JP2010071933A - Oscillation property measuring device of rotary machine - Google Patents

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淑久 山内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation property measuring device of rotary machine capable of measuring automatically eigen values (natural period or natural frequency) for each rotary machine prior to measure oscillation property. <P>SOLUTION: The oscillation property measuring device 1 of rotary machine includes an eigen value measuring device 14 which hammers a rotary machine 6 attached to a mount 4 to measure eigen values of the rotary machine 6 from vibration of the rotary machine 6 due to that hammering. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転機械の振動特性計測装置に関し、特に、回転機械ごとの固有値を計測することができる振動特性計測装置に関する。   The present invention relates to a vibration characteristic measuring apparatus for a rotating machine, and more particularly to a vibration characteristic measuring apparatus capable of measuring an eigenvalue for each rotating machine.

従来、回転機械の生産ラインにおいて、回転機械の振動特性（例えば回転アンバランス）を評価するため、回転機械の振動特性を計測する振動特性計測装置が用いられる（例えば下記特許文献１を参照）。この種の振動特性計測装置において振動特性を計測する場合、振動特性計測装置のマウントに回転機械を固定した状態で回転機械の回転体を回転させてその振動を検出する。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a production line for a rotary machine, a vibration characteristic measurement device that measures the vibration characteristic of the rotary machine is used to evaluate the vibration characteristic (for example, rotation unbalance) of the rotary machine (see, for example, Patent Document 1 below). When measuring vibration characteristics in this type of vibration characteristic measuring apparatus, the rotating body of the rotating machine is rotated while the rotating machine is fixed to the mount of the vibration characteristic measuring apparatus, and the vibration is detected.

振動特性評価の精度・信頼性を上げるためには、振動特性の計測の前に回転機械ごとの固有値（固有周期または固有振動数）を計測し、この固有値から不良品か否かを知ることが重要である。また、マウントに異常（ボルトのゆるみ等）があると振動特性を適正に測定することができないため、マウントに取り付けた状態の回転機械の固有値を計測して把握し、回転機械のみならずマウントの健全性を知ることも重要である。   In order to improve the accuracy and reliability of vibration characteristics evaluation, it is necessary to measure the eigenvalue (natural period or natural frequency) of each rotating machine before measuring the vibration characteristics, and to know whether this is a defective product from this eigenvalue. is important. In addition, if there is an abnormality in the mount (such as loose bolts), the vibration characteristics cannot be measured properly. Therefore, the eigenvalues of the rotating machine attached to the mount are measured and grasped. It is also important to know the soundness.

そのため、従来では、インパルスハンマーを用いて、手動で回転機械を打診し、その固有値の計測結果から不良品か否かを判定していた。また、ラインタクトが長くなる、人が入れない等の理由により、インパルスハンマーを用いた手動による計測ができない場合は、振動特性計測装置に備えられた加速度センサで検出された加速度から得られる振動特性から類推するしかなかった。   Therefore, conventionally, an impulse hammer is used to manually consult a rotating machine and determine whether the product is defective or not from the measurement result of its eigenvalue. In addition, if the line tact becomes long or people cannot enter, and if manual measurement using an impulse hammer is not possible, the vibration characteristics obtained from the acceleration detected by the acceleration sensor provided in the vibration characteristic measurement device I had to analogize with.

特開２００２−３９９０４号公報JP 2002-39904 A

インパルスハンマーを用いた手動による固有振動数の計測は、煩雑な作業であるし、打撃する位置が常に同じとは限らないから、固有値数計測の信頼性が低いという問題がある。
また、振動特性計測装置で計測された振動特性から固有値を類推する場合、振動特性を計測した後でないと、回転機械が不良品であるか否か、あるいはマウントが健全であるか否かの判定ができないため、振動計測の時間が無駄に費やされるという問題がある。 Manual measurement of the natural frequency using an impulse hammer is a cumbersome operation, and there is a problem that the reliability of the eigenvalue number measurement is low because the hitting position is not always the same.
Also, when estimating the eigenvalue from the vibration characteristic measured by the vibration characteristic measurement device, it is necessary to determine whether the rotating machine is defective or whether the mount is healthy unless the vibration characteristic is measured. Therefore, there is a problem that vibration measurement time is wasted.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、振動特性を計測する前に回転機械ごとの固有値を自動で計測することができる回転機械の振動特性計測装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object to provide a vibration characteristic measurement device for a rotating machine that can automatically measure the eigenvalue of each rotating machine before measuring the vibration characteristic. To do.

