CH705536B1 - Schaufelschwingungsmessvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung wird eine Schaufelschwingungsmessvorrichtung bereitgestellt, die einen kontaktlosen Verschiebungssensor (3), der ein Verschiebungsmesssignal ausgibt, indem er eine Verschiebung einer sich bewegenden Schaufel (1) einer Turbine in einer Drehachsenrichtung misst, und eine Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung (4), die auf Basis einer interpolierten Kurve ein Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal ausgibt, und eine Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung (5), die auf Basis der zeitlichen Veränderung des Abstands zwischen dem kontaktlosen Verschiebungssensor (3) und der Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel (2) eine Schwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel (2) berechnet, nachdem sie das von der Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung (4) ausgegebene Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal erhalten hat, aufweist.

Description

Beschreibung

Gebiet [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaufelschwingungsmessvorrichtung, um die Schwingung, die an einer sich bewegenden Schaufel einer Vielfalt von Turbinen und dergleichen auftritt, zu messen.

Allgemeiner Stand der Technik [0002] Bei der Gestaltung, Entwicklung und Herstellung einer Vielfalt von Turbinen wie etwa einer Dampfturbine und einer Gasturbine ist es nötig, eine Schwingung, die an einer sich bewegenden Turbinenschaufel auftritt, zu messen, um die Verlässlichkeit in Bezug auf die Verhinderung eines Unfalls sicherzustellen wie auch die Leistungsfähigkeit zu verbessern.

[0003] Eine herkömmliche Schaufelschwingungsmessvorrichtung setzt ein Verfahren ein, um unter Verwendung eines Näherungssensors die Durchgangszeit einer Schaufel zu messen und auf Basis des Zeitunterschieds der Durchgangszeit eine Schwingung zu erhalten.

[0004] Bei der herkömmlichen Schaufelschwingungsmessvorrichtung ist es nötig, die Schaufeldurchgangszeit mit einer hohen Abtastfrequenz von mehreren hundert MHz oder höher genau zu messen. Entsprechend ist es nötig, eine Datenerfassungsvorrichtung vorzubereiten, die eine hohe Abtastfrequenz und eine hohe Zeitauflösungsfähigkeit aufweist.

[0005] Ferner muss zum Erhalt einer hohen Zeitmessgenauigkeit nicht nur auf die Leistungsfähigkeit der Erfassungsvorrichtung, sondern auch auf die Übertragungszeit eines Messsignals geachtet werden. Zusätzlich muss der gemessene Phasenunterschied (Zeitunterschied) in eine Verschiebung umgewandelt werden. Entsprechend besteht das Problem, dass für die Vorbereitung der Messung und die Analyse der gemessenen Daten viel Zeit und Kosten nötig sind.

[0006] Andererseits gibt es ein Verfahren, um die Schaufelschwingung unter Verwendung eines kontaktlosen Verschiebungssensors anstelle eines Näherungssensors direkt zu messen.

[0007] Da die Messung bei diesem Verfahren bei einer Abtastfrequenz in der Grössenordnung von mehreren hundert kHz durchgeführt wird, ist die Auflösungsfähigkeit, die für eine Datenerfassungsvorrichtung benötigt wird, verhältnismässig gering und sind die Vorbereitung eines Messsystems und die Datenanalyse verhältnismässig leicht.

[0008] Doch wenn eine grosse Drehschaufel wie etwa eine Endstufenschaufel einer Dampfturbine oder dergleichen gemessen werden soll, können aufgrund der Unfähigkeit der Abtastung, mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schaufel gleichzuziehen, Verschiebungen an einer konstanten Position nicht erfasst werden. Entsprechend ist es schwierig, eine Messung der Schaufelschwingung mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen.

[0009] Das Messsignal des Verschiebesensors wird als Abstand direkt ausgewertet und die nachfolgende Schwingungsanalyse erfolgt auf Grundlage der zeitlichen Veränderung des gemessenen Abstands.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0010]

Fig. 1 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 2A und 2B sind eine beispielhafte Ansicht eines Verfahrens, um bei der Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der ersten Ausführungsform die Spitzenposition einer Schaufel zu identifizieren, und eine Kurve, die die zeitliche Veränderung einer Ausgangsspannungswellenform von einem kontaktlosen Verschiebungssensor zeigt;

Fig. 3A und 3B sind eine beispielhafte Ansicht und eine Kurve, die die Abstandsveränderung zwischen Spitzenpositionen einer sich bewegenden Schaufel einer Turbine und dem kontaktlosen Verschiebungssensor der Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der ersten Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 4 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 5A und 5B sind eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 6A und 6B sind eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 7 ist eine Kurve, die eine Verschiebungskurve veranschaulicht, welche eine Verschiebung in einer

Drehachsenrichtung zeigt, die durch eine Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform erhalten wird;

Fig. 8 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 9 ist eine Kurve, die ein Verfahren zeigt, um von dem Ausgang, der durch eine Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer siebenten Ausführungsform erhalten wird, eine Resonanzfrequenz zu erhalten;

Fig. 10 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer achten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 11 ist eine beispielhafte Ansicht und Kurven, die ein Verfahren zeigen, um von dem Ausgang, der durch die Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der achten Ausführungsform erhalten wird, eine Schwingungsmoduszahl zu erhalten;

Fig. 12 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer neunten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 13A bis 13C sind beispielhafte Ansichten, die ein Verfahren zeigen, das es ermöglicht, einen Ausgangswert mit einer gewünschten Grösse zu erhalten, indem ein relativer Winkel eines kontaktlosen Verschiebungssensors in Bezug auf eine sich bewegende Schaufel einer Turbine unter Verwendung einer Winkelregulierungsvorrichtung in der Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der neunten Ausführungsform reguliert wird;

Fig. 14 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnung und einen Blockaufbau einer Schaufelschwin gungsmessvorrichtung nach einer zehnten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 15 ist ein Blockdiagramm und eine Vorderansicht, die einen Aufbau einer Schaufelschwingungs messvorrichtung nach einer elften Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 16 ist ein Blockdiagramm und eine Seitenansicht, die einen Aufbau einer Schaufelschwingungs messvorrichtung nach der elften Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 17A und 17B sind beispielhafte Ansichten, die ein Verfahren zeigen, um nach der elften Ausführungsform die Spitzenposition einer Schaufel zu identifizieren;

Fig. 18A und 18B sind beispielhafte Ansichten, die ein Verfahren zeigen, um nach der elften Ausführungsform eine Schaufelschwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz zu berechnen;

Fig. 19A und 19B sind beispielhaften Ansichten, die ein Verfahren zeigen, um nach der elften Ausführungsform eine Kurvenanpassung an mehreren Messpunkten eines Ausgangssignals eines kontaktlosen Verschiebungssensors durchzuführen;

Fig. 20 ist ein Blockdiagramm und eine Vorderansicht, die einen Aufbau einer Schaufelschwingungs messvorrichtung nach einer zwölften Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 21 ist ein Blockdiagramm und eine Seitenansicht, die einen Aufbau einer Schaufelschwingungs messvorrichtung nach der zwölften Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 22 ist eine beispielhafte Ansicht, die ein Verfahren zeigt, um nach der zwölften Ausführungsform ei ne Kurvenanpassung durchzuführen, indem die Spitzenpositionen für jede Schaufel sortiert werden;

Fig. 23 ist eine beispielhafte Ansicht, die einen Aufbau einer Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer dreizehnten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 24A und 24B sind beispielhafte Ansichten, die ein Verfahren zeigen, um nach der dreizehnten Ausführungsform Verschiebungen von identischen Punkten einer sich bewegenden Schaufel einer Turbine unter Verwendung von Rotationssynchronisationsimpulsen zu messen;

Fig. 25 ist eine Kurve, die die Beziehung der Schwingungsamplitude in Bezug auf Frequenzen zeigt, die erhalten werden, indem nach der dreizehnten Ausführungsform eine schnelle Fourier-Transfor- mation an Verschiebungssignalen an den identischen Punkten der sich bewegenden Turbinenschaufel durchgeführt wird;

Fig. 26 ist ein Campbeil-Diagramm, wobei nach der dreizehnten Ausführungsform das Ergebnis von

Fig. 25 für jede Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel erhalten wird und mit der Umdrehungsgeschwindigkeit als waagerechte Achse und der Schwingungsfrequenz als senkrechte Achse dargestellt wird;

Fig. 27 ist eine beispielhafte Ansicht, die einen Aufbau einer Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer vierzehnten Ausführungsform veranschaulicht;

Fig. 28 ist eine Kurve, die eine Verschiebung zur Zeit des Auftretens des Resonanzmodus der zweiten

Ordnung zeigt, welche durch die Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der vierzehnten Ausführungsform gemessen werden kann;

Fig. 29 ist eine Kurve, die eine Verschiebung zur Zeit des Auftretens des Resonanzmodus der vierten

Ordnung zeigt, welche durch die Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der vierzehnten Ausführungsform gemessen werden kann; und

Fig. 30 ist eine Kurve, die eine Verschiebung zur Zeit des Auftretens des Resonanzmodus der achten

Ordnung zeigt, welche durch die Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach der vierzehnten Ausführungsform gemessen werden kann;

Ausführliche Beschreibung [0011] Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen erklärt werden.

