CN113966574A - 旋转电机的检查装置及旋转电机的检查方法 - Google Patents
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Abstract
旋转电机的检查装置具备:存储部,所述存储部存储有倾向信息,所述倾向信息示出在检查对象部产生的损伤的位置及损伤的规模与在测量对象部产生的变形量之间的关系,所述检查对象部是旋转电机具有的转子的应检查的范围,所述测量对象部设定于转子的外表面;测量部,所述测量部测量在测量对象部产生的变形量;以及损伤推定部,所述损伤推定部以倾向信息及测量部测量到的测量对象部的变形量为基础,推定在测量对象部产生的损伤的位置及规模。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机的检查装置及旋转电机的检查方法。
背景技术
在发电机等旋转电机中,由于伴随着转子的旋转的离心力作为应力施加于转子自身,所以担忧转子的随时间的劣化。特别是在电力公司中,大型的旋转电机作为发电机例如涡轮发电机使用。旋转电机越大型化,转子也越大型化。即使转子的旋转速度相同,转子变得越大,施加于转子的应力也变得更大。因此,即使转子的旋转速度相同,旋转电机越大型化,转子越有可能损伤。
一般来说,作为涡轮发电机使用的旋转电机的转子包含也被称为铁芯的转子芯、转子绕组及保持环。转子绕组收容在形成于转子芯的槽内,并且其一部分在转子芯的轴向端部延伸到槽的外侧。为了保持该转子绕组的延伸部分,在转子芯的两端部安装有保持环。
通常来说,保持环通过热装等牢固地固定于转子芯,以防止因离心力而从转子芯脱落。因此,在保持环容易产生比较强的应力。提出了各种抑制保持环的应力的方法。例如,为了防止保持环相对于转子芯在轴向上移动,在转子芯的外周部设置有在径向上突出的锁止键,在保持环的内周部形成有接受锁止键的锁止键槽(例如参照专利文献1)。以抑制保持环的应力集中的方式设定锁止键槽的形状及尺寸。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第6566785号说明书
发明内容
发明要解决的课题
在持续使用的情况下,非常大的应力会反复施加于转子。因此,即使采取用于抑制应力集中的对策,最终转子损伤的可能性也较高。以往,为了避免使用中的转子的损伤,定期拆解旋转电机并按部件实施检查,进行部件的修补、部件更换等适当的处理。进行拆解后的检查是由于有可能在难以视觉辨认的位置产生损伤。但是,为了进行拆解旋转电机后的部件的检查,需要较多的时间及成本。由此,旋转电机的运转率也较大地下降。
本发明为了解决该课题而作出,提供能够推定在转子的难以视觉辨认的位置产生的损伤的旋转电机的检查装置及旋转电机的检查方法。
用于解决课题的手段
本发明的旋转电机的检查装置具备:存储部,所述存储部存储有倾向信息,所述倾向信息示出在检查对象部产生的损伤的位置及损伤的规模与在测量对象部产生的变形量之间的关系,所述检查对象部是旋转电机具有的转子的应检查的范围,所述测量对象部设定于转子的外表面;测量部,所述测量部测量在测量对象部产生的变形量;以及损伤推定部,所述损伤推定部以倾向信息及测量部测量到的测量对象部的变形量为基础,推定在测量对象部产生的损伤的位置及规模。
本发明的旋转电机的检查方法包含:第一步骤,生成倾向信息,所述倾向信息示出在检查对象部产生的损伤的位置及损伤的规模与在测量对象部产生的变形量之间的关系,所述检查对象部是旋转电机具有的转子的应检查的范围,所述测量对象部设定于转子的外表面;第二步骤,测量在测量对象部产生的变形量;以及第三步骤,以倾向信息及在第二步骤中测量到的测量对象部的变形量为基础,推定会影响测量对象部的损伤的产生的有无。
发明的效果
根据本发明,能够进行在转子的难以视觉辨认的位置产生的损伤的推定。
附图说明
图1是示出使用本发明的实施方式1的旋转电机的检查装置构造而成的检查系统的结构例的图。
图2是保持环及其周边部的外观立体图。
图3是转子芯的剖视图。
图4是用于说明在轴垂直面中将转子芯分割为两个区域的情况下设置于一方的区域的槽与转子绕组之间的关系的示意图。
图5是保持环及其周边部的局部剖切立体图。
图6是保持环及其周边部的剖视图。
图7是用于说明形成于保持环的随机图形的例子的局部剖切立体图。
图8是用于说明形成于保持环的随机图形的其他例子的局部剖切立体图。
图9是说明与保持环接合的端板的其他例子的图。
图10是示出本发明的实施方式1的旋转电机的检查装置的功能性结构的例子的框图。
图11是说明保持环的空气路径部周边部分的模型化的范围例的图。
图12是说明保持环的槽周边部分的模型化的范围例的图。
图13是说明保持环的空气路径部周边部分的模型化的范围的变形例的图。
图14是说明保持环的槽周边部分的模型化的范围的变形例的图。
图15是示出倾向信息生成处理的例子的流程图。
图16是示出利用检查装置实现的整体处理的例子的流程图。
图17是示出应变分析处理的例子的流程图。
图18是示出应变分析处理的例子的流程图。
图19是示出损伤推定处理的例子的流程图。
图20是示出损伤状况推定处理的例子的流程图。
图21是示出在本发明的实施方式1的旋转电机的检查装置的各功能的实现中预想处理器的执行的情况下的硬件结构例的图。
具体实施方式
以下,使用附图说明本发明的旋转电机的检查装置及旋转电机检查方法的优选实施方式。在以下的说明中,对相同的、能够视为相同或者对应的构成要素使用相同的附图标记。
实施方式1.
