DE112022003667T5

DE112022003667T5 - Überwachungs- und steuervorrichtung für drehmaschine, drehmaschinenausrüstung, überwachungs- und steuerverfahren für drehmaschine und überwachungs- und steuerprogramm für drehmaschine

Info

Publication number: DE112022003667T5
Application number: DE112022003667.2T
Authority: DE
Inventors: Katsuhisa HAMADA; Makoto Kondo; Takumi Matsumura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2024-05-23
Also published as: CN118076795A; WO2023090089A1; JPWO2023090089A1

Abstract

Eine Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine, die zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, dient, umfasst eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine erfasst, und eine Indexberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen berechnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine, eine Drehmaschinenausrüstung, ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine und ein Überwachungs- und Steuerprogramm für eine Drehmaschine.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-189121 , die am 22. November 2021 in Japan eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
Stand der Technik
Bei einer Drehmaschine, die eine Kabine (Gehäuse), die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, kann sich die Kabine aufgrund einer Temperaturdifferenz an mehreren Positionen der Kabine auf und ab bewegen, und ein Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil kann sich ändern. Es ist wichtig, das Spiel innerhalb eines geeigneten Bereichs aufrechtzuhalten, um Kontakt zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil zu vermeiden.
PTL 1 beschreibt beispielsweise, dass, um einen Spalt zwischen einem Drehkörper und einem stationären Teil geeignet aufrechtzuerhalten, wenn bei einem Gehäuse einer Dampfturbine thermische Verformung auftritt, die Verformung des Gehäuses aus einem Messwert mittels eines Temperatursensors, der in jeweils einem Oberhälftenabschnitt und einem Unterhälftenabschnitt des Gehäuses vorgesehen ist, geschätzt wird und eine Position des Gehäuses in einer Höhenrichtung auf der Grundlage des Schätzungsergebnisses angepasst wird.
PTL 2 beschreibt, dass, um Verformung eines Gehäuses zu einem Zeitpunkt des Stoppens einer Gasturbine zu verhindern und um Kontakt zwischen einem Rotor und dem Gehäuse zu verhindern, eine Temperatur eines Spitzenabschnitts und eine Temperatur eines Bodenabschnitts des Gehäuses jeweils gemessen werden und, wenn eine Differenz zwischen den Temperaturen einen Schwellenwert erreicht, ein Oberhälftenabschnitt des Gehäuses gekühlt wird.
Zitatliste
Patentliteratur

[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010-270646
[PTL 2] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H6-26364 Zusammenfassung der Erfindung