[0012] Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Schaufelschwingungsmessvorrichtung bereitgestellt, die die Merkmale des Patentanspruches 1 umfasst.

[0013] Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Schaufelschwingungsmessvorrichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Erste Ausführungsform [0014] Fig. 1 veranschaulicht einen Aufbau einer Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: [0015] Die Vorrichtung ist mit einem kontaktlosen Verschiebungssensor 3, einer Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 4, und einer Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 versehen.

[0016] Ein einzelner kontaktloser Verschiebungssensor 3 ist so angebracht, dass er sich in einer Richtung, die parallel zu einer Drehwelle 1 verläuft, dicht an einer sich bewegenden Schaufel 2 einer Turbine befindet, und gibt ein Verschiebungsmesssignal aus, indem er eine Verschiebung in der Drehachsenrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, die in eine Richtung gedreht wird, welche rechtwinkelig zu der Papierfläche verläuft, direkt misst.

[0017] Die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 4 erhält das von dem kontaktlosen Verschiebungssensor 3 ausgegebene Verschiebungsmesssignal und gibt durch Durchführen der Identifikation einer Spitzenposition der Schaufel ein Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal aus, das ein Identifikationsergebnis angibt.

[0018] Die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 berechnet eine Schwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, indem sie das Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal erhält.

[0019] Unter Verwendung von Fig. 2A und 2B kann eine Beschreibung des Vorgangs zur Identifikation der Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 im Fall der Verwendung eines Wirbelstrom-Verschiebungssensors 11 als kontaktloser Verschiebungssensor 3 vorgenommen werden.

[0020] Da eine Schaufelreihe der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 durch den Bereich an der Vorderseite des Wirbelstrom-Verschiebungssensors 11 verläuft, während sie in eine Richtung gedreht und bewegt wird, die in Fig. 2A durch einen Pfeil veranschaulicht ist, ist es möglich, von dem Wirbelstrom-Verschiebungssensor 11 eine wie in Fig. 2B veranschaulichte Ausgangsspannungswellenform zu erhalten. Hier entspricht eine Feststellposition der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 durch den Wirbelstrom-Verschiebungssensor 11, die in Fig. 2A durch ein Quadrat angegeben ist, einer Position, die in der Ausgangsspannungswellenform in Fig. 2B durch ein Quadrat angegeben ist.

[0021] Ferner entsprechen Spitzenpositionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, die in Fig. 2A durch Punkte 2a1, 2a2, 2a3 angegeben sind, untersten Spitzenwerten der Ausgangsspannungswellenform, die in Fig. 2B durch Punkte 101, 102, 103 angegeben sind.

[0022] Die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 4 nimmt die Identifikation der Spitzenposition der Schaufel aus dem Spitzenwert der durch den Wirbelstrom-Verschiebungssensor 11 bereitgestellten Ausgangsspannungswellen form vor und gibt das Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal aus, um es der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 bereitzustellen.

[0023] Unter Verwendung von Fig. 3A und 3B wird ein Verfahren zur Berechnung der Schaufelschwingung mit der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 beschrieben.

[0024] Wie in Fig. 3A veranschaulicht ist, schwankt der Abstand X von den durch die Punkte 2a1, 2a2, 2a3, 2a4, 2a5, 2a6, 2a7 angegebenen Spitzenpositionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 zu dem Wirbelstrom-Verschiebungssensor 11, wenn an der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 eine Schwingung auftritt. Diese Schwankung wird zu einer Schwankung des untersten Spitzenwerts der Ausgangsspannungswellenform, der wie unter Verwendung von Fig. 2B beschrieben durch die Punkte 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 angegeben ist. Entsprechend wird die Spannung, die der von der Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 4 ausgegebenen Spitzenposition der Schaufel entspricht, in der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 in einen relativen Abstand zwischen der Spitzenposition der Schaufel und dem Wirbelstrom-Verschiebungssensor 11 umgewandelt und der erhaltene relative Abstand wie in Fig. 3B veranschaulicht in chronologischer Reihenfolge aufgezeichnet. Aus den wie oben beschrieben aufgezeichneten chronologischen Daten können die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 berechnet werden.

[0025] Nach der ersten Ausführungsform können die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit dem Wirbelstrom-Verschiebungssensor direkt gemessen wird.

[0026] Bei der ersten Ausführungsform wird der Wirbelstrom-Verschiebungssensor 11 als ein Beispiel für den kontaktlosen Verschiebungssensor 3 verwendet. Es besteht hier jedoch keine Beschränkung auf Obiges; es ist nur die Fähigkeit erforderlich, eine Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 auf eine kontaktlose Weise zu messen. Zum Beispiel kann eine Lichtleitfaser oder dergleichen verwendet werden. Im Fall der Verwendung einer Lichtleitfaser kommt es im Gegensatz zu einem Wirbelstrom-Verschiebungssensor zu einer derartigen Beziehung, dass der Ausgang mit einer Abnahme des Abstands zu der sich bewegenden Turbinenschaufel grösser wird.

Zweite Ausführungsform [0027] Fig. 4 veranschaulicht einen Aufbau einer Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier sind den gleichen baulichen Bestandteilen wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verliehen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.

[0028] Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform wird nur der kontaktlose Verschiebungssensor 3 verwendet. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich davon in dem Punkt, dass entlang einer Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren 3 angeordnet sind.

[0029] Hier sind wie in Fig. 4 veranschaulicht vier kontaktlose Verschiebungssensoren 3a, 3b, 3c, 3d entlang der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 angeordnet. Der Einrichtung der vier kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a, 3b, 3c, 3d entsprechend sind vier Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 4a, 4b, 4c, 4d und vier Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d jeweils auf eine gesonderte Weise eingerichtet. Ferner ist eine Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 6 bereitgestellt, die eine Schwingungsmoduszahl identifiziert, indem sie von den Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d Schaufelschwingungssignale erhält, die die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 angeben.

[0030] Die kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a, 3b, 3c, 3d messen jeweils den Abstand zu der rotierenden sich bewegenden Turbinenschaufel 2, und die erhaltenen Verschiebungsmesssignale werden jeweils in die entsprechenden Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 4a, 4b, 4c, 4d eingegeben. Die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 4a, 4b, 4c, 4d geben jeweils Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale, die die Spitzenpositionen der Schaufel, welche jeweils auf Basis der Spannungswellenform des Verschiebungsmesssignals identifiziert wurden, angeben, an die entsprechenden Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d aus.

[0031] Die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d berechnen auf Basis der erhaltenen Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale, die die jeweiligen Spitzenpositionen der Schaufel zeigen, die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, und das erhaltene Ergebnis wird an die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung ausgegeben.

[0032] Die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 6 identifiziert auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz, die an den umfänglichen Positionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, an denen die kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet sind, festgestellt wurden, die Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel 2.

[0033] Nach der zweiten Ausführungsform können ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit den kontaktlosen Verschiebungssensoren direkt gemessen wird. Zusätzlich kann unter Verwendung der mehreren kontaktlosen Verschiebungssensoren die Schwingungsmoduszahl identifiziert werden.

[0034] Es müssen doppelt so viele kontaktlose Verschiebungssensoren vorhanden sein wie die Schwingungsmoduszahl, die beobachtet werden muss. Zum Beispiel sind vier Stück der kontaktlosen Verschiebungssensoren erforderlich, um einen Modus der zweiten Ordnung zu beobachten. Hier verursacht die Erhöhung der Anzahl der kontaktlosen Verschiebungssensoren einen Kostenanstieg, da es nötig ist, die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen und die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen jeweils in der gleichen Anzahl wie der obigen einzurichten. Entsprechend ist es nötig, diese Kosten zu bewerten, wenn die Schwingungsmoduszahl, deren Beobachtung erforderlich ist, festgelegt wird.

