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JP2016090442A - 振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラム - Google Patents

振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラム Download PDF

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JP2016090442A JP2014226362A JP2014226362A JP2016090442A JP 2016090442 A JP2016090442 A JP 2016090442A JP 2014226362 A JP2014226362 A JP 2014226362A JP 2014226362 A JP2014226362 A JP 2014226362A JP 2016090442 A JP2016090442 A JP 2016090442A
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Abstract

【課題】動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムを提供する。【解決手段】振動検出装置5は、動翼の先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサS1から検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部50と、複数の先端センサS1からの検出信号に基づいて動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部51と、検出点における先端面の外縁の傾斜の度合いを取得する傾斜取得部52と、動翼の回転軸線方向の振幅と、周方向の振幅と、の比である振幅比を取得する振幅比取得部53と、傾斜取得部52が取得した傾斜の度合いと、振幅比取得部53が取得した振幅比と、観測振動波形取得部51が取得した観測振動波形と、に基づいて、実振動波形を取得する実振動波形取得部54と、を備えている。【選択図】図5

Description

本発明は、振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムに関する。
蒸気タービン等において、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の振動を、ケーシング側に配列した複数のセンサを用いて把握する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この場合、動翼の先端面がセンサを通過する際に検出される検出信号(パルス信号)から、通過タイミングの時間軸上のずれを計測することで、回転中の動翼に生じている振動の度合い(振幅)を把握することができる。
特開2001−165089号公報
上述の複数のセンサは周方向に回転する動翼の通過を検出することから、その通過タイミングに基づいて動翼の周方向の振動の度合い(振幅)を観測することができる。しかしながら、動翼の先端面の外縁は、周方向(通過方向)に対し傾斜する形状を有している。そうすると、動翼が回転軸線方向にも振動していた場合において、当該回転軸線方向の検出点のずれが、センサに対する周方向の通過タイミングのずれを生じさせる。即ち、センサの検出信号に基づいて取得した振幅は、実際には周方向の振動成分と回転軸線方向の振動成分とが混合されたものとなり、そのため、動翼の振動の態様を正確に把握することができなかった。
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムを提供することにある。
本発明の一態様は、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じた前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部と、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部と、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得部と、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得部と、前記傾斜取得部が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得部が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得部が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得部と、を備える振動検出装置である。
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記実振動波形取得部が、前記傾斜の度合いと前記振幅比とに基づいて算出される補正係数を、前記観測振動波形に乗じることによって前記実振動波形を取得する。
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置を検出する基端センサから検出信号の入力を受け付ける基端検出信号入力部と、前記基端センサからの前記検出信号に基づいて、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置と、前記検出点における前記傾斜の度合いと、の対応関係が規定された対応情報から、前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する傾斜特定部と、を備える。
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記先端センサが通過を検出する前記検出点を撮影可能に取り付けられた撮影部から撮像データの入力を受け付ける撮像データ入力部と、前記撮影部によって取得された前記検出点を含む撮像データに基づいて前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する撮像データ解析部と、を備える。
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第1検出点の通過を検出する第1先端センサからの検出信号と、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第2検出点の通過を検出する第2先端センサからの検出信号と、の入力を受け付ける副検出信号入力部と、前記第1検出点及び前記第2検出点の前記回転軸線方向における間隔と、前記第1検出点の通過の検出時刻及び前記第2検出点の通過の検出時刻の差分と、に基づいて、前記第1検出点における傾斜の度合いを特定する検出信号解析部と、を備える。
