JPH07128133A - 回転翼の振動計測方法及び装置 - Google Patents
回転翼の振動計測方法及び装置Info
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- JPH07128133A JPH07128133A JP27158093A JP27158093A JPH07128133A JP H07128133 A JPH07128133 A JP H07128133A JP 27158093 A JP27158093 A JP 27158093A JP 27158093 A JP27158093 A JP 27158093A JP H07128133 A JPH07128133 A JP H07128133A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】振動波形が回転周期内の連続した振動波形でな
い部分振動波形の自動的な振動周波数分析を可能にし、
翼振動計測の機能を向上させること。 【構成】回転計５０の出力をＣＰＵ６０に入力し、あら
かじめ設定した微小な回転数変化幅でリレー接点４５を
作動させデータ採取を自動化するとともに、得られた時
間データからＣＰＵ６０によって振動波形を演算後、振
動波形が部分振動波形かどうかを識別し、部分振動波形
の振動周波数分析工程を設ける。 【効果】部分振動波形の場合でも回転変化中の振動数情
報が自動的に得られ、翼振動の計測機能が向上すると共
に、キャンベル線図等によるオンラインの監視機能が向
上する。
い部分振動波形の自動的な振動周波数分析を可能にし、
翼振動計測の機能を向上させること。 【構成】回転計５０の出力をＣＰＵ６０に入力し、あら
かじめ設定した微小な回転数変化幅でリレー接点４５を
作動させデータ採取を自動化するとともに、得られた時
間データからＣＰＵ６０によって振動波形を演算後、振
動波形が部分振動波形かどうかを識別し、部分振動波形
の振動周波数分析工程を設ける。 【効果】部分振動波形の場合でも回転変化中の振動数情
報が自動的に得られ、翼振動の計測機能が向上すると共
に、キャンベル線図等によるオンラインの監視機能が向
上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転翼車を有する回転
機械の動翼振動を非接触で計測する方法及び装置に関す
る。
機械の動翼振動を非接触で計測する方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機，タービン，ファン等の回転中に
おける動翼の振動を計測し、その発生状況及び振動によ
る発生応力等を確認することは、その信頼性確保のため
極めて重要である。最近のタービン，圧縮機等の回転機
械は高速，高圧，高温化の傾向にあり、信頼性確保の要
求は一層高まっておりその翼の振動計測の必要性は一層
高まっている。
おける動翼の振動を計測し、その発生状況及び振動によ
る発生応力等を確認することは、その信頼性確保のため
極めて重要である。最近のタービン，圧縮機等の回転機
械は高速，高圧，高温化の傾向にあり、信頼性確保の要
求は一層高まっておりその翼の振動計測の必要性は一層
高まっている。
【０００３】従来、この目的のため翼にひずみゲージを
貼付けし、回転中の翼の振動をスリップリングあるいは
テレメータで外部に取り出す方法が知られている。ま
た、この方法が困難な場合の回転翼の振動計測方法とし
て、特公平1−56694号公報及び１９８３−トウキョウ−
アイジーティシー１２３（１９８３−ＴＯＫＹＯ−Inte
rnational Gas Turbine Congress−１２３）の第９５３
頁〜９６０頁に記載された方法が提案されている。これ
らの方法は回転翼を収容するケーシング上に配置した多
数の光学式非接触検出器により得られる動翼の時間デー
タから、動翼の振動による時間差を求め、これらを基に
各動翼の変位の振動波形を得ている。これらの方法は振
動波形が得られるので、振動振幅のみならず振動周波数
も得られるという利点がある。
貼付けし、回転中の翼の振動をスリップリングあるいは
テレメータで外部に取り出す方法が知られている。ま
た、この方法が困難な場合の回転翼の振動計測方法とし
て、特公平1−56694号公報及び１９８３−トウキョウ−
アイジーティシー１２３（１９８３−ＴＯＫＹＯ−Inte
rnational Gas Turbine Congress−１２３）の第９５３
頁〜９６０頁に記載された方法が提案されている。これ
らの方法は回転翼を収容するケーシング上に配置した多
数の光学式非接触検出器により得られる動翼の時間デー
タから、動翼の振動による時間差を求め、これらを基に
各動翼の変位の振動波形を得ている。これらの方法は振
動波形が得られるので、振動振幅のみならず振動周波数
も得られるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多数
