JP2003232703A

JP2003232703A - 異常診断装置

Info

Publication number: JP2003232703A
Application number: JP2002035040A
Authority: JP
Inventors: Makihito Yamada; 牧人山田; Chiaki Yasuda; 千秋安田; Katsuya Yamashita; 勝也山下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ベローズ（構成要素）が損傷に至る前に、精
度よくベローズの異常を診断する。【解決手段】振動シミュレータ２１には、ベローズ１
３の損傷前の振動データが予め損傷前解析モデルとして
格納されるとともにベローズの損傷の部位及び損傷の程
度に応じてベローズの振動データが複数の損傷後解析モ
デルとして格納されている。振動シミュレータは損傷前
解析モデル及び損傷後解析モデルを解析した解析結果を
振動解析結果として得る。比較部４１及び異常診断部４
２はベローズの実測振動データと振動解析結果に基づい
てベローズの異常の有無を判定する。この際、ベローズ
に異常があると判定すると、損傷後解析モデルに応じて
損傷の部位及び損傷の程度を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、応力を受け振動を
繰り返す環境下で用いられる構成要素の異常を診断する
ための装置に関し、特に、蒸気タービン等に用いられる
ベローズ及び／又はタービン車室に異常が生じたか否か
を診断する際に用いられる異常診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービンにおいては、ター
ビン車室に蒸気が供給される関係上、車室は膨張・収縮
を繰り返す。このため、車室と軸受け台との間には、車
室の膨張・収縮を吸収するためのベローズが配置され、
車室の膨張・収縮による力（応力）が直接的に軸受け台
に伝わらないようにしている。

【０００３】ところで、ベローズは、熱による膨張及び
収縮を吸収する観点から、その構造は薄く、強度的に余
り強くない。さらに、車室の膨張及び収縮に応じてベロ
ーズには応力（静応力）がかかるばかりでなく、振動が
発生しやすい。

【０００４】上述のように、ベローズはその構造が薄い
上に、車室の熱膨張等に伴って応力がかかり、さらに
は、振動が発生するため、損傷を受けやすい。そして、
一旦、ベローズに損傷が起こると、車室内の真空状態が
保てなくなって、蒸気タービンが運転不可能となってし
まう。

【０００５】従って、車室と軸受け台との間にベローズ
を配置した蒸気タービンにおいては、ベローズが損傷す
る前に、事前にベローズの異常の程度及びその位置を特
定して、異常が発見された際には、直ちに修理等を行う
必要がある。

【０００６】従来、蒸気タービンに用いられるベローズ
に異常が発生したか否かを検知するため、ベローズの振
動を常時計測監視して、その計測結果に基づいて異常が
発生したか否かを特定するようにしている。つまり、オ
ペレータが常時ベローズの振動を監視して、その振動に
異常が認められるベローズに異常ありとしている。

【０００７】さらに、近年、タービン車室が小型化され
る傾向にあり、このような蒸気タービンにおいては、車
室の薄肉化が進んでいる。前述のように、車室は膨張・
収縮を繰り返す関係上、車室が薄肉化されると、車室に
クラック等の亀裂が発生する恐れがあり、一旦、クラッ
ク等が発生すると、そこから蒸気等がもれて事故に繋が
ることがある。このため、日常的にクラックの有無を調
べる必要がある。従来、クラックの有無を確認する際に
は、オペレータ等が目視によって、車室外壁を調べてク
ラックの有無を確認している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、蒸気タ
ービンのように、熱膨張及び収縮を繰り返すような環境
下でベローズを用いると、不可避的にベローズに応力が
かかり、しかもベローズが振動するため、ベローズが損
傷を受けやすく、従来のように、オペレータ等が単にベ
ローズの振動を監視して、その異常・不具合を見いだす
ことは極めて難しく、ベローズの振動からその異常を発
見するには、高い熟練度を必要とする。

【０００９】つまり、オペレータがベローズの振動を監
視して、その監視結果からベローズの異常を発見・特定
しようとすると、間違いが多いばかりでなく、ベローズ
が損傷する前に異常を発見して特定することが難しいと
いう問題点がある。

