JP2000136925A - 回転装置及び接触型センサ - Google Patents

回転装置及び接触型センサ

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JP2000136925A
JP2000136925A JP31134198A JP31134198A JP2000136925A JP 2000136925 A JP2000136925 A JP 2000136925A JP 31134198 A JP31134198 A JP 31134198A JP 31134198 A JP31134198 A JP 31134198A JP 2000136925 A JP2000136925 A JP 2000136925A
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casing
rotating body
type sensor
sensor
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JP31134198A
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Yasuhiko Ikegami
保彦 池上
Fujio Sasamoto
富士雄 笹本
Makoto Arai
新井  真
Kazuishi Mori
一石 森
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転体とケーシングとの間隔を高精度に検出で
きる回転装置及び接触型センサを提供すること。 【解決手段】ケーシング5内に回転可能な回転体(6)
を備えた回転装置において、前記ケーシング5からその
内部へ突出するよう設けられた接触検知部材(1)と前
記回転体(6)との接触により生じる振動の変化を基
に、前記回転体(6)と前記ケーシング5との間隔を検
出する検出手段(4)を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン、ガ
スタービン等の回転装置、及びその回転翼等とケーシン
グとの間のクリアランス計測に適用される接触型センサ
に関する。
【0002】
【従来の技術】(第1の従来例)図6は、第1の従来例
に係る熱電対を用いた回転翼のチップクリアランス計測
装置の構成を示す断面図である。図6において、熱電対
10はセットボルト20に開けられた穴201内におけ
るセットボルト20の先端部50で、録ろう付により固
定されている。セットボルト20は、ケーシング30に
開けられた穴301に挿入されており、熱電対10が計
測を要するチップクリアランス量だけケーシング30の
内面からその内部へ突き出すよう調整され、ケーシング
外面40にて溶接止めされている。また、熱電対10は
アンプ70に結線され、アンプ70からの出力はペンレ
コーダ80にて記録される。
【0003】図示しないタービンにおけるロータの回転
上昇及び温度上昇により、翼60の先端と、ケーシング
30の内面とのクリアランスが縮まると、翼60は熱電
対10に接触する。このときに生じる摩擦による温度を
計測することにより、クリアランスが設定値に達したこ
とが確認される。上述した計測法によれば、図7に示す
ような温度計測結果が得られる。
【0004】(第2の従来例)図8は、第2の従来例に
係る渦電流式及び静電容量式のギャップセンサを用いた
回転翼のチップクリアランス計測装置の構成を示す断面
図である。図8において図6と同一な部分には同一符号
を付してある。図8において、ケーシング30に開けら
れた穴301にギャップセンサ90がボルト100で固
定され、センサ90はアンプ70に結線され、アンプ7
0からの出力はペンレコーダ80にて記録される。
【0005】図示しないタービンにおけるロータの回転
により、翼60とケーシング30内面とのクリアランス
が変化すると、翼60通過時に計測される電圧が変化
し、図9に示すような波形が得られる。よって、電圧と
クリアランス量との関係を予め求めておくことにより、
現在のクリアランスを知ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】(第1の従来例の問題
点)図6に示した装置では、図7に示すようにわずかな
温度変化を捉えるため、翼60と熱電対10の接触開始
時が分かりにくい。また、ロータが低い回転数で回転し
ている時には、さらに温度変化が小さくなるため、接触
の判定は困難である。このため、この手法はケーシング
30に対するロータのセッティング時のクリアランス調
整には用いることができない。
【0007】(第2の従来例の問題点)図8に示した装
置では、連続的なクリアランスの変化は計測可能であ
り、また、ロータが低い回転数で回転している時でも計
