JPS58201030A - 回転軸系捩り振動監視装置 - Google Patents
回転軸系捩り振動監視装置Info
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- JPS58201030A JPS58201030A JP8398882A JP8398882A JPS58201030A JP S58201030 A JPS58201030 A JP S58201030A JP 8398882 A JP8398882 A JP 8398882A JP 8398882 A JP8398882 A JP 8398882A JP S58201030 A JPS58201030 A JP S58201030A
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- JP
- Japan
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- shaft system
- torsional vibration
- monitoring point
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- operator
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title abstract description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 7
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01H1/10—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of torsional vibrations
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転軸系捩り振動監視装置に関する。
例えば、第１図配置図に示すように、高圧タービン０１
．中圧タービン０２．低圧タービン０３、発電機０４．
励磁機０５をタンデムに軸０６で接続してなるタービン
発電機軸系においては、第２図体） 、 （Ｂ） 、
ｆｃｌ 、 （ＤＪ線図にそれぞれ示すように、各部の
質量及びバネ剛性にて決まる一次、二次、三次、四次モ
ード等の複数の捩り固有振動モードを有しているので、
送電系統故障等の急激々負荷変動があると、これを励振
力として捩り振動を起こし、軸糸各部には捩り振動応力
が発生する。
．中圧タービン０２．低圧タービン０３、発電機０４．
励磁機０５をタンデムに軸０６で接続してなるタービン
発電機軸系においては、第２図体） 、 （Ｂ） 、
ｆｃｌ 、 （ＤＪ線図にそれぞれ示すように、各部の
質量及びバネ剛性にて決まる一次、二次、三次、四次モ
ード等の複数の捩り固有振動モードを有しているので、
送電系統故障等の急激々負荷変動があると、これを励振
力として捩り振動を起こし、軸糸各部には捩り振動応力
が発生する。
ＭＩ図ＯＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｆｌ、Ｆ、Ｇはタービン軸、
カップリング等で捩り振動による疲労強度上チェックポ
イントとすべき複数の監視点であり、軸が一定回転で回
転している時は、電磁−ツクアッデｏ８により検出され
る歯車。７０回転ｚｆルスの周期は一定であるが、換り
振動が発生すると、捩り振動振幅に比例して回転）４ル
スは周波数変調されるので、従来この回ｊ／ｆルスを検
波することにより各監視点の捩り振動振巾を計測してい
る 即ち振動挙上の知見によれば軸系の捩り振動は近似的に
その固有振動モードの合成として（１）式で表わされる
。
カップリング等で捩り振動による疲労強度上チェックポ
イントとすべき複数の監視点であり、軸が一定回転で回
転している時は、電磁−ツクアッデｏ８により検出され
る歯車。７０回転ｚｆルスの周期は一定であるが、換り
振動が発生すると、捩り振動振幅に比例して回転）４ル
スは周波数変調されるので、従来この回ｊ／ｆルスを検
波することにより各監視点の捩り振動振巾を計測してい
る 即ち振動挙上の知見によれば軸系の捩り振動は近似的に
その固有振動モードの合成として（１）式で表わされる
。
Ｆ（ｘ 、ｔ ）＝ａ１（ｔ）・ｇ、ｆｘｌ＋ａ、（ｔ
