特許 7394016 回転機械の不釣合い推定方法、回転機械の状態監視診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-29

(45)【発行日】2023-12-07

(54)【発明の名称】回転機械の不釣合い推定方法、回転機械の状態監視診断装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 1/16 20060101AFI20231130BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

G01M1/16

G01M99/00 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020083096

(22)【出願日】2020-05-11

(65)【公開番号】P2021179316

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】山口 和幸

(72)【発明者】

【氏名】吉田 豊美

(72)【発明者】

【氏名】井村 真

(72)【発明者】

【氏名】矢畑 清志

(72)【発明者】

【氏名】真柄 洋平

【審査官】中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１１６４４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０８８０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３１６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１４８２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００７３９５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １／００ － １／３８

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下のステップを有する回転機械の不釣合い推定方法；
（ａ）試し不釣合いを付加しない初期運転時の振動ベクトルおよび回転速度を計測するステップ、
（ｂ）試し不釣合い付加運転時の振動ベクトルおよび回転速度を計測するステップ、
（ｃ）前記（ａ）ステップおよび前記（ｂ）ステップにおいて計測した振動ベクトルおよび回転速度に基づいて、前記回転機械の定速運転における振動ベクトルを定速振動ベクトルとして抽出するステップ、
（ｄ）前記（ｃ）ステップにおいて抽出した定速振動ベクトルの変化から可変振動ベクトル関数を決定するステップ、
（ｅ）前記（ｄ）ステップにおいて決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、前記回転機械の定速運転における定速可変振動ベクトルを演算するステップ、
（ｆ）前記（ｃ）ステップにおいて抽出した定速振動ベクトルおよび前記（ｅ）ステップにおいて演算した定速可変振動ベクトルに基づいて、定速不変振動ベクトルを算出するステップ、
（ｇ）前記（ｆ）ステップにおいて算出した定速不変振動ベクトルの変化から定速影響係数を算出するステップ、
（ｈ）前記（ｇ）ステップにおいて算出した定速影響係数および前記（ｆ）ステップにおいて算出した初期運転時の定速不変振動ベクトルに基づいて、不変不釣合いを算出するステップ、
（ｉ）前記（ｇ）ステップにおいて算出した定速影響係数および前記（ｄ）ステップにおいて決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、可変不釣合いを算出するステップ。

【請求項2】

請求項１に記載の回転機械の不釣合い推定方法であって、
前記（ｇ）ステップにおいて、初期運転時の定速不変振動ベクトルである初期定速不変振動ベクトルと、試し不釣合い付加運転時の定速不変振動ベクトルである試し不釣合い付加定速不変振動ベクトルに基づいて、前記初期定速不変振動ベクトルと前記試し不釣合い付加定速不変振動ベクトルの差分に対する試し不釣合いの影響を表す定速影響係数を算出することを特徴とする回転機械の不釣合い推定方法。

【請求項3】

請求項１に記載の回転機械の不釣合い推定方法であって、
前記（ｄ）ステップにおいて、前記回転機械の回転軸の温度、前記回転機械の軸受の温度、前記回転機械のステータの温度のいずれかに基づいて、前記可変振動ベクトル関数を決定することを特徴とする回転機械の不釣合い推定方法。

【請求項4】

請求項１に記載の回転機械の不釣合い推定方法であって、
前記（ｄ）ステップにおいて、前記回転機械の運転開始後の時間に基づいて、前記可変振動ベクトル関数を決定することを特徴とする回転機械の不釣合い推定方法。

【請求項5】

請求項１に記載の回転機械の不釣合い推定方法であって、
前記（ａ）ステップおよび（ｂ）ステップにおいて、渦電流式変位センサにより前記回転機械の回転軸の振動ベクトルおよび回転速度を計測することを特徴とする回転機械の不釣合い推定方法。

