JP2000515231A

JP2000515231A - 回転機器を支持するための静圧ベアリング、連動する流体処理システム、そのための制御システム、並びに、方法及び装置

Info

Publication number: JP2000515231A
Application number: JP10525597A
Authority: JP
Inventors: ベントリー，ドナルド・イー; グラント，ジョン・ダブリュー
Original assignee: ベントリー・ネバダ・コーポレーション
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2000-11-14
Also published as: US5769545A; AU5356398A; EP0941415A1; WO1998025039A1; EP0941415A4; CN1244904A

Abstract

(57)【要約】回転機器を支持するベアリング（１４）、これと連動する流体処理システム（５０）、そのための制御システム（２００）、方法及び装置を開示する。回転シャフト（Ｓ）が、流体内に懸垂している。シャフトの歳差運動を監視し、補償用フィード・バック・ループを形成し、負荷の存在下において適切なシャフトの位置決めを維持する。

Description

【発明の詳細な説明】回転機器を支持するための静圧ベアリング、連動する流体処理システム、そのための制御システム、並びに、方法及び装置技術分野本発明は、一般的に、回転機器を特にシャフト上において支持する機材(instr umentality)に関する。更に特定すれば、本発明は、処理システムを介してベアリングに流体が供給される部分において回転シャフトを支持し、静止部品に対してシャフトの隙間を保持する流体ベアリングに関する。本発明は、静的負荷及び動的負荷の関数として、流体ベアリングによってシャフトの運動を動的に整合しつり合合わせる制御システムを含む。背景技術回転機器、特に、有害な環境や繰り返し負荷又は衝撃負荷状態に露呈される機器は、これまで、回転部品や静止部品の摩擦に至る、厄介な回転運動を静的及び動的に補償するベアリングの支持による恩恵を享受することができなかった。更に、ベアリング支持に間欠的な負荷又は一定負荷を与える衝撃や、回転軸の移動によって発生する力によるベアリング負荷(bearing loading)のような、その他の変則的な負荷は、「応答が遅い」ベアリングでは対処することができない。殆どのベアリングでは、ボール・ベアリング構造体、流体力学的ベアリング及び磁気ベアリングのように、回転要素間の潤滑油の薄膜は欠くことができないが、静圧流体力(hydrostatic fluid force)のみによってシャフトの支持を可能とする試みもいくつかなされている。以下の特許は、本出願人が把握している技術的現状を反映するものであり、従来技術を開示する出願人の義務を自認するために、ここに含めたものである。しかしながら、これらの特許には、以下に詳細に開示し特定的に特許請求する本発明の関係(nexus)を単独で教示するものはなく、考えられるいずれの組み合わせを考慮しても、本発明を自明とするものもない。１９７７年７月１２日発行のCunningham(カニンガム)の米国特許第４，０３５，０３７号は、複数の圧力板が、ロータと従来のベアリン構造体とをその間に受容するように構成された中央口を有するハウジングと協同(coact)する、静圧ベアリング支持体を開示している。この装置は、流体膜ベアリングを使用するが、本発明とは異なり、ロータに隣接する流体に、直接その力特性(force profile) を変化させて、ロータを中心に支持することはできない。１９８８年８月３０日発行のGoodwin（グッドウイン）の米国特許第４，７６７，２２３号は、流体力学的ジャーナル・ベアリングの使用を開示している。ここでは、駆動されない蓄圧器が、ジャーナルとその外接するベアリング・ブッシュとの間に存在する隙間内に発生する変化に応答しようとする。１９７３年７月３日発行のKano，et al．（カノその他）の米国特許第３，７４２，６５３号は、シャフトの半径方向変位に対する制御装置の使用を開示している。ここでは、複数の円周方向に離間された圧力ポケットがシャフトを包囲し、加圧流体が差動的に制御バルブを介して導入され、シャフトの軸の半径方向変位を制御することができる。この装置の目的は、研削砥石へのフィードを制御し、研削サイクル期間に完全な自動化をもたらすことであるので、サイクルは予測可能な力特性を反映する。１９８０年３月１８日発行のMiyashita，et al．（ミヤシタその他）の米国特許第４，１９３，６４４号は、工作機械のテーブルや回転シャフトのように静圧的に支持された部材を位置決めするための、サーボ制御システムの使用を開示している。ここでは、閉ループ制御システムが、部材の変位量と基準信号量との間の減算演算を行う差動増幅器を含む。サーボ増幅器が制御信号を送出し、一方、サーボバルブが、部材への制御信号の受け取り時に、動作圧力を供給する。具体的に論じた前述の特許全て、及び技術的現状を示すために引用した特許のいずれも、共振周波数及び振動の原因となって純粋な中心回転からシャフトを追いやるシャフトの摂動に対してほぼ瞬時的な応答を与えることはできない。従来技術が解決できない別の問題の１つは、回転部材とその静止支持部との間において圧縮不可能な流体が所望なクッションを理論上与えているので、圧縮不可能な流体は、動的な変化、特に突発的な不意の負荷や高速変動に対する応答特性に、遅れを有することである。発明の開示本発明は、多くの面において公知の従来技術に対して全く相違しているものである。まず第１に、静圧流体に伴う慣性の問題が、本発明によって解決されている。更に、迅速に静圧流体を送出する際の解決策は、必然的に、シャフトの中心からの位置ずれを誘発する異常状態を、初期に高精度で検知する必要がある。一旦検出されたならば、実質的に瞬時の補正流体の送出によって、異常を修正する必要がある。この問題は、本発明によれば、流体分配ポートによって解決する。これらのポートは、サーボバルブを介して、流体をベアリングの正面対向側に分配する。実際には、サーボバルブは一定流量の大量の流体を、シャフトの正面対向側に割り当てて、静圧の有効性を維持する。更に、本発明は、静的なバイアス流に加えて、動的に流量が比例する流体流も与え、シャフト／システム力と反動させる(react)ことにより、能動的に振動の減少を図る。その結果、補正流体の送出に、本質的な時間遅れはなく、これによって、安定したシャフトの回転を確立する。加えて、従来技術の流体ベアリングは、「渦」（回転シャフトと流体との間の表面摩擦であり、流体を回転中のシャフトに巻き込む）に伴う問題を有したが、本発明は、とりわけ、静的バイアス流に加えて流量が動的に比例する流体流を供給してシャフトと反動させることにより、流体渦に対する強力な防護手段を備えている。