の非接触検出器の動翼パルスの時間データから振動波形
を得るようにした動翼振動の計測において、振動波形が
回転周期内の連続した振動波形でない部分振動波形の場
合は、通常のフーリェ変換による周波数分析が困難であ
るという問題点を解決し、回転変化中の部分振動波形の
自動的な振動周波数分析が可能な、非接触検出器による
回転動翼の振動計測方法及び装置を提供することであ
る。
の非接触検出器の動翼パルスの時間データから振動波形
を得るようにした動翼振動の計測において、振動波形が
回転周期内の連続した振動波形でない部分振動波形の場
合は、通常のフーリェ変換による周波数分析が困難であ
るという問題点を解決し、回転変化中の部分振動波形の
自動的な振動周波数分析が可能な、非接触検出器による
回転動翼の振動計測方法及び装置を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の非接
触検出器による翼パルスの時間データより得られる振動
波形が部分振動波形かどうかを識別し、部分振動波形で
ある場合の振動周波数の分析手段を講ずることにより達
成される。すなわち、部分振動波形は部分振動波形周期
以外の回転周期内の波形データを補完することにより、
フーリェ変換による周波数分析が可能となるが、このま
までは得られた振動数が実際より一定比で低くなること
に着目し、回転周期と部分振動波形周期との比よりこれ
を補正する手段を設けることにより達成される。
触検出器による翼パルスの時間データより得られる振動
波形が部分振動波形かどうかを識別し、部分振動波形で
ある場合の振動周波数の分析手段を講ずることにより達
成される。すなわち、部分振動波形は部分振動波形周期
以外の回転周期内の波形データを補完することにより、
フーリェ変換による周波数分析が可能となるが、このま
までは得られた振動数が実際より一定比で低くなること
に着目し、回転周期と部分振動波形周期との比よりこれ
を補正する手段を設けることにより達成される。
【０００６】
【作用】本発明によれば、回転速度の上昇あるいは、下
降中の部分振動波形の周波数分析が可能となる。こうし
た作用に基づいて、プローブをケーシングの全周に配置
できない場合でも翼振動の振幅及び振動周波数の情報を
自動的に測定可能という効果を達成することがきる。
降中の部分振動波形の周波数分析が可能となる。こうし
た作用に基づいて、プローブをケーシングの全周に配置
できない場合でも翼振動の振幅及び振動周波数の情報を
自動的に測定可能という効果を達成することがきる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明の回転翼の振動計測装置実施例におけ
るデータ採取の流れを示すブロック図である。本発明の
回転翼の振動計測装置はオンライン時の計測を容易にす
るため、振動データ採取を自動的に行うようにしてい
る。図１を用いてさらに詳細に説明すると、回転数上昇
時及び下降時の計測回転数変化中、回転数変化幅ΔＲ及
び計測回転回数は中央演算装置（以下ＣＰＵと略称す
る）に予め記憶されている。回転計５０の出力回転数Ｒ
もＣＰＵ６０に直接入力されるようになっており、計測
開始後この回転数が計測回転数に達するとＣＰＵ６０は
計時装置４０内の接点入力のスタート端子４５１を作動
させる。必要回転数の計時データを採取すると接点入力
のストップ端子４５２を作動させ、計測回転数Ｒでのデ
ータ採取を終了する。採取された計時データはＣＰＵ６
０で振動波形演算及び前記振動波形の周波数分析処理さ
れ、ＣＲＴ６２等に表示される。計測終了の状態でなけ
れば速度上昇時は＋の方向へ、速度下降時は−の方向へ
ΔＲ以上変化したときの、回転計のデータ取り込み指示
回転数を計測回転数として上記したデータの採取を自動
的に繰り返す。計測開始及び計測終了の判断は、予めＣ
ＰＵ６０に記憶させた計測開始回転数ＲS 及び計測終了
回転数ＲE に基づいて、ＣＰＵ６０により行う。ただし
この計測開始回転数ＲSと計測終了回転数ＲEの値あるい
はある特定の計測回転数Ｒは、適宜手動でＣＰＵ６０に
入力することもできる。ただし、この場合は回転数の変
化に対する振動データの採取は必ずしも自動的ではなく
なるが、前記手動入力の計測回転数における振動波形の
演算及びその周波数分析は自動的に行われる。なお、計
測回転数Ｒは前記計時データと共に外部記憶装置６１に
記憶される。
る。図１は本発明の回転翼の振動計測装置実施例におけ
るデータ採取の流れを示すブロック図である。本発明の
回転翼の振動計測装置はオンライン時の計測を容易にす
るため、振動データ採取を自動的に行うようにしてい
る。図１を用いてさらに詳細に説明すると、回転数上昇
時及び下降時の計測回転数変化中、回転数変化幅ΔＲ及
び計測回転回数は中央演算装置（以下ＣＰＵと略称す
る）に予め記憶されている。回転計５０の出力回転数Ｒ
もＣＰＵ６０に直接入力されるようになっており、計測
開始後この回転数が計測回転数に達するとＣＰＵ６０は