【請求項6】

請求項１に記載の回転機械の不釣合い推定方法であって、
前記（ｈ）ステップにおいて算出した不変不釣合いと、前記（ｉ）ステップにおいて算出した可変不釣合いを不釣合い表示装置に分離して表示することを特徴とする回転機械の不釣合い推定方法。

【請求項7】

回転機械の振動信号を計測する振動計測装置と、
前記回転機械の回転軸の回転基準信号を計測する回転基準信号計測装置と、
前記振動信号と前記回転基準信号を入力し、前記回転機械の不釣合いを演算する不釣合い演算装置と、を備え、
前記不釣合い演算装置は、前記振動信号から算出した振動ベクトルおよび前記回転基準信号から算出した回転速度に基づいて、前記回転機械の定速運転における振動ベクトルを定速振動ベクトルとして抽出する定速振動ベクトル抽出装置と、
前記定速振動ベクトル抽出装置により抽出した定速振動ベクトルの変化から可変振動ベクトル関数を決定する可変振動ベクトル関数推定装置と、
前記可変振動ベクトル関数推定装置により決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、前記回転機械の定速運転における定速可変振動ベクトルを演算する可変振動ベクトル演算装置と、
前記可変振動ベクトル演算装置により演算した定速可変振動ベクトルに基づいて、定速不変振動ベクトルを算出する定速不変振動ベクトル演算装置と、
前記定速不変振動ベクトル演算装置により算出した定速不変振動ベクトルの変化から定速影響係数を算出する影響係数演算装置と、
前記影響係数演算装置により算出した定速影響係数および前記定速不変振動ベクトル演算装置により算出した初期運転時の定速不変振動ベクトルに基づいて、不変不釣合いを算出する不変不釣合い推定装置と、
前記影響係数演算装置により算出した定速影響係数および前記可変振動ベクトル関数推定装置により決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、可変不釣合いを算出する可変不釣合い推定装置と、を有することを特徴とする回転機械の状態監視診断装置。

【請求項8】

請求項７に記載の回転機械の状態監視診断装置であって、
前記影響係数演算装置は、初期運転時の定速不変振動ベクトルである初期定速不変振動ベクトルと、試し不釣合い付加運転時の定速不変振動ベクトルである試し不釣合い付加定速不変振動ベクトルに基づいて、前記初期定速不変振動ベクトルと前記試し不釣合い付加定速不変振動ベクトルの差分に対する試し不釣合いの影響を表す定速影響係数を算出することを特徴とする回転機械の状態監視診断装置。

【請求項9】

請求項７に記載の回転機械の状態監視診断装置であって、
前記可変振動ベクトル関数推定装置は、前記回転機械の回転軸の温度、前記回転機械の軸受の温度、前記回転機械のステータの温度のいずれかに基づいて、前記可変振動ベクトル関数を決定することを特徴とする回転機械の状態監視診断装置。

【請求項10】

請求項７に記載の回転機械の状態監視診断装置であって、
前記可変振動ベクトル関数推定装置は、前記回転機械の運転開始後の時間に基づいて、前記可変振動ベクトル関数を決定することを特徴とする回転機械の状態監視診断装置。

【請求項11】

請求項７に記載の回転機械の状態監視診断装置であって、
前記振動計測装置および前記回転基準信号計測装置は、渦電流式変位センサであることを特徴とする回転機械の状態監視診断装置。

【請求項12】

請求項７に記載の回転機械の状態監視診断装置であって、
算出した不変不釣合いと算出した可変不釣合いを分離して表示可能な不釣合い表示装置を備えることを特徴とする回転機械の状態監視診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転機械の状態監視に係り、特に、回転軸の不釣合い（アンバランス）を推定するための不釣合い推定方法及びそれを用いた状態監視診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機やタービンをはじめとする回転機械では、計画外停止により多額の損失が発生する可能性がある。回転機械の運転において機器の性能を損なう最大の要因は振動と、これに伴う騒音であり、回転軸を中心とした質量分布の不揃い状態である不釣合い（アンバランス）が回転機械の振動に繋がる。運転中に発生する不釣合いの原因としては、熱変形、摩耗、異物の付着、材料の経年変化による歪み等が考えられる。

