【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転機械の軸受摩耗検知装置に係り、特に、ラジアル方向およびアキシャル方向の軸受の摩耗の進行状況を電気的な検出手段を用いて容易に監視できる軸受摩耗検出器を備えたキャンドモータポンプ等の回転機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、キャンドモータポンプにおける軸受摩耗検知装置の一構成例を示す。モータポンプの本体上部には、端子箱本体８１が取り付けられている。端子箱本体はモータ軸心に平行で、概ね円筒状に形成されている。円筒状の開口部の端部には端子箱蓋８２Ａがボルトで固着され、端子箱本体の反対側の開口部には端子箱蓋８２Ｂがボルトで固着されている。また、端子箱本体の内部には軸受摩耗によるセンサからの信号を処理する検出回路基板８３と、該検出回路基板で検出した軸受の摩耗状況を表示する表示器８４とが配置されている。表示器８４の反対側の開口部８５はポンプモータケーシングとの接続用の開口部であり、図示しないモータ本体と端子箱本体８１とがボルトで固着されている。
【０００３】
検出回路基板８３はモータからの軸受摩耗による信号を処理する回路素子を搭載した基板から構成されていて、検出回路基板８３の箱体内部側に、軸受の摩耗による信号をオフセット調整するための半固定抵抗器８６が配設されている。この軸受摩耗検出器は、検出回路基板８３で軸受摩耗による信号を処理した摩耗状況を表示するためのメータ（表示器）８４を備えていて、端子箱本体８１の外部と内部を気密に仕切るガラス窓８７Ａが備えられている。表示器８４はガラス窓８７Ａの内部側に配置され、表示器８４のメータの針の表示が、ガラス窓８７Ａを通して外部から確認できる構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成されたポンプモータの軸受摩耗検出用端子箱８１で、検出回路基板８３のオフセット調整をする場合には、通電中に図示しないドライバなどで半固定抵抗器８６を廻して調整することになる。しかしながら、この作業は端子箱蓋８２Ａを取り外して行う必要があり面倒である。また、防爆地域にポンプモータが設置されている場合は、通電中に端子箱蓋８２Ａを開けることは出来ないので、設置現場雰囲気の引火の危険性を取り除くか、防爆地域外へ移動して、外部電源を接続して調整作業をすることになる。いずれにしても作業が大変に面倒である。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、回転機械のラジアル方向およびアキシャル方向の軸受の摩耗の進行状況を、電気的な検出手段を用いて容易に検出でき、且つ軸受の摩耗による信号のオフセット調整作業等を容易に行えるようにした回転機械の軸受摩耗検知装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転機械の軸受摩耗検知装置は、回転軸を軸受で支承する回転機械において、軸受摩耗によるセンサからの信号を処理する検出回路基板と、該検出回路基板で検出した軸受の摩耗状況を表示する表示器とを備え、前記検出回路基板のオフセット調整を外部から行えるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記検出回路基板と前記表示器とが、密閉された端子箱内に収容され、前記表示器がガラス窓を介して外部から目視可能であることが好ましく、前記検出回路基板のオフセット調整は、該検出回路基板に備えた半固定抵抗器をドライバにより調整するものであることが好ましい。ここで、前記端子箱にドライバを回転可能に備えることが好ましい。
【０００８】
これにより、検出回路基板のオフセット調整を通電中にガラス窓から表示器のメータの振れ等を確認しつつ端子箱に回転可能に備えたドライバなどにより半固定抵抗器を回して調整することが出来る。従って、密閉構造のポンプケーシング内部に存在する軸受摩耗検知器のオフセット調整などを容易に行うことが出来るので、モータポンプ等の回転機械の安全確実な運転を確保することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１乃至図７を参照しながら説明する。なお、各図中、同一機能を有する要素また部材には同一符号を付して、その重複した説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態のキャンドモータポンプの構成例を示す断面図である。図１に示すように、このキャンドモータポンプはポンプ部Ｐとモータ部Ｍとからなる。ポンプ部Ｐのポンプケーシング１の内部には、羽根車２が配置されているとともに、ポンプケーシング１の高圧側の開口部には、ケーシングカバー３が固着されている。また、ケーシングカバー３には、羽根車２を通過した後の昇圧されたポンプ取扱液の一部を導く流通孔４が形成されている。
【００１１】
前記ケーシングカバー３の内部には、ロータ５の一端が挿通され、このロータ５の一端に、ここに嵌合されたディスタンスピース（スリーブ）６、スラスト板７ａ、軸スリーブ８ａおよび羽根車２がボルト２２により固定されている。また、ロータ５の他端には、スラスト板７ｂおよび軸スリーブ８ｂがボルト２３により固定されている。
【００１２】
ロータ５は、その両端で一対の軸受９ａ，９ｂを介して回転自在に支承されているとともに、そのほぼ中央部にモータ部Ｍの回転子１０が固着され、ケーシングカバー３に軸受９ａが、エンドカバー１１に軸受９ｂがそれぞれ装着されている。また、このロータ５の内部には、軸方向に貫通する貫通孔１４が形成されており、この貫通孔１４は、両端のボルト２２，２３を貫通して両側に開口している。
【００１３】
モータ部Ｍの固定子１３はモータフレーム２４に嵌合し、このモータフレーム２４の両端にはフレーム側板２５ａ，２５ｂが嵌合している。更に、モータ部Ｍの回転子１０のキャン１２ａおよびモータ部Ｍの固定子１３のキャン１２ｂとで、それぞれ回転子１０および固定子１３をポンプ取扱液に触れないように保護している。また、固定子１３の鉄心の両端面に、２組の誘導型センサＳ１とＳ３，Ｓ２とＳ４が配設されている。
【００１４】
上記構造のキャンドモータポンプにおいては、運転中に回転側である軸スリーブ８ａ，８ｂおよびスラスト板７ａ，７ｂが、固定側である軸受９ａ，９ｂに接触しながら回転するために、一般的にカーボン製の軸受９ａ，９ｂが主に摩耗し、運転時間と共にその摩耗量が増加していく。そして、運転時間と共に軸受９ａ，９ｂの摩耗量が増加するにつれて、ロータ５の振れ回りが大きくなり、摩耗が更に進むと回転子１０のキャン１２ａと固定子１３のキャン１２ｂとが接触してそれぞれ損傷し、更に運転を続けると破損に至る。固定子１３のキャン１２ｂが破損すると、固定子１３の内部にポンプ取扱液が浸入して、固定子１３の巻線を劣化させる原因となり、キャンドモータ本体の致命的な故障を引き起こす。