ｌ・ｇ 、 ｆｘ）＋・・・＋ａｎ（ｔ）・ｇｎ（ｘ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ｆｌ）ここで、Ｙ（Ｘ）は計測位置ｘ点の計測
信号ａ １ 、ａ２’＜・・ａｎは各固有振動モード成
分の応答量 ｇ １ ｅ ｇ ！・・・ｇｎは例えば第２図に示すよ
うな固有振動モード である。
ｌ・ｇ 、 ｆｘ）＋・・・＋ａｎ（ｔ）・ｇｎ（ｘ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ｆｌ）ここで、Ｙ（Ｘ）は計測位置ｘ点の計測
信号ａ １ 、ａ２’＜・・ａｎは各固有振動モード成
分の応答量 ｇ １ ｅ ｇ ！・・・ｇｎは例えば第２図に示すよ
うな固有振動モード である。
そこで、軸系上の歯車０７と電磁ピックアップ０８によ
り検出された回転パルス信号を第３図ブロック線図に示
す捩り振動検出器０１０に入力して第４図（Ａ） 、
（Ｂ）に示すような捩り振動信号を検出する。こ＼で同
図（Ｂ）は同図（Ａ）の周波数スペクトルである。これ
を、′第４図（Ｃ１に示すように、中心周波数を捩り固
有振動数に調整したパントノ母スフイルタθ１１（第３
図参照）に通すと、第４図（旬に示すようなその固有値
だけの振動成分 ｙｉ（ｘｐ、 ｔ）＝ａｔ（ｔ）・ｇｉ（ｘｐ）ＣＯ５
（ω目＋θｉ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（２）が得られる。
り検出された回転パルス信号を第３図ブロック線図に示
す捩り振動検出器０１０に入力して第４図（Ａ） 、
（Ｂ）に示すような捩り振動信号を検出する。こ＼で同
図（Ｂ）は同図（Ａ）の周波数スペクトルである。これ
を、′第４図（Ｃ１に示すように、中心周波数を捩り固
有振動数に調整したパントノ母スフイルタθ１１（第３
図参照）に通すと、第４図（旬に示すようなその固有値
だけの振動成分 ｙｉ（ｘｐ、 ｔ）＝ａｔ（ｔ）・ｇｉ（ｘｐ）ＣＯ５
（ω目＋θｉ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（２）が得られる。
このバンドパスフィルタ０１１は、第３図に示すように
、固有振動の数だけ設置する。
、固有振動の数だけ設置する。
こうして、各固有振動毎の応答が判るので、第２図の固
有振動モードより得られる監視点の振動モード比を乗算
器０１２（第３図参照）により乗算することにより第４
図（Ｅ）に示すような各モード毎の監視点の振動応答 が得られる。
有振動モードより得られる監視点の振動モード比を乗算
器０１２（第３図参照）により乗算することにより第４
図（Ｅ）に示すような各モード毎の監視点の振動応答 が得られる。
そこで、各監視点毎にすべてのモードを加算合成器ｏ１
ｓ（第３図参照）で合成することによりその監視点の振
動応答が得られ、各点での振動波形が分かるので、応力
は振動振幅に比例するから δ（ｘ人、ｔ）＝Σｙｌ（ｘ、ｔ）−α（ｘ）・・・・
・・・・・・・・（４）として応力波形を推定でき、各
監視点の応力波形が分かれば、ピークカウント法等の疲
労寿命推定法に基づいて寿命消費量を計算器０１４（＄
３図参照）で計算し、その結果を記録表示器０１５ （
＠３図参照）にて表示するのである。
ｓ（第３図参照）で合成することによりその監視点の振
動応答が得られ、各点での振動波形が分かるので、応力
は振動振幅に比例するから δ（ｘ人、ｔ）＝Σｙｌ（ｘ、ｔ）−α（ｘ）・・・・
・・・・・・・・（４）として応力波形を推定でき、各
監視点の応力波形が分かれば、ピークカウント法等の疲
労寿命推定法に基づいて寿命消費量を計算器０１４（＄
３図参照）で計算し、その結果を記録表示器０１５ （
＠３図参照）にて表示するのである。
以上述べたのが、従来のタービン発電機回転軸系におけ
る捩り振動監視装置のあらましである。
る捩り振動監視装置のあらましである。
しかしながら、タービン発電機軸系・に疲労寿命を消費
するような巨大振動が発生する場合は、送電系統に落雷
等による送電故障があって急激な負荷変動が加わった時
であり、この時の捩り振動応答は過渡応答振動でその初
期に最大応力は発生するので、このため監視装置は過渡
応答特性が良く危ければならないにもかかわらず、各固
有モードに分解するためのノ々ンド／４’スフイルタは
、近接する固有値の影響を小さくする必要があり、その
ためにはパントノ４スフイルタの遮断特性は大きくとる
必要があるが、フィルタの特性として遮断特性を大きく
すると、過渡応答特性が著しく悪くなるという相反する