【0003】

そこで、回転機械の振動を低減するために、回転軸の不釣合いを推定し、修正不釣合いを付加することにより残留不釣合いを低減する釣合わせが行われている。例えば特許文献１では影響係数法に基づく釣合わせ方法が開示されている。影響係数法では試し不釣合いの有無による振動ベクトルの変化に基づいて影響係数を算出し、この影響係数を用いて、振動ベクトルから不釣合いを推定する。ここで、影響係数は不釣合いから振動ベクトルへの線形変換行列である。特に特許文献１の釣合わせ方法では、既知の試し不釣合い付加時の振動を基に軸受動特性を求め、この軸受動特性と回転軸の設計情報を用いて影響係数を算出する点に特徴がある。

【0004】

一方、回転軸の状態の変化によって不釣合いが変化することがあるため、不釣合いの監視は回転軸の状態推定に役立つ。例えば特許文献２では、振動ベクトル変化から不釣合い発生位置と不釣合い量の変化を算出し、これらを用いて異常レベルを判定する状態監視診断装置が開示されている。特許文献２の状態監視診断装置においても不釣合いの推定には影響係数法が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭５８－４２９４４号公報

【文献】特開平３－２７９８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の通り、不釣合い推定により回転機械の振動低減や状態監視が可能であるため、回転機械の寿命予測や信頼性向上のために不釣合いを正確に推定することが望まれる。

【0007】

ところで、回転軸では、加工誤差や組み立て誤差などに起因し、運転状態によって変化しない不変不釣合いが発生する。さらに、上述したように、回転軸の温度変化に伴う熱変形等に起因し、運転時に変化する可変不釣合いが発生する可能性がある。可変不釣合いは予測や制御が困難であるため、影響係数法による不釣合い推定において、試し不釣合いに可変不釣合いが誤差として重畳する。また、回転軸の劣化によって熱変形特性が変化するため、可変不釣合いの監視は回転機械の状態監視に有効であるが、従来の影響係数法では可変不釣合いを推定できない。