Dritte Ausführungsform [0035] Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 5A, die eine Vorderansicht und ein Blockdiagramm ist, und Fig. 5B, die eine Seitenansicht ist, welche ihren Aufbau zeigt, beschrieben.

[0036] Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, ist der kontaktlose Verschiebungssensor 3 so angebracht, dass er parallel zu der Drehwelle 1 der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 liegt. Im Gegensatz dazu ist eine dritte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner kontaktloser Verschiebungssensor 3 an einem Drehwerkzeug 7 eingerichtet ist, das rechtwinkelig zu der Drehwelle 1 liegt und fähig ist, so angetrieben zu werden, dass es sich koaxial mit der Drehwelle 1 dreht. Hier sind den gleichen baulichen Bestandteilen wie bei der oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verliehen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.

[0037] Aufgrund des Umstands, dass der kontaktlose Verschiebungssensor 3 bewegt wird, während das Drehwerkzeug 7 drehend angetrieben wird, kann eine Schwingung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 durch den kontaktlosen Verschiebungssensor 3 an verschiedenen Positionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, die den gleichen Radius aufweisen, gemessen werden. Im Besonderen wird die Messung so durchgeführt, dass der kontaktlose Verschiebungssensor 3 unter Verwendung des Drehwerkzeugs 7 an eine gewünschte Position bewegt wird, während die sich bewegende Turbinenschaufel 2 rotiert. Durch Obiges kann der einzelne kontaktlose Verschiebungssensor 3 Funktionsweisen und Wirkungen bereitstellen, die jenen im Fall der Messung einer Schwingung an mehreren Positionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 unter Verwendung mehrerer kontaktloser Verschiebungssensoren 3 ähnlich sind.

[0038] Ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform wird der Verschiebungsmesssignalausgang von dem kontaktlosen Verschiebungssensor 3 der Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 4 bereitgestellt und wird die Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 identifiziert. Dann wird das Ergebnis davon der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 als das Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal bereitgestellt und werden die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 berechnet. Ferner identifiziert die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 4 ähnlich wie bei der oben erwähnten zweiten Ausführungsform die Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 durch den Verschiebungsmesssignalausgang von dem kontaktlosen Verschiebungssensor 3, der an verschiedene Positionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, die den gleichen Radius aufweisen, bewegt wird. Dann berechnet die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz, und identifiziert die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 6 darauf beruhend die Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel 2.

[0039] Nach der dritten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit dem kontaktlosen Verschiebungssensor direkt gemessen wird. Und da es ähnlich wie im Fall der Verwendung der mehreren kontaktlosen Verschiebungssensoren möglich ist, die Schwingungsmoduszahl mit dem einzelnen kontaktlosen Verschiebungssensor zu identifizieren, kann eine Kostenverringerung erreicht werden.

Vierte Ausführungsform [0040] Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 6, die ihren Aufbau zeigt, beschrieben.

[0041] Bei der oben erwähnten dritten Ausführungsform ist der einzelne kontaktlose Verschiebungssensor 3 an dem Drehwerkzeug 7 eingerichtet, das rechtwinkelig zu der Drehwelle 1 liegt und fähig ist, so angetrieben zu werden, dass es sich koaxial mit der Drehwelle 1 dreht. Im Gegensatz dazu ist die vierte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drehwerkzeug 7, das rechtwinkelig zu der Drehwelle 1 liegt und fähig ist, so angetrieben zu werden, dass es sich koaxial mit der Drehwelle 1 dreht, mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h eingerichtet sind. Gemäss dem Obigen sind den acht kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h entsprechend jeweils acht Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h und acht Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h eingerichtet. Zusätzlich ist die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 6 eingerichtet. Hier sind den gleichen baulichen Bestandteilen wie bei der oben erwähnten ersten bis dritten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verliehen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt.

[0042] Von den acht kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a bis 3h werden Verschiebungssignale an entsprechenden Positionen ausgegeben, und durch die entsprechenden Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 4a bis 4h werden Schaufelspitzenpositionen identifiziert. Das Ergebnis davon wird den Schaufelschwingungsberechnungsvorrich tungen 5a bis 5h bereitgestellt, und die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 werden berechnet; und dann wird durch die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 6 die Schwingungsmoduszahl identifiziert.

[0043] Nach der vierten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit den kontaktlosen Verschiebungssensoren direkt gemessen wird. Und aufgrund des Umstands, dass die Schwingung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 durch die kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a bis 3h an unterschiedlichen Positionen mit dem gleichen Radius gemessen werden, während das Drehwerkzeug 7 zur Drehung angetrieben wird, können ähnliche Wirkungen wie in dem Fall der Erhöhung der Anzahl der kontaktlosen Verschiebungssensoren 3 erhalten werden, während durch eine Verringerung der Anzahl der kontaktlosen Verschiebungssensoren 3 die Kosten verringert werden.

[0044] Bei der vierten Ausführungsform sind die acht kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a bis 3h eingerichtet, deren jeweilige Positionen überdies durch das Drehwerkzeug 7 bewegt werden. Entsprechend kann die Schwingungsmoduszahl, die ein Modus der vierten Ordnung oder höher ist, festgestellt werden. Fünfte Ausführungsform [0045] Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 7, die ihren Aufbau zeigt, beschrieben werden.

[0046] Die fünfte Ausführungsform ist so aufgebaut, dass sie zumindest zwei der kontaktlosen Verschiebungssensoren 3 umfasst, die in dem Aufbau der oben erwähnten vierten Ausführungsform so angeordnet sind, dass sie sich entlang der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 nebeneinander befinden. Der Rest des Aufbaus ist der gleiche wie bei der oben erwähnten vierten Ausführungsform, und seine Beschreibung wird nicht wiederholt werden.

[0047] Aufgrund des Umstands, dass sich zumindest zwei der kontaktlosen Verschiebungssensoren 3 nebeneinander befinden, werden jeweils Messsignale von Verschiebungen an zwei benachbarten Messpunkten an die anschliessenden entsprechenden Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen ausgegeben. In einer Verschiebungskurve, die die durch das Verschiebungsmesssignal angegebene Verschiebung in der Drehachsenrichtung zeigt, sind die beiden benachbarten Positionen, die durch Punkte 111, 112 angegeben sind, wie in Fig. 7 veranschaulicht bestimmt. Entsprechend ist es möglich, eine Verschiebungskurve zu identifizieren, die der Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 entspricht.

[0048] Das heisst, aufgrund des Umstands, dass zumindest zwei der kontaktlosen Verschiebungssensoren 3 in einem Abstand an der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 angeordnet sind, der einem Halbzyklus der Verschiebungskurve entspricht, welche einer zu messenden Schwingungsmoduszahl entspricht, ist es möglich, die Verschiebungskurve, die der Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 entspricht, zu identifizieren.

[0049] Nach der fünften Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit den kontaktlosen Verschiebungssensoren direkt gemessen wird. Zusätzlich kann durch benachbartes Anordnen von zumindest zwei der kontaktlosen Verschiebungssensoren 3 die Verschiebungskurve, die der Schwingungsmoduszahl entspricht, identifiziert werden.

Sechste Ausführungsform [0050] Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 8, die ihren Aufbau zeigt, beschrieben.

[0051] Eine sechste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Drehwelle 1 eine Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 8 eingerichtet ist, und dass zusätzlich zu dem Aufbau der oben erwähnten ersten Ausführungsform eine Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung 12, die auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz, welche von der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 ausgegeben werden, eine Resonanzfrequenz feststellt, eingerichtet ist. Der Rest des Aufbaus ist der gleiche wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform, und seine Beschreibung wird nicht wiederholt werden, da den gleichen baulichen Bestandteilen die gleichen Bezugszeichen verliehen sind.

[0052] Aufgrund des Umstands, dass die Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung 12 die Schwingungsamplitude der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 zu jener Zeit feststellt, zu der die entsprechend gemessene und durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 5 berechnete Schwingungsamplitude maximal wird, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 1 durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 8 allmählich verändert wird, ist es möglich, die Resonanzfrequenz zu der Zeit zu erhalten, zu der an der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 eine Resonanzerscheinung auftritt.

[0053] Nach der sechsten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit dem kontaktlosen Verschiebungssensor direkt gemessen wird. Zusätzlich kann durch das Einrichten der Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung an der Drehwelle die Resonanzfrequenz erhalten werden.