【００１５】
また、キャンドモータポンプは、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍとの間に軸シール部を持たない一体の圧力容器構造のため、ロータ５の振れ回りを本体外部より目視することが不可能である。そのため長期の使用や異物の混入など、何らかの原因により軸受９ａ，９ｂに摩耗が発生した場合においても、その変化を外部より確認することができない。そこで軸受９ａ，９ｂの摩耗状況を検出する以下の構成の軸受摩耗検出装置を備えている。
【００１６】
即ち、このキャンドモータポンプには、図１に示すように、固定子１３の鉄心の両端面に遮蔽構造を備えた２組の誘導型センサＳ１とＳ３，Ｓ２とＳ４が設けられている。そして図２（ｂ）に示すように、誘導型センサＳ１とＳ３は１８０°対称に配置され、同様に、誘導型センサＳ２とＳ４も１８０°対称に配置されている。これにより、軸受９ａ，９ｂの半径方向（ラジアル方向Ａ）の摩耗は、誘導型センサＳ１とＳ３のそれぞれの誘起電圧の差（差動出力）、および誘導型センサＳ２とＳ４のそれぞれの誘起電圧の差（差動出力）を検出し、軸受摩耗検知装置の表示器８４に表示することによって行われ、また、軸受９ａ，９ｂの軸方向（アキシャル方向Ｂ）の摩耗は、誘導型センサＳ１とＳ２のそれぞれの誘起電圧の差（差動出力）、もしくは誘導型センサＳ３とＳ４のそれぞれの誘起電圧の差（差動出力）を検出することによって、同様に軸受摩耗検知装置の表示器８４に表示するようになっている。
【００１７】
図３は、遮蔽構造を備えた誘導型センサＳ１の取付け部の詳細図であり、他の誘導型センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４についても同様な構成である。図３において、誘導型センサＳ１は、鉄心Ｓ１ａと該鉄心Ｓ１ａに巻回された検出コイルＳ１ｂとからなり、更に、検出コイルＳ１ｂが巻回された鉄心Ｓ１ａは、半径方向に固定子１３の外周側に向かって延び、コの字形に屈曲して、再び固定子内周側に向かう遮蔽部Ｓ１ｄを有している。これにより、鉄心Ｓ１ａの検出コイルＳ１ｂが巻回された部分は遮蔽部Ｓ１ｄで遮蔽されている。検出コイルＳ１ｂが巻回された鉄心Ｓ１ａの検出面Ｓ１ｃは、固定子１３の内周面１３ａと略同一面に配置されている。また、誘導型センサＳ１は、その検出面Ｓ１ｃが回転子１０の鉄心の端部外周面と軸方向に沿って長さＬ１０だけ重なるように配置されている。この長さＬ１０は、誘導型センサＳ１の検出面Ｓ１ｃの全長の約半分になっている。そして、誘導型センサＳ１は、固定子１３の端面の切り欠き部１３ｂに配置されている。
【００１８】
なお、図２（ａ）に示すように、誘導型センサＳ２，Ｓ３，Ｓ４にあっては、その検出面の全長の約半分の長さＬ２ｏ，Ｌ３ｏ，Ｌ４ｏだけ回転子１０の鉄心の端部外周面と軸方向に沿って重なるように配置されている。
【００１９】
このように構成することによって、回転子１０の主としてエンドリング１０ａの負荷電流によって形成される磁束ΦＲは、鉄心Ｓ１ａの遮蔽部Ｓ１ｄに吸収されることになり、これにより検出コイルＳ１ｂが巻回された近傍の検出面Ｓ１ｃには、磁束ΦＲは殆ど入らなくなる。一方で、固定子１３の巻線によって形成される固定子１３と回転子１０の空隙を通る磁束ΦＳの端部の磁束ΦＬは、誘導型センサＳ１の検出面Ｓ１ｃを通るように形成され、この磁束量を検出コイルＳ１ｂで検出することが可能となる。従って、誘導型センサＳ１は、回転子１０の主としてエンドリング１０ａの負荷電流によって形成される磁束ΦＲの影響をほとんど受けることなく、固定子１３と回転子１０の空隙を通る磁束ΦＳの端部の磁束ΦＬを検出することが可能となる。
【００２０】
図４は、誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から出力された信号の処理回路を示す。この信号処理回路は、誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれの信号を受ける入力回路３１乃至３４、溝高調波の成分を減衰させるローパスフィルタ回路４５乃至４８、比較のための差動アンプ３５乃至３８、うねりの成分を減衰させるハイパスフィルタ回路４９乃至５２、比較後のオフセット調整回路３９乃至４２、それぞれの信号処理結果から回転子位置の演算を行う判定回路４３、判定した結果を表示する表示回路４４から構成されている。
【００２１】
ここで、ローパスフィルタ回路４５乃至４８は、例えば７０Ｈｚ以上の周波数成分を減衰するものであり、ハイパスフィルタ回路４９乃至５２は、例えば１０Ｈｚ以下の周波数成分を減衰するものである。
【００２２】
これにより、各誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の出力は、ローパスフィルタ回路４５乃至４８を通って溝高調波の成分が減衰され、それぞれの出力信号を判別するための比較回路部に入力され、更にハイパスフィルタ回路４９乃至５２を通ってうねりの成分が減衰される。従って、誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれの出力によってロータ５の位置を検出し、この位置の変化から軸受の摩耗状況を判定することができる。
【００２３】
図５に、ラジアル方向Ａの軸受の摩耗の検出原理を示す。図５に示すように、軸受が主に上方向に摩耗した場合には、ロータ５が上方に移動するため、ラジアル方向における上方の隙間δ１は、下方の隙間δ２よりも小さくなる。回転子１０が誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の磁極に近づくほど、各センサの誘起電圧は大きくなる。従って、誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれに誘起される誘起電圧の大小関係は、
Ｓ１＞Ｓ３、かつ、Ｓ２＞Ｓ４
となる。また、誘導型センサＳ１とＳ３，Ｓ２とＳ４のそれぞれに誘起される誘起電圧の差（差動電圧）の大小関係は
（Ｓ１−Ｓ３）＜（Ｓ２−Ｓ４）
となり、（Ｓ２−Ｓ４）の差動出力を検出回路基板を介して表示器に表示することによって、軸受のラジアル方向Ａのどちらか大きい方の摩耗を検出することができる。
【００２４】
