【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に設け
らる原子炉内蔵型再循環ポンプの軸振動を監視する装置
に係り、詳しくは非接触型変位計によって検出される回
転パルス信号と軸振動波形信号とを分離するのに好適な
原子炉内蔵型再循環ポンプの軸振動監視装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for monitoring the axial vibration of a recirculation pump incorporated in a boiling water reactor, and more particularly to a rotary pulse detected by a non-contact displacement meter. The present invention relates to a shaft vibration monitoring device for a recirculation pump with a built-in reactor suitable for separating a signal and a shaft vibration waveform signal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、ポンプ等の回転機器の異常診断
は、回転軸の軸振動波形と回転に同期したパルス波形と
から軸振動波形やその位相変化を算出して行われてい
る。2. Description of the Related Art Generally, an abnormality diagnosis of a rotary device such as a pump is performed by calculating a shaft vibration waveform and a phase change thereof from a shaft vibration waveform of a rotating shaft and a pulse waveform synchronized with rotation.
【０００３】原子炉再循環ポンプは、従来、ポンプ軸が
外部に露出する部分があったため、ポンプ軸の軸振動波
形信号の検出と回転パルス信号の検出は、図７に示すよ
うに各々独立の変位計を設置して信号を取り込み監視す
るようにしていた。Conventionally, in a reactor recirculation pump, since the pump shaft has been exposed to the outside, detection of the shaft vibration waveform signal of the pump shaft and detection of the rotation pulse signal are independent as shown in FIG. A displacement meter was installed to capture and monitor signals.
【０００４】すなわち、ポンプ軸１の外周面に凹状の切
り欠き部１ａを一個所または複数箇所設け、それと対向
する位置に非接触型変位計２Ａを取り付ける。That is, one or a plurality of concave notches 1a are provided on the outer peripheral surface of the pump shaft 1, and a non-contact displacement meter 2A is mounted at a position facing the notch.
【０００５】非接触型変位計２Ａでは、ポンプ軸１の切
り欠き部１ａと非接触型変位計２Ａとの間の相対変化を
うず電流の変化として把え、回転に同期した回転パルス
信号が軸振動監視装置３内のＡーＤ変換器４Ａに入力
し、回転パルス記憶部５に時系列データとして書き込
む。In the non-contact type displacement meter 2A, a relative change between the notch 1a of the pump shaft 1 and the non-contact type displacement meter 2A is grasped as a change in eddy current, and a rotation pulse signal synchronized with the rotation is used as an axis. The data is input to the A / D converter 4A in the vibration monitoring device 3 and written in the rotation pulse storage unit 5 as time-series data.
【０００６】一方、切り欠き部１ａの無い位置にも非接
触型変位計２Ｂを取り付ける。非接触型変位計２Ｂは、
ポンプ軸１と非接触型変位計２Ｂとの間のポンプ軸１の
振動による間隔の変化を相対変化として把え、ポンプ軸
１の回転中の軸振動波形信号が軸振動監視装置３内のＡ
ーＤ変換器４Ｂに入力し、振動波形記憶部６に時系列デ
ータとして書き込む。On the other hand, a non-contact type displacement meter 2B is attached to a position where there is no notch 1a. The non-contact type displacement meter 2B
A change in the interval between the pump shaft 1 and the non-contact displacement meter 2B due to the vibration of the pump shaft 1 is grasped as a relative change, and the shaft vibration waveform signal during rotation of the pump shaft 1 is A in the shaft vibration monitoring device 3.
The data is input to the D converter 4B and written as time-series data in the vibration waveform storage unit 6.
【０００７】解析処理部８は、回転パルス記憶部５と振
動波形記憶部６とからそれぞれ波形データを取り込み解
析計算を実行して振動波形のパワースペクトルや位相を
算出し、その結果を表示処理部９が表示器１０に表示し
てポンプの軸振動の監視・診断を可能とする。The analysis processing unit 8 fetches waveform data from the rotation pulse storage unit 5 and the vibration waveform storage unit 6, respectively, executes analysis calculation, calculates a power spectrum and a phase of the vibration waveform, and displays the result as a display processing unit. 9 is displayed on the display 10 to enable monitoring and diagnosis of shaft vibration of the pump.
【０００８】ところで、原子炉内蔵型再循環ポンプは、
図８に示すように、ポンプの回転軸３０がポンプケーシ
ング３１によって覆われ外部に露出しない構造となって
おり、回転軸３０の振動や回転パルスを検出するために
はポンプケーシング３１に穴明け等の加工を行って非接
触型変位計２を取付けて検出信号の取り出しを行わなけ
ればならない。By the way, a recirculation pump with a built-in reactor is
As shown in FIG. 8, the rotary shaft 30 of the pump is covered with a pump casing 31 and is not exposed to the outside. In order to detect the vibration and the rotation pulse of the rotary shaft 30, a hole is formed in the pump casing 31. And the non-contact type displacement meter 2 must be attached to take out the detection signal.
【０００９】この場合に、冷却水の漏洩を防止するため
にもポンプケーシング３１等の穴明け等の加工は極力少
なくするのが望ましい。In this case, in order to prevent leakage of the cooling water, it is desirable to reduce the amount of processing such as drilling of the pump casing 31 and the like as much as possible.
【００１０】そこで、回転軸３０の図示省略する切り欠
き部と対向するポンプケーシング下部３２に取付穴３２
ａを形成して、この取付穴３２ａへ非接触型変位計２を
装着し、この１個の非接触型変位計２が検出する回転パ
ルス信号を含む軸振動波形信号を信号ケーブル２ａから
取り出し解析する必要があった。なお、３３は非接触型
変位計２等の保護カバーである。Therefore, a mounting hole 32 is formed in a lower part 32 of the pump casing facing a not-shown notch of the rotary shaft 30.
is formed, the non-contact type displacement meter 2 is mounted in the mounting hole 32a, and a shaft vibration waveform signal including a rotation pulse signal detected by the single non-contact type displacement meter 2 is extracted from the signal cable 2a and analyzed. I needed to. Reference numeral 33 denotes a protective cover for the non-contact displacement meter 2 and the like.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非接触
型変位計２により検出される回転パルス信号と軸振動波
形信号とが混在する信号からそれぞれの両信号を正確に
分離することが困難であるという問題がある。However, it is difficult to accurately separate both the rotational pulse signal and the shaft vibration waveform signal detected by the non-contact type displacement meter 2 from the mixed signal. There's a problem.