图1是示出使用本发明的实施方式1的旋转电机的检查装置构造而成的检查系统的结构例的图。在图1中,除了检查系统200以外,还示出成为检查对象的旋转电机100及信息处理装置300。
该旋转电机100例如作为发电机使用。例如从作为原动机的涡轮向作为发电机使用的旋转电机100传递旋转力。此外,设为检查对象的旋转电机100的种类及其使用方法不特别限定。例如,旋转电机100可以将电力转换为旋转力。
在说明检查系统200前,具体地说明作为检查对象的旋转电机100。如图1所示,该旋转电机100具备框架1、设置在该框架1内的气体冷却器2、定子3及转子4。用于去除通过发电而产生的热的冷却介质例如冷却气体在框架1内循环。气体冷却器2冷却该冷却介质。
定子3包含定子芯31及定子绕组32。定子芯31的外形为圆筒形状,并固定设置在框架1内。在定子芯31的内周部形成有呈槽状的形状的多个槽。作为电枢绕组的定子绕组32插入到定子芯31的各槽内。定子绕组32的一部分从定子芯31的两端部引出,形成线圈端部32a。在一方的线圈端部32a连接有向框架1的外部延伸的未图示的引线(main lead)。通过引线将发电得到的电力从旋转电机100供给到外部。
转子4包含一对旋转轴41、转子芯42及保持环43a、43b。一对旋转轴41以夹着转子芯42的方式设置。一对旋转轴41的轴心与转子芯42的轴心相互一致。以下,将与一对旋转轴41及转子芯42的轴心平行的方向称为轴向。另外,将以一对旋转轴41及转子芯42的轴心为中心并与轴向垂直的方向称为径向。将以一对旋转轴41及转子芯42的轴心为中心并与轴向及径向垂直的方向称为周向。
一对旋转轴41由设置于框架1的轴承能够旋转地支承。利用作为未图示的原动机的涡轮使转子4相对于定子3相对旋转。定子芯31及定子绕组32位于转子芯42的径向外方,通过受到利用转子芯42产生的磁通,从而在定子绕组32中产生电流。保持环43a、43b是用于保持转子芯42的状态的部件。保持环43a、43b分别安装于转子芯42的一端部及另一端部,并分别露出到定子芯31的外部。
在作为涡轮发电机使用的图1所示的旋转电机100中,预想利用数字图像相关法测量在转子4的外表面产生的变形量。检查系统200是为了测量在外表面产生的变形量,使用该测量结果评价给该外表面的形状带来影响的部分的状态而构造的系统。给外表面带来影响的部分是检查对象部,测量变形量的外表面被设定为测量对象部。预想转子4之中比较容易产生损伤的部分并决定检查对象部,根据检查对象部设定测量对象部。在本实施方式中,测量应变作为变形量。测量的变形量不限定于应变。
如图1所示,该检查系统200包含拍摄装置210a、210b、驱动机构211a、211b、检查装置220及显示装置240。拍摄装置210a、210b配置在旋转电机100的框架1内。拍摄装置210a、210b通过拍摄被设定在转子4的外表面的一部分的测量对象部,从而生成测量对象部的图像数据,并将生成的图像数据发送给检查装置220。驱动机构211a、211b通过使拍摄装置210a、210b在框架1内移动,从而能够变更拍摄装置210a、210b的拍摄范围。
在本实施方式中,测量对象部设定在保持环43a、43b的外表面。因此,拍摄装置210a设置在保持环43a的附近,在利用驱动机构211a使之移动的同时拍摄保持环43a。拍摄装置210b设置在保持环43b的附近,在利用驱动机构211b使之移动的同时拍摄保持环43b。
拍摄装置210a、210b在特定的初始期间拍摄保持环43a、43b,并将通过拍摄生成的图像数据作为初始图像数据发送给检查装置220。初始期间例如是从旋转电机100被制造到开始旋转电机100的运转前的期间。在开始旋转电机100的运转后,拍摄装置210a、210b在预先确定的检查时期拍摄保持环43a、43b,并将生成的图像数据作为检查图像数据发送给检查装置220。例如以从开始旋转电机100的运转起以一定的周期到来的方式确定检查时期。也可以是,以随着开始旋转电机100的运转起的经过时间变长而逐渐变短的方式更新该周期。该周期也可以不是单纯的经过时间,而是旋转电机100的实际运转时间。另外,由于施加于转子4的应力取决于转子4的旋转次数、旋转速度、旋转加速度等,所以可以基于转子4的旋转次数、旋转速度及旋转加速度中的至少一个确定周期。由于转子4的劣化速度根据框架1内的温度或湿气而不同,所以可以基于框架1内的温度或湿气确定周期。也可以确定多个基于不同指标的周期,并选择确定的多个周期之中的一个。
在本实施方式中,利用拍摄装置210a、210b进行的保持环43a、43b的拍摄在利用原动机使转子4低速旋转的状态下进行。例如,在拍摄装置210a、210b中的每一个包含闪光灯光源及拍摄元件的情况下,以如下方式控制拍摄装置210a、210b:与转子4的旋转同步地使闪光灯光源发光,并且使拍摄元件进行拍摄。在转子4的旋转期间进行拍摄的情况下,能够拍摄保持环43a、43b的周向上的整体而无需使拍摄装置210a、210b在周向上移动。因此,能够使驱动机构211a、211b的结构变简单,也能够抑制检查所需的拍摄装置的数量。
检查装置220控制拍摄装置210a、210b,基于利用拍摄装置210a、210b生成的图像数据,利用数字图像相关法生成测量对象部的应变的分布的变化作为应变变化信息。数字图像相关法是能够在对象物的变形前后拍摄对象物的表面的情况下根据得到的图像数据的亮度分布同时求出在对象物的表面上产生的位移量及其位移方向的方法。因此,在应变变化信息中包含测量对象部的位移量、位移方向及位置这样的各信息。显示装置240输入利用检查装置220生成的各种信息,并显示输入的信息。
在说明检查装置220的详细情况之前,说明转子4的详细情况。在此,为了明确多个图中的各部位的位置关系,定义相互垂直的X方向、Y方向及Z方向,根据需要,在图中示出表示X方向、Y方向及Z方向的箭头。X方向是与上述轴向平行的方向。Y方向及Z方向是与上述径向中的一个平行的方向。
在本实施方式中,着眼于设定有测量对象部的保持环43a、43b及它们的周边部的结构,参照图2~图7具体地说明转子4的详细情况。在此,为了避免混乱,主要说明保持环43a及其周边部的结构。这是由于,保持环43b及其周边部的结构与保持环43a及其周边部相同。此外,在无需区分两个保持环43a、43b的情况下,标注“43”作为附图标记。关于该情况,在其他构成要素中也同样如此。
图2是保持环及其周边部的外观立体图。如图2所示,在旋转轴41的一端部形成有凸缘部5a。在凸缘部5a连接有作为原动机的涡轮的旋转轴。由此,来自涡轮的动力传递给旋转轴41。
如上所述,转子芯42与旋转轴41同轴,并在轴向上延伸。保持环43a的外形为圆筒形状,并设置成包围转子芯42与旋转轴41的连结部。在转子芯42的外周部形成有在轴向上延伸的一对磁极部421、多个槽423及多个防脱部424。在图2中,仅示出一对磁极部421中的一方的磁极部421。在各磁极部421形成有在轴向上延伸的多个空气路径部422。
图3是转子芯的剖视图。图3所示的剖视图是在作为与轴向垂直的面的轴垂直面中切断转子芯42的情况下的图。如图3所示,在周向上,在转子芯42的轴垂直面的外周部形成有连续的凹凸。在轴垂直面中,各空气路径部422及各槽423为凹状。实际上,如图2所示,各空气路径部422及各槽423为在轴向上延伸的槽状的形状。各槽423的周向上的宽度501全部相同。各空气路径部422及各槽423在周向上分离地形成。