問題が生ずる。
するような巨大振動が発生する場合は、送電系統に落雷
等による送電故障があって急激な負荷変動が加わった時
であり、この時の捩り振動応答は過渡応答振動でその初
期に最大応力は発生するので、このため監視装置は過渡
応答特性が良く危ければならないにもかかわらず、各固
有モードに分解するためのノ々ンド／４’スフイルタは
、近接する固有値の影響を小さくする必要があり、その
ためにはパントノ４スフイルタの遮断特性は大きくとる
必要があるが、フィルタの特性として遮断特性を大きく
すると、過渡応答特性が著しく悪くなるという相反する
問題が生ずる。
因みに、通常バンドパスフィルタの遮断特性はＱ−２０
程度に選ぶのが好適であるといわれるが、これでも第５
図ｆｃ）に示すように、最初の１５山は９０％以下の応
答しか得られず、応力の大きい付近の振動を確実に監視
することはできない。
程度に選ぶのが好適であるといわれるが、これでも第５
図ｆｃ）に示すように、最初の１５山は９０％以下の応
答しか得られず、応力の大きい付近の振動を確実に監視
することはできない。
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、過
渡応答特性に優れたモード分解法に基づく高性能の回転
軸系捩り振動監視装置を提供することを目的とし、捩り
振動検出器と、回転軸系の各固有振動数にそれぞれ等し
い中心周波数を有しそれぞれ上記捩り振動検出器の出力
を入力する複数のノクンドノ臂スフィルタと、それぞれ
上記各バンド・母スフイルタの出力を入力する複数の位
相計と、上記複数の位相針の出力を入力し上記回転軸系
の各監視点の捩り振動応答を演算する連立方程式演算器
と、上記連立方程式演算器の出力を入力し上記各監視点
の応力を演算する複数の監視点応力信号合成器とを具え
たことを特徴とする。
渡応答特性に優れたモード分解法に基づく高性能の回転
軸系捩り振動監視装置を提供することを目的とし、捩り
振動検出器と、回転軸系の各固有振動数にそれぞれ等し
い中心周波数を有しそれぞれ上記捩り振動検出器の出力
を入力する複数のノクンドノ臂スフィルタと、それぞれ
上記各バンド・母スフイルタの出力を入力する複数の位
相計と、上記複数の位相針の出力を入力し上記回転軸系
の各監視点の捩り振動応答を演算する連立方程式演算器
と、上記連立方程式演算器の出力を入力し上記各監視点
の応力を演算する複数の監視点応力信号合成器とを具え
たことを特徴とする。
本発明の一実施例を図面について説明すると。
第６図はその回路構成を示すブロック線図である。
上図において、１０は捩り振動検出器、１１は検出器１
０の出力を入力するバンドパスフィルタ、１２ａはバン
ドパスフィルタ１１の出力を入力する位相計、１２ａは
位相計１２ａ及び検出器１０の出力を入力する連立方程
式演算器、１３は演算器１２ｂの出力を入力する監視点
応力信号合成器、１４は合成器１３の出力を入力する疲
労寿命消費量計算器、１５は疲労寿命消費量゛計算器１
４の出力を入力する記録表示装置である。
０の出力を入力するバンドパスフィルタ、１２ａはバン
ドパスフィルタ１１の出力を入力する位相計、１２ａは
位相計１２ａ及び検出器１０の出力を入力する連立方程
式演算器、１３は演算器１２ｂの出力を入力する監視点
応力信号合成器、１４は合成器１３の出力を入力する疲
労寿命消費量計算器、１５は疲労寿命消費量゛計算器１
４の出力を入力する記録表示装置である。
このような装置において、捩り振動検出器１０により検
出した捩り振動信号を各固有振動数に中心川波数に合わ
せたバンドパスフィルタ１ノに通し、各固有モード毎の
信号に分解し、この各モード毎の信号よりその信号の位
相情報を位相計１２ｍで求める。
出した捩り振動信号を各固有振動数に中心川波数に合わ
せたバンドパスフィルタ１ノに通し、各固有モード毎の
信号に分解し、この各モード毎の信号よりその信号の位
相情報を位相計１２ｍで求める。
この位相の求め方としては例えば次の方法による。すな
わち、パントノ母スフイルタ１１の出力波形の最大値、
最小値、零クロスするタイミングを検出し、これらのタ
イミングは０度。
わち、パントノ母スフイルタ１１の出力波形の最大値、
最小値、零クロスするタイミングを検出し、これらのタ
イミングは０度。
１８０度、９０度、２７０度の位相に相当するので、こ
れより近似することで各タイミングの位相角θ１が分る
。
れより近似することで各タイミングの位相角θ１が分る
。