【００１０】さらに、車室にクラックが発生したか否か
を確認する際においても、オペレータ等が目視によって
クラックの発生を調べることは容易ではなく、定期的に
専門家による診断を受けてクラックの有無を調査する必
要がある。つまり、日常的なクラックの確認程度ではク
ラックの発生を見逃してしまうことになり、適切にクラ
ックの有無を確認できないという問題点がある。

【００１１】本発明の目的は、応力を受け振動を繰り返
す環境下でベローズ等の構成要素を用いた際、構成要素
が損傷に至る前に、精度よく構成要素の異常を診断する
ことのできる異常診断装置を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、蒸気タービン等のタ
ービン車室（構成要素）にクラック等の異常が発生した
か否かを精度よく診断することのできる車室異常診断装
置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、応力を
受け振動を繰り返す環境下で用いられる構成要素の異常
診断を行うための異常診断装置であって、前記構成要素
の損傷前の振動データが予め損傷前解析モデルとして格
納されるとともに前記構成要素の損傷の部位及び損傷の
程度に応じて前記構成要素の振動データが複数の損傷後
解析モデルとして格納され前記損傷前解析モデル及び前
記損傷後解析モデルを解析した解析結果を振動解析結果
として得る振動シミュレータと、実測された前記構成要
素の実測振動データと前記振動解析結果に基づいて前記
構成要素の異常の有無を判定する異常診断手段とを有す
ることを特徴とする異常診断装置が得られる。

【００１４】上述のように、損傷前解析モデル及び損傷
後解析モデルを予め格納しておき、これら損傷前解析モ
デル及び損傷後解析モデルに応じて構成要素の実測振動
データを診断するようにしたから、容易に構成要素の異
常の有無を判定することができる。

【００１５】例えば、前記異常診断手段は、前記構成要
素に異常があると判定した際前記損傷後解析モデルに応
じて前記損傷の部位及び前記損傷の程度を決定するよう
にしており、前記振動シミュレータは前記損傷前解析モ
デル及び前記損傷後解析モデルを固有値解析して前記振
動解析結果として固有振動数を得るようにしている。

【００１６】このようにして、構成要素の損傷の部位及
び程度に応じて損傷後解析モデルを格納しているから、
構成要素に異常があった際、損傷後解析モデルに基づい
て損傷の部位及び程度を容易に診断することができる。
なお、上述の構成要素は、例えば、応力を受け振動を繰
り返す環境下で用いられるベローズ又はタービンのター
ビン車室である。

【００１７】また、前記ベローズはタービンのタービン
車室と軸受け台との間に設けられており、この際には、
前記振動シミュレータには、前記タービン車室の圧力デ
ータが与えられるとともに前記ベローズの取り付け部分
に於ける振動を表す励振源振動データが与えられてお
り、前記振動シミュレータは前記圧力データ及び前記励
振源振動データに応じて前記損傷前解析モデル及び前記
損傷後解析モデルを応答解析して前記振動解析結果とし
て固有周波数の変化及び振動応答レベルを得るようにし
てもよい。

【００１８】上述のように、損傷前解析モデル及び損傷
後解析モデルについて応答解析を行っているから、ベロ
ーズの実測振動データからベローズの異常の有無ばかり
でなく、損傷があった場合の部位及び程度を容易にしか
も精度よく診断することができる。

【００１９】また、構成要素がタービン車室である場合
には、前記振動シミュレータに、前記タービン室の圧力
データを与えるとともに前記車室の振動を表す車室振動
データが与えて、前記振動シミュレータが前記圧力デー
タ及び前記車室振動データに応じて前記損傷前解析モデ
ル及び前記損傷後解析モデルを応答解析して前記振動解
析結果として固有周波数の変化及び振動応答レベルを得
るようにしもよい。

【００２０】このようにすれば、タービン車室の実測振
動データからタービン車室の異常の有無ばかりでなく、
損傷があった場合の部位及び程度を容易にしかも精度よ
く診断することができる。