【0008】

そこで、本発明の目的は、回転機械の状態監視において、加工誤差や組み立て誤差等に起因する不変不釣合いと運転状態により変化する可変不釣合いを分離して推定可能な回転機械の不釣合い推定方法及びそれを用いた状態監視診断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明は、（ａ）試し不釣合いを付加しない初期運転時の振動ベクトルおよび回転速度を計測するステップ、（ｂ）試し不釣合い付加運転時の振動ベクトルおよび回転速度を計測するステップ、（ｃ）前記（ａ）ステップおよび前記（ｂ）ステップにおいて計測した振動ベクトルおよび回転速度に基づいて、前記回転機械の定速運転における振動ベクトルを定速振動ベクトルとして抽出するステップ、（ｄ）前記（ｃ）ステップにおいて抽出した定速振動ベクトルの変化から可変振動ベクトル関数を決定するステップ、（ｅ）前記（ｄ）ステップにおいて決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、前記回転機械の定速運転における定速可変振動ベクトルを演算するステップ、（ｆ）前記（ｃ）ステップにおいて抽出した定速振動ベクトルおよび前記（ｅ）ステップにおいて演算した定速可変振動ベクトルに基づいて、定速不変振動ベクトルを算出するステップ、（ｇ）前記（ｆ）ステップにおいて算出した定速不変振動ベクトルの変化から定速影響係数を算出するステップ、（ｈ）前記（ｇ）ステップにおいて算出した定速影響係数および前記（ｆ）ステップにおいて算出した初期運転時の定速不変振動ベクトルに基づいて、不変不釣合いを算出するステップ、（ｉ）前記（ｇ）ステップにおいて算出した定速影響係数および前記（ｄ）ステップにおいて決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、可変不釣合いを算出するステップ、を有することを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、回転機械の振動信号を計測する振動計測装置と、前記回転機械の回転軸の回転基準信号を計測する回転基準信号計測装置と、前記振動信号と前記回転基準信号を入力し、前記回転機械の不釣合いを演算する不釣合い演算装置と、を備え、前記不釣合い演算装置は、前記振動信号から算出した振動ベクトルおよび前記回転基準信号から算出した回転速度に基づいて、前記回転機械の定速運転における振動ベクトルを定速振動ベクトルとして抽出する定速振動ベクトル抽出装置と、前記定速振動ベクトル抽出装置により抽出した定速振動ベクトルの変化から可変振動ベクトル関数を決定する可変振動ベクトル関数推定装置と、前記可変振動ベクトル関数推定装置により決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、前記回転機械の定速運転における定速可変振動ベクトルを演算する可変振動ベクトル演算装置と、前記可変振動ベクトル演算装置により演算した定速可変振動ベクトルに基づいて、定速不変振動ベクトルを算出する定速不変振動ベクトル演算装置と、前記定速不変振動ベクトル演算装置により算出した定速不変振動ベクトルの変化から定速影響係数を算出する影響係数演算装置と、前記影響係数演算装置により算出した定速影響係数および前記定速不変振動ベクトル演算装置により算出した初期運転時の定速不変振動ベクトルに基づいて、不変不釣合いを算出する不変不釣合い推定装置と、前記影響係数演算装置により算出した定速影響係数および前記可変振動ベクトル関数推定装置により決定した可変振動ベクトル関数に基づいて、可変不釣合いを算出する可変不釣合い推定装置と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、回転機械の状態監視において、加工誤差や組み立て誤差等に起因する不変不釣合いと運転状態により変化する可変不釣合いを分離して推定可能な回転機械の不釣合い推定方法及びそれを用いた状態監視診断装置を実現することができる。

【0012】

これにより、回転機械の精度の高い寿命予測と信頼性向上が図れる。

【0013】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例１に係る状態監視診断装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】時間に対する振動ベクトル及び回転速度の変化の例を示す図である。

【図3】本発明の実施例１に係る不釣合い推定方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施例２に係る不釣合い推定方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。

【実施例1】

【0016】

図１から図３を参照して、本発明の実施例１の不釣合い推定方法とそれを用いた状態監視診断装置について説明する。図１は本実施例における状態監視診断装置１の概略構成を示すブロック図である。対象となる回転機械２には振動信号３９を計測する振動計測装置３と、回転軸４の回転基準信号４０を計測する回転基準信号計測装置５が設置されている。振動計測装置３には例えば渦電流式変位センサが適用でき、回転軸４の振動を直接計測することが望ましい。回転基準信号計測装置５は例えば回転軸４の円周方向に１か所設けた切欠きを渦電流式変位センサで検知することによって構成でき、回転軸４の１回転につき１回のパルスを出力する。

【0017】

振動計測装置３で計測した振動信号３９と回転基準信号計測装置５で計測した回転基準信号４０は処理装置６の内部の不釣合い演算装置７に入力される。不釣合い演算装置７は不変不釣合い８と可変不釣合い９を演算し、不釣合い表示装置１０に出力する。不釣合い表示装置１０は不変不釣合い８と可変不釣合い９を、例えば横軸に時間３８、縦軸に不釣合いを示すグラフとして表示し、時間３８に伴う不釣合いの変化を監視できる。接合部の緩みなど、回転軸４の機械的な劣化は不変不釣合い８の変化に現れ、電気的な絶縁の劣化など、回転軸４のエネルギ的な劣化は可変不釣合い９の変化に現れるため、これらの不釣合いを分離して表示することにより回転軸４の状態を詳細に診断できる。

【0018】

図２は時間３８に対する振動ベクトル１１および回転速度１２の変化の例を示す模式図である。振動ベクトル１１は振幅と位相の情報を持つが、本図では簡単のため位相を無視して振幅のみを表示している。図２の例では回転速度１２を上昇させた後、一定回転速度１２の定速運転１３を行い、その後にさらに回転速度１２を上昇させている。

