(57)【要約】【課題】本発明は、回転機の異常を早期に検知することができる回転機の異常検知装置、該方法および該システムならびに回転機を提供する。【解決手段】本発明は、測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出部１と、検出部１から出力された前記複数の標本化データを記憶する記憶部２１，２２と、検出部１から出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析部２３ａと、周波数解析部２３ａの周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する表示部３とを備える回転機の異常検知装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出部と、
前記検出部から出力された前記複数の標本化データを記憶する記憶部と、
前記検出部から出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部の周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する表示部とを備える、
回転機の異常検知装置。
【請求項２】
前記周波数解析部は、前記複数の標本化データを高速フーリエ変換によって周波数解析し、各周波数に対する振幅値データを出力する、
請求項１に記載の回転機の異常検知装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記周波数解析結果を周波数方向および前記振幅方向の二次元で表示し、さらに、各時刻における前記周波数解析結果を時系列順で表示した三次元表示でリアルタイムに表示する、
請求項２に記載の回転機の異常検知装置。
【請求項４】
前記周波数解析部は、前記検出部から前記複数の標本化データを受信した時点から周波数解析を開始し、
前記周波数解析の開始から前記周波数解析の終了までの解析時間は、前記所定の期間よりも短い、
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の回転機の異常検知装置。
【請求項５】
前記記憶部は、前記検出部から前記複数の標本化データを受信した時点から前記複数の標本化データおよび前記周波数解析結果の記憶を開始し、
前記複数の標本化データの前記記憶の開始から前記記憶の終了までの記憶時間は、前記所定の期間よりも短い、
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の回転機の異常検知装置。
【請求項６】
異常検知動作を終了する指示を受け付ける終了指示入力部をさらに備え、
前記終了指示入力部によって前記指示を受け付けた場合に、
前記周波数解析部は、前記記憶部に記憶されている前記複数の標本化データを全て読み出して周波数解析し、
時系列順で並べた周波数解析結果を前記記憶部に記憶させる、
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の回転機の異常検知装置。
【請求項７】
前記周波数解析部は、所定の周波数解析プログラムを実行することによってプロセッサに機能的に構成され、
前記周波数解析部は、前記周波数解析の開始に応じて、前記プロセッサに機能的に構成され、前記周波数解析の終了に応じて前記プロセッサから消去される、
請求項５または請求項６に記載の回転機の異常検知装置。
【請求項８】
測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出ステップと、
前記検出部から出力された前記複数の標本化データを記憶部に記憶させる記憶処理ステップと、
前記検出ステップにおいて出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析ステップと、
前記周波数解析ステップにおける周波数解析結果を表示部に時系列順でリアルタイムに表示する表示ステップとを備える、
回転機の異常検知方法。
【請求項９】
測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出部と、
前記検出部から出力された前記複数の標本化データを記憶する記憶部と、
前記検出部から出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部の周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する表示部とを備える、
回転機の異常検知システム。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の回転機の異常検知装置を備える回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機のロータ等の異常を検知する回転機の異常検知装置、異常検知方法および異常検知システムに関する。そして、本発明は、この回転機の異常検知装置を備える回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンや圧縮機等の回転機では、運転状態時、通常ロータが高速に回転する。そのため、例えば当該ロータ等に損傷等の異常が発生した場合、前記異常の発見が遅れるほど、前記損傷等の異常は、大きくなり、更には前記異常により回転機が停止する可能性がある。そこで、こうした回転機の異常は、早期のうちに検知され、報知されることが望ましい。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の異常摺動診断装置は、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサを使用して回転機械からＡＥ信号を検出し、この検出したＡＥ信号を周波数解析することによって異常摺動の有無、位置および程度を判定し、当該判定結果を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転機における動作状態の時間的推移が把握できると、運転員が回転機の動作状態における時間的変化を発見することが可能となることから、回転機の異常は、より早期のうちに検知することができる。