図６に、アキシャル方向Ｂの軸受の摩耗の検出原理を示す。アキシャル方向Ｂについては、誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の磁極の回転子１０との軸方向の重なり長さＬ１ｏ，Ｌ２ｏ，Ｌ３ｏ，Ｌ４ｏは、それぞれ磁極のほぼ半分に位置している（図５参照）ため、差動出力（Ｓ１−Ｓ２）、もしくは（Ｓ３−Ｓ４）は、アキシャル方向Ｂの移動量に対して、軸方向の重なり長さの変化がより大きくなっている。つまり、羽根車２側の軸受９ａの端面が距離Ｌａだけ摩耗して、図６に示すように、ロータ５が羽根車２の方向へ距離Ｌａだけ移動すると、誘導型センサＳ１の磁極の軸方向における回転子１０との重なり長さＬ１および誘導型センサＳ２の磁極の軸方向における回転子１０との重なり長さＬ２は、以下のように変化する。
Ｌ１＝Ｌ１ｏ＋Ｌａ、Ｌ２＝Ｌ２ｏ−Ｌａ
また、軸受の摩耗がない状態では、
Ｌ１ｏ＝Ｌ２ｏ
となるように配置しているから、誘導型センサＳ１とＳ２の重なり長さの差は、
Ｌ１−Ｌ２＝２×Ｌａ
となる。
【００２５】
従って、誘導型センサＳ１，Ｓ２の磁極の回転子１０との軸方向の重なり長さＬ１，Ｌ２がセンサの誘起電圧に比例すると考えて良いので、差動出力（Ｓ１−Ｓ２）が本来の移動量の２倍となる。誘導型センサＳ３，Ｓ４についても、誘導型センサＳ１，Ｓ２の場合と同様に、差動出力が本来の移動量の２倍となる。
【００２６】
図７は軸受摩耗検知装置の上記検出回路基板および表示器を収容した端子箱の概要を示す。端子箱本体８１に端子箱蓋８２Ｃがボルトで固着され、端子箱蓋８２Ｃには端子箱蓋８２Ｄが同様にボルトで固着されている。
【００２７】
端子箱本体８１の内部には端子板８８がボルトで固着され、端子箱本体８１、端子蓋８２Ａ、検出回路基板８３、端子板８８により、モータ本体側と連通する空間“Ｘ”を構成している。また、端子箱本体８１、端子箱蓋８２Ｂ、端子板８８により空間“Ｙ”を構成している。端子板８８には空間“Ｘ”側と空間“Ｙ”側に、端子箱蓋８２Ｄと端子箱蓋８２Ｂに直交する方向に、電気導通する端子が複数本設置されている。
【００２８】
空間“Ｘ”側の端子は、モータポンプ本体内部のモータ巻線と接続する電線８９ａ、モータ巻線の温度検出器用の電線８９ｂ等が接続されている。
検出回路基板８３にはモータポンプ本体内部のセンサからの電線８９ｃ、空間“Ｘ”側の端子からの電線８９ｄ等とが接続されている。表示器８４と検出回路基板８３は電線８９ｅで接続されている。空間“Ｙ”側の端子箱本体８１の円筒状ケーシングの外周部に、空間“Ｙ”と連通する電線挿入用開口穴９０が設けられていて、空間“Ｙ”側の端子に外部電源用の電線８９ｆが接続されている。
【００２９】
端子箱蓋８２Ｄには、端子箱８１内部を透視可能な覗き窓（ガラス窓）８７Ｂが端子箱内部よりナット９２により固着されている。端子箱蓋８２Ｃには検出回路基板８３が取り付けられていて、半固定抵抗器８６は端子箱蓋８２Ｄ側に設けられている。端子箱蓋８２Ｄには、調整ドライバ９３を取り付ける丸穴“Ｐ”と丸穴“Ｑ”が同心で端子箱外部と内部を連通するように複数個設けられている。それぞれの丸穴は端子箱内部側の出口で径が小さい丸穴“Ｐ”となる部分があり、丸穴“Ｑ”の長さは調整ドライバの必要な長さに応じた長さを持っている。
【００３０】
調整ドライバ９３は、丸穴“Ｑ”の内径より小さく、丸穴“Ｑ”の内径との隙間が防爆性能を維持できるような外径と長さを持ち、その一端に丸穴“Ｐ”の内径より小さい外径を持ち、先端がプラス或いはマイナス形状の係合部になっている。もう一方のドライバ９３の端部には、端子箱蓋８２Ｄの外部側にボルトで取り付けられたドライバ止め９４に設けられた丸穴“Ｒ”の内径より小さい外径を持った部分が構成されている。そして、このドライバ９３の先端の係合部が半固定抵抗器８６の係合部と係合することで、ドライバ９３を回転させることで半固定抵抗器８６の抵抗値の調整が可能である。
【００３１】
誘導型センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の作動出力は、固定子１３の鉄心の両端面への取付け誤差や、固定子の製作誤差、固定子１３のモータフレームへの組み込み誤差、検出回路基板の電気部品のバラツキなどにより出力信号が現れる。このため、軸受摩耗による作動出力が無い状態でも、誤差による出力信号を生じることがある。
【００３２】
検出回路基板８３には半固定抵抗器８６が設けられていて、上記誤差による信号を表示器８４のメータの振れを見ながらドライバ９３で調整することによりオフセットできる。調整はモータ通電中に行う必要があり、上記構造によれば、端子箱蓋を取り外すことなく、外部からドライバ９３により容易に半固定抵抗器８６の調整が行える。また、モータの負荷電流やポンプの運転点の変化や、前述したうねりや誘導型センサの取付け誤差による溝高調波成分によっても、センサの差動出力が影響を受けるという問題がある。しかしながら、上記オフセットの調整により、軸受の摩耗状況が正確に表示される。
【００３３】
上記実施形態においては、キャンドモータポンプの軸受摩耗の検出例について述べたが、他の形式の回転機械の軸受摩耗の検出にも同様に適用できることは勿論である。
【００３４】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、端子箱蓋を取り外すことなく、回転機械の端子箱外部より検出回路基板のオフセット調整ができ、例えば、防爆地域に設置されている場合、通電中に端子箱蓋を開けることは出来ないので、雰囲気の引火の危険性を取り除くか、防爆地域外へ移動して、外部電源を接続して調整作業をする必要がなくなり、作業性を大きく向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のキャンドモータポンプを示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１の誘導型センサ取付け部を拡大して示す拡大図で、（ｂ）はその側面図である。
【図３】遮蔽構造を備えた誘導型センサを拡大して示す拡大図である。
【図４】軸受摩耗検出器の処理回路を示す処理回路図である。
【図５】ラジアル方向の軸受摩耗の検出例を示す図である。
【図６】アキシャル方向の軸受摩耗の検出例を示す図である。
【図７】本発明の軸受摩耗検知装置における端子箱の構成例を示す断面図である。
【図８】従来の軸受摩耗検知装置における端子箱の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ポンプケーシング
２ 羽根車