【００２１】加えて、本発明によれば、応力を受け振動
を繰り返す環境下で用いられる構成要素の異常診断を行
うための異常診断装置であって、前記構成要素の損傷前
の振動データが予め損傷前解析モデルとして格納され前
記損傷前解析モデルを解析した解析結果をオリジナル振
動解析結果として得る振動シミュレータを有し、該振動
シミュレータは実測された前記構成要素の実測振動デー
タと前記オリジナル振動解析結果とに基づいて前記損傷
前解析モデルを修正して修正解析モデルを得て該修正解
析モデルを解析した解析結果を修正振動解析結果として
得ており、さらに、前記オリジナル振動解析結果及び前
記修正振動解析結果と前記実測振動データとに基づいて
前記構成要素の異常の有無を判定する異常診断手段とを
有することを特徴とする異常診断装置が得られる。

【００２２】このように、損傷前解析モデルから修正解
析モデルを生成して、構成要素の異常の有無及び損傷が
あった場合の損傷の部位及び程度を診断しているため、
解析モデルの格納メモリ領域が少なくて済む。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。

【００２４】まず、図１を参照して、蒸気タービンにベ
ローズ（構成要素）を用いた例について説明するが、蒸
気タービンに限らず、応力を受け振動を繰り返す環境下
で用いられるベローズにも本発明を適用できる。

【００２５】図１は蒸気タービンを概略的に示す図であ
り、タービン車室１１には蒸気が供給され、タービンが
駆動される。このため、車室１１は不可避的に熱膨張を
繰り返すことになる。このような熱膨張が車軸に伝わる
のを防止するため、軸受け台１２と車室１１との間には
ベローズ１３が配置されることが多い。そして、ベロー
ズ１３によって車室１１の熱膨張を吸収するようにして
いる。つまり、ベローズ１３の膨張及び収縮によって車
室１１の収縮及び膨張を吸収して、車室１１の熱膨張等
が軸受け台に伝わらないようにしている。

【００２６】蒸気タービンでは、一般に車室内圧力が常
時計測されており、車室内圧力計測結果は、車室内圧力
データとされる。さらに、図示の例では、ベローズの振
動が計測されるとともに、車室を励振源とする振動及び
外部を励振源とする振動が励振源振動として計測され
る。つまり、車室の振動及び外部からの振動が励振源振
動として計測される。そして、ベローズの振動計測結果
は、ベローズ振動データとされ、励振源の振動計測結果
は励振源振動データとされる。

【００２７】図２も参照して、ベローズ異常診断装置
は、振動シミュレータ２１を備えており、この振動シミ
ュレータ２１には、ベローズ解析モデル格納部２１ａが
備えられている。ベローズ解析モデル格納部２１ａに
は、ベローズ損傷前（つまり、健全状態）におけるベロ
ーズ１３の振動状況が損傷前解析モデル３１_１として格
納されている。同様にして、ベローズ１３が損傷した際
の損傷部位及び損傷程度に応じて、予めベローズの振動
状況が損傷後解析モデル３１_２〜３１_ｎ（ｎは2以上の
整数）として、ベローズ解析モデル格納部２１ａに格納
される。これら損傷後解析モデル３１_２〜３１_ｎは、ベ
ローズの損傷部位及び／又は損傷程度が異なり、従っ
て、ベローズの振動状況が異なる。

【００２８】なお、損傷前解析モデル３１_１及び損傷後
解析モデル３１_２〜３１_ｎは有限要素法によって生成さ
れる。つまり、損傷前解析モデル３１_１及び損傷後解析
モデル３１_２〜３１_ｎは、有限要素法を用いた解析モデ
ルである。

【００２９】さらに、振動シミュレータ２１には、解析
部２１ｂが備えられており、後述するようにして、解析
部２１ｂは損傷前解析モデル３１_１、損傷後解析モデル
３１ _２〜３１_ｎを解析して、解析結果（ベローズの振動
モデル）を求める。