各磁极部421包含磁极中央部421a及一对磁极端部421b。以在周向上夹着磁极中央部421a的方式设置一对磁极端部421b。在磁极中央部421a与一对磁极端部421b之间设置有多个空气路径部422。具体而言,一对空气路径部422从各磁极部421的一端部向中央部沿着轴向延伸确定的长度。另外,一对空气路径部422从各磁极部421的另一端部向中央部沿着轴向延伸确定的长度。各空气路径部422的周向上的宽度502相同。冷却转子线圈端部即后述的转子绕组44A、44B的两端部后的气体通过各空气路径部422放出。
在此,如图3所示,定义通过转子芯42的轴心C1并与轴向平行且与连结一对磁极部421的线垂直的假想面VP。转子芯42的外周部能够分为以假想面VP为边界的区域R1及区域R2。一方的磁极部421设置于周向上的区域R1的中央,另一方的磁极部421设置于周向上的区域R2的中央。多个槽423及多个防脱部424设置成在周向上在一对磁极部421之间交替地排列。作为励磁绕组的转子绕组44A插入到区域R1的多个槽423内。作为励磁绕组的转子绕组44B插入到区域R2的多个槽423内。这样,各槽423成为转子绕组44A、44B中的一方的插入用。
在各槽423内,在转子绕组44A、44B的径向外方配置有楔部48。各防脱部424具有钩状的前端部,并限制楔部48的径向上的移动。由此,防止转子绕组44A、44B由于离心力而从各槽423脱离。周向上的各磁极部421的宽度大于周向上的各防脱部424的宽度。通过各防脱部424的宽度的设定,能够使转子绕组44A、44B的匝数变化。另外,通过各磁极部421的宽度的设定,能够使从转子芯42产生的磁通的大小变化。在本实施方式中,周向上的磁极中央部421a及磁极端部421b中的每一个的宽度大于周向上的各防脱部424的宽度。
图4是用于说明在轴垂直面中将转子芯分割为两个区域的情况下设置于一方的区域的槽与转子绕组之间的关系的示意图。在图4中以平面的方式示出区域R1及转子绕组44A。此外,在图4中,横向为轴向即X方向,纵向为周向。设置于区域R2的槽423及转子绕组44B与图4所示的槽423及转子绕组44A相同。
如图4所示,转子绕组44A包含在轴向上延伸的多个线状部441和在周向上延伸的多个线状部442,并以在磁极部421的周围描绘螺旋的方式卷绕。多个线状部441分别插入到区域R1的多个槽423内,并且在多个槽423的轴向上,两端部分别向外侧延伸。多个线状部442在多个槽423的轴向上配置于外侧。转子绕组44A的一端部E1及另一端部E2通过设置于转子芯42的内部通路引出到转子芯42的轴向外侧,并与未图示的励磁机连接。
图5是保持环及其周边部的局部剖切立体图。在图5中,关于磁极部421、空气路径部422、槽423及防脱部424中的每一个,仅示出其端部。转子绕组44A的各线状部441从槽423的端部向轴向外侧延伸,并与一个线状部442相连。保持环43a设置成覆盖向槽423的外侧延伸的转子绕组44A的部分。在槽423的轴向外侧,在保持环43a与转子绕组44A之间配置有圆筒状的绝缘构件45。保持环43a的一端部与磁极部421及多个防脱部424的端部接合。保持环43在其内部保持各线状部441、442。由此,保持环43保持被插入转子芯42的转子绕组44A的状态。
以下,将保持环43a的转子芯42侧的端部称为芯侧端部431,将另一端部称为板侧端部432。另外,将包含供保持环43a的芯侧端部431接合的磁极部421及多个防脱部424的端部的部分称为安装部425。该安装部425是在转子芯42上形成为保持环43a用的部分。其轴向上的芯侧端部431的宽度与轴向上的转子芯42的安装部425的宽度相等。换句话说,在径向上芯侧端部431与安装部425相互重叠。保持环43a的板侧端部432位于旋转轴41的径向外方。
需要使保持环43a的芯侧端部431与转子芯42的安装部425牢固地接合,以防止保持环43a由于离心力而从转子芯42脱落。因此,在本实施方式中,保持环43a的芯侧端部431通过热装与转子芯42的安装部425接合。
芯侧端部431包含与轴向垂直的端面431a,板侧端部432包含与轴向垂直的端面432a。在板侧端部432的端面432a安装有圆环状的端板9。在保持环43a与转子芯42的热装时,由于保持环43a的芯侧端部431会收缩,所以保持环43a的形状有可能整体地变形。因此,通过在板侧端部432的端面432a安装端板9,从而抑制保持环43a的变形。端板9不与旋转轴41接触,在端板9的内周面与旋转轴41的外周面之间形成有空间。
需要使端板9牢固地固定于板侧端部432,以防止端板9由于离心力而从保持环43a脱落。因此,在本实施方式中,端板9通过热装与板侧端部432接合。
在通过热装使两个部件接合的情况下,该两个部件均产生较大的应力。该应力容易使部件损伤。由此,通过在保持环43设定测量对象部,从而能够推定在旋转电机100中产生的损伤、更具体而言为在假想为检查对象部的部分产生的损伤的有无。在本实施方式中,在保持环43设定测量对象部是由于该原因。
图6是保持环及其周边部的剖视图。图6的截面是在作为与轴向平行的面的轴平行面中将保持环43a及其周边部切断的情况下的截面。该轴平行面设为沿着一个槽423内的线状部441的面。此外,在图6中,左方相当于趋向转子芯42的中央的方向即图5中的右方。
如图6所示,在槽423内配置有转子绕组44A的线状部441。在图6中,槽423的端部423a用虚线示出。线状部441超过槽423的端部423a并在轴向上延伸。如上所述,在槽423内,以与转子绕组44A的线状部441重叠的方式配置楔部48。利用防脱部424的钩状的前端部在径向上固定楔部48后,防止线状部441从槽423内脱离。以在轴向上与楔部48相邻的方式配置楔部49。楔部49位于楔部48与绝缘构件45之间。利用楔部49在轴向上定位绝缘构件45。
在转子芯42的安装部425及楔部48,沿着周向形成有凹部425r。由此,作为防脱部424与保持环43a接合的部分的接合部由凹部425r在轴向上分割为第一接合部504和第二接合部505,所述防脱部424是安装部425的一部分。第一接合部504是在轴向上与凹部435r相比位于转子芯42的中心侧的接合部。第二接合部505是在轴向上与凹部435r相比位于凸缘部5a侧的接合部。端面431a是保持环43a的位于转子芯42的中心侧的侧面。
在保持环43a的芯侧端部431的内周部,沿着周向形成有在轴向上宽度与凹部425r相同的凹部43r。在该凹部425r、43r内配置有环形键47。环形键47具有以转子芯42的图3所示的轴心C1为中心的圆环形状。利用环形键47防止保持环43a相对于转子芯42在轴向上移动。
如上所述,检查装置220基于测量对象部的检查图像数据,利用数字图像相关法生成测量对象部的应变变化信息。在数字图像相关法中,基于检查图像数据包含的随机图形的变化,得到测量对象部的应变的分布的变化。在作为测量对象部的保持环43a、43b的外表面形成随机图形,以便得到应变分布。随机图形是指没有规则性的图形,例如由随机配置的多个点构成。随机图形形成为能够对于预想的应变,以足够的分辨率实施利用数字图像相关法的测量。