しかし、特許文献１に記載の従来技術では、異常摺動の有無、位置および程度の判定結果は、表示されるが、当該判定結果の時間的推移は表示されない。よって、従来技術では、回転機における異常の有無等は、把握できても、異常を早期のうちに検知することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、回転機の異常を早期に検知することができる回転機の異常検知装置、異常検知方法および異常検知システムを提供することである。そして、本発明は、この回転機の異常検知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】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、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の異常検知装置は、測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出部と、前記検出部から出力された前記複数の標本化データを記憶する記憶部と、前記検出部から出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析部と、前記周波数解析部の周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する表示部とを備える。
【０００８】
そして、本発明の他の一態様にかかる回転機の異常検知方法は、測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出ステップと、前記検出部から出力された前記複数の標本化データを記憶部に記憶させる記憶処理ステップと、前記検出ステップにおいて出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析ステップと、前記周波数解析ステップにおける周波数解析結果を表示部に時系列順でリアルタイムに表示する表示ステップとを備える。
【０００９】
さらに、本発明の他の一態様にかかる回転機の異常検知システムは、測定対象である回転機の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して出力する検出部と、前記検出部から出力された前記複数の標本化データを記憶する記憶部と、前記検出部から出力された前記複数の標本化データを周波数解析する周波数解析部と、前記周波数解析部の周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する表示部とを備える。
【００１０】
上記の構成により、これら回転機の異常検知装置、異常検知方法および異常検知システムは、回転機の振動が標本化されて検出された標本化データの周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示するので、回転機における動作状態の時間的推移が略リアルタイムで表示され、運転員が回転機の動作状態における時間的変化を発見することが可能となる。したがって、これら回転機の異常検知装置、異常検知方法および異常検知システムは、回転機の異常を早期に検知できる。
【００１１】
また、他の一態様では、上記の回転機の異常検知装置において、前記周波数解析部は、前記複数の標本化データを高速フーリエ変換によって周波数解析し、各周波数に対する振幅値データを出力することが好ましい。
【００１２】
これによれば、上記の回転機の異常検知装置は、高速フーリエ変換を用いるので、前記周波数解析結果を好適にリアルタイム表示できる。
【００１３】
また、他の一態様では、上記の回転機の異常検知装置において、前記表示部は、前記周波数解析結果を周波数方向および前記振幅方向の二次元で表示し、さらに、各時刻における前記周波数解析結果を時系列順で表示した三次元表示でリアルタイムに表示することが好ましい。
【００１４】
これによれば、上記の回転機の異常検知装置は、前記標本化データの周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する際に、前記周波数解析結果を周波数方向および前記振幅方向の二次元で表示し、前記時刻と合わせて三次元で表示するので、運転員が回転機の動作状態の時間的変化を視覚的に把握することが容易となる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上記の回転機の異常検知装置において、前記周波数解析部は、前記検出部から前記複数の標本化データを受信した時点から周波数解析を開始し、前記周波数解析の開始から前記周波数解析の終了までの解析時間は、前記所定の期間よりも短いことが好ましい。
【００１６】
これによれば、上記の回転機の異常検知装置は、受信した前記所定の期間内に前記期間の期初で受信した前記複数の標本化データ全ての周波数解析を完了できる。
【００１７】
また、他の一態様では、これら上記の回転機の異常検知装置において、前記記憶部は、前記検出部から前記複数の標本化データを受信した時点から前記複数の標本化データおよび前記周波数解析結果の記憶を開始し、前記複数の標本化データの前記記憶の開始から前記記憶の終了までの記憶時間は、前記所定の期間よりも短いことが好ましい。
【００１８】
これによれば、上記の回転機の異常検知装置は、前記記憶部に、前記受信時点から前記複数の標本化データおよび前記周波数解析結果を記憶できる。上記の回転機の異常検知装置は、受信した前記所定の期間内に前記期間の期初で受信した前記複数の標本化データを全て前記記憶部に記憶できる。