【0019】

振動ベクトル１１は、不変不釣合い８に起因する不変振動ベクトル１４と、可変不釣合い９に起因する可変振動ベクトル１５のベクトル和で表される。回転速度１２によって影響係数が変化するため、回転速度１２の変化に伴い振動ベクトル１１が変化する。定速運転１３において不変振動ベクトル１４は一定値を示すが、回転軸４の温度変化等により可変不釣合い９が変化するため、可変振動ベクトル１５は変化する。可変振動ベクトル１５の変化により、定速運転１３における振動ベクトル１１が変化し、これが影響係数法における不釣合い推定の誤差要因となる。

【0020】

図３は本実施例における不釣合い推定方法１６を示すフローチャートである。本発明の不釣合い推定方法１６では、試し不釣合いを付加しない初期運転１７ａと、試し不釣合いを付加した試し不釣合い付加運転１７ｂを行う。それぞれの運転において、振動入力手段１９は振動信号３９を入力して振動波形２０を生成する。また、回転基準信号入力手段２１は回転基準信号４０を入力して回転基準信号波形２２を生成する。振動入力手段１９と回転基準信号入力手段２１は、電圧のアナログ信号をコンピュータのデジタル信号に変換する、いわゆるAD変換器である。

【0021】

振動ベクトル演算手段２３は、振動波形２０から回転同期成分である図示しない回転同期振動波形を抽出し、回転同期振動波形と回転基準信号波形２２の位相差である位相と回転同期振動波形の振幅から構成される振動ベクトル１１を演算する。

【0022】

振動ベクトル１１の位相の演算方法としては、例えば、回転基準信号波形２２のパルス発生時から回転同期振動波形のピーク発生時までの時間３８と、回転基準信号波形２２のパルス間の時間３８の比から算出する方法や、振動波形２０と回転基準信号波形２２のFFT分析結果（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）の位相差を演算する方法などがある。

【0023】

回転速度演算手段２４は、回転基準信号波形２２から回転速度１２を算出する。回転速度１２の演算方法としては、回転基準信号波形２２のパルス間の時間３８から算出する方法や、回転基準信号波形２２のFFT分析結果から最も顕著なスペクトルの周波数を抽出する方法などがある。

【0024】

定速振動ベクトル抽出手段２５は、回転速度演算手段２４で算出した回転速度１２を基に、定速運転１３における振動ベクトル１１を定速振動ベクトル２６として抽出する。

【0025】

可変振動ベクトル関数推定手段２７は、定速振動ベクトル２６の変化から可変振動ベクトル関数２８を同定する。本実施例では、回転軸４の熱変形は代表温度２９ T の変化に比例すると考え、可変振動ベクトル関数２８を次式（１）で近似する。

【0026】

【数1】

【0027】

ここで、A は可変振動ベクトル関数推定手段２７が同定する定数ベクトルである。運転開始時の回転軸４の熱変形は小さいと考え、T₀ には運転開始時の代表温度を採用する。代表温度２９としては回転軸４の温度を直接計測することが望ましいが、回転機械２の運転時に通常監視されている軸受やステータの温度を代表温度２９としても良い。

【0028】

図２に示したように、振動ベクトル１１ X は不変振動ベクトル１４ X_c と可変振動ベクトル１５ X_v のベクトル和で表される。

【0029】

【数2】

【0030】

定速運転１３において不変振動ベクトル１４ X_c は一定であるから、定速運転１３における時系列データを添え時i（i =1, 2, …,n ）を付けて表すと、次式が成り立つ。