シャフトの位置は、異常変位を検出するために監視される。異常変位が検出されると、この異常を除去するように計算された方向に、流体力差の形態の補償を行う。分配ポートとの組み合わせでは、異常に対する反動はほぼ瞬時であり、これによって、釣り合いの取れた高速回転が得られる。産業上の応用可能性本発明の産業上の応用可能性を、以下に続く本発明の目的の記載によって示すことにする。即ち、本発明の主要な目的は、新しくかつ新規の流体ベアリング・システムを提供することである。本発明の別の目的は、前述の特徴を有し、かつ、シャフトの偏倚運動(excursi on)での異常に対する応答を、ほぼ瞬時に行うことができる装置を提供することである。本発明の別の目的は、先に記載した特徴を有し、シャフトの回転によって流体が影響を受ける傾向を最少に抑えることによって、渦の最少化を図る装置を提供することである。本発明の別の目的は、前述の特徴を有し、使用時の信頼性が極めて高く、その影響を受ける機械の動作に関連する安全性を高める装置を提供することである。本発明の別の目的は、前述の特徴を有し、差動流体力を（例えば、直結機械の）回転シャフトの対向エリアに送ることによって摂動を誘発し、次いで、リアル・タイムの機械応答を監視し分析することにより、当該対象機械の診断用基線特性即ち識別特性(signature)を得ることができる装置を提供することである。本発明の別の目的は、前述の特徴を有し、流体処理及び制御信号を用いて内部機械力を測定する装置を提供することである。本発明の別の目的は、前述の特徴を有し、例えば、機械がタービンであり、ブレードを落とした場合でも、機械の均衡を得て、破壊的な結果を招くことなく、本発明によって機械を遮断する時間が得られる装置を提供することである。本発明の別の目的は、前述の特徴を有し、隙間の範囲内で、直結機構部分の位置合わせを行い、動力効率及び／又は安定性というような機械的特性を最適化するツールをもたらす装置を提供することである。第１の利点から見ると、本発明の目的は、シャフトと、このシャフトに外接するベアリング・ブロックであって、シャフトに向かうポータル手段を有するブロックと、ポータル手段を通過し、シャフトをブロックから離して支持する非圧縮性流体と、シャフトに結合された歳差運動検出手段と、検出手段によって駆動され、シャフトの歳差運動に対抗するようにポータルを介して非圧縮性流体を駆動する、非圧縮性流体送出手段との組み合わせからなる、シャフトの歳差運動を制御するためのベアリング・システムを提供することである。第２の利点から見ると、本発明の目的は、シャフトの歳差運動を監視するステップと、ポータルを介してシャフトに、正面から対向するストリームとして流体を送り込むことを含み、シャフトとの流体接触によって、シャフトの歳差運動に対抗するステップと、対向するストリームが圧力差を有するか否かについて判定を行うステップと、差動圧力をポータルに送り出すステップとからなるシャフトの歳差運動を弱める方法を提供することである。第３の利点から見ると、本発明の目的は、ベアリング・ブロックと、このベアリング・ブロックを通過するシャフトと、シャフトの歳差運動を監視するセンサと、センサ出力を標準と比較する手段と、センサ・データに基づいて、ベアリング・ブロックに連続量の流体を送り込む手段と、シャフトとベアリング・ブロックとの間のエリアにおいて、渦を防止する手段との組み合わせから成るシャフト支持体を提供することである。第４の利点から見ると、本発明の目的は、システムの異常と相関的な刺激をロータ・シャフトに誘発するステップと、ロータ・シャフトのリアル・タイム応答識別特性を監視するステップと、リアル・タイム応答識別特性を処理し、機械の特性を得るステップと、相関的刺激をロータ・シャフトに加えるステップと、修正すべき異常と相関的な、後続のアーチファクトを監視するステップとから成り、差動シャフト力をシミュレートし、直結機械のロータ・シャフトの動作パラメータを識別する方法を提供することである。第５の利点から見ると、本発明の目的は、制御信号の指揮の下で、少なくとも１つのバルブから機械の回転シャフト上に、流体力を送出するステップと、シャフトに送出した流体力に応答するシャフトを監視するステップと、少なくとも１つのバルブに、補正制御信号を与えるステップと、シャフトを再度位置決めするまで、シャフト上の流体力を制御するステップとから成り、作動中の機械の回転シャフト上に作用する内部機械力を測定する方法を提供することである。第６の利点から見ると、本発明の目的は、シャフトに外接するベアリング・ブロックであって、シャフトに向かうポータル手段を有するブロックと、ポータル手段を介して流体のバイアス流を与え、シャフトをブロックから離して支持する流体処理手段と、静的バイアス流に加えて、ポータル手段を介して、動的に比例する流体流を送出し、安定なシャフトの回転を確立する手段との組み合わせからなる、機械のシャフトを支持するための静圧流体ベアリングを提供することである。これら及びその他の目的は、添付図面に関連付けながら以下の詳細な明細書を検討すれば、明白となろう。図面の簡単な説明図１は、本発明に係る、負荷がかけられる負荷ベアリングのシャフト、及び、その両側に配置した静圧流体ベアリング装置の概略図である。図２は、本発明に係る、シャフト及びベアリング上の負荷の影響を示す、図１の線２−２に沿った部分断面図である。図３は、負荷補正をした場合の、図２と同様の図である。図４及び図５は、図３に示した補正を実行する流体を送るベアリングの一形態を示す図である。図６及び図７は、図３に示した補正を実行する流体を送るベアリングの別の形態を示す図である。図８は、流体をどのようにして図３の流体ベアリングに送るかを示すフロー図である。図９は、図８において、図３の流体ベアリングに流体を送る追加の手段を示すフロー図である。図１０は、流体を流体ベアリングに送るサーボバルブの詳細を示す図である。図１１は、制御信号を受け取る、図１０のサーボバルブの簡略図である。図１２は、中心位置における、図１０のサーボバルブのスプールの簡略図を示す図である。図１３は、図２に示した各アダプタ・プレートの底面図を示す図である。図１４は、図２に示した各アダプタ・プレートの上面図を示す図である。図１５は、制御回路に制御信号を与え、図１０のモータ、よってシャフトの位置を制御するためのセンサの一構成を示す図である。図１６は、流体処理システム及びベアリング用電空制御システムの概略図である。図１７は、本発明による静圧流体ベアリング装置の単一チャネル制御ループの簡略ブロック図である。図１８及び図１９は、水平及び垂直制御回路の一形態を詳細に示す図である。図２０、図２１及び図２２は、図１８及び図１９を更に特定化した図である。図２３Ａ及び図２３Ｂは、水平及び垂直制御回路の別の形態を詳細に示す図である。図２４は、水平及び垂直制御回路の別の形態を詳細に示す図である。