Siebente Ausführungsform [0054] Unter Verwendung von Fig. 9 wird eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

[0055] Die siebente Ausführungsform weist einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 8 veranschaulichte oben erwähnte sechste Ausführungsform auf, weshalb die redundante Beschreibung nicht wiederholt werden wird.

[0056] Bei dem in Fig. 8 veranschaulichten Aufbau wird zuerst die Schwingungsamplitude, die zu jener Zeit, wenn die sich bewegende Turbinenschaufel 2 mit einer vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht wird, gemessen und berechnet wird, in der Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung 12 als Bezugsschwingungsamplitude gespeichert.

[0057] Als nächstes wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 1 durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 8 verändert und berechnet die Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung 12 einen Amplitudenunterschiedswert zwischen der Bezugsschwingungsamplitude und der zu dieser Zeit gemessenen und berechneten Schwingungsamplitude. Jedes Mal, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit verändert wird, muss der Amplitudenunterschiedswert zwischen der Bezugsschwingungsamplitude und der Schwingungsamplitude zu dieser Zeit durch den oben erwähnten Vorgang berechnet werden. Fig. 9 zeigt eine Kurve, in der die wie oben beschrieben erhaltenen Amplitudenunterschiedswerte in Bezug auf die Umdrehungsgeschwindigkeit durch Punkte 121, 122, 123, ... dargestellt sind.

[0058] Die Resonanzfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 kann durch die Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung 12 auf Basis eines Maximalwerts, der in der Kurve durch den Punkt 124 angegeben ist, oder eines Minimalwerts (nicht veranschaulicht) berechnet werden.

[0059] Hier werden aufgrund der Durchführung des Prozesses zum Erhalt des oben erwähnten Amplitudenunterschiedswerts für jede Turbinenschaufel 2 Messfehler, die durch einen Anbringungsfehler und einen geometrischen Fehler jeder Turbinenschaufel 2 verursacht werden, ausgelöscht.

[0060] Ferner wird der Prozess zum Erhalt des oben erwähnten Amplitudenunterschiedswerts jedes Mal, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 1 verändert wird, der Reihe nach durchgeführt. Entsprechend werden Messfehler, die durch Einflüsse wie etwa eine Wärmeausdehnung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2, welche auftritt, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit verändert wird, eine Ausdehnung aufgrund der Zentrifugalkraft, und ein Biegen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 aufgrund der Drehung verursacht werden, ebenfalls ausgelöscht.

[0061] Nach der siebenten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit dem kontaktlosen Verschiebungssensor direkt gemessen wird. Zusätzlich kann durch das Erhalten von Amplitudenunterschiedswerten, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 1 verändert wird, die Resonanzfrequenz erhalten werden.

Achte Ausführungsform [0062] Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 10, die ihren Aufbau zeigt, beschrieben werden.

[0063] Bei einer achten Ausführungsform ist zusätzlich zu dem in Fig. 4 veranschaulichten Aufbau der zweiten Ausführungsform ferner die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 8 an der Drehwelle 1 eingerichtet.

[0064] Fig. 11 veranschaulicht einen Zustand, in dem an der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 eine Resonanzerscheinung auftritt, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 1 durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 8 verändert wird. Hier veranschaulicht Fig. 11 schematisch einen Zustand der Erfassung von Verschiebungen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 in der Drehachsenrichtung in einem Resonanzmodus der dritten Ordnung, der durch eine gestrichelte Linie 131 dargestellt ist, unter Verwendung von vier kontaktlosen Verschiebungssensoren 3a bis 3d. An Positionen, an denen die kontaktlosen Sensoren 3a und 3c angeordnet sind, ist die Amplitude fast null, da sie Schwingungsknoten entspricht. An einer Position, an der der kontaktlose Verschiebungssensor 3b angeordnet ist, erreicht die Amplitude einen Maximalwert, da sie einem Schwingungsbauch entspricht. An einer Position, an der der kontaktlose Verschiebungssensor 3d angeordnet ist, erreicht die Amplitude einen Minimalwert.

[0065] Nach der achten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit den kontaktlosen Verschiebungssensoren direkt gemessen wird. Zusätzlich ist es möglich, den Resonanzmodus zu identifizieren, indem die mehreren kontaktlosen Verschiebungssensoren in passenden Abständen in der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 angeordnet werden, und ferner die Schwingungsamplitude zu jener Zeit zu erhalten, zu der die Resonanzerscheinung durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 8 erzeugt wird.

Neunte Ausführungsform [0066] Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 12 und 13, die ihren Aufbau zeigen, beschrieben werden.

[0067] Wie in Fig. 12 veranschaulicht umfasst eine neunte Ausführungsform zusätzlich zu dem in Fig. 1 veranschaulichten Aufbau der ersten Ausführungsform eine Winkelregulierungsvorrichtung 9, die einen Winkel des kontaktlosen Verschiebungssensors 3 reguliert. Den gleichen baulichen Bestandteilen wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform sind die gleichen Bezugszeichen verliehen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.

[0068] I m Allgemeinen wird ein kontaktloser Verschiebungssensor verwendet, um einen Abstand zu einer parallelen flachen Platte zu messen, und erreicht seine Ausgangsspannung das Maximum, wenn ein relativer Winkel in Bezug auf eine Zielebene senkrecht ist.

[0069] Die Ausgangsspannung, die erhalten wird, wenn der kontaktlose Verschiebungssensor 3 wie in Fig. 13A veranschaulicht einen von 90° verschiedenen Winkel Θ1 in Bezug auf eine Ebene der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 aufweist, ist in Fig. 13C durch die Linie 131 gezeigt. Ferner ist die Ausgangsspannung, die erhalten wird, wenn der kontaktlose Verschiebungssensor 3 wie in Fig. 13B veranschaulicht einen Winkel von 90° in Bezug auf die Ebene der sich bewegenden Turbinenschaufel 3 aufweist, in Fig. 13C durch die Linie 132 gezeigt. Um die maximale Ausgangsspannung als Linie 132 zu erhalten, muss der kontaktlose Verschiebungssensor 3 in 90° in Bezug auf die Ebene der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 angeordnet werden.

[0070] Zum Beispiel befindet sich der kontaktlose Verschiebungssensor 3 in einem Fall, in dem der kontaktlose Verschiebungssensor 3 so angeordnet ist, dass er parallel zu der Drehwelle 1 liegt, in einem Zustand, in dem er nicht in 90° in Bezug auf die Ebene der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 angeordnet ist, wenn die Ebene der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 ungefähr um 10° in Bezug auf die Drehwelle 1 geneigt ist.

[0071] Entsprechend wird der relative Winkel in Bezug auf die sich bewegende Turbinenschaufel 2 durch vorheriges Regulieren des Winkels des kontaktlosen Verschiebungssensors 3 unter Verwendung der Winkelregulierungsvorrichtung 9, bevor die Messung begonnen wird, so eingerichtet, dass er 90° beträgt.

[0072] Nach der neunten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit dem kontaktlosen Verschiebungssensor direkt gemessen wird. Zusätzlich kann der Ausgang des kontaktlosen Verschiebungssensors maximiert werden.

[0073] Bei der neunten Ausführungsform kann die Winkelregulierungsvorrichtung 9 nicht nur zu dem Aufbau der oben erwähnten Ausführungsform, sondern auch zu den Aufbauten der oben erwähnten zweiten bis achten Ausführungsform hinzugefügt werden.

Zehnte Ausführungsform [0074] Eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Fig. 14, die ihren Aufbau zeigt, beschrieben werden.

[0075] Eine zehnte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Aufbau der oben erwähnten ersten Ausführungsform eine Abstandsregulierungsvorrichtung 10 an dem kontaktlosen Verschiebungssensor 3 angebracht ist. Hier sind den gleichen baulichen Bestandteilen die gleichen Bezugszeichen verliehen und wird ihre Beschreibung nicht wiederholt werden.

[0076] Im Allgemeinen ist bei einem kontaktlosen Verschiebungssensor die Grösse des Ausgangs zu einem Abstand in Bezug auf ein Objekt proportional und wird der messbare Abstand im Voraus bestimmt. Entsprechend wird wie durch einen Pfeil in Fig. 14 veranschaulicht der Abstand X durch Bewegen des kontaktlosen Verschiebungssensors 3 in der Drehachsenrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 reguliert, bevor die Messung begonnen wird, so dass die gewünschte Grösse des Ausgangs erhalten werden kann.

