JPH0815100A - 加振機能付振動診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービン、ポンプ、等の大型回転機械の振動
診断装置に関し、加振機能を付けて運転回転数よりも高
い回転数の振動特性が容易に得られる。 【構成】 架台８には回転機械７が設置され、４個の振
動センサ５が設けられ、増幅器６を介して診断装置本体
４に接続されている。回転機械７には加振器１が設けら
れ、診断装置本体４に接続された発振器３にパワーアン
プ２を介して接続される。診断装置本体４からの指令に
より発振器３により加振器を加振させ、その振動応答を
振動センサ５で検出して入力し、運転回転数よりも高次
の振動特性データを任意のタイミングで得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービン、ガスター
ビン、ポンプ等、主として大型回転機械の振動診断に適
用される加振機能付振動診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の診断装置の構成図である。
架台８には大型ポンプ、等の回転機械７が取付けられて
おり、回転機械７又はそのケーシングには多数の振動セ
ンサ５が設けられ、それらの振動信号は増幅器６を介し
て診断装置本体４へ入力される構成である。このような
従来の診断装置は、対象回転機械７に多数取り付けられ
た振動センサ５からの振動信号を増幅器６を介して診断
装置本体４へ入力し、得られる振動データと、運転状態
を示す負荷、温度、圧力等のプロセスデータ９を、運転
状況に合わせて計測・分析することにより振動診断を実
施していた。

【０００３】しかし、図２（ｂ）に示すような振動応答
の異常による変化１３が発生した場合、運転回転数１０
での振動変化を伴うが、この１つの回転数１０のみのデ
ータから固有振動数の変化を推定することは非常に困難
であり、最終的な異常の要因を特定することができなか
った。

【０００４】又、回転機械の運転中に加振を行い、回転
機械の固有振動数、減衰比、安定性余裕、危険速度、等
を求めるものとして、本出願人が出願した特公平３−６
５８５７号及び特公平３−６５８５８号の公知例があ
る。両公知例は、回転機械の運転中に加振を行うことに
より、軸系の１次危険速度の減衰比または許容励振係数
を算出し、回転数依存もしくは負荷依存による軸系の安
定性、安定性余裕を調査する手段である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回転機械の軸系やケー
シング系の固有振動数や減衰能等振動特性は、振動診断
の非常に重要な分析対象項目であり、通常、昇速時や降
速時等回転数変化時の振動計測データより求められる。
しかし、大型回転機械では、一定の回転数での連続運転
が行われる場合が多く、回転数があまり変化せず、回転
数変化時のこれらの重要な振動特性を得る機会が非常に
少ない。また、固有振動数が運転回転数より高い回転数
に存在する場合は、上記のような昇速時や降速時、等の
回転数変化時には判らないという問題点がある。

【０００６】本発明は回転機械を運転中に加振するもの
であるが、運転状態に関係なく、任意のタイミングで加
振を行い、軸系やフレーム系の固有振動数や減衰比また
既知の加振力に対する振動応答量等を把握し、運転時に
検出される各部振動応答との相関から異常振動の原因推
定、異常の定量評価等の異常振動診断に用いるためのも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明では、
回転機械に加振器を取り付け、この加振器を制御する発
振器等、の手段を振動診断装置に設ける。このような加
振機能を設けることにより、回転機械の運転状態に関係
なく、任意のタイミングで、加振し、加振テストを行う
ことにより、固有振動数等の振動特性データを得ること
ができる診断装置とする。

【０００８】即ち、本発明は、回転機械若しくはそのケ
ーシングに取り付けられた振動応答を検出するセンサ
と、同センサにて検出した前記振動応答から加振成分を
抽出し、加振力と振動応答との相関を分析し、振動特性
データを算出する振動診断装置と、前記回転機械若しく
はそのケーシングに取り付けた加振器と、同加振器に所
望の振動特性の加振を発生させる手段とを有してなり、
前記振動診断装置で回転機械の運転回転数に関係なく所
望の振動特性データを得ることを特徴とする加振機能付
振動診断装置を提供する。

【０００９】

【作用】本発明はこのような手段により、所望の振動特
性を発生させる手段にて加振用信号（正弦波もしくはラ
ンダム波）を出力し、増幅した後、加振器に送る。加振
器はその信号に基づき回転機械を加振する。加振により
生じた振動応答は回転機械に取り付けられている振動セ
ンサにより検出され、その検出信号は振動診断装置に導
かれ、加振成分のみ抽出して、加振力と振動応答との相
関を分析することにより、固有振動数等の振動特性デー
タを算出する。

【００１０】加振用信号として、正弦波を用いた場合
は、加振振動数範囲例えば１０〜７０Ｈｚとすると、ま
ず、１０Ｈｚの振動数で加振を行い、振動センサから得
られた振動応答の１０Ｈｚの成分のみ抽出分析し、次
に、１０．１Ｈｚの加振・計測・分析し、また次の振動
数成分を行うという手順を順次繰り返し７０Ｈｚまで行
うことにより全領域の振動応答を求めることができる。

【００１１】ランダム波を用いた場合は、１０〜７０Ｈ
ｚのランダム信号で加振器を制御し、振動センサで検出
された振動応答との相関を分析することにより加振によ
る振動応答を抽出分離する。

