JP2013195101A - タービン監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出器をケーシングに取り付ける際に、被測定対象物とのギャップの調整を容易に行えるタービン監視装置を得る。
【解決手段】検出器３のセンサ部側をタービンのロータ１と所定のギャップＧで対向させ、非接触でロータ１の動きを測定するタービン監視装置であって、検出器３の外周側にロックナット７で固定される調整リング５が螺合され、ケーシング２に設けられたアダプタ６の貫通穴に検出器３のセンサ部側が挿通され、固定ナット８により調整リング５がアダプタ６に締め付けられて検出器３がケーシング２に固定されており、ロックナット７及び固定ナット８を緩めて調整リング５を回すことで、検出器３とロータ１とのギャップＧの調整を可能にした。
【選択図】図１

Description

この発明は、タービン発電機などの回転機において、タービン軸の振動や回転数や運転状態等を計測監視する非接触式のタービン監視装置に関し、詳しくは、その検出器本体部の取付構造に関するものである。

従来のタービン回転機の運転監視に用いられる非接触式の監視装置として、例えば、図１１のような構成が開示されている。図１１は、検出装置の検出器本体部分のみを簡略化して表示している。図に示すように、検出器プローブに納められた非接触式の振動検出器２１は、その外周面にネジ部２１ａが形成されており、ケーシング２２側のねじ穴にねじ込まれ、先端部が被測定対象であるタービンのロータ２３と所定のギャップで対向するように構成されている。
サーボモータ２４により振動検出器２１を回転させることで、振動検出器２１は上下移動し、振動検出器２１の先端とロータ２３とのギャップを調整するようになっている。
振動検出器２１の外部側は、ケーブル２５により振動監視部２６に接続されている。
ギャップを所定の寸法に維持して計測範囲を逸脱しないように制御することで、ロータ２３の振動を精度良く測定し監視するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２５２８７５号公報（第６頁−第７頁、図４）

特許文献１に示すような従来のタービン監視装置では、非接触式の検出器は、上述のように、ケーシング側に形成した雌ねじ部に、ねじ込みにより取り付けられている。検出器と被測定対象であるロータとの取付ギャップの調整は、検出器のねじ込み長さを調整することで行うようになっているが、検出器をケーシング側にねじ込んだりねじ戻したりする際に、検出器に接続されているケーブルも一緒に回す必要があり、ケーブルが長い場合には作業性が悪いという問題があった。また、ケーブルが捩れて断線破損に繋がる虞があるなどの問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、検出器をロータのケーシング側に取り付ける際に、ロータとのギャップの調整を容易できるタービン監視装置を得ることを目的とする。

この発明に係るタービン監視装置は、センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触でロータの動きを測定するタービン監視装置において、検出器の外周側にロックナットで固定される調整リングが螺合され、ロータのケーシングに設けられたアダプタの貫通穴に検出器のセンサ部側が挿通され、固定ナットにより調整リングがアダプタに締め付けられて検出器がケーシングに固定されており、ロックナット及び固定ナットを緩めて調整リングを回すことで、ギャップの調整を可能としたものである。

また、一端側がロータのケーシングに固定され他端側にフランジ部を有するアダプタの貫通穴に検出器が挿通され、フランジ部において検出器の雄ねじ部がロックナットにより固定されており、ロックナットを緩めることで、ギャップの調整を可能としたものである。

また、検出器は、外周にテーパ面が形成されたスリーブの中心穴に挿通され、スリーブは、ロータのケーシングに設けられたアダプタのテーパ穴にテーパ面を合わせて挿入されて固定ナットによりアダプタに締め付けられており、固定ナットを緩めることで、ギャップの調整を可能としたものである。

また、ロータのケーシングに検出器を取り付ける取付穴が設けられ、取付穴の内面に取付穴を取り巻く円環状の溝を有し、溝とケーシングの内部とがバイパス路で連通され、検出器は、溝に嵌め込まれた円環状のダイヤフラムの中心穴に挿通され、ケーシングの内圧がダイヤフラムにかかる押圧力でケーシングに固定されており、内圧が下がった状態で、ギャップの調整を可能としたものである。