图7是用于说明形成于保持环的随机图形的例子的局部剖切立体图。此外,图7的立体图与图5的立体图视点不同,视点位于转子芯42的更中央侧。在图7中示出相对于保持环43a的随机图形P1的形成例,但在保持环43b也形成同样的随机图形。
在图7的例子中,拍摄对象预想为保持环43a的外周面的整体。在该预想中,如图7所示,在外周面的整体形成随机图形P1。随机图形P1例如通过在保持环43a的外周面涂布涂料而形成。具体而言,利用例如对比度较大地不同的两种颜色、更具体而言为例如白和黑的涂料形成。白色的涂料涂布于保持环43a、43b的外周面的整体,在其上以不均匀地配置多个微细的黑点的方式涂布黑色的涂料。由此,形成由黑白两种颜色构成的随机图形P1。黑点的大小例如在数μm~数mm的范围内设定即可。黑点越小,利用数字图像相关法的应变的分辨率越提高。另外,黑点间的距离越小,利用数字图像相关法的应变的分辨率越提高。黑点的大小、黑点间的距离基于应测量的应变的大小及在测量对象部预想的变形量设定。由此,能够设定随机图形P1的整体或其一部分作为测量对象部。
由于保持环43a、43b与转子芯42及端板9牢固地接合,所以在它们的接合部分,不仅是旋转电机100的运转期间,在旋转电机100的停止时,应力也容易集中。另外,在保持环43a、43b与转子芯42之间配置有阻止它们的轴向上的相对移动的环形键47,应力也容易集中于与该环形键47接触的保持环43a、43b的部分及转子芯42的部分。由此,在保持环43a、43b上稳定地产生应变的分布。关于保持环43a、43b上的应变的分布,不仅是在保持环43a、43b上产生龟裂等损伤的情况下,而且在其周边部产生龟裂等损伤的情况下也会变化。由此,在本实施方式中,使用设定为测量对象部的保持环43a、43b的外周面的图像数据,不仅检查保持环43a、43b,也检查转子芯42及端板9的状态。由此,在检查对象部中,除了保持环43a、43b以外,还包含安装部425及端板9。
此外,检查对象部及测量对象部不限定于上述那样的部分。检查对象部及测量对象部根据转子4的结构设定即可。
在保持环43a、43b的外周面,换句话说,在能够进行基于拍摄装置210a、210b的拍摄的外表面产生的龟裂等能够根据通过拍摄得到的图像数据比较容易地确定。因此,在测量应变后的检查中,主要预想了推定在难以视觉辨认的位置即在不能拍摄或拍摄较困难的位置产生的损伤的存在。通过该检查,在保持环43a、43b的外周面上产生龟裂等损伤之前的阶段中的应对变得更加可能。为了检查而将旋转电机100拆解的必要性变小。因此,通过确定在检查对象部的难以视觉辨认的位置产生的损伤,从而能够使旋转电机100的运转率进一步提高,也能够进行旋转电机100的更适当的状态下的运转。由此,使运转率进一步提高并且使旋转电机100进一步长寿命化也变容易。
此外,也可以是,如图8所示,除了保持环43a、43b的芯侧端部431的外周面之外,在芯侧端部431的端面431a上也形成随机图形P1。在端面431a上也形成随机图形P1的情况下,能够使存在于检查对象部的损伤的推定精度即检查精度进一步提高。
另外,也可以是,如图9所示,端板9安装有用于调整导入到转子芯42的空气路径部422中的冷却气体的量的阻挡板25。
图10是示出本发明的实施方式1的旋转电机检查装置的功能性结构的例子的框图。本实施方式的旋转电机检查装置作为检查装置220实现。如图10所示,作为功能结构,该检查装置220包含拍摄控制部221、图像数据取得部222、图像数据存储部223、应变变化信息生成部225、倾向信息存储部226、损伤位置推定部228、损伤规模推定部229及运转条件决定部231。
拍摄控制部221为了在上述初始期间及检查时期拍摄测量对象部而控制拍摄装置210a、210b及驱动机构211a、211b。通过拍摄控制部221的控制,拍摄装置210a、210b进行拍摄并将图像数据发送给检查装置220。图像数据取得部222取得从拍摄装置210a、220b发送的图像数据。通过初始期间的拍摄而取得的图像数据作为初始图像数据利用图像数据取得部222存储于图像数据存储部223。通过检查时期的拍摄而取得的图像数据作为检查图像数据利用图像数据取得部222存储于图像数据存储部223,并且输出到应变变化信息生成部225。
图像数据存储部223存储从图像数据取得部222提供的初始图像数据及检查图像数据。应变变化信息生成部225基于从图像数据取得部222提供的检查图像数据,利用数字图像相关法生成保持环43a、43b的应变变化信息。该应变变化信息是将从初始期间到当前时刻为止的期间的测量对象部的变形量表示为应变的分布的变化量的信息。
具体而言,应变变化信息生成部225对存储于图像数据存储部223的初始图像数据和从图像数据取得部222提供的检查图像数据进行比较,基于其差值生成应变变化信息。应变变化信息生成部225将生成的应变变化信息输出到损伤位置推定部228及损伤规模推定部229。应变变化信息生成部225相当于本实施方式中的狭义的测量部。广义的测量部还包含拍摄控制部221、图像数据取得部222及图像数据存储部223。
此外,应变变化信息生成部225生成的应变变化信息也可以是与上述信息不同的内容。例如,应变变化信息可以是每当检查时期到来时对存储于图像数据存储部223的前次的检查图像数据和从图像数据取得部222提供的本次的检查图像数据进行比较并基于其差值生成的信息。更具体而言,应变变化信息也可以是表示从前次的检查时期到本次的检查时期为止的期间的测量对象部的应变的分布的变化量的信息。在该情况下,也可以在检查装置220中追加应变变化信息存储部,所述应变变化信息存储部存储在各检查时期生成的应变变化信息。通过追加该应变变化信息存储部,从而能够确定测量对象部的各位置的应变的总变化量。
倾向信息存储部226存储倾向信息226a,所述倾向信息226a表示在转子4中的预想的检查对象部产生龟裂等损伤的情况下的测量对象部的应变的分布的变化的倾向。在本实施方式中,倾向信息226a示出在转子4产生的损伤的位置与转子4中的应变的分布之间的对应关系,并且示出它们与损伤的规模之间的对应关系。该倾向信息226a能够基于实测或模拟等的数值计算而生成。龟裂是在转子4中产生的损伤的例子,是在保持环43a、43b中主要预想的损伤。作为预想的损伤,除此以外,还有缺损、开裂等。因此,按损伤的种类、损伤的规模及损伤的位置生成多个倾向信息226a,并存储于倾向信息存储部226。
损伤位置推定部228基于从应变变化信息生成部225提供的应变变化信息及存储于倾向信息存储部226的倾向信息226a,推定在转子4中产生损伤的位置。在该情况下,损伤位置推定部228通过在全部倾向信息226a之中选择应变变化信息最接近的倾向信息,或者对与应变变化信息接近的多个倾向信息226a进行插值而暂时生成另一倾向信息,从而能够推定产生损伤的位置。以下,将产生损伤的位置称为损伤位置。
在本实施方式中,倾向信息226a包含多种分布信息。换句话说,构成倾向信息226a的分布信息分为多个种类。多种分布信息与转子4的不同部位对应。各分布信息表示在对应的部位产生损伤的情况下的测量对象部的应变的分布。各种类的分布信息通常包含规模不同的多个分布信息,所述规模包含预想的损伤的形状。损伤位置推定部228基于应变变化信息与多个分布信息的比较,推定损伤位置。损伤位置推定部228将推定的损伤位置输出到损伤规模推定部229及运转条件决定部231。