[0077] Nach der zehnten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung mit dem kontaktlosen Verschiebungssensor direkt gemessen wird. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand zwischen der sich bewegenden Turbinenschaufel 2 und dem kontaktlosen Verschiebungssensor 3 so zu regulieren, dass von dem kontaktlosen Verschiebungssensor 3 die gewünschte Grösse des Ausgangs erhalten werden kann.

[0078] Bei der zehnten Ausführungsform kann die Abstandsregulierungsvorrichtung 10 nicht nur zu dem Aufbau der oben erwähnten Ausführungsform, sondern auch zu den Aufbauten der oben erwähnten zweiten bis neunten Ausführungsform hinzugefügt werden.

Elfte Ausführungsform [0079] Fig. 15 ist eine. Vorderansicht und Fig. 16 ist eine Seitenansicht einer sich bewegenden Turbinenschaufel 202, wobei ein Aufbau einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird.

[0080] Um Verschiebungen in einer Drehachsenrichtung der an einer Drehwelle 201 angebrachten sich bewegenden Turbinenschaufel 202 zu messen, sind mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d in vorherbestimmten Abständen in einer Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 auf dem gleichen Radius angeordnet.

[0081] Verschiebungsmesssignale, die von den jeweiligen kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d ausgegeben werden, werden in entsprechende Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 204a, 204b, 204c, 204d eingegeben. Dann wird die Identifikation der Spitzenpositionen der Turbinenschaufel 202 durchgeführt und werden Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale, die ihr Ergebnis angeben, ausgegeben.

[0082] Die Spitzenpositionsidentifikationssignale werden entsprechenden Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 205a, 205b, 205c, 205d bereitgestellt, und die Schwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 werden berechnet und an eine Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 ausgegeben.

[0083] In der Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 wird auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz an jeder Anordnungsposition der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d eine Schwingungsmoduszahl erhalten.

[0084] Hier wird unter Verwendung von Fig. 17A und 17B ein Verfahren zur Identifikation der Schaufelspitzenpositionen in den Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 204a, 204b, 204c, 204d beschrieben.

[0085] Wie in Fig. 17A veranschaulicht wird eine Schaufelreihe der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 gedreht und in eine durch einen Pfeil gezeigte Richtung bewegt. Aufgrund des Umstands, dass die Schaufelreihe der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 durch den Bereich an der Vorderseite beispielsweise des kontaktlosen Verschiebungssensors 203a unter den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d verläuft, wird von dem kontaktlosen Verschiebungssensor 203a ein Verschiebungsmesssignal mit einer wie in Fig. 17B veranschaulichten Spannungswellenform ausgegeben. Hier entspricht eine durch ein Quadrat in Fig. 17A angegebene Feststellposition der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 durch den kontaktlosen Verschiebungssensor 203a einer Position, die in der Ausgangsspannungswellenform in Fig. 17B durch ein Quadrat angegeben ist.

[0086] Ferner entsprechen Spitzenpositionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 202, die in Fig. 17A durch Punkte 202a1,202a2, 202a3 angegeben sind, untersten Spitzenwerten der Ausgangsspannungswellenform, die in Fig. 17B durch Punkte 301,302, 303 angegeben sind.

[0087] Unter Verwendung von Fig. 18A und 18B wird ein Verfahren zur Berechnung der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz der Turbinenschaufel 202 mit der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 205 beschrieben werden.

[0088] Wie in Fig. 18A veranschaulicht schwankt der Abstand X von den durch die Punkte 202a1,202a2, 202a3, 202a4, 202a5, 202a6, 202a7 angegebenen Spitzenpositionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 zu dem kontaktlosen Verschiebungssensor 203a, wenn an der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 eine Schwingung auftritt. Diese Schwingung wird zu der Schwingung des unter Verwendung von Fig. 17B beschriebenen untersten Spitzenwerts der Ausgangsspannungswellenform, der durch die Punkte 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307 angegeben ist. Entsprechend wird die Spannung, die dem Schaufelspitzenpositionsausgang von der Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 204a entspricht, in der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung 205a in einen relativen Abstand zwischen der Schaufelspitzenposition und dem kontaktlosen Verschiebungssensor 203a umgewandelt und wird der erhaltene relative Abstand wie in Fig. 18B gezeigt in chronologischer Reihenfolge aufgezeichnet. Aus den chronologischen Daten, die wie oben beschrieben aufgezeichnet wurden, können die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 berechnet werden.

[0089] Ferner ist die elfte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass zu der Zeit der Identifikation von Spitzenpositionen der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 in den Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 204a, 204b, 204c, 204d jeweils eine Kurvenanpassung durchgeführt wird.

[0090] In Fig. 19A wird der Abstand zu der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 (zum Beispiel durch den kontaktlosen Verschiebungssensor 203a) unter den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d gemessen. Abstände zu nicht kontinuierlichen Schaufelmesspositionen 202a11,202a12, 202a13, 202a15, die dem Abtasttiming an der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 entsprechen, werden gemessen, wenn die sich bewegende Turbinenschaufel 202 durch den Bereich an der Vorderseite des kontaktlosen Verschiebungssensors 203a verläuft, und es werden Verschiebungsmesssignale ausgegeben.

[0091] Wenn die Verschiebungsmesssignale in die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung 204a eingegeben werden, werden Messwerte an den nicht kontinuierlichen Messpositionen 202a11, 202a12, 202a13, 202a15 abgetastet und gespeichert.

[0092] Dann wird aufgrund des Umstands, dass zum Beispiel unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate oder dergleichen, um mittels Messwerten an den jeweiligen Schaufelmesspositionen 202a11, 202a12, 202a13, 202a15 zwischen diesen Positionen zu interpolieren, eine Kurvenanpassung vorgenommen wird, eine wie durch eine gestrichelte Linie veranschaulichte Kurve S erhalten. Aus dem Spitzenwert der Kurve S wird eine berechnete Schaufelspitzenidentifikationsposition 202a14 erhalten.

[0093] Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 hoch wird, wird es schwierig, eine Schaufelspitzenpositionsidentifikation unter Verwendung eines kontaktlosen Verschiebungssensors durchzuführen. Entsprechend werden Spannungswerte von Verschiebungsmesssignalen erhalten, indem sie durch den kontaktlosen Verschiebungssensor an mehreren Messpositionen in der Nähe der Schaufelspitze abgetastet werden, und wird an diesen Werten eine Kurvenanpassung vorgenommen. Es ist möglich, die Genauigkeit der Schaufelspitzenpositionsidentifikation zu verbessern, indem der Spitzenwert der wie oben beschrieben erhaltenen Kurve S als die Schaufelspitzenposition identifiziert wird. Obwohl die Genauigkeit der Schaufelspitzenpositionsidentifikation mit einer Erhöhung der Abtastfrequenz verbessert wird, kann die Abtastfrequenz in Anbetracht der Verarbeitungszeit und der Kosten bei einer Zunahme der Verarbeitungsmenge zum Beispiel auf die Grössenordnung von einigen hundert kHz eingerichtet werden.

[0094] Nach der elften Ausführungsform können die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der Schaufel in der Drehachsenrichtung anstelle durch Messen des Schaufeldurchgangstimings bei einer Ansprechfrequenz in der Grössenordnung von einigen hundert kHz genau gemessen wird.

[0095] Hier sind für die Durchführung der Kurvenanpassung an Messwerten Daten, die ein Profil der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 angeben, im Voraus in einer Speichereinheit (nicht dargestellt) oder dergleichen gespeichert und wird die Kurvenanpassung unter Verwendung der Daten durchgeführt, so dass das Kurvenprofil der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 genau erhalten werden kann. Und obwohl sich die Form der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 gemäss dem Betriebszustand verändert, kann die Identifikation der Schaufelspitzenposition ferner durch Speichern von Profildaten in jedem Betriebszustand so durchgeführt werden, dass das Kurvenprofil genauer erhalten wird.

Zwölfte Ausführungsform [0096] Fig. 20 ist eine Vorderansicht und Fig. 21 ist eine Seitenansicht der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 bei der Veranschaulichung eines Aufbaus einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

[0097] Die zwölfte Ausführungsform unterscheidet sich von dem oben erwähnten Aufbau der elften Ausführungsform in dem Punkt, dass ferner eine Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 208 zur Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 201 eingerichtet ist. Gleichen baulichen Bestandteilen wie bei der oben erwähnten elften Ausführungsform sind die gleichen Bezugszeichen verliehen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt werden.

