(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の所定のサンプリング周波数で記録した振動時系列データに帯域制限を行う前処理手段と、
帯域制限処理を行った振動時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ点の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の実運転点群にデータ変換する実運転点群変換手段と、
前記回転機械の回転速度と同じ周波数で回転する単一周波数正弦波に対する所定のサンプリング周波数で生成された正弦波時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の円状点群にデータ変換する円状点群変換手段と、
所定の時間における実運転点群の点から次の運転点へ実運転ベクトルを作成する実運転ベクトル作成手段と、
前記所定の時間における実運転群の前記点に最も近い円状点群の点から次の点へ円状点群ベクトルを作成する円状点群ベクトル作成手段と、
前記実運転ベクトルが前記円状点群ベクトルに対して成す角度θを用いて１−（cosθ−１）２を計算して前記実運転点群一周分の各運転点に渡って瞬時評価値を求めると共に、該瞬時評価値の平均値を算出する演算手段と、
前記瞬時評価値の平均値が閾値に達した時に前記回転機械に異常が発生したと判定する評価手段と、
を備え、
前記ｎ次元のｎは、ｎ≧２ｋ＋１（但し、ｋは１以上の整数）を満たすことを特徴とする回転機械の異常診断装置。
【請求項２】
前記ｎ次元は５次元である請求項１に記載の回転機械の異常診断装置。
【請求項３】
前記前処理手段による帯域制限は、直流の周波数（０Ｈｚ）から前記回転機械の回転速度の１０倍の周波数の範囲で行う請求項１または２に記載の回転機械の異常診断装置。
【請求項４】
前記時間遅れは、前記サンプリング周波数を前記回転機械の回転速度に相当する周波数の１０倍で除した整数値である請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の回転機械の異常診断装置。
【請求項５】
前記閾値は、０．５〜０．７である請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の回転機械の異常診断装置。
【請求項６】
回転機械の所定のサンプリング周波数で記録した振動時系列データに帯域制限を行う前処理ステップと、
帯域制限処理を行った振動時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ点の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の実運転点群にデータ変換する実運転点群変換ステップと、
前記回転機械の回転速度と同じ周波数で回転する単一周波数正弦波に対する所定のサンプリング周波数で生成された正弦波時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の円状点群にデータ変換する円状点群変換ステップと、
所定の時間における実運転点群の点から次の運転点へ実運転ベクトルを作成する実運転ベクトル作成ステップと、
前記所定の時間における実運転群の前記点に最も近い円状点群の点から次の点へ円状点群ベクトルを作成する円状点群ベクトル作成ステップと、
前記実運転ベクトルが前記円状点群ベクトルに対して成す角度θを用いて１−（cosθ−１）２を計算して前記実運転点群一周分の各運転点に渡って瞬時評価値を求めると共に、該瞬時評価値の平均値を算出する演算ステップと、
前記瞬時評価値の平均値が閾値に達した時に前記回転機械に異常が発生したと判定する評価ステップと、
を備え、
前記ｎ次元のｎは、ｎ≧２ｋ＋１（但し、ｋは１以上の整数）を満たすことを特徴とする回転機械の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンやポンプ等の回転機械の異常を診断するための異常診断装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転機械の異常を診断する方法として、絶対判定方法、相対判定方法、および相互判定方法が知られている。
【０００３】