上記の問題を解決するため、本発明の回転機械の振動特性計測装置は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、回転機械を取り付けるマウントを有し該マウントに取り付けられた回転機械の振動を検出することで該回転機械の振動特性を計測する回転機械の振動特性計測装置において、前記マウントに取り付けられた回転機械を打撃しその打撃による回転機械の振動から回転機械の固有値を計測する固有値計測装置を備える、ことを特徴とする。 In order to solve the above problem, the vibration characteristic measuring device for a rotary machine of the present invention employs the following technical means.
(1) The present invention provides a vibration characteristic measuring apparatus for a rotating machine that has a mount for mounting the rotating machine and measures vibration characteristics of the rotating machine by detecting vibration of the rotating machine attached to the mount. And an eigenvalue measuring device for measuring an eigenvalue of the rotating machine from vibrations of the rotating machine caused by the hitting.

上記の本発明の構成によれば、固有値計測装置によりマウントに取り付けられた状態の回転機械の固有値を自動計測することができる。これにより、手動による固有値計測の煩雑さを解消でき、また、回転機械ごとの計測において常に同じ位置を打撃できるので固有値計測の信頼性を高めることができる。さらに、振動特性を計測する前に、固有値を計測し、回転機械が不良品であるか否か、あるいはマウントに異常が無いかどうかを確認できるので、振動計測の時間が無駄に費やされるという問題を解消できる。   According to the configuration of the present invention described above, the eigenvalue of the rotating machine attached to the mount can be automatically measured by the eigenvalue measuring device. Thereby, the complexity of manual eigenvalue measurement can be eliminated, and the same position can always be hit in the measurement for each rotating machine, so the reliability of eigenvalue measurement can be improved. In addition, before measuring vibration characteristics, it is possible to measure eigenvalues and check whether the rotating machine is defective or whether there is any abnormality in the mount. Can be eliminated.

（２）上記の回転機械の振動特性計測装置において、さらに、前記固有値計測装置によって計測された固有値に基づいて前記回転機械又は前記マウントの健全性を判定する判定手段を備える。 (2) The vibration characteristic measuring device for a rotating machine may further include a determination unit that determines soundness of the rotating machine or the mount based on the eigenvalue measured by the eigenvalue measuring device.

上記の構成によれば、判定手段によって回転機械又はマウントの健全性を自動判定することができる。   According to said structure, the soundness of a rotary machine or a mount can be automatically determined by the determination means.

本発明によれば、振動特性を計測する前に回転機械ごとの固有値を自動で計測することができる。   According to the present invention, it is possible to automatically measure the eigenvalue for each rotating machine before measuring the vibration characteristics.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１は、本発明の回転機械６の振動特性計測装置１の実施形態を示す概略構成図である。図１に示す振動特性計測装置１は、回転体７のアンバランス量を振動特性として計測するアンバランス量計測装置として構成されているが、本発明はこれに限定されず、回転機械６の振動特性を計測するその他の装置として構成することも可能である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a vibration characteristic measuring apparatus 1 for a rotating machine 6 according to the present invention. The vibration characteristic measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 is configured as an unbalance amount measuring apparatus that measures the unbalance amount of the rotating body 7 as vibration characteristics. However, the present invention is not limited to this, and the vibration of the rotating machine 6 is not limited thereto. It is also possible to configure as another device for measuring characteristics.