Technisches Problem
Wenn ein Index, der eine Verschiebung einer Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, durch Verwenden eines Betrags (Temperatur oder dergleichen), der einen Zustand der Kabine einer Drehmaschine angibt, erhalten werden kann, kann ein Spiel zwischen einem Drehteil und einem stationären Teil geeigneter überwacht oder gesteuert werden, und Kontakt zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil kann effektiv unterdrückt werden.
Im Hinblick der obigen Umstände weist mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Aufgabe auf, eine Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine, eine Drehmaschinenausrüstung, ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine und ein Überwachungs- und Steuerprogramm für eine Drehmaschine bereitzustellen, die in der Lage sind, ein Spiel zwischen einem Drehteil und einem stationären Teil geeigneter zu überwachen oder zu steuern.
Lösung für das Problem
Eine Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Überwachungs- und Steuervorrichtung zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei die Überwachungs- und Steuervorrichtung eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine erfasst, und eine Indexberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen berechnet, umfasst.
Darüber hinaus umfasst eine Drehmaschinenausrüstung gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Drehmaschine, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, und die oben beschriebene Überwachungs- und Steuervorrichtung zum Überwachen oder Steuern eines Spiels der Drehmaschine.
Darüber hinaus ist ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Überwachungs- und Steuerverfahren zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei das Überwachungs- und Steuerverfahren einen Schritt des Erfassens von mehreren Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine und einen Schritt des Berechnens eines Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen umfasst.
Darüber hinaus ist ein Überwachungs- und Steuerprogramm für eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Überwachungs- und Steuerprogramm zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei das Überwachungs- und Steuerprogramm so konfiguriert ist, dass es einen Computer veranlasst, ein Verfahren des Erfassens von mehreren Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine und ein Verfahren des Berechnens eines Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen auszuführen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Es werden gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine, eine Drehmaschinenausrüstung, ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine und ein Überwachungs- und Steuerprogramm für eine Drehmaschine bereitgestellt, die in der Lage sind, ein Spiel zwischen einem Drehteil und einem stationären Teil geeigneter zu überwachen oder zu steuern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Ansicht einer Drehmaschinenausrüstung gemäß einer Ausführungsform, die eine Dampfturbine (Drehmaschine) enthält.
2 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Axialrichtung der in 1 gezeigten Dampfturbine.
3 ist eine schematische Konfigurationsansicht, die eine Überwachungs- und Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine gemäß einer Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Als Ausführungsformen beschriebene oder in den Zeichnungen dargestellte Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen und dergleichen von Komponenten sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, sondern sind lediglich erläuternde Beispiele.
(Konfiguration von Drehmaschinenausrüstung)
1 ist eine schematische Ansicht einer Drehmaschinenausrüstung gemäß einer Ausführungsform und ist eine schematische Ansicht der Drehmaschinenausrüstung, die eine Dampfturbine als ein Beispiel für eine Drehmaschine enthält. 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Axialrichtung der in 1 gezeigten Dampfturbine. 3 ist eine schematische Konfigurationsansicht, die eine Überwachungs- und Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Eine Drehmaschinenausrüstung 100 gemäß einigen Ausführungsformen enthält eine Dampfturbine (Drehmaschine) 1 (siehe 1 und 2) und eine Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 (siehe 3) zum Überwachen oder Steuern eines Spiels zwischen einem Drehteil und einem stationären Teil der Dampfturbine 1.
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält die Dampfturbine 1 einen Rotor 12 (in 1 nicht gezeigt), der um eine Mittelachse O drehbar ist, und eine äußere Kabine (Kabine) 2, die das Drehteil einschließlich des Rotors 12 und das stationäre Teil aufnimmt.
Die äußere Kabine 2 enthält einen Kabinen-Oberhälftenabschnitt 3 und einen Kabinen-Unterhälftenabschnitt 4, der unterhalb des Kabinen-Oberhälftenabschnitts 3 in einer Auf-Ab-Richtung (das heißt eine vertikale Richtung) positioniert ist. Der Kabinen-Oberhälftenabschnitt 3 enthält eine obere Schale 3a und einen oberen Flansch 3b. Der Kabinen-Unterhälftenabschnitt 4 enthält eine untere Schale 4a und einen unteren Flansch 4b. Der obere Flansch 3b des Kabinen-Oberhälftenabschnitts 3 und der untere Flansch 4b des Kabinen-Unterhälftenabschnitts 4 sind durch Bolzen (nicht gezeigt) befestigt.
Die äußere Kabine 2 wird durch einen an einem Fundament 10 befestigten Kabinen-Trägertisch 8 getragen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Kabinen-Oberhälftenabschnitt 3 einen Vorsprungsabschnitt 6 (auch als eine Katzenpfote bezeichnet) auf, der in der Axialrichtung (Richtung der Mittelachse O des Rotors) vorsteht, und der Vorsprungsabschnitt 6 ist auf dem Kabinen-Trägertisch 8 platziert. Auf diese Weise wird die äußere Kabine 2 via den Vorsprungsabschnitt 6 durch den Kabinen-Trägertisch 8 getragen. Bei der in 1 gezeigten äußeren Kabine 2 ist der Kabinen-Oberhälftenabschnitt 3 mit einem Paar der Vorsprungsabschnitte 6 auf beiden Seiten der Mittelachse O in einer Draufsicht an beiden Endabschnitten in der Axialrichtung versehen, das heißt, insgesamt vier Vorsprungsabschnitte 6 sind vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt, enthält das in der äußeren Kabine 2 aufgenommene Drehteil den Rotor 12 und mehrere Rotorschaufeln 14, die in dem Rotor 12 so vorgesehen sind, dass sie in einer Radialrichtung von dem Rotor 12 vorstehen. Wie in 2 gezeigt, ist der Rotor 12 so vorgesehen, dass er die äußere Kabine 2 durchdringt. Darüber hinaus ist der Rotor 12 durch ein in einem an dem Fundament 10 befestigten Lagersockel 26 aufgenommenes Lager drehbar gelagert.
Wie in 2 gezeigt, enthält das in der äußeren Kabine 2 aufgenommene stationäre Teil eine innere Kabine 16, die von der äußeren Kabine 2 getragen wird, einen Schaufelring 18, eine Statorschaufel 19 und einen Dummy-Ring 20, der von der inneren Kabine 16 getragen wird. Die Statorschaufeln 19 sind via den Schaufelring 18 von der inneren Kabine 16 getragen und sind so vorgesehen, dass sie in der Axialrichtung stromaufwärts der Rotorschaufeln 14 jeder Stufe positioniert werden.
Die Dampfturbine 1 weist Dampfeinlassabschnitte 28 und 29 zum Einführen von Dampf in die Dampfturbine 1 auf. Darüber hinaus sind Dichtungsabschnitte 22 zum Unterdrücken von Leckage eines Fluids durch einen Spalt zwischen der äußeren Kabine 2 und dem Rotor 12 an beiden Endabschnitten der äußeren Kabine 2 in der Axialrichtung vorgesehen.
Ein Spalt (Spiel) ist zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil in der Radialrichtung innerhalb der Dampfturbine 1 gebildet. Das Spiel ist beispielsweise ein Spiel zwischen einer Spitze der Rotorschaufel 14 und dem Schaufelring 18, ein Spiel zwischen dem Rotor 12 und einer Spitze der Statorschaufel 19 oder ein Spiel zwischen dem Rotor 12 und einer Dichtungsrippe (nicht gezeigt), die in dem Dummy-Ring 20 vorgesehen ist.