【００１２】これを解決するために特公平４ー３９６３
５号公報には、１つの非接触型変位計によって検出され
る軸振動波形信号に重畳した回転パルス信号をフィルタ
によって除去して軸振動波形信号のみを取り出すと記載
されている。In order to solve this, Japanese Patent Publication No. 4-3963
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-205550 discloses that a rotation pulse signal superimposed on a shaft vibration waveform signal detected by one non-contact type displacement meter is removed by a filter to extract only a shaft vibration waveform signal.
【００１３】ところが、フィルタを用いて回転パルス信
号を除去すれば、軸振動波形信号の内で周波数の高い成
分、つまり、微少な軸振動成分も除去されて不正確な軸
振動波形信号となる。However, if the rotation pulse signal is removed using a filter, a high-frequency component of the shaft vibration waveform signal, that is, a minute shaft vibration component is also removed, resulting in an inaccurate shaft vibration waveform signal.
【００１４】例えば、軸振動波形信号に回転パルス信号
が重畳しているとき、両者の信号波形が近似し、特徴が
ないためにフィルタのみによって回転パルス信号のみを
除去することが困難な場合がある。For example, when a rotation pulse signal is superimposed on a shaft vibration waveform signal, both signal waveforms are approximated, and since there is no feature, it may be difficult to remove only the rotation pulse signal by using only a filter. .
【００１５】また、回転パルス信号と軸振動波形信号と
が混在した状態で、解析をすることも考えられるが、現
在の技術では正確に解析する手段が開発されていない実
情がある。It is also conceivable to perform an analysis in a state where the rotation pulse signal and the shaft vibration waveform signal are mixed. However, there is a current situation in which means for performing an accurate analysis has not been developed.
【００１６】そこで、本発明は回転パルス信号を含む軸
振動波形信号から正確な軸振動波形信号のみ分離できる
原子炉内蔵型再循環ポンプの軸振動監視装置を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shaft vibration monitoring apparatus for a recirculation pump with a built-in reactor, which can separate only an accurate shaft vibration waveform signal from a shaft vibration waveform signal including a rotation pulse signal.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉内蔵型再循環ポンプのポンプ回転軸の下部の外周面に
設けた切り欠き部に対向する位置に所定距離を隔ててポ
ンプケーシング下部に取り付けられた非接触型変位計
と、この非接触型変位計によってポンプ回転軸の回転に
伴う切り欠き部を通過する際に重畳する回転パルス信号
を含む軸振動波形信号を取り込みディジタル信号に変換
するアナログディジタル変換器と、変換されたディジタ
ル信号を時系列に生波形データとして記憶する生波形デ
ータ記憶部と、生波形データから回転パルス信号と軸振
動波形信号とを分離する分離処理部と、回転パルス信号
を保存する回転パルス記憶部と、軸振動波形信号を保存
する振動波形記憶部と、軸振動波形信号と回転パルス信
号とから振動解析する解析処理部と、その解析結果を表
示器に表示して監視する表示処理部とを有する原子炉内
蔵型再循環ポンプの軸振動監視装置において、分離処理
部は、生波形データに基づいて回転パルス信号を分離す
るためのしきい値を算出するしきい値算出手段と、この
しきい値算出手段によって算出されたしきい値と生波形
データと比較して、軸振動波形信号のみの部分の生波形
データを取り込み、この生波形データに基づいて軸振動
波形信号の部分のみ基準値として平均値を算出する第１
算出手段と、しきい値と生波形データとを比較して回転
パルス信号を重畳する部分の生波形データを取り込み、
この生波形データに基づいて回転パルス信号を重畳する
部分の平均値を算出する第２算出手段と、この第２算出
手段によって算出された回転パルス信号を重畳する部分
の平均値から前記基準値としての平均値を減算して回転
パルス信号のみのデータを作成して出力する一方、回転
パルス信号を重畳する部分の生波形データから回転パル
ス信号のみのデータを減算して、回転パルス信号を重畳
する部分について軸振動波形信号を作成し、軸振動波形
信号のみの部分の生波形データと合わせて波形を作成し
て出力する波形作成手段とを設けるようにしたものであ
る。According to the first aspect of the present invention, there is provided a pump casing having a predetermined distance at a position opposed to a notch provided on an outer peripheral surface of a lower part of a pump rotating shaft of a built-in recirculation pump of a nuclear reactor. A non-contact type displacement meter attached to the lower part and a shaft vibration waveform signal including a rotation pulse signal superimposed when passing through a notch due to the rotation of the pump rotating shaft by this non-contact type displacement meter are taken into a digital signal. An analog-to-digital converter for converting, a raw waveform data storage unit for storing the converted digital signal in time series as raw waveform data, and a separation processing unit for separating a rotation pulse signal and a shaft vibration waveform signal from the raw waveform data. A rotation pulse storage unit for storing the rotation pulse signal, a vibration waveform storage unit for storing the shaft vibration waveform signal, and a vibration analysis based on the shaft vibration waveform signal and the rotation pulse signal. In a shaft vibration monitoring device for a built-in recirculation pump having an analysis processing unit and a display processing unit that displays and monitors the analysis result on a display, the separation processing unit performs a rotation pulse based on the raw waveform data. Threshold value calculating means for calculating a threshold value for separating the signal; and comparing the threshold value calculated by the threshold value calculating means with the raw waveform data to generate a portion of only the shaft vibration waveform signal. A first method of capturing waveform data and calculating an average value as a reference value only for a portion of the shaft vibration waveform signal based on the raw waveform data
Calculating means, fetching the raw waveform data of the portion where the rotation pulse signal is superimposed by comparing the threshold value and the raw waveform data,
A second calculating means for calculating an average value of a portion on which the rotation pulse signal is superimposed based on the raw waveform data; and a reference value based on the average value of the portion on which the rotation pulse signal is superimposed calculated by the second calculating means. The data of only the rotation pulse signal is created by subtracting the average value of the rotation pulse signal and output, and the data of only the rotation pulse signal is subtracted from the raw waveform data where the rotation pulse signal is superimposed, and the rotation pulse signal is superimposed. There is provided a waveform generating means for generating a shaft vibration waveform signal for the portion, forming a waveform together with the raw waveform data of the portion including only the shaft vibration waveform signal, and outputting the waveform.
