JPH0454803B2 - - Google Patents

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JPH0454803B2
JPH0454803B2 JP60233584A JP23358485A JPH0454803B2 JP H0454803 B2 JPH0454803 B2 JP H0454803B2 JP 60233584 A JP60233584 A JP 60233584A JP 23358485 A JP23358485 A JP 23358485A JP H0454803 B2 JPH0454803 B2 JP H0454803B2
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JP
Japan
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signal
blade
sensors
vane
sensor
Prior art date
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JP60233584A
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English (en)
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JPS61101605A (ja
Inventor
Kurisanjio Ruongo Maikeru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24662222&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0454803(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS61101605A publication Critical patent/JPS61101605A/ja
Publication of JPH0454803B2 publication Critical patent/JPH0454803B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G01H1/006—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、回転機器の回転する羽根列におけ
る羽根の振動を検出するためのタービン羽根の振
動検出装置に関し、特に、ターボ機器の１つまた
は２つ以上の羽根列内の選ばれた羽根の羽根チツ
プ変位を測定するための装置に関する。
タービンまたは同様の機器は１つまたは２つ以
上の羽根列を含み、その各々は回転シヤフト部材
に接続されて半径方向に延びる複数個の羽根を含
んでいる。代表的な羽根は複雑な設計となつてお
り、そのため多様モードで振動する。もしこれら
モードの１つまたは２つ以上での羽根の固有友振
（natural resonance）が機器の定格回転速度、も
しくはそれの高調波（harmonics）と一致したな
らば、羽根はある範囲まで振動する傾向を有し、
その場合、羽根のチツプもしくは先端はその正常
な位置の回りに過度に振動するであろう。このよ
うな振動の振幅があるレベルを超えたとき、好ま
しくない応力が羽根列内に引き起こされる。この
ような状態が検出されず改善されないならば、羽
根はついには割れて、その問題を正すべく極度に
費用のかかる余儀ない機器の運転休止に追い込ま
れる。
従つて、羽根は現場で運転されるに先だつて過
度の振動に対して検査され、これにより機器をラ
インにのせる前に何等かの設定変更が必要ならば
それを行う。
すでに運転している機器に対しては、異なつた
圧力及び温度条件が羽根の共振を変更し得るので
羽根の振動を監視することは非常に重要である。
加うるに、フラツタ（flutter）として知られてい
る非共振の振動の可能性もあり、これも、過度な
らば応力による割れをもたらし得る。
過度の羽根振動に対して検査を行う、広く使用
されてい１つの方法は、回転羽根に取り付けられ
たひずみ計のような種々のセンサを使用する。セ
ンサ情報は、種々の場所において機器の回転シヤ
フトに取り付けられた小形の送信器によつて機器
の外側の分析もしくは解析装置に通信される。