図２５及び図２６は、システムのモダリング(modaling)を与える水平及び垂直制御回路の一形態を詳細に示す図である。図２７は、負荷がかけられるシャフトの両側に配置され、軸方向にある距離だけ分離した１対の静圧流体ベアリングの概略図である。図２８は、シャフトに対する、Ｘ、Ｙ、及びＺセンサならびにモダル識別センサの配置の概略図である。図２９、図３０及び図３１は、本発明の静圧流体ベアリング装置を用いて、どのようにしてＺ軸方向並進に対する流体補償を与えることができるのかを示す概略図である。発明を実施する最良の態様図面について検討する。図面では、同様の参照番号は、種々の図面の図全体を通じて同様の部分を示すものとする。参照番号１０は、本発明による装置を示す。図面の図を参照すると、本発明は、基本的に、流体処理システム５０（図８及び図９）、及び制御システム２００（図１８）を含む、動的平衡型流体ベアリング・システム１２（図２）を提供する。流体処理システム５０は、好ましくは、２つのサーボバルブ１６、１８（図２）を含み、これらがベアリング・ブロック１５の流体ベアリング１４のポータル(portal)２１、２３、２５、２７（図５）を介して流体を送出することにより、機械Ｍのロータ・シャフトＳに流体力「Ｆ」を加えることができる。制御システム２００は、サーボバルブ１６、１８を操作する制御信号を出力して、ポータル２１、２３、２５、２７を通過する流体のフローを制御し、これらのポータルは、ロータ・シャフトＳと静止流体ベアリング１４との間にクリアランス(間隙：clearance)を提供している。流体は、ロータ・シャフトＳを機械Ｍのベアリング１４から離れるように懸垂(suspend)させつつ、ロータ・シャフトＳの静的及び動的運動を能動的に制御する。制御システム２００の一実施形態は、少なくとも一対のＸＹ対の近接トランスジューサ（変換器）２０２、２０４（図１６）を用い、ベアリングに対するロータ・シャフトＳの静的及び動的運動を測定する。近接トランスジューサ２０２、２０４のＸＹ対は、互いに直交して固定した場合、ベアリング内のロータ・シャフトの位置の二次元座標を与える。第３の近接トランスジューサ２０６（図１６）を、Ｘ及びＹ近接トランスジューサ２０２、２０４の双方に対して直交するように固定し、ベアリング１４内のロータ・シャフトＳの位置の三次元座標を得ることも可能である。各近接トランスジューサは、ロータ・シャフトの運動を電圧信号に変換する。近接電圧信号は、制御回路２２０（図１８及び図１９）に出力される。制御回路２２０は、電圧信号を入力信号として受け取り、これらの入力信号を、ベアリングに対する所望のシャフト位置に相関を有する１組の基準電圧と比較し、入力信号と基準電圧との間の差信号を得る手段を含む。比較手段の出力は、好ましくは、制御回路の複数のＰＩＤ（比例積分微分）回路に出力される。ＰＩＤ回路は、比較手段の出力を入力信号として受け取り、比較手段からの入力信号の微分であり、積分であり、比例するＰＩＤ出力信号を出力する。次に、各ＰＩＤ回路のＰＩＤ出力信号は、各々利得によって重み付けされて、加算回路によって加算される。次に、各加算回路は信号を電圧／電流変換回路に出力する。電圧／電流変換回路は、それぞれのサーボバルブを駆動する電流信号を出力し、これによって流体及び流体力をロータ・シャフト上に送出し、ロータ・システムの力と反動させて、ロータの動的運動、位置及び安定性を能動的に制御する。更に具体的に図１を参照して説明すると、この概略図は、シャフトの動きに対する機械Ｍの３方向、即ち、ベアリングに対して半径方向及び軸方向の変位の状態を示す。半径方向に対する典型的な変位は、図１５に示されている。この図では、シャフトＳは、機械Ｍからその中に誘発される変動に基づいて動く。機械Ｍは、タービン、ポンプ、原動機、発電機等のように、シャフトをベアリングで支持する必要がある機材のいずれかとすることができる。第１及び第２のトランスジューサ２０２、２０４はそれぞれ、シャフトＳのトランスジューサに対する接近によって影響を受ける。これによって、Ｘ及びＹ座標系での値が得られる。これは、トランスジューサ２０２、２０４が９０度変位しているからである。トランスジューサ２０２、２０４は、好ましくは、初期状態において、シャフトＳから既知の距離だけ離れるように、それらの距離を較正するようにする。この較正は、各トランスジューサそれぞれのねじ切りした外側ケーシング２０８を、ケーシング上のねじ山２０８に一致する内部ねじ山を有する支持体２１０に対して進行させることによって行うことができる。導体２１２及び２１４が、「Ｘ」プローブ２０２及び「Ｙ」プローブ２０４に関する情報を転送する。図１６を参照すると、１対のＸＹ監視プローブ２０２、２０４は、ベアリング装置１２の両側に配置され、ベアリング１４の両側に隣接するシャフトを監視する。これに加えて、１対のモダル・プローブ(modal probe)２３２、２３４を、ベアリング装置１２から離れたシャフトに隣接して配置するとよい。図２８を参照すると、ベアリング装置１２の一方側に配置された監視プローブ２０２、２０４が示されており、更にベアリング装置１２の他方側に配置されたモダル・プローブ２３２、２３４も示されている。これらは、ベアリング１４に隣接してシャフトを監視するためのものである。加えて、第２対のモダル・プローブ２３６、２３８が、ベアリング１４から離れかつシャフトＳに隣接して配置されている。これらは、モダル識別信号を与え、これらの信号を制御回路２００に入力して、共振によりベアリング特性を変化させることができる。更に、差動膨張又は運動トランスジューサ２０６を、シャフトＳのカラー(collar)に隣接して動作的に結合することにより、シャフトＳのＺ方向の並進を測定することができる。図２に示すように、流体ベアリング１４を含むベアリング・ブロック１５は、シャフトＳに外接する。この図では、シャフトＳは、ベアリング１４の隙間内に対称的に配置されておらず、シャフトの上側のギャップＧは下側よりも大きい。本発明の心臓部では、図２に示すサーボバルブ１６、１８を介して、正面から対向する対で流体を供給し、力Ｆ₁をサーボバルブ１６からの力Ｆ₃と正面から対向させ、一方、対向する力Ｆ₂及びＦ₄をサーボバルブ１８を介して送り出す。これら対向する力は、図１のトランスジューサ２０２、２０４の読み取り値に基づいて、大きさを変動させることができる。したがって、図３は、適切な流体圧力補正後の、ベアリング・ブロック１４内に対称的に配置されたシャフトＳを示している。ベアリング・ブロック１４内部では、シャフトＳに外接するギャップＧに異常状態は生じていない。この状態では、シャフトは安定的に支持されており、ベアリング・ブロック１４から均一に等距離となっている。一方、流体ベアリング装置は、シャフト上に故意に流体力を与え、その結果シャフトをベアリングの隙間内において非対称的に配置させるようにすることができる。