JPS6039902B2 - 回転体の軸振動低減装置 - Google Patents

回転体の軸振動低減装置

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JPS6039902B2
JPS6039902B2 JP13604777A JP13604777A JPS6039902B2 JP S6039902 B2 JPS6039902 B2 JP S6039902B2 JP 13604777 A JP13604777 A JP 13604777A JP 13604777 A JP13604777 A JP 13604777A JP S6039902 B2 JPS6039902 B2 JP S6039902B2
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heating
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signal
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隆 川村
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/30Compensating imbalance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン発電機の回転子などのような回転体
の鞠振動を低減する装置に関する。
大容量タービン発電機の回転子のような、高速度で回転
する比較的長尺な回転体は、危険速度の上で回転するフ
レキシブル軸とならざるを得ないため、軸振動をいかに
低減させるか重要な問題となる。特に、最近では大容量
化が進み、例えば、50側W級、360仇pm のター
ビン発電機では、定格回転数が2次危険速度を上まわり
、回転子は3次モードの軸振動を伴なう回転軸に近い設
計となつている。従来、この種の軸振動を低減させるた
めには、回転体を周方向にバランスよく設計、製作する
ことは勿論であるが、さらに、回転体を回転させてみて
、軸振動が発生する場合には、その軸振動を発生させる
アンバランスウェイトの大きさと位相(周方向の位置)
を、バランスオペレータ法、計算方式、あるいはそれら
の組合せ法等により想定し、その軸振動を打消すように
、バランス用のウェイトを付加したり、あるいはアンバ
ランスウェイトを除去したりして、動的なバランスをと
るのが普通である。
しかし、このようなバランスの調整は、タービン発電機
の場合、無負荷の状態でしか行えないため、負荷をかけ
るとそのバランスがくずれて軸振動が発生することがあ
る。
即ち、タービン発電機の回転子は、組立構造であるため
、負荷がかかって温度変化が生じると、周方向に若干の
温度分布や変形量のアンバランスが生じるのはやむを得
ず、このため、負荷がかかることによってアンバランス
ウェイトが新たに発生した形となり、これが無負荷時の
状態をベースとして完成されたバランシングをくずし、
鞠振動を増大させる原因となるのである。このように、
回転子の温度変化等によって、追加的に発生するアンバ
ランスウェイトは、個々の機械によって、また、温度変
化の大きさによって異なり、しかも、無負荷試験しか実
施できない工場試験時には、充分な予測ができないとい
う問題があった。
本発明の目的は、上記した従釆技術の欠点を除き、回転
体の温度変化等によって追加的に発生するアンバランス
ウェイトを打消して、回転体の滋振動を低減させること
のできる鞠振動低減装置を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、回転体に発生する
麹振動の位相と振幅に応じて回転子の周面を局部的に加
熱し、回転子を熱変形させて回転子の軸振動を打消すよ
うにしたことを特徴とする。
まず、第1図を参照して、本発明の原理を説明する。
第1図はタービン発電機の一部を示し、1は回転子、2
は回転子巻線、3は回転子軸、4はスピンドル部、5は
カップリング部、6は軸受、7は固定子、8は固定子鉄
心、9は固定子巻線、IQは外枠、11は端蓋である。
このようなタービン発電機おいて、例えばA,B,C又
はDの位置で回転子筒面の一部のみを加熱すると、回転
子1に微小な熱変形(鞄曲り)を生じさせることができ
る。この熱変形は、加熱前の状態に比べると回転子1に
新たにウェイトを付加したことと等価になる。例えば、
Dの位置において、スピンドル部4の周面の一部のみを
加熱すると、熱変形により、その加熱側と同じ側にウェ
イトを付加したのと同じ状態が得られ、また、A,B又
はCの位置において、カップリング部5又は回転子軸3
の周面の一部のみを加熱すると、熱変形により、その加
熱側とは反対側にウェイトを付加したのと同じ状態が得
られる。これを第4図a〜gについてより具体的に説明
する。いま、運転時に温度変化等によって、第4図aに
示すように、回転子1のボディ部20に大きさG、位相
81のアンバランスウェイトW,が発生したとすると、
回転子1には、第4図bに示すような振動モードM,で
、アンバランスウェイイトの大きさGに相当する振幅W
の軸振動が発生する。この軸振動を従来のようにバラン
スウェイトを付加して除去する場合には、第4図cに示
すように、ボディ部201こ大きさGのバランスウェイ
トW2を位相0,と180度ずれた位相02のところに
付加すれば、第4図dに示すように、鞠振動は発生しな
