JPH0763659A

JPH0763659A - 振動スペクトルモニタリング装置、並びにヘルスモニタリング方法及び装置

Info

Publication number: JPH0763659A
Application number: JP21426293A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Sugimoto; 昌文杉本; Hidekazu Kobayashi; 秀和小林; Kikuji Hayashi; 喜久治林; Yoshiki Hashimoto; 芳己橋本; Yoshimasa Sakai; 善正酒井; Taisuke Iemoto; 泰輔家本
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1993-08-30
Publication date: 1995-03-10
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JP2572530B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多軸タービンエンジンの各圧縮機ユニット及
びタービンユニットの異常の発生とその原因とを知り得
るヘルスモニタリング装置及び方法を提供する。【構成】低圧圧縮機１１と低圧タービン１２からなる
低圧圧縮機ユニット１と、高圧圧縮機２１と高圧タービ
ン２２からなる高圧圧縮機ユニット２と、プロペラ３２
に接続された出力タービン３１を有する出力タービンユ
ニット３とを備えた多軸タービンエンジンに、各ユニッ
トに対応する振動計１７，２７，３７と回転数計１８，
２８，３８とを設け、各振動計から得られる振動スペク
トルと回転数計から得られる回転数とに基づいて、各ユ
ニット１，２，３の真の振動スペクトルを求める。この
真の振動スペクトルをエンジンの異なる出力に於いて求
め、振動スペクトルの周波数に対する変化と出力に対す
る変化とを調べることにより、各ユニット１，２，３の
異常を検出するとともに、その異常の種類及び原因を推
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多軸タービンエンジン
に於ける各軸の振動スペクトルを測定するための振動ス
ペクトルモニタリング装置、該装置を用いたヘルスモニ
タリング装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンエンジンに於いては、回転
部分の保守管理が重要である。この回転部分の僅かな異
常を早期に検知すれば、故障や事故などの大事に至る前
に対策を講じることが可能となる。そのため、回転部分
の状態をモニタリングするための各種装置が従来より開
発されている（例えば実公昭４７−１６８０６号公報、
特開平３−６４６３０号公報等）。また、回転部分の回
転状態をより正確にモニタリングするために、振動計を
取付けて振動スペクトルを測定することが行われてい
る。振動スペクトルを測定し、そのスペクトルのピーク
値の大きさやその経時変化を捉えることにより、回転部
分の異常についての正確な情報を得ることができ、異常
の発生原因の究明に役立てることができる（ターボ機
械、第１６巻第７号、第３９１〜３９９頁）。

【０００３】しかしながら、ジェット機、護衛艦等に用
いられる多軸タービンエンジンに於いては、回転系が複
数の圧縮機及び出力タービンを有しているため、各回転
系毎に振動スペクトルを測定して異常を検出することは
容易ではない。図９はこのような多軸タービンエンジン
を中央で切断し、斜視図として模式的に表したものであ
る。同図に示すようにこのタービンエンジンは、低圧圧
縮機１１と低圧タービン１２からなる低圧圧縮機ユニッ
ト１と、高圧圧縮機２１と高圧タービン２２からなる高
圧圧縮機ユニット２とを有している。高圧圧縮機２１と
高圧タービン２２の間には、燃焼機１６が取付けられ、
低圧タービン１２の後方にはプロペラ３２に接続された
出力タービン３１を有する出力タービンユニット３が設
けられている。低圧圧縮機ユニット１、高圧圧縮機ユニ
ット２、出力タービン３１及び燃焼機１６は、ケーシン
グ５内に収納されている。

【０００４】このような多軸タービンエンジンでは高圧
及び低圧圧縮機ユニット１，２が共通の軸の周りに回転
しているため、各ユニット毎に振動計を取付けても個別
に正確な振動スペクトルを測定することはできない。な
ぜなら、これらの２つの圧縮機ユニット１，２から発生
する振動が互いに影響し合い、更に出力タービンユニッ
ト３の振動によっても影響を受け、高圧及び低圧圧縮機
ユニット１，２について個別に正確な振動スペクトルを
得ることができないからである。また、出力タービンユ
ニット３について異常を検出する場合にも、高圧及び低
圧圧縮機ユニット１，２から発生する振動による影響が
あるため、これについて正確な振動スペクトルを測定す
ることもできない。