更に、検出器は、外周にテーパ面が形成されたスリーブの中心穴に挿通され、スリーブは、ロータのケーシングに設けられたアダプタのテーパ穴にテーパ面を合わせて挿入されて、内部に円環状のダイヤフラムを有する固定ナットによりアダプタに締め付けられ、ダイヤフラムの内部とケーシングの内部とが連通されてケーシングの内圧がダイヤフラムに作用しスリーブが押圧されて検出器がケーシングに固定されており、内圧が下がった状態で、ギャップの調整を可能としたものである。

この発明のタービン監視装置によれば、上記のように構成したのでので、いずれの構成においても、検出器をタービンのロータのケーシングに取り付ける場合や、検出器とロータとのギャップを調整する場合に、検出器自身を回転させずに作業を行うことができるため、検出器のケーブルが捩れることがなく、取り付けや調整作業が容易になる。

この発明の実施の形態1によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図である。 図１の検出器本体部の斜視図である。 この発明の実施の形態２によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図である。 図３の検出器本体部の斜視図である。 この発明の実施の形態３によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図である。 図５の検出器本体部の斜視図である。 この発明の実施の形態４によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図である。 図７の検出器本体部の斜視図である。 この発明の実施の形態５によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図である。 図９の検出器本体部の斜視図である。 従来のタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図であり、図２は図１の検出器本体部の外観を示す斜視図である。
タービン監視装置は、タービン軸の振動や回転数や運転状態等を計測監視するものであり、本願発明では、非接触で計測する装置を対象としている。以下、図に基づいて説明する。

図１、図２において、被測定対象物であるタービンのロータ１は、ケーシング２に図示しない軸受けにより支持されて回転する。タービン監視装置の検出器本体部は、ロータ１の振動等を測定する非接触式の検出器３、検出器３から導出されたケーブル４、検出器３の長さ方向中間部の外周に設けられた雄ねじ３ａと螺合する調整リング５、検出器３とその付属機構をケーシング２に取付けるアダプタ６、調整リング５と検出器３を固定するロックナット７、調整リング５の外周に設けられた鍔部５ａを利用して調整リング５をアダプタ６に取り付ける固定ナット８を有している。

検出器３は、例えば、渦電流式，静電容量式等のセンサ部が、筒状ケース内の一端側に内蔵されて、他端側からセンサ部に繋がったケーブル４が導出され、外観は棒状になっている。本願では、センサ部とそれを収容した筒状ケースとを含めて検出器３と称することにする。
ケーブル４の先には、検出器３で検出された出力信号に基づきタービンの状態を監視する監視制御部を備えており、それらを含めてタービン監視装置が構成されているが、本願発明は図１に示すような検出器本体部の取付構造に特徴有し、監視制御部は従来から知られている公知技術が用いられるので、本実施の形態及び以下の実施の形態でも監視制御部の図示や説明は省略する。

次に、検出器本体部の組立手順を説明する。
アダプタ６は、ケーシング２の所定位置において、ケーシング２に形成されたねじ穴にねじ込まれて固定されている。検出器３の外周側の雄ねじ３ａに、調整リング５を螺合させ、ロックナット７によって固定する。検出器３のセンサ部側をアダプタ６の中心に設けた貫通穴に挿通し、固定ナット８をアダプタ６の先端側の螺合させ、調整リング５をアダプタ６に取り付けることで、検出器３がケーシング２に固定される。
図２に示すように、固定ナット８には、周方向の１箇所に径方向のスリット８ａが形成されており、更に、スリット８ａに直交する方向にねじ９が設けられている。ねじ９を締め付ければスリット８ａが狭まり、固定ナット８で鍔部５ａの外周側が締め付けられて調整リング５が固定されるようになっている。ねじ９を緩めた状態では、調整リング５は、固定ナット８に対して軸回りに自由に回動可能に構成されている。

次に、ロータ１と検出器３先端部とのギャップＧの調整作業について説明する。
固定ナット８に設けたねじ９とロックナット７を緩め、検出器３を回転させずに保持した状態で調整リング５を回転させ、検出器３と調整リング５のねじ込み長さを変えて、所定のギャップＧになるように調整する。所定のギャップＧの位置で、ロックナット７を締め付けて調整リング５を検出器３に固定し、ねじ９を締め付けることで検出器３がアダプタ６に固定される。
上記のように、検出器３のギャップ調整は、検出器３側を軸回りに回転させずに、調整リング５側を回転させるので、検出器３から導出したケーブル４が捩れることがなく、容易にギャップ調整作業を行うことができる。