【００１８】請求項２の発明は、原子炉内蔵型再循環ポ
ンプのポンプ回転軸の下部の外周面に設けた切り欠き部
に対向する位置に所定距離を隔ててポンプケーシング下
部に取り付けられた非接触型変位計と、この非接触型変
位計によってポンプ回転軸の回転に伴う切り欠き部を通
過する際に検出される回転パルス信号とポンプ回転軸に
より検出される軸振動波形信号とを一緒の信号として取
り込みディジタル信号に変換するアナログディジタル変
換器と、変換されたディジタル信号を時系列に生波形デ
ータとして記憶する生波形データ記憶部と、生波形デー
タから回転パルス信号と軸振動波形信号とを分離する分
離処理部と、回転パルス信号を保存する回転パルス記憶
部と、軸振動波形信号を保存する振動波形記憶部と、軸
振動波形信号と回転パルス信号とから振動解析する解析
処理部と、その解析結果を表示器に表示して監視する表
示処理部とを有する原子炉内蔵型再循環ポンプの軸振動
監視装置において、分離処理部は、所定量の生波形デー
タを周波数解析処理し、得られる生波形データの周波数
解析処理結果データを保存すると共に、このデータの最
大値に基づいて回転角速度を抽出する第１周波数解析処
理手段と、予め設定された回転パルス信号の内から回転
角速度に対応する回転パルス信号を抽出し、この回転パ
ルス信号の位相と生波形データの位相とを調整する位相
調整手段と、この位相調整手段によって位相調整された
回転パルス信号を周波数解析処理し、得られた回転パル
ス信号の周波数解析処理結果データを保存する第２周波
数解析処理手段と、生波形データの周波数解析処理結果
データから回転パルス信号の周波数解析処理結果データ
を減算して軸振動波形信号のみの周波数解析処理結果と
する減算手段と、軸振動波形信号のみの周波数解析処理
結果を逆変換して生波形データに含まれる軸振動波形信
号のみを抽出する逆周波数変換処理手段とを設けるよう
にしたものである。A second aspect of the present invention is a non-reactor mounted in a lower part of a pump casing at a position opposed to a notch provided on an outer peripheral surface of a lower part of a pump rotating shaft of a built-in recirculation pump at a predetermined distance. A contact type displacement meter, a rotation pulse signal detected when passing through a notch due to the rotation of the pump rotation shaft and a shaft vibration waveform signal detected by the pump rotation shaft by the non-contact type displacement meter are combined. An analog-to-digital converter that takes in as a signal and converts it into a digital signal; a raw waveform data storage unit that stores the converted digital signal in time series as raw waveform data; and a rotation pulse signal and a shaft vibration waveform signal from the raw waveform data. A separation processing unit for separating, a rotation pulse storage unit for storing the rotation pulse signal, a vibration waveform storage unit for storing the shaft vibration waveform signal, In a shaft vibration monitoring device for a recirculation pump with a built-in nuclear reactor, the separation processing unit includes: an analysis processing unit that performs vibration analysis from a pulse signal; and a display processing unit that displays and monitors the analysis result on a display. First frequency analysis processing means for performing frequency analysis processing of the quantitative raw waveform data, storing frequency analysis processing result data of the obtained raw waveform data, and extracting a rotational angular velocity based on a maximum value of the data; A phase adjustment unit for extracting a rotation pulse signal corresponding to the rotation angular velocity from the rotation pulse signals thus adjusted, and adjusting the phase of the rotation pulse signal and the phase of the raw waveform data, and the phase of which is adjusted by the phase adjustment unit Second frequency analysis processing means for performing frequency analysis processing of the rotation pulse signal and storing data of a frequency analysis processing result of the obtained rotation pulse signal; Subtraction means for subtracting the frequency analysis processing result data of the rotation pulse signal from the wave number analysis processing result data to obtain the frequency analysis processing result of only the shaft vibration waveform signal, and inversely converting the frequency analysis processing result of only the shaft vibration waveform signal Inverse frequency conversion processing means for extracting only the shaft vibration waveform signal included in the raw waveform data is provided.
【００１９】[0019]
【作用】請求項１の発明は、しきい値算出手段によって
しきい値が算出され、このしきい値と生波形データとが
比較判定される。この比較判定によって生波形データが
しきい値より大きいとき生波形データに回転パルス信号
が含まれている部分と判定され、また、生波形データが
しきい値より小さいとき生波形データに回転パルス信号
が含まれていない部分と判定される。続いて、第２算出
手段では、生波形データに回転パルス信号を含む部分に
ついて生波形データに基づいて回転パルス信号を作成し
て出力し、回転パルス信号と生波形データとから軸振動
波形信号を作成し、軸振動波形信号のみの部分と合成し
て軸振動波形信号が作成される。これによって、軸振動
波形信号のみそのまま正確に分離されるから軸振動の監
視を的確に行うことができる。According to the first aspect of the invention, the threshold value is calculated by the threshold value calculating means, and the threshold value is compared with the raw waveform data. When the raw waveform data is larger than the threshold value, it is determined that the raw pulse data includes the rotation pulse signal. Is determined to be a part that does not include. Subsequently, the second calculating means creates and outputs a rotation pulse signal based on the raw waveform data for a portion of the raw waveform data that includes the rotation pulse signal, and outputs a shaft vibration waveform signal from the rotation pulse signal and the raw waveform data. The shaft vibration waveform signal is created and combined with a portion of only the shaft vibration waveform signal to create a shaft vibration waveform signal. Thus, only the shaft vibration waveform signal is accurately separated as it is, so that the shaft vibration can be accurately monitored.
