前記超音波測定部で測定した第１測定データに基づいて前記回転機械の初期異常を検出する異常検出部とを備えること
を特徴とする回転機械異常検出装置。
【請求項２】
前記異常検出部は、前記超音波測定部で測定した第１測定データの第１周波数スペクトルを求め、前記求めた第１測定データの第１周波数スペクトルにおける所定の第１特徴量を求め、前記求めた第１特徴量に基づいて前記回転機械の初期異常を検出すること
を特徴とする請求項１に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項３】
前記第１特徴量は、前記求めた第１測定データの第１周波数スペクトルにおける所定の周波数範囲の積算値であり、
前記異常検出部は、前記求めた積算値と所定の閾値とを比較し、前記積算値が前記閾値以上である場合に、前記回転機械が初期異常であると判定すること
を特徴とする請求項２に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項４】
前記回転体に起因して生じた可聴帯域の振動を測定する振動測定部をさらに備え、
前記異常検出部は、さらに、前記初期異常を検出した後に、前記振動測定部で測定した第２測定データに基づいて異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別する処理を実行すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項５】
前記異常検出部は、前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データと、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データとに基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別すること
を特徴とする請求項４に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項６】
前記異常検出部は、前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データにおける所定の第２特徴量を求め、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データにおける前記第２特徴量と同種の第３特徴量を求め、前記求めた第２および第３特徴量に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別すること
を特徴とする請求項５に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項７】
前記第２特徴量は、前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データの第２周波数スペクトルであり、
前記第３特徴量は、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データの第３周波数スペクトルであり、
前記異常検出部は、前記第２測定データの第２周波数スペクトルと前記第２測定データの第３周波数スペクトルとを比較し、比較結果に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別すること
を特徴とする請求項６に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項８】
前記回転体は、互いに咬合する一対のサブ回転体と、前記一対のサブ回転体を収容するケーシングとを備え、
前記異常の種類は、前記一対のサブ回転体同士が接触する第１異常と、前記一対のサブ回転体のうちの少なくとも一方が前記ケーシングと接触する第２異常とを含むこと
を特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の回転機械異常検出装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の回転機械異常検出装置を備える回転機。
【請求項１０】
所定の軸に対し軸回りに回転する回転体を備える回転機械における異常を検出する回転機械異常検出方法であって、
前記回転体に起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定工程と、
前記超音波測定工程で測定した第１測定データに基づいて前記回転機械の初期異常を検出する異常検出工程とを備えること
を特徴とする回転機械異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械（回転機）の異常を検出する回転機械異常検出装置および回転機械異常検出方法ならびに前記回転機械異常検出装置を備える回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動機、発電機、圧縮機およびポンプ等の回転機械は、所定の軸に対し軸回りに回転する回転体を備えている。このような回転機械は、様々なプラントで利用されており、その稼働状態を確認するために、定期的に点検されている。その点検には、聴診棒と呼ばれる道具が用いられる。この聴診棒は、一般に、金属製の細い棒で構成されている。点検の際には、聴診棒の先端部が回転機械の被測定部位に当接され、前記聴診棒の基端部が点検者の耳に当てられる。そして、点検者が聴診棒を介して回転機械の振動音を聴き、異音の有無等を診断している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
一方、回転機械の異常を診断する装置として、例えば特許文献２に回転機の異常診断装置が提案されている。この特許文献２に開示された回転機の異常診断装置は、回転機の振動を検出して連続ウェーブレット変換し、この変換信号を周波数軸方向に加算し、その加算結果に応じて異常か否かを判別するものである。これによって、特許文献２に開示された回転機の異常診断装置は、回転機の軸受けに生じた傷による異常を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０８０４５号公報
【特許文献２】特開２００１−７４６１６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、前記聴診棒を用いた回転機械の異常判定では、その判定の精度は、点検者の熟練度に依存し、異常の有無を客観的にあるいは安定的に判定することが難しい。特に、回転機械の異常は、その初期で検出されることが好ましいが、初期の異常ほど高い熟練度が要求される。
【０００６】