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、上述の振動検出装置と、複数の前記先端センサと、前記動翼と、を備える回転機械である。
また、本発明の一態様は、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付けるステップと、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を算出するステップと、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得するステップと、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得するステップと、前記傾斜の度合いと、前記振幅比と、前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得するステップと、を有する振動検出方法である。
また、本発明の一態様は、振動検出装置のコンピュータを、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力手段、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得手段、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得手段、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得手段、前記傾斜取得手段が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得手段が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得手段が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得手段、として機能させるプログラムである。
上述の振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムによれば、動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる。
第1の実施形態に係る蒸気タービンの概要を示す図である。 第1の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第1の図である。 第1の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第2の図である。 第1の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第3の図である。 第1の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。 第1の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第1の図である。 第1の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第2の図である。 第1の実施形態に係る傾斜取得部の機能を説明する図である。 第1の実施形態に係る実振動波形取得部の機能を説明する図である。 第2の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。 第2の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。 第3の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。 第3の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態に係る蒸気タービンについて、図1から図9を参照しながら詳細に説明する。
[蒸気タービンの構造]
図1は、第1の実施形態に係る蒸気タービンの概要を示す図である。
回転機械の一態様である蒸気タービン1は、図1に示すように、流入する蒸気Aを動力源として回転軸線O回りに回転駆動するロータ2と、ロータ2全体を包んで車室を形成するケーシング3(静止部)と、を備えている。
ロータ2の外周には、径方向に延びる動翼20が複数設けられている。複数の動翼20は、ロータ2と一体に回転軸線O回りに回転する。また、ケーシング3の内壁面には、動翼20と交互に配されるように、複数の静翼30が取り付けられている。
ケーシング3の内壁面には、ロータ2に設けられた動翼20の各々に対応する複数の先端センサS1が設けられている。先端センサS1は、動翼20の回転に応じた先端面の外縁における検出点の通過を検出する。
図2は、第1の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第1の図である。
具体的には、図2は、ケーシング3に配置される複数の先端センサS1の態様を示している。
図2に示すように、複数の先端センサS1は、ケーシング3の内壁面において動翼20(図1)の先端面と対向するように、回転軸線O回りの周方向に間隔を空けながら配置される。先端センサS1は、このように配置されることで、動翼20の回転に応じて、順次、動翼20の先端面の通過を検出する。
図3は、第1の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第2の図である。
具体的には、図3は、動翼20とその周辺に配されるロータ2、ケーシング3及び室内壁4との位置関係を示している。
図3に示すように、動翼20は、その基端において、ロータ2の径方向に突出するディスク2aに固定設置される。
複数の先端センサS1(図2参照)は、ケーシング3の内壁面の回転軸線方向において、動翼20の先端面20Sに対向する位置に設けられる。先端センサS1と動翼20との位置関係については後述する(図4参照)。
室内壁4は、回転軸線方向(±Z方向)に延在するロータ2の一端側に配される壁である。室内壁4には、基端センサS2が設けられている。基端センサS2は、ロータ2の回転軸線方向の一端側に配されるディスク2a(即ち、動翼20の基端)における回転軸線方向の位置(基端側回転軸線方向位置a)を検出可能に設けられている。
ここで、蒸気タービン1の稼働中において、ロータ2は、構造上、ケーシング3(及び室内壁4)に対し、回転軸線方向の位置が変動し得る。室内壁4に設けられた基端センサS2の検出信号を取得することで、稼働中におけるケーシング3に対するロータ2の回転軸線方向の位置を特定することができる。