このような配列は非常に正確な結果を提供する
けれども、機器の内側に収容さる得る送信器の数
が制限されるので、一度に羽根のある部分しか検
査することができないという点においてこの方法
は制約される。それ故、羽根のすべてを検査する
ためには、センサが正当に取り付けられ得るよう
に新しい羽根の群が検査されるべき度毎に、機器
の運転を停止することが要求される。送信器の価
格、そしてそのバツテリの価格さえも、タービン
の内側の極度の逆境に耐えるような特別の設定に
なければならないので、非常に高価格である。労
働価格に加えるに、装置の高価格は、このような
検査方法を多くのプラントのオペレータにとつて
禁止的なものにしている。
このような高価格を避けるために、別の検査方
法は、永久設置された、非接触の近接センサを使
用して、羽根チツプの動きを検出するようにして
いる。このような装置の多くは、基準位置から
の、検査中の羽根の位置を決定して、それが既知
の位置から所定の量だけ動いたか否かを調べる。
さらに他の装置は、羽根の回転中、２つの羽根の
距離がいくつかの位置において変化したか否かを
決定する。
この発明の装置は、複数個の非接触のセンサを
使用し、センサの不整列の場合には補償が与えら
れるようにした型のものである。この補償は、新
規な検出装置と結合して、非常に信頼性があり、
極度に精密で、そして正確な結果を与えるシステ
ムとなつている。
この発明によれば、回転機器の回転する羽根列
内の羽根の振動を検出するために、 各々が羽根の相対的通過と同時に出力信号を出
すように動作するよう、前記羽根列の回りに配置
された複数個のセンサと、 前記センサの出力信号に応答して、それぞれ対
応のセンサ・パルス信号を出すように動作する信
号条件付け手段と、 監視されるべき特定の羽根を選択するための手
段と、 前記選択された羽根がそれぞれのセンサを通過
するとき、その選択された羽根によつて生じられ
るセンサ・パルス信号をすべてを順次に結合し、
前記選択された羽根の振動の関数として変調され
たパルス列信号を引き出すための手段と、 前記パルス列信号を復調して羽根振動を表わす
信号を引き出すように動作するFM検出手段を含
んだ検出回路と、 を備えたことを特徴とする羽根振動検出装置が提
供される。
便宜的には、ターボ機器内の羽根列の個々の羽
根を監視する装置は、羽根列の周辺の回りに等し
く間を置いて配置された複数個のセンサを含んで
いる。各センサは、羽根がそれを通過したとき出
力信号を出す型のものである。信号条件付け手段
が各センサ毎に与えられ、その出力信号を対応の
狭いパルス信号に変換する。監視されるべき特定
の羽根がオペレータによつて羽根選択回路に入れ
られ、そして羽根列の回転中、選択された羽根が
センサの各々を通過することによつて生じるセン
サ・パルス信号のすべてを結合するための手段が
設けられる。結合された出力は、、羽根振動の関
数として変調されたパルス列信号であり、それら
パルスはどんな羽根振動も無いときに均等に間隔
付けられている。パルス列信号は周波数復調さ
れ、この複調の結果は羽根振動を決定するように
使用される。
以後、この発明を添付図面を参照して実施例に
ついて説明する。
この発明は種々の翼配列されたターボ機械に対
して適用可能であるけれども、ここでは一実施例
として蒸気タービンのようなタービンに対して示
されており、その軸方向の概略図が第１図に示さ
れている。
タービンは複数個の羽根列を含み、その羽根列
の１つだけが示されている。羽根列は、デイスク
部材１２によつて回転シヤフト１０に接続された
羽根Ｂ１−Ｂ１２０を含んでいる。120の羽根が
示されているけれどもこの数は単に代表的な実施
例としてのみ与えられていることを理解すべきで
ある。
複数個、すなわちＮ個のセンサが羽根列の周辺
に配列されており、その各々は各羽根が通過する
ときに出力信号を出力するように動作する。本実
施例においては12個のセンサＳ１−Ｓ１２が示さ
れており、羽根列の全周360度の回りで均等に間
を置かれている。12個のセンサにとつて隣接した
センサ間の角度〆は360°／12すなわち30°である。
センサは保持器１４によつてそれらの正確な位置
にしつかりと保持され、この保持器は特定の機械
のために特別に組み立てられても良いし、またタ
ービン車室のように機械それ自体の部分であつて
も良い。
更に第２図に示されているように２つの基準セ
ンサＲ１及びＲ２が付加的に設けられている。シ
ヤフト１０上のしるし１６と協働するセンサＲ１