一方、前記特許文献２に開示された回転機の異常診断装置は、回転機の振動に基づいて異常の有無を判別するが、振動と認識される周波数帯域は、いわゆる装置の固有振動等の定常的な振動が重畳する帯域であるため、上記初期の異常を検出することが難しい。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、回転機械に生じた異常の初期を検出できる回転機械異常検出装置および回転機械異常検出方法ならびに前記回転機械異常検出装置を備える回転機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、種々検討した結果、回転機械に異常が生じると、その初期では超音波帯域（超音波領域）の振動が生じ、前記異常がひどくなるに従って可聴帯域（可聴領域）の振動も生じると考えられ、超音波領域での信号変化が判った後（初期異常を検知した後）、その時点から過去数秒ないし数分の範囲（前記その時点以降の範囲を含む）の測定結果を振り返ることで異常の種類等が判別できると考えられる。したがって、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる回転機械異常検出装置は、所定の軸に対し軸回りに回転する回転体を備える回転機械における異常を検出する回転機械異常検出装置であって、前記回転体に起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定部と、前記超音波測定部で測定した第１測定データに基づいて前記回転機械の初期異常を検出する異常検出部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記考えに基づき、上記回転機械異常検出装置は、回転体に起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定部を備えるので、その測定結果の第１測定データに基づいて回転機械の初期異常を検出できる。なお、超音波帯域は、正常な聴力を持つ人に聴感覚を生じさせないほど高い周波数の振動、例えば１００ｋＨｚ以上の振動である。可聴帯域は、正常な聴力を持つ人に聴感覚を生じさせる周波数の振動、例えば２０Ｈｚないし２０ｋＨｚの範囲の振動である。
【００１０】
また、他の一態様では、上述の回転機械異常検出装置において、前記異常検出部は、前記超音波測定部で測定した第１測定データの第１周波数スペクトルを求め、前記求めた第１測定データの第１周波数スペクトルにおける所定の第１特徴量を求め、前記求めた第１特徴量に基づいて前記回転機械の初期異常を検出することを特徴とする。
【００１１】
回転機械は、回転体が所定の速度で回転しているので、異常が生じると、例えば特定の周波数における強度の変化やピークを与える周波数のシフト等が生じ、この結果、周波数スペクトルの形状（プロファイル、パターン）が変化する。このため、上記回転機械異常検出装置は、第１周波数スペクトルにおける、予め設定された所定の第１特徴量に基づいて前記回転機械の初期異常を検出するので、初期異常を適切に検出できる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述の回転機械異常検出装置において、前記第１特徴量は、前記求めた第１測定データの第１周波数スペクトルにおける所定の周波数範囲の積算値であり、前記異常検出部は、前記求めた積算値と所定の閾値とを比較し、前記積算値が前記閾値以上である場合に、前記回転機械が初期異常であると判定することを特徴とする。
【００１３】
第１測定データの第１周波数スペクトルにおける、予め設定された所定の周波数範囲の積算値には、周波数スペクトルの形状の変化が反映されている。このため、上記回転機械異常検出装置は、この積算値と予め設定された所定の閾値との比較結果に基づいて前記回転機械の初期異常を検出するので、初期異常を適切に検出できる。
【００１４】
そして、これら上述の回転機械異常検出装置において、前記初期異常は、前記異常の発生時点を含むことが好ましい。このような回転機械異常検出装置は、前記求めた積算値と所定の閾値とを比較し、前記積算値が前記閾値以上となる時点を前記異常の発生時点とすることで、回転機械に生じた異常の発生時点（発生タイミング）を検出できる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上述の回転機械異常検出装置において、前記回転体に起因して生じた可聴帯域の振動を測定する振動測定部をさらに備え、前記異常検出部は、さらに、前記初期異常を検出した後に、前記振動測定部で測定した第２測定データに基づいて異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別する処理を実行することを特徴とする。
【００１６】
このような回転機械異常検出装置は、初期異常を検出した後に、上記判別の処理を実行するので、無駄な処理を低減できる。また、本件発明者の検討の結果、上述のように、回転機械に異常が生じると、その異常の種類に応じて可聴帯域の振動におけるその変化の仕方が異なり、前記異常が進行するに従って可聴帯域の振動の強度が増大すると考えられる。上記回転機械異常検出装置は、回転体に起因して生じた可聴帯域の振動を測定する振動測定部をさらに備えるので、その第２測定データの変化の仕方およびその強度のうちの少なくとも一方に基づいて回転機械における異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別できる。
【００１７】
また、他の一態様では、上述の回転機械異常検出装置において、前記異常検出部は、前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データと、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データとに基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別することを特徴とする。
【００１８】
前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データは、回転機械に異常が生じていない回転機械の正常な状態を反映しており、一方、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データは、回転機械に異常が生じている回転機械の異常な状態を反映している。このため、上記回転機械異常検出装置は、これら２個の第２測定データに基づいて前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別するので、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を適切に判別できる。
【００１９】
また、他の一態様では、上述の回転機械異常検出装置において、前記異常検出部は、前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データにおける所定の第２特徴量を求め、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データにおける前記第２特徴量と同種の第３特徴量を求め、前記求めた第２および第３特徴量に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別することを特徴とする。
【００２０】
回転機械の異常では、その異常の種類や異常の程度に応じて例えば特定の周波数の強度が増大し、その結果、可聴帯域において音色が変化したり音量が変化したりする。この結果、第２測定データは、変化する。このため、上記回転機械異常検出装置は、前記２個の第２測定データそれぞれにおける同種の所定の第２および第３特徴量に基づいて前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別するので、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を適切に判別できる。
【００２１】