Bei einigen Ausführungsformen enthält die Drehmaschinenausrüstung 100 einen Temperatursensor zum Messen von Temperaturen an mehreren Positionen in der Kabine. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dampfturbine 1 mit mehreren Temperatursensoren 30A-1 bis 30F-2 (nachstehend kollektiv auch als Temperatursensoren 30 bezeichnet) versehen, die so konfiguriert sind, dass sie entsprechend Temperaturen an den mehreren Positionen in der äußeren Kabine 2 messen.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen mehrere der Temperatursensoren 30 mindestens einen Temperatursensor (zum Beispiel Temperatursensoren 30B-1, 30C-1, 30E-1 und 30F-1 in 1) zum Messen einer Temperatur der oberen Schale 3a.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren Temperatursensoren 30 mindestens einen Temperatursensor (zum Beispiel Temperatursensoren 30B-3, 30C-3, 30E-3 und 30F-2 in 1) zum Messen einer Temperatur der unteren Schale 4a.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren Temperatursensoren 30 mindestens einen Temperatursensor (zum Beispiel Temperatursensoren 30A-1, 30B-2, 30D-1 und 30E-2 in 1) zum Messen einer Temperatur des oberen Flansches 3b.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren Temperatursensoren 30 mindestens einen Temperatursensor (zum Beispiel Temperatursensoren 30C-2 und 30D-2 in 1) zum Messen einer Temperatur des unteren Flansches 4b.
Gerade Linien L_A bis L_F in 1 sind gerade Linien, die Positionen in der Axialrichtung angeben, und geben an, dass die Temperatursensoren (zum Beispiel die Temperatursensoren 30B-1 bis 30B-3 auf einer geraden Linie L_B), die auf derselben geraden Linie positioniert sind, an derselben Position in der Axialrichtung positioniert sind. Eine Anordnung der in 1 gezeigten Temperatursensoren 30 dient zur Beschreibung, und es ist nicht notwendig, dass die axialen Positionen einiger der mehreren Temperatursensoren 30 gleich sind.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Drehmaschinenausrüstung 100 einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des Kabinen-Trägertischs 8 enthalten. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dampfturbine 1 mit Temperatursensoren 32a und 32b (nachstehend kollektiv auch als Temperatursensoren 32 bezeichnet) versehen, die so konfiguriert sind, dass sie die Temperatur des Kabinen-Trägertischs 8 messen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Drehmaschinenausrüstung 100 einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des Lagersockels 26 enthalten. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dampfturbine 1 mit Temperatursensoren 34a und 34b (nachstehend kollektiv auch als Temperatursensoren 34 bezeichnet) versehen, die so konfiguriert sind, dass sie die Temperatur des Lagersockels 26 messen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Drehmaschinenausrüstung 100 einen Drehzahlsensor 36 (siehe 2) zum Messen einer Drehzahl des Rotors 12 enthalten.
Signale, die die Messwerte mittels der Temperatursensoren 30, 32 und 34 und des Drehzahlsensors 36 angeben, werden an eine Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 (später zu beschreiben) gesendet.
Bei einigen Ausführungsformen enthält die Drehmaschinenausrüstung 100 eine Temperaturanpassungseinheit 60 zum Erwärmen oder Kühlen mindestens eines Teils der äußeren Kabine 2 oder des Kabinen-Trägertischs 8. Durch Erwärmen oder Kühlen mindestens eines Teils der äußeren Kabine 2 oder des Kabinen-Trägertischs 8 mittels der Temperaturanpassungseinheit 60 kann ein Wärmeausdehnungsbetrag der äußeren Kabine 2 oder des Kabinen-Trägertischs 8 angepasst werden, und somit kann eine Form oder eine Position der äußeren Kabine 2 angepasst werden. Daher kann die Form oder die Position der äußeren Kabine 2 durch die Temperaturanpassungseinheit 60 geeignet angepasst werden, so dass ein Innenspiel der Dampfturbine 1 in einem geeigneten Bereich aufrechterhalten werden kann.
Bei einer Ausführungsform enthält beispielsweise, wie in 1 gezeigt, die Temperaturanpassungseinheit 60 eine Heizeinheit 62 zum Erwärmen des Kabinen-Trägertischs 8, der die äußere Kabine 2 trägt. Durch Erwärmen des Kabinen-Trägertischs 8 mit der Heizeinheit 62 wird die Position der äußeren Kabine 2 so geändert, dass sich der Kabinen-Trägertisch 8 in der vertikalen Richtung thermisch ausdehnt und die äußere Kabine 2 angehoben wird.
Die Heizeinheit 62 kann eine Heizung sein, die so konfiguriert ist, dass sie durch Verwenden von elektrischer Energie Wärme erzeugt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Heizeinheit 62 eine plattenförmige Heizung, die an einer Oberfläche des Kabinen-Trägertischs 8 vorgesehen ist. In einem Fall, in dem sowohl der Temperatursensor 32 als auch die Heizeinheit 62 auf dem Kabinen-Trägertisch 8 vorgesehen sind, können der Temperatursensor 32 und die Heizeinheit 62 so vorgesehen sein, dass sie voneinander getrennt sind. Beispielsweise können der Temperatursensor 32 und die Heizeinheit 62 entsprechend an Oberflächen des Kabinen-Trägertischs 8, die unterschiedlichen Richtungen zugewandt sind, vorgesehen sein.
Bei einer Ausführungsform enthält beispielsweise, wie in 1 gezeigt, die Temperaturanpassungseinheit 60 eine Kühleinheit 64 zum Kühlen des Vorsprungsabschnitts 6 der äußeren Kabine 2. Der Vorsprungsabschnitt 6 wird durch die Kühleinheit gekühlt, so dass die äußere Kabine 2 so verformt wird, dass sie gesenkt wird.
Die Kühleinheit 64 kann so konfiguriert sein, dass sie dem Vorsprungsabschnitt 6 ein Kühlfluid zuführt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Kühleinheit 64 eine Düse, die so konfiguriert ist, dass sie, zu dem Vorsprungsabschnitt 6 hin, Luft als ein Kühlfluid ausstößt.
Alternativ kann die Temperaturanpassungseinheit 60 eine Kühlzelle enthalten, die in der oberen Schale 3a der äußeren Kabine 2 vorgesehen ist und die so konfiguriert ist, dass sie ein Kühlfluid zuführt. Die obere Schale 3a wird durch die Kühlzelle gekühlt, so dass die äußere Kabine 2 so verformt wird, dass sie gesenkt wird.
Die Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert, dass sie Signale von den Temperatursensoren 30, 32 und 34 und/oder dem Drehzahlsensor 36 empfängt und verarbeitet. Wie in 3 gezeigt, enthält die Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 gemäß einer Ausführungsform eine Erfassungseinheit 52, eine Indexberechnungseinheit 54 und eine Steuereinheit 56.
Die Erfassungseinheit 52 ist so konfiguriert, dass sie ein Signal, das einen Messwert mittels jedes Sensors angibt, von den Temperatursensoren 30, 32 und 34 und/oder dem Drehzahlsensor 36 empfängt.
Die Indexberechnungseinheit 54 ist so konfiguriert, dass sie einen Index, der eine Verschiebung der äußeren Kabine 2 (Kabine) in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage von mehreren von der Erfassungseinheit 52 erfassten Temperaturen berechnet.
Die Steuereinheit 56 ist so konfiguriert, dass sie die Form oder die Position der äußeren Kabine 2 (Kabine) auf der Grundlage des von der Indexberechnungseinheit 54 berechneten Index anpasst.
Die Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 enthält einen Computer einschließlich eines Prozessors (CPU oder dergleichen), einer Speichervorrichtung (eine Speichervorrichtung; ein RAM oder dergleichen), einer Hilfsspeichereinheit, einer Schnittstelle und dergleichen. Die Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert, dass sie die Signale von den Temperatursensoren 30, 32 und 34 und/oder dem Drehzahlsensor 36 via die Schnittstelle empfängt. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er die empfangenen Signale verarbeitet. Darüber hinaus ist der Prozessor so konfiguriert, dass er ein in die Speichervorrichtung geladenes Programm verarbeitet. Auf diese Weise werden Funktionen der oben beschriebenen Funktionseinheiten (die Erfassungseinheit 52, die Indexberechnungseinheit 54 und die Steuereinheit 56) realisiert.
Der Verarbeitungsinhalt in der Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 wird als ein von dem Prozessor auszuführendes Programm implementiert. Die Programme können in einer Hilfsspeichereinheit gespeichert sein. Wenn die Programme ausgeführt werden, werden diese Programme in die Speichervorrichtung geladen. Der Prozessor liest von der Speichervorrichtung das Programm und führt einen in dem Programm enthaltenen Befehl aus.
Bei der Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den Index, der die Verschiebung der äußeren Kabine 2 in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der äußeren Kabine 2 (Kabine) zu berechnen. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden. Darüber hinaus kann eine Temperatur der äußeren Kabine 2 durch eine einfache Konfiguration erfasst werden, bei der der Temperatursensor 30 in der äußeren Kabine 2 vorgesehen ist. Daher kann bei der oben beschriebenen Konfiguration der Index, der die Verschiebung der äußeren Kabine 2 in der Auf-Ab-Richtung angibt, mit einer einfachen Konfiguration berechnet werden, und das Spiel kann auf der Grundlage des berechneten Index geeignet überwacht oder gesteuert werden.