【００１９】
また、他の一態様では、これら上記の回転機の異常検知装置において、異常検知動作を終了する指示を受け付ける終了指示入力部をさらに備え、前記終了指示入力部によって前記指示を受け付けた場合に、前記周波数解析部は、前記記憶部に記憶されている前記複数の標本化データを全て読み出して周波数解析し、時系列順で並べた周波数解析結果を前記記憶部に記憶させることが好ましい。
【００２０】
これによれば、上記の回転機の異常検知装置は、異常検知動作を終了する際に、前記時系列順で並べた周波数解析結果を前記記憶部に記憶させるので、前記周波数解析中に前記周波数解析結果を記憶する場合と比べて、例えば制御部における前記記憶の処理負荷を軽減できる。
【００２１】
また、他の一態様では、これら上記の回転機の異常検知装置において、前記周波数解析部は、所定の周波数解析プログラムを実行することによってプロセッサに機能的に構成され、前記周波数解析部は、前記周波数解析の開始に応じて、前記プロセッサに機能的に構成され、前記周波数解析の終了に応じて前記プロセッサから消去されることが好ましい。
【００２２】
これによれば、上記の回転機の異常検知装置は、周波数解析部を複数並行して機能的に構成することが可能となる。前記周波数解析部は、必要時に構成されるので、上記の回転機の異常検知装置は、前記必要時に前記プロセッサに機能的に構成された前記周波数解析部を管理すればよいので、予め所定数の周波数解析部を機能的に構成する場合に比べて、前記プロセッサの処理負荷等を低減できる。
【００２３】
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の異常検知装置を備える。
【００２４】
これによれば、これら上述のいずれかの回転機の異常検知装置を備える回転機が提供され、このような回転機は、回転機の異常を早期に検知できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る異常検知装置、異常検知方法および異常検知システムは、回転機の異常を早期に検知できる。そして、本発明によれば、前記回転機の異常検知装置を備える回転機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る回転機の異常検知装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る表示部に表示される表示画面の一例である。
【図３】本実施形態に係る回転機の異常検知装置のタイミングチャートである。
【図４】本実施形態に係る回転機の異常検知装置の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る回転機の異常検知装置（以下、単に異常検知装置とも呼ぶ）ＥＤの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、異常検知装置ＥＤは、例えば、検出部１と、演算処理部２と、表示部３と、入力部４とを備える。検出部１と演算処理部２とが接続され、演算処理部２と表示部３とが接続される。入力部４は、演算処理部２に接続される。
【００２９】
検出部１は、測定対象である回転機５の振動を所定の標本化周波数で標本化して検出し、所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データを一括して演算処理部２に出力する。検出部１は、例えば、センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）と、アンプ１１（１１ａ、１１ｂ）と、標本化部１２とを有する。センサ１０とアンプ１１とが接続され、アンプ１１と標本化部１２とが接続され、標本化部１２と演算処理部２とが接続される。
【００３０】
センサ１０は、測定対象である回転機５の振動を検出する。センサ１０は、例えば、圧電セラミックス等の材料を含む振動の機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気機械変換素子である。具体的には、センサ１０は、例えばＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサおよび加速度センサ等である。センサ１０は、１または複数用いられ、本実施形態では、２つのＡＥセンサ１０ａ、１０ｂおよび２つの加速度センサ１０ｃ、１０ｄである。ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂおよび加速度センサ１０ｃ、１０ｄは、図１に示すように、タービンや圧縮機等である回転機５の本体に取り付けられる。ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂは、例えば、回転機５が圧縮機の場合に通常は離間されている２つのロータが接触するなどのロータ等の異常を検出するため、当該異常に起因するＡＥ波を検出する。加速度センサ１０ｃ、１０ｄは、前記異常を回転機５の振動の加速度を検出する。
【００３１】
アンプ１１は、センサ１０から出力された微小信号である各検出信号を増幅する。アンプ１１ａは、ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂに接続される。アンプ１１ｂは、加速度センサ１０ｃ、１０ｄに接続される。アンプ１１ａは、ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂから出力される各信号を個別に増幅して、個別に出力する。アンプ１１ｂは、加速度センサ１０ｃ、１０ｄから出力される各信号を個別に増幅して、個別に出力する。アンプ１１ａおよびアンプ１１ｂの各出力は、それぞれ標本化部１２へ出力される。
【００３２】