振動特性計測装置１は、床面などに固定されたベース２と、ベース２上に固定されたバネ要素３と、バネ要素３の上部にて固定及び支持されたマウント４と、振動を検出する振動センサ９と、回転体７の回転を検出する回転検出器１０と、回転体７のアンバランス量（質量及び方位）を演算するアンバランス量演算部１１とを備える。   The vibration characteristic measuring apparatus 1 detects vibrations of a base 2 fixed to a floor surface, a spring element 3 fixed on the base 2, a mount 4 fixed and supported on the upper part of the spring element 3, and the like. The vibration sensor 9 includes a rotation detector 10 that detects the rotation of the rotating body 7, and an unbalance amount calculation unit 11 that calculates an unbalance amount (mass and orientation) of the rotating body 7.

バネ要素３の本数及びバネ定数は、バネ要素３の材質（硬さ）やアンバランス計測を行う周波数（回転数）に応じて適切な数及び値に設定される。
マウント４は、回転体７を備えた回転機械６を装着し、しっかりと固定できるように構成されている。振動特性計測の対象となる回転機械６は、例えば、過給機、圧縮機、タービン、モータなどである。 The number and the spring constant of the spring elements 3 are set to appropriate numbers and values according to the material (hardness) of the spring elements 3 and the frequency (number of rotations) at which unbalance measurement is performed.
The mount 4 is configured so that a rotating machine 6 including a rotating body 7 can be attached and firmly fixed. The rotating machine 6 that is a target of vibration characteristic measurement is, for example, a supercharger, a compressor, a turbine, or a motor.

振動特性計測を行う際の回転体７の回転駆動は、図示しない外部駆動装置で行ってもよいし、回転機械６自体が備えるモータ等の駆動源で行ってもよい。また、例えば、回転機械６が過給機である場合、マウント４に空気導入口と空気排出口を設け、マウント４内部に空気を圧送することで過給機のタービンインペラを回転させる構成であってもよい。   The rotational drive of the rotating body 7 when performing vibration characteristic measurement may be performed by an external drive device (not shown) or a drive source such as a motor provided in the rotary machine 6 itself. Further, for example, when the rotary machine 6 is a supercharger, the mount 4 is provided with an air inlet and an air outlet, and the turbine impeller of the supercharger is rotated by pumping air into the mount 4. May be.

振動センサ９は、図示例ではマウント４に取り付けられているが、回転機械６に取り付けることも可能である。回転体７の回転アンバランスを計測するためには、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向の振動を計測することが必要である。このため、振動センサ９は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向の振動を計測するようにマウント４（又は回転機械６）に取り付けられている。   The vibration sensor 9 is attached to the mount 4 in the illustrated example, but can also be attached to the rotating machine 6. In order to measure the rotational imbalance of the rotating body 7, it is necessary to measure the vibration in the direction perpendicular to the rotational axis 8a of the rotating body 7. For this reason, the vibration sensor 9 is attached to the mount 4 (or the rotating machine 6) so as to measure vibration in a direction perpendicular to the rotation axis 8a of the rotating body 7.

この場合、振動センサ９によって計測する振動の方向は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向である限り、水平方向でも、鉛直方向であっても、その他の方向であってもよい。   In this case, the direction of vibration measured by the vibration sensor 9 may be a horizontal direction, a vertical direction, or another direction as long as the direction is perpendicular to the rotation axis 8a of the rotating body 7.

振動センサ９は、従来のアンバランス計測において用いられていたのと同様に、振動を検出できる各種センサであればよく、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。振動センサ９による検出データは、アンバランス量演算部１１に送信される。   The vibration sensor 9 may be any sensor that can detect vibration, similar to that used in conventional unbalance measurement. For example, an acceleration sensor, a speed sensor, or a displacement sensor may be used alone or in combination. Is possible. Data detected by the vibration sensor 9 is transmitted to the unbalance amount calculation unit 11.