絶対判定方法は、回転機械の異常の種類に関係なく、振動の大きさのみで判定するものである。絶対判定方法は、基準が決まっているため、判定が容易であるが、回転機械の規模などにより判定が異なるという欠点がある。
【０００４】
相対判定方法は、正常状態での振動値を基準にして、正常状態の２〜３倍を超えたら注意レベルとなり、精密診断を実施すると共に異常の進行状態を監視強化し、危険レベルに達する前に修理を行うものである。相対判定方法は、絶対判定方法より精度が高いが、経験値による判定のため、根拠が曖昧である。
【０００５】
相互判定方法は、同じ回転機械で同じ測定点の振動を比較して判定するものであり、振動数値で２倍以上の差がある時に異常と判定するものである。絶対判定方法は、相対判定方法より精度が高いが、適用できる回転機械が限られるという欠点がある。
【０００６】
また、従来、特許文献１に記載されているような時系列データの異常監視装置や異常監視方法等が提案されている。この技術は、時系列データからｎ次元状態空間に埋め込み処理を行い、現在のベクトルと近傍空間のベクトルの平行度を比較して、閾値を超えたら異常と判断するものと認められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２１１００２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、上記した従来の技術は、いずれも、定常回転する回転機械には適用できるが、回転速度制御する回転機械の異常を評価することができないという問題があった。
また、特許文献１に記載の技術は、ｎ次元ベクトル空間の具体的な次元数が示されておらず、近傍空間のベクトル探査が複雑であるという問題をある。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、定常回転する機器だけでなく、回転速度制御を行う回転機器についても容易に異常を評価することのできる回転機械の異常診断装置およびその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】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明に係る回転機械の異常診断装置は、回転機械の所定のサンプリング周波数で記録された振動時系列データに帯域制限を行う前処理手段と、帯域制限処理を行った振動時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ点の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の実運転点群にデータ変換する実運転点群変換手段と、前記回転機械の回転速度と同じ周波数で回転する単一周波数正弦波に対する所定のサンプリング周波数で生成された正弦波時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の円状点群にデータ変換する円状点群変換手段と、所定の時間における実運転点群の点から次の運転点へ実運転ベクトルを作成する実運転ベクトル作成手段と、前記所定の時間における実運転群の前記点に最も近い円状点群の点から次の点へ円状点群ベクトルを作成する円状点群ベクトル作成手段と、前記実運転ベクトルが前記円状点群ベクトルに対して成す角度θを用いて１−（cosθ−１）２を計算して前記実運転点群一周分の各運転点に渡って瞬時評価値を求めると共に、該瞬時評価値の平均値を算出する演算手段と、前記瞬時評価値の平均値が閾値に達した時に前記回転機械に異常が発生したと判定する評価手段と、を備え、前記ｎ次元のｎは、ｎ≧２ｋ＋１（但し、ｋは１以上の整数）を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る回転機械の異常診断装置において、前記ｎ次元は５次元であるのが好ましい。
【００１２】
本発明に係る回転機械の異常診断装置において、前記前処理手段による帯域制限は、直流の周波数（０Ｈｚ）から前記回転機械の回転速度に相当する周波数の１０倍の周波数の範囲で行うのが好ましい。
【００１３】
本発明に係る回転機械の異常診断装置において、前記時間遅れは、前記サンプリング周波数を前記回転機械の回転速度に相当する周波数の１０倍で除した整数値であるのが好ましい。
【００１４】
本発明に係る回転機械の異常診断装置において、前記閾値は、０・６であるのが好ましい。