【０００５】このような多軸タービンエンジンの異常検
出を行うものとして、特公昭４８−１１１９２号公報を
挙げることができる。この公報に記載の発明は、多軸タ
ービンエンジンの各圧縮機ユニット及び出力タービンユ
ニットの回転数が異なるため、各ユニット毎に振動スペ
クトルが現れる周波数帯域が異なることに着目したもの
である。即ち、この公報では、得られた振動スペクトル
を所定の周波数帯域に分離し、各周波数帯域を個々の回
転系に対応させているのである。このような構成によれ
ば、一応、各ユニットの異常を個別に検出することが可
能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各圧縮
機ユニット及び出力タービンユニット毎に回転数が異な
るとはいえ、各ユニットは回転数に一致する基準振動の
他に、２倍、３倍等の整数倍の周波数の振動を発生して
いるため、各ユニット相互の影響を除いた振動スペクト
ルを得ることはできない。従って、各ユニット毎に正確
な異常検出を行うことはできない。また、上記公報では
異常の発生原因を知ることはできない。

【０００７】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するものであり、本発明の目的は、多軸タービンエン
ジンに於ける各圧縮機ユニット及びタービンユニット間
の影響を除いた真の振動スペクトルを測定し得る振動ス
ペクトルモニタリング装置を提供することである。ま
た、本発明の他の目的は、各ユニットの異常の発生とそ
の原因とを知り得るヘルスモニタリング装置及び方法を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る振動スペク
トルモニタリング装置は、それぞれ圧縮機及びタービン
によって構成された同軸の回りに独立に回転可能な複数
の圧縮機ユニットと、出力を取出す出力タービンユニッ
トとを有する多軸タービンエンジンに取付けて使用され
る振動スペクトルモニタリング装置であって、前記各圧
縮機ユニットと必要に応じて前記出力タービンユニット
とに対応して設けられた複数の振動計と、必要に応じて
前記各圧縮機ユニット又はこれと前記出力タービンユニ
ットに対応して設けられた複数の回転数計と、前記圧縮
機ユニットのそれぞれについて、前記振動計で得られた
振動スペクトルから、当該振動スペクトルを得た圧縮機
ユニット以外のユニットの回転数計からの回転数又は振
動計からの振動スペクトルの振動ピークに対応するピー
クを除くことにより、他のユニットからの影響を除いた
真の振動スペクトルを得るデータ処理手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係るヘルスモニタリング方
法は、それぞれ圧縮機及びタービンによって構成された
同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユニット
と、出力を取出す出力タービンユニットとを有する多軸
タービンエンジンに使用されるヘルスモニタリング方法
であって、前記各圧縮機ユニットと必要に応じて前記出
力タービンユニットについて、前記多軸タービンエンジ
ンの異なる複数の出力に於ける振動スペクトルと必要に
応じて回転数とを測定し、前記振動スペクトルから、当
該振動スペクトルを得た圧縮機ユニット以外のユニット
の回転数又は振動スペクトルの振動ピークに対応するピ
ークを除くことにより、他の圧縮機ユニットからの影響
を除いた真の振動スペクトルを前記複数の出力について
求め、前記多軸タービンエンジンの前記複数の出力値に
於ける真の振動スペクトルを比較することにより、前記
圧縮機ユニットのそれぞれについて異常の検出及び該異
常の種類の判別を行うことを特徴とする。

【００１０】更に、本発明に係るヘルスモニタリング方
法は、それぞれ圧縮機及びタービンによって構成された
同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユニット
と、出力を取出すタービンユニットとを有する多軸ター
ビンエンジンに取付けて使用されるヘルスモニタリング
装置であって、上記の振動スペクトルモニタリング装置
と、前記各圧縮機ユニットと必要に応じて前記出力ター
ビンユニットについて、前記振動スペクトルモニタリン
グ装置で得られた前記多軸タービンエンジンの異なる複
数の出力に於ける真の振動スペクトルを比較することに
より、前記圧縮機ユニットの異常の検出及び該異常の種
類の判別を行う異常検出手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】本発明の振動スペクトルモニタリング装置は、
複数の圧縮機ユニットと、出力を取出す出力タービンユ
ニットとを有する多軸タービンエンジンに取付けて使用
されるものである。各圧縮機ユニットは圧縮機及びター
ビンによって構成され、同軸の回りに独立に回転可能で
ある。従って、各圧縮機ユニットは異なる回転数で回転
している。