例えば、シャフトが均衡を失った場合、本発明は、シャフトの中心ずれを生じる可能性がある摂動に対して瞬時的に応答し、不均衡及び／又は振動をなくしつつ、シャフトＳとベアリング１４との間に最少のデフォルト許容値(toleran ce)を維持することができる。図４及び図５を参照すると、ベアリング１４の一形態が開示されている。図２に示したように、サーボバルブ１６及び１８（以下で説明する）からの流体は、放射状ポータル及びポケットを介して、ベアリング内に入ることができる。すなわち、サーボバルブ１６は、アダプタ・プレート１７及びベアリング・ブロック１５を介して、ポータル２１及び２３に流体を送り込み、一方、サーボバルブ１８は、アダプタ・プレート１９及びベアリング・ブロック１５を介して、ポータル２５及び２７に流体を送り込む。全てのポートは、ポケット２２を介して、ベアリング・ブロック１５内部で連通している。図４では、ポケット２２はほぼ矩形状として示されている。しかしながら、実際の幾何学的形態としては、いずれの形状でもよい。図５は、各ポケット２２が、実質的に一定の曲率半径を有する円弧状切欠き２８を有していることを示している。このようにする代わりに、図６及び図７に示すように、ベアリング１４を第２の形態とすることができる。図示のように、サーボバルブ１６、１８からの流体は、ポケットを介して、放射状ポートに入ることができる。即ち、サーボバルブ１６は流体をポータル２１及び２３に送り込み、一方、サーボバルブ１８はポータル２５及び２７に送り込む。全てのポートは、ポケット２２を介して、ベアリング１４の内部では通じている。ポケット２２は、図６では、ほぼ「カヌー」形状として示されている。実際の幾何学的形態は、いずれの形状でもよく、恐らくは、楕円形又は卵形を採用可能であり、シャフトの軸に平行な幅２４は、その円周方向アスペクト(circumferential aspect)２６よりも小さな寸法を有することを特徴としている。図７は、ポケット２２が、曲率半径一定の円弧状切欠き２８を有することを示している。また、図７には、複数の抗渦ポート(anti-swirl port)３２も示されている。これらのポートは、各放射状ポートに隣接して追加の流体を導入するために用いることができる。１対の抗渦ポート３２が、放射状ポート・ポケット（図６）の各側に配置され、シャフトＳの軸方向の長さに沿って離間され、ポート・ポケット２２の幅２４に沿って延びている。これらのポート３２は、渦の形成を阻止するものであり、図６に示すように、ほぼ涙粒の形状をしている。ポート３２の先縁３４は、後縁３６よりも寸法が小さい。先縁３４は、図２に示すように、時計方向であるシャフトの回転方向に面することができる。各抗渦ポート３２は、狭いチャンバ３８を含む。狭いチャンバ３８は、図８に記載する流体回路５０から別れた分岐通路からの流体の一部を受け取る、幅広注入ポート４０と連通する。図示のように、流体処理システム５０は、高圧ポンプ５４に流体を供給する主貯蔵部５２を含む。高圧ポンプ５４は、制御された速度で、流体を放射状注入ポート２１、２３、２５、２７に送り込む。また、高圧ポンプ５４は、流体を抗渦注入ポート３２にも送り込む。その間に、第１のサーボバルブ１６及び第２のサーボバルブ１８が挿入されている。流体は、２つの経路に分岐する。一方の経路は各サーボバルブと連通する。サーボバルブ１６、１８は、上流高圧フィルタ５６、高圧用減圧弁５８、及び圧力ケージ５９によって保護されている。これらの全ては、流体の主貯蔵部５２への不所望の逆流を生ずる可能性がある。即ち、高圧フィルタ５６がポンプ５４とサーボバルブ１６、１８との間に挿入されている。高圧フィルタ５６の上流側には、主貯蔵部５２に至る分岐路６０を有する減圧バルブ５８がある。減圧バルブ５８の上流には、主貯蔵部５２に至る更に別の分岐路６４上に、安全バイパス６２がある。以下で説明するサーボバルブ１６、１８から出る流体は、シャフトＳとベアリング１４との間の隙間から逃げ、還流貯蔵部６６に排出される。ここで、７０において濾過された後、ポンプ６８によって主貯蔵部５２内に吸い上げられる。主貯蔵部は、流体の温度が制御されており、また、感温排出口７２を含む。感温排出口７２は、冷却ポンプ７４と連通し、７５で濾過した後の流体を熱交換器７６に向けて送出する。熱交換器７６は、空冷式又は水冷式とすることができ、あるいは、その他の流体冷却を用いることも可能である。熱交換ステージ（段）後の流体は、再度主貯蔵部５２に還流される。図９を参照すると、主貯蔵部５２は、第２の高圧ポンプ８４にも流体を供給する。高圧ポンプ８４は、制御可能な速度で流体を、各サーボバルブ１６、１８の「第５のポート」即ち第２ステージに送り出す。これについては、以下で説明する。流体は、２つの追加経路に分岐される。一方の経路は、各サーボバルブの各「第５のポート」と連通する。サーボバルブの第５のポートは、追加の上流高圧フィルタ８６及び高圧用減圧バルブ８８によって保護されている。圧力ゲージ８９及び圧力トランスジューサを用いて、流体の流れを監視し、そのフィードバックを「第５のポート」に与える。いくつかのポンプのように、この環境において用いることを意図した機械Ｍの多くが流体槽内で動作することは、注記すべきであろう。本発明は、特に、流体槽を伴う環境において有利である。何故なら、機械内部にある同じ流体を、ベアリング・ブロック１４内部でシャフトを支持する流体材として使用することができるからである。これが意味するのは、密封材や高価な流体潤滑システムを排除又は削減可能であるということである。図１６を参照すると、トランスジューサ２０２、２０４から送られる信号は、制御システム２００によって処理され、次いで、対向する力Ｆ₁及びＦ₃、Ｆ₂及びＦ₄を一致させ、シャフト歳差運動(shaft precession)及び振動を相殺することができるように、各サーボバルブ１６、１８の入力リード９０（図１０）に、入力される。トランスジューサ２０２，２０４によって発生する電気信号（以下で説明する）が入力されると、制御信号がサーボバルブ１６、１８に伝達される。入力リードは、図１０では９０として示されている。図１０及び図１１を参照すると、各サーボバルブ１６、１８は、入力リード９０を通じて、制御システム２００に動作的に結合されている、第１ステージ・コントローラ、即ち、トルク・モータ９２を含む。トルク・モータ９２は、制御信号（電流信号）を機械的な力即ち運動に変換する。可撓管９８が、モータ９２の電機子９６を支持し、かつ、サーボバルブ１６、１８それぞれの作動液部分と電気部分との間の流体封止としても作用する。電機子９６の中心には、フラッパ１００及び一端にボール即ち宝石片１０４を有するフィードバック・ロッド１０２が取り付けられている。フラッパ１００及びフィードバック・ロッド１０２は、可撓管９８を貫通して下方に延びている。可撓管９８は、フラッパ１００の運動を２つのノズル・シート１０６間に制限するためのばねとして、作用する。