回転検出器１０は、回転軸８の先端近傍に配置され、回転軸８の基準位置からの回転角を検出する。回転検出器１０には光学式や磁気式のものを適用できる。回転検出器１０による検出データはアンバランス量演算部１１に送信される。   The rotation detector 10 is disposed in the vicinity of the tip of the rotation shaft 8 and detects the rotation angle of the rotation shaft 8 from the reference position. An optical or magnetic type can be applied to the rotation detector 10. Data detected by the rotation detector 10 is transmitted to the unbalance amount calculation unit 11.

アンバランス量演算部１１は、振動センサ９及び回転検出器１０からの検出信号に基づいてアンバランス量（質量及び方位）を演算する。回転体７のアンバランス修正は、算出されたアンバランス量に基づいて回転体７の一部を除去することで行う。   The unbalance amount calculation unit 11 calculates an unbalance amount (mass and orientation) based on detection signals from the vibration sensor 9 and the rotation detector 10. The unbalance correction of the rotating body 7 is performed by removing a part of the rotating body 7 based on the calculated unbalance amount.

図１に示すように、回転機械６の振動計測装置は、さらに、マウント４に取り付けられた回転機械６を打撃しその打撃による回転機械６の振動から回転機械６の固有値（固有周期または固有振動数）を計測する固有値計測装置１４を備える。   As shown in FIG. 1, the vibration measuring device of the rotary machine 6 further hits the rotary machine 6 attached to the mount 4 and the natural value (natural period or natural vibration) of the rotary machine 6 from the vibration of the rotary machine 6 due to the hit. The eigenvalue measuring device 14 is provided.

固有値計測装置１４は、回転機械６を打撃する打撃部１５（インパクトハンマー）と、打撃による回転機械６の振動を検出する振動検出部１６と、回転機械６の固有値を演算する固有値演算部１８とを有する。   The eigenvalue measuring device 14 includes a striking unit 15 (impact hammer) that strikes the rotating machine 6, a vibration detecting unit 16 that detects vibration of the rotating machine 6 due to impact, and an eigenvalue calculating unit 18 that calculates the eigenvalue of the rotating machine 6. Have

図１において、打撃部１５と振動検出部１６は、本体１７に設けられている。打撃部１５は、回転機械６を打撃することで回転機械６を加振するものであり、回転機械６に対して打撃動作できるように本体１７に取り付けられおり、その打撃動作は、直線運動によるものでも、回転運動によるものでもよい。   In FIG. 1, the striking portion 15 and the vibration detecting portion 16 are provided on a main body 17. The striking unit 15 vibrates the rotating machine 6 by striking the rotating machine 6 and is attached to the main body 17 so as to perform a striking operation on the rotating machine 6, and the striking operation is performed by a linear motion. Or by rotational movement.

打撃部１５の先端部には力センサ１５ａが設けられており、打撃部１５が回転機械６に与えた加振力の大きさを計測できるようになっている。力センサ１５ａとしては、ロードセル、圧電素子などを用いることができる。   A force sensor 15 a is provided at the tip of the striking portion 15 so that the magnitude of the exciting force applied to the rotary machine 6 by the striking portion 15 can be measured. As the force sensor 15a, a load cell, a piezoelectric element, or the like can be used.

振動検出部１６は、振動を検出できる各種センサであればよく、例えば、加速度センサ、速度センサ、変位センサを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。なお、振動センサ９が回転機械６に取り付けられる場合には、振動検出部１６の代わりに、打撃による振動を振動センサ９によって検出する構成としてもよい。   The vibration detection unit 16 may be any sensor that can detect vibration. For example, an acceleration sensor, a speed sensor, and a displacement sensor can be used alone or in combination. When the vibration sensor 9 is attached to the rotary machine 6, the vibration sensor 9 may be used to detect vibration due to impact instead of the vibration detection unit 16.