[0098] Wenn die Drehwelle 201 mit einer vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht wird, wird die Identifikation der Schaufelspitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 jeweils in den Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 204a, 204b, 204c, 204d durchgeführt und werden die Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale ausgegeben. Ähnlich wie bei der oben erwähnten elften Ausführungsform werden die Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale den entsprechenden Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 205a, 205b, 205c, 205d bereitgestellt und werden die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 berechnet und an die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 ausgegeben.

[0099] Die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 erhält die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz von den Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 205a, 205b, 205c, 205d und erhält die Verschiebungsmesssignale, die von den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d ausgegeben werden.

[0100] In der Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 werden Daten, die die in den Verschiebungsmesssignalen enthaltenen Schaufelspitzenpositionen angeben, für jede Schaufel der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 sortiert und wird eine Bestimmung der Resonanzmoduszahl durchgeführt. Im Besonderen werden für jede Schaufel Verschiebungsmesswerte, die erhalten werden, während die Schaufeln der Reihe nach durch den Bereich an der Vorderseite der jeweiligen kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d verlaufen, gesammelt.

[0101] Wenn eine Resonanzerscheinung auftritt, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehwelle 201 durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 208 verändert wird, wird wie in Fig. 22 veranschaulicht eine Kurve erhalten, in der sich die Verschiebung regelmässig verändert, während eine bestimmte Schaufel eine Umdrehung ausführt. Eine Kurve der Verschiebungsveränderung ist an eine Sinuskurve angenähert. In der Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 wird an den nicht kontinuierlichen Verschiebungsmesswerten, die durch Abtasten erhalten wurden, eine Kurvenanpassung durchgeführt und der Resonanzmodus identifiziert.

[0102] Auf diese Weise können die für die Messung erforderlichen Kosten verringert werden, da die Anzahl der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203 verringert werden kann, indem an den nicht kontinuierlichen Messwerten eine Kurvenanpassung in eine Sinuskurve in einem Resonanzzustand durchgeführt wird.

[0103] Nach der zwölften Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten elften Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der Schaufel in der Drehach senrichtung anstelle durch Messen des Schaufeldurchgangstimings bei einer Ansprechfrequenz in der Grössenordnung von einigen hundert kHz genau gemessen wird. Zusätzlich kann das Durchführen einer Kurvenanpassung an den nicht kontinuierlichen Verschiebungsmesswerten in eine Sinuskurve in einem Resonanzzustand zu einer Kostenverringerung beitragen, indem die Anzahl der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203 verringert wird.

Dreizehnte Ausführungsform [0104] Unter Verwendung von Fig. 23 wird eine dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Entlang der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 sind sechzehn kontaktlose Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, ..., 203p angeordnet.

[0105] Ferner ist eine Rotationssynchronisationsimpulserzeugungsvorrichtung 211 an einer vorherbestimmten Position der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 eingerichtet. Jedes Mal, wenn eine beliebige Schaufel der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 durch die vorherbestimmte Position verläuft, wird ein Rotationssynchronisationsimpuls erzeugt und den jeweiligen kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, ...m 203p bereitgestellt.

[0106] Gemäss dem Obigen werden in den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203p die Verschiebungsmesssignale, die einen Abstand (eine Verschiebung) zu der rotierenden sich bewegenden Turbinenschaufel zu der Zeit des Empfangs der Rotationssynchronisationssignals angeben, erzeugt und ausgegeben.

[0107] Die ausgegebenen Verschiebungsmesssignale werden jeweils der gleichen Anzahl von Vorrichtungen 212a, 212b, 212c, ..., 212p zur Messung eines identischen Punkts der Schaufel, die den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, ..., 203p entsprechen, bereitgestellt. In den Vorrichtungen 212a, 212b, 212c, ..., 212p zur Messung eines identischen Punkts der Schaufel werden auf Basis der Verschiebungsmesssignale Abstände zu identischen Punkten der rotierenden sich bewegenden Turbinenschaufel 202 gemessen und Signale der Verschiebung des identischen Punkts ausgegeben. Auf diese Weise werden die Signale der Verschiebung des identischen Punkts jeweils von den Vorrichtungen 212a, 212b, 212c, ..., 212p zur Messung eines identischen Punkts der Schaufel ausgegeben und einer Schaufelbezugssortiervorrichtung 213 bereitgestellt.

[0108] In der Schaufelbezugssortiervorrichtung 213 werden die bereitgestellten sechzehn Signale der Verschiebung des identischen Punkts für jede Schaufel der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 sortiert und als chronologisches Verschiebungssignal ausgegeben, um einer FET-Berechnungsvorrichtung 214 bereitgestellt zu werden.

[0109] Die FET-Berechnungsvorrichtung 214 führt an dem chronologischen Verschiebungssignal, das gemäss jeder Schaufel sortiert wurde, eine schnelle Fourier-Transformation durch. Das erhaltene Ergebnis wird als Schnelle-Fourier-Transformation-Ergebnissignal einer Campbell-Diagramm-Erzeugungsvorrichtung 215 bereitgestellt.

[0110] Die Campbell-Diagramm-Erzeugungsvorrichtung 26 erzeugt auf Basis des Signals des Schnelle-Fourier-Transfor-mation-Ergebnissignals ein nachstehend unter Verwendung von Fig. 26 beschriebenes Campbell-Diagramm und bewertet Schwingungseigenschaften der sich bewegenden Turbinenschaufel 202. Das Ergebnis davon wird als Bewertungsergebnissignal nach aussen ausgegeben.

[0111] Wie in Fig. 24A veranschaulicht, müssen Verschiebungen von identischen Punkten 202a1, 202a2, 202a3 der jeweiligen Schaufeln der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 gemessen werden. Entsprechend werden Verschiebungen der Punkte 301, 302, 303, die den identischen Punkten 202a1,202a2, 202a3 der entsprechenden Schaufeln in den Verschiebungsmesssignalen, welche von den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, ..., 203p ausgegeben werden, entsprechen, wie in Fig. 24A veranschaulicht durch Verwenden von Rotationssynchronisationsimpulsen bestimmt. Gemäss dem Obigen werden Verschiebungen der identischen Punkte der jeweiligen Schaufeln in den Vorrichtungen 212a bis 212p zur Messung eines identischen Punkts der Schaufel gemessen.

[0112] Dann wird die Messung durchgeführt, während die Umdrehungsgeschwindigkeit durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung 208 allmählich erhöht wird, und sollen ein Resonanzpunkt und ein Resonanzmodus erhalten werden.

[0113] Im Allgemeinen sind 2 x N Stück Sensoren nötig, um einen Resonanzmodus der N-ten Ordnung (N ist eine positive ganze Zahl) zu messen. Da bei der dreizehnten Ausführungsform die sechzehn kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203p verwendet v/erden, können Resonanzmoden bis zu der achten Ordnung erfasst werden.

[0114] Fig. 25 zeigt die Beziehung der Schwingungsamplitude in Bezug auf Frequenzen, die durch Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation mit der FET-Berechnungsvorrichtung 214 an den durch die Schaufelbezugssortiervorrichtung 213 erzeugten Verschiebungsmesssignalen an den identischen Punkten der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 erhalten werden. Der Resonanzpunkt ist durch eine Zeit mit der maximalen Schwingungsamplitude bezeichnet, und die Frequenz an diesem Punkt ist die Resonanzfrequenz.

[0115] Die oben beschriebene schnelle Fourier-Transformation muss für jede Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 durchgeführt werden. Das erhaltene Ergebnis ist in Fig. 26 als ein Campbell-Diagramm veranschaulicht, das in einer Kurve mit der Umdrehungsgeschwindigkeit als waagerechte Achse und der Schwingungsfrequenz als senkrechte Achse dargestellt ist.

[0116] Das Campbell-Diagramm veranschaulicht Linien, die jeweils ein Vorherbestimmt-faches der jeweiligen Rotationsfrequenzen verbinden. Zum Beispiel bezeichnet die Linie 201Η (H ist eine positive ganze Zahl) eine Linie, die einfache Frequenzen der Rotationsfrequenzen verbindet, bezeichnet die Linie 202H eine Linie, die zweifache Frequenzen der Rotationsfrequenzen verbindet, ..., bezeichnet die Linie 208H eine Linie, die achtfache Frequenzen der Rotationsfrequenzen verbindet.