計時装置４０内の接点入力のスタート端子４５１を作動
させる。必要回転数の計時データを採取すると接点入力
のストップ端子４５２を作動させ、計測回転数Ｒでのデ
ータ採取を終了する。採取された計時データはＣＰＵ６
０で振動波形演算及び前記振動波形の周波数分析処理さ
れ、ＣＲＴ６２等に表示される。計測終了の状態でなけ
れば速度上昇時は＋の方向へ、速度下降時は−の方向へ
ΔＲ以上変化したときの、回転計のデータ取り込み指示
回転数を計測回転数として上記したデータの採取を自動
的に繰り返す。計測開始及び計測終了の判断は、予めＣ
ＰＵ６０に記憶させた計測開始回転数ＲS 及び計測終了
回転数ＲE に基づいて、ＣＰＵ６０により行う。ただし
この計測開始回転数ＲSと計測終了回転数ＲEの値あるい
はある特定の計測回転数Ｒは、適宜手動でＣＰＵ６０に
入力することもできる。ただし、この場合は回転数の変
化に対する振動データの採取は必ずしも自動的ではなく
なるが、前記手動入力の計測回転数における振動波形の
演算及びその周波数分析は自動的に行われる。なお、計
測回転数Ｒは前記計時データと共に外部記憶装置６１に
記憶される。
【０００８】図２は本発明の一実施例を示す回転翼の振
動計測装置を示す。図２において、回転翼車１０は、軸
１１に回転可能に支持された回転車盤１０１と、この回
転車盤上に支持された複数の動翼１２とからなってい
る。振動の発生しない回転車盤１０１の根元部には、動
翼１２の回転に応じて基準パルスを発生させるための回
転基準マーク１３が設けられている。回転翼車１０を収
納するケーシング１４上には、前記翼１２の先端部が所
定位置に到達したとき動翼パルス列を発生する複数の第
一の非接触検出器２１１〜２１６が設けられている。各
々の非接触検出器は、各動翼が対抗位置に来るごとに動
翼の先端を検出し、動翼パルス列を発生する。従って、
各非接触検出器の発生するパルスは動翼のピッチ角度だ
け遅れたパルス列となる。
動計測装置を示す。図２において、回転翼車１０は、軸
１１に回転可能に支持された回転車盤１０１と、この回
転車盤上に支持された複数の動翼１２とからなってい
る。振動の発生しない回転車盤１０１の根元部には、動
翼１２の回転に応じて基準パルスを発生させるための回
転基準マーク１３が設けられている。回転翼車１０を収
納するケーシング１４上には、前記翼１２の先端部が所
定位置に到達したとき動翼パルス列を発生する複数の第
一の非接触検出器２１１〜２１６が設けられている。各
々の非接触検出器は、各動翼が対抗位置に来るごとに動
翼の先端を検出し、動翼パルス列を発生する。従って、
各非接触検出器の発生するパルスは動翼のピッチ角度だ
け遅れたパルス列となる。
【０００９】検出器２２は回転基準マーク１３が所定位
置に到達したとき、回転基準パルス列を発生する。光フ
ァイバーケーブル２４は光源３０からの光を分岐部２３
を経て第一の非接触検出器２１１〜２１６へ導き、動翼
１２の先端部へ照射する。動翼１２からの反射光は再び
光ファイバーケーブル２４を経由して光電変換器３１へ
導かれる。計時装置４０は、波形整形部４１，計数記憶
部４２，制御部４３，インタフェイス４４，接点入力端
子４５から構成されている。回転計５０は波形整形部４
１の回転基準パルスの出力に応じて計測時の回転翼車１
０の回転数を算出し、ＣＰＵ６０へ入力する。ＣＰＵ６
０には記憶装置６１，ＣＲＴディスプレイ６２及びプリ
ンタプロッタ６３が接続されている。
置に到達したとき、回転基準パルス列を発生する。光フ
ァイバーケーブル２４は光源３０からの光を分岐部２３
を経て第一の非接触検出器２１１〜２１６へ導き、動翼
１２の先端部へ照射する。動翼１２からの反射光は再び
光ファイバーケーブル２４を経由して光電変換器３１へ
導かれる。計時装置４０は、波形整形部４１，計数記憶
部４２，制御部４３，インタフェイス４４，接点入力端
子４５から構成されている。回転計５０は波形整形部４
１の回転基準パルスの出力に応じて計測時の回転翼車１
０の回転数を算出し、ＣＰＵ６０へ入力する。ＣＰＵ６
０には記憶装置６１，ＣＲＴディスプレイ６２及びプリ
ンタプロッタ６３が接続されている。
【００１０】複数の第一の非接触検出器２１１〜２１６
は、ケーシング１４上の円周方向に所定の間隔で設置さ
れており、光源３０より光ファイバーケーブル２４及び
分岐２３を経て光が供給され、動翼１２の先端部を照射
する。光源３０には例えばレーザーダイオードが採用さ
れ、複数個の非接触検出器２１１〜２１６の個々に光を
供給するようになっている。この状態で回転翼車１０が
回転し、動翼１２の先端が非接触検出器２１１〜２１６
の検出部分を通過すると、動翼毎に反射光が発生し、こ
の反射光は再び光ファイバーケーブル２４を通して光電
変換装置３１に導かれ、光電変換素子により電気信号に
変換され、電気信号パルスとして取り出される。この動
翼パルスは計時装置４０内の波形整形部４１のコンパレ
ータで波形整形された後、矩形波の動翼パルスデータと
して計装記憶部４２に導かれる。計数記憶部４２には計