また、他の一態様では、上述の回転機械異常検出装置において、前記第２特徴量は、前記初期異常を検出した時点より前に前記振動測定部で測定した第２測定データの第２周波数スペクトルであり、前記第３特徴量は、前記初期異常を検出した時点以後に前記振動測定部で測定した第２測定データの第３周波数スペクトルであり、前記異常検出部は、前記第２測定データの第２周波数スペクトルと前記第２測定データの第３周波数スペクトルとを比較し、比較結果に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別することを特徴とする。
【００２２】
これら２個の第２測定データそれぞれにおける第２および第３周波数スペクトルそれぞれには、第２測定データの前記変化が反映されている。このため、上記回転機械異常検出装置は、これら第２および第３周波数スペクトルを互いに比較し、この比較結果に基づいて前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別するので、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を適切に判別できる。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述の回転機械異常検出装置において、前記回転体は、互いに咬合する一対のサブ回転体と、前記一対のサブ回転体を収容するケーシングとを備え、前記異常の種類は、前記一対のサブ回転体同士が接触する第１異常と、前記一対のサブ回転体のうちの少なくとも一方が前記ケーシングと接触する第２異常とを含むことを特徴とする。
【００２４】
このような回転機械異常検出装置は、一対のサブ回転体同士が接触する第１異常と、一対のサブ回転体のうちの少なくとも一方がケーシングと接触する第２異常とを少なくとも判別できる。
【００２５】
そして、本発明の他の一態様にかかる回転機は、これら上述のいずれかの回転機械異常検出装置を備える。
【００２６】
これによれば、これら上述のいずれかの回転機械異常検出装置を備える回転機が提供され、このような回転機は、初期異常を検出できる。
【００２７】
そして、本発明の他の一態様にかかる回転機械異常検出方法は、所定の軸に対し軸回りに回転する回転体を備える回転機械における異常を検出する回転機械異常検出方法であって、前記回転体に起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定工程と、前記超音波測定工程で測定した第１測定データに基づいて前記回転機械の初期異常を検出する異常検出工程とを備えることを特徴とする。
【００２８】
このような回転機械異常検出方法は、回転体に起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定工程を備えるので、その測定結果の第１測定データに基づいて回転機械の初期異常を検出できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる回転機械異常検出装置および回転機械異常検出方法は、回転機械に生じた異常の初期を検出できる。そして、本発明によれば、前記回転機械異常検出装置を備える回転機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態における回転機械およびこれに備えられた回転機械異常検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回転機械における一例の回転体の上面模式図である。
【図３】図２に示す回転体の断面模式図である。
【図４】実施形態における回転機械異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】所定の特徴量の時間変化を示す図である。
【図６】異常診断の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３２】
図１は、実施形態における回転機械およびこれに備えられた回転機械異常検出装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す回転機械における一例の回転体の上面模式図である。図３は、図２に示す回転体の断面模式図である。
【００３３】
実施形態における回転機械Ｍは、所定の軸に対し軸回りに回転する回転体を備える装置であり、さらに、本実施形態では、図１に示すように、前記回転体ＲＢの異常を検出するための回転機械異常検出装置ＡＤを備える。この実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤは、例えば、図１に示すように、超音波測定部１と、異常検出部２２を持つ制御処理部２とを備える。そして、図１に示す例では、前記回転機械異常検出装置ＡＤは、さらに、振動測定部３と、入力部４と、出力部５と、インターフェース部（ＩＦ部）６と、記憶部７とを備えている。
【００３４】
本実施形態の回転機械異常検出装置ＡＤが組み込まれた回転機械Ｍは、例えば、電動機、発電機、圧縮機およびポンプ等の、回転体ＲＢを含む任意の装置であってよいが、ここでは、一例として、回転機械Ｍが圧縮機である場合について以下に説明する。
【００３５】
この圧縮機としての回転機械Ｍは、流体を圧送する圧縮機として機能する回転体ＲＢと、前記回転体ＲＢを回転駆動するための図略の周辺装置とを備える。回転体ＲＢは、例えば、図２および図３に示すように、所定のギャップＧを空けて互いに咬合する一対の第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２と、これら第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２を収容するケーシング８２とを備える。
【００３６】
第１サブ回転体８１−１は、圧縮機における雄ロータであり、大略、第１サブ回転体本体８１１−１と、第１サブ回転体本体の周面に形成された複数の凸部８１２−１と、この第１サブ回転体本体８１１−１に同軸で設けられた第１回転軸８１３−１とを備える。このような第１サブ回転体８１−１は、第１回転軸８１３−１を中心に例えば反時計回り（矢印Ａ方向）に回転駆動される。第２サブ回転体８１−２は、圧縮機における雌ロータであり、大略、第２サブ回転体本体８１１−２と、第２サブ回転体本体の周面に形成された複数の凹部８１２−２と、この第２サブ回転体本体８１１−２に同軸で設けられた第２回転軸８１３−２とを備える。このような第２サブ回転体８１−２は、第２回転軸８１３−２を中心に例えば時計回り（矢印Ｂ方向）に回転駆動される。
【００３７】
以下、複数の凸部８１２−１とは、第１サブ回転体８１−１の周面に形成された複数の凸部８１２−１を意味し、凸部８１２−１とは、それら複数の凸部８１２−１のいずれかを意味する。複数の凹部８１２−２とは、第２サブ回転体８１−２の周面に形成された複数の凹部８１２−２を意味し、凹部８１２−２とは、それら複数の凹部８１２−２のいずれかを意味する。
【００３８】
第１サブ回転体８１−１が反時計回りに回転し、かつ、第２サブ回転体８１−２が時計回りに回転することによって、複数の凸部８１２−１および複数の凹部８１２−２の中で、対応する凸部８１２−１と凹部８１２−２とが順番に咬合する。すなわち、第１サブ回転体８１−１が反時計回りに回転し、かつ、第２サブ回転体８１−２が時計回りに回転することによって、或る凸部８１２−１と或る凹部８１２−２とが互いに咬合し、さらにそれぞれ回転することによって、それらの咬合いが解消され、次の凸部８１２−１と次の凹部８１２−２とが咬合し、さらにそれぞれ回転することによって、それらの咬合いが解消され、その次の凸部８１２−１と次の凹部８１２−２とが咬合する。以下、これが繰り返される。そして、これによって流体が圧縮される。