以上のように、実施の形態１のタービン監視装置によれば、センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触でロータの動きを測定するタービン監視装置において、検出器の外周側にロックナットで固定される調整リングが螺合され、ロータのケーシングに設けられたアダプタの貫通穴に検出器のセンサ部側が挿通され、固定ナットにより調整リングがアダプタに締め付けられて検出器がケーシングに固定されており、ロックナット及び固定ナットを緩めて調整リングを回すことで、ギャップの調整を可能としたので、検出器の取り付けやロータとのギャップを調整する場合に、検出器を回転させずに行えるので、検出器のケーブルが捩れることはなく、検出器の取付作業やギャップ調整作業を容易に行うことができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図であり、図４は図３の検出器本体部の外観を示す斜視図である。図１と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。

検出器３をケーシング２に取り付けるためのアダプタ１０は、長さ方向の一端側の外周に雄ねじを有する胴部１０ａと、その他端側に設けられた２枚のフランジ部１０ｂ，１０ｃと、２枚のフランジを外周部で接続する接続部１０ｄとで構成され、中心部には検出器３を貫通させて取り付け可能な貫通穴を有している。図３に示すように、このアダプタ１０は、ケーシング２の所定位置へねじ込まれて固定されている。
検出器３には、長さ方向中間部外周に雄ねじ３ａが形成されており、検出器３のセンサ部側をアダプタ１０の貫通穴に挿通し、フランジ１０ｃの両側から、ロックナット７により締め付けることで、検出器３がアダプタ１０に固定されている。

次に図３，４を参照して本実施の形態の作用について説明する。
ロータ１と検出器３先端部とのギャップＧの調整作業は、２つのロックナット７を緩め、ギャップＧを所定寸法になるように合わせた状態で、ロックナット７を締め付ける。フランジ１０ｂと１０ｃの間には、スパナが入るだけの隙間を設けているので、内側のロックナット７も、容易に締め付けたり緩めたりすることができる。
検出器３とフランジ１０ｃとは、ねじ込みではなく単に貫通穴に貫通させているだけなので、ギャップ調整作業において、検出器３を回転させる必要はないため、ケーブル４が捩れることがなく、容易にギャップ調整作業を行うことが可能である。

以上のように、実施の形態２のタービン監視装置によれば、一端側がロータのケーシングに固定され他端側にフランジ部を有するアダプタの貫通穴に検出器が挿通され、フランジ部において検出器の雄ねじ部がロックナットにより固定されており、ロックナットを緩めることで、ギャップの調整を可能としたので、検出器を回転させずに取り付けやギャップの調整ができ、検出器のケーブルが捩れることはなく、検出器の取付作業やギャップ調整作業を容易に行うことができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図であり、図６は図５の検出器本体部の外観を示す斜視図である。図１と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図５，６に示すように、本実施の形態の検出器３は、外周側に雄ねじ部を有さずにストレートな棒状となっている。検出器３の外周側に、一端側にテーパ部１１ａを有し、柔軟性のある材料からなるスリーブ１１が設けられている。スリーブ１１の中心穴に検出器３がほぼ隙間のない状態で挿通されて取付けられている。
一方、ケーシング２側の取り付け部となるアダプタ１２は、ケーシング２に一体に形成されて、内部側にスリーブ１１のテーパ部１１ａが嵌合するテーパ穴を有し、外周側に雄ねじが形成されている。
スリーブ１１の中心穴に検出器３を挿入した状態で、スリーブ１１のテーパ部１１ａをアダプタ１２のテーパ穴に合わせて押し当て、固定ナット１３をアダプタ１２に締め付けることにより、スリーブ１１の弾性によりテーパ面同士、および中心穴と検出器３の側面とが密着し、検出器３がケーシング２に固定される。

ロータ１と検出器３先端部とのギャップＧの調整作業は、固定ナット１３緩めてスリーブ１１の締め付けを緩め、検出器３を所定位置に合わせたのち、再び固定ナット１３を締め付けることで、ギャップＧを変更することができる。このとき、検出器３は回転しないので、ケーブル６は捩れることはない。
なお、図５では、アダプタ１２をケーシング２と一体に形成したもので説明したが、アダプタ１２は別部材とし、ケーシングにねじ込んで取り付けても良い。