時クロックパルス発生装置と記憶素子（ＲＡＭ）が内蔵
されており、計測開始後最初の回転基準パルスを基準と
して、前記各動翼パルス発生までのクロックパルス数
が、各非接触検出器２１１〜２１６毎に計数記憶部４２
で時間データとして記憶される。
は、ケーシング１４上の円周方向に所定の間隔で設置さ
れており、光源３０より光ファイバーケーブル２４及び
分岐２３を経て光が供給され、動翼１２の先端部を照射
する。光源３０には例えばレーザーダイオードが採用さ
れ、複数個の非接触検出器２１１〜２１６の個々に光を
供給するようになっている。この状態で回転翼車１０が
回転し、動翼１２の先端が非接触検出器２１１〜２１６
の検出部分を通過すると、動翼毎に反射光が発生し、こ
の反射光は再び光ファイバーケーブル２４を通して光電
変換装置３１に導かれ、光電変換素子により電気信号に
変換され、電気信号パルスとして取り出される。この動
翼パルスは計時装置４０内の波形整形部４１のコンパレ
ータで波形整形された後、矩形波の動翼パルスデータと
して計装記憶部４２に導かれる。計数記憶部４２には計
時クロックパルス発生装置と記憶素子（ＲＡＭ）が内蔵
されており、計測開始後最初の回転基準パルスを基準と
して、前記各動翼パルス発生までのクロックパルス数
が、各非接触検出器２１１〜２１６毎に計数記憶部４２
で時間データとして記憶される。
【００１１】図３はこの状況を示す説明図である。回転
基準パルス（Ａ）は、回転基準マーク１３が回転検出器
２２によって検知されることによって発生した一回転一
回のパルス信号を光ファイバーケーブル２４，光電変換
器３１を経て計時装置４０内の波形整形部４１で矩形波
に整形したものである。動翼パルス列（Ｂ）は前述のよ
うに非接触検出器２１１〜２１６の信号よりえられた動
翼パルスデータの例を示す。パルス計時出力（Ｃ）は、
回転基準パルスを基準として計数記憶部４２で計測され
た各動翼パルスまでのクロックのパルス数Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３……を示す。これらの値が動翼パルスクロックデー
タとして計数記憶部４２のＲＡＭ上に記憶される。
（Ｄ）を参照。回転基準パルスの計時出力Ｑ１，Ｑ２，
……も同様に計数記憶部４２の回転基準パルス用ＲＡＭ
上に記憶される。（Ｅ）を参照。パルス計時出力（Ｃ）
は、計測回転数の２回転分を示しているが、この回転回
数は予め設定された値に従い制御部４３により制御され
る。また、実施例ではこのクロックパルス計時出力の最
大値は２16−１（６５５３５）となっているが、これは
ＣＰＵ６０に１６ビット機を採用しているためである。
高速化等のためよりビット数の大きいＣＰＵを採用して
もよい。
基準パルス（Ａ）は、回転基準マーク１３が回転検出器
２２によって検知されることによって発生した一回転一
回のパルス信号を光ファイバーケーブル２４，光電変換
器３１を経て計時装置４０内の波形整形部４１で矩形波
に整形したものである。動翼パルス列（Ｂ）は前述のよ
うに非接触検出器２１１〜２１６の信号よりえられた動
翼パルスデータの例を示す。パルス計時出力（Ｃ）は、
回転基準パルスを基準として計数記憶部４２で計測され
た各動翼パルスまでのクロックのパルス数Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３……を示す。これらの値が動翼パルスクロックデー
タとして計数記憶部４２のＲＡＭ上に記憶される。
（Ｄ）を参照。回転基準パルスの計時出力Ｑ１，Ｑ２，
……も同様に計数記憶部４２の回転基準パルス用ＲＡＭ
上に記憶される。（Ｅ）を参照。パルス計時出力（Ｃ）
は、計測回転数の２回転分を示しているが、この回転回
数は予め設定された値に従い制御部４３により制御され
る。また、実施例ではこのクロックパルス計時出力の最
大値は２16−１（６５５３５）となっているが、これは
ＣＰＵ６０に１６ビット機を採用しているためである。
高速化等のためよりビット数の大きいＣＰＵを採用して
もよい。
【００１２】図２において、計数記憶部４２に記憶され
た前記動翼クロックパルスデータ及び回転基準クロック
パルスデータは、制御部４３，インターフェイス４４を
介してＣＰＵ６０に転送され、振動波形とその周波数成
分を得るための演算，処理が施される。これらの振動デ
ータはオンラインあるいはオフラインでＣＲＴ６２，プ
リンタプロッタ６３に出力，表示される。なお、オンラ
イン処理終了後、前記動翼クロックパルスデータ及び回
転基準クロックパルスデータは外部記憶装置６１に記憶
される。
た前記動翼クロックパルスデータ及び回転基準クロック
パルスデータは、制御部４３，インターフェイス４４を
介してＣＰＵ６０に転送され、振動波形とその周波数成
分を得るための演算，処理が施される。これらの振動デ
ータはオンラインあるいはオフラインでＣＲＴ６２，プ
リンタプロッタ６３に出力，表示される。なお、オンラ
イン処理終了後、前記動翼クロックパルスデータ及び回