はシヤフトの回転毎に一回、出力信号を出力する
ように動作し、60個の歯車１８と協働するセンサ
Ｒ２はシヤフトの回転ごとに60回、出力信号を出
力するように動作する。このような基準信号は多
くのタービン・システムに共通であり、制御の目
的で使用されている。
本装置においては、１つまたは２つ以上の特定
の速度におけるシヤトフの回転中、それが振動し
ているかどうかを見るという監視目的のためにど
の羽根が選ばれても良い。選択された羽根が通過
したちょうどそのとき、狭いウインドウすなわち
ゲーテイング・パルスが配列の各センサに供給さ
れる。ゲート化されたセンサ信号は正当に条件付
けされて合計され、選択された羽根だけに起因す
るパルス列となり、このパルス列は羽根チツプ
（tip）振動を決定するための新規な検出装置に与
えられる。
第３図は診断方法を行うための装置を作用的に
示す。以後説明するように羽根選択回路２０は、
オペレータ入力に応答して監視目的のために特定
の羽根を選択するように動作する。羽根が選択さ
れるとウインドウ発生器２２は、配列２６のセン
サすなわちS1−S12の個々の信号をゲーテイング
するための狭いゲーテイイング信号をアナログ・
スイツチ回路網２４に与えるように動作する。し
かしながらゲートされるに先立つてセンサ信号
は、センサ信号条件付け回路２８によつて個々に
処理される。
選択された羽根と関連したセンサ信号はアナロ
グ・スイツチ回路網２４で合計され、検出回路３
０にパルス列として与えられ、その周波数で該パ
ルス列を復調し、羽根チツプ変位の指示を得て、
この指示は、実時間アナライザ、コンピユータ、
記録装置等のような使用装置３２に与えられる。
第４図は第３図の要素のいくつかをより詳細に
示している。120個の羽根の列の場合、各羽根は
その隣の羽根の各々と3°離れている（360°／120
＝3°）。それ故各羽根は基準位置からの角度によ
つて示され得る。例えば、もし基準位置が羽根Ｂ
１２０にあるならば、羽根Ｂ１はきじけ位置から
3°離れており、羽根Ｂ８は基準位置から24°離れ
ており、そして羽根１００は基準位置から300°離
れている。本装置においてはセンサ信号をゲート
するためのウインドウすなわち窓は、羽根の予測
されるセンサへの正常な到着に先立つて、X°開
いており、羽根のセンサの正常な到着後y°開いた
状態に留どまる。例として、ｘ及びｙは双方とも
1°に等しくこの場合2°の窓となり、これは、指定
された羽根の正常な位置の回りでの最大の振動の
動きに適応させることができるものである。
従つて、第４図に示されているように、羽根列
内の選択された羽根をオペレータが入力するため
の手段が設けられている。このことは指車スイツ
チ４０及び４１を設けた一実施例で達成され、こ
こに指車スイツチ４０は窓が開くべき角度位置の
オペレータの入力のために有り、指車４１は窓が
閉じるべき角度位置のオペレータ入力のために有
る。例えば、羽根Ｂ８が過度の振動に対して最初
に調べられるべきであると仮定する。羽根Ｂ８は
羽根B120における基準から24°に配置されてお
り、そして窓は到着前に1°開くべきであるので、
指車スイツチ４０は23°に設定される。指車スイ
ツチ４１は25°、すなわちその羽根を1°超えた位
置に設定される。
センサR2からの、１回転につき60パルスの信
号は、線４３上を位相ロツクループ乗算器４４に
与えられ、この乗算器４４はその信号を60倍し
て、線４６上に１回転につき3600パルス信号を引
き出す。タービン軸が完全な１回転をする度毎
に、センサR1からの１回転につき１パルス信号
が線４８上に与えられて計数器５０をリセツトす
る。この計数器５０は線４６上のパルスを計数す
るように動作し、ここに3600の各パルスは回転の
1°の1/10を表す。
計数器出力は、２つのデコード論理回路５４及
び５５の形態にあるデコード手段に与えられる。
デコード論理回路５４及び５５は、それぞれスイ
ツチ４０及び４１からの指車の設定を受け、計数
器５０の走行計数が指車スイツチ設定に対応した
とき出力信号を出すように動作する。従つてこの
例の場合、計数器５０がスイツチ４０の23°の設
定に対応する230の計数に達したとき、デコード
論理回路５４は線５８上に出力信号を出して計数
器６０をリセツトする。同様に計数器５０がスイ
ツチ４１の25°の設定に対応する250の整数に達し
たとき、デコード論理回路５５は線６２上に出力
信号を出して計数器６４をリセツトする。
双方の計数器６０及び６４は接続されて線４６