【００１５】
本発明に係る回転機械の異常診断方法は、回転機械の所定のサンプリング周波数で記録された振動時系列データに帯域制限を行う前処理ステップと、帯域制限処理を行った振動時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ点の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の実運転点群にデータ変換する実運転点群変換ステップと、前記回転機械の回転速度と同じ周波数で回転する単一周波数正弦波に対する所定のサンプリング周波数で生成された正弦波時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の円状点群にデータ変換する円状点群変換ステップと、所定の時間における実運転点群の点から次の運転点へ実運転ベクトルを作成する実運転ベクトル作成ステップと、前記所定の時間における実運転群の前記点に最も近い円状点群の点から次の点へ円状点群ベクトルを作成する円状点群ベクトル作成ステップと、前記実運転ベクトルが前記円状点群ベクトルに対して成す角度θを用いて１−（cosθ−１）２を計算して前記実運転点群一周分の各運転点に渡って瞬時評価値を求めると共に、該瞬時評価値の平均値を算出する演算ステップと、前記瞬時評価値の平均値が閾値に達した時に前記回転機械に異常が発生したと判定する評価ステップと、を備え、前記ｎ次元のｎは、ｎ≧２ｋ＋１（但し、ｋは１以上の整数）を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、定常回転する機器だけでなく、回転速度制御（インバータ制御）を行う回転機械についても、容易に回転機械の異常の発生を評価することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法において、実運転点群変換手段による実運転点群への変換処理を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法において、円状点群変換手段による円状点群への変換処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法において、実運転ベクトル作成手段による実運転ベクトルの作成処理と円状点群ベクトル作成手段による円状点群ベクトルの作成処理を説明するための図である。
【図６】比較例において、第１の運転パターンの場合の回転機械の振動速度と付加重量との関係を示す図である。
【図７】比較例において、第２の運転パターンの場合の回転機械の振動速度と付加重量との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法において、第１の運転パターンの場合の回転機械の振動速度と付加重量との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法において、第２の運転パターンの場合の回転機械の振動速度と付加重量との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法において、第３の運転パターンの場合の回転機械の振動速度と付加重量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断装置１０の構成について説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断装置１０は、回転機械に取り付けた振動センサから時系列データを有線または無線で受け取る入力部１１と、入力部１１に入力されたデータおよび計算処理結果データを記憶格納する記憶部１２と、異常診断装置１０全体の制御を行う制御部１３と、異常診断結果の表示および異常診断装置１０の状態表示を行う表示部１４、とを備えて構成されている。
【００２１】