【００１２】本発明の振動スペクトルモニタリング装置
では、各圧縮機ユニットに対応して振動計が設けられ、
出力タービンユニットについても振動スペクトルのデー
タを得る場合には、これにも振動計が設けられる。各振
動計で得られた振動スペクトルは、その振動計が取付け
られている圧縮機ユニット又は出力タービンユニットの
回転に起因する振動スペクトルを主として含んでいる
が、他の圧縮機ユニット又は出力タービンユニットに起
因する振動スペクトルも含んでいる。

【００１３】本発明の振動スペクトルモニタリング装置
は、測定対象となっているユニットの振動スペクトルか
ら、他のユニットの振動の影響を除去することにより、
各ユニットについての正確な振動スペクトルを得るもの
である。他のユニットの振動の影響の除去は、回転数計
からの回転数のデータ、又は振動計から得られる振動ス
ペクトルに基づいて、以下のようにして行われる。

【００１４】まず、回転数計からのデータに基づいて他
のユニットの振動の影響を除去する場合について説明す
る。通常、測定対象となるユニットの実測の振動スペク
トルには、他のユニットの回転数に一致するピークが大
きく現れ、これに加えてそのピークの整数倍の振動数の
ピークが現れる。従って、他のユニットに設けられた回
転数計で得られた回転数に一致するピークとその整数倍
のピークとを、その振動スペクトルから除去することに
より、より正確な振動スペクトルを得ることができる。
このようなピークの除去は、パーソナルコンピュータ等
のデータ処理手段によって行われる。

【００１５】次に、振動計からの振動スペクトルに基づ
いて他のユニットの振動の影響を除去する場合について
説明する。測定対象となっているユニットで得られた実
測の振動スペクトルは、そのユニットの真の振動スペク
トルと、他のユニットの振動計で得られた振動スペクト
ルに伝達率を掛けたものとを加えたものである。ここ
で、伝達率は、振動の伝達の大きさを周波数に依存する
関数として表したものである。従って、実測の振動スペ
クトルから他のユニットの真の振動スペクトルに伝達率
を掛けたもの差し引けば、測定対象のユニットの真の振
動スペクトルが得られる。しかし、実際には、他のユニ
ットについて得られるのは真の振動スペクトルではなく
実測の振動スペクトルであり、これに伝達率を掛けたも
のを差し引いても真の振動スペクトルは得られない。従
って、他のユニットの振動スペクトルを用いてその影響
を除去する場合には、測定対象のユニットとを他のユニ
ットの対応するピークとを比較し、他のユニットのピー
クの方が大きければ、測定対象のユニットの振動スペク
トルからこのピークを除去すれば、真の振動スペクトル
と言い得るものを得ることができる。このような振動ス
ペクトルのデータ処理も、パーソナルコンピュータ等の
データ処理手段によって行われる。

【００１６】また、本発明のヘルスモニタリング装置及
び方法は、上記の振動スペクトルモニタリング装置を用
い、多軸タービンエンジンの出力を変化させ、異なる複
数の出力に於いて得られた真の振動スペクトルに基づい
て、各圧縮機ユニット及び出力タービンユニットの異常
検出と異常の種類の判別とを行うものである。即ち、本
発明のヘルスモニタリング装置は、振動スペクトル解析
を多軸タービンエンジンの出力を変化させて行うもので
あり、従来の単一出力に於ける振動スペクトル解析を周
波数に依存する一次元の解析とすると、本発明の装置及
び方法は、周波数及び出力に依存する二次元の解析と言
うことができる。

【００１７】本発明のヘルスモニタリング装置及び方法
では、各圧縮機ユニット及び出力タービンユニットの異
常発生が検出されるとともに、その異常の発生原因が自
励振動、共振、強制振動（共振を除く）等のうちの何れ
であるかが判別される。このような異常発生の検出とそ
の種類の判別は、パーソナルコンピュータ等によって構
成される異常検出手段によって行われる。