この振動特性計測装置１で計測する回転機械６の振動特性は、回転体７の回転軸８に垂直な方向に関するものであるため、計測される回転機械６の固有値も回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向についてのものであるのが良い。したがって、打撃部１５は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向に回転機械６を加振するように配置されるのがよく、振動検出部１６は、回転体７の回転軸心８ａに垂直な方向の振動を検出するように配置されるのがよい。この場合、打撃部１５による加振方向と、振動検出部１６により検出される振動の方向が同じになるように、打撃部１５及び振動検出部１６が配置されるのがよい。   Since the vibration characteristic of the rotating machine 6 measured by the vibration characteristic measuring apparatus 1 relates to the direction perpendicular to the rotating shaft 8 of the rotating body 7, the eigenvalue of the measured rotating machine 6 is also the rotational axis of the rotating body 7. It may be in the direction perpendicular to 8a. Accordingly, the striking unit 15 is preferably arranged so as to vibrate the rotary machine 6 in a direction perpendicular to the rotational axis 8a of the rotating body 7, and the vibration detecting unit 16 is provided with the rotational axis 8a of the rotating body 7. It is preferable to arrange so as to detect vibrations in a direction perpendicular to. In this case, it is preferable that the striking unit 15 and the vibration detecting unit 16 are arranged so that the excitation direction by the striking unit 15 and the direction of vibration detected by the vibration detecting unit 16 are the same.

本体１７は、マウント４に固定された回転機械６に対して進退移動可能に設置されており、固有値計測を行うときは打撃部１５が回転機械６に打撃を与えかつ振動検出部１６が振動を検出できるように計測位置（Ａ）に移動し、固有値計測を行うとき以外は待機位置（Ｂ）に移動するようになっている。   The main body 17 is installed so as to be movable back and forth with respect to the rotating machine 6 fixed to the mount 4. When performing eigenvalue measurement, the striking unit 15 strikes the rotating machine 6 and the vibration detecting unit 16 vibrates. It moves to the measurement position (A) so that it can be detected, and moves to the standby position (B) except when performing eigenvalue measurement.

力センサ１５ａ及び振動検出部１６からの検出データは、固有値演算部１８に送信される。固有値演算部１８は、打撃部１５が回転機械６に与えた加振力と、打撃による回転機械６の振動とから、回転機械６の固有値（固有周期または固有振動数）を算出する。算出された固有値は表示装置２０にて表示されオペレータが確認できるようになっている。   Detection data from the force sensor 15 a and the vibration detection unit 16 is transmitted to the eigenvalue calculation unit 18. The eigenvalue calculation unit 18 calculates the eigenvalue (natural frequency or natural frequency) of the rotary machine 6 from the excitation force applied to the rotary machine 6 by the striking unit 15 and the vibration of the rotary machine 6 due to the impact. The calculated eigenvalue is displayed on the display device 20 so that the operator can check it.

このように、本発明の回転機械の振動特性計測装置１によれば、振動特性（本実施形態では回転体７のアンバランス量）を計測する前に、固有値計測装置１４によりマウント４に取り付けられた状態の回転機械６の固有値を計測することができる。これにより、手動による固有値計測の煩雑さを解消でき、また、回転機械６ごとの計測において常に同じ位置を打撃できるので固有値計測の信頼性を高めることができる。   Thus, according to the vibration characteristic measuring device 1 of the rotating machine of the present invention, the eigenvalue measuring device 14 attaches the mount 4 to the mount 4 before measuring the vibration characteristic (in this embodiment, the unbalance amount of the rotating body 7). It is possible to measure the eigenvalues of the rotating machine 6 in a state of being in a state. Thereby, the complexity of manual eigenvalue measurement can be eliminated, and since the same position can always be hit in the measurement for each rotating machine 6, the reliability of eigenvalue measurement can be improved.