入力９０は、モータ９２の１対のコイル９４に動作的に結合され、制御システム２００からの入力信号をコイル９４に供給し、電機子端部に極性を与え(polar ize)、電機子９６上に回転トルクを発生させ、それに応答して、双方向矢印「Ｃ」に動く。フラッパ１００及びフィード・バック・ロッド１０２は、トルク・モータ９２に従属し、双方向矢印「Ｃ」に沿った揺動運動によって、矢印「Ｄ」方向にも同様に影響を受ける。これは、フラッパ１００の両側にありこれと対応する(addressing)、１対のノズル・シート１０６に流体流バイアスを与えることがわかる。フラッパ１００のノズル・シート１０６に対する関係は、入力作動液が「Ｐ５」ポートから第１の流体分岐路１０８又は第２の流体分岐路１１０のいずれかに移る度合いに影響を与える。これらの分岐路への流体は、図９に示す流体回路から得られる。油圧増幅(hydraulicamplification)の後、「Ｐ５」ポート（図１１）からのフローが生じて、ノズル・シート１０６に供給され、リード９０からの入力信号に比例して、より大きな第２ステージのフロー制御を行う。フラッパ１００に取り付けられたフィードバック・ロッド１０２の使用によって、内部フィードバックが行われる。ボール端部１０４は、第２ステージ・スプール・バルブ１２０に密接に嵌め込まれている。図１１を参照し、入力信号がフラッパ１００をノズル・シート１０６に向けて移動させると想定する。この結果、経路１１０に入る流体の方が多くなり、右側のスプール・ヘッド１２２上の圧力が増大し、スプールの左への移動、及びそれぞれのボートから出る流体の静的バイアス流に加えて、ポート「Ａ」及び「Ｂ」からの動的に比例する流体流が発生する。流体は、通路１１０を通過し、スプール・バルブ１２０のスプール・ヘッド１２２の右側により大きな圧力を加えることによって、スプール・バルブ１２０上にバイアスをかける。これによって、スプール・バルブは、矢印「Ｅ」の方向に沿ってシフトする。しかしながら、流体の流れが他方の経路１０８に多い場合、矢印「Ｅ」の方向は逆となる。これは、逆の電気入力信号によって生じる。最適なフロー制御は、フィードバックによって行われる。サーボバルブ１６、１８への供給圧力及びフローが一定であれば、出力制御流は、入力信号及びデフォルトの流量値に無限に比例する。フィードバック・ロッド１０２は屈曲し、フラッパ１００に力を加える。フラッパ１００は、ノズル・シート１０６間の中央に、再びフラッパ１００を位置付けようとする。加えて、ロッド１０２のフィードバック力が、入力信号（電流）によって誘発されるトルク・モータ９２の力と等しくなる点で、スプール１００の位置決めが行われる。スプール１００は、この位置で停止し、入力信号が新しいレベルに変化するまで、フラッパ１００は中心に位置する。各スプール・バルブ１００は、スプール・バルブの対向端に２つのヘッド９８を含む。加えて、スプール・バルブは、中央コア１０２を有する。ヘッド９８及びコア１０２は、その周囲の流体の流れを制御するために、ある程度の封止を行う。図８からの作動液は、ポータルを介してサーボバルブ１６、１８内に入り、サーボバルブ１６、１８のポート「Ｉ」へのデフォルト送出圧力によって制御される流速で、更に外接するハウジング１１０に関するスプール・バルブ１２０の相対的位置で、スプール１００の一部を通過する。ハウジング１１０は、ヘッド１２２、１２４と内部口１３２との間に、制御された隙間を含む。したがって、通路「Ｉ」に流れ込む流体は、矢印「Ｎ」に沿って移動し、図２に示した力Ｆ₁ 及びＦ₃ならびにＦ₂及びＦ₄として、サーボバルブ１６及び１８から出て来る。スプール片１２０の各ヘッド１２２、１２４は、加工された圧力ランド１３０を有し、ヘッド１２２、１２４は、スプール・バルブ１２０の内部口１３２と接触している。圧力ランドは、通路１０４からの流体の流れが一定に巡回して流体の力Ｆ₁、Ｆ₃を与え、シャフト・ジャーナルが常に流体を受けることを確実にする。これは、デフォルト機構の一形態を規定し、ジャーナルが常に適当な流体支持を受けていることを確実にする。更に、別の「Ｒ」が、過剰な圧力蓄積から防護するヘッド１３４によって、フローを受けることから保護されている。コア１２６は、宝石片１０４に動作的に結合されている。宝石片１０４は、強い機械的及び電気的パルスに応答することによって、スプール・バルブ１２０の過剰補償を防止する。即ち、宝石片１０４は、スプール・バルブ１２０の過度な揺動（スロットリング）に対して反動し、ロッド１０２を介して釣り合わせフィードバック(counterbalancing feedback)を与えて、バルブ１０６の均衡を取り直す。図８及び図９からの作動液は、サーボバルブ１６、１８（図１１）のそれぞれ「Ｉ」及び「Ｐ５」で示したポートに導く、各アダプタ・プレート１７及び１９（図２、図１５及び図１６を参照のこと）の通路「Ｉ」及び「Ｐ５」を介して、サーボバルブ１６、１８に流れ込む。図８における分岐路によってサーボバルブに送り込まれる流体は、各サーボバルブ１６、１８の「Ｉ」通路及びポートに送り込まれる。この流体は、矢印「Ｎ」に沿って通過する際に、各ヘッド１２２、１２４のアンダーラップ圧力ランド(underlapped pressure land)１３０の脇を流れ、そして吐出し、ベアリング・ブロック１４及びシャフトＳが常に流体のデフォルト量だけ分離することを確実にする。したがって、スプール・バルブ１２０が中心に位置する場合でも、流体ベアリング・ブロック１４には流体の流れがある。図９に示したように、サーボバルブ１６、１８に送出された流体は、各アダプタ・プレート１７、１９及びサーボバルブ１６、１８の「Ｐ５」通路及びポートに送り出される。したがって、フラッパ１００が右側のノズル・シート１０６側に移動した場合、振動又は不均衡に応答した入力信号によって、各サーボバルブ１６、１８の「Ｐ５」ポートからの圧力が右側のスプール・ヘッド１２２に向けられ、スプールの左への移動が生じ、静的なバイアス流に加えて、流量が動的に比例する流体が供給され、ロータの運動に反動する。こうして、補正流体を送出する際に生じるあらゆる時間遅れを排除する。制御回路の概略図を図１０に示し、関連するブロック図を図９に示す。図１０に示す演算増幅器（オペアンプ）は、標準的なクアドループル低電力型とすればよい。Motorola（モトローラ社）が製造するＭＣ３４０３Ｐオペアンプは、クアドループル低電力オペアンプの一例である。好適には、デュアル電源を用いて、オペアンプに３６ボルトの直流差電圧を供給する。図１０及び図９双方を参照する。ＸＹ近接トランスジューサの電圧出力は、それぞれ、オペアンプ１ｃ及び２ｃの非反転入力（ピン１０）に直接結合されている。これらからの近接信号は、いずれの時点におけるロータ・シャフトの位置に関して、各軸における全ての情報を含む。