３ ケーシングカバー
４ 流通孔
５ ロータ
６ ディスタンスピース（スリーブ）
７ａ，７ｂ スラスト板
８ａ，８ｂ 軸スリーブ
９ａ，９ｂ 軸受
１０ 回転子
１１ エンドカバー
１２ａ，１２ｂ キャン
１３ 固定子
１４ 貫通孔
２２，２３ ボルト
２４ モータフレーム
２５ａ，２５ｂ フレーム側板
８１ 端子箱（本体）
８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄ 端子箱蓋
８３ 検出回路基板（基板）
８４ 表示器（メータ）
８６ 半固定抵抗器
８７Ａ，８７Ｂ ガラス窓
８９ 電線
９３ 調整ドライバ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 誘導型センサ
δ１，δ２ 隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing wear detecting device for a rotary machine, and more particularly to a canned motor pump having a bearing wear detector capable of easily monitoring the progress of wear of a bearing in a radial direction and an axial direction by using an electric detecting means. And the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a configuration example of a bearing wear detection device in a canned motor pump. A terminal box main body 81 is attached to the upper part of the main body of the motor pump. The terminal box body is formed in a substantially cylindrical shape parallel to the motor axis. A terminal box cover 82A is fixed to the end of the cylindrical opening with bolts, and a terminal box cover 82B is fixed to the opening on the opposite side of the terminal box body with bolts. Further, a detection circuit board 83 for processing a signal from a sensor due to bearing wear and a display 84 for displaying a bearing wear state detected by the detection circuit board are arranged inside the terminal box main body. An opening 85 on the opposite side of the display 84 is an opening for connection to a pump motor casing, and a motor body (not shown) and the terminal box body 81 are fixed by bolts.
[0003]
The detection circuit board 83 is formed of a board on which a circuit element for processing a signal due to bearing wear from the motor is mounted, and a half of the detection circuit board 83 for offset adjustment of the signal due to bearing wear is provided inside the box body. A fixed resistor 86 is provided. The bearing wear detector includes a meter (display) 84 for displaying a wear state in which a signal due to bearing wear is processed by a detection circuit board 83, and a glass that hermetically separates the outside and the inside of the terminal box body 81. A window 87A is provided. The display 84 is arranged inside the glass window 87A, and the display of the meter needle of the display 84 can be confirmed from the outside through the glass window 87A.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When adjusting the offset of the detection circuit board 83 in the bearing wear detection terminal box 81 of the pump motor configured as described above, the adjustment is performed by turning the semi-fixed resistor 86 with a driver (not shown) during energization. become. However, this operation requires removal of the terminal box cover 82A, which is troublesome. Also, if a pump motor is installed in the explosion-proof area, the terminal box lid 82A cannot be opened during energization, so remove the risk of ignition of the installation site atmosphere or move out of the explosion-proof area, An external power supply is connected for adjustment work. In any case, the work is very troublesome.