【００１２】いずれの方法においても得られた振動応答
から固有振動数や減衰能等の振動特性データを求めるこ
とができるので、回転機械の運転状態（運転中、停止
中）にかかわりなく振動特性データを任意のタイミング
で求めることができる。又、運転回転数より高い回転数
の領域に固有振動数が存在しても、振動特性を容易に計
測することができるものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る加振機能
付診断装置の構成図である。図１は大型ポンプに適用さ
れた例で、符号４乃至８は図３に示す従来の装置と同じ
ものであるのでそのまま引用して説明する。架台８には
大型ポンプ、即ち、回転機械７が設置され、振動センサ
５が回転機械７もしくはそのケーシングの各所に取付け
られている。振動センサ７の信号は増幅器６を介して診
断装置本体４へ入力されている。回転機械７のケーシン
グ上部には、更に、加振器１が取付けられており、この
加振器１は診断装置本体４に接続された発振器３にパワ
ーアンプ２を介して接続されている。又、ポンプの運転
状況を示す負荷、温度、圧力、等のプロセスデータ９が
診断装置本体４へ入力されている。

【００１４】このような構成により、従来と同じく、振
動センサ５より得られる運転中の振動データと運転状況
を示す負荷、温度、圧力、等のプロセスデータ９より運
転中の振動診断を行うと共に、診断装置本体４からの指
令により、発振器３を所望の周波数で発振させ、パワー
アンプ２を介して加振器１の加振を行い、回転機械７を
加振する。その振動応答を振動センサ５で検出し、増幅
器６を介して診断装置本体４に導き、加振振動数成分の
みを抽出し、振動特性データを分析する。

【００１５】加振器１は、油圧式・電磁式やアンバラン
スモータ（不釣り合い重りを有する円盤を回転させるこ
とによりその遠心力を利用した加振器）方式のいずれで
もよく、パワーアンプ２も、加振器１を制御するための
機器であれば良い。

【００１６】図２はその振動応答を示したものであり、
図２（ａ）は運転中の加振試験計測範囲と振動応答の特
性であり、その計測範囲は昇速、降速等の「回転変化時
に計測される領域」１１と運転回転数１０よりも高い周
波数の「加振テストしかわからない領域」１２とからな
っている。この（ａ）図からわかるように、従来は運転
回転数１０より低い固有振動数は昇速・降速の回転数変
化時１１の領域に計測が可能であるが、運転回転数１０
より高い固有振動の情報は、ポンプ、等の大型回転機械
では回転数がほぼ一定で推移するので、「加振テストし
かわからない領域」１２においては運転状況からは得る
ことができない。

【００１７】しかし、本発明による加振機能を用いるこ
とにより、運転回転数に関係なく、任意のタイミング
で、又、運転回転数よりも高い高次の固有振動数の振動
特性を把握することができる。例えば、図２（ｂ）の如
く、高次の固有振動数が点線で示す様に異常による変化
１３を起した場合、運転回転数１０で振動変化も生じる
が加振機能を用いることにより、運転回転数１０より高
い回転数の領域１２において加振器１を加振させ、その
応答を診断装置本体４に入力して容易に、かつ、明確に
その異常を検出することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明に
おいては、回転機械の振動応答を検出するセンサからの
信号により振動特性データを算出する振動診断装置に加
振器を設けて、所望の振動特性を発生させる手段でこの
加振器を加振するような装置としたために、次のような
著しい効果が得られるものである。

【００１９】（１）運転状態（運転中、停止中）に関係
なく、回転機械の振動診断装置の軸系及びケーシング系
の固有振動数や減衰能等の振動特性データを任意のタイ
ミングで求めることができる。

【００２０】（２）運転回転数より高い回転数に固有振
動数が存在しても、振動特性データの計測が可能とな
る。また、従来の診断装置では、未知の励振力に対する
振動応答を計測しているが、本発明では、加振器からの
加振力を容易に測定可能であり、既知の励振力に対する
振動応答が得られるため、異常振動の異常の程度や定量
評価がより高度化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る加振機能付振動診断装
置の構成図である。

【図２】回転機械の運転中の加振計測範囲とその振動応
答の一例を示す図で、（ａ）は異常のない状態を、
（ｂ）は運転回転数よりも高次の固有振動数に異常が発
生した状態をそれぞれ示している。

【図３】従来の振動診断装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 加振器 ２ パワーアンプ ３ 発振器 ４ 診断装置本体 ５ 振動センサ ７ 回転機械 １０ 運転回転数 １１ 回転変化時に計測される領域 １２ 加振テストしかわからない領域 １３ 異常による変化

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械若しくはそのケーシングに取り
   付けられた振動応答を検出するセンサと、同センサにて
   検出した前記振動応答から加振成分を抽出し、加振力と
   振動応答との相関を分析し、振動特性データを算出する
   振動診断装置と、前記回転機械若しくはそのケーシング
   に取り付けた加振器と、同加振器に所望の振動特性の加
   振を発生させる手段とを有してなり、前記振動診断装置
   で回転機械の運転回転数に関係なく所望の振動特性デー
   タを得ることを特徴とする加振機能付振動診断装置。