【００３９】
凸部８１２−１と凹部８１２−２とが咬合するとは、凸部８１２−１が凹部８１２−２に入っているが、正常な状態では、凸部８１２−１と凹部８１２−２とが接触せずに、前記所定のギャップＧを有していることである。凸部８１２−１と凹部８１２−２との接触は、第１サブ回転体８１−１と第２サブ回転体８１−２との接触を意味し、異常な状態の一態様である。
【００４０】
ケーシング８２は、断面長円形であって、各軸が平行となるように並設された第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２を当該ケーシング８２の内周面から所定の間隔開けて収容できる空間を有する中空の円柱体である。ケーシング８２は、第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２における軸方向の一方側に、圧縮するべき流体を取り入れる図略の流入口が設けられ、その他方側に、第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２によって圧縮された流体を取り出す図略の流出口が設けられている。
【００４１】
そして、回転機械異常検出装置ＡＤによって回転体の異常を検出するために、本実施形態では、ケーシング８２の外壁には、予め設定された所定の第１位置に超音波測定部１が取り付けられ、予め設定された所定の第２位置に振動測定部３（３−１）が取り付けられる。なお、超音波測定部１は、ケーシング８２の互いに異なる位置に取り付けられた複数であってよく、また、振動測定部３は、ケーシング８２の互いに異なる位置に取り付けられた複数であってよい。図２には、その一例として、前記振動測定部３−１に加えて、３個の振動測定部３−２〜３−４が破線で示されている。
【００４２】
超音波測定部１は、制御処理部２に接続され、回転機械Ｍ、特に回転体ＲＢに生じた異常を検出するために、回転体ＲＢに起因して生じた超音波帯域（例えば１００ｋＨｚないし１ＭＨｚの範囲等）の振動を測定する装置であり、例えばＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサー等である。超音波帯域には回転機械Ｍ（回転体ＲＢ）の固有振動が重畳し難いため、初期異常の検知には、超音波帯域の振動を測定する超音波測定部１が好適である。このＡＥセンサーを備える超音波測定部１は、例えば接触等の異常により回転体ＲＢに起因して生じた超音波帯域の弾性波を観測し、それを測定する。超音波測定部１で測定した第１測定データは、制御処理部２へ出力される。より具体的には、超音波測定部１は、超音波帯域の振動を観測し、前記超音波帯域の振動の測定結果を第１測定データとして制御処理部２へ出力する。制御処理部２は、予め設定された所定の第１時間間隔（第１サンプリング間隔）で、超音波測定部１から入力された第１測定データをサンプリングする。これによって制御処理部２は、第１サンプリング間隔を空けて連続的した時系列な第１測定データを取得する。
【００４３】
振動測定部３は、制御処理部２に接続され、回転機械Ｍ、特に回転体ＲＢに生じた異常を検出するために、回転体ＲＢに起因して生じた可聴帯域の振動を測定する装置であり、例えば加速度センサー等である。加速度センサーを備える振動測定部３は、例えば接触等の異常により回転体ＲＢに起因して生じた可聴帯域の弾性波を観測し、それを測定する。振動測定部３で測定した第２測定データは、制御処理部２へ出力される。より具体的には、振動測定部３は、可聴帯域の振動を観測し、前記可聴帯域の振動の測定結果を第２測定データとして制御処理部２へ出力する。制御処理部２は、予め設定された所定の第２時間間隔（第２サンプリング間隔）で、振動測定部３から入力された第２測定データをサンプリングする。これによって制御処理部２は、第２サンプリング間隔を空けて連続的した時系列な第２測定データを取得する。なお、前記第１サンプリング間隔と前記第２サンプリング間隔とは、同一であっても互いに異なっても良い。
【００４４】
入力部４は、制御処理部２に接続され、例えば、異常検出の開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば異常検出対象の回転機械Ｍ（または回転体ＲＢ）における識別子の入力等の異常を検出する上で必要な各種データを回転機械異常検出装置ＡＤ（回転機械Ｍ）に入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ等や、キーボードや、マウス等である。出力部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、入力部４から入力されたコマンドやデータ、および、回転機械異常検出装置ＡＤによって検知や測定された各結果を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００４５】
なお、入力部４および出力部５からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部４は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部５は、表示装置である。タッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として回転機械異常検出装置ＡＤ（回転機械Ｍ）に入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い回転機械異常検出装置ＡＤ（回転機械Ｍ）が提供される。
【００４６】
ＩＦ部６は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ−２３２Ｃのインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。
【００４７】
記憶部７は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、回転機械異常検出装置ＡＤの各部を当該各部の機能に応じて動作させるための制御プログラムや、回転機械Ｍの異常を検出するための回転機械異常検出プログラム等の各プログラムや、各プログラムの実行に必要な情報等を記憶すると共に、制御処理部２に対する所謂ワーキングメモリである。記憶部７は、上記各プログラムやこれに必要な情報等を記憶する、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記憶素子、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の書換え可能な不揮発性の記憶素子、および、ワーキングメモリとなる例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性の記憶素子およびそれらの周辺回路を備えて構成される。そして記憶部７は、超音波測定部１によって測定された第１測定データを記憶し、そして、後述のように第１測定データに所定の情報処理を施すことによって得られたデータを記憶する第１測定データ記憶部７１と、振動測定部３によって測定された第２測定データを記憶し、そして、後述のように第２測定データに所定の情報処理を施すことによって得られたデータを記憶する第２測定データ記憶部７２とを機能的に備える。なお、記憶部７は、超音波測定部１および振動測定部３それぞれによって測定された第１および第２測定データや、これら第１および第２測定データそれぞれに所定の各情報処理を施すことによって得られた各種データを記憶するために、例えばハードディスク等の比較的大容量の記憶装置をさらに備えてもよい。