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to easily detect the progress of the wear of a bearing in a radial direction and an axial direction of a rotating machine by using an electrical detection means, and to output a signal due to the wear of the bearing. It is an object of the present invention to provide a bearing wear detection device for a rotating machine which can easily perform an offset adjustment operation and the like of a rotary machine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A bearing wear detection device for a rotating machine according to the present invention includes a detection circuit board that processes a signal from a sensor due to bearing wear in a rotating machine that supports a rotating shaft with a bearing, and a bearing wear state detected by the detection circuit board. And a display device for displaying, so that the offset adjustment of the detection circuit board can be performed from the outside.
[0007]
Further, it is preferable that the detection circuit board and the display are housed in a sealed terminal box, and that the display be visible from the outside via a glass window, and the offset adjustment of the detection circuit board be performed. Preferably, the semi-fixed resistor provided on the detection circuit board is adjusted by a driver. Here, it is preferable that a driver is rotatably provided in the terminal box.
[0008]
Thereby, the offset adjustment of the detection circuit board can be adjusted by turning the semi-fixed resistor by a driver rotatably provided in the terminal box while checking the deflection of the meter of the display from the glass window while the power is on. . Therefore, it is possible to easily adjust the offset of the bearing wear detector existing inside the pump casing having the hermetic structure, thereby ensuring the safe and reliable operation of the rotating machine such as the motor pump.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In each of the drawings, elements or members having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0010]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a canned motor pump according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the canned motor pump includes a pump section P and a motor section M. An impeller 2 is arranged inside the pump casing 1 of the pump section P, and a casing cover 3 is fixed to an opening on the high pressure side of the pump casing 1. The casing cover 3 is provided with a flow hole 4 for guiding a part of the pumped liquid that has been pressurized after passing through the impeller 2.