複数の先端センサS1が検出した検出信号、及び、室内壁4に設けられた基端センサS2が検出した検出信号は、共に、オンラインで通信可能とされた端末装置である振動検出装置5に向けて出力される。
図4は、第1の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第3の図である。
図4に示すように、動翼20の先端面20Sは、回転軸線方向後端側(−Z方向側端部)から回転軸線方向先端側(+Z方向側端部)までの全体に渡り、周方向(+Y方向)に凸型となるカーブを有している。また、先端面20Sは、回転軸線方向後端側から回転軸線方向中央付近に向かうに連れて徐々に肉厚となるように、回転軸線方向中央付近から回転軸線方向先端側に向かうに連れて徐々に肉薄となるように形成されている。
先端センサS1は、図4に示すような形状に形成された先端面20Sの通過を検出する。例えば、先端センサS1は、先端面20Sの通過の際、当該先端面20Sの外縁20eに属する一点の通過を検出点Pとして検出信号(パルス信号)を出力する。ここで、検出点Pにおける外縁20e接線方向の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを傾斜角θで表す。
[振動検出装置の機能構成]
図5は、第1の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図5に示すように、振動検出装置5は、先端検出信号入力部50と、観測振動波形取得部51と、傾斜取得部52と、振幅比取得部53と、実振動波形取得部54と、を備えている。
先端検出信号入力部50は、周方向に配列された複数の先端センサS1の各々(図2参照)から検出信号の入力を受け付ける。
観測振動波形取得部51は、複数の先端センサS1からの検出信号に基づいて、前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する。
傾斜取得部52は、検出点P(図4)における傾斜角θを取得する。
振幅比取得部53は、動翼20の回転軸線方向の振幅と、動翼20の周方向の振幅との比である振幅比を取得する。
実振動波形取得部54は、傾斜取得部52が取得した傾斜角θと、振幅比取得部53が取得した振幅比と、観測振動波形取得部51が取得した観測振動波形と、に基づいて、動翼20の実際の周方向の振動を示す実振動波形を取得する。
また、本実施形態に係る傾斜取得部52は、基端検出信号入力部521aと、傾斜特定部521bと、を有している。
基端検出信号入力部521aは、基端センサS2から、動翼20の基端における回転軸線方向の位置(基端側回転軸線方向位置a(図3))を示す検出信号の入力を受け付ける。
傾斜特定部521bは、基端センサS2からの検出信号に基づいて、基端側回転軸線方向位置aと、検出点P(図4)における傾斜の度合い(傾斜角θ)と、の対応関係が規定された対応情報から、傾斜角θを特定する。傾斜特定部521bの機能の詳細については後述する。
また、本実施形態に係る振幅比取得部53は、振動モード情報記憶部53aを有している。
振動モード情報記憶部53aは、一般的なメモリ(記憶媒体)であって、蒸気タービン1について予め実行された有限要素法(FEM:Finite Element Method)による構造解析に基づく動翼20に生じる振動の振幅比が記憶される。ここで、振幅比とは、動翼20の回転に応じて生じる特定の振動モードで規定される、動翼20の回転軸線方向の振幅φzと、周方向の振幅φyとの比(φz/φy)である。なお、動翼20の振幅φは、回転軸線方向の振幅φz及び周方向の振幅φyに基づいて、φ=(φz+φy1/2で表すものとする。
振幅比取得部53は、予め振動モード情報記憶部53aに記憶された振幅比(φz/φy)を参照して、当該振幅比を実振動波形取得部54に出力する。
また、本実施形態に係る実振動波形取得部54は、補正係数演算部54aを有している。
補正係数演算部54aは、傾斜取得部52が取得した傾斜角θと、振幅比取得部53が取得した振幅比(φz/φy)と、に基づいて補正係数αを算出する。
図6は、第1の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第1の図である。
具体的には、図6は、振幅φで振動する動翼20の先端面20Sの様子と、先端センサS1(図3)の検出信号によって把握される情報(観測振幅δy)を示している。
図6に示す例において、動翼20の振動が全くない(φ=0)と仮定すると、ある先端センサS1は、周方向(+Y方向)に回転移動する先端面20Sのうち、実線で示す外縁20eにおける検出点Pの通過を検出する。
しかし、動翼20は、実際には回転軸線方向に振幅φz、周方向に振幅φyで振動している。したがって、実際に先端センサS1が通過を検出する検出点は、破線で示す外縁20eにおける検出点P’となる。
図6に示すように、先端センサS1が検出点P’を検出するタイミングの時刻のずれは、検出点Pの位置に対する検出点P’の位置の差分である観測振幅δyに相当する。ここで、幾何学的に、観測振幅δyは、以下の式(1)で表される。
Figure 2016090442
式(1)で分かる通り、検出点Pにおいて傾斜角θを有しているため、検出点Pに対する検出点P’の位置の差分である観測振幅δyは、周方向の振幅φyのみならず回転軸線方向の振幅φzにも依存する。
図7は、第1の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第2の図である。
具体的には、図7は、観測振動波形取得部51が、周方向に配列された複数の先端センサS1(図2参照)の各々から入力される複数の検出信号に基づいて取得する観測振動波形W1を示している。
図7に示すように、観測振動波形取得部51は、動翼20に振動が生じていないと仮定した場合における各先端センサS1の通過時刻(t1、t2、・・・)別に、当該センサS1ごとに実際に観測された観測振幅δyを対応付けることで、観測振動波形W1を取得する。
図8は、第1の実施形態に係る傾斜取得部の機能を説明する図である。
上述したように、傾斜取得部52が有する傾斜特定部521bは、基端側回転軸線方向位置aと、傾斜角θと、の対応関係が規定された対応情報を有している。
ここで、傾斜特定部521bは、上記対応情報として、図8に示すような関数θ(a)を予め記憶している。ここで、関数θ(a)は、外縁20eの形状に応じて規定される関数であって、予め計測した基端側回転軸線方向位置aと傾斜角θとの対応関係を示している。即ち、振動成分(各方向の振幅φy、φz)の影響が小さい動翼20の基端側の位置(基端側回転軸線方向位置a)が特定されれば、当該動翼20の先端面20Sと、ケーシング3に固定された先端センサS1との位置関係は固定される。例えば、基端側回転軸線方向位置aが“a1”であった場合、外縁20eの検出点P(a1)における傾斜角θは、“θ1”であり、また、基端側回転軸線方向位置aが“a2”であった場合、外縁20eの検出点P(a2)における傾斜角θは、“θ2”となる(図8参照)。