【００４８】
制御処理部２は、回転機械Ｍの異常を検出するべく、機械回転機械異常検出装置ＡＤの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のマイクロプロセッサおよびその周辺回路を備えて構成される。そして、制御処理部２には、プログラムを実行することによって、機能的に、制御部２１と、異常検出部２２とが構成される。
【００４９】
制御部２１は、機械回転機械異常検出装置ＡＤの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、機械回転機械異常検出装置ＡＤの全体制御を司るものである。
【００５０】
異常検出部２２は、超音波測定部１で測定した第１測定データに基づいて回転機械Ｍの初期異常を検出するものである。好ましくは、異常検出部２２は、超音波測定部１で測定した第１測定データの第１周波数スペクトルを求め、この求めた第１測定データの第１周波数スペクトルにおける、予め設定された所定の第１特徴量を求め、この求めた第１特徴量に基づいて回転機械Ｍの初期異常を検出するものである。第１特徴量は、回転機械Ｍの初期異常に関連して第１周波数スペクトルに現れる事象を表す量（値）である。本実施形態では、例えば、第１特徴量は、第１測定データの第１周波数スペクトルにおける、予め設定された所定の周波数範囲の積算値である。この場合では、異常検出部２２は、第１測定データの第１周波数スペクトルから、予め設定された所定の周波数範囲でその積算値（定量数値である積算面積）を求め、この求めた積算値と予め設定された所定の閾値Ｔｈ１とを比較し、積算値が閾値Ｔｈ１以上である場合に、回転機械Ｍが初期異常であると判定する。
【００５１】
そして、本実施形態では、異常検出部２２は、さらに、前記初期異常を検出した後に、振動測定部３で測定した第２測定データに基づいて異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別する処理を実行するものである。好ましくは、異常検出部２２は、前記初期異常を検出した時点より前に振動測定部３で測定した第２測定データ(前第２測定データ)と、前記初期異常を検出した時点以後に振動測定部３で測定した第２測定データ（後第２測定データ）とに基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別するものである。前記前第２測定データは、前記初期異常を検出した時点より前であればいずれの時点で取得されてデータであって良く、前記初期異常を検出した時点の直前の時点で取得されてデータであっても、前記初期異常を検出した時点より所定期間だけ前の時点で取得されてデータであってもよい。このような前記前第２測定データは、回転機械Ｍが正常状態である場合に観測された第２測定データであるとして取り扱われる。前記後第２測定データは、前記初期異常を検出した時点以降であればいずれの時点で取得されてデータであって良く、前記初期異常を検出した時点の直後の時点で取得されてデータであっても、前記初期異常を検出した時点より所定期間だけ後の時点で取得されてデータであってもよい。このような前記後第２測定データは、回転機械Ｍが異常状態である場合(回転機械Ｍが正常状態ではない場合)に観測された第２測定データであるとして取り扱われる。さらに、より好ましくは、異常検出部２２は、前記前第２測定データにおける、予め設定された所定の第２特徴量を求め、前記後第２測定データにおける前記第２特徴量と同種の第３特徴量を求め、これら求めた第２および第３特徴量に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別するものである。第２および第３特徴量は、回転機械Ｍの異常に関連して前第２測定データおよび後第２測定データの前後の第２測定データにおいて現れる事象を表す量（値）である。本実施形態では、例えば、第２特徴量は、前記初期異常を検出した時点より前に振動測定部３で測定した前第２測定データの第２周波数スペクトルであり、第３特徴量は、前記初期異常を検出した時点以後に振動測定部３で測定した後第２測定データの第３周波数スペクトルである。この場合では、異常検出部２２は、第２測定データの第２周波数スペクトルと第２測定データの第３周波数スペクトルとを比較し、この比較結果に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別する。なお、前記第２および第３特徴量として、二乗平均や二乗平均平方根（ＲＭＳ）等が用いられてもよい。
【００５２】
本実施形態における回転体ＲＢは、図２および図３を用いて説明した上述の構造であるので、本実施形態では、前記異常の種類は、一対のサブ回転体８１−１、８１−２同士が接触する第１異常と、一対のサブ回転体８１−１、８１−２のうちの少なくとも一方がケーシング８２と接触する第２異常とを含む。
【００５３】
このような異常検出部２２は、例えば、図１に示すように、機能的に、超音波測定処理部２２１と、振動測定処理部２２２と、判定部２２３とを備える。超音波測定処理部２２１は、超音波測定部１で測定された第１測定データに対し、上述のような処理を施すものである。振動測定処理部２２２は、振動測定部３で測定された第２測定データに対し、上述のような処理を施すものである。判定部２２３は、超音波測定処理部２２１の処理結果に基づいて回転機械Ｍの初期異常の有無を判定することで回転機械Ｍの初期異常を検出し、振動測定処理部２２２の処理結果に基づいて回転機械Ｍの種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別するものである。
【００５４】
このような回転機械異常検出装置ＡＤにおける制御処理部２、入力部４、出力部５、ＩＦ部６および記憶部７は、例えば、デスクトップ型やノート型やタブレット型等のパーソナルコンピュータ等のコンピュータによって実現できる。
【００５５】
次に、異常検出に関し、回転機械Ｍおよび回転機械異常検出装置ＡＤの動作を説明する。図４は、実施形態における回転機械異常検出装置の動作を示すフローチャートである。図５は、所定の特徴量の時間変化を示す図である。図５（Ａ）は、第１特徴量の時間変化を示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、第１特徴量の大きさ（レベル）である。図５（Ｂ）は、第２および第３特徴量の時間変化を示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、第２および第３特徴量の大きさ（レベル）である。図６は、異常診断の一例を説明するための図である。図６（Ａ）は、回転機械Ｍに異常が見られずに回転機械Ｍが正常状態であると考えられる場合における第２測定データの周波数スペクトル（前第２測定データに対する第２周波数スペクトルの一例）であり、その横軸は、周波数であり、その縦軸は、強度である。図６（Ｂ）は、回転機械Ｍに異常が生じて回転機械Ｍが異常状態であると考えられる場合における第２測定データの周波数スペクトル（後第２測定データに対する第３周波数スペクトルの一例）であり、その横軸は、周波数であり、その縦軸は、強度である。