標本化部１２は、回転機５の振動を所定の標本化周波数で標本化し、前記全ての複数の標本化データを演算処理部２へ出力する。前記全ての複数の標本化データは、演算処理部２からの指示に従って標本化部１２から一括で出力される。本実施形態では、例えば、標本化部１２は、例えばレジスタ１２ａを有し、標本化部１２は、例えばアンプ１１ａから個別に出力されたＡＥセンサ１０ａ、１０ｂの各信号を互いに同じタイミングで各々個別に１ＭＨｚの標本化周波数で標本化し、Ａ／Ｄ変換してレジスタ１２ａに蓄積し、一方、アンプ１１ｂから個別に出力された加速度センサ１０ｃ、１０ｄの各信号を互いに同じタイミングで各々個別に２０ｋＨｚの標本化周波数で標本化し、Ａ／Ｄ変換してレジスタ１２ａに蓄積する。このようにレジスタ１２ａには、前記全ての標本化データＤａが蓄積される。標本化部１２は、レジスタ１２ａに蓄積した前記所定の期間内に検出した全ての標本化データＤａを、演算処理部２からの指示に従って、所定の期間毎に、一括して演算処理部２へ出力する。レジスタ１２ａから、前記アンプ１１ａ（ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂの各出力）のＡ／Ｄ変換された標本化データ（以下、ＡＥデータとも呼ぶ）は、ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂの各信号を１個の電子ファイルに纏めて１ファイルで、所定の信号の個数毎、例えば１０２４００個毎に演算処理部２へ一括して出力される。よって、ＡＥデータは、約０．１ｓｅｃ毎に演算処理部２へ出力される（１０２４００／１ＭＨｚ≒約０．１ｓｅｃ）。すなわち、ＡＥデータの前記所定の期間は、本実施形態では約０．１ｓｅｃである。また、レジスタ１２ａから、前記アンプ１１ｂ（加速度センサ１０ｃ、１０ｄの各出力）のＡ／Ｄ変換された標本化データ（以下、加速度データとも呼ぶ）は、加速度センサ１０ｃ、１０ｄの各信号を１個の電子ファイルに纏めて１ファイルで、所定の信号の個数毎、例えば６５５３６個毎に演算処理部２へ一括して出力される。よって、加速度データは、約３．３ｓｅｃ毎に演算処理部２へ出力される（６５５３６／２０ｋＨｚ≒約３．３ｓｅｃ）。すなわち、加速度データの前記所定の期間は、本実施形態では約３．３ｓｅｃである。
【００３３】
このような検出部１では、回転機５の振動は、センサ１０で検出されてアナログ信号でアンプ１１へ出力され、アンプ１１で当該検出信号が増幅されて標本化部１２に入力される。標本化部１２に入力された回転機５の検出信号は、標本化されてデジタル化された後に、所定のタイミングで演算処理部２へ出力される。
【００３４】
演算処理部２は、検出部１が標本化して検出した前記標本化データＤａを周波数解析し、周波数解析結果を所定の時間分、時系列順でリアルタイムに表示する画像データを生成する。演算処理部２は、例えばメモリ２１、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）２２、制御演算部２３、異常判定部２４、および画像生成部２５を有する。なお、検出部１から出力された標本化データＤａを記憶する記憶部の一例が、メモリ２１およびＨＤＤ２２である。標本化部１２とメモリ２１とが接続され、メモリ２１と制御演算部２３とが接続され、制御演算部２３と画像生成部２５とが接続される。なお、制御演算部２３の出力は、別途、異常判定部２４を経由して画像生成部２５に出力される。画像生成部２５の出力は、表示部３に出力される。ＨＤＤ２２は、制御演算部２３と接続され、画像生成部２５から画像データが入力される。
【００３５】
メモリ２１は、標本化部１２から出力された全ての標本化データＤａを一時的に記憶する記憶部である。メモリ２１に記憶された標本化データＤａは、制御演算部２３によって読み出される。メモリ２１を備えることで、標本化部１２から一括して出力された前記全ての標本化データＤａは、全て保持される。よって、標本化データＤａが全てＨＤＤ２２に保存可能となり、周波数解析部２３ａは、全ての前記標本化データＤａを使用して周波数解析することが可能となる。
【００３６】
ＨＤＤ２２は、検出部１から出力された標本化データＤａを記憶する。本実施形態では、例えばメモリ２１に記憶されている全ての標本化データＤａを、保存処理部２３ｂは、ＨＤＤ２２に保存する。また、本実施形態では、例えば検出部１から標本化データＤａを受信した時点から、ＨＤＤ２２への標本化データＤａの記憶を開始する。
【００３７】
制御演算部２３は、検出部１、演算処理部２、表示部３および入力部４の全体制御および各種演算等を行う。制御演算部２３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、前記メモリ２１が内部に機能的に構成されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびそれらの周辺回路を備えて構成される。制御演算部２３は、例えば、周波数解析部２３ａと、保存処理部２３ｂと、制御部２３ｃとを有する。本実施形態では、制御演算部２３は、ＲＯＭに記憶された異常検知プログラムを実行することにより、制御演算部２３には機能的に周波数解析部２３ａ、保存処理部２３ｂおよび制御部２３ｃが構成される。周波数解析部２３ａが制御演算部２３に機能的に構成されることにより、制御演算部２３は、周波数解析部２３ａを複数並行して機能的に構成することができ、複数の周波数解析２３ａを並行して実行できる。本実施形態では、周波数解析部２３ａおよび保存処理部２３ｂは、周波数解析の開始に応じて、例えば同時に、制御演算部２３に機能的に構成され、前記周波数解析の終了に応じて制御演算部２３から消去される。周波数解析部２３ａは、メモリ２１およびＨＤＤ２２に接続され、周波数解析部２３ａの出力は、異常判定部２４および画像生成部２５に出力される。保存処理部２３ｂは、メモリ２１およびＨＤＤ２２に接続される。
【００３８】