以上のように、実施の形態３のタービン監視装置によれば、検出器は、外周にテーパ面が形成されたスリーブの中心穴に挿通され、スリーブは、ロータのケーシングに設けられたアダプタのテーパ穴にテーパ面を合わせて挿入されて固定ナットによりアダプタに締め付けられており、固定ナットを緩めることで、ギャップの調整を可能としたので、検出器を回転させずに検出器の取り付けやギャップの調整が可能となり、検出器のケーブルが捩れることはなく、検出器の取付作業やギャップ調整作業を容易に行うことができる。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図であり、図８は図７の検出器本体部の外観を示す斜視図である。図１と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図７，８に示すように、本実施の形態の検出器３も、実施の形態３と同様に外周側には雄ねじ部はなくストレートである。ケーシング２の所定位置に、検出器３を取り付けるための取付穴２ａが設けられており、取付穴２ａの内面に、取付穴２ａの全周を取り巻くような溝２ｂが形成されている。溝２ｂには、少なくとも１箇所において、溝２ｂの外周側からケーシング２の内部に繋がるバイパス路１４が形成されている。溝２ｂの内部には、リング型のダイヤフラム１５が嵌め込まれており、ダイヤフラム１５の中心穴に検出器３が挿通されている。したがって、ダイヤフラム１５の外周側の空間とケーシング２の内部とが、バイパス路１４で繋がった形となっている。
このような構成において、タービンの運転中は、ケーシング２内の内圧がバイパス路１４を通してダイヤフラム１５にかかり、この圧力がダイヤフラム１５を中心側に押しつける力となって作用し、検出器３が締め付けられて固定されている。

検出器３とロータ１とのギャップＧの調整は、タービンが停止して内圧が下がっているときに行う。内圧が下がった状態では、ダイヤフラム１５の締め付けが緩んでいるので、ギャップＧを容易に調整することができる。調整時に検出器３を軸回りに回転させる必要はないので、ケーブル６が捩れることがない。

以上のように、実施の形態４のタービン監視装置によれば、ロータのケーシングに検出器を取り付ける取付穴が設けられ、取付穴の内面に取付穴を取り巻く円環状の溝を有し、溝とケーシングの内部とがバイパス路で連通され、検出器は、溝に嵌め込まれた円環状のダイヤフラムの中心穴に挿通され、ケーシングの内圧がダイヤフラムにかかる押圧力でケーシングに固定されており、内圧が下がった状態で、ギャップの調整を可能としたので、検出器のギャップ調整時に検出器は回転しないため、ケーブルが捩れることがなく、容易に取付作業やギャップ調整作業を行うことができる。またタービンの停止時には、容易に検出器を取外すことが可能である。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５によるタービン監視装置の、検出器本体部のケーシングへの取付状態を示す断面図であり、図１０は図９の検出器本体部の外観を示す斜視図である。実施の形態３の図５と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、以下では相違点を中心に説明する。

検出器３，スリーブ１１，アダプタ１２は実施の形態３と同等である。実施の形態３との相違点は、実施の形態３では、スリーブ１１を固定ナット１３で直接締め付けたが、本実施の形態では、スリーブ１１と固定ナット１６との間に断面が円形で全体がリング型をしたダイヤフラム１７を設け、更に、ダイヤフラム１７の内部側とケーシング２の内部側とを連通させるバイパスパイプ１８を設けている点である。バイパスパイプ１８は、可撓性のある細管で構成し、固定ナット１６をアダプタ１２に締め付けた後、組み付ける。
このような構成により、タービンの運転中は、ケーシング２内の内圧がバイパスパイプ１８を通じてダイヤフラム１７の内部にかかり、スリーブ１１をアダプタ１２側に押圧する力が働き、テーパ部の作用により、スリーブ１１の中心穴が締め付けられ検出器３がケーシング２に固定される。

検出器３とロータ１とのギャップＧの調整は、タービンの停止時に内圧が下がりダイヤフラム１７の押し付け圧が下がって、スリーブ１１の締め付けが緩んだ際に行う。このとき、検出器３を回転させる必要はないので、ケーブルが捩れることはない。
なお、アダプタ１２をケーシング２と一体に形成したもので説明したが、アダプタ１２は別部材とし、ケーシングにねじ込んで取り付けるようにしても良い。