これらの信号は、ロータ・シャフトの静止位置を表す負のＤＣギャップ電圧、及びロータ・シャフトの動的運動を表す動的電圧を含む。ロータ・シャフトがいずれかの近接トランスジューサから離れるように移動すると、当該変換器からの信号電圧は更に負側に振れ、ロータ・シャフトがいずれかの近接トランスジューサに向かって移動すると、当該トランスジューサからの信号電圧は正側に振れる。任意の時点において、ロータが所望の位置にあるか否かについて判定するためには、実信号（近接電圧信号）を、ロータ・シャフトの所期位置を表す基準信号（静止設定点）と比較しなければならない。水平（Ｘ）及び垂直（Ｙ）基準信号がそれぞれ、オペアンプ１ｂ及び２ｂから供給される。これらのオペアンプは、可調整のＤＣ電圧入力が供給され、単位フィードバック(unity feedback)を有する非反転電圧フォロワとして構成される。したがって、オペアンプ１ｂ及び２ｂの出力は、オペアンプに入力される近接電圧信号と同相である。ベアリング・ブロックの隙間内におけるロータ・シャフトの所望位置を表す時間変動信号の代わりとして、手動設定（又は自動設定）した負のＤＣ電圧を用いることを注記しておく。双方の電気回路経路（プローブから回路へ、作動中のサーボバルブへ）を互いに直交するよう固定することによって、これら２つは、ベアリング・ブロック内の位置の二次元座標を形成する。静止設定点を実際の静的及び動的近接電圧信号と比較するために、複数の精密な差動増幅器（計測用増幅器）を用いる。水平信号経路では、オペアンプ１ｃ，１ｄ及び３ａならびに付随する抵抗を、水平計測用増幅器として構成し、一方垂直経路では、オペアンプ２ｃ、２ｄ及び４ａならびに付随する抵抗を、垂直計測用増幅器として構成する。水平及び垂直計測用増幅器双方の利得は、１である。したがって、各増幅器の出力は、各設定点電圧と各近接電圧信号との間の差となる。双方の信号が負であるので、近接電圧信号が設定点よりも正側にある場合、差動出力は正となる。また、その逆も成り立つ。水平及び垂直計測用増幅器から出力される差動電圧信号は、各々制御システムのＰＩＤ（比例積分微分）回路に接続されている。水平ＰＩＤ回路はオペアンプ３ｂ、３ｃ及び３ｄを含み、垂直ＰＩＤ回路はオペアンプ４ｂ、４ｃ及び４ｄを含む。水平比例回路はオペアンプ３ｃを中心に形成され、垂直比例回路はオペアンプ４ｃ中心に形成されている。オペアンプ３ｃ及び４ｃは、フィードバック抵抗及び入力抵抗の各オペアンプ３ｃ、４ｃの反転入力端子に対する比率によって設定される利得を有する反転増幅器として構成されている。オペアンプ３ｃの出力は、第１のディップ・スイッチのスイッチＳ２に接続され、オペアンプ４ｃの出力は、第２のディップ・スイッチのスイッチＳ２に接続されている。ディップ・スイッチについては、以下で説明する。水平微分回路はオペアンプ３ｂを含み、垂直微分回路はオペアンプ４ｂを含んでいる。水平及び垂直微分回路は、各々、入力コンデンサ及びフィードバック抵抗によって構成されている。したがって、水平微分回路及び垂直微分回路は、各々、計測用増幅器からの各差動信号の瞬時導関数(instantaneous derivative)に比例する電圧を出力する。その結果、各微分回路は、計測用増幅器からの入力信号の変化率に基づく制御信号を出力する。このようにして、水平及び垂直微分制御信号が生成される。これらは、計測用増幅器からの入力信号の変化率と相関を有し、制御回路を迅速な変化に応答させる。微分回路は、水平及び垂直微分制御信号の各々に、９０度の位相進みを追加するように作用する。したがって、これは、制御回路に対する加算の先取り(adding anticipation)として見ることもできる。微分回路の利得は、単純に、フィードバック抵抗値に各回路の入力容量を乗算したものである。理想的な微分に対する最も低い周波数は、フィードバック抵抗値及び入力容量によって決まり、理想的な微分に対する最も高い周波数は、入力抵抗及び入力容量によって決まることを注記しておく。水平及び垂直微分回路の出力は、それぞれ、第１のディップ・スイッチのスイッチＳ１及び第２のディップ・スイッチのスイッチＳ１に結合されている。ＰＩＤ回路は、更に、水平及び垂直双方の積分回路も含む。水平積分回路は、標準的な反転積分増幅器として構成された、オペアンプ３ｄを中心に形成されている。水平積分回路は、同様に反転積分増幅器として構成された、オペアンプ４ｄを中心に形成されている。両積分回路は、それぞれの計測用増幅器から差動電圧信号を受け取り、受け取った信号の積分に比例する積分差動電圧出力を生成する。言い換えると、ロータ・シャフトの実際の運動と設定点との差が大きい程、制御回路はベアリング・ブロック内のシャフト位置の制御量を多くするように制御する。この結果、定常状態が減少し、長時間の位置誤差状態が減少する。各積分回路の利得は、その入力抵抗値に、位相を反転したフィードバック容量を乗算したものの逆数である。水平及び垂直積分回路の積分出力はそれぞれ、第１のディップ・スイッチのスイッチＳ３及び第２のディップ・スイッチのスイッチＳ３に結合されている。更に、制御回路は、オペアンプ５ａ及び５ｂならびに付随する構成部品を用いて、ディザ発生器を構成する。好ましくは、ウイーン・ブリッジ発振器の構成を、ディザ（ｄｉｔｈｅｒ）発生器として用いる。ディザ発生器は、サーボバルブのあらゆるヒステリシスの減少を補助するために用いられ、可変出力周波数及び可変出力振幅を有するように設計されている。好ましくは、第１のディップ・スイッチ及び第２のディップ・スイッチのＳ４に結合できるような、１つのディザ発生器を備える。このように、各サーボバルブには、ヒステリシス補償手段が備えられる。ディップ・スイッチは、制御方式の種々の組み合わせで指示する(dialing)柔軟性を与え、各制御方式の全体的な利得を互いに独立して決定できるようにする。オペアンプ６ａを使用する第１の反転加算増幅器を用いて、水平比例、積分、及び微分回路の出力を結合する。オペアンプ７ａを使用する第２の反転加算増幅器を用いて、垂直比例、積分及び微分回路からの出力を結合する。第１及び第２の反転加算増幅器は、各ＰＩＤ回路からの比例、積分及び微分信号の各々に、別々に利得を調節可能であることを注記しておく。好ましくは、可調節利得を得るには、トリムポット(trimpot)を加算増幅器の入力抵抗として用いる。加算増幅器の利得は、フィードバック抵抗値の大きさを入力抵抗値（トリムポットの抵抗値）の大きさで除算した値に等しい。各加算増幅器の出力は、電圧／電流変換回路に結合されている。水平電圧／電流変換回路は、オペアンプ６ｂを中心に構築され、垂直電圧／電流変換器は、オペアンプ７ｂを中心に構築されている。第１のサーボバルブの第１の直列接続トルク・コンバータが、水平変換回路のフィードバック・ループ内に動作的に結合されており、第２のサーボバルブの第２の直列接続トルク・コンバータが、垂直変換回路のフィードバック・ループ内に結合されている。