このようにして各モード毎の位相角が分かると、計測信
号は、（１）式に基づいて（５）式ｙ（ｘ、ｔ）＝Σａ
１（ｔ）、 ｇ １（ｘ） ・ｃｏｓθ巾）・・・・
・・・・・（５）東 で表わされ、わずかに時間の異なる点では（６）式（６
）式において、未知数はａｌだけであり、モード数（１
）より多い数の方程式を作ることも容易であり、この連
立方程式を解くことにより各モードの応答量が演算器１
２ｂで得られる。以後は従来の装置におけると同様の回
路により疲労寿命消費量を監視する。
号は、（１）式に基づいて（５）式ｙ（ｘ、ｔ）＝Σａ
１（ｔ）、 ｇ １（ｘ） ・ｃｏｓθ巾）・・・・
・・・・・（５）東 で表わされ、わずかに時間の異なる点では（６）式（６
）式において、未知数はａｌだけであり、モード数（１
）より多い数の方程式を作ることも容易であり、この連
立方程式を解くことにより各モードの応答量が演算器１
２ｂで得られる。以後は従来の装置におけると同様の回
路により疲労寿命消費量を監視する。
このような装置によれば下記の効果が奏せられる。
（１） バンドパスフィルタの出力は、位相情報とし
てのみ使用するので、遮断特性を大きくし、過渡特性を
下げても、装置性能に影響せず、全体性能として装置の
過渡特性は良くなる。
てのみ使用するので、遮断特性を大きくし、過渡特性を
下げても、装置性能に影響せず、全体性能として装置の
過渡特性は良くなる。
（２）回転ノ母ルスより捩り振動を求めた場合、必ず軸
回転数成分のノイズが混入するが、これもモード分解と
同一要領で除去することができる。
回転数成分のノイズが混入するが、これもモード分解と
同一要領で除去することができる。
要するに本発明によれば、捩り振動検出器と、回転軸系
の各固有振動数にそれぞれ等しい中心川波数を有しそれ
ぞれ上記捩り振動検出器の出力を入力する複数のパント
ノ量スフイルタと、それぞれ上記各バンドパスフィルタ
の出力を入力する複数の位相計と、上記複数の位相計の
出力を入力し上記回転軸系の各監視点の捩り振動応答を
演算する連立方程式演算器と、上記連立方程式演算器の
出力を入力し上記各監視点の応力を演算する複数の監視
点応力信号合成器とを具えたことにより、高性能の回転
軸系捩り振動監視装置を得るから本発明は産業上極めて
有益なものである。
の各固有振動数にそれぞれ等しい中心川波数を有しそれ
ぞれ上記捩り振動検出器の出力を入力する複数のパント
ノ量スフイルタと、それぞれ上記各バンドパスフィルタ
の出力を入力する複数の位相計と、上記複数の位相計の
出力を入力し上記回転軸系の各監視点の捩り振動応答を
演算する連立方程式演算器と、上記連立方程式演算器の
出力を入力し上記各監視点の応力を演算する複数の監視
点応力信号合成器とを具えたことにより、高性能の回転
軸系捩り振動監視装置を得るから本発明は産業上極めて
有益なものである。
第１図は公知のタービン発［機軸系の配置図、第２区内
、 （Ｂ） 、 ｆｃ） 、 （Ｄ）はそれぞれ′第１
図の軸系の捩り振動モード図、第３図は公知の回転軸系
援り振動監視装置のブロック線図、第４図（Ｎは第１図
の電磁ピックアップの出力線図、第４図（Ｂ）は第４図
（Ｎの問波数スペクトル線図、＠４図（Ｃ）は第３図の
パントノ量スフィルタの特性図、第４図山は第３図のバ
ンドパスフィルタの出力線図、第４図（均は第１図の監
視点の振動応答線図、第５図（Ａ）はバンドパスフィル
タへの標準入力波形図、第５図（Ｂｌ 、 （Ｃ１、（
Ｄｌはそれぞれ第５図（〜の入力波形に対する各出力波
形図でそれぞれＱ＝１０．２０．４０の各場合を示す、
第６図は本発明の一実施例のブロック線図である。 １０・・・捩り振動検出器、１１・・・パンドパスフィ
ルタ、１２ａ・・・位相計、１２ｂ・・・連立方程式演
算器、１３・・・監視点応力信号合成器、１４・・・疲
労寿命消費量計算器、１５・・・記録表示装置。 出頗人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第２図 第４図 □Ｊ ＣＪＪＩ ｖａ ！−８ ３
、 （Ｂ） 、 ｆｃ） 、 （Ｄ）はそれぞれ′第１
図の軸系の捩り振動モード図、第３図は公知の回転軸系
援り振動監視装置のブロック線図、第４図（Ｎは第１図
の電磁ピックアップの出力線図、第４図（Ｂ）は第４図
（Ｎの問波数スペクトル線図、＠４図（Ｃ）は第３図の
パントノ量スフィルタの特性図、第４図山は第３図のバ
ンドパスフィルタの出力線図、第４図（均は第１図の監
視点の振動応答線図、第５図（Ａ）はバンドパスフィル