损伤规模推定部229基于从应变变化信息生成部225提供的应变变化信息,推定损伤规模,所述损伤规模是被认为存在于由损伤位置推定部228推定的损伤位置的损伤的规模。在此,推定的损伤规模包含损伤的种类及其大小。例如,如果损伤为龟裂,除了龟裂的长度以外,还包含形状。在该情况下,损伤规模推定部229通过在全部倾向信息226a之中选择应变变化信息最接近的倾向信息,或者对与应变变化信息接近的多个倾向信息226a进行插值而暂时生成另一倾向信息,从而能够推定损伤规模。损伤规模推定部229将推定的损伤规模输出到运转条件决定部231。损伤位置推定部228及损伤规模推定部229相当于本实施方式中的损伤推定部。
如上所述,损伤位置推定部228及损伤规模推定部229均参照倾向信息226a,推定损伤位置及损伤规模。因此,如后所述,它们实际上通过执行相同的处理而实现。在图10中,也为了使推定的对象变明确,将它们分开示出。
运转条件决定部231基于利用损伤位置推定部228推定的损伤位置及利用损伤规模推定部229推定的损伤规模,决定适当的旋转电机100的运转条件,并将决定的运转条件输出到显示装置240。运转条件包含能够运转时间及适当速度,所述能够运转时间是推定为旋转电机100能够持续运转的时间,所述适当速度是转子4的推定为适当的旋转速度。在此的适当速度例如是指作为上限的旋转速度。运转条件决定部231利用基于材料特性及破坏力学的公知的方法,根据损伤位置及损伤规模算出能够运转时间及适当速度。运转条件决定部231相当于本实施方式中的时间推定部及速度推定部。
由于施加于转子4的应力取决于转子4的旋转速度,所以通过限制转子4的旋转速度,从而能够降低施加于转子4的应力。能够运转时间是在使转子4以适当速度旋转的情况下推定为从该时间点起能够使旋转电机100稳定地运转的时间。因此,能够运转时间也成为进行部件的修补或部件更换的维护时期的标准。因此,对作业人员来说,包含能够运转时间及适当速度的运转条件是在使旋转电机100的运转率进一步提高方面有用的信息。
显示装置240显示从运转条件决定部231作为信息提供的运转条件。作业人员通过基于显示装置240的显示内容将转子4的旋转速度调整为适当速度,从而即使限制旋转速度,也能够使旋转电机100的运转继续。能够运转时间是被认为即便使运转继续,也不会产生对旋转电机100来说严重的不良情况的时间。因此,通过这些运转条件的提供,能够支援旋转电机100的长寿命化。另外,作业人员能够基于显示的能够运转时间,在适当的时期实施部件的修补、部件更换等。由此,也能够避免或抑制严重的不良情况的产生,同时使旋转电机100的运转率进一步提高。
运转条件决定部231也可以将决定的适当速度输出到控制转子4的旋转速度的未图示的控制装置。在该情况下,能够利用控制装置使转子4的旋转速度自动限制为适当速度以下。另外,运转条件决定部231也可以将决定的能够运转时间输出到未图示的警报装置。在该情况下,可以在旋转电机100的运转时间接近或达到能够运转时间时,使警报装置进行警报例如警报蜂鸣器的放音。由此,能够使作业人员更可靠地进行在应进行部件的修补、部件更换等的时期的维护。因此,由损伤导致的对旋转电机100的不良影响进一步得到抑制。
检查装置220也可以在显示装置240上显示利用应变变化信息生成部225生成的应变变化信息、利用损伤位置推定部228推定的损伤位置、利用损伤规模推定部229推定的损伤规模中的至少一个。在该情况下,作业人员能够观察显示装置240的显示,取得更多的信息。结果,作业人员能够更容易地进行与当前的旋转电机100的状态对应的应对。因此,也可以是,作业人员能够选择显示于显示装置240的信息。
如上所述,存储于倾向信息存储部226的倾向信息226a用于在转子4产生的损伤的损伤位置及损伤规模的推定。图1所示的信息处理装置300是用于生成倾向信息226a的装置。该信息处理装置300生成的倾向信息226a例如经由通信网络或记录介质加载到检查装置220,并存储于倾向信息存储部226。
信息处理装置300例如通过模拟生成倾向信息226a。在倾向信息226a的生成中使用的方法不特别限定,例如能够使用FEM(Finite Element Method:有限元法)、BEM(Boundary Element Method:边界元法)、FDM(Finite Difference Method:有限差分法)等。
如上所述,倾向信息226a是分布信息的集合体。在本实施方式中,倾向信息226a包含第一~第五分布信息。第一分布信息表示在保持环43的芯侧端部431产生损伤的情况下的测量对象部的应变的分布。第二分布信息表示在保持环43的板侧端部432产生损伤的情况下的测量对象部的应变的分布。第三分布信息表示在作为芯侧端部431与板侧端部432之间的保持环43的部分的中间部产生损伤的情况下的测量对象部的应变的分布。第四分布信息表示在转子芯42的安装部425即任意的磁极部421或任意的防脱部424产生损伤的情况下的测量对象部的应变的分布。第五分布信息表示在端板9产生损伤的情况下的测量对象部的应变的分布。
任意的分布信息例如均使用利用试验片的实机模拟试验、利用试验片的实机模拟试验和基于模拟的构造解析的组合、或者基于模拟的构造解析而生成,所述试验片为将保持环43的一部分模型化而成。这是由于,测量对象部为保持环43,需要确定由于损伤而在保持环43的外表面产生的应变的分布。在此,参照图11及图12,具体地说明保持环43的模型化的范围例。图11是说明保持环的空气路径部周边部分的模型化的范围例的图。图12是说明保持环的槽周边部分的模型化的范围例的图。图11及图12所示的模型化的范围例全部是为了生成第四分布信息而决定的。
在图11中,模型化范围A1在转子芯42的周向上包含一个空气路径部422、夹持该空气路径部422的磁极端部421b及磁极中央部421a的该空气路径部422侧的各一部分。在轴向上,模型化范围A1与安装部425一致或包含该安装部425。该模型化范围A1是预想在夹持空气路径部422的磁极端部421b及磁极中央部421a中的任一方的空气路径部422侧的一部分容易产生损伤例如龟裂或缺损的范围。
关于应变的分布,仅测量保持环43的与模型化范围A1对应的外表面部分即可。因此,模型化范围A1相当于设定在保持环43上的一个测量对象部的最小范围。因此,根据倾向信息226a决定测量对象部的数量、各测量对象部的位置及其范围。
此外,如图13所示,可以相对于一个空气路径部422设定两个模型化范围A1。图13所示的例子为预想在磁极端部421b或磁极中央部421a的空气路径端部521容易损伤而成的。由此,在周向上,空气路径端部521位于各模型化范围A1的中央或中央附近。
在图12中,按槽423设定模型化范围A2。各模型化范围A2的周向上的宽度大于槽423的宽度501,对应的槽423位于各模型化范围A2的中央或中央附近。基于与上述模型化范围A1相同的理由设定这样的模型化范围A2。各模型化范围A2均示出一个测量对象部的最小范围。
此外,如图14所示,也可以相对于一个槽423设定两个模型化范围A2。图14所示的例子为预想作为磁极端部421b或防脱部424的端部的槽端部522容易损伤而成的。由此,在周向上,槽端部522位于各模型化范围A2的中央或中央附近。
