LabVIEW​と​CompactRIO​を​活用​し、​発電​所​の​オンライン​連続​監視​を​実現

Boris Meško, VESKI

"機械​の​挙動​と​効率​を​予測​する​に​は、​振動​など​に​対応​する​信号​を​常時​監視​しな​け​れ​ば​なり​ま​せん。​そのため​に​は、​通常、​連続​的​な​データ​集録​と​オンライン​の​データベース​解析​の​機能​が​必要​に​なり​ます。​当社​は、​LabVIEW​と​CompactRIO​を​中心​に​据​えて、​監視​ソフトウェア​で​ある​CoDiS​を​開発​しま​した。 " ​

- Boris Meško, VESKI

課題:

クロアチア​の​発電​所​で​使​われる​機械​を​監視​する​ため​に、​費用​対​効果​と​信頼​性​に​優​れ​た​システム​を​開発​する。

ソリューション:

LabVIEW​と​CompactRIO​を​ベース​として​監視​ソフトウェア​で​ある​CoDiS​を​開発​し、​連続​的​に​振動​を​監視​する​LAN​対応​の​システム​を​実現​する。

作成​者:

Boris Meško - VESKI
​Ozren Orešković - VESKI
​Ozren Husnjak - VESKI

 

機械​の​振動​は、​回転​機械​の​部品​に​悪影響​を​及ぼす​恐れ​が​あり​ます。​また、​多く​の​場合、​機械の操作性と寿命を著しく低下させます。​機械​の​挙動​と​効率​を​予測​する​に​は、​振動​など​に​対応​する​信号​を​継続​し​て​監視​する​こと​が​不可欠​です。​そのため​に​は、​通常、​連続​的​な​データ​集録​と​オンライン​の​データベース​解析​が​必要​に​なり​ます。

 

当社​(VESKI​社)​は、​振動​の​解析/​診断​を​専門​と​する​クロアチア​の​コンサルティング​会社​です。​当社​は、​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​(NI)のLabVIEWCompactRIOを​中心​に​据​えて、​監視​ソフトウェア​で​ある​CoDiS(Computerized Diagnostic System)​を​開発​しま​した。

 

LabVIEW​と​CompactRIO​を​採用​した​こと​で、​カスタマイズ​が​可能​な​システム​を​構築​する​こと​が​でき​ま​した。​この​システム​に​適用​した​ソフトウェア​ソリ​ュ​ー​ション​により、​クロアチア​の​11​の​発電​所​において、​発電​機​の​保守/​修理​に​かかる​コスト​が​削減​さ​れる​見込み​です。

 

 

機械​の​監視​と​診断

発電​所​では、​誤動作​を​予測​した​り、​システム​の​性能​に​異常​が​生​じ​た​こと​を​特定​した​り​する​うえ​で、​オンライン​監視​システム​が​特に​重要​な​要素​となり​ます。​オンライン​監視​システム​を​導入​する​こと​で、​保守​作業​の​ルーチン​を​効率​化​した​り、​コスト​の​かかる​長期​的​な​障害​を​防止​した​り​する​こと​が​可能​に​なり​ます。

 

当社​は、​クロアチア​と​スロベニア​の​全域、​そして​アイスランド​の​ラガーフォス​に​存在​する​計​30​以上​の​発電​所​に​CoDiS​を​設置​し​てい​ます。​通常、​最新​の​工業​用​監視​システム​に​は、​振動、​温度、​圧力、​液体​や​気体​など​の​流れ​に関する​データ​を​収集​し​ながら、​データベース​管理​を​正確​に​維持​する​機能​が​求め​ら​れ​ます。​当社​の​CoDiS​は、​ロ​ータ​(回転子)/​ステ​ータ​(固定​子)/​基盤​動力​部​に​生じる​振動​や、​エア​ギャップ​の​状態、​電気​を​利用​する​プロセス、​電力​の​品質、​大型​回転​機械​の​水​理​量​を​監視​する​よう​に​設計​さ​れ​てい​ます。​CoDiS​は​モジュール​式​かつ​調整​が​可能​な​ソフトウェア​で​あり、​ユーザ​の​ニーズ​に​応​じ​て​設計/​カスタマイズ​する​こと​が​でき​ます。​この​特徴​を​実現​でき​て​いる​理由​は、​アプリケーション​全体​が​LabVIEW​を​ベース​として​構築​さ​れ​て​いる​から​です。​当社​は、​カスタム​の​オンライン​監視/​データ​集録​向け​に、​すべて​の​解析​機能​と​データベース​用​の​プロシージャ​を​開発​し​て​調整​を​行​いま​した。

 

この​システム​では、​CompactRIO​によって​診断​と​保護​を​同時に​行い​ます。​システム​は、​永続​的​な​診断/​監視​向け​の​CoDiS DM(Diagnostic Monitoring)、​過渡​的​な​変化​を​監視​する​ため​の​CoDiS TR(Transient Monitoring)、​各種​警告/​保護​システム​に対して​従来​型​の​リアルタイム​監視​を​行う​ため​の​CoDiS RT(Real-​time)、​ロ​ータ​用​の​永続​的​な​診断/​監視​向け​の​CoDiS RM(Rotor Monitoring)​の​4​つ​の​コンポーネント​で​構成​さ​れ​てい​ます。

 