タへの標準入力波形図、第５図（Ｂｌ 、 （Ｃ１、（
Ｄｌはそれぞれ第５図（〜の入力波形に対する各出力波
形図でそれぞれＱ＝１０．２０．４０の各場合を示す、
第６図は本発明の一実施例のブロック線図である。 １０・・・捩り振動検出器、１１・・・パンドパスフィ
ルタ、１２ａ・・・位相計、１２ｂ・・・連立方程式演
算器、１３・・・監視点応力信号合成器、１４・・・疲
労寿命消費量計算器、１５・・・記録表示装置。 出頗人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第２図 第４図 □Ｊ ＣＪＪＩ ｖａ ！−８ ３
Claims (1)
- 捩り振動検出器と、回転軸系の各固有振動数にそれぞれ
等しい中心周波数を有しそれぞれ上記捩り振動検出器の
出力を入力する複数のパントノ４スフイルタと、それぞ
れ上記各パントノぐスフイルタの出力を入力する複数の
位相計と、上記複数の位相計の出力を入力し上記回転軸
系の各監視点の捩り振動応答を演算する連立方程式演算
器と、上記連立方程式演算器の出力を入力し上記各監視
点の応力を演算する複数の監視点応力信号合成器とを具
えたことを特徴とする回転軸系捩り振動監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8398882A JPS58201030A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 回転軸系捩り振動監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8398882A JPS58201030A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 回転軸系捩り振動監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58201030A true JPS58201030A (ja) | 1983-11-22 |
Family
ID=13817915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8398882A Pending JPS58201030A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 回転軸系捩り振動監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58201030A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284309A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-17 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 機械剛性補償サ−ボ制御方式 |
| JPS6375625A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 回転軸系捩り振動監視装置 |
| JPS6375626A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 回転軸系捩り振動監視装置 |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP8398882A patent/JPS58201030A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284309A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-17 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 機械剛性補償サ−ボ制御方式 |
| JPS6375625A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 回転軸系捩り振動監視装置 |
| JPS6375626A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 回転軸系捩り振動監視装置 |
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