からの１回転につき3600パルスの信号を受け、計
数器６０は軸が基準位置から変位された位置23°
に達したときその計数を開始し、一方、計数器６
４は2°遅れてその計数を開始する。計数器６０及
び６４からの出力はそれぞれのデコード論理回路
６８及び６９に与えられ、これらデコード論理回
路は第１のサンセの信号をゲートするための狭い
2°の窓を発生するのに役立ち、調査中の羽根が特
定のセンサ（±1°）。通過すべきである正確な時
刻において残りのセンサの出力を順次ゲートする
ためにあと11個のこのような窓を連続的に発生す
るのに役立つ。
デコード論理回路６８及び６９はそれぞれ羽根
列の回りに位置付けられたセンサの各々に対して
１つの出力線を含む。デコード論理回路６８はそ
れ故、L1−L2で示された12本の線を含み、そし
てデコード論理回路６９はL′1−L′12で示された
同数の線を含む。２３°の場所に対応する計数器
６０のリセツトと同時にデコード論理回路６８は
線L1に出力を出す。30°に対応する300計数後に、
線L2上に出力が出、12個のセンサの各々の間の
30°の分離に対応する回転の各30°毎に順次の線上
に出力が出されるように動作される。デコード論
理回路６９は同様に動作し、計数器６４のリセツ
トと同時に線L′1に出力信号を出し、そして30°に
対応する引き続く各計数毎に順次の線上に出力を
出す。それ故、計数器６４及びデコード論理回路
６９は計数器６０及びデコード論理回路６８と同
様の方法で動作するが、しかしながらこの動作
は、発生されるべき窓に対応して2°だけ遅らされ
ている。
出力が線L1上に与えられたとき、それはフリ
ツプ・フロツプFF1をセツトするように動作し、
該フリツプ・フロツプは線L′1上の出力信号によ
つて2°遅れてリセツトされる。従つて線７２−１
上のFF1の出力は、アナログ・スイツチ回路網２
４に与えられる2°の窓、すなわちゲート信号を構
成する。FF1がセツトされた30°後に、FF２が線
Ｌ２上の信号によつてセツトされ、そして線L′２
上の信号によつてリセツトされ、それ故、最初の
ゲート信号の後30°で線７２−２上に第２のゲー
ト信号を出力する。その後各30°で、デコード論
理回路６８からの順次の線上の出力はフリツプ・
フロツプFF３−FF１２をセツトし、これらはデ
コード論理回路６９の線L′３−L′１２上のそれぞ
れの出力によつてリセツトされ、この全動作は、
アレイ２６のセンサＳ１−Ｓ１２からの条件付け
信号をゲートするために正確に適した時刻におい
て30°離れた12個の2゜ゲート信号を発生するよう
なものである。
デコード論理回路６８及び６９はそれぞれの計
数器６０及び６４のリセツトと同時に最初の出力
を出すけれども、それらが同一の点であるという
理由で0°と360°との間で不明瞭さがあるので数
度、出力を遅らすのが望ましい。従つてデコード
論理回路は、それぞれの計数器が10°の計数（ま
たは０以上の他の選ばれた値）に達したとき、そ
れらの最初の出力信号を出すように設計されてい
る。計数器６０及び６４のリセツト後、最初の出
力信号が与えられるまで10°の遅れがあるので、
指車スイツチ４０及び４１のセツテイングは、従
つて所望の位置から10°を差し引くことによつて
調節されなければならない。指車スイツチ４０は
13°にセツトされ、そして指車スイツチ４１は15°
すなわち最初の所望の設定値から遅れを引いたも
のにセツトされる。もしこの引き算の結果が、例
えば羽根Ｂ１−Ｂ３に対して負の数となつたなら
ば、３６０がセツト値に加えられなければならな
い。
遅れにおける創設（built）をもつて、動作は
0°／360°の不明瞭さなしで先に記載したものと同
一である。2°のゲート信号が線７２−１から７２
−１２に正確な時刻に与えられて、線７４−１か
ら７４−１２上に現れる条件付けられたセンサ信
号を連続的にゲートするためのアナログ・スイツ
チ回路網２４に対して制御信号として働く。連続
的にゲートされる条件付けられたセンサ信号のす
べては出力７６で一緒に合計され、検出回路３０
に与えられる。該検出回路３０は線４３上の１回
転に付け60パルスの信号を付加的に受け、引き続
き説明される方法で、選択された羽根Ｂ８のいか
なる振動条件をも示す出力を引き出す。
第５図ＡからＤは先に説明した動作に示すため
のものである。いくつかの羽根Ｂ６からＢ１０
が、各々3°の距離をもつて矢印の方向に運動して
いるが示されている。最初の2°の窓８０−１が正
確な時刻に発生され、調査中の羽根Ｂ８によつて
