设备劣化诊断装置的制作方法

本发明涉及例如在封闭式配电盘和控制中心中所使用的、具有作为配电系统整体有无异常的简易劣化诊断而进行故障部位和主要原因显示且提示故障处置方法的导航功能的设备劣化诊断装置。

背景技术：

对于配电系统及感应电动机的维护检查，熟练的维护人员根据重要度，在每天、每周、每月等周期中对散置在大范围中的数百台至数千台电动机和机械设备进行基于五感的检查。在这样的检查中，为了避免突发的异常时的负载停止，需要经常性检查，由此需要较多的劳力。

此外，提出了即使在负载发生变动的电动机中、也可通过检测在电源频率附近两侧以峰值状产生的边带波来诊断电动机有无异常、或可诊断电动机的绕组有无短路的电动机的诊断装置(例如，参照专利文献1、专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016－195524号公报

专利文献1：日本专利第6113384号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在大规模工厂中，数百至数千台电动机散置在较大范围中。此外，维护的实际情况是，为了不发生由于突发的问题而导致的负载停止，由熟练维护人员实施经常性检查，但需要大量劳力。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供如下设备劣化诊断装置，该设备劣化诊断装置可通过经常性在线实施简易诊断而不实施基于以往的熟练者的五感检查的日常检查，从而仅在诊断结果为异常时与维护人员联络。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明的设备劣化诊断装置，包括：传输数据转换部，该传输数据转换部将所检测出的电动机的电压、电流转换为适于传输的数据；设备诊断部，该设备诊断部通过经由通信线所传输的数据来诊断电动机、机械设备的异常；故障部位/主要原因推定部，该故障部位/主要原因推定部基于由设备诊断部所诊断的结果来推定故障的部位、主要原因；故障处置方法选定部，该故障处置方法选定部基于由故障部位/主要原因推定部获得的结果，来选定故障处置方法；以及显示部，该显示部显示由故障处置方法选定部获得的内容。

发明效果

根据本发明，由于具备将所检测出的电动机的电压、电流转换为适于传输的数据的传输数据转换部；通过经由通信线所传输的数据来诊断电动机、机械设备的异常的设备诊断部；基于由设备诊断部所诊断的结果来推定故障的部位、主要原因的故障部位/主要原因推定部；基于由故障部位/主要原因推定部获得的结果来选定故障处置方法的故障处置方法选定部；以及显示由故障处置方法选定部获得的内容的显示部，因而，通过经常性在线实施简易诊断而不实施基于以往的熟练者的五感检查的日常检查，从而仅在诊断结果为异常时与维护人员联络。此外，由于诊断内容确定了故障部位和主要原因、进一步地对处置方法进行了导航，因而可适当地且快速地实施精密检查，并且可减少工厂停止时间且可大幅地减少维护人员的检查时间。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的设备劣化诊断装置的设置状况的简要结构图。

图2是表示本发明的实施方式1中的设备机劣化诊断装置的逻辑运算部的结构的框图。

图3是说明本发明的实施方式1中的设备劣化诊断装置的动作的流程图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的设备劣化诊断装置中的故障发生时的故障部位、主要原因的显示例的图。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的设备劣化诊断装置中的故障发生时的电动机的故障部位、主要原因的显示例的图。

图6是表示本发明的实施方式1所涉及的设备劣化诊断装置中的故障处置方法的显示例的图。

图7是表示本发明的实施方式2中的设备劣化诊断装置的结构图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各附图中，相同标号表示相同部分或相当部分。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1中的设备劣化诊断装置的设置状况的简要结构图，图2是表示实施方式1中的设备劣化诊断装置的逻辑运算部的结构的框图，图3是说明实施方式1中的设备劣化诊断装置的动作的流程图，图4是表示实施方式1所涉及的设备劣化诊断装置中的故障发生时的故障部位、主要原因的显示例的图，图5是表示实施方式1所涉及的设备劣化诊断装置中的故障发生时的电动机的故障部位、主要原因的显示例的图，图6是表示实施方式1所涉及的设备劣化诊断装置中的故障处置方法的显示例的图。