周波数解析部２３ａは、標本化部１２から出力された標本化データＤａを周波数解析する。本実施形態では、例えば周波数解析部２３ａは、標本化データＤａを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析し、標本化データＤａの周波数特性すなわち各周波数に対する振幅値データを出力する。
【００３９】
周波数解析部２３ａでＡＥデータの高速フーリエ変換は、例えば４０９６個毎に実行される。上記のように、ＡＥデータは１０２４００個毎にメモリ２１へ一括して入力されるので、前記所定の期間（約０．１ｓｅｃ）内にＡＥデータの高速フーリエ変換は、２５回実行される（１０２４００／４０９６＝２５）。なお、周波数解析部２３ａは、例えば前記所定の期間内に得られた２５個の高速フーリエ変換結果の平均値を使用して、前記所定の期間の高速フーリエ変換の結果とする。加速度データの高速フーリエ変換は、例えば６５５３６個毎に実行される。上記のように、加速度データは、６５５３６個毎にメモリ２１へ一括して入力されるので、前記所定の期間（約３．３ｓｅｃ）内に加速度データの高速フーリエ変換は、１回実行される。なお、周波数解析部２３ａは、終了指示入力部（入力部）４が異常検知動作を終了する指示を異常検知装置ＥＤの運転員から受け付けた場合に、ＨＤＤに保存されている全時刻の前記標本化データＤａを読出して周波数解析し、当該周波数解析結果を画像生成部２５へ出力する。
【００４０】
保存処理部２３ｂは、メモリ２１から読み出した標本化データＤａをＨＤＤ２２に保存する。制御部２３ｃは、演算処理部２の全体制御等を行う。なお、制御部２３ｃは、前記全ての標本化データＤａを一括出力する指示を標本化部１２へ出力する。本実施形態では、前記一括出力指示は、前記所定の期間毎に制御部２３ｃから標本化部１２へ出力される。制御部２３ｃは、標本化部１２に対して標本化およびＡ／Ｄ変換の開始指示を出力する。
【００４１】
異常判定部２４は、周波数解析部２３ａで周波数解析された結果を使用し、回転機５のロータ等における異常の有無を判定する。異常判定部２４は、例えば前記振幅値の最大値、平均値もしくは標準偏差値または周波数の中央値もしくは標準偏差値などの特徴量を前記周波数解析結果から抽出し、過去の異常データ、実験結果、またはシミュレーション結果等により予め設定された閾値と前記特徴量とを比較するなどして、所定の判定条件を満たすか否かを判断し、ロータ等における異常の有無を判定する。異常判定部２４は、例えば異常の判定結果として、回転機５が圧縮機の場合、前記２つのロータに接触疑いがある旨の警告メッセージ等を画像生成部２５に出力する。
【００４２】
画像生成部２５は、表示部３に表示させる画像データを生成する。画像生成部２５は、例えば、前記周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する画像データを生成する。前記画像データは、例えば前記周波数解析結果が周波数方向および前記振幅方向の二次元で表示され、さらに現在時刻直近の前記二次元の表示（前記周波数解析結果）と共に各時刻における前記周波数解析結果が時系列順で表示されることで、リアルタイムかつ三次元で表示されるデータ（以下、三次元画像データとも呼ぶ）である。図２には、表示部３に表示される表示画面３１の一例が示されている。表示画面３１には、現在時刻（図２では、Ｅ時ｅ分ε秒）の前記周波数解析結果および現在時刻より過去の各時刻（図２では、Ａ時ａ分α秒〜Ｅ時ｅ分ε秒）における前記周波数解析結果が、時系列順で表示されることで三次元でリアルタイムに表示された各センサ（図２では、ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂ、および加速度センサ１０ｃ、１０ｄが各々対応するセンサＡ〜Ｄで表記）毎の部分画像３２（三次元画像データの画像）が含まれている。表示画面３１には、所定の位置に配置された判定結果（警告メッセージ等）が表示される結果表示欄３５と、後述の凡例画像３４とが含まれる。部分画像３２には、縦軸を時刻（時間軸）、横軸を周波数軸として前記周波数解析結果が表示されている。なお、図２では、説明の都合上、センサＡに関する部分がセンサＢ〜Ｄの部分よりも大きく図示されている。各センサの部分画像３２は、前記周波数方向および前記振幅方向の二次元で表示された例えば帯状の部分画像３３が時系列順に隣接して並んで構成された平面画像である。図２の場合、最古の前記振幅値データ（二次元の帯状の部分画像３３）が部分画像３２から削除され、残りの他時刻の部分画像３３が削除された分だけスクロールされ、最新の部分画像３３は、現在時刻である部分画像３２の最下に追記される。
【００４３】
なお、本実施形態では、各周波数に対する振幅値データは、例えば各周波数位置に対する画素のモノトーンの濃淡等で表示される。前記部分画像３３は、周波数方向に、例えば振幅値の大小に対して白色から黒色に変化する濃淡で表わされた複数の画素で構成され、当該濃淡の帯となって二次元で表示される。なお、図２には、当該振幅値データと前記濃淡との関係は、表示画面３１内の所定の位置に配された凡例画像３４に表示されている。
【００４４】
なお、前記二次元で表示された帯状の部分画像３３は、例えば、周波数軸方向に並んだ２０４８個の画素で構成されている。すなわち、部分画像３３は、２０４８個の周波数についての振幅値が表示されている。周波数解析部２３ａから２０４８個を超過する個数の周波数について周波数解析結果が出力された場合には、所定の抽出処理により前記個数の周波数の中から２０４８個の周波数が選択されて、部分画像３３が生成される。例えば、４０９６個の周波数についての周波数解析結果が出力された場合には、例えば２つ毎の隣り合う周波数の間で振幅値を比較して大きい振幅値の方の周波数が採用されるなどして、２０４８個の周波数が選択されて、前記帯状の部分画像３３は、周波数軸方向に並んだ２０４８個の画素で生成される。上記の、より異常である所を示す大きい振幅値の方の周波数を採用する方法により、異常検知装置ＥＤは、異常をより好適に検知することが可能となる。