【００１８】自励振動の発生は、上記複数の出力のうち
の特定の出力に於いて、出力変化に依存しないピークを
検出することにより判別される。自励振動が認められる
原因として、オイルウィップ、内部摩擦による振れまわ
り等が考えられる。

【００１９】また、共振による異常の発生は、一つの出
力値に於いてのみ出現する大きなピークを検出すること
により判別される。共振の原因としては、ガタ、非線形
等を挙げることができる。

【００２０】共振を除く強制振動の増加による異常の発
生は、全ての出力値に於いて軸の回転周波数の整数倍の
周波数成分の増加を検出することにより判別される。強
制振動の増加原因としては、アンバランス、ミスアライ
メント、軸クラック等を挙げることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明の振動スペクトルモニタリン
グ装置を取り付けた多軸タービンエンジンを中央で切断
し、斜視図として概略構成を模式的に表したものであ
る。このタービンエンジンは護衛艦に用いられるもので
あり、低圧圧縮機１１と低圧タービン１２からなる低圧
圧縮機ユニット１と、高圧圧縮機２１と高圧タービン２
２からなる高圧圧縮機ユニット２とを有している。高圧
圧縮機２１と高圧タービン２２の間には、燃焼機１６が
取付けられ、低圧タービン１２の後方にはプロペラ３２
に接続された出力タービン３１を有する出力タービンユ
ニット３が設けられている。

【００２３】低圧圧縮機ユニット１は３つの軸受１３
ａ，１３ｂ，及び１３ｃによって支持され、これらの軸
受は図示しないスラットを介してケーシング５に固定さ
れている。そして、軸受１３ａ及び１３ｂを支持するス
ラットのケーシング５への取り付け部分の近傍の外側に
は、振動計１７が取り付けられている。このように振動
計１７はケーシング５の外側に取り付けられいるが、そ
の内側近傍には軸受１３ａ及び１３ｂのスラットが固定
されているので、振動計１７は低圧圧縮機ユニット１の
振動を主として測定することができる。

【００２４】また、高圧圧縮機ユニット２は２つの軸受
２３ａ及び２３ｂによって支持され、これらの軸受も図
示しないスラットを介してケーシング５に固定されてい
る。

【００２５】そして、軸受２３ｂのスラットのケーシン
グ５への取り付け部分の近傍の外側には、振動計２７が
取り付けられている。振動計２７はケーシング５の外側
に取り付けられているが、その内側近傍には軸受２３ａ
及び２３ｂのスラットが固定されているので、振動計２
７は高圧圧縮機ユニット２の振動を主として測定するこ
とができる。

【００２６】更に、出力タービンユニット３は２つの軸
受３３ａ及び３３ｂによって支持され、振動計３７が図
示しない軸受台に取り付けられている。従って、振動計
３７は主として出力タービンユニット３の振動を測定す
ることができる。

【００２７】また、低圧圧縮機ユニット１の軸受１３
ｂ、高圧圧縮機ユニット２の軸受２３ｂ、及び出力ター
ビンユニット３の軸受３３ｂには、それぞれのユニット
の回転数を測定する回転数計１８，２８，３８が設けら
れている。振動計１７，２７，３７、及び回転数計１
８，２８，３８で得られた測定データは、データ処理装
置として機能するパーソナルコンピュータ（図示せず）
に入力される。

【００２８】以上の構成を有する本実施例の振動スペク
トルモニタリング装置では、以下のようにして低圧及び
高圧圧縮機ユニット１，２の真の振動スペクトルが得ら
れる。なお、上記の構成では出力タービンユニット３に
ついても真の振動スペクトルを得ることは可能である
が、通常出力タービンユニット３は低圧及び高圧圧縮機
ユニット１，２のスラットに比較して剛性の高い軸受台
で支持され、その回転によって発生する振動は小さいの
で、また説明を簡単にするために、以下では省略してあ
る。