在图1中，在从电力系统引入的主电路1中，设置有配线用断路器2、电压检测器3、检测三相负载电流的仪表用变换器等电流检测器4和检测零相电流的零相电流检测器5。在主电路1中，连接有负载即三相感应电动机等电动机6，通过电动机6来对机械设备(风扇、泵、压缩机等)7进行运行驱动。设备劣化机诊断装置由数字转换部8和数据运算部9构成。

数字转换部8由输入被电压检测器3检测出的电压的电压输入部91、输入被电流检测器4检测出的电流的电流输入部82、和输入被零相电流检测器5检测出的零相电流的零相电流输入部83构成。由电压输入部81、电流输入部82、零相电流输入部83转换成规定的信号电平的信号利用a/d转换部84来进行模数转换，利用传输数据转换部86来数字处理成规定方式的数字数据。此外，劣化诊断装置所需的数字数据利用传输数据转换部8来被转换为传输数据。

由数字转换部8生成的传输数据经由通信线10被传输到数据运算部9。

在数据运算部9中，设置有：额定信息输入部92，该额定信息输入部92预先输入有电源频率、电动机6的额定输出、额定电压、额定电流、极数、额定转速等、机械设备与电动机的连接方法(皮带、齿轮、联结件等)、配线条件(电线配线长度、电线直径、静电电容等)；以及额定信息存储部93，该额定信息存储部93预先保存有从额定信息输入部92输入的信息。电动机6的额定信息为可通过查看电动机6的制造公司的目录或安装于电动机6的铭牌而容易获取的信息。另外，虽然在诊断对象的电动机6存在有多台时，预先输入所有诊断对象的电动机6的额定信息，但在以下的说明中对1台电动机6进行说明。

在劣化诊断装置中，来自通信线10的传输数据由传输数据转换部91加工成数字值。

劣化诊断装置设置有诊断电动机6、机器设备75有无异常的逻辑运算部94、在由逻辑运算部94发现异常时通过警报或异常灯的点亮等来输出警报的警报输出部95。

逻辑运算部94由设备诊断部940、故障部位/主要原因推定部946、以及故障处置方法选定部947来构成。

设备诊断部940具有电动机线圈层短路诊断部941、绝缘电阻劣化诊断部942、电动机轴承劣化诊断部943、电动机异常振动诊断部944、机械设备异常诊断部945。

电动机线圈层短路诊断部941通过电动机的电流电压分析，即使在电动机工作过程中负载转矩发生变动时也将电源不平衡与反相电流、反相电压、正相电流、反相导纳相区别开，并且对绕组短路(层短路)进行判定并检测。

绝缘电阻劣化诊断部942经常性测定负载电路等的绝缘电阻，从而可进行基于测定结果的控制，并且掌握绝缘劣化状况而不停止负载电路。

电动机轴承劣化诊断部943在电动机的电流为稳定状态时对电流的功率谱进行fft分析，将多次的分析得到的功率谱进行平均化，提取经平均化后的功率谱的边带波，并且当信号强度为设定值以上的边带波被提取时，诊断为电动机轴承的劣化。

电动机异常振动诊断部944对在电动机的电流稳定时的电流波形进行频率分析而获得的多次的功率谱分析结果进行平均化处理，从经平均化处理后的功率谱分析结果中检测出边带波，并且对电动机的电源频率的功率谱峰值与旋转频带的功率谱峰值之间的差分值进行运算，从而判定电动机有无异常。

电动机异常振动诊断部945对在电动机的电流稳定时的电流波形进行频率分析而获得的多次的功率谱分析结果进行平均化处理，从经平均化处理后的功率谱分析结果中检测出边带波，并且通过频谱峰值列来判定负载即机械设备有无异常。