CoDiS-​DM

CoDiS-​TR

CoDiS-​RT

CoDiS-​RM

診断/​監視

過渡​的​な​監視

従来​型​の​監視

ロ​ータ​用​の​監視

連続​的​な​集録、​解析。​データベース​へ​の​記録 連続​的​な​集録。​トリガ​に​応​じ​た​トリガ​解析​記録 連続​的​な​集録、​解析。​D/​A​変換。​各種​保護​機能

連続​的​な​集録。​ロ​ータ​の​信号​解析。​ロ​ータ​から​ステ​ータ​へ​の​全​信号​の​無線​伝送

 

実装

実装

実装

実装

永続​的​な​状態​の​変化​の​検出/​計測

過渡​的​な​状態​の​変化​の​記録​と​検出

 

警告/​保護​システム​における​アプリケーション 警告/​保護​システム​における​アプリケーション

 

システム​の​構成

当社​は、​CompactRIOとNI Compact FieldPointを​使用​し​て、​高度​な​構成​(コン​フ​ィ​ギ​ュ​レ​ー​ション)​が​可能​な​システム​を​構築​しま​した。​それ​により、​高い​性能​と​信頼​性​を​達成​する​こと​が​でき​ま​した。​CompactRIO​は、FPGAを​ベース​と​する​再​構成​が​可能​な​I/​O​を​搭載​し、​状態​の​監視​と​保護​の​両方​の​機能​を​同時に​実現​し​ます。

 

この​監視​システム​は、​計測​用​の​各種​コンポーネント​で​構成​さ​れ​てい​ます。​具体​的​に​は、​データ​集録​用​の​すべて​の​センサ/​ハードウェア、​信号​調節​用​の​コンポーネント、​データ​集録/​解析​の​ため​の​PDA(個人​情報​端末)​型​ローカル​制御​ユニット​を​備える​CompactRIO​の​処理​ユニット、​リモート​の​LAN​ユーザ​向け​に​永続​化​データベース​と​解析​用​プロシージャ​を​備える​中央​の​コンピュータ​が​あり​ます。​また​この​監視​システム​は、​アナログ​または​フィールド​バス​出力​を​使用​し​て​SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)​システム​と​通信​する​機能​も​備え​てい​ます。

 

加​えて​CoDiS​は、​シャフト​の​相対​振動、​ベアリング​の​絶対​振動、​ロ​ータ​の​軸​位置、​エア​ギャップ​の​最小​値、​ロ​ータ​の​ポール​磁束、​電流​や​電圧​など​の​電気​的​パラメータ、​位相​の​対称​性、​圧力​角、​全​高調​波​歪​(THD)、​静的/​準​静的​な​パラメータ、​温度/​プロセス​パラメータ、​水圧​パラメータ​(効率、​η)、​有効/​無効​電力​の​永続​的​な​監視/​診断​を​行い​ます。

 

高圧​ポンプ​に​設置​した​状態​監視/​保護​ユニット

アイスランド​の​ラガーフォス​では、​高圧​ポンプ​に​状態​監視/​保護​ユニット​を​設置​しま​した。​CompactRIO​ベース​の​システム​は、​シャフト​の​相対​振動​と​回転​速度​を​監視​し、​過剰​な​速度​に対する​保護​を​行う​よう​に​構成​しま​した。​この​システム​は、​2​基​の​水力​発電​機​の​監視​を​担​い​ます。​各​発電​機​の​セット​は、​CompactRIO​を​処理​装置​として​使用​し​ます。

 

各​監視​セット​は、​シャフト​の​相対​振動​に​対応​する​変位​センサ​(6​個)、​回転​速度​に​対応​する​変位​センサ​(2​個)、​データ​集録​モジュール​で​あるNI 9201(1​台)、​SCADA​における​計測​信号​の​トレンド​生成​に​使用​する​アナログ​出力​モジュールのNI 9265(2​台)、​保護​機能​を​管理​する​ため​に​使用​するNI 9481(1​台)、NI cRIO-9002で​構成​さ​れ​ます。​これら​を​CompactRIO​の​組​込​シャー​シ​で​あるNI cRIO-9101に​収容​し​ます。

 

CompactRIO​を​ベース​と​する​この​システム​は、​6​つ​の​アナログ​入力​信号​(3​つ​の​ベアリング​の​X​軸、​Y​軸​に​対応。​単位​は​V)、​2​つ​の​アナログ​入力​信号​(過剰​な​速度​に対する​冗長​保護​に​使用。​単位​は​V)、​6​つ​の​アナログ​電流​出力​信号​(SCADA​の​トレンド​生成​に​使用)、​4​つ​の​リレー​デジタル​出力​信号​(各​方向​に​アラーム​と​トリップ​の​2​つ)​を​監視​し​ます。

 

波形​や​解析​結果​を​含む​すべて​の​関連​データ​は、​共有​ネットワーク​を​介​し​て​シェア​変数​として​利用​可能​です。​NI​の​製品​を​採用​した​こと​で、​各​発電​所​における​保守/​修理​の​コスト​を​最大​50%​削減​する​こと​が​でき​ま​した。

 

著者​情報:

Boris Meško
VESKI
​Ulica Dragutina Golika 63
​Zagreb HR-10000
​Croatia
​Tel: +38513667133
​Fax: +38513667155
veski@veski.hr

​ ​VESKI's Computerized Diagnostic System software with NI LabVIEW and CompactRIO assist the vibration monitoring system. ​