各変換回路は、各オペアンプの入力と回路接地との間に結合されたトリムポットを含む。各トリムポットは、水平及び垂直制御電圧と、サーボバルブのそれぞれのトルク・コンバータに送出される水平及び垂直制御電流との間で、所望のスケール変換を行うように調節することができる。更に、オペアンプ５ｃ及び７ｃは、それぞれ、水平及び垂直非反転単位電圧フォロワとして構成されている。水平電圧フォロワは第１の加算増幅器に動作的に結合されており、垂直電圧フォロワは第２の加算増幅器に動作的に結合されている。水平及び垂直電圧フォロワは、加算増幅器からコンピュータ化捕捉システムへの、プロセス変動単位として使用するそれぞれの水平及び垂直制御電圧をバッファするように作用する。図１６に見られるように、原動機ＭのＹ、Ｙ、及びＺ軸偏倚運動のために、ある種のシステムが用意されている。流体処理は、ベアリング・システム１２に進む。流体の効果は、前述のように処理した信号を発生するトランスジューサ２０２、２０４によって示される。プロセッサ２５０内に格納され、モニタ２５２によって監視されるアーカイブ・データが、流体処理システムへの信号を調整したり、あるいは遮断及び／又は保守を実施したり、その表示を行うことができる。ベアリング・システム１２は、制御システム２００及び流体処理システム５０と協動して、機械の動作中即ち直結中に、ロータ・シャフトの位置決めを行う手段を備える。ベアリング・システムは、機械の温度が上昇し、熱成長が生じている間に、ロータ・シャフトの連続的位置決めを行う。実際には、ベアリング・システム１２及び流体処理システム５０は、制御の下で、大量の一定流量の流体をシャフトに割り当て、静圧の有効性を維持する。加えて、本発明は、静的バイアス流に加えて、動的に比例する流体流を供給し、機械の動作中即ち直結中に、能動的にシャフトの位置決めを行い、制御システム２００は、とりわけ、シャフト位置フィードバックを与える。したがって、ベアリング・システムは、最適な機械性能が得られる隙間が見つかるまで、ベアリング・システムに対してロータ・シャフトの異なる隙間位置によって実験することも可能にする。プロセッサ２５０及びモニタ２５２は、実験データを処理し、格納し、表示するために用いることができる。加えて、ベアリング・システムは、シャフトの不均衡を瞬時的に制御する機能を備え、機械を停止するか、あるいは適切な処置の進行が決定するまで、動作を係属させる時間をオペレータに与えることができる。例えば、タービン・ブレード部又はブレード全体が、外れる(break loose)ことがある。機械の不均衡は非常に激烈で素早く発生するので、機械のオペレータは機械を停止する機会がなく、迅速な判断を行う機会は更に少なく、この種の破壊に反応することは全く不可能であろう。本ベアリング・システムは、激烈な不均衡に瞬時に応答し、破壊的な機械の故障を防止することによって、この問題を解決する。例えば、シャフトが不均衡になった場合、本発明においては、回転シャフトの対向エリアに瞬時差動流体力を供給し、その結果、シャフトの中心を外して、極度の不均衡及び振動を排除しつつ、シャフトＳとベアリング１４との間に最少のデフォルト許容量を維持する。本ベアリング・システムの更に別の重要な属性は、機械の力や応力に対する応答である、ロータ・シャフトの動的な応答を見る必要なく、シャフト上に作用する機械の力を直接測定することを可能にする点にある。本ベアリング・システムによって、機械力に相関する不均衡の原因を検知することが可能となる。機械力は、とりわけ、不均衡力、重力、前負荷(preload)力、及び流体力を含んでいる。これらの力は全て、ロータ・シャフトに作用し、ロータ・シャフトは、これらの力に応じて反動する。本ベアリング・システムは、機械力に反動し、機械を安定化する。したがって、ロータにかかる流体の力は、流体にかかる機械力と相関する。このように、ロータ上の流体力に関与する(responsible)制御信号を処理することによって、機械力に相関するリアル・タイム信号を得る。このように、機械力は、直接識別するのであり、シャフト監視装置から推論しているのではない。また、本ベアリング・システムは、機械パラメータを識別するために用いる、摂動装置としても採用することができる。例えば、図１６において、コントローラからの制御信号をサーボバルブに送り、ロータ・シャフト上に外部から加えた摂動力を生成することができる。外部から加えた力によってロータから応答が得られ、これを図１６のトランスジューサによって監視し、機械パラメータを確認しつつ、機械を直結状態のまま維持する。図２３Ａ及び図２３Ｂは、水平及び垂直コントローラ回路の第２の形態を詳細に示す。図２４は、水平及び垂直コントローラの更に別の形態として、直接（同方向）及び直交補償回路を詳細に示す。図２５及び図２６は、システム・モダリング(system modaling)を提供するための、水平及び垂直制御回路の一形態を詳細に示す。これは、例えば、図１６を参照すると、ベアリング装置１２から離れシャフトに隣接したモダル・プローブ２３２、２３４、及びベアリング１４から離れシャフトＳに隣接して配置した第２の対のモダル・プローブ２３６、２３８（図２８）を用いて、システムの共振特性を示すモダル識別信号を提供する。更に、差動拡大又は運動トランスジューサ(differential expansion or motion transducer)２０６を制御回路に動作的に結合し、シャフトＳのＺ並進を測定することができる。図２７は、本ベアリング・システムの重要な実施態様を示す。これは、負荷をかけるシャフトの各側に、軸方向距離Ｘだけ分離して配置された、１対の静圧流体ベアリングを含んでいる。機械Ｍの両側にある２つの近接するベアリングが、機械の剛度、したがってその安定性を大幅に高めている。図２９、図３０、及び図３１に、本ベアリング・システムの更に別の重要な実施態様を示す。これらの図は、本発明による静圧流体ベアリング・システムを用いて、どのようにＸ、Ｙ、及びＺ軸方向に流体補償を行うのかについて示す概略図である。図２９では、軸方向即ちＺ方向の流体力が、シャフトＳ上に配置されたエレメントに作用する。図３０は、シャフト内に形成された凹部に作用し、流体補償を得る流体力を示している。図３１では、シャフトの傾斜部に作用し、安定性を与え位置決めを行う流体力を示している。更に、これまで本発明について説明してきたが、先に明記しかつ以下の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲及び正当な意味から逸脱することなく、多数の構造的な修正や適合化が可能であることは明白であろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．