生じるセンサＳ１からの信号をゲートする。１つ
のセンサ信号、特に条件付けられたセンサ信号が
アナログ・スイツチ回路網２４の出力線７６上に
非常に狭いパルスP1として現れる。この出力は
第５図Ｄに表されている。正確に30°後に、２番
目の2°窓８０−２が発生され、第５図Ｂに示され
る同じ羽根Ｂ８の通過によつてもたらされる２番
目のセンサ信号をゲートする。ゲート化された条
件付けられたセンサ信号は第５図に狭いパルス
P2として現れる。第５図Ｃは、同じ羽根B8によ
つて生ずるセンサＳ３からの出力信号をゲートす
るための３番目の2°窓８０−３を示し、結果とし
ての狭いパルスP3は第５図Ｄに現れる。この過
程は完全な一回転に対して続けられ、12パルスが
第６Ａ図に示されるように与えられる。羽根の振
動及びセンサの不整列がなければ、各パルスは隣
のパルスから正確に30°である。振動があればパ
ルスは不均一な距離間隔となり、パルス間の間隔
は監視されている羽根の振動の周波数もしくは周
波数群によつて変調される。
センサ配列を設置する間、センサを、互いから
30°で羽根列の回りに正確に位置付けるというこ
とが必要である。第６Ｂ図はセンサＳ５及びＳ８
のような２つのセンサの不整列の結果を示してい
る。パルス列信号を変調するどんな羽根振動もな
ければ、パルスＰ５及びＰ８を除いたすべてのパ
ルスはそれぞれの正常な正当位置にある。しかし
ながらセンサの正常な正整列のために、パルスＰ
５は点線８２によつて示されたその正常な時刻の
前に生じ、パルスＰ８は点線８３によつて示され
たその正常な時刻の後に生じる。不整列はパルス
列信号の変調度と等価であり、実際どんな羽根振
動も存在しないときに羽根振動を示す望ましくな
い出力信号を生じ得る。
本発明においては正しくない振動を表わす出力
を避けるために、起こり得るセンサの不整列に対
して補償が与えられている。これは、第７図によ
り詳細に示されている信号条件付け回路２８で達
成されている。
12個のセンサに対して12個の同じ信号処理チヤ
ネルがあり、そのうちの１つ８８−１が示されて
いる。各羽根がセンサを通過するとき、センサは
羽根の通過に応答して、最初に正に行き次に負に
行く信号を出力する。この信号は零交差検出器９
０に与えられて矩形波出力を生じ、ワンシヨツ
ト・マルチバイブレータ９２をトリガする。ワン
シヨツト・マルチバイブレータ９２からの均一な
パルスは積分器９４に与えられて、示されている
ランプ出力信号を生じる。
積分器９４からのランプ信号は調節可能なポテ
ンシオメータ９８を介して増幅器９６に与えられ
る。増幅器９６の出力はスレシヨールド装置１０
０に結合され、このスレシヨールド装置１００
は、増幅されたランプ信号が予め設定されたスレ
シヨールド値を超えたときそしてそのときだけ１
つの出力を出す。スレシヨールドを超えたときも
う１つのワンシヨツト・マルチバイブレータ１０
２に出力信号が与えられ、このワンシヨツト・マ
ルチバイブレータ１０２は、条件付けされたセン
サ信号である極端に狭い出力パルスを出力線７４
−１上に出力するように動作する。各羽根の通過
ごとに１つのパルスが与えられるけれども、調査
中の羽根によつて生ずる特定のパルスだけが、先
に説明したように検出のためにゲートされる。
増幅器９６と協働して調節可能なポテンシオメ
ータ９８は、積分器９４からのランプ信号の振
幅、従つて勾配を変えるための手段を提供する。
さらに第８図Ａを参照して、実戦で示されたラン
プ信号１１０は、ランプ信号がスレシヨールド・
レベルＴを横切つたときにワンシヨツト・マルチ
バイブレータ１０２が狭いパルス出力Ｐを出すよ
うにする。どんな羽根振動も存在しないというと
がかなりの確かさで分かつている減じられた速度
で装置を運転することにより、パルス列内の各パ
ルス位置を調べ、隣パルスと正当な30°の関係に
あるかどうかを見る。もしパルスが速すぎるとい
うことが決定されたならば、ポテンシオメータ９
８は、第８図Ａの点線の波形１１２によつて示さ
れるようにランプの振幅を減ずるように調節され
る。この場合スレシヨールドは、センサの不整列
に等価な量だけその正常な位置から変位した、後
の時点で交差される。逆にパルスがその正常な発
生時刻の後に生じたということが決定されたなら
ば、ランプ信号の振幅は一点鎖線のランプ信号１
１４によつて示されるように増加され、正当な量
だけ時刻において進んだスレシヨールドの交差及
びパルスP″となる。センサの不整列を修正する
