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機械故障シミュレータ（MFS）データセット、誘導電動機故障データベース

26.1G

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Industry,Electricity Classification

1.1. はじめにこのデータベースは、SpectraQuestの機械故障シミュレータ（MFS）の校正平衡振動（ABVT）上のセンサーによって収集された1951個の多変量時系列グループで構成されています。......

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1.1.はじめに

このデータベースは、SpectraQuestの機械故障シミュレータ（MFS）のアライメント・バランス振動トレーナー（ABVT）に取り付けられたセンサーによって収集された1951個の多変量時系列データから構成されています。1951個のデータには、正常機能、アンバランス故障、水平および垂直方向の軸ずれ故障、ならびに内外の軸受け故障という6種類の異なる模擬状態が含まれています。このセクションでは、このデータベースについて説明します。

1.2.実験装置の仕様

使用されたのは、SpectraQuest Inc.のアライメント・バランス振動トレーナー（ABVT）機械故障シミュレータ（MFS）です。

仕様	数値	単位
モーター	1/4	CV DC
周波数範囲	700 - 3600	rpm
システム重量	22	kg
軸径	16	mm
軸長	520	mm
ローター	15.24	cm
軸受け間距離	390	mm

仕様	数値	単位
玉の数	8
玉の直径	0.7145	cm
保持器の直径	2.8519	cm
FTF	0.3750	CPM/rpm
BPFO	2.9980	CPM/rpm
BPFI	5.0020	CPM/rpm
BSF	1.8710	CPM/rpm

1.3.データ収集システム

半径方向、軸方向、接線方向にそれぞれ1つずつ、合計3つの産業用IMIセンサー、モデル601A01加速度計が取り付けられています。

感度
(±20%) 1gあたり100mV（1m/s²あたり10.2mV）;
周波数範囲
(±3dB) 16 - 600000CPM（0.27 - 10.000Hz）;
測定範囲
±50g（±490m/s²）。

1つのIMIセンサー3軸加速度計、モデル604B31が、半径方向、軸方向、接線方向のデータを返します。

感度
(±20%) 1gあたり100mV（1m/s²あたり10.2mV）;
周波数範囲
(±3dB) 30 - 300000CPM（0.5 - 5.000Hz）;
測定範囲
±50g（±490m/s²）

Monarch Instrument MT - 190アナログタコメーター
Shure SM81マイクロフォン（周波数範囲20 - 20000Hz）
2つのNational Instruments NI 9234 4チャンネルアナログ収集モジュール（サンプリングレート51.2kHz）

1.4.シーケンス

各シーケンスは、50kHzのサンプリングレートで5秒間収集され、合計250000サンプルとなります。以下に、各種シーケンスの概要を示します。

シーケンス	測定数
正常	49
水平方向の軸ずれ	197
垂直方向の軸ずれ	301
アンバランス	333
アンダーハング軸受け
保持器故障	188
外輪	184
玉故障	186
オーバーハング軸受け
保持器故障	188
外輪	188
玉故障	137
合計	1951

1.4.1. 正常シーケンス

故障のないシーケンスは49個あり、それぞれの回転速度は737rpmから3686rpmの範囲で、およそ60rpm刻みで固定されています。

1.4.2. アンバランス故障

6gから35gの範囲の負荷値で模擬されます。30g未満の各負荷値については、正常運転時と同じ49種類の回転周波数が使用されます。しかし、30g以上の負荷では、発生する振動により、システムが3300rpm以上の回転周波数を達成することが困難になり、異なる回転周波数の数が制限されます。以下の表に、重量ごとのシーケンス数を示します。

重量（g）	測定数
6	49
10	48
15	48
20	49
25	47
30	47
35	45
合計	333

1.4.3. 水平方向の平行軸ずれ

この種の故障は、モーター軸を水平方向に0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mmシフトさせることでMFSに誘発されます。各水平シフトについて、正常運転時と同じ回転周波数範囲を使用し、以下の表に軸ずれの程度ごとのシーケンス数を示します。

軸ずれ（mm）	測定数
0.50	50
1.00	49
1.50	49
2.00	49
合計	197

1.4.4. 垂直方向の平行軸ずれ

この種の故障は、モーター軸を水平方向に0.51mm、0.63mm、1.27mm、1.40mm、17.8mm、1.90mmシフトさせることでMFSに誘発されます。各垂直シフトについて、正常運転時と同じ回転周波数範囲を使用し、以下の表に軸ずれの程度ごとのシーケンス数を示します。

軸ずれ（mm）	測定数
0.51	51
0.63	50
1.27	50
1.40	50
1.78	50
1.90	50
合計	301

1.4.5. 軸受け故障

機械の最も複雑な要素の1つである転がり軸受けは、故障が発生しやすい要素です。ABVTの製造元は、それぞれ異なる欠陥要素（外輪、転動体、内輪）を持つ3つの不良軸受けを提供し、これらをMFS実験台の2つの異なる位置に1つずつ配置しました。つまり、ローターとモーターの間（アンダーハング位置）、または外部位置で、ローターを軸受けとモーターの間に挟んだ状態（オーバーハング位置）です。軸受け故障は、アンバランスがない場合にはほとんど検出できません。そこで、6g、20g、35gの3つの質量を追加して検出可能な影響を誘発し、以前と同じように異なる回転周波数で実験を行いました。