(Überwachungs- und Steuerfluss von Drehmaschine)
Als Nächstes wird ein Fluss eines Überwachungs- und Steuerverfahrens für eine Drehmaschine gemäß einigen Ausführungsformen beschrieben. Nachstehend wird ein Fall beschrieben, in dem die oben beschriebene Dampfturbine 1 unter Verwendung der oben beschriebenen Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 überwacht und gesteuert wird. Die zu überwachende und zu steuernde Drehmaschine ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Dampfturbine 1 beschränkt, und einige oder alle nachfolgend zu beschreibenden Verfahren können manuell durchgeführt werden.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Bei einer Ausführungsform erfasst zunächst die Erfassungseinheit 52 die mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der äußeren Kabine 2 (Kabine) (S2). Die Erfassungseinheit 52 kann die mehreren Temperaturen erfassen, indem sie ein Signal, das Messwerte mittels der mehreren Temperatursensoren 30 angibt, empfängt.
In der folgenden Beschreibung wird der Temperaturmesswert mittels des oben beschriebenen Temperatursensors 30 durch T dargestellt. Beispielsweise wird ein Temperaturmesswert mittels des Temperatursensors 30A-1 durch T_A1 dargestellt, und ein Messwert mittels des Temperatursensors 30F-2 wird durch T_F2 dargestellt. Das gleiche gilt für andere Temperatursensoren 30.
Bei Schritt S2 kann die Erfassungseinheit 52 die Temperatur des Kabinen-Trägertischs 8 (Messwert mittels des Temperatursensors 32), die Temperatur des Lagersockels 26 (Messwert mittels des Temperatursensors 34) und/oder die Drehzahl des Rotors 12 (Messwert mittels des Drehzahlsensors 36) bei Bedarf (das heißt in einem Fall des Verwendens für die Indexberechnung bei dem nachfolgenden Schritt S4) erfassen.
Als Nächstes berechnet die Indexberechnungseinheit 54 einen Index CCI (Spielsteuerindex), der die Verschiebung der äußeren Kabine 2 in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen der äußeren Kabine 2, die bei Schritt S2 erfasst wurden (S4). Bei Schritt S4 kann, zusätzlich zu den mehreren Temperaturen der äußeren Kabine 2, der Index CCI auf der Grundlage der Temperatur des Kabinen-Trägertischs 8, der Temperatur des Lagersockels 26 oder der Drehzahl des Rotors 12, die bei Schritt S2 erfasst wurde, erfasst werden.
Der Index CCI, der die Verschiebung der äußeren Kabine 2 in der Auf-Ab-Richtung angibt, kann beispielsweise in Form der folgenden Gleichung (A) ausgedrückt werden. $\begin{array}{l} CCI = k_{1} \times I_{1} + k_{2} \times I_{2} + k_{3} \times I_{3} + k_{4} \times I_{4} + k_{5} \times I_{5} + \\ k_{6} \times I_{6} + C_{A} \end{array}$
Wenn der Index CCI größer als Null ist, gibt er an, dass die äußere Kabine 2 von einer Referenzposition aufwärts verschoben ist, und wenn der Index CCI kleiner als Null ist, gibt er an, dass die äußere Kabine 2 von der Referenzposition abwärts verschoben ist.
In der obigen Gleichung (A) stellen k₁ bis k₆ Koeffizienten dar.
Hier wird ein Produkt (k_n × I_n) eines Koeffizienten k_n und I_n in der obigen Gleichung (A) als ein n-ter Term bezeichnet. I_n gibt die Temperatur, eine Temperaturdifferenz oder dergleichen der äußeren Kabine 2 an, wie unten beschrieben. Das heißt, der Index CCI kann unter Verwendung einer linearen Kombination der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen der äußeren Kabine 2 ausgedrückt werden.
I₁, das in dem ersten Term der obigen Gleichung (A) enthalten ist, ist ein Wert, der eine Temperaturdifferenz zwischen der oberen Schale 3a und der unteren Schale 4a der äußeren Kabine 2 darstellt. Wenn die Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 positiv eingestellt ist, ist der Koeffizient k₁ des ersten Terms ein positiver Wert. Wenn die Temperatur der oberen Schale 3a höher als die Temperatur der unteren Schale 4a ist, wird die äußere Kabine 2 so verformt, dass ein Mittelabschnitt der äußeren Kabine 2 in der Axialrichtung angehoben wird, und die äußere Kabine 2 wird aufwärts verschoben. Der erste Term ist ein Term, der eine solche Verschiebung der äußeren Kabine 2 darstellt.
Es ist bevorzugt, dass eine Temperaturmessposition der oberen Schale 3a und eine Temperaturmessposition der unteren Schale 4a, die für die Berechnung von I₁ verwendet werden, in der Axialrichtung nahe beieinander liegen. I₁ kann beispielsweise eine Differenz (T_B1 - T_B3) zwischen T_B1 und T_B3, eine Differenz (T_C1 - T_C3) zwischen T_C1 und T_C3 oder eine Differenz (T_F1 - T_F2) zwischen T_F1 und T_F2 sein oder kann eine lineare Kombination aus zwei oder mehr von diesen (zum Beispiel k_B × (T_B1 - T_B2) + k_C × (T_C1 - T_C3) + k_F × (T_F1 - T_F2) sein, wobei k_B, k_C und k_F Koeffizienten sind).
I₂, das in dem zweiten Term der obigen Gleichung (A) enthalten ist, ist ein Wert, der eine Temperaturdifferenz zwischen einem Schalenabschnitt (obere Schale 3a oder untere Schale 4a) und einem Flanschabschnitt (oberer Flansch 3b oder unterer Flansch 4b) der äußeren Kabine 2 darstellt. Wenn die Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 positiv eingestellt ist, ist der Koeffizient k₂ des zweiten Terms ein positiver Wert. Wenn eine Temperatur des Schalenabschnitts höher als eine Temperatur des Flanschabschnitts ist, tritt Verformung auf, so dass ein Mittelabschnitt einer Endwand der äußeren Kabine 2 in der Axialrichtung vertieft wird, und der Vorsprungsabschnitt 6, der von der äußeren Kabine 2 in der Axialrichtung vorsteht, kommt mit dem Kabinen-Trägertisch 8 ungleichmäßig in Kontakt, und der Kabinen-Oberhälftenabschnitt 3 wird angehoben (das heißt, die äußere Kabine 2 wird aufwärts verschoben). Der zweite Term ist ein Term, der eine solche Verschiebung der äußeren Kabine 2 darstellt.
Es ist bevorzugt, dass eine Temperaturmessposition des Schalenabschnitts und eine Temperaturmessposition des Flanschabschnitts, die für die Berechnung von I₂ verwendet werden, in der Axialrichtung nahe beieinander liegen. Es ist bevorzugt, dass die Temperaturmessposition des Schalenabschnitts und die Temperaturmessposition des Flanschabschnitts, die für die Berechnung von I₂ verwendet werden, Positionen sind, an denen die Temperaturdifferenz zwischen dem Schalenabschnitt und dem Flanschabschnitt relativ groß ist (zum Beispiel Positionen nahe den Dampfeinlassabschnitten 28 und 29 in der Axialrichtung).
I₂ kann beispielsweise eine Differenz zwischen T_C1 und T_C2 (T_C1 - T_C2) , eine Differenz zwischen T_C3 und T_C2 (T_C3 - T_C2) , eine Differenz zwischen einem Durchschnitt von T_C1 und T_C3 und T_C2 ((T_C1 + T_C3)/2 - T_C2), eine Differenz zwischen T_E1 und T_E2 (T_E1 - T_E2), eine Differenz zwischen T_E3 und T_E2 (T_E3 - T_E2) oder eine Differenz zwischen einem Durchschnitt von T_E1 und T_E3 und T_E2 ((T_E1 + T_E3) /2 - T_E2) sein oder kann eine lineare Kombination aus zwei oder mehr von diesen (zum Beispiel k_c × [(T_C1 + T_C3) /2 - T_C2] + k_e × [(T_E1 + T_E3) /2 - T_E2], bei dem k_ck_e ein Koeffizient ist) sein.
I₃, das in dem dritten Term der obigen Gleichung (A) enthalten ist, ist ein Wert, der eine Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Flansch 3b und dem unteren Flansch 4b der äußeren Kabine 2 darstellt. Wenn die Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 positiv eingestellt ist, ist der Koeffizient k₃ des dritten Terms ein positiver Wert. Wenn die Temperatur des oberen Flansches 3b höher als die Temperatur des unteren Flansches 4b ist, wird die äußere Kabine 2 so verformt, dass der Mittelabschnitt der äußeren Kabine 2 in der Axialrichtung angehoben wird, und die äußere Kabine 2 wird aufwärts verschoben. Der dritte Term ist ein Term, der eine solche Verschiebung der äußeren Kabine 2 darstellt.
Es ist bevorzugt, dass eine Temperaturmessposition des oberen Flansches 3b und eine Temperaturmessposition des unteren Flansches 4b, die für die Berechnung von I₃ verwendet werden, in der Axialrichtung nahe beieinander liegen. I₃ kann beispielsweise eine Differenz zwischen T_D1 und T_D2 (T_D1 - T_D2), eine Differenz zwischen T_D1 und T_C2 (T_D1 - T_C2) oder eine Differenz zwischen T_E2 und T_D2 (T_E2 - T_D2) sein oder kann eine lineare Kombination aus zwei oder mehr von diesen sein.