転基準クロックパルスデータは外部記憶装置６１に記憶
される。
【００１３】次にＣＰＵ６０により計時データから振動
波形を得る方法について詳述する。まず、振動波形の計
測手順を図４及び図５により説明する。初めに振動が無
いと見なされる基準回転数Ｒ0 で図４実線で示すような
動翼クロックパルスデータを測定し、次に計測回転数Ｒ
で図４点線で示すような動翼クロックパルスデータを測
定し、これらのデータにクロックの周期を乗じて時間デ
ータを得る。これが図５の工程（Ｉ）である。次に図５
の工程（II）で振動計測回転時と基準回転時との前記時
間データの時間差Δｔを求める。基準回転時の時間デー
タをｔ′、振動計測時の時間データをｔとすると、両者
の回転数の違いを考慮して時間差Δｔは式（１）より求
まる。
波形を得る方法について詳述する。まず、振動波形の計
測手順を図４及び図５により説明する。初めに振動が無
いと見なされる基準回転数Ｒ0 で図４実線で示すような
動翼クロックパルスデータを測定し、次に計測回転数Ｒ
で図４点線で示すような動翼クロックパルスデータを測
定し、これらのデータにクロックの周期を乗じて時間デ
ータを得る。これが図５の工程（Ｉ）である。次に図５
の工程（II）で振動計測回転時と基準回転時との前記時
間データの時間差Δｔを求める。基準回転時の時間デー
タをｔ′、振動計測時の時間データをｔとすると、両者
の回転数の違いを考慮して時間差Δｔは式（１）より求
まる。
【００１４】
【数１】
【００１５】これを図４の検出器１及び検出器２の動翼
番号１の場合で示すと、それぞれΔｔ1，Δｔ2のように
なる。ｔ1，ｔ2は振動計測回転時の動翼１の時間デー
タ、すなわち動翼がそれぞれ検出器１及び検出器２に到
達するまでの時間である。この時間差Δｔは翼が振動し
たことによって生じたものである。続いて図５の工程(I
II）で時間差データを変位データに変換する。計測回転
数での動翼先端の周速と翼先端のピッチ円直径をそれぞ
れＵ及びＤとすると、振動変位は式（２）で計算され
る。
番号１の場合で示すと、それぞれΔｔ1，Δｔ2のように
なる。ｔ1，ｔ2は振動計測回転時の動翼１の時間デー
タ、すなわち動翼がそれぞれ検出器１及び検出器２に到
達するまでの時間である。この時間差Δｔは翼が振動し
たことによって生じたものである。続いて図５の工程(I
II）で時間差データを変位データに変換する。計測回転
数での動翼先端の周速と翼先端のピッチ円直径をそれぞ
れＵ及びＤとすると、振動変位は式（２）で計算され
る。
【００１６】
【数２】
【００１７】ただし式（２）で表される変位は円周方向
の変位である。式（２）による変位データはすべての非
接触検出器毎に対象とする全動翼について得られるの
で、図５の工程（IV）でこれらのデータの中から各動翼
毎のデータを抽出する。例えば図４の動翼１について示
すと、検出器１のデータからはΔｔ1 に相当する変位デ
ータδ1 を、検出器２のデータからはΔｔ2 に相当する
変位データδ2 を抽出することを意味する。最後にすべ
ての検出器の変位データを時系列的に揃え、各変位デー
タの点を直線で結べば振動波形が得られる。これは図５
の工程（Ｖ）である。
の変位である。式（２）による変位データはすべての非
接触検出器毎に対象とする全動翼について得られるの
で、図５の工程（IV）でこれらのデータの中から各動翼
毎のデータを抽出する。例えば図４の動翼１について示
すと、検出器１のデータからはΔｔ1 に相当する変位デ
ータδ1 を、検出器２のデータからはΔｔ2 に相当する
変位データδ2 を抽出することを意味する。最後にすべ
ての検出器の変位データを時系列的に揃え、各変位デー
タの点を直線で結べば振動波形が得られる。これは図５
の工程（Ｖ）である。
【００１８】図６は前記方法により求めた３回転分の部
分振動波形を示す。図６で横軸は時間を表しＴは回転周
期、Ｔ′は部分振動波形周期を示す。本発明はこのよう
な部分振動波形を直接の対象とするもので、その発生状
況を図７のプローブ配置図によりさらに説明する。図７
はプローブピッチ角度１０°で１２ケのプローブが配置
された場合で、プローブ全体の円周方向の分布角度は１
１０°である。一回転のうち各プローブは自身のプロー
ブを通過するときにのみ振動波形のデータとなる翼パル
スを発生させるので、プローブ分布角に相当する範囲で
しか振動波形データは得られない。すなわち図６で振動
波形データは、回転周期Ｔに対して図７のプローブ分布
角に相当する周期Ｔ′の間でしか得られない。従って振
動波形は回転に対して連続的な波形とはならず部分的な
波形となる。プローブ分布角を３６０°すなわち全周に
設定できればよいが、ケーシング１４の物理的制約のた
めにその一部分にしか配置できず、結果的に部分振動波
形しか得られない場合が多い。
分振動波形を示す。図６で横軸は時間を表しＴは回転周
期、Ｔ′は部分振動波形周期を示す。本発明はこのよう
な部分振動波形を直接の対象とするもので、その発生状