【００４５】
画像生成部２５は、終了指示入力部（入力部）４が異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けた場合には、周波数解析部２３ａが周波数解析した前記全時刻の周波数解析結果（前記振幅値データ）が入力されるので、前記全時刻の周波数解析結果の前記三次元画像データを生成し、前記三次元画像データは、ＨＤＤ２２へ転送されて保存される。
【００４６】
表示部３は、画像生成部２５からの前記画像データが入力され、周波数解析部２３ａの前記周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示する。入力部４は、演算処理部２に対して情報入力するためのマウスやキーボード等の入力機器である。入力部４は、異常検知動作を開始した後に、異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付ける終了指示入力部４ａを含む。終了指示入力部４ａは、キーボード上の所定のキーであってもよく、また、表示部３に表示された終了指示入力を受け付けるための所定領域（終了指示入力ボタン）等であってもよい。
【００４７】
図３は、異常検知装置ＥＤにおける各データのタイミングチャートである。縦軸方向には、上記のレジスタ１２ａにおける蓄積処理（図３中、“レジスタ蓄積”）、周波数解析部２３ａの周波数解析処理（図３中、“周波数解析”）、保存処理部２３ｂの保存処理（図３中、“データ保存”）、および画像生成部２５の画像生成処理と表示部３の表示処理（図３中、“周波数解析結果画像生成及び表示”）のタイミングチャートが並ぶ。横軸は、時間を表す。レジスタ１２ａには、所定の期間毎にデータが蓄積される。時刻ｔ０は、制御部２３ｃが標本化部１２に対して標本化およびＡ／Ｄ変換の開始を指示した時刻である。時刻ｔ０と、所定の期間だけ経過した時刻ｔ１との間の期間で、センサ１０（ＡＥセンサ１０ａ、１０ｂおよび加速度センサ１０ｃ、１０ｄ）は、回転機５の振動を検出し、アンプ１１（１１ａ，１１ｂ）が増幅した信号は、標本化部１２で標本化及びＡ／Ｄ変換され、標本化データＤａ（図３ではデータ１）は、レジスタ１２ａへ蓄積される。時刻ｔ１に、所定の期間内に検出した全ての複数の標本化データＤａ（データ１）は、レジスタ１２ａに蓄積され、蓄積された標本化データＤａ（データ１）は、制御部２３ｃの指示に従って、レジスタ１２ａからメモリ２１へ一括して出力される。時刻ｔ１と、前記所定の期間だけ経過したｔ３との間の期間で、上記と同様に、検出部１で前記振動検出、前記標本化及び前記Ａ／Ｄ変換が実行されて、再び標本化データＤａ（図３ではデータ２）は、レジスタ１２ａへ蓄積される。そして、時刻ｔ３に、所定の期間内に検出した全ての標本化データＤａ（データ２）は、レジスタ１２ａに蓄積され、制御部２３ｃの指示に従って、レジスタ１２ａからメモリ２１へ一括して出力される。このように、前記所定の期間毎に、当該期間内に検出した全ての複数の標本化データＤａは、レジスタ１２ａに蓄積され、前記全ての複数の標本化データＤａは、一括して出力される。時刻ｔ３以降においても同様に、データ３等のレジスタ１２ａへの蓄積および前記メモリ２１への出力が実行される。
【００４８】
一方、時刻ｔ１以降で、レジスタ１２ａから一括して出力された全ての標本化データＤａ（データ１）のメモリ２１への一時記憶が開始される。なお、周波数解析部２３ａがメモリ２１を介してレジスタ１２ａから前記標本化データＤａを受信した時点（時刻ｔ１）から、周波数解析部２３ａは、前記標本化データＤａ（データ１）の周波数解析を開始する。前記記憶部（ここでは、ＨＤＤ２２）は、メモリ２１および保存処理部２３ｂを介してレジスタ１２ａから標本化データＤａを受信した時点（時刻ｔ１）から、データ１の保存を開始する。本実施形態では、当該周波数解析および前記複数の標本化データＤａの前記記憶部への記憶は、時刻ｔ３より前の時刻ｔ２までに完了する。すなわち、標本化データＤａ（データ１）の周波数解析の開始から周波数解析の終了までの解析時間（時刻ｔ１〜ｔ２）は、前記所定の期間（時刻ｔ１〜ｔ３）よりも短く、また、標本化データＤａ（データ１）の前記記憶の開始から前記記憶の終了までの記憶時間は、前記所定の期間（時刻ｔ１〜ｔ３）よりも短い。このように前記解析時間および前記記憶時間が前記所定の期間より短いことで、標本化部１２から一括して出力された前記全ての標本化データＤａは、全て周波数解析されることが可能となり、かつ全て記憶部に記憶されることが可能となる。時刻ｔ１以降の時刻ｔ３、ｔ５、・・・等においても、前記所定の期間毎に、周波数解析部２３ａは、全ての標本化データＤａ（データ２、データ３、・・・・等）を全て周波数解析し、保存処理部２３ｂは、前記全ての標本化データＤａ（データ２、データ３、・・・等）を全てＨＤＤ２２へ保存させる。なお、これらデータ２、データ３、・・・等における解析時間および記憶時間も、前記所定の期間より短い。
【００４９】
時刻ｔ２に周波数解析部２３ａが前記標本化データＤａ（データ１）の全ての前記周波数解析を終了したことから、時刻ｔ２以降で、周波数解析部２３ａから異常判定部２４および画像生成部２５に向けて前記周波数解析結果の出力が開始される。そこで時刻ｔ２以降で、異常判定部２４は、前記異常判定を開始し、画像生成部２５は、各センサのデータ１の前記周波数解析結果について部分画像３３を作成する。また、画像生成部２５は、時系列順でリアルタイムに表示する部分画像３２（三次元画像データの画像）および表示画面３１を生成して表示部３へ出力する。なお、異常判定部２４による異常判定結果が画像生成部２５に入力されている場合は、画像生成部２５は、前記異常判定結果も使用して前記表示画面３１の画像データの画像生成を行う。その後、表示部３は、前記表示画面３１を表示する。