I₄, das in dem vierten Term der obigen Gleichung (A) enthalten ist, ist ein Wert, der den Wärmeausdehnungsbetrag in einer Auf-Ab-Richtung des Kabinen-Trägertischs 8, auf dem der Vorsprungsabschnitt 6 der äußeren Kabine 2 platziert ist, angibt. Wenn die Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 positiv eingestellt ist, ist der Koeffizient k₄ des vierten Terms ein positiver Wert. Wenn der Wärmeausdehnungsbetrag des Kabinen-Trägertischs 8 zunimmt, wird die äußere Kabine 2 aufwärts angehoben und aufwärts verschoben. Der vierte Term ist ein Term, der eine solche Verschiebung der äußeren Kabine 2 darstellt.
I₄, das den Wärmeausdehnungsbetrag des Kabinen-Trägertischs 8 angibt, kann auf der Grundlage einer von dem Temperatursensor 32 gemessenen Temperatur Ts des Kabinen-Trägertischs 8 erfasst werden. I₄ kann beispielsweise aus der folgenden Gleichung (B) berechnet werden. $I_{4} = (Ts - a) \times b$
In der obigen Gleichung (B) sind a und b entsprechend Koeffizienten.
I₅, das in dem fünften Term der obigen Gleichung (A) enthalten ist, ist ein Wert, der eine Verschiebung des Rotors 12 (Drehteil) der Dampfturbine 1 in einer Auf-Ab-Richtung angibt. Wenn die Aufwärtsverschiebungen der äußeren Kabine 2 und des Rotors 12 positiv eingestellt sind, ist der Koeffizient k₅ des fünften Terms ein negativer Wert. Während eines Betriebs der Dampfturbine 1 (Drehmaschine) kann der Rotor 12 in einem Fall, in dem der Lagersockel 26, der ein Lager, das den Rotor 12 lagert, trägt, in einer Auf-Ab-Richtung thermisch ausgedehnt wird oder die Drehzahl des Rotors 12 erhöht wird, aufwärts verschoben werden. Der fünfte Term ist ein Term, der eine solche Verschiebung des Rotors 12 darstellt. Indem der fünfte Koeffizient, der die Verschiebung des Rotors 12 angibt, mit eingerechnet wird, kann der Index CCI, der eine relative Verschiebung der äußeren Kabine 2 in Bezug auf den Rotor 12 angibt, erhalten werden.
I₅, das die Verschiebung des Rotors 12 angibt, kann auf der Grundlage einer von dem Temperatursensor 34 gemessenen Temperatur Tb des Lagersockels 26 und/oder einer von dem Drehzahlsensor 36 gemessenen Drehzahl R des Rotors 12 erfasst werden. I₅ kann beispielsweise aus der folgenden Gleichung (C) berechnet werden. $I_{5} = d \times Tb + e \times R$
In der obigen Gleichung (C) sind d und e entsprechend Koeffizienten.
I₆, das in dem sechsten Term der obigen Gleichung (A) enthalten ist, ist ein Wert, der eine Leistung der Dampfturbine 1 (Drehmaschine) angibt. Wenn die Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 positiv eingestellt ist, ist der Koeffizient k₆ des sechsten Terms ein positiver Wert. Wenn eine Druckkraft auf den Vorsprungsabschnitt 6 der äußeren Kabine 2 wirkt, wenn die Leistung der Drehmaschine zunimmt, kann in einem Fall, in dem eine Position des Vorsprungsabschnitts 6 in einer Axialrichtung begrenzt ist, oder dergleichen der Vorsprungsabschnitt 6 gebogen werden, und die äußere Kabine 2 kann so verformt werden, dass sie aufwärts angehoben wird. Der sechste Term ist ein Term, der eine solche Verschiebung der äußeren Kabine 2 darstellt.
In einem Fall der Dampfturbine 1 kann I₆, das die Leistung angibt, beispielsweise auf der Grundlage einer Temperatur oder einer Strömungsrate eines Gases, das einem Kessel zum Erzeugen von Dampf, der der Dampfturbine 1 zugeführt wird, zugeführt wird, berechnet werden.
Der konstante Term C_A der obigen Gleichung (A) ist ein Wert, der einen Positionsanpassungsbetrag mittels eines Anpassungselements zum Anpassen einer relativen Position der äußeren Kabine 2 in Bezug auf den Rotor 12 in der Auf-Ab-Richtung angibt, und ist beispielsweise eine Höhe des Anpassungselements (Unterlegscheibe oder dergleichen).
Die obige Gleichung (A) enthält auch eine lineare Kombination aus Summen der mehreren n-ten Terme, wie durch die folgende Gleichung (D) dargestellt. $\begin{array}{l} CCI = (m_{1} \times I_{1} + m_{2} \times I_{2} + m_{3} \times I_{3}) \times M_{1} + (m_{4} \times I_{4} + m_{5} \\ \times I_{5}) \times M_{2} + C_{A} \end{array}$
Die oben beschriebenen Koeffizienten (k₁ bis k₆, a bis e, m₁ bis m₅, M₁, M₂ und dergleichen), die zum Berechnen des Index CCI verwendet werden, können im Voraus aus einer Betriebsaufzeichnung der Drehmaschine in Abhängigkeit von einem Typ oder einer individuellen Einheit der Drehmaschine erhalten werden.
Der Index CCI, der die Verschiebung der äußeren Kabine 2 in der Auf-Ab-Richtung angibt, kann eine Summe von zwei oder mehr von dem ersten Term bis zum sechsten Term, die in der obigen Gleichung (A) enthalten sind, sein.
Beispielsweise kann der Index CCI durch eine Summe des ersten Terms und des zweiten Terms, die in der obigen Gleichung (A) (der folgenden Gleichung (A')) enthalten sind, dargestellt werden. $CCI = k_{1}' \times I_{1} + k_{2}' \times I_{2}$
Die in der obigen Gleichung (A) enthaltenen Koeffizienten k₁ und k₂ und die in der obigen Gleichung (A') enthaltenen Koeffizienten k₁' und k₂' können sich voneinander unterscheiden.
Alternativ kann der Index CCI erhalten werden, indem einer oder mehrere von dem dritten Term bis zu dem sechsten Term und der konstante Term zu der Summe des ersten Terms und des zweiten Terms, die in der obigen Gleichung (A) enthalten sind, addiert werden.
Wie oben beschrieben, kann der Index CCI, der die Verschiebung der äußeren Kabine 2 in der Auf-Ab-Richtung angibt, durch Verwenden der Temperaturen an den mehreren Positionen der äußeren Kabine 2 berechnet werden. Der auf diese Weise berechnete Index CCI kann als ein Index verwendet werden, der das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil der Drehmaschine angibt.
Als Nächstes vergleicht die Steuereinheit 56 den bei Schritt S4 berechneten Index CCI mit einem im Voraus eingestellten spezifizierten Bereich (S6, S10).
Die Tatsache, dass der Index CCI kleiner als der spezifizierte Bereich ist, bedeutet, dass ein Betrag an Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 kleiner als eine Referenz ist und dass ein Spiel an einem obersten Abschnitt des Rotors 12 kleiner als eine Referenz ist. Daher passt die Steuereinheit 56 in einem Fall, in dem der Index CCI kleiner als der spezifizierte Bereich ist (Ja bei Schritt S6), die Form oder die Position der äußeren Kabine 2 so an, dass der Index CCI innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt (S8). Bei Schritt S8 kann die Steuereinheit 56 die Position der äußeren Kabine 2 so ändern, dass der Wärmeausdehnungsbetrag des Kabinen-Trägertischs 8 angepasst wird und die äußere Kabine 2 beispielsweise durch geeignetes Steuern der Heizeinheit 62 (Temperaturanpassungseinheit 60) angehoben wird, um den Kabinen-Trägertisch 8 zu erwärmen.
Andererseits bedeutet die Tatsache, dass der Index CCI größer als der spezifizierte Bereich ist, dass der Betrag an Aufwärtsverschiebung der äußeren Kabine 2 größer als eine Referenz ist und dass ein Spiel an einem untersten Abschnitt des Rotors 12 kleiner als eine Referenz ist. Daher passt die Steuereinheit 56 in einem Fall, in dem der Index CCI größer als der spezifizierte Bereich ist (Ja bei Schritt S10), die Form oder die Position der äußeren Kabine 2 so an, dass der Index CCI innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt (S12). Bei Schritt S12 kann die Steuereinheit 56 beispielsweise die Kühleinheit 64 (Temperaturanpassungseinheit 60) geeignet steuern, um dem Vorsprungsabschnitt 6 das Kühlfluid zuzuführen, um die äußere Kabine 2 so zu verformen, dass sie gesenkt wird.
Auf diese Weise wird, wenn der bei Schritt S4 berechnete Index CCI außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt, die Form oder die Position der äußeren Kabine 2 so angepasst, dass der Index CCI innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass das Spiel an einem obersten Abschnitt oder einem untersten Abschnitt des Drehteils der Dampfturbine 1 (Drehmaschine) zu klein ist. Daher ist es möglich, Kontakt zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil der Dampfturbine 1 (Drehmaschine) effektiv zu unterdrücken.
Die bei jeder Ausführungsform beschriebenen Inhalte werden beispielsweise wie folgt verstanden.
(1) Eine Überwachungs- und Steuervorrichtung (50) für eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Überwachungs- und Steuervorrichtung zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine (zum Beispiel der oben beschriebenen Dampfturbine 1), die eine Kabine (zum Beispiel die oben beschriebene äußere Kabine 2), die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei die Überwachungs- und Steuervorrichtung umfasst:

eine Erfassungseinheit (52), die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine erfasst, und
eine Indexberechnungseinheit (54), die so konfiguriert ist, dass sie einen Index (zum Beispiel den oben beschriebenen Index CCI), der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen berechnet.

Gemäß einer Konfiguration von (1) oben ist es möglich, den Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der Kabine zu berechnen. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden. Darüber hinaus kann eine Temperatur der Kabine durch eine einfache Konfiguration erfasst werden, bei der der Temperatursensor in der Kabine vorgesehen ist. Daher kann bei der Konfiguration von (1) oben der Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, mit einer einfachen Konfiguration berechnet werden, und das Spiel kann auf der Grundlage des berechneten Index geeignet überwacht oder gesteuert werden.
(2) Bei einigen Ausführungsformen enthält bei der Konfiguration von (1) oben,
der Index eine lineare Kombination der mehreren Temperaturen.
Gemäß einer Konfiguration von (2) oben ist es möglich, den Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, mit einer relativ einfachen Berechnung unter Verwendung der linearen Kombination der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der Kabine zu erhalten. Daher kann eine geeignete Überwachung oder Steuerung des Spiels mit einer einfachen Konfiguration durchgeführt werden.
(3) Bei einigen Ausführungsformen enthält bei der Konfiguration von (1) oder (2) oben,
die Kabine einen Oberhälftenabschnitt (zum Beispiel den oben beschriebenen Kabinen-Oberhälftenabschnitt 3), der eine obere Schale (3a) aufweist, und einen Unterhälftenabschnitt (zum Beispiel den oben beschriebenen Kabinen-Unterhälftenabschnitt 4), der eine untere Schale (4a) aufweist,
die Erfassungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Temperatur der oberen Schale und eine Temperatur der unteren Schale erfasst, und
die Indexberechnungseinheit ist so konfiguriert, dass sie den Index, der einen ersten Term, der sich auf eine Temperaturdifferenz zwischen der oberen Schale und der unteren Schale bezieht, enthält, berechnet.
Gemäß einer Konfiguration von (3) oben ist es, da der Index, der den ersten Term, der sich auf die Temperaturdifferenz zwischen der oberen Schale und der unteren Schale bezieht, enthält, berechnet wird, möglich, einen Index, bei dem eine Auf- und Abbewegung der Kabine, die durch die Temperaturdifferenz zwischen der oberen Schale und der unteren Schale verursacht wird, berücksichtigt ist, zu erhalten. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden.
(4) Bei einigen Ausführungsformen enthält bei der Konfiguration von einem von (1) bis (3) oben,
die Kabine einen Oberhälftenabschnitt, der einen oberen Flansch (3b) und eine obere Schale (3a) aufweist, und einen Unterhälftenabschnitt, der einen unteren Flansch (4b), der an dem oberen Flansch befestigt ist, und eine untere Schale (4a) aufweist,
die Erfassungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Temperatur eines Schalenabschnitts, der die obere Schale oder die untere Schale enthält, und eine Temperatur eines Flanschabschnitts, der den oberen Flansch oder den unteren Flansch enthält, erfasst, und
die Indexberechnungseinheit ist so konfiguriert, dass sie den Index, der einen zweiten Term, der sich auf eine Temperaturdifferenz zwischen dem Schalenabschnitt und dem Flanschabschnitt bezieht, enthält, berechnet.
Gemäß einer Konfiguration von (4) oben ist es, da der Index, der den zweiten Term, der sich auf die Temperaturdifferenz zwischen dem Schalenabschnitt und dem Flanschabschnitt bezieht, enthält, berechnet wird, möglich, einen Index, bei dem eine Auf- und Abbewegung der Kabine, die durch die Temperaturdifferenz zwischen dem Schalenabschnitt und dem Flanschabschnitt verursacht wird, berücksichtigt ist, zu erhalten. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden.
(5) Bei einigen Ausführungsformen enthält bei der Konfiguration von einem von (1) bis (4) oben,
die Kabine einen Oberhälftenabschnitt, der einen oberen Flansch aufweist, und einen Unterhälftenabschnitt, der einen unteren Flansch, der an dem oberen Flansch befestigt ist, aufweist,
die Erfassungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Temperatur des oberen Flansches und eine Temperatur des unteren Flansches erfasst, und
die Indexberechnungseinheit ist so konfiguriert, dass sie den Index, der einen dritten Term, der sich auf eine Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Flansch und dem unteren Flansch bezieht, enthält, berechnet.
Gemäß einer Konfiguration von (5) oben ist es, da der Index, der den dritten Term, der sich auf die Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Flansch und dem unteren Flansch bezieht, enthält, berechnet wird, möglich, einen Index, bei dem eine Auf- und Abbewegung der Kabine, die durch die Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Flansch und dem unteren Flansch verursacht wird, berücksichtigt wird, zu erhalten. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden.
(6) Bei einigen Ausführungsformen weist bei der Konfiguration von einem von (1) bis (5) oben,
die Kabine einen Vorsprungsabschnitt (6), der in einer Axialrichtung vorsteht, auf, und
die Indexberechnungseinheit ist so konfiguriert, dass sie den Index, der einen vierten Term enthält, der sich auf einen Wärmeausdehnungsbetrag eines Kabinen-Trägertischs (8), auf dem der Vorsprungsabschnitt platziert ist, bezieht, berechnet.
Gemäß einer Konfiguration von (6) oben ist es, da der Index, der den vierten Term, der sich auf den Wärmeausdehnungsbetrag des Kabinen-Trägertischs, auf dem der Vorsprungsabschnitt der Kabine platziert ist, bezieht, enthält, berechnet wird, möglich, einen Index, bei dem eine Auf- und Abbewegung der Kabine, die durch die Wärmeausdehnung des Kabinen-Trägertischs verursacht wird, berücksichtigt ist, zu erhalten. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden.
(7) Bei einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von einem von (1) bis (6) oben,
die Indexberechnungseinheit so konfiguriert, dass sie den Index, der einen fünften Term enthält, der sich auf eine Verschiebung des Drehteils der Drehmaschine in einer Auf-Ab-Richtung bezieht, berechnet.
Gemäß einer Konfiguration von (7) oben ist es, da der Index, der den fünften Term, der sich auf die Verschiebung des Drehteils in der Auf-Ab-Richtung bezieht, enthält, berechnet wird, möglich, einen Index, bei dem die Verschiebung des Drehteils in der Auf-Ab-Richtung berücksichtigt ist, zu erhalten. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden.
(8) Bei einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von einem von (1) bis (7) oben,
die Indexberechnungseinheit so konfiguriert, dass sie den Index, der einen sechsten Term enthält, der sich auf eine Leistung der Drehmaschine bezieht, berechnet.
Gemäß einer Konfiguration von (8) oben ist es, da der Index, der den sechsten Term, der sich auf die Leistung der Drehmaschine bezieht, enthält, berechnet wird, möglich, einen Index, bei dem eine Auf- und Abbewegung der Kabine, die durch eine Änderung der Leistung der Drehmaschine verursacht wird, berücksichtigt ist, zu erhalten. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden.
(9) Bei einigen Ausführungsformen umfasst bei der Konfiguration von einem von (1) bis (8) oben,
die Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine
eine Steuereinheit (56), die so konfiguriert ist, dass sie eine Form oder eine Position der Kabine auf der Grundlage des von der Indexberechnungseinheit berechneten Index anpasst.
Gemäß einer Konfiguration von (9) oben kann die Form oder die Position der Kabine von der Steuereinheit auf der Grundlage des Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, geändert werden. Daher ist es möglich, Kontakt zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil der Drehmaschine effektiv zu unterdrücken.
(10) Bei einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von (9) oben,
die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie die Form oder die Position der Kabine so anpasst, dass der von der Indexberechnungseinheit berechnete Index innerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt, wenn der Index außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt.
Gemäß einer Konfiguration von (10) oben wird, wenn der berechnete Index außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt, die Form oder die Position der Kabine so angepasst, dass der Index innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt. Daher ist es möglich zu verhindern, dass das Spiel an dem obersten Abschnitt oder dem untersten Abschnitt des Drehteils zu klein ist, und somit ist es möglich, Kontakt zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil der Drehmaschine effektiv zu unterdrücken.
(11) Bei einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von (9) oder (10) oben,
die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie eine Temperaturanpassungseinheit (60) zum Erwärmen oder Kühlen mindestens eines Teils der Kabine oder eines Kabinen-Trägerabschnitts, der die Kabine trägt, so steuert, dass der Index innerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt.
Gemäß einer Konfiguration von (11) oben wird, wenn der berechnete Index außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt, die Temperaturanpassungseinheit gesteuert, und mindestens ein Teil der Kabine oder des Kabinen-Trägerabschnitts wird so erwärmt oder so gekühlt, dass der Index innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt. Daher ist es möglich zu verhindern, dass das Spiel an dem obersten Abschnitt oder dem untersten Abschnitt des Drehteils zu klein ist, und somit ist es möglich, Kontakt zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil der Drehmaschine effektiv zu unterdrücken.
(12) Eine Drehmaschinenausrüstung (100) gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine Drehmaschine (zum Beispiel die oben beschriebene Dampfturbine 1), die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält; und
die Überwachungs- und Steuervorrichtung (50) gemäß einem von (1) bis (11) oben zum Überwachen oder Steuern eines Spiels der Drehmaschine.