【0031】

【数3】

【0032】

式（３）においてA 以外は既知であるから、例えば次式（４）で表すような誤差関数が最小となるように定数ベクトルA を算出する。

【0033】

【数4】

【0034】

定数ベクトルA の計算には例えば最小二乗法などが活用できる。

【0035】

可変振動ベクトル演算手段３０は、式（１）を用いて定速運転１３における定速可変振動ベクトル３１を計算する。

【0036】

定速不変振動ベクトル演算手段３２は、式（２）の関係から定速不変振動ベクトル３３ X_c を計算する。具体的には、例えば次式（５）の誤差関数が最小となるように定速不変振動ベクトル３３ X_c を算出する。

【0037】

【数5】

【0038】

定速不変振動ベクトル演算手段３２は、初期運転１７ａにおける初期定速不変振動ベクトル３３ａと、試し不釣合い付加運転１７ｂにおける試し不釣合い付加定速不変振動ベクトル３３ｂをそれぞれ算出する。

【0039】

次式（６）のように、影響係数α は振動ベクトル１１ X と不釣合いU の比例関係を示す。

【0040】

【数6】

【0041】

影響係数演算手段３４は、初期定速不変振動ベクトル３３ａ X_cP と試し不釣合い付加定速不変振動ベクトル３３ｂ X_cT および既知の試し不釣合いU_cT を用いて定速影響係数３５ α_sを算出する。

【0042】

【数7】

【0043】

不変不釣合い推定手段３６は、定速影響係数３５ α_sと初期定速不変振動ベクトル３３ａ X_cP を用いて、次式により不変不釣合い８を算出する。

【0044】

【数8】

【0045】

同様に、可変不釣合い推定手段３７は、式（１）の可変振動ベクトル関数２８ X_v と定速影響係数３５ α_sを用いて、次式（９）により代表温度２９ T に対する可変不釣合い９を算出する。

【0046】

【数9】

【0047】

以上の方法により、回転機械２に生じる不釣合い（アンバランス）を、不変不釣合い８と可変不釣合い９を分離して推定可能であるとともに、それらを用いた状態監視診断装置１を実現することができる。

【0048】

なお、以上の説明では定速運転１３の領域は１つ、計測点は１点、不釣合いを付加する修正面は１面であることを想定して説明したが、これらは複数であっても良い。この場合は、影響係数法による多面釣合わせ手法と同様に、上記の計算過程に多変数のベクトル演算手法を適用すれば良い。定速運転１３の領域、計測点、修正面を多くとると、不釣合いの推定精度が向上する。

【0049】

また、本実施例では可変振動ベクトル関数２８は線形関数としたが、物理現象を反映したより複雑な関数を用いても良いし、更に簡易な関数を用いても良い。

【0050】

以上説明したように、本実施例の回転機械の状態監視診断装置は、回転機械２の振動信号３９を計測する振動計測装置３と、回転機械２の回転軸４の回転基準信号４０を計測する回転基準信号計測装置５と、振動信号３９と回転基準信号４０を入力し、回転機械２の不釣合いを演算する不釣合い演算装置７を備えており、不釣合い演算装置７は、振動信号３９から算出した振動ベクトル１１および回転基準信号４０から算出した回転速度１２に基づいて、回転機械２の定速運転における振動ベクトルを定速振動ベクトル２６として抽出する定速振動ベクトル抽出装置（手段）２５と、定速振動ベクトル抽出装置（手段）２５により抽出した定速振動ベクトル２６の変化から可変振動ベクトル関数２８を決定する可変振動ベクトル関数推定装置（手段）２７と、可変振動ベクトル関数推定装置（手段）２７により決定した可変振動ベクトル関数２８に基づいて、回転機械２の定速運転における定速可変振動ベクトル３１を演算する可変振動ベクトル演算装置（手段）３０と、可変振動ベクトル演算装置（手段）３０により演算した定速可変振動ベクトル３１に基づいて、定速不変振動ベクトル３３を算出する定速不変振動ベクトル演算装置（手段）３２と、定速不変振動ベクトル演算装置（手段）３２により算出した定速不変振動ベクトル３３の変化から定速影響係数３５を算出する影響係数演算装置（手段）３４と、影響係数演算装置（手段）３４により算出した定速影響係数３５および定速不変振動ベクトル演算装置（手段）３２により算出した初期運転時の定速不変振動ベクトル３３ａに基づいて、不変不釣合い８を算出する不変不釣合い推定装置（手段）３６と、影響係数演算装置（手段）３４により算出した定速影響係数３５および可変振動ベクトル関数推定装置（手段）２７により決定した可変振動ベクトル関数２８に基づいて、可変不釣合い９を算出する可変不釣合い推定装置（手段）３７を有して構成されている。