い。したがって、第4図eに示すように、回転子1の例
えばスピンドル部4のE,,E2部分における位相ひ2
のところを加熱してこの部分の熱伸びにより回転子1
を湾曲させ、もしアンバランスウェイトW,がない場合
には、第4図fに示すような第4図bに示す振動モード
M,と振幅Wが等しく、位相が180度ずれた位相02
の振動モードM2の鼠振動が発生するようにすれば、
第4図cに示すように、大きさGのバランスウェイトW
2を位相ひ,と180度ずれた位相82 のところに付
加した場合と等価になり、第4図gに示すように、鼠振
動は発生しない。なおL熱変形の大きさ、即ちウェイト
の大きさは、加える熱量によって調整可能である。した
がって、負荷がかかること等によって回転子1に軸振動
が発生した場合、その軸振動の振幅(大きさ)と位相が
わかれば、回転子1にそれを打消すような大きさと位相
で熱変形を生じさせることにより、回転子1の軸振動を
抵減させることができる。
第2図は、このような原理に基づいて構成された本発明
の軸振動低減装置の一実施例を示す。
12は回転子1の回転に同期した信号を発生する同期信
号発生器である。
この同期信号発生器12は例えば近接スイッチからなり
、回転子1の周面の一箇所に設けられた磁性体からなる
突起13が回転子1の回転により接近する度にィンダク
タンス変化により1個の信号を発生させるようになって
いる。この信号は、増幅器A,により増幅され、パルス
発振器14により波形整形されて加熱信号作成装置15
では、パルス発振器14からの同期信号と、予め求めら
れている回転子1の鯛振動の位相及び振幅に基づいて、
その軸振動を打消すタイミングと大きさを持った加熱信
号が作成される。この加熱信号は増幅器んにより増幅さ
れ、加熱素子16を駆動する。加熱素子16は、高速回
転する回転子1の周面の一部を瞬間的に加熱できるよう
に、高周波譲導加熱素子又はしーザー加熱素子等から成
り、固定子7の適当な位置(例えば、第1図のA,B,
C又はDに相当する位置)に固定されている。
この加熱素子16は、前記加熱信号により、回転子1の
1回転又は複数回転につき1回だけ瞬間的に駆動され、
回転子の周面のある定められた位置だけを加熱するよう
になっている。なお、加熱素子16を設定する位置と同
期信号発生器12を設置する位置とは、回転子1の軸方
向にずらしてある。17,18はそれぞれ、加熱素子に
よる加熱が適正に行なわれているか否かを検知する熱変
形検出器、温度検出器、A3,んはその出力を増幅する
増幅器であり、パルス発振器14からの同期信号に同期
させて、回転子1の被加熱位置の経時的な変化を検知す
る。
次に、上記軸振動低減装置の動作を説明する。
まず、負荷がかかったことによる鞠振動の増大から、新
たに発生したアンバランスウェイトは何gで位相が基準
位置に対して何度の方向かを、例えば、従来のバランス
オペレーター法、計算方式、あるいはその組合せ法など
により想定する。これが例えばN極方向に30雌という
ことであれば、反対側のS極方向に30雌のウェイトが
生じるように回転子1の所定位置を加熱すればよいこと
になる。したがって、例えば第1図のDの位暦に加熱素
子16が設置されているとすると、この位置は比較的容
易に回転子1の熱変形を生じさせることができ、回転子
1の加熱側と同じ側にウェイトが得られる位置であるか
ら、回転子1のS極側が加熱素子16対向したときに加
熱素子16が駆動されるように、加熱信号作成装置15
から加熱信号が送出されるようにする。また、どの程度
加熱するかについては、予め試験により、前記Dの位置
において回転子1の周面の一部を加熱したときの、温度
上昇に基づく熱変形量をウェイト換算で求めておき、例
えば、300gのウェイトを生じさせるのに必要な温度
上昇が0.5℃であるとすれば、Dの位置におけるS極
側の温度が0.5午Cだけ上昇するように、加熱素子1
6の出力を、加熱信号作成装置15からの信号で制御す
ればよい。S極側の加熱が適正に行なわれているか否か
は、熱変形検出器17、温度検出器18により検知する
ことができる。なお、この熱変形検出器17、温度検出
器18は付加的なもので、必要に応じて設ければよい。
この実施例では、以上のようにして、負荷がかかること
によって新まに発生した鞠振動を低減することができる
次に、本発明の他の実施例を第3図を参照して説明する
第3図において、第2図と同一符号は同一物又は均等物
を示す。この実施例が第2図の実施例と異なるところは
、軸振動検出器19を設け、その出力を増幅器んを経て
加熱信号作成装置15に加えて、加熱素子16の制御に
利用していることである。
即ち、軸振動検出器19は、例えば、その検出器の先端
と回転子1の周面とのギャップの大きさを、ィンダクタ
ンス又はキヤパシタンスの値として電気的に検出し、そ
のギャップの大きさの変化から軸振動の位相と振幅を検
出するものである。この軸振動検出器19の出力は、増
幅器A5により増幅され、加熱信号作成装置15に入力
される。加熱信号作成装置15においては、この鍵振動
検出器19からの検出出力と同期信号発生器12からの
同期信号に基づいて次のような演算が行なわれる。
即ち、同期信号と鞄振動の位相とを比較して軸振動が基
準位置(同期信号)に対してどの方向に発生しているか
の演算が行なわれ、さらにこの軸振動を打消すためには
、加熱素子16によって回転子1の周面のどの位置を加
熱すべきか、そのタイミングが演算される。また、鞠振