Gemäß einer Konfiguration von (12) oben ist es möglich, den Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der Kabine zu berechnen. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden. Darüber hinaus kann eine Temperatur der Kabine durch eine einfache Konfiguration erfasst werden, bei der der Temperatursensor in der Kabine vorgesehen ist. Daher kann bei der Konfiguration von (12) oben der Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, mit einer einfachen Konfiguration berechnet werden, und das Spiel kann auf der Grundlage des berechneten Index geeignet überwacht oder gesteuert werden.
(13) Ein Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Überwachungs- und Steuerverfahren zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine (zum Beispiel der oben beschriebenen Dampfturbine 1), die eine Kabine (zum Beispiel die oben beschriebene äußere Kabine 2), die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei das Überwachungs- und Steuerverfahren umfasst:

einen Schritt (S2) des Erfassens von mehreren Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine, und
einen Schritt (S4) des Berechnens eines Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen.

Gemäß dem Verfahren von (13) oben ist es möglich, den Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der Kabine zu berechnen. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden. Darüber hinaus kann eine Temperatur der Kabine durch eine einfache Konfiguration erfasst werden, bei der der Temperatursensor in der Kabine vorgesehen ist. Daher kann bei dem Verfahren von (13) oben der Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, mit einer einfachen Konfiguration berechnet werden, und das Spiel kann auf der Grundlage des berechneten Index geeignet überwacht oder gesteuert werden.
(14) Ein Überwachungs- und Steuerprogramm für eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Überwachungs- und Steuerprogramm zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine (zum Beispiel der oben beschriebenen Dampfturbine 1), die eine Kabine (zum Beispiel die oben beschriebene äußere Kabine 2), die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei das Überwachungs- und Steuerprogramm so konfiguriert ist, dass es einen Computer (zum Beispiel die oben beschriebene Überwachungs- und Steuervorrichtung 50) veranlasst, auszuführen:

ein Verfahren des Erfassens von mehreren Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine, und
ein Verfahren des Berechnens eines Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen.