【００３０】図示のように、ベローズ異常診断装置に
は、比較部４１及び異常診断部４２が備えられており、
後述するようにして、損傷前解析モデル３１_１又は損傷
後解析モデル３１_２〜３１_ｎを解析して得られた結果
（解析結果）と実際に蒸気タービンを運転した際のベロ
ーズ１３の振動データとを比較して、その比較結果に基
づいてベローズ１３の異常の有無を判定する。なお、比
較部４１及び異常診断部４２は異常診断手段として機能
する。

【００３１】前述のようにして計測されたベローズ振動
データがベローズ異常診断装置に与えられる。いま、入
力装置２１ｃから解析開始信号が与えられると、セレク
タ２１ｄは損傷前解析モデル３１_１を選択するものとす
る。損傷前解析モデル３１_１が解析部２１ｂに与えられ
ると、解析部２１ｂは損傷前解析モデル３１_１を解析す
る。

【００３２】ここで、図３を参照して、解析部２１ｂ
は、例えば、損傷前解析モデル３１_１の固有値解析を行
って、ベローズ振動の固有周波数（共振周波数）を求め
て、この固有周波数（以下第１の固有周波数と呼ぶ）を
解析結果として比較部４１に与える。比較部４１にはベ
ローズ振動データが与えられており、比較部４１は前述
の解析結果とベローズ振動データとを比較して、比較結
果を出力する。つまり、比較部４１では、損傷前解析モ
デル３１_１を解析して得られた第１の固有周波数とベロ
ーズ振動データの固有周波数とを比較して、これら固有
周波数が一致するか否かを判定して、その結果（第１の
比較結果）を異常診断部４２に与える。

【００３３】第１の比較結果が出力されると、セレクタ
２１ｄは損傷後解析モデル３１_２を選択して、解析部２
１ｂに与える。同様にして、解析部２１ｂでは、損傷後
解析モデル３１_２の固有値解析を行って、ベローズ振動
の固有周波数（共振周波数）を求める。そして、比較部
４１で損傷後解析モデル３１_２を解析して得られた固有
周波数（以下第２の固有周波数と呼ぶ）とベローズ振動
データの固有周波数とを比較して、これら固有周波数が
一致するか否かを判定して、その結果（第２の比較結
果）を異常診断部４２に与える。

【００３４】第２の比較結果が出力されると、セレクタ
２１ｄは損傷後解析モデル３１_３を選択して、解析部２
１ｂに与える。そして、同様にして、損傷後解析モデル
３１ _３に基づいて同様にして解析・比較が行われて、第
３の比較結果が異常診断部４２に与えられる。

【００３５】上述のようにして、損傷後車室解析モデル
５２_ｎまでについて解析・比較が行われて、第ｎの比較
結果が異常診断部４２に与えられると、異常診断部４２
では、ベローズ１３の異常診断を行う。前述の第１〜第
ｎの比較結果にはそれぞれ第１〜第ｎの固有周波数とベ
ローズ振動データの固有周波数との差分が含まれてお
り、異常診断部４２では、第１〜第ｎの比較結果からそ
の差分が最も小さい比較結果を診断比較結果とする。い
ま、第１の比較結果がその差分が最も小さいとすると、
異常診断部４２は、第１の比較結果は、損傷前解析モデ
ル３１_１に対応するから、ベローズ１３に「異常無し」
と判定する。

【００３６】一方、損傷後解析モデル３１_２〜３１_ｎの
いずれかが診断比較結果とされると、異常診断部４２
は、ベローズ１３に「異常あり」と判定し、さらに、診
断比較結果に対応する損傷後解析モデルに基づいてその
損傷の部位及び程度を特定する。

【００３７】このようにして、損傷の部位及び程度に応
じて損傷後解析モデル３１_２〜３１ _ｎを多数格納してお
くようにすれば、ベローズ１３の振動データからベロー
ズ１３の異常の有無ばかりでなく、損傷があった場合の
部位及び程度を容易に診断することができる。