【００５６】
回転機械異常検出装置ＡＤは、例えば、ユーザによって図略の起動スイッチが操作されて回転機械Ｍの運転が開始されると、回転機械異常検出プログラムを実行する。この回転機械異常検出プログラムの実行によって、制御処理部２に制御部２１および異常検出部２２が機能的に構成され、記憶部７に第１測定データ記憶部７１および第２測定データ記憶部７２が機能的に構成される。異常検出部２２には、超音波測定処理部２２１、振動測定処理部２２２および判定部２２３が機能的に構成される。そして、回転機械異常検出装置ＡＤは、以下の動作によって、回転機械Ｍの初期異常や異常の種類等を検出する。
【００５７】
まず、超音波測定部１は、回転機械Ｍにおける超音波帯域の振動を観測し、前記超音波帯域の振動の測定結果を第１測定データとして制御処理部２へ出力し、そして、振動測定部３は、回転機械Ｍにおける可聴帯域の振動を観測し、前記可聴帯域の振動の測定結果を第２測定データとして制御処理部２へ出力する。
【００５８】
このような状態において、処理Ｓ１では、異常検出部２２の超音波測定処理部２２１は、前記第１サンプリング間隔で、超音波測定部１から入力された第１測定データをサンプリングし、これを記憶部７の第１測定データ記憶部７１に記憶する。これによって第１測定データが第１サンプリング間隔を空けて連続的に計測され、記憶部７１に記憶される。一方、処理Ｓ１の実行中に処理Ｓ２では、異常検出部２２の振動測定処理部２２２は、前記第２サンプリング間隔で、振動測定部３から入力された第２測定データをサンプリングし、これを記憶部７の第２測定データ記憶部７２に記憶する。これによって第２測定データが第２サンプリング間隔を空けて連続的に計測され、記憶部７２に記憶される。
【００５９】
次に、処理Ｓ３では、超音波測定処理部２２１は、第１測定データ記憶部７１に記憶された、最新に測定された第１測定データを含み、予め設定された所定の時間範囲（第１時間範囲）における時系列な複数の第１測定データ（最新の測定時点から第１時間範囲に対応する時間だけ遡った時点までの間に測定された各第１測定データ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することによって第１周波数スペクトルを求め、この求めた第１測定データの第１周波数スペクトルにおける、前記第１特徴量を求め、そして、これら求めた第１周波数スペクトルおよび第１特徴量を第１測定データ記憶部７１に記憶する。より具体的には、本実施形態では、超音波測定処理部２２１は、前記第１特徴量として、第１測定データの第１周波数スペクトルにおける前記周波数範囲の積算値を求める。
【００６０】
次に、処理Ｓ４では、異常検出部２２の判定部２２３は、処理Ｓ３で求めた前記第１特徴量に基づいて回転機械Ｍの初期異常の有無を判定する。より具体的には、本実施形態では、判定部２２３は、処理Ｓ３で前記第１特徴量として求めた積算値と前記閾値Ｔｈ１とを比較する。この比較の結果、前記積算値が前記閾値Ｔｈ１以上である場合（Ｙｅｓ）、判定部２２３は、回転機械Ｍが初期異常であると判定し、振動測定処理部２２２に処理Ｓ５を実行させる。一方、前記比較の結果、前記積算値が前記閾値Ｔｈ１未満である場合（Ｎｏ）、判定部２２３は、回転機械Ｍが初期異常ではないと判定し、処理を処理Ｓ１に戻す。
【００６１】
なお、前記初期異常は、前記異常の発生時点を含むことが好ましい。これによれば、前記積算値と前記閾値Ｔｈ１とが比較され、前記積算値が前記閾値Ｔｈ１以上となる時点が前記異常の発生時点とされる。これによって回転機械異常検出装置ＡＤは、回転機械Ｍに生じた異常の発生時点（発生タイミング）を検出できる。
【００６２】
また、回転機械Ｍが初期異常であると判定した場合に、判定部２２３は、その旨を出力部５に出力しても良い。例えば、出力部５が表示装置である場合では、判定部２２３は、回転機械Ｍが初期異常である旨を表すメッセージ（例えば「初期異常の発生を検知しました」等）を出力部５に出力する。また例えば、出力部５がスピーカやブザー等の音発生器である場合では、判定部２２３は、回転機械Ｍが初期異常である旨を表すアラーム（警告音）を出力部５に出力する。また例えば、出力部５が発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源である場合では、判定部２２３は、回転機械Ｍが初期異常である旨を表すアラーム光（警告光）を出力部５に出力する。
【００６３】
また、超音波測定部１が複数である場合には、個々の超音波測定部１で測定された各第１測定データに対し、上述の処理Ｓ１、処理Ｓ３および処理Ｓ４が実行される。そして、各第１測定データに基づく各判定のいずれかで、回転機械Ｍが初期異常であると判定された場合に、処理Ｓ５が実行される。
【００６４】
そして、処理Ｓ４で初期異常を検出したと判定されると、処理Ｓ５では、振動測定処理部２２２は、前記初期異常を検出した時点より前に振動測定部３で測定した前第２測定データにおける前記第２特徴量を求める。より具体的には、振動測定処理部２２２は、第２測定データ記憶部７２に記憶された、予め設定された所定の時間範囲（前時間範囲）における時系列の複数の前第２測定データを高速フーリエ変換することによって第２周波数スペクトルを前記第２特徴量として求め、そして、この求めた第２周波数スペクトル（第２特徴量）を第２測定データ記憶部７２に記憶する。この前第２測定データは、上述したように、回転機械Ｍが正常状態である場合に観測された第２測定データであり、この正常状態で測定された前第２測定データから求められた第２周波数スペクトル（第２特徴量）は、正常パターンとして取り扱われる。
【００６５】
なお、この前第２測定データを記憶するための第２測定データ記憶部７２の記憶領域は、好ましくは、前記前時間範囲（例えば１分間、１０分間等の数分間）の前第２測定データを記憶する容量に対応したリングバッファである。これによれば、処理Ｓ４で初期異常を検出したと判定された時点で、前第２測定データを記憶するための第２測定データ記憶部７２の前記記憶領域に記憶されているデータを全て高速フーリエ変換することによって、振動測定処理部２２２は、第２測定データ記憶部７２に記憶されている第２測定データを選別することなく、自動的に、前記第２特徴量としての第２周波数スペクトルを求めることができる。また、前第２測定データを記憶するための第２測定データ記憶部７２の前記記憶領域は、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ、先入れ先出し）方式であってもよい。
【００６６】
次に、処理Ｓ６では、振動測定処理部２２２は、前記初期異常を検出した時点以降に振動測定部３で測定した後第２測定データにおける前記第３特徴量を求める。より具体的には、振動測定処理部２２２は、前記初期異常を検出した時点から、予め設定された所定の時間範囲（後時間範囲）に対応する時間だけ経過した後に、第２測定データ記憶部７２に記憶された、前記後時間範囲における時系列の複数の後第２測定データを高速フーリエ変換することによって第３周波数スペクトルを前記第３特徴量として求め、そして、この求めた第３周波数スペクトル（第３特徴量）を第２測定データ記憶部７２に記憶する。この前第３測定データは、上述したように、回転機械Ｍが正常状態ではない異常状態である場合に観測された第２測定データであり、この異常状態で測定された第２測定データから求められた第３周波数スペクトル（第３特徴量）は、異常パターンとして取り扱われる。