ことに加えて、信号条件付け回路はまた不均一な
センサ応答をも修正する。
タービン軸すなわちシヤフトが１回転するごと
に調査中どの羽根に対しては12個のパルスが与え
られる。羽根振動がない場合パルスは均等に間を
置かれ、タービン速度に依存した周波数を有して
いる。例えば3600rpmの運転速度においてタービ
ンは１秒に60回回転する。各回転ごとに12個のパ
ルスが生じるので、パルス列は60の12倍、すなわ
ち720Hzの周波数を有している。パルス列は、何
等からの羽根振動が存在する場合に、振動の周波
数によつて変調される搬送波信号となつている。
パルス波形からこの変調情報を抽出することによ
つて、羽根信号の指示が引き出される。これを達
成するために、第９図に詳細に示された検出回路
３０がFM検出手段１２０を含んでおり、この
FM検出手段はアナログ・スイツチ回路網から線
７６上をそれに与えられる周波数変調されたパル
ス列信号を受けるように動作する。検出手段はそ
の信号を周波数復調するように動作可能であり、
搬送波を表すDCレベルからなると共に、羽根振
動に関する変調情報が重畳された複合の出力信号
を出力する。搬送波を表すDCレベルは第１０Ａ
図に示されており、重畳された変調情報は第１０
Ｂ図に示されている。
DCの搬送波を取り除くために低域フイルタが
設けられており、それ故、変調情報だけが増幅器
１２４で増幅される。搬送周波数を表すDCレベ
ルがタービン速度に比例するので、低域フイルタ
１２２は種々の速度に対して調節するように追跡
変化型のものである。速度指示信号は線４３上の
１回転に付き60パルス信号によつて追跡型低域フ
イルタ１２２に与えられる。
復調過程から引き出され増幅器１２４の出力に
現れる情報は羽根速度を表す。羽根振動の解析の
ために羽根変位の指示が要求される。従つて、速
度積分が変位をもたらすという理由により良く知
られた方法で変位指示信号を引き出すために、積
分器１２６が設けられている。結果の積分された
信号は増幅器１２８で増幅され使用手段に与えら
れる。この使用手段の一例は実時間アナライザで
ある。
商業的に入手可能な代表的な実時間アナライザ
は、入力信号に関するフーリエ解析を行う信号処
理手段と、解析の結果を表示するデイスプレイと
を含んでいる。第１１図は代表的なデイスプレイ
を表しており、縦目盛りには振幅、横目盛りには
周波数がプロツトされている。解析の結果はデイ
スプレイ上に表され、周波数f4において非常に強
い（大きい変位）応答を示し、周波数f1において
低い応答を示し、そして周波数f2，f3，f5におい
て漸進的に低くなる応答を示す。示された他の応
答は正常なノイズを示す。
もし羽根検査が現場設置に先立つて行われ、そ
して検査の結果が臨界速度において高い振動振幅
を好ましくなく示したならば、このような振動を
減ずるよう羽根の設計が変更され得る。そうでな
く、もし羽根が正常な使用中監視されていなるな
らば、好ましくない振動を減じようとして種々の
圧力及び温度条件が変更されるか、とうでなけれ
ばその結果は、究極的な故障となる充分前に羽根
を取り替えるために停止することが必要であると
いうことを示す。
更に説明される装置においては、監視する目的
のために一度に１つの羽根だけが選択される。そ
の特定の羽根を監視した結果を表示及び／または
記憶したあと新しい羽根が選ばれ、羽根列内の羽
根のすべてもしくは選ばれた部分が調査されてし
まうまでこの過程が続けられる。第１２図には複
数の羽根が同時に監視される場合のこの発明の原
理に従つて動作する装置か示されている。
第１２図の装置は、第４図で前に説明した要素
からなる第１のチヤネル１３０−１を含んでい
る。これらの要素は、指車スイツチ４０及び４１
からの入力情報が与えられるデコード論理回路５
４及び５５と、計数器６０及び６４と、デコード
論理回路６８及び６９と、アナログ・スイツチ２
４と、検出回路３０とを含んでいる。もしＭ個の
羽根が同時に監視されるべきならば、アレイもし
くは配列２６からのセンサ信号を回路２８によつ
て条件付けした後処理するために、Ｍ個のチヤネ
ル１３０−１から１３０−Ｍが設けられている。
どの羽根が監視されるべきかの決定は指車スイツ
チ入力によつて為され、第１２図の実施例では、
各チヤネルのデコード論理回路５４、５５のすべ
てにその計数を与えるただ１つのカウンタだけを
含めることが必要なだけである。
第１３図に示される装置においては６つのセン
サＳ１−Ｓ６だけが使用されており、その各々は