なお、本実施形態では、画像生成部２５における前記表示画面３１の画像データを作成するために要する時間が前記所定の期間よりも長くなり、前記表示画面３１の画像データを作成している間に複数の前記周波数解析が終了し、複数の前記周波数解析結果が得られる場合がある。この場合、本実施形態では、画像生成部２５は、最新の前記周波数解析のみを用いて前記表示画面３１の画像データを生成する。例えば図３で、データ１の前記周波数解析が使用された前記表示画面３１の画像データの生成が終了する時刻ｔ７は、データ２について周波数解析が終了する時刻ｔ４とデータ３について周波数解析が終了する時刻ｔ６よりも後であるので、時刻ｔ７にはデータ２の周波数解析結果とデータ３の周波数解析結果とが取得されている。この場合、画像生成部２５は、最新の前記周波数解析結果であるデータ３についての周波数解析結果の画像データ（部分画像３３）のみを用いて、前記表示画面３１の画像データを生成する。よって、時刻ｔ７で、画像生成部２５は、データ２の周波数解析結果を用いることなく、データ３を用いて表示画面３１の画像データの生成を開始し、表示部３は、当該表示画面３１を表示する。時刻ｔ７以降においても、同様に、こうした異常判定部２４による前記異常判定、画像生成部２５による前記表示画面３１の画像データの生成、および、表示部３における前記表示画面３１の表示が実行される。
【００５０】
図４に、異常検知装置ＥＤの動作フロー図を示す。図４（ａ）は、標本化部１２における動作フロー図であり、図４（ｂ）は、周波数解析部２３ａ、保存処理部２３ｂおよび異常判定部２４における動作フロー図であり、図４（ｃ）は、画像生成部２５および表示部３における動作フロー図である。これら図４（ａ）ないし図４（ｃ）の各動作フローは、並行して実行される。
【００５１】
図４（ａ）では、まず演算処理部２（制御部２３ｃ）は、標本化部１２にアンプ１１の出力に対する標本化およびＡ／Ｄ変換の開始指示を出力し、センサ１０は、回転機５の振動を検出し、アンプ１１が増幅した信号は、標本化およびＡ／Ｄ変換され、標本化データＤａのレジスタ１２ａへの蓄積が開始される（ステップＳ１１）。なお、この時点から、標本化およびＡ／Ｄ変換された標本化データＤａのレジスタ１２ａに蓄積された数（以下、Ａ／Ｄ変換データ取得個数とも呼ぶ）は、ゼロから増加を始める。次に、Ａ／Ｄ変換データ取得個数が前記所定の個数（ＡＥデータでは１０２４００個、加速度データでは６５５３６個）となったか否かが、制御部２３ｃによって判断される（ステップＳ１３）。蓄積数が前記所定の個数に至っていない場合（ステップＳ１３でＮＯ）は、ステップＳ１３の判断が繰り返されて、その間に標本化データＤａがレジスタ１２ａへ蓄積されてＡ／Ｄ変換データの取得個数が増加する。そして、蓄積数が前記所定の個数である場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）は、レジスタ１２ａから演算処理部２（メモリ２１）へ前記所定の期間内に検出された全ての標本化データＤａは（所定の期間毎に）、一括して出力される（ステップＳ１５）。その後、Ａ／Ｄ変換データの取得個数がリセットされ（ステップＳ１７）、入力部（終了指示入力部）４が異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けたか否かが制御部２３ｃで判断される（ステップＳ１９）。異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けていない場合（ステップＳ１９でＮＯ）は、ステップＳ１３からの上記のフローが実行され、ステップＳ１５の前記所定の期間毎に当該期間内に検出した全ての複数の標本化データＤａが一括して出力される処理等が繰り返される。異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けた場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）は、異常検知装置ＥＤは、所定の終了前処理を経て、異常検知動作を終了する。
【００５２】
図４（ｂ）では、まず周波数解析用のデータであるレジスタ１２ａからの前記所定期間内の全標本化データＤａがメモリ２１に記憶されているか否かが、制御部２３ｃにより判断される（ステップＳ２１）。この判断の結果、記憶されていない場合（ステップＳ２１でＮＯ）は、ステップＳ２１の判断が繰り返され、一方、前記判断の結果、記憶されている場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）は、周波数解析部２３ａは、前記所定期間内の全標本化データＤａにおける所定時間間隔（例えば１秒等の周波数解析結果の傾向（トレンド）を把握するために充分な時間間隔）の標本化データＤａに対し周波数解析を行い（ステップＳ２３ａ）、並行して、保存処理部２３ｂが前記所定期間内の全標本化データＤａを全てＨＤＤ２２に保存する（ステップＳ２３ｂ）。周波数解析部２３ａが周波数解析を行った後に、異常判定部２４は、当該周波数解析結果を使用して回転機５のロータ等の異常の有無を判定する（ステップＳ２５）。その後、入力部（終了指示入力部）４が異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けたか否かが制御部２３ｃで判断される（ステップＳ２７）。異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けていない場合（ステップＳ２７でＮＯ）は、ステップＳ２１からの上記のフローが繰り返され、異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けた場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）は、異常検知装置ＥＤは、所定の終了前処理を経て、異常検知動作を終了する。なお、周波数解析部２３ａは、前記所定の終了前の処理において、ＨＤＤに保存されている前記全時刻の前記標本化データＤａを読出して周波数解析し、当該周波数解析結果を画像生成部２５へ出力する（ステップＳ２９）。