【００２０】請求項２の発明は、第１周波数解析処理手
段によって生波形データが周波数解析処理され、周波数
解析処理結果データが保存されると共に、データの最大
値間の時間を測定することによって生波形の回転角速度
が算出される。そして、予め周期と波形の回転角速度に
対応して決まる回転パルス信号の周期と予め保存する回
転パルス信号保存手段から回転パルス信号が抽出され、
この回転パルス信号の位相を生波形データの位相に合わ
せる。位相調整がされると回転パルス信号は周波数解析
処理がされ処理結果データが保存される。次に、生波形
データの周波数解析処理結果データから回転パルス信号
の周波数解析結果データが減算され、軸振動波形信号の
みが抽出され、逆変換によって生波形データから軸振動
波形信号のみが分離される。従って、周波数解析の手法
を用いているために回転パルス信号と軸振動波形信号と
のレベルが近似し、また、波形が変形しているような場
合にも微小な波形の相違から正確に軸振動波形信号のみ
抽出することができる。According to a second aspect of the present invention, the raw frequency data is subjected to frequency analysis processing by the first frequency analysis processing means, the frequency analysis processing result data is stored, and the time between the maximum values of the data is measured. The rotational angular velocity of the waveform is calculated. Then, the rotation pulse signal is extracted from the rotation pulse signal storage unit that stores the period of the rotation pulse signal determined in advance according to the period and the rotation angular velocity of the waveform,
The phase of the rotation pulse signal is adjusted to the phase of the raw waveform data. When the phase is adjusted, the rotation pulse signal is subjected to frequency analysis processing, and processing result data is stored. Next, the frequency analysis result data of the rotation pulse signal is subtracted from the frequency analysis processing result data of the raw waveform data, only the shaft vibration waveform signal is extracted, and only the shaft vibration waveform signal is separated from the raw waveform data by the inverse transformation. . Therefore, since the frequency analysis method is used, the levels of the rotation pulse signal and the shaft vibration waveform signal are close to each other. Only the waveform signal can be extracted.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２２】図１は、本発明の第１実施例を示す原子炉
内蔵型再循環ポンプの軸振動監視装置のブロック構成図
であり、非接触型変位計２と軸振動監視装置３Ａとから
構成されている。FIG. 1 is a block diagram of a shaft vibration monitoring device of a recirculation pump with a built-in nuclear reactor according to a first embodiment of the present invention, which comprises a non-contact displacement meter 2 and a shaft vibration monitoring device 3A. Have been.
【００２３】原子炉内蔵型再循環ポンプの回転軸３０に
は、外周面に切り欠き部３０ａが設けられ、その切り欠
き部３０ａに対向する位置に一定距離を隔てて、図８に
示すように、下部のポンプケーシング下部３２に形成さ
れる取付穴３２ａに非接触型変位計２が固定され、この
非接触型変位計２から信号ケーブル２ａを引き出してＡ
ーＤ変換器４に接続している。As shown in FIG. 8, a notch 30a is provided on the outer peripheral surface of the rotary shaft 30 of the recirculation pump with a built-in reactor, and a predetermined distance is provided at a position opposed to the notch 30a. The non-contact type displacement meter 2 is fixed to a mounting hole 32a formed in the lower pump casing lower portion 32. The signal cable 2a is pulled out from the non-contact type
-D converter 4 is connected.
【００２４】軸振動監視装置３Ａは、ＡーＤ変換器４と
生波形データ記憶部１１と分離処理部１２と振動波形記
憶部６および回転パルス記憶部５と解析処理部８と表示
処理部９と表示器１０との順に接続され構成している。The shaft vibration monitoring device 3A includes an AD converter 4, a raw waveform data storage unit 11, a separation processing unit 12, a vibration waveform storage unit 6, a rotation pulse storage unit 5, an analysis processing unit 8, and a display processing unit 9. And the display 10 in this order.
【００２５】ＡーＤ変換器４は一定の周期で動作して非
接触型変位計２から入力されたアナログ信号をデジタル
値に変換して生波形データ記憶部１１に書き込む。分離
処理部１２はその生波形データを軸振動波形信号と回転
パルス信号のデータに分離して各々振動波形記憶部６と
回転パルス記憶部５に書き込む。The A / D converter 4 operates at a constant period, converts an analog signal input from the non-contact type displacement meter 2 into a digital value, and writes it to the raw waveform data storage unit 11. The separation processing unit 12 separates the raw waveform data into data of the shaft vibration waveform signal and the rotation pulse signal, and writes the data into the vibration waveform storage unit 6 and the rotation pulse storage unit 5, respectively.
【００２６】解析処理部８は、これらのデータを解析処
理して軸振動波形のパワースペクトルや位相を算出し、
表示処理部９がそのデータを表示器１０に表示する。The analysis processor 8 analyzes these data to calculate the power spectrum and phase of the shaft vibration waveform,
The display processing unit 9 displays the data on the display 10.
【００２７】まず、回転軸３０の切り欠き部３０ａに対
向する位置に取付けられる非接触型変位計２が回転軸３
０の回転による切り欠き部３０ａと非接触型変位計２と
の相対変化をうず電流等の変化で把え、回転パルス信号
を検出すると共に、回転軸３０の回転に伴う軸振動によ
る両者間の相対変化をうず電流の変化として把え、軸振
動波形信号として検出し、両信号が混在した検出信号が
検出される。First, the non-contact type displacement meter 2 mounted at a position facing the notch 30a of the
The relative change between the notch 30a and the non-contact type displacement meter 2 due to the rotation of 0 is grasped by the change of the eddy current and the like, the rotation pulse signal is detected, and the vibration between the two by the rotation of the rotating shaft 30 is generated. The relative change is grasped as a change in eddy current, detected as a shaft vibration waveform signal, and a detection signal in which both signals are mixed is detected.