在如图11~图14所示设定模型化范围的情况下,可以不处理图像数据之中表示保持环43的整个部分。结果,处理的负荷得到抑制,处理所需的时间变得更短。通过适当地设定模型化范围,从而能够避免检查精度的下降。由此,模型化范围的设定在将检查精度维持为较高并且抑制处理的负荷方面是有用的。
在作为涡轮发电机使用的旋转电机中,保持环为直径500mm~2000mm左右、轴向上的长度1000mm左右的大小。保持环的外周面整体的面积成为1570000mm2~6280000mm2左右。但是,在如图11~图14所示设定模型化范围的情况下,可以不拍摄保持环的外周面整体。这意味着,除了拍摄所需的时间变得更短之外,包含倾向信息的生成、应变变化信息的生成在内,检查所需的计算量也能够变得更小。能够使检查精度维持得较高。由此,检查装置220所要求的处理性能也变得更低。
图15是示出倾向信息生成处理的例子的流程图。该倾向信息生成处理是为了倾向信息226a的生成而使信息处理装置300执行的处理。如图21所示,预想信息处理装置300具备检查装置220这样的处理器51及存储器52。在该预想中,例如通过处理器51执行存在于存储器52上的倾向信息226a的生成用的程序,从而实现该倾向信息生成处理。接着,参照图15详细说明倾向信息生成处理。在此,为了方便起见,预想处理器51作为执行倾向信息生成处理的主体。此外,该倾向信息生成处理的执行相当于本实施方式中的第一步骤的执行。
上述程序例如读入构造解析用的各种模型数据、边界条件、载荷条件、训练数据(training data)等各种数据,并执行倾向信息生成处理。在各种模型数据中包含预想图11及图12所示的那样的模型化范围并作成的数据。边界条件及载荷条件指定进行构造解析方面的条件。训练数据例如包含示出损伤的种类、损伤的产生位置及包含损伤的大小的形状的损伤的训练数据。也可以按如下方式作成基于构造解析的训练数据:通过加工等,在与构造解析相同地模型化而成的试验片上再现损伤,并对取得的训练数据进行补充完整。在此,预想上述各种数据存储在搭载于信息处理装置的存储器52中。
首先,在步骤S51中,处理器51从存储器52读出各种模型数据。接着,在步骤S52中,处理器51从存储器52读出包含边界条件、载荷条件及训练数据的数据。其后,在步骤S53中,处理器51进行没有损伤的状态下的构造解析,并求出保持环43的外周面的应变。
在转移至步骤S53的下一步骤的步骤S54中,处理器51选择损伤的训练数据。接着,在步骤S55中,处理器51按对应的模型数据进行预想了产生训练数据示出的损伤的状况的构造解析,并分别求出保持环43的外表面的应变变化量。由此,例如在训练数据是预想了在图13所示的那样的模型化范围A1中产生的损伤而成的数据的情况下,用至少两个模型数据中的每一个进行构造解析。例如在训练数据是预想了在图11及图12分别示出的那样的模型化范围A1及A2中产生的损伤而成的数据的情况下,用至少两个模型数据中的每一个进行构造解析。通过这样的构造解析,用一个损伤的训练数据生成一个以上的分布信息。由此,各分布信息作为示出训练数据示出的损伤的种类、损伤位置及应变分布的变化量之间的关系的信息生成。
接着,在步骤S56中,处理器51判定是否使用了全部损伤的训练数据。在存在解析中没有使用的损伤的训练数据的情况下,步骤S56中的判定成为“否”,转移至步骤S57。在使用了全部损伤的训练数据的情况下,步骤S56中的判定成为“是”,转移至步骤S58。
在步骤S57中,处理器51将在构造解析中使用的损伤的训练数据变更为没有使用的损伤的训练数据。其后,转移至步骤S55。由此,反复执行用步骤S55~S57形成的处理循环,直到使用全部损伤的训练数据。结果,按损伤的训练数据及模型数据生成分布信息。
向步骤S58的转移意味着应生成的分布信息的生成已完成。因此,在步骤S58中,处理器51生成将生成的分布信息汇总而成的倾向信息226a。其后,该倾向信息生成处理结束。此外,生成的倾向信息226a可以保存于存储器52,也可以输出到指定的保存目的地。保存目的地可以是记录介质,也可以是能够经由通信网络发送的其他信息处理装置。该信息处理装置可以是检查装置220。
如上所述,在本实施方式中,使与检查装置220不同的信息处理装置300生成倾向信息226a,但也可以使检查装置220生成倾向信息226a。因此,生成倾向信息226a的信息处理装置不特别限定。
接着,参照图16~图20所示的流程图,具体地说明检查装置220执行的处理。
检查装置220的图10所示的构成要素可以用电子电路等硬件实现。该硬件可以是能够执行程序的硬件。作为能够执行程序的硬件的构成例,如图21所示,可考虑具备作为能够执行程序的处理装置的处理器51及该程序的执行所需的存储器52。在该例子中,图像数据存储部223及倾向信息存储部226相当于存储器52,其他构成要素由使用存储器52执行程序的处理器51实现。具体而言,其他构成要素是指拍摄控制部221、图像数据取得部222、应变变化信息生成部225、损伤位置推定部228、损伤规模推定部229及运转条件决定部231。在此,为了方便起见,预想处理器51作为执行处理的主体并进行说明。存储器52在指图像数据存储部223及倾向信息存储部226的含义下使用。
图16是示出利用检查装置实现的整体处理的例子的流程图。首先,参照图16详细说明该整体处理。
首先,在步骤S1中,处理器51进行用于取得初始图像数据的控制,将通过该控制从拍摄装置210a、210b发送的图像数据作为初始图像数据保存于存储器52。通过执行该步骤S1的处理,从而实现拍摄控制部221及图像数据取得部222。此外,例如通过作业人员操作未图示的操作部等来指示初始图像数据的取得,从而执行步骤S1的处理。
接着步骤S1的步骤S2~S4是通过预先确定的设定而自动地执行的处理。在开始旋转电机100的运转后,通过执行步骤S2~S4的处理,从而自动进行用于应对在转子4中产生的损伤的检查。
在步骤S2中,处理器51判定检查时期是否到来。在满足被设定成检查时期的到来判定用的条件那样的情况下,步骤S2的判定成为“是”并转移至步骤S3。在不满足该条件那样的情况下,步骤S2的判定成为“否”,返回到步骤S2。由此,在从进行检查到下次的检查时期到来的期间不进行检查。
在步骤S3中,处理器51进行用于取得检查图像数据的控制,将通过该控制从拍摄装置210a、210b发送的图像数据作为检查图像数据保存于存储器52。通过执行该步骤S3的处理,也可实现拍摄控制部221及图像数据取得部222。
在步骤S4中,处理器51使用保存于存储器52的初始图像数据及本次取得的检查图像数据,执行用于推定损伤的产生的有无的应变分析处理。在执行该应变分析处理后,返回到上述步骤S2。
在图16中,步骤S3、S4的处理的执行相当于本实施方式中的狭义的第二步骤的执行。由于应变变化信息的生成需要初始图像数据,所以广义的第二步骤的执行也包含步骤S1的处理。步骤S4的处理的执行相当于本实施方式中的第三步骤的执行。
图17及图18是示出作为步骤S4执行的应变分析处理的例子的流程图。接着,参照图17及图18,详细说明应变分析处理。应变变化信息生成部225、损伤位置推定部228、损伤规模推定部229及运转条件决定部231通过该应变分析处理的执行而实现。