測が可能であるが、翼60先端の形状や取り付け方法等
により感度が変化する。このため、センサの較正が非常
に困難であり、精度の良い計測を行なうためには較正を
含め多大な費用と時間が必要である。また、本方式では
計測対象が導電体の材質である必要があり、FRP翼等
には適用できないという問題がある。
【0008】本発明の目的は、回転体とケーシングとの
間隔を高精度に検出できる回転装置及び接触型センサを
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の回転装置及び接触型センサは
以下の如く構成されている。
【0010】(1)本発明の回転装置は、ケーシング内
に回転可能な回転体を備えた回転装置において、前記ケ
ーシングからその内部へ突出するよう設けられた接触検
知部材と前記回転体との接触により生じる振動の変化を
基に、前記回転体と前記ケーシングとの間隔を検出する
検出手段を備えた。
【0011】(2)本発明の接触型センサは、回転可能
な回転体を備えたケーシングからその内部へ突出するよ
う設けられた接触検知部材と前記回転体との接触により
生じる振動の変化を基に、前記回転体と前記ケーシング
との間隔を検出する検出手段を備えた。
【0012】(3)本発明の接触型センサは、回転可能
な回転体を備えたケーシングからその内部へ突出するよ
う設けられた接触検知部材と前記回転体との接触により
生じる振動応力の変化を基に、前記回転体と前記ケーシ
ングとの間隔を検出する検出手段を備えた。
【0013】(4)本発明の接触型センサは上記(2)
または(3)に記載のセンサであり、かつ前記接触検知
部材の前記ケーシング内部への突出量を調整する調整手
段を備えた。
【0014】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は、本
発明の第1の実施の形態に係る回転装置及び接触型セン
サの構成を示す断面図である。この回転装置は蒸気ター
ビン、ガスタービン等であり、接触型センサ(タッチセ
ンサ)は、回転翼とケーシングのチップクリアランス計
測を行なうために、接触による振動加速度検知方式を用
いている。
【0015】図1において、接触検知棒1は取付座2に
取り付けられてケーシング5の穴51に挿入され、取付
座2はボルト7によりスペーサ3を介してケーシング5
に固定されている。また、接触検知棒1は検知を要する
翼6とケーシング5との間のクリアランス量だけ、ケー
シング5の内面からその内部へ突き出すよう取り付けら
れている。この突き出し量はスペーサ3により調整す
る。接触検知棒1の外側の端部には加速度センサ4が取
り付けられており、この加速度センサ4はアンプ8に結
線され、アンプ8からの出力はペンレコーダ9にて記録
される。
【0016】図示しないロータの回転上昇による翼6へ
の遠心力の上昇、及びケーシング5や翼6の温度上昇に
よりケーシング5の内面と翼6の先端とのクリアランス
(間隔)が小さくなると、翼6は接触検知棒1に接触す
る。この接触により接触検知棒1が振動するとその振動
を加速度センサ4が検知し、その検知信号がアンプ8を
介してペンレコーダ9へ送られる。これにより、図2に
示すような波形がペンレコーダ9で記録される。この波
形の変化を見ることにより、翼6とケーシング5との間
のクリアランスが接触検知棒1の設定値になったことを
確認できる。
【0017】本第1の実施の形態によれば、接触検知棒
1の振動を検知するため、接触する前と後の計測値の差
が明確になり、翼6と接触検知棒1の接触を確実に検知
できる。また、ロータの回転数が低い時でも振動は発生
するため、接触の検知が容易である。さらに、センサで
ある接触検知棒1におけるケーシング5内面からの突き
出し量の設定を行なう以外に、センサの較正が不要にな
る。
【0018】(第2の実施の形態)図3は、本発明の第
2の実施の形態に係る回転装置及び接触型センサの構成
を示す断面図である。図3において図1と同一な部分に
は同一符号を付してある。この回転装置は蒸気タービ
ン、ガスタービン等であり、接触型センサ(タッチセン
サ)は、上記第1の実施の形態に示した接触検知棒1の
突き出し量をマイクロメータ10にて可変にすることに
より、ケーシング5に対して図示しないロータをセッテ
ィングする際に、チップクリアランスの計測を容易にし
たものである。
【0019】図3において、接触検知棒1はマイクロメ
ータ10の先端に取り付けられており、マイクロメータ
10は取付金具12に取り付けられ、取付金具12はマ
グネットスタンド11に取付けられている。また取付金
具12には加速度センサ4が取付けられている。接触検
知棒1の先端は、回転翼6の円周上における通過部分に
対応するケーシング5に開けられた穴51からケーシン
グ5内部へ突き出るようになっている。また、加速度セ