【００２８】この検出信号は、ＡーＤ変換器４によって
一定周期のアナログ信号として取り込まれてディジタル
信号に変換され、生波形データ記憶部１１に時系列の生
波形データとして記憶される。The detection signal is taken in by the AD converter 4 as an analog signal having a constant period, converted into a digital signal, and stored in the raw waveform data storage unit 11 as time-series raw waveform data.
【００２９】ここで、分離処理部１２は、図２に示すよ
うにしきい値算出手段１２ａと第１算出手段１２ｂと第
２算出手段１２ｃと波形作成手段１２ｄとからなってい
る。しきい値算出手段１２ａは、生波形データを取り込
んでその中から最大値と最小値を選択し、これに基づい
てしきい値（ディスクリレベル）を算出する。第１算出
手段１２ｂは、しきい値算出手段１２ａによって算出さ
れたしきい値と生波形データを比較して軸振動波形信号
のみの部分の生波形データを取り込み、この生波形デー
タに基づいて軸振動波形信号の基準値として平均値を算
出する。第２算出手段１２ｃは、しきい値と生波形デー
タとを比較して回転パルス信号を重畳する部分の生波形
データを取り込み、この生波形データに基づいて回転パ
ルス信号を重畳する部分の平均値を算出する。波形作成
手段１２ｄは、回転パルス信号を重畳する部分から基準
値として平均値を減算して回転パルス信号のみのデータ
を作成して出力する一方、回転パルス信号を重畳する部
分の生波形データから回転パルス信号のみのデータを減
算して回転パルス信号を重畳する部分について軸振動波
形信号を作成し、軸振動波形信号のみの部分の生波形デ
ータと合わせて波形を作成して出力する。Here, as shown in FIG. 2, the separation processing section 12 comprises a threshold value calculating means 12a, a first calculating means 12b, a second calculating means 12c, and a waveform creating means 12d. The threshold value calculating means 12a takes in the raw waveform data, selects a maximum value and a minimum value from the raw data, and calculates a threshold value (discrete level) based on the maximum value and the minimum value. The first calculating means 12b compares the threshold value calculated by the threshold value calculating means 12a with the raw waveform data, takes in the raw waveform data of only the shaft vibration waveform signal, and calculates the axis based on the raw waveform data. An average value is calculated as a reference value of the vibration waveform signal. The second calculating means 12c compares the threshold value with the raw waveform data, takes in the raw waveform data of the portion where the rotation pulse signal is superimposed, and averages the portion where the rotation pulse signal is superimposed based on the raw waveform data. Is calculated. The waveform creating unit 12d creates and outputs data of only the rotation pulse signal by subtracting the average value as a reference value from the portion where the rotation pulse signal is superimposed, and outputs the data from the raw waveform data of the portion where the rotation pulse signal is superimposed. A shaft vibration waveform signal is created for a portion where the rotation pulse signal is superimposed by subtracting only the pulse signal data, and a waveform is created and output together with the raw waveform data of the shaft vibration waveform signal only portion.
【００３０】すなわち、分離処理部１２では、図３に示
す処理手順によって、まず、しきい値算出手段１２ａに
よって生波形データ記憶部１１に記憶された所定時間内
の生波形データを取り込んで、これらの内で最大値ＭＡ
Ｘと最少値ＭＩＮを選択する（処理１）。That is, the separation processing section 12 first takes in the raw waveform data within a predetermined time stored in the raw waveform data storage section 11 by the threshold value calculating means 12a by the processing procedure shown in FIG. The maximum value MA
X and the minimum value MIN are selected (process 1).
【００３１】生波形データは、図４に示すように軸振動
波形信号Ｂに回転パルス信号Ａが加算されている。これ
から分かるように、生波形データの内で回転パルス信号
Ａのサンプリング周期の中から最大値ＭＡＸが求められ
る。また、軸振動波形信号Ｂの中から最少値ＭＩＮが求
められる。In the raw waveform data, a rotation pulse signal A is added to a shaft vibration waveform signal B as shown in FIG. As can be seen from this, the maximum value MAX is obtained from the sampling cycle of the rotation pulse signal A in the raw waveform data. Further, the minimum value MIN is obtained from the shaft vibration waveform signal B.
【００３２】続いて、しきい値算出手段１２ａは、しき
い値としてディスクリレベルを次の式（１）から算出す
る。Subsequently, the threshold value calculating means 12a calculates a discrimination level as a threshold value from the following equation (1).
【００３３】 ＬＥＶＥＬ＝ＭＩＮ＋（ＭＡＸ−ＭＩＮ）×ＦＡＣＴＯＲ−−−−（１）LEVEL = MIN + (MAX−MIN) × FACTOR --- (1)
【００３４】ここで、ＬＥＶＥＬ：ディスクリレベル、
ＭＩＮ：生波形データの最少値、ＭＡＸ：生波形データ
の最大値、ＦＡＣＴＯＲ：係数＝０．５を示す。LEVEL: Discrete level,
MIN: minimum value of raw waveform data, MAX: maximum value of raw waveform data, FACTOR: coefficient = 0.5.
【００３５】次に、第１算出手段１２ｂによって生波形
データがディスクリレベルを超えない生波形データ、つ
まり、回転パルス信号を重畳する部分の生波形データを
順次取り込んで、その平均値（ＡＶＥ）を基準値として
算出される（処理３〜処理６）（判断１，判断２）。Next, raw waveform data whose raw waveform data does not exceed the discrete level, that is, raw waveform data of a portion where a rotation pulse signal is superimposed, are sequentially taken in by the first calculating means 12b, and the average value (AVE) is obtained. (Processing 3 to processing 6) (determination 1, determination 2).