況を図７のプローブ配置図によりさらに説明する。図７
はプローブピッチ角度１０°で１２ケのプローブが配置
された場合で、プローブ全体の円周方向の分布角度は１
１０°である。一回転のうち各プローブは自身のプロー
ブを通過するときにのみ振動波形のデータとなる翼パル
スを発生させるので、プローブ分布角に相当する範囲で
しか振動波形データは得られない。すなわち図６で振動
波形データは、回転周期Ｔに対して図７のプローブ分布
角に相当する周期Ｔ′の間でしか得られない。従って振
動波形は回転に対して連続的な波形とはならず部分的な
波形となる。プローブ分布角を３６０°すなわち全周に
設定できればよいが、ケーシング１４の物理的制約のた
めにその一部分にしか配置できず、結果的に部分振動波
形しか得られない場合が多い。
【００１９】振動波形よりの振動数情報としてフーリェ
変換による周波数分析等によって回転周波数成分とその
高調波成分を得ることが有用であるが、前記部分振動波
形の場合一回転分のデータがないのでその周波数分析を
行うことができない。しかし、回転周期Ｔ内の部分振動
波形の不足データをサンプリング間隔（プローブピッチ
間隔）が部分振動波形の部分と同じく値は０としてこれ
を補い、回転周期Ｔを一周期として離散的フーリェ変換
（以下ＤＦＴと略称する）後、得られた振動周波数を補
正すればよいことが分かった。すなわちＤＦＴ後の振動
周波数は回転周期Ｔに関連して実際より低くなっている
ので、その振動周波数に次式（３）の係数αを乗ずれば
正しい振動周波数が得られる。
変換による周波数分析等によって回転周波数成分とその
高調波成分を得ることが有用であるが、前記部分振動波
形の場合一回転分のデータがないのでその周波数分析を
行うことができない。しかし、回転周期Ｔ内の部分振動
波形の不足データをサンプリング間隔（プローブピッチ
間隔）が部分振動波形の部分と同じく値は０としてこれ
を補い、回転周期Ｔを一周期として離散的フーリェ変換
（以下ＤＦＴと略称する）後、得られた振動周波数を補
正すればよいことが分かった。すなわちＤＦＴ後の振動
周波数は回転周期Ｔに関連して実際より低くなっている
ので、その振動周波数に次式（３）の係数αを乗ずれば
正しい振動周波数が得られる。
【００２０】
【数３】
【００２１】図８は本発明になる振動計測法の実施例を
示し、回転計のデータ取り込み指示回転数を計測回転数
として、前記工程（Ｖ）により振動波形を計算した後
に、部分振動波形の周波数分析工程（VI）が含まれてい
る。図９により工程VIの部分振動波形の周波数分析方法
をさらに詳細に説明する。まず工程VI−１で前記工程
（Ｖ）で得られた振動波形が部分振動波形かどうかを識
別する。これは図７に示したようなプローブ分布角度が
３６０°以下であるかどうかプローブピッチ角及びプロ
ーブ数の入力値から判定する。次に工程VI−２で部分振
動波形のデータ不足分を補い一回転の全体波形を仮定す
る。これは前述のように回転周期Ｔ内の不足分のデータ
は、サンプリング間隔が部分振動波形のサンプリング間
隔（プローブピッチ角）と同じで値は０とする。工程VI
−３でこの全体波形について回転周期Ｔを一周期として
ＤＦＴを行う。最後に工程VI−４でＤＦＴ結果の振動数
に式（３）を乗じてこれを補正し、正しい振動周波数成
分を得る。
示し、回転計のデータ取り込み指示回転数を計測回転数
として、前記工程（Ｖ）により振動波形を計算した後
に、部分振動波形の周波数分析工程（VI）が含まれてい
る。図９により工程VIの部分振動波形の周波数分析方法
をさらに詳細に説明する。まず工程VI−１で前記工程
（Ｖ）で得られた振動波形が部分振動波形かどうかを識
別する。これは図７に示したようなプローブ分布角度が
３６０°以下であるかどうかプローブピッチ角及びプロ
ーブ数の入力値から判定する。次に工程VI−２で部分振
動波形のデータ不足分を補い一回転の全体波形を仮定す
る。これは前述のように回転周期Ｔ内の不足分のデータ
は、サンプリング間隔が部分振動波形のサンプリング間
隔（プローブピッチ角）と同じで値は０とする。工程VI
−３でこの全体波形について回転周期Ｔを一周期として
ＤＦＴを行う。最後に工程VI−４でＤＦＴ結果の振動数
に式（３）を乗じてこれを補正し、正しい振動周波数成
分を得る。
【００２２】次に、本発明の実施例における回転翼振動
の計測例を示す。図１０がその例で図７のようなプロー
ブ配置による部分振動波形を回転数を変えながらオンラ
インで計測し、周波数分析した結果をキャンベル線図で
表示させたものである。図１０の円の大きさは振幅の大
きさを表しているが、図中振幅の大きい共振点を結んだ
曲線はこの動翼の固有振動数ラインを示す。この固有振
動数の値は計算値と一致した。キャンベル線図は翼の振
動特性を表すのに最もよく用いられるものである。本発
明により部分振動波形の場合でもこのようにキャンベル
線図によるオンライン表示が可能となり、翼振動の計測
と監視の機能が向上する。
の計測例を示す。図１０がその例で図７のようなプロー