制御部１３は、回転機械の所定のサンプリング周波数で記録された振動時系列データに帯域制限を行う前処理手段と、帯域制限処理を行った振動時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ点の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の実運転点群にデータ変換する実運転点群変換手段と、前記回転機械の回転速度と同じ周波数で回転する単一周波数正弦波に対する所定のサンプリング周波数で生成された正弦波時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素の各振幅値を各々ｎ次元の座標値とするｎ次元ベクトル空間の円状点群にデータ変換する円状点群変換手段と、所定の時間における実運転点群の点から次の運転点へ実運転ベクトルを作成する実運転ベクトル作成手段と、前記所定の時間における実運転群の前記点に最も近い円状点群の点から次の点へ円状点群ベクトルを作成する円状点群ベクトル作成手段と、前記実運転ベクトルが前記円状点群ベクトルに対して成す角度θを用いて１−（cosθ−１）２を計算して、前記実運転点群一周分の各運転点に渡って瞬時評価値を計算すると共に、該瞬時評価値の平均値を算出する演算手段と、前記瞬時評価値の平均値が閾値に達した時に前記回転機械に異常が発生したと判定する評価手段と、を備えている。
【００２２】
次に、図２〜図５を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断方法について説明する。
【００２３】
まず、図２のステップ１（Ｓ１）に示すように、異常診断装置１０の入力部１２は、計測された時系列データ名または新規に計測する時系列、サンプリング周波数（１秒間に取込むデータ数）、回転機械の回転速度、および過去に記憶して蓄積した診断対象機械の評価データなどを取得し、入力する。
【００２４】
この時、サンプリング周波数は、実験および現場における振動計測で一般的に使用される周波数の範囲である５００Ｈｚ〜１００ｋＨｚを目安とする。また、回転機械の回転速度は、回転速度が変化する機械の場合、運転している時の回転速度を入力する。
【００２５】
次に、図２のステップ２（Ｓ２）に示すように、制御部１３の前記前処理手段は、指定された振動時系列データを記憶部１２に記憶格納し、回転機械の状態を診断するための演算の前処理として、該記憶格納した振動時系列データに対する帯域制限を行う。
【００２６】
具体的には、回転機械のサンプリング周波数ｆsで記録された振動時系列データに、ローパスフィルタにより帯域制限を行う。帯域制限は、次式（１）、（２）に示すように、直流（ＤＣ）の周波数（０Ｈｚ）から回転機械に相当する周波数の回転速度の１０倍の周波数ｆupperの範囲で行う。
ｆupper＝１０×ｆｒ      （１）
ｆr＝ρ／６０            （２）
ここで、ｆupperは帯域制限をする周波数の上限値（Ｈｚ）、ｆrは回転速度に相当する周波数（Ｈｚ）、ρは回転機械の回転速度（ｒｐｍ）である。
【００２７】
次に、図２のステップ３（Ｓ３）に示すように、制御部１３は、振動時系列データを５次元ベクトル空間の点群にデータ変換してベクトルを作成するデータ変換処理を行う。この時、前記実運転点群変換手段による実運転点群への変換処理、前記円状点群変換手段による円状点群への変換処理、前記実運転ベクトル作成手段による実運転ベクトルの作成処理、および前記円状点群ベクトル作成手段による円状点群ベクトルの作成処理が行われる。
【００２８】
図３に示されているように、前記実運転点群変換手段による実運転点群への変換処理では、ローパスフィルタで前処理を行った振動時系列データ（図３（ａ）参照）から、等間隔の時間遅れτを有する５個の要素を持つ５次元ベクトル空間の実運転点群（図３（ｂ）参照）にデータ変換される。
【００２９】
この時に変換した次元を５次元に設定した根拠は、時系列データをベクトルに変換して解析する手法として使用したターケンスの埋め込み定理にある。この定理では、ｎ次元の座標系に変換されたベクトルが機械の運転状態を表す力学系の埋め込み(変換)になるためには、十分条件としてｎ≧２ｋ＋１を満たすことが示されている。そのため、本発明では、２×２＋１＝５次元の埋め込み（変換）を行うこととした。
【００３０】
なお、時間遅れは、２次元や３次元の場合には視覚的に決定することが可能であるが、４次元以上の場合には代数計算が必要となる。そこで、５次元における時間遅れτの計算では、正弦波を利用して、２次元の時間遅れτ(2)で変換された２次元座標上の図が円になることに着目し、ｎ次元の時間遅れτ(n)で変換されたｎ次元座標上の図が円となる関係を式を立てて解析した。その結果、複数得られた値のうち、時間遅れが０に最も近い次式（３）で与えられる値τ(n)がｎ次元の時間遅れとして適していると判断した。