[0011]
One end of a rotor 5 is inserted into the casing cover 3, and a distance piece (sleeve) 6, a thrust plate 7a, a shaft sleeve 8a, and an impeller 2 fitted to the one end of the rotor 5 are bolted. 22. A thrust plate 7 b and a shaft sleeve 8 b are fixed to the other end of the rotor 5 by bolts 23.
[0012]
The rotor 5 is rotatably supported at both ends thereof via a pair of bearings 9a and 9b, and the rotor 10 of the motor unit M is fixed substantially at the center thereof. The bearings 9b are mounted on the cover 11, respectively. Further, a through hole 14 is formed in the rotor 5 so as to penetrate in the axial direction. The through hole 14 penetrates the bolts 22 and 23 at both ends and opens on both sides.
[0013]
The stator 13 of the motor section M is fitted to a motor frame 24, and frame side plates 25a and 25b are fitted to both ends of the motor frame 24. Further, the can 12a of the rotor 10 of the motor unit M and the can 12b of the stator 13 of the motor unit M protect the rotor 10 and the stator 13 from contact with the pump handling liquid. Further, two sets of inductive sensors S1 and S3, S2 and S4 are arranged on both end surfaces of the iron core of the stator 13.
[0014]
In the canned motor pump having the above structure, the shaft sleeves 8a and 8b and the thrust plates 7a and 7b on the rotating side rotate during operation while contacting the bearings 9a and 9b on the fixed side. Bearings 9a and 9b mainly wear, and the amount of wear increases with operating time. Then, as the wear amount of the bearings 9a and 9b increases with the operation time, the whirling of the rotor 5 increases, and when the wear further progresses, the can 12a of the rotor 10 and the can 12b of the stator 13 come into contact with each other, respectively. It will be damaged and continued operation will cause damage. When the can 12b of the stator 13 is damaged, the pump handling liquid infiltrates the inside of the stator 13, causing deterioration of the windings of the stator 13 and causing a catastrophic failure of the canned motor body.
[0015]
Further, since the canned motor pump has an integral pressure vessel structure having no shaft seal portion between the pump portion P and the motor portion M, it is impossible to visually observe the whirling of the rotor 5 from outside the main body. Therefore, even if the bearings 9a and 9b are worn out for some reason, such as long-term use or the incorporation of foreign matter, the change cannot be confirmed from the outside. Therefore, a bearing wear detecting device having the following configuration for detecting the wear state of the bearings 9a and 9b is provided.
[0016]
That is, as shown in FIG. 1, this canned motor pump is provided with two sets of inductive sensors S1, S3, S2, and S4 having shielding structures on both end faces of the iron core of the stator 13. Then, as shown in FIG. 2B, the inductive sensors S1 and S3 are arranged 180 ° symmetrically, and similarly, the inductive sensors S2 and S4 are also arranged 180 ° symmetrically. Thus, the wear of the bearings 9a and 9b in the radial direction (radial direction A) is caused by the difference between the induced voltages of the inductive sensors S1 and S3 (differential output) and the induced voltages of the inductive sensors S2 and S4. Of the bearings 9a and 9b in the axial direction (axial direction B) is detected by the inductive sensor S1. By detecting the difference between the induced voltages of S2 (differential output) or the difference between the induced voltages of the inductive sensors S3 and S4 (differential output), the indicator 84 of the bearing wear detecting device is similarly displayed. It is displayed.
[0017]
FIG. 3 is a detailed view of a mounting portion of the inductive sensor S1 having the shielding structure, and the other inductive sensors S2, S3, and S4 have the same configuration. In FIG. 3, the inductive sensor S1 includes an iron core S1a and a detection coil S1b wound around the iron core S1a. Further, the iron core S1a wound with the detection coil S1b is radially outer periphery of the stator 13. The shielding portion S1d extends toward the side, bends in a U-shape, and returns to the inner peripheral side of the stator. As a result, the portion of the core S1a around which the detection coil S1b is wound is shielded by the shield S1d. The detection surface S1c of the iron core S1a around which the detection coil S1b is wound is disposed substantially in the same plane as the inner peripheral surface 13a of the stator 13. Further, the inductive sensor S1 is disposed such that its detection surface S1c overlaps the outer peripheral surface of the end of the iron core of the rotor 10 by a length L10 along the axial direction. This length L10 is about half of the entire length of the detection surface S1c of the inductive sensor S1. Further, the inductive sensor S <b> 1 is disposed in the cutout 13 b on the end face of the stator 13.
[0018]
As shown in FIG. 2A, in the inductive sensors S2, S3, and S4, the ends of the iron core of the rotor 10 have a length L2o, L3o, and L4o that is approximately half of the entire length of the detection surface. It is arranged so as to overlap with the outer peripheral surface along the axial direction.