在步骤S11中,处理器51访问存储器52,读出初始图像数据及本次取得的检查图像数据,生成应变变化信息。如上所述,该应变变化信息是示出测量对象部的应变的分布的变化的信息,利用数字图像相关法按测量对象部生成。通过执行步骤S11的处理,从而实现应变变化信息生成部225。
接着,在步骤S12中,处理器51基于生成的应变变化信息,判定测量对象部的应变的分布是否从初始期间起变化成规定值以上。当在生成的应变变化信息中存在所表示的任意部分的位移量成为规定值以上的应变变化信息的情况下,步骤S12的判定成为“是”并转移至步骤S13。在不存在这样的应变变化信息的情况下,步骤S12的判定成为“否”,在此,应变分析处理结束。此外,步骤S12中的“是”的判定意味着推定为产生了给任意的测量对象部带来影响的损伤。由此,步骤S12的判定处理相当于推定损伤的产生的有无。
如上所述,倾向信息226a包含第一~第五分布信息。第一~第五分布信息根据预想损伤的部件或该部件的位置不同而不同。因此,在步骤S13~S27中,按任意部分的位移量成为规定值以上的应变变化信息所对应的测量对象部,进行在该测量对象部产生规定值以上的位移量的损伤的规模及损伤位置的推定。以下,将任意部分的位移量成为规定值以上的应变变化信息称为对象应变变化信息。对象应变变化信息为一个以上。规定值按不同的测量对象部设定。损伤位置推定部228及损伤规模推定部229通过执行步骤S13~S27的处理而实现。步骤S12的判定处理例如实现损伤位置推定部228的一部分功能。
在步骤S13中,处理器51判定在与对象应变变化信息对应的测量对象部中是否存在位于保持环43的芯侧端部431的测量对象部。在存在位于芯侧端部431的测量对象部的情况下,步骤S13的判定成为“是”并转移至步骤S14。不存在这样的测量对象部的情况下,步骤S13的判定成为“否”并转移至图18的步骤S19。
在步骤S14中,处理器51判定是否存在表示与对象应变变化信息表示的应变分布类似的应变分布的第一分布信息。在存在应变的分布与对象应变变化信息类似的第一分布信息的情况下,步骤S14的判定成为“是”并转移至步骤S15。在不存在这样的第一分布信息的情况下,步骤S14的判定成为“否”并转移至步骤S17。
关于步骤S14中的类似性的判定,更具体而言,例如可以按第一分布信息算出第一分布信息与对象应变变化信息之间的应变的分布的一致度,并根据在算出的一致度中是否存在比预先确定的阈值大的一致度来进行即可。一致度的算出方法不特别限定,可以使用最小二乘法、正则化最小二乘法等。在使用最小二乘法、正则化最小二乘法等算出一致度的情况下,可以通过算出阈值以下的一致度,从而判定为存在类似的第一分布信息。
在步骤S15、S16中,处理器51在第一分布信息之中提取应参照的第一分布信息,使用提取的第一分布信息,推定在保持环43的芯侧端部431产生的损伤的位置及损伤规模。在该推定结束后,转移至图18的步骤S19。
向步骤S17的转移意味着推定为在转子芯42的安装部425产生了损伤。因此,在步骤S17、S18中,处理器51在第四分布信息之中提取应参照的第四分布信息,使用提取的第四分布信息,推定在安装部425产生的损伤的位置及损伤规模。在该推定结束后,转移至图18的步骤S19。在此推定的损伤的位置是任意的磁极部421或任意的防脱部424的位置。
在步骤S19中,处理器51判定在与对象应变变化信息对应的测量对象部中是否存在位于保持环43的板侧端部432的测量对象部。在存在位于板侧端部432的测量对象部的情况下,步骤S19的判定成为“是”并转移至步骤S20。在不存在这样的测量对象部的情况下,步骤S19的判定成为“否”并转移至步骤S25。
在步骤S20中,处理器51判定是否存在表示与对象应变变化信息表示的应变分布类似的应变分布的第二分布信息。在存在应变的分布与对象应变变化信息类似的第二分布信息的情况下,步骤S20的判定成为“是”并转移至步骤S21。在不存在这样的第二分布信息的情况下,步骤S20的判定成为“否”并转移至步骤23。此外,步骤S20中的类似性的判定与上述步骤S14同样地进行即可。
在步骤S21、S22中,处理器51在第二分布信息之中提取应参照的第二分布信息,使用提取的第二分布信息,推定在保持环43的板侧端部432产生的损伤的位置及损伤规模。在该推定结束后,转移至步骤S25。
向步骤S23的转移意味着推定为不是在保持环43的板侧端部432,而是在端板9产生了损伤。因此,在步骤S23、S24中,处理器51在第五分布信息之中提取应参照的第五分布信息,使用提取的第五分布信息,推定在端板9产生的损伤的位置及损伤规模。在该推定结束后,转移至步骤S25。
在步骤S25中,处理器51判定在与对象应变变化信息对应的测量对象部中是否存在位于保持环43的中间部的测量对象部。在存在位于保持环43的中间部的测量对象部的情况下,步骤S25的判定成为“是”并转移至步骤S26。在不存在这样的测量对象部的情况下,步骤S25的判定成为“否”并转移至步骤S28。此外,步骤S25中的“否”的判定意味着已处理全部对象应变变化信息。
在步骤S26、S27中,处理器51在第三分布信息之中提取应参照的第三分布信息,使用提取的第三分布信息,推定在保持环43的中间部产生的损伤的位置及损伤规模。在该推定结束后,转移至步骤S28。
在步骤S28中,处理器51基于推定的损伤位置及损伤规模,利用基于材料特性及破坏力学的公知的方法,决定适当的运转条件。处理器51使显示装置240显示决定的运转条件。由此,作业人员能够基于显示装置240的显示,采取将转子4的旋转速度调整为适当速度、研究应停止旋转电机100的运转的时期即应进行维护的时期这样的应对。结果,也能够更容易地实现旋转电机100的长寿命化。
图19是示出损伤推定处理的例子的流程图。步骤S15、S16的处理、步骤S17、S18的处理、步骤S21、S22的处理、步骤S23、S24的处理及步骤S26、S27的处理实际上作为该损伤推定处理执行。接着,参照图19详细说明损伤推定处理。
首先,在步骤S31中,处理器51从倾向信息226a中取得对应的分布信息。对应的分布信息根据执行的状况而变化。例如,在作为步骤S17、S18执行的情况下,对应的分布信息成为第一分布信息。
接着,在步骤S32中,处理器51使用取得的分布信息,执行推定产生损伤的位置及损伤规模的损伤状况推定处理。在执行损伤状况推定处理后,转移至步骤S33。
需要按对象应变变化状况中的、与取得的分布信息预想的位置对应的对象应变变化信息执行损伤状况推定处理。因此,在步骤S33中,处理器51判定是否有其他应处理的对象应变变化信息。在存在应处理的对象应变变化信息的情况下,步骤S33的判定成为“是”并返回到步骤S32。由此,按应处理的对象应变变化信息进行产生损伤的位置及损伤规模的推定。另一方面,在不存在应处理的对象应变变化信息的情况下,步骤S33的判定成为“否”,在此,损伤推定处理结束。
图20是示出作为步骤S32执行的损伤状况推定处理的例子的流程图。接着,参照图20详细说明损伤状况推定处理。如上所述,在损伤状况推定处理中参照的分布信息是在损伤推定处理中的步骤S31中取得的分布信息。被参照的对象应变变化信息是在执行损伤状况推定处理时被选择的对象应变变化信息。
首先,在步骤S41中,处理器51从在步骤S31中取得完毕的分布信息之中提取应变分布与对象应变变化信息最接近的分布信息。