【００２９】図２（ａ）は低圧圧縮機ユニット１に対応
して設けられた振動計１７（図１）で実測された振動ス
ペクトルを、図２（ｂ）は高圧圧縮機ユニット２に対応
して設けられた振動計２７（図１）で実測された振動ス
ペクトルをそれぞれ示している。図２（ａ）及び（ｂ）
に示す実測の振動スペクトルには、それぞれ７つのピー
クＰ１〜Ｐ７が現れている。これらのピークＰ１〜Ｐ７
がそれぞれ低圧圧縮機ユニット１及び高圧圧縮機ユニッ
ト２の何れから発生しているかは、各ユニットに対応し
て設けられた回転数計１８及び２８から知ることができ
る。例えば、低圧圧縮機ユニット１の回転数計１８が示
す回転数をＮ_Lとすると、これに対応する周波数はＮ_L
／６０であり、従って、振動スペクトルには、その整数
倍、即ちＮ_L／６０、２Ｎ_L／６０、３Ｎ_L／６０…の
周波数にピークが現れるはずである。従って、これらの
周波数に対応するピークを高圧圧縮機ユニット２の振動
スペクトルから除くことにより、低圧圧縮機ユニット１
の影響を除いた真の高圧圧縮機ユニット２の振動スペク
トルを得ることができる。高圧圧縮機ユニット２の影響
を除いた真の低圧圧縮機ユニット１の振動スペクトル
も、高圧圧縮機ユニット２の回転数計２８が示す回転数
をＮ_Hを用いて同様に求めることができる。

【００３０】また、回転数計１８，２８で得られた回転
数のデータを用いずに、振動計１７，２７の振動スペク
トルを用いても、真の振動スペクトルを得ることができ
る。

【００３１】この場合には、図２（ａ）及び（ｂ）の実
測振動スペクトルから、ピークＰ１〜Ｐ７が何れの図で
大きく現れているかによって、その振動ピークが低圧圧
縮機ユニット１及び高圧圧縮機ユニット２の何れのユニ
ットから発生しているかを知ることができる。例えば、
ピークＰ４は図２（ａ）より図２（ｂ）で大きく現れて
いるので、高圧圧縮機ユニット２から発生していること
が分かる。従って、ピークＰ４は低圧圧縮機ユニット１
の振動スペクトルから除去される。他のピークも同様に
して何れかの振動スペクトルから除去される。このよう
にデータ処理を施すことにより、図３（ａ）及び（ｂ）
にそれぞれ示す低圧圧縮機ユニット１及び高圧圧縮機ユ
ニット２の真の振動スペクトルが得られる。

【００３２】次に、上述の振動スペクトルモニタリング
装置を用いたヘルスモニタリング方法及び装置について
説明する。本実施例のヘルスモニタリング装置は、上記
振動スペクトルモニタリング装置で得た、多軸タービン
エンジンの異なる出力に於ける低圧圧縮機ユニット１及
び高圧圧縮機ユニット２の真の振動スペクトルを用いる
ものである。低圧圧縮機ユニット１及び高圧圧縮機ユニ
ット２の異常の発生及び異常の種類の判定を行う異常検
出手段としての機能は、前述のデータ処理手段として用
いたパーソナルコンピュータが果たしている。

【００３３】図４は異常の発生していない低圧圧縮機ユ
ニット１について、上述の振動スペクトルモニタリング
装置を用いて得た、出力Ａ〜Ｉに於ける真の振動スペク
トルを３次元的に表したものである。同図を参照すれ
ば、低圧圧縮機ユニット１の回転数に対応する周波数Ｎ
／６０Ｈｚとその２倍の周波数２Ｎ／６０Ｈｚのピーク
が大きく現れており、出力の増大即ち回転数の増加に伴
って次第に高周波数側にシフトしている。

【００３４】図５は自励振動が発生している低圧圧縮機
ユニット１について得た振動スペクトルである。同図か
ら明らかなように、このスペクトルでは図４の正常な振
動スペクトルに加え、出力Ａ，Ｂ及びＣに於いて、出力
変化しても周波数が変化しないピークＱが現れている。
これらのピークＱの出現は、自励振動が発生しているこ
とを示している。異常検出手段として機能するパーソナ
ルコンピュータは、これらのピークＱの出現を検出する
と、ディスプレイ上に自励振動が発生している旨の表示
を出力して注意を促す。