Gemäß dem Programm von (14) oben ist es möglich, den Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen an den mehreren Positionen in der Kabine zu berechnen. Daher kann das Spiel zwischen dem Drehteil und dem stationären Teil auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Index geeigneter überwacht oder gesteuert werden. Darüber hinaus kann eine Temperatur der Kabine durch eine einfache Konfiguration erfasst werden, bei der der Temperatursensor in der Kabine vorgesehen ist. Daher kann bei dem Programm von (14) oben der Index, der die Verschiebung der Kabine in der Auf-Ab-Richtung angibt, mit einer einfachen Konfiguration berechnet werden, und das Spiel kann auf der Grundlage des berechneten Index geeignet überwacht oder gesteuert werden.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält geeignet Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen und eine Kombination dieser Ausführungsformen.
In der vorliegenden Beschreibung stellt ein Ausdruck, der eine relative oder absolute Anordnung darstellt, wie beispielsweise „in einer bestimmten Richtung“, „entlang einer bestimmten Richtung“, „parallel“, „senkrecht“, „Mitte“, „konzentrisch“ oder „koaxial“, nicht streng nur eine solche Anordnung dar, sondern auch eine Toleranz oder einen um einen Winkel oder eine Distanz relativ verschobenen Zustand, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann. Zum Beispiel stellen Ausdrücke, wie beispielsweise „identisch“, „gleich“ und „homogen“, die angeben, dass sich Dinge in einem gleichen Zustand befinden, nicht streng nur den gleichen Zustand dar, sondern auch eine Toleranz oder einen Zustand, in dem es einen Unterschied gibt, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Darüber hinaus stellt bei der vorliegenden Beschreibung ein Ausdruck, der eine Form, wie beispielsweise eine viereckige Form oder eine zylindrische Form, darstellt, nicht nur eine Form, wie beispielsweise eine viereckige Form oder eine zylindrische Form, in einem geometrisch strengen Sinne dar, sondern auch eine Form einschließlich eines ungleichmäßigen Abschnitts, eines Abschrägungsabschnitts und dergleichen innerhalb eines Bereichs, in dem der gleiche Effekt erhalten werden kann.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Beschreibung Ausdrücke, wie beispielsweise „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen“ einer Komponente, keine ausschließenden Ausdrücke, die das Vorhandensein anderer Komponenten ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Dampfturbine
2: äußere Kabine
3: Kabinen-Oberhälftenabschnitt
3a: obere Schale
3b: oberer Flansch
4: Kabinen-Unterhälftenabschnitt
4a: untere Schale
4b: unterer Flansch
6: Vorsprungsabschnitt
8: Kabinen-Trägertisch
10: Fundament
12: Rotor
14: Rotorschaufel
16: innere Kabine
18: Schaufelring
19: Statorschaufel
20: Dummy-Ring
22: Dichtungsabschnitt
26: Lagersockel
28: Dampfeinlassabschnitt
29: Dampfeinlassabschnitt
30 (30A-1 bis 30F-2): Temperatursensor
32, 32a, 32b: Temperatursensor
34, 34a, 34b: Temperatursensor
36: Drehzahlsensor
50: Überwachungs- und Steuervorrichtung
52: Erfassungseinheit
54: Indexberechnungseinheit
56: Steuereinheit
60: Temperaturanpassungseinheit
62: Heizeinheit
64: Kühleinheit
100: Drehmaschinenausrüstung
O: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021189121 [0002]
JP 2010270646 [0005]
JP H626364 [0005]

Claims

Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine, wobei die Überwachungs- und Steuervorrichtung zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine dient, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei die Überwachungs- und Steuervorrichtung umfasst: eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine erfasst; und eine Indexberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei der Index eine lineare Kombination der mehreren Temperaturen enthält.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabine einen Oberhälftenabschnitt, der eine obere Schale aufweist, und einen Unterhälftenabschnitt, der eine untere Schale aufweist, enthält, die Erfassungseinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Temperatur der oberen Schale und eine Temperatur der unteren Schale erfasst, und die Indexberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie den Index, der einen ersten Term, der sich auf eine Temperaturdifferenz zwischen der oberen Schale und der unteren Schale bezieht, enthält, berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabine einen Oberhälftenabschnitt, der einen oberen Flansch und eine obere Schale aufweist, und einen Unterhälftenabschnitt, der einen unteren Flansch, der an dem oberen Flansch befestigt ist, und eine untere Schale aufweist, enthält, die Erfassungseinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Temperatur eines Schalenabschnitts, der die obere Schale oder die untere Schale enthält, und eine Temperatur eines Flanschabschnitts, der den oberen Flansch oder den unteren Flansch enthält, erfasst, und die Indexberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie den Index, der einen zweiten Term, der sich auf eine Temperaturdifferenz zwischen dem Schalenabschnitt und dem Flanschabschnitt bezieht, enthält, berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabine einen Oberhälftenabschnitt, der einen oberen Flansch aufweist, und einen Unterhälftenabschnitt, der einen unteren Flansch, der an dem oberen Flansch befestigt ist, aufweist, enthält, die Erfassungseinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Temperatur des oberen Flansches und eine Temperatur des unteren Flansches erfasst, und die Indexberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie den Index, der einen dritten Term, der sich auf eine Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Flansch und dem unteren Flansch bezieht, enthält, berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kabine einen Vorsprungsabschnitt, der in einer Axialrichtung vorsteht, aufweist, und die Indexberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie den Index, der einen vierten Term enthält, der sich auf einen Wärmeausdehnungsbetrag eines Kabinen-Trägertischs, auf dem der Vorsprungsabschnitt platziert ist, bezieht, berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Indexberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie den Index, der einen fünften Term enthält, der sich auf eine Verschiebung des Drehteils der Drehmaschine in einer Auf-Ab-Richtung bezieht, berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Indexberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie den Index, der einen sechsten Term enthält, der sich auf eine Leistung der Drehmaschine bezieht, berechnet.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Steuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Form oder eine Position der Kabine auf der Grundlage des von der Indexberechnungseinheit berechneten Index anpasst.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie die Form oder die Position der Kabine so anpasst, dass der von der Indexberechnungseinheit berechnete Index innerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt, wenn der Index außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt.
Überwachungs- und Steuervorrichtung für eine Drehmaschine nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Temperaturanpassungseinheit zum Erwärmen oder Kühlen mindestens eines Teils der Kabine oder eines Kabinen-Trägerabschnitts, der die Kabine trägt, so steuert, dass der Index innerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt.
Drehmaschinenausrüstung, umfassend: eine Drehmaschine, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält; und die Überwachungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zum Überwachen oder Steuern eines Spiels der Drehmaschine.
Überwachungs- und Steuerverfahren für eine Drehmaschine, wobei das Überwachungs- und Steuerverfahren zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine dient, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei das Überwachungs- und Steuerverfahren umfasst: einen Schritt des Erfassens von mehreren Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine; und einen Schritt des Berechnens eines Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen.
Überwachungs- und Steuerprogramm für eine Drehmaschine, wobei das Überwachungs- und Steuerprogramm zum Überwachen oder Steuern eines Spiels einer Drehmaschine dient, die eine Kabine, die ein Drehteil und ein stationäres Teil aufnimmt, enthält, wobei das Überwachungs- und Steuerprogramm einen Computer veranlasst, auszuführen: ein Verfahren des Erfassens von mehreren Temperaturen an mehreren Positionen der Kabine; und ein Verfahren des Berechnens eines Index, der eine Verschiebung der Kabine in einer Auf-Ab-Richtung angibt, auf der Grundlage der mehreren Temperaturen.