【００３８】図３に示す例では、解析部２１ｂが各解析
モデルについて固有値解析を行って固有周波数を得る例
について説明したが、図４に示すように、解析部２１ｂ
は応答解析を行うようにしてもよい。応答解析を行う際
には、振動シミュレータ２１に、前述の車室内圧力デー
タ及び励振源振動データが与えられる。

【００３９】図４に示す例においても、図３で説明した
ようにして、損傷前解析モデル３１ _１及び損傷後解析モ
デル３１_２〜３１_ｎが読み出されて、解析部２１ｂに与
えられる。いま、損傷前解析モデル３１_１が解析部２１
ｂに与えられているとする。解析部２１ｂには前述の車
室内圧力データ及び励振源振動データが与えられてお
り、これによって、解析部２１ｂは励振源の振動及び車
室内の圧力を知る。そして、励振源振動及び車室内圧力
を加振力として、損傷前解析モデル３１_１の応答解析を
行う。つまり、加振力が与えられた際において、損傷前
解析モデル３１_１についてその固有周波数の変化及び振
動応答レベル（振幅値）を解析して、応答解析結果（第
１の応答解析結果）を得る。そして、この第１の応答解
析結果を比較部４１に与える。

【００４０】比較部４１では、第１の応答解析結果とベ
ローズ振動データとを比較して、つまり、第１の応答解
析結果とベローズ振動データとの間でそれぞれ固有周波
数及び振幅値を比較して、第１の応答解析比較結果を得
る。そして、この第１の応答解析比較結果は異常診断部
４２に与えられる。

【００４１】同様にして、解析部２１ｂで損傷後解析モ
デル３１_２〜３１_ｎについて加振力を加味して応答解析
を行い、第２〜第ｎの応答解析結果を得て、比較部４１
で第２〜第ｎの応答解析結果とベローズ振動データとを
比較して、つまり、第２〜第ｎの応答解析結果とベロー
ズ振動データとの間でそれぞれ固有周波数及び振幅値を
比較して、第２〜第ｎの応答解析比較結果を得る。そし
て、これら第２〜第ｎの応答解析比較結果は異常診断部
４２に与えられる。

【００４２】前述の第１〜第ｎの応答解析比較結果には
それぞれ固有周波数の差分と振幅値の差分とが含まれて
おり、異常診断部４２では、第１〜第ｎの応答解析比較
結果からその固有周波数及び振幅値の差分が最も小さい
比較結果を応答解析診断比較結果とする。いま、第１の
応答解析比較結果についてそれら差分が最も小さいとす
ると、異常診断部４２は、第１の応答解析比較結果は、
損傷前解析モデル３１ _１に対応するから、ベローズ１３
に「異常無し」と判定する。一方、損傷後解析モデル３
１_２〜３１_ｎのいずれかが応答解析診断比較結果とされ
ると、異常診断部４２は、ベローズ１３に「異常あり」
と判定し、さらに、応答解析診断比較結果に対応する損
傷後解析モデルに基づいてその損傷の部位及び程度を特
定する。

【００４３】このようにして、損傷前解析モデル及び損
傷後解析モデルについて応答解析を行い、その結果得ら
れる第１〜第ｎの応答解析結果に基づいてベローズ振動
データに異常があるか否かを診断するようにしたから、
ベローズ１３の振動データからベローズ１３の異常の有
無ばかりでなく、損傷があった場合の部位及び程度を容
易にしかも精度よく診断することができる。

【００４４】次に、図５を参照して、ベローズ解析モデ
ル格納部２１ａには、前述の損傷前解析モデルのみをオ
リジナルモデルとして格納しておくようにしてもよい。
図示の例では、図３又は図４で説明したようにして、解
析部２１ｂで損傷前解析モデルを固有値解析又は応答解
析する。そして、比較部４１で解析部２１ｂから得られ
る解析結果とベローズ振動データとを比較する（以下図
５において、この比較結果をオリジナル比較結果と呼
ぶ）。このオリジナル比較結果は異常診断部４２に与え
られるとともに、振動シミュレータ２１にフィードバッ
クされる。