【００３５】図６は共振により異常が発生している低圧
圧縮機ユニット１について得た振動スペクトルである。
同図から明らかなように、このスペクトルでは図４の正
常な振動スペクトルに加え、出力ＤのＮ／６０Ｈｚの位
置に単一の大きなピークＲが現れている。このようなピ
ークＲは他の出力Ａ〜Ｃ，Ｅ〜Ｉには現れていないの
で、共振によるものであると判断することができる。異
常検出手段として機能するパーソナルコンピュータは、
このようなピークＲを検出すると、ディスプレイ上に共
振により異常が発生している旨の表示を出力して注意を
促す。

【００３６】図７は強制振動（共振を除く）の増加によ
り異常が発生している低圧圧縮機ユニット１について得
た振動スペクトルである。同図の振動スペクトルと図４
の正常な振動スペクトルとを比較すると、周波数Ｎ／６
０及び２Ｎ／６０のピークが全出力Ａ〜Ｉに於いて増加
している。このような全出力に於けるＮ／６０の整数倍
の周波数の増加が検出されると、パーソナルコンピュー
タはディスプレイ上に強制振動の増加により異常が発生
している旨の表示を出力して注意を促す。

【００３７】上述の振動スペクトルに現れる異常ピーク
の検出は、本実施例では前述のようにパーソナルコンピ
ュータ内で行われるが、パーソナルコンピュータ内では
実際にどのような処理が行われるのかについて説明す
る。図８は低圧圧縮機ユニット１の或る出力に於ける真
の振動スペクトルを表している。この振動スペクトルに
対し、同図に示すような臨界線Ｃが設けられている。そ
して、パーソナルコンピュータは、この臨界線Ｃより大
きな部分を異常ピークとして認識する。臨界線Ｃは、過
去に蓄積した出力毎の正常な振動スペクトルに基づいて
決められる。このような臨界線Ｃを超えるピークの有無
を各出力について判断することにより、上述のような異
常発生の検出と異常の種類の判別とが行われる。

【００３８】なお、上記では前述のように低圧圧縮機ユ
ニット１及び高圧圧縮機ユニット２について説明した
が、出力タービンユニット３についても同様にして異常
発生の検出と異常の種類の判別とを行うことができる。
また、上記では前述のように低圧圧縮機ユニット１及び
高圧圧縮機ユニット２の間で互いの影響を除去して真の
振動スペクトルを求める場合について説明したが、出力
タービンユニット３の影響を更に除去すれば、より精密
な振動スペクトルを得ることができ、従って、より正確
な異常発生の検出と異常の種類の判別とを行うことがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る振動スペクトルモニタリン
グ装置によれば、多軸タービンエンジンに於ける複数の
圧縮機ユニットと出力タービンユニットのうち、測定対
象のユニットの振動スペクトルから他のユニットの影響
が除去されるので、各ユニットについて真の振動スペク
トルを得ることができる。

【００４０】また、本発明のヘルスモニタリング方法及
び装置によれば、上記振動スペクトルモニタリング装置
を用いて真の振動スペクトルが各出力について得られる
ので、出力変化に対する振動スペクトルの変化を各ユニ
ットについて捉えることができる。従って、異常ピーク
の出力に対する依存性を各ユニットについて正確に知る
ことが可能となり、従来よりも正確な異常発生ユニット
の発見、並びに異常の種類及び原因の推定が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動スペクトルモニタリング装置を取
り付けた多軸タービンエンジンを中央で切断し、概略構
成を示した斜視図である。