τ(n)＝２τ(2)／ｎ          （３）
【００３１】
この式によれば、５次元における時間遅れは、正弦波では２τ(2)／５となり、１／１０周期に相当する。そこで、５次元における時間遅れτは、次式（４）により求められると判断した。
τ＝ｆs／(１０×ｆr)          （４）
ここで、τは時間遅れ（整数値）で、ｆsはサンプリング周波数 （Ｈｚ）、ｆrは回転速度に相当する周波数 （Ｈｚ）である。
【００３２】
図４に示されているように、前記円状点群変換手段による円状点群への変換処理では、回転機械の回転速度と同じ周波数で回転する単一周波数の正弦波に対するサンプリング周波数ｆsで生成された正弦波時系列データｂ(t)（図４（ａ）参照）から、等間隔の時間遅れτを有する５個の対をもって５次元ベクトル空間の円状点群（図４（ｂ）参照）にデータ変換される。これらの点群は単一周波数で回転する機械の振動に対するもので、点群は円状の点群になり、回転機械が一回転すると円状点群に沿って運転点が一回転する。
【００３３】
この場合、正弦波時系列データｂ(t)は、次式（５）で表される。
ｂ（t）=Asinπｔ／５τ          （５）
ここで、Aは、振幅（＝振動時系列データの時間ｔにおける運転点の原点からの距離）、τは、振動時系列データと同じ時間遅れ、ｔは、時刻である。
【００３４】
また、正弦波時系列データをb1、b2、・・・bi、・・・,bn、・・・とすると、５次元ベクトル空間の点群Si ＝(vi,wi,xi,yi,zi)は以下のように表される。
S1＝{b1,b(1+τ),b(1+2τ),b(1+3τ),b(1+4τ)}
S2＝{b2,b(2+τ),b(2+2τ),b(2+3τ),b(2+4τ)}
・・・・・・・・・・
Si＝{bi,b(i+τ),b(i+2τ),b(i+3τ),b(i+4τ)}
・・・・・・・・・・
Sn＝{bn,b(n+τ),b(n+2τ),b(n+3τ),b(n+4τ)}
・・・・・・・・・・
【００３５】
図５に示されているように、前記実運転ベクトル作成手段による実運転ベクトルの作成処理では、時間ｔにおける実運転の点Ａから次の運転点Ｂへ実運転ベクトルＲが作成される。
また、前記円状点群ベクトル作成手段による円状点群ベクトルの作成処理では、時間ｔにおける実運転の点Ａに最も近い円状点群の点Ｃが見つけられ、この円状点群の点Ｃから次の点Ｄへ円状点群ベクトルＳが作成される。
【００３６】
次に、図２のステップ４（Ｓ４）に示すように、制御部１３は、円状点群ベクトルＳに対する実運転ベクトルＲの偏りを評価値として演算する処理を行い、前記演算手段による瞬時評価値EVintの計算と該瞬時評価値の平均値EVaveの算出が行われる。
【００３７】
図５に示されているように、前記演算手段による瞬時評価値EVintの計算では、円状点群ベクトルＳと実運転ベクトルＲとの角度θの余弦（ｃｏｓθ）が用いられ、瞬時評価値EVintは次式（６）により求められる。
EVint＝1−（cosθ−1）２          （６）
【００３８】
前記演算手段による瞬時評価値EVintの計算が前記実運転点群一周分の各運転点に渡って行われた後、前記演算手段によって該各運転点の瞬時評価値EVintの平均値EVaveが算出される。
【００３９】
次に、図２のステップ５（Ｓ５）に示すように、制御部１３の前記評価手段は、平均評価値EVaveが予め設定された閾値に達したと判定した場合には、回転機械に異常が発生したと評価し、表示部１４にその旨を表示・出力する。
その後、引き続き計測・診断を継続する場合は、前記ステップ１（Ｓ１）に戻り、計測・診断を中止する場合は一連の処理を終了する。  
【実施例】
【００４０】
本実施例では、回転機械として市販の小型軸流送風機を使用し、該送風機の羽根車の一部に重量０〜７ｇの重りを付加することで強制的にアンバランスを発生させた状態で、本発明の実施の形態に係る異常診断装置１０を使用して前記送風機の異常を診断した。
【００４１】
小型軸流送風機の仕様、試験方法、および試験結果を以下に説明する。
（１）小型軸流送風機の仕様
・メーカー：ミツヤ送風機
・形式：ＴＳ４５型
・風量：７００ｍ３／ｈ
・静圧：１６０Ｐａ
・モータ容量：８０Ｗ（３φ２００Ｖ）
・羽根直径：３２０ｍｍ
・羽根重量：１．２ｋｇ
【００４２】
（２）試験方法