【００４５】振動シミュレータ２１ではオリジナル比較
結果に基づいて損傷前解析モデルを最適化手法により修
正して修正解析モデルを得る。つまり、オリジナル比較
結果において、前述の差分がゼロに近づくように損傷前
解析モデルを最適化手法によって修正して修正解析モデ
ルを得る。そして、この修正解析モデルを再び解析部２
１ｂに与えて、第１の修正解析結果を得て、この修正解
析結果を比較部４１において、ベローズ振動データと比
較し、修正比較結果を得る。この修正比較結果は、異常
診断部４２に与えられる。

【００４６】異常診断部４２では、オリジナル比較結果
と修正比較結果とにおいて、その差分が小さい方に基づ
いてベローズ１３の異常の有無を判断する。つまり、オ
リジナル比較結果の方が、その差分が小さければ、ベロ
ーズ１３に「異常無し」と診断し、一方、修正比較結果
の方が、その差分が小さければ、ベローズ１３に「異常
あり」と診断して、修正解析モデルに応じてその損傷の
部位及び程度を決定する。

【００４７】このように、ベローズ解析モデル格納部２
１ａに損傷前解析モデルのみを格納しておき、この損傷
前解析モデルをベローズ振動データに基づいて修正し
て、修正解析モデルを得て、ベローズの異常診断を行っ
ているから、ベローズ解析モデル格納部２１ａのメモリ
容量が少なくて済む。

【００４８】次に、タービン車室（構成要素）にクラッ
ク等の異常が発生したか否かを診断する診断装置につい
て説明する。

【００４９】まず、図６を参照して、図６は、蒸気ター
ビンを概略的に示す図であり、蒸気タービンでは、図１
に関連して説明したように、車室内圧力が常時計測され
ており（図６においてＡ点で示す）、車室内圧力計測結
果は、車室内圧力データとされる。さらに、車室１１の
外壁に取り付けられた振動センサ（図６において、Ｂ点
で示す）によって、車室自体の振動が計測され、車室振
動データとされる。つまり、車室を励振源とする振動が
振動センサによって計測される。

【００５０】図７を参照して、タービン車室異常診断装
置は、例えば、図２で説明したベローズ異常診断装置と
同様の構成を有しており、車室異常診断装置には、ベロ
ーズ解析モデル格納部２１ａの代わりに車室解析モデル
格納部５１が備えられる。さらに、比較部４１には車室
振動データが入力される。車室解析モデル格納部５１に
は、車室にクラック等の損傷が生じる前（つまり、健全
状態）における車室１１の振動状況が損傷前車室解析モ
デル５２_１として格納されている。同様にして、車室１
１が損傷した際の損傷部位及び損傷程度に応じて、予め
車室の振動状況が損傷後車室解析モデル５２_２〜５２_ｎ
（ｎは2以上の整数）として、車室解析モデル格納部５
１に格納される。これら損傷後車室解析モデル５２_２〜
５２_ｎは、車室１１の損傷部位及び／又は損傷程度が異
なり、従って、車室１１の振動状況が異なる。なお、損
傷前車室解析モデル５２_１及び損傷後車室解析モデル５
２ _２〜５２_ｎは有限要素法によって生成される。つま
り、損傷前車室解析モデル５２_１及び損傷後車室解析モ
デル５２_２〜５２_ｎは、有限要素法を用いた解析モデル
である。

【００５１】解析部２１ｂは、損傷前車室解析モデル５
２_１及び損傷後車室解析モデル５２ _２〜５２_ｎを解析し
て、解析結果（車室１１の振動モデル）を求める。比較
部４１は損傷前車室解析モデル５２_１又は損傷後車室解
析モデル５２_２〜５２_ｎを解析して得られた結果（解析
結果）と実際に蒸気タービンを運転した際の車室の振動
データとを比較する。そして、異常診断部４２は比較結
果に基づいて車室１１の異常の有無を判定する。