【００３６】次に、第２算出手段１２ｃによって生波形
データＹ１〜Ｙｎの全てについてしきい値としてディス
クリレベルと比較判定がされる（判断３）。この判定に
よって生波形データがディスクリレベルより大きいとさ
れると回転パルス信号を１とする（処理７，処理８）。Next, all the raw waveform data Y1 to Yn are compared with the discrimination level as thresholds by the second calculating means 12c (decision 3). If it is determined that the raw waveform data is greater than the discrete level, the rotation pulse signal is set to 1 (processing 7 and processing 8).
【００３７】そして、第２算出手段１２ｃでは、回転パ
ルス信号が１と設定された生波形データから次の式
（２）によって平均を求める（処理９）。Then, the second calculating means 12c calculates an average from the raw waveform data in which the rotation pulse signal is set to 1 by the following equation (2) (Process 9).
【００３８】 ＰＵＬＳＥ＝（ΣＹｊ）／ｎ−−−−（２）PULSE = (ΣYj) / n-(2)
【００３９】ここで、ＰＵＬＳＥ：回転パルス信号を重
畳する生波形データの平均値、Ｙｊ（ｊ＝ｉ，−ｉ＋ｎ
−ｉ）：ディスクリレベルを超えた信号、ｎ：上記個数
を示す。Here, PULSE: average value of raw waveform data on which a rotation pulse signal is superimposed, Yj (j = i, -i + n
-I): signal exceeding the discrete level, n: indicating the number.
【００４０】上記処理によって求められた平均値ＰＵＬ
ＳＥから次の式（３）によって軸振動波形信号のみ抽出
する（処理１０）。Average value PUL obtained by the above processing
Only the shaft vibration waveform signal is extracted from SE by the following equation (3) (Process 10).
【００４１】 Ｖ（ｉ）＝Ｙｉ−（ＰＵＬＳＥ−ＡＶＥ）−−−−（３）V (i) = Yi− (PULSE-AVE) --- (3)
【００４２】一方、上記判定で生波形データがディスク
リレベルより小さいとき、回転パルス信号を０とする
（判断３，処理１１）。これに伴い、生波形データから
軸振動波形信号のみ抽出される（処理１２）。上記処理
は、順次時系列にサンプリングされた全てについて行わ
れる（判断３，判断４，）（処理１１〜処理１３）。On the other hand, when the raw waveform data is smaller than the discrimination level in the above judgment, the rotation pulse signal is set to 0 (decision 3, processing 11). Accordingly, only the shaft vibration waveform signal is extracted from the raw waveform data (process 12). The above processing is performed for all of the samples that are sequentially sampled in time series (decision 3, decision 4,) (steps 11 to 13).
【００４３】このように、生波形データ記憶部１１に書
き込まれるデータは、図４に示す上段のように軸振動波
形信号Ｂに回転軸の外周面に設けられた切り欠き部に対
応した回転パルス信号Ａが加算されたデータとなってい
る。As described above, the data written to the raw waveform data storage unit 11 is obtained by adding the rotation pulse corresponding to the notch provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft to the shaft vibration waveform signal B as shown in the upper part of FIG. The data is obtained by adding the signal A.
【００４４】従って、この切り欠き部に対応したデー
タ、すなわち、回転パルス信号のみが算出され、切り欠
き部の深さの分だけ加算されている信号の大きさが分か
れば分離処理が可能となる。切り欠き部に対応したデー
タを特定するために分離処理部１２は、算出されたディ
スクリレベルを設定し、このレベル以上のときは１、以
下のときは０に各データを変換して回転パルス信号を生
成する。そして、生波形データがディスクリレベル以下
の生波形データから基準値としての平均値を算出する。Therefore, only the data corresponding to the notch, that is, only the rotation pulse signal is calculated, and if the magnitude of the signal added by the depth of the notch is known, the separation process can be performed. . In order to specify the data corresponding to the notch, the separation processing unit 12 sets the calculated discrimination level. Generate a signal. Then, an average value as a reference value is calculated from the raw waveform data whose raw waveform data is lower than the discrete level.
【００４５】次に、生波形データがディスクリレベル以
上と判定された信号については、切り欠き部の深さの分
に対応した回転パルス信号の大きさを算出し、この回転
パルス信号から基準値を減算して重畳する回転パルス信
号のみを算出し、さらに、各生波形データから回転パル
ス信号のみを減算することにより切り欠き部が無い場合
の軸振動波形信号が生成される。これによって、生波形
データから軸振動波形信号と回転パルス信号とが分離処
理される。Next, for the signal for which the raw waveform data is determined to be equal to or higher than the discrete level, the magnitude of the rotation pulse signal corresponding to the depth of the notch is calculated, and the reference value is obtained from the rotation pulse signal. Is subtracted, only the rotation pulse signal to be superimposed is calculated, and only the rotation pulse signal is subtracted from each raw waveform data to generate a shaft vibration waveform signal in the case where there is no notch. Thus, the shaft vibration waveform signal and the rotation pulse signal are separated from the raw waveform data.