動の振幅から、それを打消すのに必要な、加熱素子16
による回転子1の周面の加熱量が演算される。こうして
加熱のタイミングと加熱量が決定されると、それに応じ
た加熱信号が加熱信号作成袋贋15から送出され、この
信号は増幅器A2により増幅されて、加熱素子16を駆
動することになる。この実施例によれば、軸振動の振幅
と位相に応じて自動的に鞠振動を低減させることができ
る。なお、上記実施例では、負荷の変化に基づいて藤振
動が増大した場合について説明したが、本発明はこれに
限らず、他の原因で軸振動が増大する場合についても適
用可能である。また、本発明はタービン発電機に限らず
、何等かの原因でアンバランスウェイトが発生すること
のある回転体の鞠振動の低減に広く適用できることは勿
論である。以上説明したように、本発明によれば、回転
子の周面の一部を加熱し、回転子を熱変形せて等価的に
バランス用ウェイトを作り出すものであるからそのウェ
イトの大きさや位置を鞠振動の大きさや位相に応じて、
任意に調整することが可能である。したがって、回転体
の温度変化等により追加的に発生するアンバランスウェ
イトによる麹振動をも確実に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明するためのタービン発電機
の要部破断側面図、第2図および第3図はそれぞれ異な
る本発明の各実施例を示す軸振動低減装置のブロック図
、第4図a〜gは本発明の動作原理を示す説明図である
。 1…・・・タービン発電機の回転子、6・・・…軸受、
12……同期信号発生器、14……パルス発振器、15
・・・・・・加熱信号作成装置、16・・・・・・加熱
素子、19・・・・・・軸振動検出器。 一r l 図 ガZ風 汁3図 グぞ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸受で回転自在に支承された回転体において、前記
    回転体の回転に同期した信号を発生する同期信号発生装
    置と、この同期信号と予め求められている前記回転体に
    おける軸振動の位相および振幅とから加熱信号を作成す
    る加熱信号作成装置と、この加熱信号に応じて前記回転
    体の周面の一部を選択的に加熱する加熱装置とを設け、
    この加熱装置の加熱により前記回転体に熱変形を生じさ
    せ前記回転体の軸振動を打消すようにしたことを特徴と
    する回転体の軸振動低減装置。 2 軸受で回転自在に支承された回転体において、前記
    回転体の回転に同期した信号を発生する同期信号発生装
    置と、前記回転体における軸振動の位相と振幅を検出す
    る軸振動検出装置と、この軸振動検出装置の検出出力と
    前記同期信号とから加熱信号を作成する加熱信号作成装
    置と、この加熱信号に応じて前記回転体の周面の一部を
    選択的に加熱する加熱装置とを設け、この加熱装置の加
    熱により前記回転体に熱変形を生じさせて前記回転体の
    軸振動を打消すようにしたことを特徴とする回転体の軸
    振動低減装置。
JP13604777A 1977-11-12 1977-11-12 回転体の軸振動低減装置 Expired JPS6039902B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP13604777A JPS6039902B2 (ja) 1977-11-12 1977-11-12 回転体の軸振動低減装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13604777A JPS6039902B2 (ja) 1977-11-12 1977-11-12 回転体の軸振動低減装置

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Publication Number Publication Date
JPS5469672A JPS5469672A (en) 1979-06-04
JPS6039902B2 true JPS6039902B2 (ja) 1985-09-07

Family

ID=15165928

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JP13604777A Expired JPS6039902B2 (ja) 1977-11-12 1977-11-12 回転体の軸振動低減装置

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JP (1) JPS6039902B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0330803U (ja) * 1989-08-02 1991-03-26

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0330803U (ja) * 1989-08-02 1991-03-26

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Publication number Publication date
JPS5469672A (en) 1979-06-04

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