[0019]
With such a configuration, the magnetic flux ΦR mainly formed by the load current of the end ring 10a of the rotor 10 is absorbed by the shielding portion S1d of the iron core S1a, whereby the detection coil S1b is wound. The magnetic flux ΦR hardly enters the detection surface S1c in the vicinity. On the other hand, the magnetic flux ΦL at the end of the magnetic flux ΦS passing through the gap between the stator 13 and the rotor 10 formed by the winding of the stator 13 is formed so as to pass through the detection surface S1c of the inductive sensor S1. The amount of magnetic flux can be detected by the detection coil S1b. Therefore, the inductive sensor S1 is hardly affected by the magnetic flux ΦR formed mainly by the load current of the end ring 10a of the rotor 10, and is provided at the end of the magnetic flux ΦS passing through the gap between the stator 13 and the rotor 10. The magnetic flux ΦL can be detected.
[0020]
FIG. 4 shows a circuit for processing signals output from the inductive sensors S1, S2, S3, and S4. The signal processing circuit includes input circuits 31 to 34 for receiving signals of the inductive sensors S1, S2, S3, and S4, low-pass filter circuits 45 to 48 for attenuating groove harmonic components, and a differential amplifier for comparison. 35 to 38, high-pass filter circuits 49 to 52 for attenuating waviness components, offset adjustment circuits 39 to 42 after comparison, a determination circuit 43 for calculating the rotor position from the respective signal processing results, and displays the determined results. A display circuit 44 is provided.
[0021]
Here, the low-pass filter circuits 45 to 48 attenuate frequency components of, for example, 70 Hz or more, and the high-pass filter circuits 49 to 52 attenuate frequency components of, for example, 10 Hz or less.
[0022]
As a result, the output of each of the inductive sensors S1, S2, S3, and S4 passes through the low-pass filter circuits 45 to 48, where the component of the groove harmonic is attenuated, and is input to a comparison circuit unit for determining each output signal. Then, the swell component is attenuated through the high-pass filter circuits 49 to 52. Therefore, the position of the rotor 5 is detected by the output of each of the inductive sensors S1, S2, S3, and S4, and the wear state of the bearing can be determined from the change in the position.
[0023]
FIG. 5 shows the principle of detecting the wear of the bearing in the radial direction A. As shown in FIG. 5, when the bearing is worn mainly in the upward direction, the rotor 5 moves upward, so that the upper gap δ1 in the radial direction is smaller than the lower gap δ2. As the rotor 10 approaches the magnetic poles of the inductive sensors S1, S2, S3, S4, the induced voltage of each sensor increases. Therefore, the magnitude relationship between the induced voltages induced in each of the inductive sensors S1, S2, S3, S4 is as follows.
S1> S3 and S2> S4
It becomes. Further, the magnitude relation of the difference (differential voltage) between the induced voltages induced in the inductive sensors S1 and S3 and S2 and S4 is (S1-S3) <(S2-S4).
By displaying the differential output of (S2-S4) on the display via the detection circuit board, it is possible to detect the wear of the bearing in the radial direction A, whichever is greater.
[0024]
FIG. 6 shows the principle of detecting wear of the bearing in the axial direction B. In the axial direction B, the axial overlap lengths L1o, L2o, L3o, L4o of the magnetic poles of the inductive sensors S1, S2, S3, S4 with the rotor 10 are each located at approximately half of the magnetic poles ( Therefore, in the differential output (S1-S2) or (S3-S4), the change of the overlap length in the axial direction with respect to the movement amount in the axial direction B is larger. That is, when the end face of the bearing 9a on the side of the impeller 2 is worn by the distance La and the rotor 5 moves by the distance La in the direction of the impeller 2, as shown in FIG. The overlap length L1 with the rotor 10 and the overlap length L2 with the rotor 10 in the axial direction of the magnetic pole of the inductive sensor S2 change as follows.
L1 = L1o + La, L2 = L2o-La
Also, when there is no bearing wear,
L1o = L2o
, The difference in the overlap length between the inductive sensors S1 and S2 is
L1−L2 = 2 × La
It becomes.
[0025]
Therefore, it can be considered that the axial overlap lengths L1 and L2 of the magnetic poles of the inductive sensors S1 and S2 with the rotor 10 are proportional to the induced voltage of the sensor, so that the differential output (S1-S2) is the original displacement. Double the amount. Also for the inductive sensors S3 and S4, the differential output is twice the original movement amount, as in the case of the inductive sensors S1 and S2.
[0026]
FIG. 7 shows an outline of a terminal box in which the detection circuit board and the indicator of the bearing wear detection device are accommodated. A terminal box cover 82C is fixed to the terminal box body 81 with bolts, and a terminal box cover 82D is similarly fixed to the terminal box cover 82C with bolts.
[0027]
A terminal plate 88 is fixed to the inside of the terminal box main body 81 with bolts, and the terminal box main body 81, the terminal cover 82A, the detection circuit board 83, and the terminal plate 88 form a space “X” that communicates with the motor main body side. I have. The terminal box body 81, the terminal box cover 82B, and the terminal plate 88 form a space “Y”. The terminal plate 88 is provided with a plurality of terminals that are electrically conductive on the space “X” side and the space “Y” side in a direction orthogonal to the terminal box cover 82D and the terminal box cover 82B.