【００５３】
図４（ｃ）では、まず、周波数解析結果のデータが入力されたか否かが、画像生成部２５により判断される（ステップＳ３１）。周波数解析結果のデータが入力されていない場合（ステップＳ３１でＮＯ）は、ステップＳ３１の判断が繰り返され、周波数解析結果のデータが入力された場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）は、前記表示画面３１の画像データの画像生成が行われ（ステップＳ３３）、前記画像データが表示部３に出力され、表示部３は、前記画像データの表示を行う（ステップＳ３５）。なお、異常判定部２４による異常判定結果が画像生成部２５に入力されている場合は、画像生成部２５は、前記異常判定結果も使用して前記表示画面３１の画像データの画像生成を行う。その後、入力部（終了指示入力部）４が異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けたか否かが、制御部２３ｃで判断される（ステップＳ３７）。異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けていない場合（ステップＳ３７でＮＯ）は、ステップＳ３１からの上記のフローが繰り返され、異常検知動作を終了する指示を運転員から受け付けた場合（ステップＳ３７でＹＥＳ）は、異常検知装置ＥＤは、所定の終了前処理を経て、異常検知動作を終了する。なお、画像生成部２５は、前記所定の終了前の処理において、周波数解析部２３ａが周波数解析した前記全時刻の周波数解析結果（前記振幅値データ）が入力されるので、前記全時刻における周波数解析結果（前記振幅値データ）の前記三次元画像データを生成し、前記画像データをＨＤＤ２２へ転送する（ステップＳ３９）。このように、前記所定の終了前の処理において前記全時刻における周波数解析結果の前記三次元画像データが生成されてＨＤＤ２２へ転送されることで、前記周波数解析中に前記周波数解析結果が得られる毎に前記周波数解析結果をＨＤＤ２２へ保存する場合と比べて、制御部２３ｃにおける前記ＨＤＤ２２への保存の処理負荷を軽減できる。
【００５４】
上記実施形態で述べた回転機の異常検知装置、異常検知プログラムおよび異常検知方法は、回転機の振動が標本化されて検出された標本化データの周波数解析結果を時系列順でリアルタイムに表示するので、回転機における動作状態の時間的推移が略リアルタイムで表示され、運転員が回転機の動作状態における時間的変化を発見することが可能となることから、回転機の異常を早期に検知できる。
【００５５】
なお、上記実施形態では、アンプ１１ａ、アンプ１１ｂおよび標本化部１２は、演算処理部２の外部に存在していたが、演算処理部２内に組み込まれてもよい。また、上記実施形態では、運転員から異常検知動作を終了する指示を受け付けた後に、画像生成部２５からの周波数解析結果の表示画像データがＨＤＤ２２に保存されたが、周波数解析部２３ａは、前記前記周波数解析結果が得られる毎に前記周波数解析結果自体をＨＤＤ２２に保存してもよい（図１の破線矢印で示されたデータフロー）。この場合、周波数解析部２３ａは、検出部１から（メモリ２１を経て）標本化データＤａを受信した時点以降で、周波数解析部２３ａからＨＤＤ２２に、前記周波数解析結果の保存が開始されてよい。また、上記実施形態において、制御演算部２３が、ＲＯＭに記憶された異常検知プログラムを実行することにより、制御演算部２３に機能的に異常判定部２４、画像生成部２５等も構成されてよい。
【００５６】
また、上述では、一実施形態として、検出部１、演算処理部２、表示部３および入力部４を一体的に備える異常検知装置ＥＤであったが、他の一実施形態として、検出部１、演算処理部２、表示部３および入力部４を相互に通信可能に複数の装置に分けた異常検知システムであってもよい。このような異常検知システムは、例えば、上述の検知部１と演算処理部２と入力部４とを備える異常検知本体装置と、前記異常検知本体装置と相互に通信可能であり、上述の表示部３を備える端末装置とを備える。また例えば、異常検知システムは、上述の検知部１とメモリ２１、ＨＤＤ２２および制御演算部２３を有する第１演算処理部と入力部４とを備える異常検知本体装置と、前記異常検知本体装置と相互に通信可能であり、上述の異常判定部２４および画像生成部２５を有する第２演算処理部と表示部３とを備える端末装置とを備える。また例えば、異常検知システムは、上述の検知部１とメモリ２１、ＨＤＤ２２、制御演算部２３および異常判定部２４を有する第１演算処理部と入力部４とを備える異常検知本体装置と、前記異常検知本体装置と相互に通信可能であり、上述の画像生成部２５を有する第２演算処理部と表示部３とを備える端末装置とを備える。また例えば、異常検知システムは、上述の検知部１と演算処理部２と演算処理部２に対して情報入力する第１入力部とを備える異常検知本体装置と、前記異常検知本体装置と相互に通信可能であり、上述の表示部３と終了指示入力部４ａを有する第２入力部とを備える端末装置とを備える。このような異常検知システムも上述の異常検知装置ＤＥと同様の作用効果を奏する。
【００５７】
本発明を表現するために、上記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、当業者であれば上記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】
【００５８】
１  検出部
２１  メモリ（記憶部）
２２  ＨＤＤ（記憶部）
２３  制御演算部（プロセッサ）
２３ａ  周波数解析部
３  表示部
４ａ  終了指示入力部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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