【００５２】固有値解析の際には、図３で説明したよう
にして、損傷前車室解析モデル５２ _１〜損傷後車室解析
モデル５２_ｎまでについて解析・比較を行って、車室１
１の異常（クラック等の損傷）の有無を判定するととも
に損傷がある場合には、その損傷の部位及び程度を特定
する。

【００５３】このようにして、損傷の部位及び程度に応
じて損傷後車室解析モデル５２_２〜５２_ｎを多数格納し
ておくようにすれば、車室１１の振動データから車室１
１にクラック等の損傷が発生したか否かを診断できるば
かりでなく、損傷があった場合の部位及び程度を容易に
診断することができる。

【００５４】車室１１の異常の有無を判定する際にも、
図４で説明した応答解析を用いるようにしてもよい。こ
の際には、振動シミュレータ２１に、前述の車室内圧力
データ及び車室振動データが与えられる。そして、車室
振動及び車室内圧力を加振力として、図４で説明したよ
うにして、損傷前車室解析モデル５２_１及び損傷後車室
解析モデル５２_２〜５２_ｎの応答解析を行う。応答解析
結果と車室振動データとを比較して、応答解析比較結果
を異常診断部４２に与える。以下の動作については、図
４で説明した動作と同様であるので、説明を省略する。

【００５５】このように、損傷前車室解析モデル及び損
傷後車室解析モデルについて応答解析を行って、車室振
動データに異常があるか否かを診断するようにしたか
ら、車室１１の振動データから車室１１の異常の有無ば
かりでなく、損傷があった場合の部位及び程度を容易に
しかも精度よく診断することができる。

【００５６】さらに、図５で説明したように、車室解析
モデル格納部５１に、損傷前車室解析モデルのみをオリ
ジナルモデルとして格納しておき、解析部２１ｂで損傷
前車室解析モデルを固有値解析又は応答解析する。そし
て、比較部４１で解析部２１ｂから得られる解析結果と
車室振動データとを比較して、その比較結果を異常診断
部４２に与えるとともに、振動シミュレータ２１にフィ
ードバックするようにしてもよい。

【００５７】このようにすれば、車室解析モデル格納部
５１に損傷前車室解析モデルのみを格納しておき、この
損傷前車室解析モデルを車室振動データに基づいて修正
して、修正解析モデルを得て、車室の異常診断を行って
いるから、車室解析モデル格納部５１のメモリ容量が少
なくて済む。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ベロ
ーズ又はタービン室（車室）等の構成要素の損傷前の振
動データを予め損傷前解析モデルとして格納するととも
に構成要素の損傷の部位及び損傷の程度に応じて構成要
素の振動データを複数の損傷後解析モデルとして格納し
て、損傷前解析モデル及び損傷後解析モデルを解析した
解析結果を振動解析結果として得て、実測された構成要
素の実測振動データと振動解析結果に基づいて構成要素
の異常の有無を判定しているから、構成要素が損傷に至
る前に、精度よく構成要素の異常を診断することができ
るという効果がある。

【００５９】さらに、本発明では、構成要素に異常があ
った際には、損傷後解析モデルに基づいて損傷の部位及
び程度を診断するようにしたから、構成要素の損傷の部
位及び程度も診断できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸気タービンのタービン車室と軸受け台との
間に配置されるベローズを概略的に示す図である。

