設備機器の振動診断 01
軸受・ギアの異常検出技術高度化

- 軸受傷のサイジング手法
- 軸受の余寿命評価
- 軸受の状態評価指標
- 風車増速機ギアの状態評価指標


IIUでは、設備診断・解析・製品開発・受託研究を通じて、現場課題の解決に取り組んでいます。
ここでは当社が保有する技術領域や研究開発の取り組み、関連する実績の一部をご紹介します。
軸受・ギアの異常検出技術高度化

各種設備機器の異常検出技術高度化


電磁場解析、熱伝導解析、応力解析

振動信号、音響信号等の各種信号処理技術

保全活動を最適化するための技術開発

データから特徴を学習し、様々な用途に適用する技術

クラウドアプリケーション開発
スマートフォンアプリ開発
PC環境アプリケーション開発
業務課題の解決に向けたAI技術適用検証(プロジェクト形式による推進)
保全業務の高度化に向けた調査・研究(実験・解析による研究・レポート)
各種保全技術に関する調査研究
音響センサを活用した設備診断技術は、対象設備の状態を非接触かつ定量的に把握できる点が特長です。従来は経験や勘に頼る場面も多かった診断を、よりわかりやすく扱いやすい形で支援します。
「音」を測定するため、聴診棒で診断してきた設備を直感的かつ定量的に評価できます。ベテランの技術を音響センサで受け継ぐことができます。
非接触で測定できるため、振動計の設置が危険な設備や高温の設備の診断に簡便に使用できます。
走行中の電車の車輪や稼働音が非常に大きい工場設備など、振動計では異常箇所の特定が難しいものも、音響センサにより特定できます。
軸受やギアの音を捉え、異常兆候があるか振動計と同等のレベルで診断できます。周波数分析により、異常発生部位の特定も可能です。

音響センサでは配管内の水圧が異なることを正しく捉えられます。
※振動計は共振や他機器からの振動ノイズ等により正しく診断できない場合があります。配管内のキャビテーションの発生を音圧レベルの変化として検出できます。


ディープラーニングなどの機械学習を分析に取り入れることで、機器の状態をより正確かつ詳細に判別できます。対象機器の各種状態を蓄積するほど、診断精度の向上が期待できます。

当社が取り組んできた研究開発の成果は、論文や学会発表、各種記事としても公開されています。技術的な知見を蓄積しながら、実用化につながる研究を進めています。
非接触音響計測、自動診断アルゴリズム(FFTの利用等)
プラント機器の異常を音響により非接触で診断する可搬型システム「AMADIS-01」の紹介です。従来の振動センサーが抱える設置の専門知識や危険場所への接近といった課題を、伸縮ロッド付きの音響センサーで解決しました。誰でも安全かつ高精度に、稼働中の機器の異常判定と保全コスト削減が可能です。
ベイズ更新を取り入れた点検周期の決め方、破壊力学
構造部材の疲労亀裂に対し、非等間隔の点検間隔を決定するベイズ解析手法を提案しています。不確実なパラメータが含まれていても、各点検結果を反映して確率密度関数を更新(ベイズ更新)することで精度を向上させます。初期知識が不正確でも高い信頼性を維持できることを実証しました。
音響データに対するエンベロープFFTによる異常検知、音響データに対する機械学習(マハラノビス距離)による異常検知
複数の回転機器が稼働する広域環境で、指向性マイクと解析ソフト「Sigma」を用いた音響診断の有効性を検証しました。正常データのみから異常を判定する機械学習(マハラノビス距離)を導入し、背景ノイズ下でも異常発生源の機器を明確に特定できることを確認しました。
EMセンサーによるボールベアリング中の欠陥検出
電磁(EM)センサーを用いて、稼働中のボール軸受に生じた剥離サイズを非破壊で評価する新手法の提案です。剥離長さと転動体間隔の相関による欠陥周波数強度の変化を捉えることで、分解せずにサイズを角度単位で推定可能です。剥離の進展が線形であることを解明し、余寿命予測への活用を示しました。
従来の振動RMS法では困難だった、ポンプなどの回転機器のミスアライメント(芯出し不良)を高感度に検知する手法の研究です。信号の「大きさ」ではなく「形状」の変化を捉える特異スペクトル解析(SSA)を適用し、微小な異常を「変化スコア」で定量化しました。標準指標より圧倒的に感度が高く、構造異常の早期発見に有効です。
音源分離AIによるノイズ音除去、LSTMによる異常音検知
Wave-U-Netによる音源分離AIで特定ノイズ(監視対象外のポンプ音)を除去し、LSTMを用いた時系列予測による異常検知を検討しました。正常時の波形予測値と実測値の乖離を異常度とする手法で、従来比で高い検出感度となることが検証できました。
環境音分類AIによる異常音検知
環境音分類AIを活用し、単独音だけでなく合成音も学習に導入しました。深いネットワーク構造により、未知の音(異常音)を「どのラベルにも該当しない」と識別する異常診断技術を検証しました。
環境音分類AIによるノイズ音検知、SVMによるノイズ音検知、機械学習(マハラノビス距離)による異常音検知

音響による異常検知について実機検証を行っています。SVMや環境音分類AIで構内放送等のノイズを特定して、除外することに成功しました。また、機械学習(マハラノビス距離)による異常度のトレンド監視の有効性を実機で確認しているところです。