【００６７】
なお、前記前時間範囲と前記後時間範囲とは、互いに同一であってよく、また互いに異なってよい。また、相関比較するため、さらに規格化のためにも前記前時間範囲と前記後時間範囲とは、互いに同一であることが好ましい。
【００６８】
次に、処理Ｓ７では、判定部２２３は、処理Ｓ５で求めた第２測定データの第２周波数スペクトルと、処理Ｓ６で求めた第２測定データの第３周波数スペクトルとを比較し、続いて、処理Ｓ８では、判定部２２３は、処理Ｓ７の比較結果に基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方、本実施形態では両方を判別する。例えば、前記異常の種類および前記異常の程度に応じた第２測定データの第２周波数スペクトルと第２測定データの第３周波数スペクトルとの比較結果が予め調べられ、前記異常の種類別および前記異常の程度別に、前記異常の種類および前記異常の程度と比較結果との対応関係が記憶部７に予め記憶される。この前記異常の種類には、本実施形態では、一対のサブ回転体８１−１、８１−２同士が接触する第１異常と、一対のサブ回転体８１−１、８１−２のうちの少なくとも一方がケーシング８２と接触する第２異常とが含まれる。判定部２２３は、処理Ｓ８では、記憶部７に記憶された前記対応関係を処理Ｓ７の比較結果に基づいて参照し、前記異常の種類および前記異常の程度を判定する。この判定の結果、前記第１異常と判定された場合（判定１）には、判定部２２３は、処理Ｓ９を実行し、一対のサブ回転体８１−１、８１−２同士が接触する第１異常である旨およびその程度を出力部５に出力し、処理を終了する。前記判定の結果、前記第２異常と判定された場合（判定２）には、判定部２２３は、処理Ｓ１０を実行し、一対のサブ回転体８１−１、８１−２のうちの少なくとも一方がケーシング８２と接触する第２異常である旨を出力部５およびその程度に出力し、処理を終了する。そして、前記判定の結果、前記第１異常と判定された場合（判定１）ではなく、かつ、前記第２異常と判定された場合（判定２）でもない場合（前記第１および第２異常ではないと判定された場合）（判定３）には、判定部２２３は、処理Ｓ１１を実行し、その他の異常である旨およびその旨を出力部５に出力し、処理を終了する。なお、その他の異常の一例として、例えば、軸受けなどでの軽微な接触が想定できる。このように本実施形態では、異常には回転機械Ｍにおける接触による異常が含まれる。
【００６９】
より具体的には、第１サブ回転体８１−１の回転周期をＣＴ１とし、第２サブ回転体８１−２の回転周期をＣＴ２とし、第１サブ回転体８１−１の凸部８１２−１の個数と第２サブ回転体８１−２の凹部８１２−２の個数との比率をａ：ｂとすると、前記第１異常が生じた場合には、正常パターンの第２周波数スペクトルに対し異常パターンの第３周波数スペクトルは、ＣＴ１×ｂ＝ＣＴ２×ａで示される周期に対応する周波数の強度が変動する。また、前記第２異常のうち、第１サブ回転体８１−１の凸部８１２−１とケーシング８２とが接触した場合には、第２周波数スペクトルに対し第３周波数スペクトルは、ＣＴ１で示される周期に対応する周波数の強度が変動する。また、前記第２異常のうち、第２サブ回転体８１−２における凹部８１２−２を形成するための凸部とケーシング８２とが接触した場合には、第２周波数スペクトルに対し第３周波数スペクトルは、ＣＴ２で示される周期に対応する周波数の強度が変動する。したがって、一例では、正常パターンの第２周波数スペクトルと異常パターンの第３周波数スペクトルとを比較し、有意に強度変動した周波数を調べることによって、前記異常の種類が判別できる。
【００７０】
一方、回転機械Ｍの異常が進行すると、異音が大きくなったり、異音が甲高くなったりする。このため、第２周波数スペクトルに対し第３周波数スペクトルは、全体的に強度が増加し、最大強度（最大ピーク）を与える周波数も高音域側にシフトする。したがって、一例では、正常パターンの第２周波数スペクトルと異常パターンの第３周波数スペクトルとを比較し、最大強度の有意な変動量を調べることによって、前記異常の程度が判別できる。この場合、前記最大強度の変動量が大きいほど、前記異常の程度が大きい。また他の一例では、正常パターンの第２周波数スペクトルと異常パターンの第３周波数スペクトルとを比較し、最大強度を与える周波数の有意なシフト量を調べることによって、前記異常の程度が判別できる。この場合、前記周波数のシフト量が大きいほど、前記異常の程度が大きい。また他の一例では、前記比較として正常パターンの第２周波数スペクトルと異常パターンの第３周波数スペクトルとの相関値を求め、この相関値から前記異常の程度が判別できる。この場合、前記相関値が小さいほど、前記異常の程度が大きい。なお、前記相関値の逆数として乖離度が求められ、この乖離度から前記異常の程度が判別されてもよい。この場合、前記乖離度が大きいほど、前記異常の程度が大きい。
【００７１】
このように、異常検出部２２は、前記初期異常を検出した後に、前記初期異常を検出した時点より前に振動測定部３で測定した前第２測定データと、前記初期異常を検出した時点以後に振動測定部３で測定した後第２測定データとに基づいて、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方、本実施形態では、両方を判別する（処理Ｓ５ないし処理Ｓ１１）。なお、本実施形態では、両方を判別しているが、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方であってもよい。
【００７２】
また、振動測定部３が複数である場合には、個々の振動測定部３で測定された各第２測定データに対し、上述の処理Ｓ５ないし処理Ｓ１１が実行される。そして、各第２測定データに基づく各判定が出力部５に出力される。なお、振動測定部３が複数である場合には、回転体ＲＢに起因して生じた可聴帯域の同一の振動が各振動測定部３それぞれに到達するまでの各到達時間の差異からいわゆる三角測量の原理によって接触箇所の位置も推定可能となる。
【００７３】
上述の処理を一例を挙げて説明すると、上述の処理Ｓ１、処理Ｓ３および処理Ｓ４を実行することによって、例えば、図５（Ａ）に示すように、回転機械Ｍの運転開始後、時刻Ｔ０から前記第１特徴量が繰り返し求められ、回転機械Ｍに異常が発生すると、前記第１特徴量が増加し始め、時刻Ｔ１で前記第１特徴量が前記閾値Ｔｈ１以上となり、回転機械Ｍの初期異常の発生が判定される。この間に上記処理Ｓ２も実行される。
【００７４】
なお、このような処理Ｓ１、処理Ｓ３および処理Ｓ４の実行中に、振動測定処理部２２２は、超音波測定処理部２２１と同様な処理を実行してもよい。すなわち、振動測定処理部２２２は、第２測定データ記憶部７２に記憶された、最新に測定された第２測定データを含み、前時間範囲における時系列な複数の第２測定データ（最新の測定時点から前時間範囲に対応する時間だけ遡った時点までの間に測定された各第２測定データ）を高速フーリエ変換することによって第２周波数スペクトルを求め、この求めた第２測定データの第２周波数スペクトルにおける、予め設定された所定の第２周波数範囲の積算値を、予め設定された第４特徴量として求める。このような第４特徴量の時間変化が図５（Ｂ）に示されている。
【００７５】