傾斜特定部521bは、基端センサS2の検出信号に示される基端側回転軸線方向位置aを、上述の対応情報(関数θ(a))に代入することで、傾斜角θを特定する。
図9は、第1の実施形態に係る実振動波形取得部の機能を説明する図である。
実振動波形取得部54の補正係数演算部54aは、傾斜取得部52が取得した傾斜角θと、振幅比取得部53が取得した振幅比(φz/φy)と、に基づいて補正係数αを算出する。具体的には、実振動波形取得部54は、式(2)に、傾斜角θと振幅比(φz/φy)を代入して補正係数αを算出する。
Figure 2016090442
図9に示すように、実振動波形取得部54は、式(2)により算出された補正係数αを、観測振動波形W1(図7参照)に乗じることで、実振動波形W2を取得する。このようにして取得された実振動波形W2は、動翼20の周方向の振幅φyを表している。
以上、第1の実施形態に係る振動検出装置5によれば、動翼20の先端面20Sと対向するように、回転軸線O回りの周方向に配列された複数の先端センサS1の検出信号に基づいて、動翼20の実際の周方向の振動(振幅φy)を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼20に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。
また、本実施形態に係る振動検出装置5は、ロータ2の回転軸線方向の一端側における動翼20の基端(ディスク2a(図3参照))付近の回転軸線方向の位置を特定可能な基端センサS2を用いることで、傾斜角θを特定している。このようにすることで、単一の基端センサS2のみで、検出点における傾斜の度合い(傾斜角θ)を特定することができるので、装置全体を簡素な構成とすることができる。
以上、第1の実施形態に係る振動検出装置5について詳細に説明したが、当該振動検出装置5の具体的態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、傾斜取得部52の態様は、以下に説明する第2、第3の実施形態のようにしてもよい。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態に係る振動検出装置5の態様について、図10、図11を参照しながら詳細に説明する。
図10は、第2の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
図10に示すように、第2の実施形態に係る蒸気タービン1のケーシング3内壁面には、先端センサS1の近傍に撮影部Vが配置されている。撮影部Vは、例えば、小型の高感度カメラである。撮影部Vは、先端センサS1と同様に、動翼20の先端面20Sと対向しながら、その撮影範囲内に、先端センサS1が通過を検出する検出点Pが含まれるように配置される。
撮影部Vは、先端センサS1が先端面20S(検出点P)の通過を検出したタイミングで撮影処理を行い、撮像データを取得する。そして、撮影部Vは、取得した撮像データを本実施形態に係る振動検出装置5に出力する。
図11は、第2の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図11に示すように、第2の実施形態に係る振動検出装置5の傾斜取得部52は、撮像データ入力部522aと、撮像データ解析部522bと、を有している。
撮像データ入力部522aは、検出点P(図10)を撮影可能に取り付けられた撮影部Vから撮像データの入力を受け付ける。
撮像データ解析部522bは、撮影部Vが取得した撮像データに対し、撮影されている画像の中から先端面Sの抽出を行うための所定の解析処理を行う。撮像データ解析部522bは、上記解析処理に基づいて、先端面20Sの検出点Pにおける傾斜角θを取得し、当該傾斜角θを実振動波形取得部54の補正係数演算部54aに出力する。
以上、第2の実施形態に係る振動検出装置5によれば、先端センサS1からの検出信号、及び、当該先端センサS1の近傍に隣接するように配置された撮影部Vからの撮像データに基づいて、動翼20の実際の周方向の振動(振幅φy)を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼20に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。
また、本実施形態に係る振動検出装置5は、撮影部Vが取得する撮像データに基づいて傾斜角θを特定している。このようにすることで、検出点Pにおける外縁の傾斜の度合い(傾斜角θ)を撮像された画像(撮像データ)により直接的に把握することができる。したがって、より精度よく取得された傾斜角θに基づいて、一層精度の高い実振動波形を取得することができる。
<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態に係る振動検出装置5の態様について、図12、図13を参照しながら詳細に説明する。
図12は、第3の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
図12に示すように、第3の実施形態に係る蒸気タービン1のケーシング3内壁面には、第1先端センサS11及び第2先端センサS12の二つが配置されている。第1先端センサS11、第2先端センサS12は、いずれも、第1、第2の実施形態における先端センサS1と同様のセンサである。第1先端センサS11及び第2先端センサS12は、互いに間隔dだけ離間して、同一の先端面20Sの通過を検出可能なように設けられている。これにより、第1先端センサS11が検出する第1検出点P1と、第2先端センサS12が検出する第2検出点P2と、の回転軸線方向における離間距離も間隔dとなる。
図13は、第3の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図13に示すように、第3の実施形態に係る振動検出装置5の傾斜取得部52は、副検出信号入力部523aと、検出信号解析部523bと、を有している。
副検出信号入力部523aは、第1検出点P1の通過を検出する第1先端センサS11からの検出信号と、第2検出点P2の通過を検出する第2先端センサS12からの検出信号と、の入力を受け付ける。
検出信号解析部523bは、第1検出点P1及び第2検出点P2の回転軸線方向における間隔dと、第1検出点P1の通過の検出時刻(時刻T1とする)及び第2検出点P2の通過の検出時刻(時刻T2とする)の差分(時間T2−T1)と、に基づいて、第1検出点P1における傾斜の度合い(傾斜角θ)を特定する。