ンサ4からの検知信号はアンプ8を介してペンレコーダ
8へ送られ、ペンレコーダ8で記録がなされる。
【0020】図示しないロータをケーシング5内にセッ
トした状態で回転させながら、マイクロメータ10にて
接触検知棒1をケーシング5内部へ突き出していくと、
ある所で接触検知棒1が回転翼6に接触し振動する。接
触検知棒1の振動は加速度センサ4で検知され、その検
知信号がアンプ8で増幅され図2に示すような波形とし
てペンレコーダ8に記録される。このときのマイクロメ
ータ10の目盛りの読み値と、予め求めておいたケーシ
ング5内面に接触検知棒1が達したときのマイクロメー
タ10の読み値との差から、現在の回転翼6とケーシン
グ5内面とのクリアランスを求めることができる。
【0021】本第2の実施の形態によれば、センサの較
正が不要であるため、計測を容易に行なえ、計測対象の
材質を選ばず広範囲な材質に対応できる。
【0022】(第3の実施の形態)図4は、本発明の第
3の実施の形態に係る回転装置及び接触型センサの構成
を示す断面図である。図4において図1,図3と同一な
部分には同一符号を付してある。この回転装置は蒸気タ
ービン、ガスタービン等であり、接触型センサ(タッチ
センサ)は、上記第1の実施の形態では加速度センサに
より接触時の振動計測を行なったのに対して、接触検知
棒1の接触による振動応力の変化を計測し、回転翼6と
ケーシング5内面とのチップクリアランスを求めるもの
である。
【0023】図4において、接触検知棒1はケーシング
5に開けられた穴51に挿入され、取付座2にてボルト
7で止められ固定されている。接触検知棒1は、検知を
要する翼6とケーシング5内面とのクリアランス量だけ
ケーシング5内部に突き出してセットされている。この
突き出し量はスペーサ3により調整される。また、接触
検知棒1における取付座2との付け根には歪ゲージ13
が貼り付けられており、歪ゲージ13の検出結果はブリ
ッジヘッド14からストレインアンプ15に入力され、
ストレインアンプ15からの出力はペンレコーダ9に入
力される。
【0024】図示しないロータが回転することで翼6が
回転し、翼6の遠心力上昇及び温度上昇による伸びやケ
ーシング5の変形等により、ケーシング5内面と翼6先
端とのクリアランスが縮まると、翼6は接触検知棒1に
接触し、接触検知棒1は振動する。接触検知棒1が振動
すると、接触検知棒1の付け根に貼り付けられた歪ゲー
ジ13が振動応力を検知し、図2に示すような波形がペ
ンレコーダ9に記録される。この波形が大きく変化した
時点が、接触検知棒1のケーシング5からの突き出し量
に相当するクリアランスになったことを示している。
【0025】本第3の実施の形態によれば、上記第1の
実施の形態と同様の効果を奏する。
【0026】(第4の実施の形態)図5は、本発明の第
4の実施の形態に係る回転装置及び接触型センサの構成
を示す断面図である。図5において図1,図3,図4と
同一な部分には同一符号を付してある。この回転装置は
蒸気タービン、ガスタービン等であり、接触型センサ
(タッチセンサ)は、上記第2の実施の形態で示した接
触検知による振動加速度の変化からチップクリアランス
を求める方法を、接触検知棒の振動応力により求める方
法に変更したものである。
【0027】図5において、接触検知棒1はマイクロメ
ータ10の先端に取り付けられており、マイクロメータ
10は取付金具12によりマグネットスタンド11に取
り付けられている。接触検知棒1におけるマイクロメー
タ10との付け根には歪ゲージ13が貼り付けられてお
り、歪ゲージ13はブリッジヘッド14を介してストレ
インアンプ15に結線されており、ストレインアンプ1
5からの出力はペンレコーダ9に入力される。
【0028】図示しないロータをケーシング5内にセッ
トした状態にて回転させながら、マイクロメータ10に
て接触検知棒1をケーシング5内部に突き出してゆく
と、ケーシング5と翼6とのクリアランス量だけ突き出
たとき、接触検知棒1が翼6と接触し翼6が振動する。
接触検知棒1の振動は歪ゲージ13で検知され、その検
知信号がブリッジヘッド14を介してストレインアンプ
15にて増幅され、図2に示すような波形がペンレコー
ダ9に記録される。この波形が変化した時のマイクロメ
ータ10の読み値と、予め求めておいたケーシング5内
面と接触検知棒1の先端が同レベルになった時のマイク
ロメータ10の読み値との差から、現在の翼6とケーシ
ング5内面とのクリアランス量を知ることができる。
【0029】本第4の実施の形態によれば、上記第2の
実施の形態と同様の効果を奏する。
【0030】本発明は上記各実施の形態のみに限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
例えば、上記第2の実施の形態では加速度センサを用い