【0051】

また、影響係数演算装置（手段）３４は、初期運転時の定速不変振動ベクトル３３である初期定速不変振動ベクトル３３ａと、試し不釣合い付加運転時の定速不変振動ベクトル３３である試し不釣合い付加定速不変振動ベクトル３３ｂに基づいて、初期定速不変振動ベクトル３３ａと試し不釣合い付加定速不変振動ベクトル３３ｂの差分に対する試し不釣合いの影響を表す定速影響係数３５を算出する。

【0052】

これにより、加工誤差や組み立て誤差等に起因する不変不釣合いと運転状態により変化する可変不釣合いを分離して推定することが可能となり、回転機械の精度の高い寿命予測と信頼性向上が図れる。

【実施例2】

【0053】

図４を参照して、本発明の実施例２の不釣合い推定方法について説明する。図４は本実施例における不釣合い推定方法１６を示すフローチャートである。

【0054】

実施例１との最大の違いは、可変振動ベクトル関数推定手段２７に時間３８を入力し、可変振動ベクトル関数２８を時間３８の関数としている点である。回転軸４の熱変形は時間３８の経過とともに一定状態に収束すると考えられるため、本実施例における可変振動ベクトル関数２８には指数関数を用いた次式（１０）を採用する。

【0055】

【数10】

【0056】

ここで、A およびB はそれぞれ、可変振動ベクトル関数推定手段２７が同定する定数ベクトルおよび定数であり、t は運転開始後の時間３８である。

【0057】

実施例１の式（４）と同様の考え方により、次式（１１）の誤差関数が最小となるようにA およびB を算出する。

【0058】

【数11】

【0059】

可変振動ベクトル関数２８を時間３８の関数とすることにより、代表温度２９を計測することなく定速可変振動ベクトル３１を推定可能である。なお、本実施例では可変振動ベクトル関数２８に指数関数を用いたが、物理現象を反映したより複雑な関数を用いても良いし、線形関数などのより簡易な関数を用いても良い。

【0060】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施例は本発明に対する理解を助けるために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１…状態監視診断装置
２…回転機械
３…振動計測装置
４…回転軸
５…回転基準信号計測装置
６…処理装置
７…不釣合い演算装置
８…不変不釣合い
９…可変不釣合い
１０…不釣合い表示装置
１１…振動ベクトル（X）
１２…回転速度
１３…定速運転
１４…不変振動ベクトル（X_c）
１５…可変振動ベクトル（X_v）
１６…不釣合い推定方法
１７ａ…初期運転
１７ｂ…試し不釣合い付加運転
１９…振動入力手段
２０…振動波形
２１…回転基準信号入力手段
２２…回転基準信号波形
２３…振動ベクトル演算手段
２４…回転速度演算手段
２５…定速振動ベクトル抽出手段
２６…定速振動ベクトル
２７…可変振動ベクトル関数推定手段
２８…可変振動ベクトル関数
２９…代表温度
３０…可変振動ベクトル演算手段
３１…定速可変振動ベクトル
３２…定速不変振動ベクトル演算手段
３３…定速不変振動ベクトル
３３ａ…初期定速不変振動ベクトル
３３ｂ…試し不釣合い（重り）付加定速不変振動ベクトル
３４…影響係数演算手段
３５…定速影響係数
３６…不変不釣合い推定手段
３７…可変不釣合い推定手段
３８…時間
３９…振動信号
４０…回転基準信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】