シャフトの歳差運動を制御するためのベアリング・システムであって、シャフトと、前記シャフトに外接するベアリング・ブロックであって、前記シャフトに向かっているポータル手段を有するベアリング・ブロックと、前記ポータル手段を通過し、前記シャフトを前記ベアリング・ブロックから離して支持する、非圧縮性流体と、前記シャフトに結合された歳差運動検出手段と、前記検出手段によって駆動され、シャフトの歳差運動に対抗するように前記ポータルを介して前記非圧縮性流体を駆動する非圧縮性流体送出手段との組み合わせからなることを特徴とするベアリング・システム。２．請求項１記載のベアリング・システムにおいて、前記非圧縮性流体送出手段が、前記ポータル手段を通過し、前記シャフトを前記ベアリング・ブロックから離して支持する、非圧縮性流体のデフォルト流速を与える手段を含むことを特徴とするベアリング・システム。３．請求項１記載のベアリング・システムにおいて、前記非圧縮性流体送出手段が、前記歳差運動検出手段の制御の下で、非圧縮性流体の差動流を、前記ポータル手段を介して、シャフトの歳差運動に対抗するように駆動することを特徴とするベアリング・システム。４．請求項３記載のベアリング・システムにおいて、前記ポータル手段が、前記非圧縮性流体送出手段に動作的に結合された少なくとも１対の対向するポータルを含み、前記歳差運動検出手段の制御の下で、前記１対の対向するポータルを介して非圧縮性流体の差動流を駆動し、シャフトの歳差運動に対抗するように正面から対向する流体力を与えることを特徴とするベアリング・システム。５．請求項４記載のベアリング・システムにおいて、前記ポータル手段が、前記非圧縮性流体送出手段に動作的に結合された２対の対向するポータルを含み、前記歳差運動検出手段の制御の下で、前記２対の対向するポータルを介して非圧縮性流体の差動流を駆動し、シャフトの歳差運動に対抗するように、前記ポータルの対の各々から、正面から対向する流体力を与えることを特徴とするベアリング・システム。６．請求項５記載のベアリング・システムにおいて、前記歳差検出手段が、シャフトの歳差運動を電気信号に変換する少なくとも１対のＸＹセンサと、これらの入力信号を、前記ベアリングに対する所期のシャフト位置に対応する１組の基準信号と比較する手段を含む制御回路とを含むことを特徴とするベアリング・システム。７．請求項６記載のベアリング・システムにおいて、前記制御回路が更に、前記比較手段に動作的に結合され、前記比較手段の出力を入力信号として受けとるＰＩＤ制御回路であって、前記比較手段からの入力信号の微分、積分及び比例関係にある、ＰＩＤ出力制御信号を与える、複数のＰＩＤ制御回路を含むことを特徴とするベアリング・システム。８．請求項７記載のベアリング・システムにおいて、各ＰＩＤ回路の前記ＰＩＤ出力信号は、フィードバック信号を出力する変換回路によって変換され、前記デフォルト流速に加えて、前記非圧縮性流体送出手段を駆動して、システム力に対して反動する差動流体の流れ、従って差動流体力を前記シャフト上に送出し、前記シャフトの動的運動、位置、及び安定性を能動的に制御することを特徴とするベアリング・システム。９．シャフトの歳差運動を弱める方法であって、シャフトの歳差運動を監視するステップと、ポータルを介して前記シャフトに、正面から対向するストリームが形成されるよう流体を送り込み、前記シャフトとの流体接触によって、シャフトの歳差運動に対抗するステップと、前記対向するストリームが圧力差を有するか否かについて判定を行うステップと、前記差動圧力を前記ポータルに送り出すステップとからなることを特徴とする方法。１０．請求項９記載の方法であって、該方法は更に、前記ポータルを介して前記シャフトへ、非圧縮性流体をデフォルト流速で送り込むステップを含むことを特徴とする方法。１１．シャフト支持体であって、ベアリング・ブロックと、前記ベアリング・ブロックを通過するシャフトと、シャフトの歳差運動を監視するセンサと、センサ出力を標準のものと比較する手段と、センサ・データに基づいて、前記ベアリング・ブロックに連続量の流体を送り込む手段と、前記シャフトとベアリング・ブロックとの間のエリアにおいて、渦を防止する手段との組み合わせから成ることを特徴とするシャフト支持体。１２．差動シャフト力をシミュレートし、直結の機械のロータ・シャフトの動作パラメータを識別する方法であって、システムの異常と相関する剌激をロータ・シャフトに誘発するステップと、前記ロータ・シャフトのリアル・タイム応答識別特性を監視するステップと、前記リアル・タイム応答識別特性を処理し、機械の特性を得るステップと、相関的刺激を前記ロータ・シャフトに加えるステップと、修正すべき異常に相関的する、後続のアーチファクトを監視するステップと、からなることを特徴とする方法。１３．請求項１２記載の方法において、剌激を誘発するステップが、ポータルを介して前記シャフトに向けて流体を注入するステップを含むことを特徴とする方法。１４．請求項１３記載の方法において、相関的刺激を前記ロータ・シャフトに加えるステップが、前記ポータルを介して、前記シャフトに異なる流速の流体を注入するステップを含むことを特徴とする方法。１５．作動中の機械の回転シャフト上に作用する内部機械力を測定する方法であって、制御信号の指揮の下で、少なくとも１つのバルブから、前記機械の前記回転シャフト上に、流体力を送出するステップと、前記シャフトに送出した前記流体力に応答する前記シャフトを監視するステップと、少なくとも１つのバルブに、補正制御信号を与えるステップと、前記シャフトを再度位置決めするまで、前記シャフト上の流体力を制御するステップとからなることを特徴とする方法。１６．請求項１５記載の方法において、該方法は更に、少なくとも１つのバルブから、前記機械の前記回転シャフト上に、デフォルト流速の連続流体を送出するステップを含むことを特徴とする方法。１７．機械のシャフトを支持するための静圧流体ベアリングであって、前記シャフトに外接するベアリング・ブロックであって、前記シャフトに向かうポータル手段を有するベアリング・ブロックと、前記ポータル手段を介して流体のバイアス流を与え、前記シャフトを前記ベアリング・ブロックから離して支持する流体処理手段と、前記静的バイアス流に加えて、前記ポータル手段を介して、動的に比例する流体流を送出し、安定なシャフトの回転を確立する手段との組み合わせから成ることを特徴とする静圧流体ベアリング。１８．請求項１７記載の装置において、該装置は更に、前記シャフトの動的位置情報を監視する手段を含むことを特徴とする装置。１９．請求項１８記載の装置において、該装置は更に、前記監視手段からの前記動的位置情報を、制御信号に変換する手段を含むことを特徴とする装置。２０．請求項１９記載の装置において、該装置は更に、制御信号をフィードバックして、動的に比例する流体流を供給する前記手段を制御し、流体の前記ポータル手段の通過を制御し、前記シャフトと反動する流体力を与えて、機械の振動を能動的に低減し、安定したシャフトの回転をもたらすフィードバッタ手段を含むことを特徴とする方法。