根据这些故障诊断结果，利用故障部位/主要原因推定部946来进行故障部位和主要原因推定。

此外，如图4所示，在显示部96中以在配电系统的哪个部分发生了怎样的故障的方式来强调显示故障部位。

此外，在电动机中，推定电动机内部的详细故障部位，并且如图5所示，在显示部96中强调显示故障部位及故障主要原因。

针对故障部位及故障主要原因，在故障处置方法选定部947中选定现场维护人员如何进行处理，并在显示部96中如图6所示那样显示处置方法。

由此，能够快速地对应正确的处置。

接着，基于图3对动作进行说明。图3是说明实施方式1中的设备劣化诊断装置的动作的流程图。设备劣化诊断装置以规定时间间隔来启动，并执行以下的处理。

在步骤s101中，将由电压检测器3、电流检测器4、零相电流检测器5检测出的电动机6的电压、电流输入到电压输入部81、电流输入部82、零相电流输入部。

在步骤s102中，使用所输入的电流值为稳定状态的区间的电流波形来实施fft分析，在0hz至电源频率60hz的2倍的频率120hz之间进行频率分析，从而获得该功率谱分析结果。

在步骤s103中，电动机轴承劣化诊断部943实施电动机6的轴承劣化诊断。

在步骤s104中，电动机异常振动诊断部944实施电动机6的异常振动诊断。

在步骤s105中，机械设备异常诊断部945实施机械设备7的异常诊断。

在步骤s106中，绝缘电阻劣化诊断部942实施电动机6的绝缘电阻劣化诊断。

在步骤s107中，电动机线圈层短路诊断部941实施电动机6的绝缘劣化诊断。

在步骤s108中，基于步骤s101～步骤s107的结果，来判断在设备中是否发生异常。

当在步骤s108中判断为无异常(否)时，返回步骤s101并重复上述的步骤。

当在步骤s108中判断为异常(是)时，前进到步骤s109。

在步骤s109中，故障部位/主要原因推定部946推定故障的部位和主要原因。

在步骤s110中，从警报输出部95输出警报。

在步骤s111中，基于由故障部位/主要原因推定部946得到的异常的部位、主要原因的推定结果，在显示部96上进行图4、图5的显示。

在步骤s112中，在显示部96上进行图6所示的显示。

如以上说明的那样，由于在故障发生时显示系统的故障部位和故障主要原因，显示故障处置方法，并导航故障时的应对，因而，可获得可快速地实施正确的处置的效果，并且可提高工厂的运用效率且可大幅地减少维护时间。

此外，由于经由通信线将传输数据传输到数据运算部，因而数据运算部可接收来自多个电流数字转换部的输入，从而可由1个数据运算部来诊断多个电动机的异常。

实施方式2.

图7是本发明的实施方式2中的设备劣化诊断装置的结构图。

实施方式2中的设备劣化诊断装置的基本结构与实施方式1中的劣化诊断装置相同，但是，如图7所示，与实施方式1相同的经数字化后的数据从数字转换部7经由通信线10被输入到个人计算机(以下，称作pc)11。

pc11连接到互联网12，使得作为数据运算部9的云(云计算)13上的劣化诊断工具即电动机诊断工具的软件进行经常性动作，由此，数据经由互联网12被提供到云上的劣化诊断工具，并且电动机诊断功能在云上进行动作。在互联网12中，连接有电动机诊断的服务利用用户的pc14a、14b、14c。显示部96中的显示数据被显示于pc14a、14b、14c的显示部。

劣化诊断功能与实施方式1相同。

在云上进行动作的优点是，由于不受pc的操作系统(os)影响，并且诊断工具的软件的升级在云上进行，因此，可提供升级服务而无需对用户的pc上进行任何变更。

对于经数字化后的电流数据，无论是在云上进行数据保存的情况下还是在pc上进行保存的情况下都可提供服务。

此外，利用本服务的多个用户可通过访问云上的软件来接收服务提供。

本发明在其发明的范围内，可将各实施方式进行自由组合，或者可将各实施方式进行适当地变形、省略。

标号说明

1主电路，2配线用断路器,3电压检测器，4电流检测器，5零相电流检测器，6电动机，7机械设备，8数字转换部，9数据运算部，94逻辑运算部，96显示部，940设备诊断部，941电动机线圈层短路诊断部，942绝缘电阻劣化诊断部，943电动机轴承劣化诊断部，944电动机异常振动诊断部，945机械设备异常诊断部，946故障部位/主要原因推定部，947故障处置方法选定部。