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運動装置の状態監視システム NEW

国内特許コード P170014284
掲載日 2017年6月26日
出願番号 特願2015-550662
出願日 平成26年11月18日(2014.11.18)
国際出願番号 JP2014080485
国際公開番号 WO2015079975
国際出願日 平成26年11月18日(2014.11.18)
国際公開日 平成27年6月4日(2015.6.4)
優先権データ
  • 特願2013-244250 (2013.11.26) JP
発明者
  • 森 圭史
  • 齊藤 俊
出願人
  • 株式会社トクヤマ
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 運動装置の状態監視システム NEW
発明の概要 ケーシングまたは監視対象部の振動を測定するだけで、数学的な解析から、運動装置の異常とその故障原因を割り出すことができ、しかも大がかりな装置を必要としない運動装置の状態監視システムを提供する。
運動装置1の監視対象部の振動を、弾性ばね等の粘弾性部材の振動に置換し、かつこれらの粘弾性部材の振動が合成されたもの等と等価な振動の仮想的振動データを出力しうるようにした運動装置1の等価モデルを作成し、その等価モデルの数学的な解析から、ケーシング8または監視対象部の振動を測定するだけで運動装置1の異常とその故障原因を割り出すようにする。
従来技術、競合技術の概要


化学プラントや機械部品製造工場、食品製造工場等においては、空気その他のガスを圧縮するのに往復運動式圧縮機が多く用いられている。
この種の往復運動装置では、運転中に予想外の破損が生じ、運転停止に至るなど多大な損害が生じている事例がある。
往復運動式圧縮機で突発的なトラブルが発生した場合、生産活動の停止により数千万円~数億円/日の生産損失が発生し、その件数は国内外で100件程度/年間である。その損傷原因の多くは、往復運動式圧縮機のクロスヘッドやピストンロッドの連結部の緩みやピストンリング、ライダリング、ピストンロッドパッキンといった摺動部の摩耗、基礎部分の剛性低下などが推定される。それらを検知するアプリケーションとして往復運動式圧縮機用の連続監視システムを、GE(Bently)を始め、ドイツのPrognost SYSTEMS、HOERBIGERが提供している。
基本的には3社の機能は同等であり、機械保護と状態監視に特化した設計となっており、シリンダの内圧と振動とクランクアングルを組み合わせることにより、様々な診断が可能となっている(例えば特許文献1参照)。

産業上の利用分野


本発明は、運動装置の状態監視システムに関する。
本明細書において、運動装置とは、装置の構成部材間において相対的な可動部を備える装置を称し、その代表的なものとして、往復運動式圧縮機等の往復運動機構を含む運動装置が挙げられる。

特許請求の範囲 【請求項1】
運動装置におけるケーシング内部の監視しようとする一または複数の構成部材および/または構成部材間の連結部および/もしくは摺動部の特性に起因する振動を粘弾性部材の特性に起因する振動に置換し、かつこれらの粘弾性部材の振動が合成されたものと等価な振動の仮想的振動データを出力しうるようにした運動装置の等価モデルからなるシミュレータと、
前記シミュレータにおける等価モデルから出力される前記仮想的振動データの波形を、運動装置の正常運転時におけるケーシングの振動測定データの波形に実質的に一致させるようにシミュレータを作動して得られた、前記粘弾性部材のばね定数またはばね定数と粘性減衰係数としてのパラメータを、運動装置の正常運転時のパラメータとして記憶するパラメータ記憶部と、
運動装置の実運転時において前記ケーシングの振動を、ケーシングにおける予め選択した任意の一もしくは複数の箇所で測定するケーシング振動測定部と、
前記粘弾性部材のパラメータを変化させて前記シミュレータを作動させることにより、等価モデルより出力される仮想的振動データの波形を、前記の予め選択した任意の一もしくは複数の箇所のケーシング振動測定部で得られた実運転時の振動波形とそれぞれ実質的に一致させて、前記粘弾性部材のパラメータを同定するパラメータ同定部と、
このパラメータ同定部で同定された実運転時のパラメータが、前記パラメータ記憶部により記憶されている運動装置の正常運転時におけるパラメータと対比して、どのように変化しているかを検証するパラメータ変化検証部と、
を備えることを特徴とする運動装置の状態監視システム。

【請求項2】
運動装置における監視対象部としての一または複数の構成部材および/または構成部材間の連結部および/もしくは摺動部の特性に起因する振動を粘弾性部材の特性に起因する振動に置換し、前記監視対象部のうち、実運転時において振動を測定する予め選択した任意の一もしくは複数の監視対象部の各振動に対応して置換した粘弾性部材の各振動と等価な仮想的振動データ、または予め選択した任意の複数の監視対象部の各振動に対応して置換した粘弾性部材の各振動が合成されたものと等価な振動の仮想的振動データを出力しうるようにした運動装置の等価モデルからなるシミュレータと、
前記シミュレータにおける等価モデルから出力される前記仮想的振動データの波形を、運動装置の正常運転時における前記監視対象部のうち、実運転時において振動を測定する予め選択した任意の一もしくは複数の監視対象部の各振動測定データの波形、または予め選択した任意の複数の監視対象部の各振動測定データが合成された波形に実質的に一致させるようにシミュレータを作動して得られた、前記粘弾性部材のばね定数またはばね定数と粘性減衰係数としてのパラメータを、運動装置の正常運転時のパラメータとして記憶するパラメータ記憶部と、
運動装置の実運転時において前記監視対象部の振動を測定する監視対象部振動測定部と、
前記粘弾性部材のパラメータを変化させて前記シミュレータを作動させることにより、等価モデルより出力される仮想的振動データの波形を、前記監視対象部振動測定部で得られた実運転時の振動波形、またはこれらの振動が合成された波形と実質的に一致させて、前記粘弾性部材のパラメータを同定するパラメータ同定部と、
このパラメータ同定部で同定された実運転時のパラメータが、前記パラメータ記憶部により記憶されている運動装置の正常運転時におけるパラメータと対比して、どのように変化しているかを検証するパラメータ変化検証部と、
を備えることを特徴とする運動装置の状態監視システム。

【請求項3】
粘弾性部材を、弾性ばねとした請求項1または2に記載の運動装置の状態監視システム。

【請求項4】
粘弾性部材を、弾性ばねとダッシュポットとからなるものとした請求項1または2に記載の運動装置の状態監視システム。

【請求項5】
さらに、パラメータ変化検証部において検証された実運転時のパラメータの変化状況から、運動装置における監視しようとする一または複数の構成部材および/または構成部材間の連結部および/もしくは摺動部の変化傾向を判定する変化傾向判定部を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の運動装置の状態監視システム。

【請求項6】
さらに、パラメータ変化検証部において検証された実運転時のパラメータの変化量を、正常運転時のパラメータに基づいて予め設定した閾値と比較して、運動装置における監視しようとする一または複数の構成部材および/または構成部材間の連結部および/もしくは摺動部の異常状態を判定する異常判定部を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の運動装置の状態監視システム。

【請求項7】
運動装置が、電動機、クランクシャフト、コネクティンクロッド、およびピストンを備えており、等価モデルが、クランクシャフト、コネクティンクロッド、およびピストンの仮想の剛体を備えるものとした請求項1または2に記載の運動装置の状態監視システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015550662thum.jpg
出願権利状態 公開


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