以上のように、実施の形態５のタービン監視装置によれば、検出器は、外周にテーパ面が形成されたスリーブの中心穴に挿通され、スリーブは、ロータのケーシングに設けられたアダプタのテーパ穴にテーパ面を合わせて挿入されて、内部に円環状のダイヤフラムを有する固定ナットによりアダプタに締め付けられ、ダイヤフラムの内部とケーシングの内部とが連通されてケーシングの内圧がダイヤフラムに作用しスリーブが押圧されて検出器がケーシングに固定されており、内圧が下がった状態で、ギャップの調整を可能としたので、検出器のギャップ調整時に検出器本体は回転しないため、ケーブルが捩れることがなく、容易に取付作業やギャップ調整作業を行う事ができる。また回転機停止時には容易に検出器を取外すことが可能である。

１ ロータ ２ ケーシング
２ａ 取付穴 ２ｂ 溝
３ 検出器 ３ａ 雄ねじ
４ ケーブル ５ 調整リング
５ａ 鍔部 ６ アダプタ
７ ロックナット ８ 固定ナット
８ａ スリット ９ ねじ
１０ アダプタ １０ａ 胴部
１０ｂ，１０ｃ フランジ部 １０ｄ 接続部
１１ スリーブ １１ａ テーパ部
１２ アダプタ １３ 固定ナット
１４ バイパス路 １５ ダイヤフラム
１６ 固定ナット １７ ダイヤフラム
１８ バイパスパイプ。

Claims (5)

1. センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、前記検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触で前記ロータの動きを測定するタービン監視装置において、
   前記検出器の外周側にロックナットで固定される調整リングが螺合され、前記ロータのケーシングに設けられたアダプタの貫通穴に前記検出器のセンサ部側が挿通され、固定ナットにより前記調整リングが前記アダプタに締め付けられて前記検出器が前記ケーシングに固定されており、
   前記ロックナット及び前記固定ナットを緩めて前記調整リングを回すことで、前記ギャップの調整を可能としたことを特徴とするタービン監視装置
2. センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、前記検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触で前記ロータの動きを測定するタービン監視装置において、
   一端側が前記ロータのケーシングに固定され他端側にフランジ部を有するアダプタの貫通穴に前記検出器が挿通され、前記フランジ部において前記検出器の雄ねじ部がロックナットにより固定されており、
   前記ロックナットを緩めることで、前記ギャップの調整を可能としたことを特徴とするタービン監視装置。
3. センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、前記検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触で前記ロータの動きを測定するタービン監視装置において、
   前記検出器は、外周にテーパ面が形成されたスリーブの中心穴に挿通され、前記スリーブは、前記ロータのケーシングに設けられたアダプタのテーパ穴に前記テーパ面を合わせて挿入されて固定ナットにより前記アダプタに締め付けられており、
   前記固定ナットを緩めることで、前記ギャップの調整を可能としたことを特徴とするタービン監視装置。
4. センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、前記検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触で前記ロータの動きを測定するタービン監視装置において、
   前記ロータのケーシングに前記検出器を取り付ける取付穴が設けられ、前記取付穴の内面に前記取付穴を取り巻く円環状の溝を有し、前記溝と前記ケーシングの内部とがバイパス路で連通され、前記検出器は、前記溝に嵌め込まれた円環状のダイヤフラムの中心穴に挿通され、前記ケーシングの内圧が前記ダイヤフラムにかかる押圧力で前記ケーシングに固定されており、
   前記内圧が下がった状態で、前記ギャップの調整を可能としたことを特徴とするタービン監視装置。
5. センサが内蔵され監視制御部へ接続されるケーブルが導出された棒状の検出器を有し、前記検出器のセンサ部をタービンのロータと所定のギャップで対向させ、非接触で前記ロータの動きを測定するタービン監視装置において、
   前記検出器は、外周にテーパ面が形成されたスリーブの中心穴に挿通され、前記スリーブは、前記ロータのケーシングに設けられたアダプタのテーパ穴に前記テーパ面を合わせて挿入されて、内部に円環状のダイヤフラムを有する固定ナットにより前記アダプタに締め付けられ、前記ダイヤフラムの内部と前記ケーシングの内部とが連通されて前記ケーシングの内圧が前記ダイヤフラムに作用し前記スリーブが押圧されて前記検出器が前記ケーシングに固定されており、
   前記内圧が下がった状態で、前記ギャップの調整を可能としたことを特徴とするタービン監視装置。

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