なお、第1先端センサS11の検出信号は、第1、第2の実施形態と同様に、先端検出信号入力部50を通じて観測振動波形取得部51に入力される。
ここで、第1検出点P1に対する第2検出点P2の周方向(±Y方向)における位置の変位Δyは、第1検出点P1における傾斜角θと正の相関性を有する。即ち、傾斜角θが大きいほど、単位幅(間隔d)当たりの周方向における変位Δyは大きくなり、傾斜角θが小さいほど、単位幅当たりの周方向における変位Δyは小さくなる。また、変位Δyの大小は、第1検出点P1、第2検出点P2各々の検出時刻T1、T2の差分(時間T2−T1)によって把握することができる。
したがって、検出信号解析部523bは、第1先端センサS1及び第2先端センサS2からの検出信号に示される検出時刻T1、T2に基づいて、一意に傾斜角θを特定することができる。検出信号解析部523bは、上記解析処理に基づいて、先端面20Sの第1検出点P1における傾斜角θを取得し、当該傾斜角θを実振動波形取得部54の補正係数演算部54aに出力する。
以上、第3の実施形態に係る振動検出装置5によれば、第1先端センサS1及び第2先端センサS2からの2つの検出信号に基づいて、動翼20の実際の周方向の振動(振幅φy)を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼20に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。
また、本実施形態に係る振動検出装置5は、第1先端センサS11、第2先端センサS12の2つが検出する検出信号に基づいて傾斜角θを特定している。このようにすることで、検出点P(第1検出点P1)における外縁の傾斜の度合い(傾斜角θ)を、検出時刻の差分(時間T2−T1)に基づいて直接的に把握することができる。したがって、簡素な構成で、より精度よく傾斜角θを取得することができる。
<その他の実施形態>
以上、第1〜第3の実施形態に係る振動検出装置5について詳細に説明したが、当該振動検出装置5の具体的態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、上述の各実施形態において、振幅比取得部53は、予め実施されたFEM解析等の結果(動翼20の振動モード)に基づいて、動翼20の振動の振幅比φz/φyを規定するものとして説明した。しかし、動翼20の振動モードは、実際には、動翼20及び静翼30(図1参照)等の構造や形式によっては、ロータ2の回転数に応じて変化する場合がある。
したがって、他の実施形態に係る振幅比取得部53は、予めロータ2の回転数別に複数の振幅比φz/φyを予め記憶し、その中から、観測される実際のロータ2の回転数に対応する振幅比φz/φyを選択して出力する態様としてもよい。
このようにすることで、ロータ2の回転数ごとに最適な振幅比φz/φyをもって実振動波形W2が取得されるので、動翼20の振動をより精度よく把握することができる。
また、上述の各実施形態において、実振動波形取得部54は、補正係数演算部54aによって、傾斜角θと振幅比φz/φyとに基づいて算出される補正係数αを、観測振動波形W1に乗じることによって実振動波形W2を取得するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。他の実施形態においては、例えば、傾斜角θと振幅比φz/φyとに基づいて算出される所定の誤差成分を、観測振動波形W1に加算、減算して実振動波形W2を取得するものであってもよい。
また、上述の第1〜第3の実施形態に係る傾斜取得部52の各機能は、2つ以上の任意の組み合わせで用いることも可能である。
また、上述の第1〜第3の実施形態に係る振動検出装置5は、いずれも蒸気タービン1に適用される態様として説明したが、他の実施形態においてはこれに限定されない。即ち、振動検出装置5は、蒸気タービン以外の回転機械、例えば、圧縮機やガスタービン等にも適用可能である。
また、上述の各実施形態における振動検出装置5の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより当該振動検出装置5を実現する態様であってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるHDD(ハードディスク)やSSD(Solid State drive)等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
1 蒸気タービン
2 ロータ
2a ディスク
20 動翼
20S 先端面
20e 外縁
3 ケーシング(静止部)
30 静翼
4 室内壁
5 振動検出装置
50 先端検出信号入力部
51 観測振動波形取得部
52 傾斜取得部
521a 基端検出信号入力部
521b 傾斜特定部
522a 撮像データ入力部
522b 撮像データ解析部
523a 副検出信号入力部
523b 検出信号解析部
53 振幅比取得部
53a 振動モード情報記憶部
54 実振動波形取得部
54a 補正係数演算部
S1 先端センサ
S11 第1先端センサ
S12 第2先端センサ
S2 基端センサ
V 撮影部
W1 観測振動波形
W2 実振動波形

Claims (8)

  1. ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じた前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部と、
    複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部と、
    前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得部と、
    前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得部と、
    前記傾斜取得部が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得部が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得部が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得部と、
    を備える振動検出装置。
  2. 前記実振動波形取得部は、
    前記傾斜の度合いと前記振幅比とに基づいて算出される補正係数を、前記観測振動波形に乗じることによって前記実振動波形を取得する
    請求項1に記載の振動検出装置。
  3. 前記傾斜取得部は、
    前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置を検出する基端センサから検出信号の入力を受け付ける基端検出信号入力部と、