ブ配置による部分振動波形を回転数を変えながらオンラ
インで計測し、周波数分析した結果をキャンベル線図で
表示させたものである。図１０の円の大きさは振幅の大
きさを表しているが、図中振幅の大きい共振点を結んだ
曲線はこの動翼の固有振動数ラインを示す。この固有振
動数の値は計算値と一致した。キャンベル線図は翼の振
動特性を表すのに最もよく用いられるものである。本発
明により部分振動波形の場合でもこのようにキャンベル
線図によるオンライン表示が可能となり、翼振動の計測
と監視の機能が向上する。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の回転翼振動
計測方法及び装置によれば、回転速度の上昇あるいは下
降中の部分振動波形の周波数分析を可能にしたので、プ
ローブをケーシングの全周に配置できない場合でも翼振
動の振幅のみならず振動周波数情報の自動的な取得が可
能となる効果がある。また、例えばキャンベル線図等に
より振幅と振動数の情報をオンラインで同時に表示する
ことも可能となるので、翼振動の監視機能も向上させる
ことができる。
計測方法及び装置によれば、回転速度の上昇あるいは下
降中の部分振動波形の周波数分析を可能にしたので、プ
ローブをケーシングの全周に配置できない場合でも翼振
動の振幅のみならず振動周波数情報の自動的な取得が可
能となる効果がある。また、例えばキャンベル線図等に
より振幅と振動数の情報をオンラインで同時に表示する
ことも可能となるので、翼振動の監視機能も向上させる
ことができる。
【図１】本発明の回転翼の振動計測装置の一実施例にお
けるデータ採取の流れを示すブロック図である。
けるデータ採取の流れを示すブロック図である。
【図２】本発明の回転翼の振動計測装置の一実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】クロックパルスデータのメモリ方法の説明図で
ある。
ある。
【図４】翼パルス列の時間差を示す説明図である。
【図５】振動波形の計算方法を示すフローチャートであ
る。
る。
【図６】部分振動波形の説明図である。
【図７】部分振動波形に係るプローブ配置の説明図であ
る
る
【図８】本発明の回転翼の振動計測方法の一実施例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図９】部分振動波形の周波数分析法を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図１０】本発明の回転翼の振動計測方法及び装置の実
施例における実際の計測結果を示すキャンベル線図であ
る。
施例における実際の計測結果を示すキャンベル線図であ
る。
１２…動翼、１３…回転基準マーク、３０…光源、４０
…計時装置、５０…回転計、６０…中央演算装置、６１
…外部記憶装置、１０１…回転車盤、２１１〜２１６…
非接触検出器。
…計時装置、５０…回転計、６０…中央演算装置、６１
…外部記憶装置、１０１…回転車盤、２１１〜２１６…
非接触検出器。
Claims (4)
- 【請求項１】回転可能に支持された回転車盤と前記回転
車盤に支持された複数の動翼とを有する回転翼車，前記
回転翼車を収納するケーシング上に設置され前記動翼の
先端部を非接触に検出する複数個の非接触検出器，前記
回転翼車の既知の位置に設けた基準位置マークを検出す
る基準位置検出器とを備え、前記回転翼車が回転し、前
記非接触検出器が前記動翼の先端部を検出したとき動翼
パルス列を発生させるとともに、前記基準位置検出器が
前記回転翼車の基準位置マークを検出したとき回転基準
パルス列を発生させ、この回転基準パルス列を基準とし
て前記非接触検出器ごとの前記動翼パルス列の発生時間
データを求め、基準回転数における前記時間データとの
時間差データを求め、前記時間差データを振動変位デー
タに変換し、前記複数の非接触検出器ごとの前記振動変
位データの中から特定の動翼のデータを抽出することに
より、前記各動翼の振動波形を得るものにおいて、回転
周期内の連続した振動波形でない部分振動波形の周波数
分析を自動的行うようにしたことを特徴とする回転翼の
振動計測方法。 - 【請求項２】回転周期を一周期とするフーリェ変換によ
る周波数分析結果を基に、回転周期と部分振動波形周期
との比より、前記部分振動波形の振動数を自動的に決定
することを特徴とする請求項１記載の回転翼の振動計測
方法。 - 【請求項３】回転可能に支持された回転車盤と前記回転
車盤に支持された複数の動翼とを有する回転翼車，前記
回転翼車を収納するケーシング上に設置され、前記動翼
の先端に光を照射するとともに前記回転翼車が回転して
前記動翼からの反射光を検出したとき動翼パルス列を発
生する複数個の非接触検出器，前記複数個の非接触検出
器に光を供給する光源，前記回転車盤の既知の位置に設
けた基準位置マークを検出したとき回転基準パルス列を
発生する基準位置検出器，前記非接触検出器の出力を電
気信号に変換する光電変換器，前記翼車の各動翼につい