接着,在步骤S42中,处理器51通过选择提取的分布信息和在全部倾向信息226a之中应变变化信息最接近的倾向信息,或者对与应变变化信息接近的多个倾向信息226a进行插值而暂时生成另一倾向信息,从而推定产生了对象应变变化信息表示的应变分布的损伤的位置及损伤的规模。在其后转移的步骤S43中,处理器51例如将推定结果保存于存储器52。在保存推定结果后,损伤状况推定处理结束。
此外,在本实施方式中,保持环43与转子芯42通过热装相互接合,但也可以用焊接等其他方法使保持环43与转子芯42接合。同样地,保持环43与端板9的接合也可以用焊接等其他方法进行。由于即使在接合中使用焊接也会产生残余应力,所以优选在保持环43设定测量对象部。
在利用数字图像相关法求出应变分布的变化的情况下,初始图像数据可以设为在旋转电机100的运转开始后最初取得的图像数据。可以预想为实施维护后的保持环43是适当的状态,在实施维护后,取得初始图像数据。该初始图像数据可以是作为默认值准备的图像数据。
在利用数字图像相关法求出应变分布的变化的情况下,在转子4低速旋转的状况下进行拍摄。但是,也可以是,能够在转子4停止的状态下进行拍摄。也就是说,驱动机构211a、211b可以是能够在周向上移动拍摄装置210a、210b的机构。也可以是,在转子4高速旋转的状况时进行拍摄。在该情况下,能够进行基于转子4高速旋转时的应变分布变化的损伤推定。另外,可以设置多个用于拍摄保持环43a、43b中的每一个的拍摄装置。在按这种方式设置拍摄装置的情况下,能够根据发送图像数据的拍摄装置确定应参照的分布信息或者使成为对象的分布信息的范围变得更窄。
在本实施方式中,倾向信息226a包含第一~第五分布信息。倾向信息226a可以不包含全部第一~第五分布信息。也就是说,例如可以仅在保持环43的芯侧端部431或板侧端部432设定测量对象部,并进行损伤的推定。在预先判明容易产生损伤的位置的那样的情况下,即使缩窄推定损伤的产生的范围,也能够维持较高的检查精度。能够使检查所需的计算量进一步降低。
在本实施方式中,在推定为产生了损伤的情况下,一并推定损伤位置及损伤规模。也可以不推定损伤位置及损伤规模。这是由于,即使仅向作业人员通知推定损伤的产生的内容,也能够支援作业人员进行旋转电机100的适当运转。一并推定的内容可以仅设为损伤位置及损伤规模中的一方。
另外,在本实施方式中,检查装置220进行拍摄装置210a、210b的控制。检查装置220可以不进行拍摄装置210这样的拍摄装置的控制。也就是说,例如检查装置220可以仅使用通过拍摄装置的拍摄而得到的图像数据进行损伤的推定。在该情况下,检查装置220例如可以接收经由通信网络发送的图像数据并进行损伤的推定。在这样的与通信网络连接的情况下,也能够使检查装置220进行多台旋转电机100的检查。
附图标记的说明
1框架,3定子,4转子,9端板,41旋转轴,42转子芯,43a、43b保持环,44A、44B转子绕组,100旋转电机,200检查系统,210a、210b拍摄装置,211a、211b驱动机构,220检查装置,221拍摄控制部,222图像数据取得部,223图像数据存储部,225应变变化信息生成部(测量部),226倾向信息存储部,226a倾向信息,228损伤位置推定部(损伤推定部),229损伤规模推定部(损伤推定部),231运转条件决定部(时间推定部及速度推定部),240显示装置,300信息处理装置,421磁极部,422空气路径部,423槽,424防脱部,431芯侧端部,431a端面,432板侧端部。
Claims (12)
1.一种旋转电机的检查装置,其特征在于,所述旋转电机的检查装置具备:
存储部,所述存储部存储有倾向信息,所述倾向信息示出在检查对象部产生的损伤的位置及所述损伤的规模与在测量对象部产生的变形量之间的关系,所述检查对象部是旋转电机具有的转子的应检查的范围,所述测量对象部设定于所述转子的外表面;
测量部,所述测量部测量在所述测量对象部产生的所述变形量;以及
损伤推定部,所述损伤推定部以所述倾向信息及所述测量部测量到的所述测量对象部的所述变形量为基础,推定在所述测量对象部产生的所述损伤的所述位置及所述规模。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
所述检查对象部包含用于保持被插入到转子芯的转子绕组的状态的保持环,所述保持环的外表面的至少一部分被设定为所述测量对象部。
3.根据权利要求2所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
所述检查对象部还包含在所述转子芯形成为所述保持环用的安装部。
4.根据权利要求3所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
设定在所述保持环的外表面的所述测量对象部包含在所述转子芯的轴向上所述安装部存在的范围。
5.根据权利要求3或4所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
设定在所述保持环的外表面的所述测量对象部包含在所述转子芯的轴向上呈槽状形成于所述转子芯的空气路径部存在的范围。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
设定在所述保持环的外表面的所述测量对象部包含在所述转子芯的轴向上在所述转子芯形成为所述转子绕组的插入用的槽存在的范围。
7.根据权利要求3~6中任一项所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
设定在所述保持环的外表面的所述测量对象部包含在所述转子芯的轴向上安装所述保持环的端板存在的范围。
8.根据权利要求7所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
所述端板包含于所述检查对象部。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
所述损伤包含龟裂。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
所述旋转电机的检查装置还具备时间推定部,所述时间推定部以所述测量部测量到的所述测量对象部的所述变形量为基础,推定所述旋转电机的运转能够继续的时间。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的旋转电机的检查装置,其特征在于,
所述旋转电机的检查装置还具备速度推定部,所述速度推定部以所述测量部测量到的所述测量对象部的所述变形量为基础,推定所述转子的应设为上限的旋转速度。
12.一种旋转电机的检查方法,其特征在于,包含:
第一步骤,生成倾向信息,所述倾向信息示出在检查对象部产生的损伤的位置及所述损伤的规模与在测量对象部产生的变形量之间的关系,所述检查对象部是旋转电机具有的转子的应检查的范围,所述测量对象部设定于所述转子的外表面;
第二步骤,测量在所述测量对象部产生的所述变形量;以及
第三步骤,以所述倾向信息及在所述第二步骤中测量到的所述测量对象部的所述变形量为基础,推定会影响所述测量对象部的所述损伤的产生的有无。
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