[0028]
The electric wire 89a connected to the motor winding inside the motor pump main body, the electric wire 89b for the temperature detector of the motor winding, and the like are connected to the terminal on the space “X” side.
An electric wire 89c from a sensor inside the motor pump main body, an electric wire 89d from a terminal on the space "X" side, and the like are connected to the detection circuit board 83. The display 84 and the detection circuit board 83 are connected by an electric wire 89e. An opening 90 for electric wire insertion communicating with the space "Y" is provided in the outer peripheral portion of the cylindrical casing of the terminal box main body 81 on the space "Y" side. The electric wire 89f is connected.
[0029]
A viewing window (glass window) 87B through which the inside of the terminal box 81 can be seen is fixed to the terminal box lid 82D with a nut 92 from the inside of the terminal box. The detection circuit board 83 is attached to the terminal box cover 82C, and the semi-fixed resistor 86 is provided on the terminal box cover 82D side. The terminal box lid 82D is provided with a plurality of round holes "P" and "Q" for attaching the adjustment driver 93 so as to concentrically communicate the outside and the inside of the terminal box. Each round hole has a small hole “P” at the exit inside the terminal box, and the length of the round hole “Q” has a length corresponding to the required length of the adjustment driver. I have.
[0030]
The adjustment driver 93 has an outer diameter and a length that are smaller than the inner diameter of the round hole “Q”, and the gap between the inner diameter of the round hole “Q” and the explosion-proof performance can be maintained. It has an outer diameter smaller than the inner diameter and has a positive or negative shaped engaging portion at the tip. At the end of the other driver 93, a portion having an outer diameter smaller than the inner diameter of the round hole "R" provided in the driver stopper 94 bolted to the outside of the terminal box cover 82D is formed. I have. Then, the engagement portion at the tip of the driver 93 is engaged with the engagement portion of the semi-fixed resistor 86, so that the resistance of the semi-fixed resistor 86 can be adjusted by rotating the driver 93.
[0031]
The operation outputs of the inductive sensors S1, S2, S3, and S4 are based on errors in mounting the stator 13 on both end faces of the iron core, errors in manufacturing the stator, errors in mounting the stator 13 in the motor frame, and errors in detecting the detection circuit board. An output signal appears due to variations in electrical components and the like. For this reason, even when there is no operation output due to bearing wear, an output signal may be generated due to an error.
[0032]
The detection circuit board 83 is provided with a semi-fixed resistor 86, and the signal caused by the error can be offset by adjusting the signal with the driver 93 while observing the fluctuation of the meter of the display 84. The adjustment needs to be performed while the motor is energized. According to the above structure, the semi-fixed resistor 86 can be easily adjusted by the driver 93 from the outside without removing the terminal box cover. There is also a problem that the differential output of the sensor is affected by changes in the load current of the motor, the operating point of the pump, and groove harmonic components due to the undulation and the mounting error of the inductive sensor described above. However, by adjusting the offset, the state of wear of the bearing is accurately displayed.
[0033]
In the above embodiment, the example of detecting the bearing wear of the canned motor pump has been described. However, it is needless to say that the present invention can be similarly applied to the detection of the bearing wear of another type of rotating machine.
[0034]
It should be noted that the above-described embodiment describes one mode of the embodiment of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to adjust the offset of the detection circuit board from the outside of the terminal box of the rotating machine without removing the terminal box lid, for example, when installed in an explosion-proof area, Since the terminal box lid cannot be opened, remove the danger of igniting the atmosphere or move outside the explosion-proof area, and there is no need to connect an external power supply for adjustment work, greatly improving workability. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a canned motor pump according to an embodiment of the present invention.
2 (a) is an enlarged view showing an inductive sensor mounting portion of FIG. 1 in an enlarged manner, and FIG. 2 (b) is a side view thereof.
FIG. 3 is an enlarged view showing an inductive sensor having a shielding structure in an enlarged manner.
FIG. 4 is a processing circuit diagram showing a processing circuit of a bearing wear detector.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of detection of bearing wear in the radial direction.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of detection of bearing wear in an axial direction.
FIG. 7 is a sectional view showing a configuration example of a terminal box in the bearing wear detection device of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view showing a configuration example of a terminal box in a conventional bearing wear detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump casing 2 Impeller 3 Casing cover 4 Flow hole 5 Rotor 6 Distance piece (sleeve)
7a, 7b Thrust plate 8a, 8b Shaft sleeve 9a, 9b Bearing 10 Rotor 11 End cover 12a, 12b Can 13 Stator 14 Through hole 22, 23 Bolt 24 Motor frame 25a, 25b Frame side plate 81 Terminal box (main body)
82A, 82B, 82C, 82D Terminal box cover 83 Detection circuit board (board)
84 Display (meter)
86 Semi-fixed resistor 87A, 87B Glass window 89 Electric wire 93 Adjustment driver S1, S2, S3, S4 Inductive sensor δ1, δ2 Gap