回転機械６の固有値が測定されたら、例えばオペレータにより、算出された固有値が正常な範囲内にあるかどうかが確認され、正常な範囲から外れる場合には、回転機械６が不良品であるか、マウント４に何らかの異常（ボルトのゆるみなど）があると判定される。したがって、振動特性を計測する前に、回転機械６が不良品であるか否か、あるいはマウント４に異常が無いかどうかを確認できるので、振動計測の時間が無駄に費やされることがない。   When the eigenvalue of the rotating machine 6 is measured, for example, an operator confirms whether the calculated eigenvalue is within a normal range. If the eigenvalue is out of the normal range, the rotary machine 6 is a defective product. It is determined that there is some abnormality in the mount 4 (such as loose bolts). Therefore, it is possible to confirm whether or not the rotating machine 6 is a defective product or whether or not the mount 4 is normal before measuring the vibration characteristics, so that the vibration measurement time is not wasted.

図１に示すように、振動特性計測装置１は、さらに、固有値計測装置１４によって計測された固有値に基づいて回転機械６又はマウント４の健全性を判定する判定手段１９を備えてもよい。この場合、判定手段１９は、算出された固有値が正常な範囲から外れている場合には、回転機械６が不良品であるか、マウント４に何らかの異常があると判定する。この判定結果は、表示装置２０にて表示されオペレータが確認できるようになっている。   As shown in FIG. 1, the vibration characteristic measurement device 1 may further include a determination unit 19 that determines the soundness of the rotary machine 6 or the mount 4 based on the eigenvalue measured by the eigenvalue measurement device 14. In this case, when the calculated eigenvalue is out of the normal range, the determination unit 19 determines that the rotating machine 6 is a defective product or that the mount 4 has some abnormality. This determination result is displayed on the display device 20 so that the operator can confirm it.

上記の構成によれば、回転機械６又はマウント４の健全性を判定手段１９によって自動判定することができる。   According to the above configuration, the soundness of the rotary machine 6 or the mount 4 can be automatically determined by the determination means 19.

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明の回転機械の振動特性計測装置の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows embodiment of the vibration characteristic measuring apparatus of the rotating machine of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 回転体の振動特性計測装置
２ ベース
３ バネ要素
４ マウント
６ 回転機械
７ 回転体
８ 回転軸
８ａ 回転軸心
９ 振動センサ
１０ 回転検出器
１１ アンバランス量演算部
１４ 固有値計測装置
１５ 打撃部
１５ａ 力センサ
１６ 振動検出部
１７ 本体
１８ 固有値演算部
１９ 判定手段
２０ 表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body vibration characteristic measuring apparatus 2 Base 3 Spring element 4 Mount 6 Rotating machine 7 Rotating body 8 Rotating shaft 8a Rotating shaft center 9 Vibration sensor 10 Rotation detector 11 Unbalance amount calculation unit 14 Eigenvalue measuring unit 15 Stroke unit 15a Force Sensor 16 Vibration detection unit 17 Body 18 Eigenvalue calculation unit 19 Determination means 20 Display device

Claims (2)

回転機械を取り付けるマウントを有し該マウントに取り付けられた回転機械の振動を検出することで該回転機械の振動特性を計測する回転機械の振動特性計測装置において、
前記マウントに取り付けられた回転機械を打撃しその打撃による回転機械の振動から回転機械の固有値を計測する固有値計測装置を備える、ことを特徴とする回転機械の振動特性計測装置。 In the vibration characteristic measuring device for a rotating machine, which has a mount for mounting the rotating machine and measures the vibration characteristic of the rotating machine by detecting the vibration of the rotating machine attached to the mount.
An apparatus for measuring vibration characteristics of a rotating machine, comprising: an eigenvalue measuring device that strikes the rotating machine attached to the mount and measures an eigenvalue of the rotating machine from vibrations of the rotating machine caused by the impact. さらに、前記固有値計測装置によって計測された固有値に基づいて前記回転機械又は前記マウントの健全性を判定する判定手段を備える、請求項１記載の回転機械の振動特性計測装置。   The vibration characteristic measurement device for a rotary machine according to claim 1, further comprising a determination unit that determines soundness of the rotary machine or the mount based on the eigenvalue measured by the eigenvalue measurement device.
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