羽根列のほほ半分にわたつて互いに等しく間を置
かれている。隣り合つたセンサＳ１及び６間の角
度の距離は、他のどの隣り合つた２つのセンサ間
のものよりも非常に大きい。６つのセンサ信号
は、第１３図に総括的な数１４０で示された前述
した振動監視装置に与えられる。ダミー信号１４
２の形態にある６つの付加的な信号が、６つの付
加的なセンサを付勢するために装置１４０に与え
られる。これらのセンサ信号は固定であるけれど
も、それらは搬送波信号に寄与し、羽根振動に関
する情報を運ばない。この装置は羽根振動指示を
与えるけれども、その正確さは落ちる。
蒸気タービンのただ１つの羽根列に対してこの
発明を説明してきたけれども、蒸気タービンや他
の型のタービン、さらには翼配列された他の型の
機械内における複数個の羽根列での羽根振動を測
定するためにもこの装置を利用し得ることを理解
すべきである。一般に、使用されるセンサの数
は、関心のある最も高い振動周波数と、回転速度
との関数である。与えられた実施例においては、
3600romの運転速度において12個のセンサが用い
られて720HzのFM搬送周波数となり、これは
400Hzの振動に関する変位情報を引き出すのに充
分に高い。もし運転速度が3600rpmの値の半分、
すなわいち多くのタービン・ユニツトの定格速度
である1800rpmに減少したならば、12個のセンサ
の配列をもつて搬送周波数は360Hzであり、最大
測定周波数は200Hzであろう。これは予測される
羽根振動に対して充分であり、さもなければより
多くの数のセンサが使用され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は種々のセンサの位置付けを示すために
タービン羽根列を軸方向から見た端面図、第２図
は種々のセンサの場所を示すための第１図の部分
側面図、第３図はこの発明の一実施例を示すブロ
ツク回路図、第４図は第３図の部分をより詳細に
示すブロツク回路図、第５図Ａ〜Ｄは、第４図の
回路の動作を説明するための波形図、第６Ａ図
は、羽根振動がない場合の羽根列の全回転に対す
るセンサ出力信号を示す波形図、第６Ｂ図は２つ
のセンサが不整列である場合のセンサ出力を示す
波形図、第７図はセンサ出力信号条件付け回路を
示すブロツク回路図、第８図Ａ及びＢは、第７図
の部分の動作を説明するための波形図、第９図は
第３図の検出回路をより詳細に示すブロツク回路
図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図は、第９図の回路
で見られる可能な波形を示す波形図、第１１図は
第３図の使用手段の１つの型を示す図、第１２図
はこの発明の他の実施例を示すブロツク回路図、
第１３図は少ない数のセンサを使用した装置を示
す。第１図と同様の端面図である。図において、
１０は回転シヤフト、Ｂ１−Ｂ１２０は羽根、Ｓ
１−Ｓ１２はセンサ、Ｒ１及びＲ２は基準セン
サ、２０は羽根選択回路、２２はウインドウ発生
器、２４はアナログ・スイツチ回路網、２６はセ
ンサ配列、２８はセンサ信号条件付け回路、３０
は検出回路、３２は使用装置である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 回転機器の回転する羽根列内の羽根の振動を
    検出するために、 各々が羽根の相対的通過と同時に出力信号を出
    すように動作するよう、前記羽根列の回りに等角
    度感覚で配置された複数個のセンサと、 前記センサの出力信号に応答して、それぞれ対
    応のセンサ・パルス信号を出すように動作する信
    号条件付け手段と、 監視されるべき特定の羽根を選択するための手
    段と、 前記選択された羽根がそれぞれのセンサを通過
    するとき、その選択された羽根によつて生じられ
    るセンサ・パルス信号をすべてを順次に結合し、
    前記選択された羽根の振動の関数として変調され
    たパルス列信号を引き出すための手段と、 前記パルス列信号を復調して羽根振動を表す信
    号を引き出すように動作するFM検出手段を含ん
    だ検出回路と、 を備えたことを特徴とするタービン羽根の振動検
    出装置。
JP60233584A 1984-10-22 1985-10-21 タービン羽根の振動検出装置 Granted JPS61101605A (ja)

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