そして、上記時刻Ｔ１で前記第１特徴量が前記閾値Ｔｈ１以上となると、上記処理Ｓ５が実行され、第２測定データの第２周波数スペクトルが前記第２特徴量として求められる。この第２測定データの第２周波数スペクトル（第２特徴量）が、一例として、例えば図６（Ａ）に示されている。続いて、上記時刻Ｔ１から、前記後時間範囲に対応する時間だけ経過した時刻Ｔ２になると、上記処理Ｓ６が実行され、第２測定データの第３周波数スペクトルが前記第３特徴量として求められる。この第２測定データの第２周波数スペクトル（第３特徴量）が、一例として、例えば図６（Ｂ）に示されている。
【００７６】
この図６に示す例では、異常パターンの前記第３周波数スペクトルは、正常パターンの前記第２周波数スペクトルに較べて、全体的に強度が増加し、最大強度が変動し、そして、最大強度を与える周波数が高音域側にシフトしている。これは、聴音棒で回転機械Ｍの音を聞くと、異常の進行に伴って徐々に音量が増すと共に、微妙な音色の変化が生じる場合に対応している。
【００７７】
そして、上記処理Ｓ７および処理Ｓ８が実行され、この例では、図６（Ａ）に示す正常パターンの第２周波数スペクトルと図６（Ｂ）に示す異常パターンの第３周波数スペクトルとが比較され、異常の種類および異常の程度が判定され、この判定結果に応じて上記処理Ｓ９ないし処理Ｓ１１のいずれかが実行され、処理が終了される。
【００７８】
以上、説明したように、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍ（その一例としての圧縮機）は、回転体ＲＢに起因して生じた超音波帯域の振動を測定する超音波測定部１を備えるので、上述の本件発明者の考えに基づき、前記超音波測定部１における測定結果の第１測定データに基づいて回転機械Ｍの初期異常を検出できる。特に、圧縮機における一対の第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２間における接触は、その接触によって発熱しこの熱が第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２を熱膨張させ、その結果、比較的重篤な事故に繋がる事故原因であるため、回転機械Ｍの初期異常の検知は、効果的である。
【００７９】
回転機械Ｍは、回転体ＲＢ、本実施形態では一対の第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２が所定の速度で回転しているので、異常が生じると、上述のように、例えば特定の周波数における強度の変化やピークを与える周波数のシフト等が生じ、この結果、周波数スペクトルの形状（プロファイル、パターン）が変化する。このため、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、第１測定データの第１周波数スペクトルにおける前記第１特徴量に基づいて回転機械Ｍの初期異常を検出するので、初期異常を適切に検出できる。
【００８０】
そして、第１測定データの第１周波数スペクトルにおける前記周波数範囲の積算値には、周波数スペクトルの形状の変化が反映されている。このため、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、この積算値と前記閾値Ｔｈ１との比較結果に基づいて回転機械Ｍの初期異常を検出するので、初期異常を適切に検出できる。
【００８１】
また、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、初期異常を検出した後に、上述の判別の処理を実行するので、無駄な処理を低減できる。また、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、回転体ＲＢに起因して生じた可聴帯域の振動を測定する振動測定部３をさらに備えるので、上述の本件発明者の考えに基づき、振動測定部３における第２測定データの変化の仕方およびその強度のうちの少なくとも一方に基づいて回転機械における異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方を判別できる。
【００８２】
上述したように、初期異常を検出した時点より前に振動測定部３で測定した第２測定データは、回転機械Ｍに異常が生じていない回転機械Ｍの正常な状態を反映しており、一方、前記初期異常を検出した時点以後に振動測定部３で測定した第２測定データは、回転機械Ｍに異常が生じている回転機械の異常な状態を反映している。このため、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、これら２個の第２測定データに基づいて前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方（本実施形態では両方）を判別するので、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方（本実施形態では両方）を適切に判別できる。
【００８３】
回転機械Ｍの異常では、その異常の種類や異常の程度に応じて例えば特定の周波数の強度が増大し、その結果、可聴帯域において音色が変化したり音量が変化したりする。この結果、第２測定データは、変化する。このため、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、前記２個の第２測定データそれぞれにおける同種の所定の第２および第３特徴量に基づいて前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方（本実施形態では両方）を判別するので、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方（本実施形態では両方）を適切に判別できる。
【００８４】
これら２個の第２測定データそれぞれにおける第２および第３周波数スペクトルそれぞれには、第２測定データの前記変化が反映されている。このため、本実施形態における回転機械異常検出装置ＡＤおよび回転機械Ｍは、これら第２および第３周波数スペクトルを互いに比較し、この比較結果に基づいて前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方（本実施形態では両方）を判別するので、前記異常の種類および前記異常の程度のうちの少なくとも一方（本実施形態では両方）を適切に判別できる。
【００８５】
なお、上述の実施形態では、回転機械Ｍの回転体ＲＢは、一対の第１および第２サブ回転体８１−１、８１−２を備えて構成されたが、サブ回転体の個数は、これに限定されない。回転体ＲＢは、単体（１個）のサブ回転体を備えて構成されてよく、あるいは、複数のサブ回転体を備えて構成されてよい。
【００８６】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００８７】
Ｍ  回転機械
ＲＢ  回転体
ＡＤ  回転機械異常検出装置
１  超音波測定部
２  制御処理部
３  振動測定部
７  記憶部
２２  異常検出部
７１  第１測定データ記憶部
７２  第２測定データ記憶部
８１  サブ回転体
８２  ケーシング
２２１  超音波測定処理部
２２２  振動測定処理部
２２３  判定部
【図１】
2016057250.tif 000003
【図２】
2016057250.tif 000004
【図３】
2016057250.tif 000005
【図４】
2016057250.tif 000006
【図５】
2016057250.tif 000007
【図６】
2016057250.tif 000008