【図２】（ａ）は低圧圧縮機ユニットの実測の振動スペ
クトル、（ｂ）は高圧圧縮機ユニットの実測の振動スペ
クトルを示す図である。

【図３】（ａ）は低圧圧縮機ユニットの真の振動スペク
トル、（ｂ）は高圧圧縮機ユニットの真の振動スペクト
ルを示す図である。

【図４】正常に機能している低圧圧縮機ユニットの出力
Ａ〜Ｉに於ける真の振動スペクトルを３次元的に表した
図である。

【図５】自励振動が発生している低圧圧縮機ユニットに
ついて得た振動スペクトルである。

【図６】共振により異常が発生している低圧圧縮機ユニ
ットについて得た振動スペクトルである。

【図７】強制振動（共振を除く）の増加により異常が発
生している低圧圧縮機ユニットについて得た振動スペク
トルである。

【図８】図８は低圧圧縮機ユニットの真の振動スペクト
ルに対する臨界線を示す図である。

【図９】多軸タービンエンジンを中央で切断し、概略構
成を示した斜視図である。

【符号の説明】

１…低圧圧縮機ユニット２…高圧圧縮機ユニット３…出力タービンユニット５…ケーシング１１…低圧圧縮機１２…低圧タービン１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…軸受１６…燃焼機１７…振動計１８…回転数計２１…高圧圧縮機２２…高圧タービン２３ａ，２３ｂ…軸受２７…振動計２８…回転数計３１…出力タービン３２…プロペラ３３ａ，３３ｂ…軸受３７…振動計３８…回転数計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林喜久治兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者橋本芳己兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者酒井善正兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者家本泰輔兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに取付けて使用される振動スペ
クトルモニタリング装置であって、（ａ）前記各圧縮機
ユニットに対応して設けられた複数の振動計と、（ｂ）
前記各圧縮機ユニットに対応して設けられた複数の回転
数計と、（ｃ）前記圧縮機ユニットのそれぞれについ
て、前記振動計で得られた振動スペクトルから、当該振
動スペクトルを得た圧縮機ユニット以外のユニットの回
転数計からの回転数に対応する振動ピークを除くことに
より、他の圧縮機ユニットからの影響を除いた真の振動
スペクトルを得るデータ処理手段とを備えたことを特徴
とする振動スペクトルモニタリング装置。
【請求項２】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに取付けて使用される振動スペ
クトルモニタリング装置であって、（ａ）前記各圧縮機
ユニットに対応して設けられた複数の振動計と、（ｂ）
前記圧縮機ユニットのそれぞれについて、前記振動計で
得られた振動スペクトルから、当該振動スペクトルを得
た圧縮機ユニット以外のユニットの振動スペクトルの振
動ピークに対応するピークを除くことにより、他の圧縮
機ユニットからの影響を除いた真の振動スペクトルを得
るデータ処理手段とを備えたことを特徴とする多軸ター
ビンエンジン用の振動スペクトルモニタリング装置。
【請求項３】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに取付けて使用される振動スペ
クトルモニタリング装置であって、（ａ）前記各圧縮機
ユニット及び前記出力タービンユニットに対応して設け
られた複数の振動計と、（ｂ）前記各圧縮機ユニット及
び前記出力タービンユニットに対応して設けられた複数
の回転数計と、（ｃ）前記各圧縮機ユニット及び前記出
力タービンユニットのそれぞれについて、前記振動計で
得られた振動スペクトルから、当該振動スペクトルを得
たユニット以外のユニットの回転数計からの回転数対応
する振動ピークを除くことにより、他のユニットからの
影響を除いた真の振動スペクトルを得るデータ処理手段
とを備えたことを特徴とする振動スペクトルモニタリン
グ装置。
【請求項４】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出すタービンユニットとを有する多
軸タービンエンジンに取付けて使用される振動スペクト
ルモニタリング装置であって、（ａ）前記各圧縮機ユニ
ット及び前記出力タービンユニットに対応して設けられ
た複数の振動計と、（ｂ）前記各圧縮機ユニット及び前
記出力タービンユニットのそれぞれについて、前記振動
計で得られた振動スペクトルから、当該振動スペクトル
を得たユニット以外のユニットの振動スペクトルの振動
ピークに対応するピークを除くことにより、他のユニッ
トからの影響を除いた真の振動スペクトルを得るデータ
処理手段とを備えたことを特徴とする多軸タービンエン
ジン用の振動スペクトルモニタリング装置。