て前記非接触検出器ごとの動翼パルス列を得る手段，前
記回転基準パルスを基準として前記動翼パルス列の発生
時間及び回転基準パルスの時間データを計測する計時装
置，前記動翼パルス時間データ及び回転基準パルス時間
データを記憶する記憶装置，前記時間データから動翼ご
との変位の振動波形を計算する中央演算装置，前記振動
波形より得られる振動データを表示する手段とを具備す
るものにおいて、振動波形が回転周期内の連続した振動
波形でない部分振動波形の周波数分析を自動的行う手段
を有することを特徴とする回転翼の振動計測装置。 - 【請求項４】部分振動波形の周波数分析手段は回転周期
を一周期とするフーリェ変換結果を基に、回転周期と部
分振動波形周期との比より振動数を自動的に決定する手
段を有することを特徴とする請求項３記載の回転翼の振
動計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27158093A JPH07128133A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 回転翼の振動計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27158093A JPH07128133A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 回転翼の振動計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128133A true JPH07128133A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17502062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27158093A Pending JPH07128133A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 回転翼の振動計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07128133A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7406198B2 (en) | 2003-03-25 | 2008-07-29 | Fujitsu Limited | Image capture apparatus |
| JP2008261335A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Hamilton Sundstrand Corp | ターボ機械 |
| JP2010276438A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Ihi Corp | 回転翼の非接触翼振動計測方法 |
| JP2016045060A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社Ihi | 回転体の振動計測方法と装置 |
| JP2017173090A (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械の振動計測装置、回転機械の振動計測方法及びプログラム |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP27158093A patent/JPH07128133A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7406198B2 (en) | 2003-03-25 | 2008-07-29 | Fujitsu Limited | Image capture apparatus |
| JP2008261335A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Hamilton Sundstrand Corp | ターボ機械 |
| JP2010276438A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Ihi Corp | 回転翼の非接触翼振動計測方法 |
| JP2016045060A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社Ihi | 回転体の振動計測方法と装置 |
| JP2017173090A (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械の振動計測装置、回転機械の振動計測方法及びプログラム |
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