【００４６】次に、本発明の第２実施例について図５を
参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００４７】分離処理部１２Ａは、第１周波数解析処理
手段１２ｊと回転パルス信号の位相調整手段１２ｅと第
２周波数解析処理手段１２ｆと減算手段１２ｇと逆周波
数解析処理手段１２ｈと回転パルス信号保存手段１２ｉ
とからなっている。The separation processing section 12A includes a first frequency analysis processing means 12j, a rotation pulse signal phase adjustment means 12e, a second frequency analysis processing means 12f, a subtraction means 12g, an inverse frequency analysis processing means 12h, and a rotation pulse signal storage means. 12i
It consists of
【００４８】第１周波数解析処理手段１２ｊは、生波形
データを周波数解析処理して解析処理結果データとして
保存し、さらに、データの中から最大値間の時間を測定
して、これによって回転角速度を算出する。回転パルス
信号の位相調整手段１２ｅは、予め回転パルス信号保存
手段１２ｉに保存された回転パルス信号内で算出された
回転角速度に対応する回転パルス信号を取り出し、この
回転パルス信号の位相を生波形データの位相に合わせ
る。第２周波数解析処理手段１２ｆは、位相調整された
回転パルス信号を周波数解析処理して結果を保存する。
減算手段１２ｇは、生波形データの周波数解析処理結果
データから回転パルス信号の周波数解析処理結果データ
を減算して軸振動波形信号のみの周波数解析処理結果デ
ータとする。逆周波数解析処理手段１２ｈは、軸振動波
形信号のみの周波数解析処理結果データを逆変換する。
回転パルス信号保存手段１２ｉは、予め計算によって回
転角速度毎に周期と波形を保存する。The first frequency analysis processing means 12j performs a frequency analysis process on the raw waveform data and stores it as analysis processing result data, and further measures the time between the maximum values from the data, thereby obtaining the rotational angular velocity. calculate. The rotation pulse signal phase adjusting means 12e extracts a rotation pulse signal corresponding to the rotation angular velocity calculated in the rotation pulse signal previously stored in the rotation pulse signal storage means 12i, and converts the phase of the rotation pulse signal into raw waveform data. To the phase of. The second frequency analysis processing unit 12f performs frequency analysis processing on the phase-adjusted rotation pulse signal and stores the result.
The subtracting means 12g subtracts the frequency analysis processing result data of the rotation pulse signal from the frequency analysis processing result data of the raw waveform data to obtain frequency analysis processing result data of only the shaft vibration waveform signal. The inverse frequency analysis processing means 12h inversely converts the frequency analysis processing result data of only the shaft vibration waveform signal.
The rotation pulse signal storage unit 12i stores a cycle and a waveform for each rotation angular velocity by calculation in advance.
【００４９】第２実施例は、一例として高速フーリエ変
換（以下「ＦＦＴ」という）処理によって軸振動波形信
号のみ抽出するもので、回転周波数の各レベルにおける
回転パルス信号を事前に求めて保存しておき、そのデー
タから生波形データに含まれる回転パルス信号と同位相
の回転パルス信号を取り出してそのＦＦＴ結果を求め、
軸振動波形信号が混在した生波形データのＦＦＴ結果と
の差に対して逆ＦＦＴをかけることにより、軸振動波形
信号を分離するようにしている。In the second embodiment, as an example, only the shaft vibration waveform signal is extracted by the fast Fourier transform (hereinafter, referred to as "FFT") processing. The rotation pulse signal at each level of the rotation frequency is obtained in advance and stored. , A rotation pulse signal having the same phase as the rotation pulse signal included in the raw waveform data is extracted from the data, and the FFT result is obtained.
By applying an inverse FFT to the difference between the FFT result of the raw waveform data in which the shaft vibration waveform signal is mixed, the shaft vibration waveform signal is separated.
【００５０】なお、軸振動波形信号を除いた回転パルス
波形は変位計の入力信号範囲、被測定対象と変位計との
間隙、被測定対象に加工された凹部のサイズが決まれば
求めることができる。従って、分離処理部１２Ａでは、
回転パルス信号を予め種々の状態に応じて各回転角速度
ω毎に事前に生成して分離処理部１２Ａの内部に記憶し
ておく。The rotation pulse waveform excluding the shaft vibration waveform signal can be obtained by determining the input signal range of the displacement meter, the gap between the object to be measured and the displacement meter, and the size of the recess formed in the object to be measured. . Therefore, in the separation processing unit 12A,
A rotation pulse signal is generated in advance for each rotation angular velocity ω in accordance with various states, and stored in the separation processing unit 12A.
【００５１】まず、図６に示す分離処理部１２Ａの処理
手順に沿って説明すると、第１周波数解析処理手段１２
ｊが回転パルス信号Ａと軸振動波形信号Ｂからなる生波
形データＹ１〜ＹｎをＦＦＴ処理をして、その結果をＦ
（Ａ＋Ｂ）（ω）とする（処理１）。First, a description will be given along the processing procedure of the separation processing unit 12A shown in FIG.
j performs the FFT processing on the raw waveform data Y1 to Yn including the rotation pulse signal A and the shaft vibration waveform signal B, and outputs the result to F
(A + B) (ω) (Process 1).
【００５２】次に、第１周波数解析処理手段１２ｊで
は、Ｆ（Ａ＋Ｂ）（ω）の振幅の最も大きい成分が回転
パルス信号と考えられるためにその回転角度ω０を求め
る（処理２）。Next, the first frequency analysis processing means 12j obtains the rotation angle ω0 because the component having the largest amplitude of F (A + B) (ω) is considered as a rotation pulse signal (Process 2).
【００５３】一方、分離処理部１２の回転パルス信号保
存手段１２ｉに予め保存されている回転角速度に対応す
る回転パルス信号が回転パルス信号の位相調整手段１２
ｅによって取り出される（処理３）。On the other hand, the rotation pulse signal corresponding to the rotation angular velocity previously stored in the rotation pulse signal storage means 12i of the separation processing section 12 is used as the rotation pulse signal phase adjusting means 12i.
e (process 3).
【００５４】そして、生波形データと取り出された回転
パルス信号との位相がシフトして合わされる（処理
４）。Then, the phases of the raw waveform data and the extracted rotation pulse signal are shifted and matched (process 4).
【００５５】次に、第２周波数解析処理手段１２ｆがＦ
ＦＴ処理して結果をＦ（Ａ）（ω０）（ω）とする（処
理４）。Next, the second frequency analysis processing means 12f
The result of the FT process is set to F (A) (ω0) (ω) (Process 4).
【００５６】さらに、次の式（４）により軸振動波形信
号ＢのみのＦＦＴ結果を求める（処理５）。Further, the FFT result of only the shaft vibration waveform signal B is obtained by the following equation (4) (Process 5).