    前記基端センサからの前記検出信号に基づいて、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置と、前記検出点における前記傾斜の度合いと、の対応関係が規定された対応情報から、前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する傾斜特定部と、
    を備える請求項1又は請求項2に記載の振動検出装置。
  4. 前記傾斜取得部は、
    前記先端センサが通過を検出する前記検出点を撮影可能に取り付けられた撮影部から撮像データの入力を受け付ける撮像データ入力部と、
    前記撮影部によって取得された前記検出点を含む撮像データに基づいて前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する撮像データ解析部と、
    を備える請求項1から請求項3の何れか一項に記載の振動検出装置。
  5. 前記傾斜取得部は、
    前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第1検出点の通過を検出する第1先端センサからの検出信号と、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第2検出点の通過を検出する第2先端センサからの検出信号と、の入力を受け付ける副検出信号入力部と、
    前記第1検出点及び前記第2検出点の前記回転軸線方向における間隔と、前記第1検出点の通過の検出時刻及び前記第2検出点の通過の検出時刻の差分と、に基づいて、前記第1検出点における傾斜の度合いを特定する検出信号解析部と、
    を備える請求項1から請求項4の何れか一項に記載の振動検出装置。
  6. 請求項1から請求項5の何れか一項に記載の振動検出装置と、
    複数の前記先端センサと、
    前記動翼と、
    を備える回転機械。
  7. ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付けるステップと、
    複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を算出するステップと、
    前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得するステップと、
    前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得するステップと、
    前記傾斜の度合いと、前記振幅比と、前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得するステップと、
    を有する振動検出方法。
  8. 振動検出装置のコンピュータを、
    ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力手段、
    複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得手段、
    前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得手段、
    前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得手段、
    前記傾斜取得手段が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得手段が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得手段が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得手段、
    として機能させるプログラム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019100210A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 動翼監視システム、動翼監視装置、動翼監視方法、プログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63231229A (ja) * 1987-03-02 1988-09-27 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション 回転翼の振動をモニターする方法
US4934192A (en) * 1988-07-11 1990-06-19 Westinghouse Electric Corp. Turbine blade vibration detection system
JPH05164602A (ja) * 1991-12-13 1993-06-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 動翼の振動モード判定方法及び動翼の振動モード判定装置
US20110231171A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Rolls-Royce Plc Rotating blade analysis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63231229A (ja) * 1987-03-02 1988-09-27 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション 回転翼の振動をモニターする方法
US4934192A (en) * 1988-07-11 1990-06-19 Westinghouse Electric Corp. Turbine blade vibration detection system
JPH05164602A (ja) * 1991-12-13 1993-06-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 動翼の振動モード判定方法及び動翼の振動モード判定装置
US20110231171A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 Rolls-Royce Plc Rotating blade analysis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019100210A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 動翼監視システム、動翼監視装置、動翼監視方法、プログラム

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