・定格（商用５０Ｈｚ）運転時の回転速度１，４４２ｒｐｍ（回転速度に相当する周波数２４Ｈｚ）の軸流ファンを使用した。
・振動センサは吐出側のモータカバーに設置した。
【００４３】
・軸流ファンの回転バランスの異常（振動増大）発生の要因となる羽根への付着物などと置き換えるため、軸流ファンの羽根の一箇所に付加重量０ｇ、２ｇ、３ｇ、５ｇ、７ｇの重りをそれぞれ取り付けて運転した。
【００４４】
・軸流ファンの運転パターンとして３つの運転パターンを設定し、第１の運転パターンを定格（商用５０Ｈｚ）運転（回転速度１，４４２ｒｐｍ、回転周波数２４Ｈｚ）とし、第２の運転パターンをインバータ周波数３０Ｈｚ運転（回転速度８０８ｒｐｍ、回転周波数１３．５Ｈｚ）とし、第３の運転パターンをインバータ周波数５５Ｈｚ運転（回転速度１，５２１ｒｐｍ、回転周波数２５Ｈｚ）とした。
【００４５】
・高周波数成分をローパスフィルタでカットする帯域制限の上限値は、前記第１の運転パターンの場合に２４０Ｈｚ(=２４Ｈｚ×１０)、前記第２の運転パターンの場合に１３５Ｈｚ(=１３．５Ｈｚ×１０)、前記第３の運転パターンの場合に２５０Ｈｚ(=２５Ｈｚ×１０)とした。
・振動時系列データのサンプリング周波数は２，５６０Ｈｚであり、遅れ時間τは  ６×２，５６０Ｈｘ／１，４４２ｒｐｍ≒１１とした。
【００４６】
・振動時系列データを５次元ベクトル空間へ変換する遅れ時間τと１周の運転点は、前記第１の運転パターンの場合に  τ=１１≒２，５６０／（１，４４２ｒｐｍ／６０）÷１０で１周１０７点、前記第２の運転パターンの場合に、τ=１９≒２，５６０／（８０８ｒｐｍ／６０）÷１０で１周１９０点、前記第３の運転パターンの場合に、τ=１０≒２，５６０／（１，５２１ｒｐｍ／６０）÷１０で１周１０１点とした。
【００４７】
なお、軸流ファンの振動速度の管理値は初期値の２倍とし、振動速度は、振動計で一般的に採用される、振動加速度の計測値から周波数領域で積分した値を使用した。また、対象とする周波数範囲はＤＣ〜２５０Ｈｚとした。
【００４８】
（３）試験結果
まず、比較例として、従来の相対判定方法のように、振動速度によって前記軸流送風機の異常を診断した。この比較例では、図６に示すように、前記第１の運転パターンにおいて、付加重量０ｇの振動速度が１５ｍｍ／ｓであったことから、この値を初期値とした。
【００４９】
また、従来の相対判定方法では、点検などの注意を要する振動速度の管理値が、初期値の２〜３倍の値に設定されるのが一般的であることから、前記軸流送風機の管理値を初期値の２倍の３０ｍｍ／ｓに設定した。
【００５０】
その結果、図６に示すように、前記第１の運転パターンの場合、管理値の直線と振動速度の曲線との交点から、約２．５ｇの付加重量で振動速度が管理値に達したため、約２．５ｇの付加重量が、前記軸流送風機の正常状態と異常状態の境界点であるとみなした。
【００５１】
また、図７に示すように、前記第２の運転パターンの場合、０〜７ｇの範囲のすべての付加重量において振動速度が管理値以下になったため、比較例では、付加重量による前記軸流送風機の異常（アンバランス）状態を判定できないことも分かった。
【００５２】
次に、上記した本発明の実施の形態に係る異常診断装置１０および異常診断方法によって、前記第１〜第３の３つの運転パターンの場合の前記軸流送風機について異常を診断した。
【００５３】
図８は、０〜７ｇの重りをそれぞれ付加した前記軸流送風機を前記第１の運転パターンで運転させた時の付加重量（ｇ）と平均評価値EVaveとの関係を、ローパスフィルタによる帯域制限をした場合とローパスフィルタによる帯域制限をしない場合について試験した結果を示す図である。図８によれば、ローパスフィルタによる帯域制限をした場合、付加重量が２．５ｇの時に平均評価値EVaveが０．７程度の値になるため、平均評価値EVaveの閾値を０．７に設定することで、前記軸流送風機の異常を判定できることが分かる。
【００５４】
また、図９は、０〜７ｇの重りをそれぞれ付加した前記軸流送風機を前記第２の運転パターンで運転させた時の付加重量（ｇ）と平均評価値EVaveとの関係を、ローパスフィルタによる帯域制限をした場合とローパスフィルタによる帯域制限をしない場合について試験した結果を示す図である。図９によれば、ローパスフィルタによる帯域制限をした場合、付加重量が２．５ｇの時に平均評価値EVaveが０．５程度の値になるため、平均評価値EVaveの閾値を０．５に設定することで、前記軸流送風機の異常を判定できることが分かる。