【００５７】 Ｆ（Ｂ）（ω）＝Ｆ（Ａ＋Ｂ）（ω）−Ｆ（Ａω０）（ω）−−−（４）F (B) (ω) = F (A + B) (ω) −F (Aω0) (ω) --- (4)
【００５８】そして、Ｆ（Ｂ）（ω）について逆ＦＦＴ
を計算すると、ｆ（Ｂ）（ｔ）として軸振動波形信号Ｂ
が分離される（処理６）。Then, inverse FFT is performed on F (B) (ω).
Is calculated as f (B) (t), the shaft vibration waveform signal B
Are separated (process 6).
【００５９】このように第２実施例によれば、生波形デ
ータが、例えば、回転基本成分の振動幅がパルス信号の
ピークレベルと同程度の場合にもＦＦＴの処理によって
信号の分離ができる。As described above, according to the second embodiment, even when the raw waveform data has, for example, the oscillation width of the rotation fundamental component which is substantially equal to the peak level of the pulse signal, the signal can be separated by the FFT processing.
【００６０】なお、本発明は原子炉内蔵型再循環ポンプ
以外のポンプに対して１台の変位計で軸振動波形と回転
パルスの入力を兼用する使い方をする場合にも適用可能
である。The present invention can also be applied to a case where a single displacement meter is used for both the input of the shaft vibration waveform and the input of the rotation pulse for pumps other than the built-in recirculation pump.
【００６１】また、第２実施例は、周波数解析処理にＦ
ＦＴを用いたがこれに限ることがなく種々の処理手段を
用いることができる。In the second embodiment, the frequency analysis
Although FT is used, the present invention is not limited to this, and various processing means can be used.
【００６２】[0062]
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
しきい値と生波形データとの比較判定によって生波形デ
ータに回転パルス信号が含まれている部分についての生
波形データに基づいて回転パルス信号を作成するように
したために正確に軸振動波形信号のみ分離されるから軸
振動の監視を的確に行うことができる。As described above, the first aspect of the present invention is:
The rotation pulse signal is created based on the raw waveform data for the portion of the raw waveform data that contains the rotation pulse signal by comparing and judging the threshold value and the raw waveform data. Since it is separated, shaft vibration can be monitored accurately.
【００６３】請求項２の発明は、生波形データの周波数
解析処理結果データから回転パルス信号の周波数解析結
果を減算して、軸振動波形信号のみを抽出して、逆変換
によって生波形データから軸振動波形信号のみを分離す
るようにしたために回転パルス信号と軸振動波形信号と
のレベルが近似し、また、波形が変形しているような場
合にも微小な波形の相違から正確に軸振動波形信号のみ
抽出することができる。According to a second aspect of the present invention, the frequency analysis result of the rotation pulse signal is subtracted from the frequency analysis processing result data of the raw waveform data, and only the shaft vibration waveform signal is extracted. Since only the vibration waveform signal is separated, the level between the rotation pulse signal and the shaft vibration waveform signal is approximated. Also, even when the waveform is deformed, the shaft vibration waveform is accurately determined from the minute waveform difference. Only signals can be extracted.
【図１】本発明の第１実施例を示す原子炉内蔵型再循環
ポンプの軸振動監視装置のブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a shaft vibration monitoring device of a recirculation pump with a built-in nuclear reactor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の分離処理部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a separation processing unit in FIG. 1;
【図３】図１の分離処理部の処理手順を示すフローチャ
ートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure of a separation processing unit in FIG. 1;
【図４】図１の分離処理部の作用を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation of a separation processing unit in FIG. 1;
【図５】本発明の第２実施例を示す分離処理部の構成図
である。FIG. 5 is a configuration diagram of a separation processing unit according to a second embodiment of the present invention.
【図６】図５の分離処理部の処理手順を示すフローチャ
ートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of a separation processing unit in FIG. 5;
【図７】従来例を示す原子炉内蔵型再循環ポンプの軸振
動監視装置のブロック構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional example of a shaft vibration monitoring device for a built-in recirculation pump of a nuclear reactor.
【図８】１台の非接触型変位計を取り付けた状態を示す
部分断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a state where one non-contact displacement meter is attached.
２Ａ，２Ｂ 非接触型変位計 ３ 軸振動監視装置 ４Ａ，４Ｂ ＡーＤ変換器 ５ 回転パルス記憶部 ６ 振動波形記憶部 ８ 解析処理部 ９ 表示処理部 １０ 表示器 １１ 生波形データ記憶部 １２，１２Ａ 分離処理部 １２ａ しきい値算出手段 １２ｂ 第１算出手段 １２ｃ 第２算出手段 １２ｄ 波形作成手段 １２ｅ 回転パルス信号の位相調整手段 １２ｆ 第２周波数解析処理手段 １２ｇ 減算手段 １２ｈ 逆周波数解析処理手段 １２ｉ 回転パルス信号保存手段 １２ｊ 第１周波数解析処理手段 ３０ 回転軸 2A, 2B Non-contact type displacement meter 3 axis vibration monitoring device 4A, 4B A / D converter 5 rotation pulse storage unit 6 vibration waveform storage unit 8 analysis processing unit 9 display processing unit 10 display 11 raw waveform data storage unit 12, 12A Separation processing unit 12a Threshold value calculation means 12b First calculation means 12c Second calculation means 12d Waveform creation means 12e Phase adjustment means of rotation pulse signal 12f Second frequency analysis processing means 12g Subtraction means 12h Inverse frequency analysis processing means 12i Rotation Pulse signal storage means 12j first frequency analysis processing means 30 rotation axis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−181076（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151893（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35890（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−317460（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51096（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 17/003 G01H 17/00 G21C 15/243 520 F04D 7/08────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-181076 (JP, A) JP-A-7-151893 (JP, A) JP-A-7-35890 (JP, A) JP-A-6-181076 317460 (JP, A) JP-A-2-51096 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl.7 , DB name) G21C 17/003 G01H 17/00 G21C 15/243 520 F04D 7/08
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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