[0117] Ferner sind die Grössen von weissen Kreisen, die in dem Campbell-Diagramm veranschaulicht sind, zu der Grösse der Schwingungsamplitude proportional. Entsprechend entsprechen die Grössen eines Satzes von weissen Kreisen, die in Fig. 26 senkrecht ausgerichtet sind, jeweils der Schwingungsamplitude von 201H bis 208H bei einer vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit, und entspricht der eine Satz der in der Kurve von Fig. 25 veranschaulichten Schwingungsamplitude bei der vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit.

[0118] In dem Campbell-Diagramm, das wie oben beschrieben durch die Campbell-Diagramm-Erzeugungsvorrichtung 215 erzeugt wurde, wird die Schwingungsfrequenz, bei der die Schwingungsamplitude ungeachtet der Umdrehungsgeschwindigkeit gross wird, als die Resonanzfrequenz an dem Resonanzpunkt angesetzt.

[0119] Nach der dreizehnten Ausführungsform können ähnlich wie bei der oben erwähnten elften Ausführungsform die Zeit und die Kosten, die für die Messung nötig sind, verringert werden, indem die Verschiebung der Schaufel in der Drehachsenrichtung anstelle durch Messen des Schaufeldurchgangstimings bei einer Ansprechfrequenz in der Grössenordnung von einigen hundert kHz genau gemessen wird. Zusätzlich kann durch Erzeugen eines Campbeil-Diagramms die Resonanzfrequenz erhalten werden.

Vierzehnte Ausführungsform [0120] Unter Verwendung von Fig. 27 bis 30 wird eine vierzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

[0121] Eine vierzehnte Ausführungsform weist einen in Fig. 27 veranschaulichten Aufbau auf. Entlang der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 ist ein erster kontaktloser Verschiebungssensor 203a angeordnet, ist ein zweiter kontaktloser Verschiebungssensor 203b in einem Winkelabstand von 22,5° von dem ersten kontaktlosen Verschiebungssensor 203a angeordnet, ist ein dritter kontaktloser Verschiebungssensor 203c in einem Abstand von 45° von dem ersten kontaktlosen Verschiebungssensor 203a angeordnet, und ist ferner ein vierter kontaktloser Verschiebungssensor 203d in einem Abstand von 90° von dem ersten kontaktlosen Verschiebungssensor 203a angeordnet.

[0122] Die von den kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a, 203b, 203c, 203d ausgegebenen Verschiebungsmesssignale werden den Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen 204a, 204b, 204c, 204d, die jeweils dazu entsprechend eingerichtet sind, bereitgestellt, wo jeweils die Identifikation einer Schaufelspitzenposition durchgeführt wird. Das Ergebnis davon wird jeweils als die Schaufelspitzenpositionssignale an die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 205a, 205b, 205c, 205d ausgegeben.

[0123] In den Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen 205a, 205b, 205c, 205d werden auf Basis der Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 berechnet. Das Ergebnis davon wird der Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 als das Schaufelschwingungssignal bereitgestellt.

[0124] Die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung 206 identifiziert auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz an Positionen, an denen die kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d angeordnet sind, den Schwingungsmodus.

[0125] In Fig. 28 geben schwarze Kreise Verschiebungen an, die im Fall des Auftretens eines Resonanzmodus der zweiten Ordnung jeweils durch die kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d, welche mit den oben erwähnten Winkelabständen der Reihe nach entlang der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel 202 angeordnet sind, gemessen werden. Ebenso sind Verschiebungen, die jeweils durch die kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d gemessen werden, in Fig. 29 für den Fall des Auftretens eines Resonanzmodus der vierten Ordnung und in Fig. 30 für den Fall des Auftretens eines Resonanzmodus der achten Ordnung angegeben.

[0126] Bei dem in Fig. 28 gezeigten Resonanzmodus der zweiten Ordnung befinden sich den Anordnungspositionen der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d entsprechend Verschiebungen der Messpunkte 401,402, 403 an der positiven Seite und befindet sich eine Verschiebung des Messpunkts 404 an der negativen Seite.

[0127] Bei dem in Fig. 29 gezeigten Resonanzmodus der vierten Ordnung befinden sich den Anordnungspositionen der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d entsprechend Verschiebungen der Messpunkte 401,402 an der positiven Seite, befindet sich eine Verschiebung des Messpunkts 403 an der negativen Seite, und befindet sich ferner eine Verschiebung des Messpunkts 404 an der positiven Seite.

[0128] Bei dem in Fig. 30 gezeigten Resonanzmodus der achten Ordnung befindet sich den Anordnungspositionen der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d entsprechend eine Verschiebung des Messpunkts 401 an der positiven Seite, eine Verschiebung des Messpunkts 402 an der negativen Seite, eine Verschiebung des Messpunkts 403 an der positiven Seiten und eine Verschiebung des Messpunkts 404 an der positiven Seite.

Claims (14)

1. [0129] Auf diese Weise ist es möglich, leicht zu bestimmen, welcher Resonanzmodus auftritt. [0130] Um einen Resonanzmodus bis zu der achten Ordnung zu erfassen, ist hier der Mindestabstand der Anordnung der kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d auf 22,5°, das heisst, einen Halbzyklus des Resonanzmodus der achten Ordnung, eingerichtet. Aufgrund dieser Anordnung mit den obigen Abständen kann ein Schwingungsknoten in dem Schwingungsmodus der achten Ordnung beständig erfasst werden. [0131] Ferner kann aufgrund des Umstands, dass die kontaktlosen Verschiebungssensoren 203a bis 203d in Abständen angeordnet sind, bei denen es sich um gleichmässige Vielfache des Mindestabstands von 22,5° handelt, ein Schwingungsknoten eines Schwingungsmodus einer niedrigeren Ordnung erfasst werden. [0132] Nach der vierzehnten Ausführungsform kann die Resonanzmoduszahl wirksam erfasst werden, während die Anzahl der kontaktlosen Verschiebungssensoren verglichen mit einem Fall, in dem die kontaktlosen Verschiebungssensoren in regelmässigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, verringert wird. Entsprechend ist es möglich, zu einer Kostenverringerung beizutragen. [0133] Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur beispielhaft gezeigt und sollen den Umfang der Erfindungen nicht beschränken. Patentansprüche