【００５５】
さらに、図１０は、０〜７ｇの重りをそれぞれ付加した前記軸流送風機を前記第３の運転パターンで運転させた時の付加重量（ｇ）と平均評価値EVaveとの関係を、ローパスフィルタによる帯域制限をした場合とローパスフィルタによる帯域制限をしない場合について試験した結果を示す図である。図１０によれば、ローパスフィルタによる帯域制限をした場合、付加重量が２．５ｇの時に平均評価値EVaveが０．７程度の値になるため、平均評価値EVaveの閾値を０．７に設定することで、前記軸流送風機の異常を判定できることが分かる。
【００５６】
上記試験結果により、回転機械の異常を判定する際の平均評価値EVaveの閾値を０．５〜０．７の範囲に設定すれば、前記第１〜第３のすべての運転パターンにおいて、回転機械の異常を評価できることが分かった。
【００５７】
ここで、図８において仮に前記閾値を０．５〜０．７の中央値の０．６に設定した場合、正常状態と異常状態の境界点が付加重量１．８ｇとなり、比較例における正常状態と異常状態の境界点である付加重量２．５ｇより２８％減となるため、従来の相対判定方法と比べて付加重量比で２８％小さいアンバランス状態（動的バランスの回転偶力が小さい）において異常を検知することができる。したがって、本実施例によれば、従来の相対判定方法と比べて早期に異常を検知することができる。
【００５８】
上記したように、本発明の実施の形態に係る回転機械の異常診断装置１０および異常診断方法は、回転機械の振動の大きさや回転速度に関係しないことから、定常回転する機器だけでなく、回転速度制御（インバータ制御）を行う回転機械についても、同じ方法で回転機械の異常を評価することができる。また、早期の予防保全が可能になり、機械の修理・交換などのメンテナンス計画を効率よく行うことができ、回転機械の長寿命化を図ることができる。
【００５９】
なお、上記した本発明の実施の形態の説明において、前記実運転点群変換手段や前記円状点群変換手段は、時系列データから時間遅れの５次元ベクトル空間の点群に対してデータ変換処理しているが、本発明は必ずしも５次元ベクトル空間に限定されるものではなく、ｎ≧２ｋ＋１（但し、ｋは１以上の整数）を満たすｎ次元ベクトル空間であれば良い。
【００６０】
また、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る回転機械の異常診断装置および異常診断方法における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６１】
１０  異常診断装置
【要約】      （修正有）【課題】定常回転する機器だけでなく、回転数制御を行う回転機器についても異常を評価することができる。【解決手段】本発明は、振動時系列データに帯域制限を行う手段と、振動時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素を持つｎ次元ベクトル空間の実運転点群にデータ変換する手段と、正弦波時系列データから等間隔の時間遅れを有するｎ個の要素を持つｎ次元ベクトル空間の円状点群にデータ変換する手段と、実運転点群の点から次の運転点へ実運転ベクトルを作成する手段と、実運転群の点に最も近い円状点群の点から次の点へ円状点群ベクトルを作成する手段と、実運転ベクトルが円状点群ベクトルに対して成す角度θを用いて瞬時評価値を求めると共に瞬時評価値の平均値を算出する手段と、瞬時評価値の平均値が閾値に達した時に回転機械に異常が発生したと判定する手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５【図１】
0006855612.tif 000002
【図２】
0006855612.tif 000003
【図３】
0006855612.tif 000004
【図４】
0006855612.tif 000005
【図５】
0006855612.tif 000006
【図６】
0006855612.tif 000007
【図７】
0006855612.tif 000008
【図８】
0006855612.tif 000009
【図９】
0006855612.tif 000010
【図１０】
0006855612.tif 000011