【請求項５】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに使用されるヘルスモニタリン
グ方法であって、（ａ）前記圧縮機ユニットのそれぞれ
について、前記多軸タービンエンジンの異なる複数の出
力に於ける振動スペクトルと回転数とを測定し、（ｂ）
前記振動スペクトルから、当該振動スペクトルを得た圧
縮機ユニット以外のユニットの回転数に対応する振動ピ
ークを除くことにより、他の圧縮機ユニットからの影響
を除いた真の振動スペクトルを前記複数の出力について
求め、（ｃ）前記多軸タービンエンジンの前記複数の出
力に於ける真の振動スペクトルを比較することにより、
前記圧縮機ユニットのそれぞれについて異常の検出及び
該異常の種類の判別を行うことを特徴とするヘルスモニ
タリング方法。
【請求項６】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに使用されるヘルスモニタリン
グ方法であって、（ａ）前記圧縮機ユニットのそれぞれ
について、前記多軸タービンエンジンの異なる複数の出
力に於ける振動スペクトルを測定し、（ｂ）前記振動ス
ペクトルから、当該振動スペクトルを得た圧縮機ユニッ
ト以外のユニットの振動スペクトルの振動ピークに対応
するピークを除くことにより、他の圧縮機ユニットから
の影響を除いた真の振動スペクトルを前記複数の出力に
ついて求め、（ｃ）前記多軸タービンエンジンの前記複
数の出力に於ける真の振動スペクトルを比較することに
より、前記圧縮機ユニットのそれぞれについて異常の検
出及び該異常の種類の判別を行うことを特徴とするヘル
スモニタリング方法。
【請求項７】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに使用されるヘルスモニタリン
グ方法であって、（ａ）前記圧縮機ユニット及び前記出
力タービンユニットのそれぞれについて、前記多軸ター
ビンエンジンの異なる複数の出力に於ける振動スペクト
ルと回転数とを測定し、（ｂ）前記振動スペクトルか
ら、当該振動スペクトルを得たユニット以外のユニット
の回転数に対応する振動ピークを除くことにより、他の
ユニットからの影響を除いた真の振動スペクトルを前記
複数の出力について求め、（ｃ）前記多軸タービンエン
ジンの前記複数の出力に於ける真の振動スペクトルを比
較することにより、前記圧縮機ユニット及び前記出力タ
ービンユニットのそれぞれについて異常の検出及び該異
常の種類の判別を行うことを特徴とするヘルスモニタリ
ング方法。
【請求項８】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出す出力タービンユニットとを有す
る多軸タービンエンジンに使用されるヘルスモニタリン
グ方法であって、（ａ）前記圧縮機ユニット及び前記出
力タービンユニットのそれぞれについて、前記多軸ター
ビンエンジンの異なる複数の出力に於ける振動スペクト
ルを測定し、（ｂ）前記振動スペクトルから、当該振動
スペクトルを得たユニット以外のユニットの振動スペク
トルの振動ピークに対応するピークを除くことにより、
他のユニットからの影響を除いた真の振動スペクトルを
前記複数の出力について求め、（ｃ）前記多軸タービン
エンジンの前記複数の出力に於ける真の振動スペクトル
を比較することにより、前記圧縮機ユニット及び前記出
力タービンユニットのそれぞれについて異常の検出及び
該異常の種類の判別を行うことを特徴とするヘルスモニ
タリング方法。
【請求項９】それぞれ圧縮機及びタービンによって構
成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機ユ
ニットと、出力を取出すタービンユニットとを有する多
軸タービンエンジンに取付けて使用されるヘルスモニタ
リング装置であって、（ａ）請求項１又は２記載の振動
スペクトルモニタリング装置と、（ｂ）前記圧縮機ユニ
ットのそれぞれについて、前記振動スペクトルモニタリ
ング装置で得られた前記多軸タービンエンジンの異なる
複数の出力値に於ける真の振動スペクトルを比較するこ
とにより、前記圧縮機ユニットの異常の検出及び該異常
の種類の判別を行う異常検出手段とを備えたことを特徴
とするヘルスモニタリング装置。
【請求項１０】それぞれ圧縮機及びタービンによって
構成された同軸の回りに独立に回転可能な複数の圧縮機
ユニットと、出力を取出すタービンユニットとを有する
多軸タービンエンジンに取付けて使用されるヘルスモニ
タリング装置であって、（ａ）請求項３又は４記載の振
動スペクトルモニタリング装置と、（ｂ）前記圧縮機ユ
ニット及び前記出力タービンユニットのそれぞれについ
て、前記振動スペクトルモニタリング装置で得られた前
記多軸タービンエンジンの異なる複数の出力値に於ける
真の振動スペクトルを比較することにより、前記圧縮機
ユニット及び前記出力タービンユニットの異常の検出及
び該異常の種類の判別を行う異常検出手段とを備えたこ
とを特徴とするヘルスモニタリング装置。