   1. Schaufelschwingungsmessvorrichtung, umfassend: mindestens einen kontaktlosen Verschiebungssensor, der ein Verschiebungsmesssignal ausgibt, indem er eine Verschiebung einer sich bewegenden Turbinenschaufel in Drehachsenrichtung misst; mindestens eine Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung, die auf Basis eines Abstands zwischen dem kontaktlosen Verschiebungssensor und der Position der sich bewegenden Spitze der Turbinenschaufel ein Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal ausgibt, um diese Position zu identifizieren, indem sie das von dem kontaktlosen Verschiebungssensor ausgegebene Verschiebungsmesssignal erhält; und mindestens eine Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung, die auf Basis der Veränderung des Abstands zwischen dem kontaktlosen Verschiebungssensor und der Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel in Abhängigkeit der Zeit eine Schwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel zu berechnen vermag, indem sie das von der Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung ausgegebene Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignal zu registrieren vermag, wobei mindestens eine Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtung mittels Interpolation mit Hilfe von mindestens einer Schaufelberechnungsvorrichtung eine Kurve zu erstellen vermag.
2. 2. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren entlang einer Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel angeordnet sind; mehrere Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen und Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen so verknüpft sind, dass sie korrespondieren mit den jeweiligen kontaktlosen Verschiebungssensoren; und ferner eine Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung bereitgestellt ist, die auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel, die durch jede der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen berechnet wurden, eine Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel zu identifizieren vermag.
3. 3. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein einzelner kontaktloser Verschiebungssensor angeordnet ist, ferner umfassend: eine Haltevorrichtung, die den kontaktlosen Verschiebungssensor mit gleichbleibendem Radius in Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel führt; und eine Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung, die auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel, die durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung für jede Position des drehend bewegten kontaktlosen Verschiebungssensors berechnet ist, eine Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel zu bestimmen vermag.
4. 4. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren entlang einer Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel angeordnet sind, ferner umfassend: eine Haltevorrichtung die die kontaktlosen Verschiebungssensoren jeweils drehend mit gleichbleibendem Radius in Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel bewegt; und eine Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung, die auf Basis der Schwingungsamplitude und der Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel, die durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung für jede Position der mehreren mittels der Haltevorrichtung drehend bewegten kontaktlosen Verschiebungssensoren berechnet ist, eine Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel zu bestimmen vermag.
5. 5. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest zwei der mehreren kontaktlosen Verschiebungssensoren so angeordnet sind, dass sie in Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel benachbart sind; und auf Basis der Verschiebungsmesssignale, die von den zumindest zwei kontaktlosen Verschiebungssensoren ausgegeben werden, eine Verschiebungskurve der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung bestimmbar ist.
6. 6. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung, mittels der die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel veränderbar ist; und eine Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung, durch die in einem Resonanzzustand, in dem die durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung berechenbare Schwingungsamplitude der sich bewegenden Turbinenschaufel maximal wird, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung veränderbar ist, eine Resonanzfrequenz erhaltbar ist.
7. 7. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schwingungsamplitude, die durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung berechnet wird, wenn die sich bewegende Turbinenschaufel durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung mit einer vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht wird, in der Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung als Bezugsschwingungsamplitude gespeichert wird; und durch die Resonanzfrequenzfeststellvorrichtung auf Basis eines Amplitudenunterschiedswerts zwischen der Bezugsschwingungsamplitude und der Schwingungsamplitude, die durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtung berechenbar ist, wenn die sich bewegende Turbinenschaufel durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht wird, die sich von der vorherbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit unterscheidet, eine Resonanzfrequenz erhaltbar ist.
8. 8. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung, die die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel zu verändern vermag, wobei durch die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung die Schwingungsmoduszahl in einem Resonanzzustand der sich bewegenden Turbinenschaufel auf Basis der in dem Resonanzzustand - in dem die durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen berechenbare Schwingungsamplitude der sich bewegenden Turbinenschaufel maximal ist, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung so veränderbar ist - durch jede durch die Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen berechneten Schwingungsamplitude der sich bewegenden Turbinenschaufel und durch jeden der kontaktlosen Verschiebungssensoren festgestellten Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in der Drehachsenrichtung identifizierbar ist.
9. 9. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine Winkelregulierungsvorrichtung, die einen relativen Winkel des kontaktlosen Verschiebungssensors in Bezug auf die sich bewegende Turbinenschaufel zu regulieren vermag.
10. 10. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Abstandsregulierungsvorrichtung, die einen relativen Abstand des kontaktlosen Verschiebungssensors in Bezug auf die sich bewegende Turbinenschaufel zu regulieren vermag.
11. 11. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren, die entlang einer Umfangsrichtung einer sich bewegenden Turbinenschaufel angeordnet sind, und die Verschiebungsmesssignale ausgeben, indem sie jeweils eine Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in einer Drehachsenrichtung messen; mehrere Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen, die den kontaktlosen Verschiebungssensoren entsprechend eingerichtet sind, und die auf Basis jedes Abstands zwischen den kontaktlosen Verschiebungssensoren und der Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel die Verschiebungsmesssignale ausgeben, um eine Spitzenposition zu identifizieren, indem sie die von den kontaktlosen Verschiebungssensoren ausgegebenen entsprechenden Verschiebungsmesssignale erhalten; mehrere Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen, die den kontaktlosen Verschiebungssensoren entsprechend eingerichtet sind, und die auf Basis der zeitlichen Veränderung des Abstands zwischen den kontaktlosen Verschiebungssensoren und der Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel eine Schwingungsamplitude und eine Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel berechnen, indem sie die von den Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen ausgegebenen Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale erhalten; und eine Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung, die auf Basis der von jeder der Schaufelschwingungsberechnungsvorrichtungen ausgegebenen Schwingungsamplitude und Schwingungsfrequenz der sich bewegenden Turbinenschaufel eine Schwingungsmoduszahl der sich bewegenden Turbinenschaufel identifiziert, wobei jede der Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen eine Kurve erhält, indem sie durch wechselseitige Interpolation eine Kurvenanpassung an Verschiebungen an den mehreren Messpunkten, die in dem empfangenen Verschiebungsmesssignal enthalten sind, durchführt und aus einer Spitzenposition der Kurve eine Spitzenposition der sich bewegenden Turbinenschaufel identifiziert.
12. 12. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung, die die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel verändert, wobei die Schwingungsmodusidentifikationsvorrichtung die durch die Schaufelspitzenpositionsidentifikationsvorrichtungen identifizierten Schaufelspitzenpositionsidentifikationssignale sammelt, indem sie sie für jede Schaufel der sich bewegenden Turbinenschaufel sortiert, und eine Resonanzmoduszahl identifiziert, wenn an der sich bewegenden Turbinenschaufel eine Resonanzerscheinung auftritt, während die Umdrehungsgeschwindigkeit der sich bewegenden Turbinenschaufel durch die Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung verändert wird.
13. 13. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die mehreren kontaktlosen Verschiebungssensoren, die entlang der Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel angeordnet sind, zumindest einen ersten, zweiten, dritten und vierten kontaktlosen Verschiebungssensor umfassen; der zweite kontaktlose Verschiebungssensor an einer Position angeordnet ist, die in Bezug auf den ersten kontaktlosen Verschiebungssensor einen Abstand in einem Ausmass eines Halbzyklus eines Resonanzmodus einer vorherbestimmten Ordnung aufweist, der dritte kontaktlose Verschiebungssensor an einer Position angeordnet ist, die in Bezug auf den ersten kontaktlosen Verschiebungssensor den doppelten Abstand aufweist, und der vierte kontaktlose Verschiebungssensor an einer Position angeordnet ist, die in Bezug auf den ersten kontaktlosen Verschiebungssensor den vierfachen Abstand aufweist.
14. 14. Schaufelschwingungsmessvorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, umfassend eine Umdrehungsgeschwindigkeitsregulierungsvorrichtung, die die Umdrehungsgeschwindigkeit einer sich bewegenden Turbinenschaufel zu verändern vermag eine Rotationssynchronisationsimpulserzeugungsvorrichtung, die jedes Mal, wenn jede Schaufel der sich bewegenden Turbinenschaufel durch eine vorherbestimmte Position verläuft, einen Rotationssynchronisationsimpuls auszugeben vermag; mehrere kontaktlose Verschiebungssensoren, die entlang einer Umfangsrichtung der sich bewegenden Turbinenschaufel angeordnet sind, und die Verschiebungsmesssignale ausgeben, indem sie zu der Zeit, zu der der Rotationssynchronisationsimpuls bereitgestellt ist, jeweils eine Verschiebung der sich bewegenden Turbinenschaufel in einer Drehachsenrichtung zu messen vermögen; mehrere Vorrichtungen zur Messung eines identischen Punkts der Turbinen-Schaufel, die mit den kontaktlosen Verschiebungssensoren entsprechend ausgerichtet sind, und die den Rotationssynchronisationsimpulsen entsprechend Signale der Verschiebung des identischen Punkts ausgeben, welche jeweilige Abstände zwischen den kontaktlosen Verschiebungssensoren und identischen Punkten der sich bewegenden Turbinenschaufel angeben, indem sie die entsprechenden Verschiebungsmesssignale, die von den kontaktlosen Verschiebungssensoren ausgegeben sind, erhalten haben; eine Schaufelbezugssortiervorrichtung, die die Signale der Verschiebung des identischen Punkts, welche jeweils von den Vorrichtungen zur Messung des identischen Punkts ausgegeben werden, erhält, und die ein chronologisches Verschiebungssignal ausgibt, das für jede Schaufel der sich bewegenden Turbinenschaufel entsprechend sortiert ist; eine FFT-Berechnungsvorrichtung, die das von der Schaufelbezugssortiervorrichtung ausgegebene chronologische Verschiebungssignal erhält, und die ein Schnelle-Fourier-Transformation-Ergebnissignal ausgibt, nach dem sie eine schnelle Fourier-Transformation durchgeführt hat; und eine Campbell-Diagramm-Erzeugungsvorrichtung, die das von der FFT-Berechnungsvorrichtung ausgegebene Schnelle-Fourier-Transformation-Ergebnissignal erhält, und die die Schwingungseigenschaften der sich bewegenden Turbinenschaufel zu bewerten vermag, indem sie ein Campbeil-Diagramm erzeugt.