たが、高温下における計測では上記第4の実施の形態で
示した歪ゲージを用いた方が有効である。
【0031】
【発明の効果】本発明の回転装置によれば、回転体とケ
ーシング内面との間隔が所定値になったことを、ケーシ
ング内に突出した接触検知部材と前記回転体との接触に
より生じる振動加速度の変化を求めることにより容易に
検出できる。
【0032】本発明の接触型センサによれば、回転体と
ケーシング内面との間隔が所定値になったことを、ケー
シング内に突出した接触検知部材と前記回転体との接触
により生じる振動加速度の変化を求めることにより容易
に検出できる。
【0033】本発明の接触型センサによれば、回転体と
ケーシング内面との間隔が所定値になったことを、ケー
シング内に突出した接触検知部材と前記回転体との接触
により生じる振動応力の変化を求めることにより容易に
検出できる。
【0034】本発明の接触型センサによれば、接触検知
部材のケーシング内部への突出量を調整できるため、前
記接触検知部材と前記回転体とが接触するよう前記突出
量を微細に調整することで、現時点の間隔を検出するこ
とができる。
【0035】すなわち本発明によれば、回転体とケーシ
ングとの間隔を高精度に検出できる回転装置及び接触型
センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る回転装置及び
接触型センサの構成を示す断面図。
【図2】本発明の実施の形態に係る記録波形を示す図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る回転装置及び
接触型センサの構成を示す断面図。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る回転装置及び
接触型センサの構成を示す断面図。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る回転装置及び
接触型センサの構成を示す断面図。
【図6】第1の従来例に係るチップクリアランス計測装
置の構成を示す断面図。
【図7】第1の従来例に係る温度計測結果を示す図。
【図8】第2の従来例に係るチップクリアランス計測装
置の構成を示す断面図。
【図9】第2の従来例に係る記録波形を示す図。
【符号の説明】
1…接触検知棒 2…取付座 3…スペーサ 4…加速度センサ 5…ケーシング(車室) 6…翼 7…ボルト 8…アンプ 9…ペンレコーダ 10…マイクロメータ 11…マグネットスタンド 12…取付金具 13…歪ゲージ 14…ブリッジヘッド 15…ストレインアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 真 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 森 一石 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Fターム(参考) 2F069 AA44 BB30 DD24 DD25 GG01 GG17 GG19 GG62 HH01 3G002 HA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシング内に回転可能な回転体を備えた
    回転装置において、 前記ケーシングからその内部へ突出するよう設けられた
    接触検知部材と前記回転体との接触により生じる振動の
    変化を基に、前記回転体と前記ケーシングとの間隔を検
    出する検出手段を備えたことを特徴とする回転装置。
  2. 【請求項2】回転可能な回転体を備えたケーシングから
    その内部へ突出するよう設けられた接触検知部材と前記
    回転体との接触により生じる振動の変化を基に、前記回
    転体と前記ケーシングとの間隔を検出する検出手段を備
    えたことを特徴とする接触型センサ。
  3. 【請求項3】回転可能な回転体を備えたケーシングから
    その内部へ突出するよう設けられた接触検知部材と前記
    回転体との接触により生じる振動応力の変化を基に、前
    記回転体と前記ケーシングとの間隔を検出する検出手段
    を備えたことを特徴とする接触型センサ。
  4. 【請求項4】前記接触検知部材の前記ケーシング内部へ
    の突出量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする
    請求項2または3に記載の接触型センサ。
JP31134198A 1998-10-30 1998-10-30 回転装置及び接触型センサ Withdrawn JP2000136925A (ja)

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