【図２】本発明によるベローズ異常診断装置の一例を
示すブロック図である。

【図３】図２に示す異常診断装置において固有値解析
を行う場合の例について説明するための図である。

【図４】図２に示す異常診断装置において応答解析を
行う場合の例について説明するための図である。

【図５】本発明によるベローズ異常診断装置の他の例
を示すブロック図である。

【図６】蒸気タービンのタービン車室における圧力測
定及び振動測定を概略的に示す図である。

【図７】本発明によるタービン車室異常診断装置の一
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１タービン車室１２軸受け台１３ベローズ２１振動シミュレータ２１ａベローズ解析モデル格納部２１ｂ解析部２１ｃ入力装置２１ｄセレクタ３１_１損傷前解析モデル３１_２〜３１_ｎ損傷後解析モデル４１比較部４２異常診断部５１車室解析モデル格納部５２_１損傷前車室解析モデル５２_２〜５２_ｎ損傷後車室解析モデル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０５Ｂ 23/02 Ｇ０５Ｂ 23/02 Ｔ (72)発明者山下勝也兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 2G024 AD05 BA15 BA17 BA21 BA27 CA13 CA16 DA01 DA12 DA15 DA16 DA17 EA01 FA04 FA06 3J045 AA13 EA10 5H223 AA02 BB01 FF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】応力を受け振動を繰り返す環境下で用い
られる構成要素の異常診断を行うための異常診断装置で
あって、前記構成要素の損傷前の振動データが予め損傷
前解析モデルとして格納されるとともに前記構成要素の
損傷の部位及び損傷の程度に応じて前記構成要素の振動
データが複数の損傷後解析モデルとして格納され前記損
傷前解析モデル及び前記損傷後解析モデルを解析した解
析結果を振動解析結果として得る振動シミュレータと、
実測された前記構成要素の振動データと前記振動解析結
果に基づいて前記構成要素の異常の有無を判定する異常
診断手段とを有することを特徴とする異常診断装置。
【請求項２】前記異常診断手段は、前記構成要素に異
常があると判定した際前記損傷後解析モデルに応じて前
記損傷の部位及び前記損傷の程度を決定するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】前記振動シミュレータは前記損傷前解析
モデル及び前記損傷後解析モデルを固有値解析して前記
振動解析結果として固有振動数を得るようにしたことを
特徴とする請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項４】前記構成要素は応力を受け振動を繰り返
す環境下で用いられるベローズであることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の異常診断装置。
【請求項５】前記ベローズはタービンのタービン車室
と軸受け台との間に設けられており、前記振動シミュレ
ータには、前記タービン車室の圧力データが与えられる
とともに前記ベローズの取り付け部分に於ける振動を表
す励振源振動データが与えられており、前記振動シミュ
レータは前記圧力データ及び前記励振源振動データに応
じて前記損傷前解析モデル及び前記損傷後解析モデルを
応答解析して前記振動解析結果として固有周波数の変化
及び振動応答レベルを得るようにしたことを特徴とする
請求項４に記載の異常診断装置。
【請求項６】前記構成要素はタービンのタービン車室
であることを特徴とするり、請求項１〜３のいずれかに
記載の異常診断装置。
【請求項７】前記振動シミュレータには、前記タービ
ン車室の圧力データが与えられるとともに前記車室の振
動を表す車室振動データが与えられており、前記振動シ
ミュレータは前記圧力データ及び前記車室振動データに
応じて前記損傷前解析モデル及び前記損傷後解析モデル
を応答解析して前記振動解析結果として固有周波数の変
化及び振動応答レベルを得るようにしたことを特徴とす
る請求項６に記載の異常診断装置。
【請求項８】応力を受け振動を繰り返す環境下で用い
られる構成要素の異常診断を行うための異常診断装置で
あって、前記構成要素の損傷前の振動データが予め損傷
前解析モデルとして格納され前記損傷前解析モデルを解
析した解析結果をオリジナル振動解析結果として得る振
動シミュレータを有し、該振動シミュレータは実測され
た前記構成要素の実測振動データと前記オリジナル振動
解析結果とに基づいて前記損傷前解析モデルを修正して
修正解析モデルを得て該修正解析モデルを解析した解析
結果を修正振動解析結果として得ており、さらに、前記
オリジナル振動解析結果及び前記修正振動解析結果と前
記実測振動データとに基づいて前記構成要素の異常の有
無を判定する異常診断手段とを有することを特徴とする
異常診断装置。
【請求項９】前記構成要素は応力を受け振動を繰り返
す環境下で用いられるベローズ又はタービンのタービン
車室であることを特徴とする異常診断装置。