JP2017525973A - シャフト列を具備する機械設備を動作させるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
機械設備が電気を発生させるための発電所とされる場合に、発電所のグリッド周波数が、回転周波数より高く、グリッド周波数の2.5倍以下とされる。当該固有振動数において、シャフト列に作用する応力が特に大きくなるので、当該固有振動数を監視することは特に有効である。ステップa)において、機械設備の運転の際にシャフト列に作用する遠心負荷が、固有振動数及び機械的負荷のコンピュータ計算上の決定の際に利用される。これにより、第1の応力振幅を高精度で決定することができる。第1の応力振幅とステップb)において決定される第2の応力振幅との相関関係が、比例関係とされる。
2 シャフト列
3 発電機
4 第1のタービン
5 第2のタービン
6 第3のタービン
7 第1の計測地点
8 第2の計測地点
9 第3の計測地点
10 第4の計測地点
11 第5の計測地点
12 x軸
13 y軸
14 第1の捩じり振動モード
15 第2の捩じり振動モード
16 第3の捩じり振動モード
17 第4の捩じり振動モード
18 磁歪センサ
19 (磁歪センサ18の)計測ヘッド
20 空隙
21 第4のタービン
Claims (15)
- シャフト列(2)を具備する機械設備(1)を運転するための方法において、
前記方法が、
a)前記シャフト列(2)の少なくとも1つの捩じり振動モードについての固有振動数をコンピュータ計算上決定するステップであって、前記捩じり振動モードで振動している際に発生する前記シャフト列(2)の機械的応力をコンピュータ計算上決定するステップと、
b)前記捩じり振動モードそれぞれについてコンピュータ計算上決定された機械的応力に基づいて、ストレス破壊が発生している可能性がある前記シャフト列(2)の所定の位置において生じる第1の応力振幅と、前記シャフト列(2)の計測地点(7〜11)において生じる第2の応力振幅との間における、前記捩じり振動モードそれぞれについての相関関係を決定するステップと、
c)前記位置における最大の前記第1の応力振幅を確立するステップと、
d)前記相関関係に基づいて、前記計測地点(7〜11)についての、最大の前記第1の応力振幅に対応する最大の前記第2の応力振幅を決定するステップと、
e)前記計測地点(7〜11)において、前記シャフト列(2)が回転している際における前記シャフト列(2)の機械的応力を時間依存した状態で計測するステップと、
f)計測された機械的応力から、前記固有振動数それぞれにおける応力振幅を決定するステップと、
g)前記固有振動数のうち一の固有振動数において前記計測された機械的応力から決定される応力振幅が最大の前記第2の応力振幅に達した場合に、信号を発するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。 - 前記ステップe)において、機械的応力が、磁歪センサ(18)及び/又は歪ゲージによって計測され、前記歪ゲージによって計測された前記機械的応力が、無線送信されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ステップf)において、前記ステップe)で計測された前記機械的応力が、バンドパスフィルターによってフィルタリングされ、これにより、前記固有振動数に近い周波数帯域が通過可能とされ、及び/又は、前記ステップe)で計測された前機械的記応力が、フーリエ変換、特に高速フーリエ変換されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記ステップe)において、前記機械的応力が、前記シャフト列(2)の異なるアキシアル方向位置に配置されている複数の前記計測地点(7〜11)で計測されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップa)においてコンピュータ計算上決定された、選択された捩じり振動モードについての最大の機械的応力を有している前記計測地点のみが、前記ステップf)において、前記選択された捩じり振動モードについて利用されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記ステップf)において、応力振幅が、前記固有振動数のうち一の固有振動数に割り当てられ、前記ステップf)において決定された複数の前記計測地点(7〜11)における応力振幅及び/又は振動位相の実験上の比が算出され、コンピュータ計算上決定された複数の前記計測地点(7〜11)における応力振幅及び/又は振動位相のコンピュータ計算上の比が算出され、前記実験上の比が前記コンピュータ計算上の比と比較されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記ステップa)においてコンピュータ計算上決定された前記固有振動数は、前記シャフト列の回転周波数の2.5倍以下とされるか、又は、
前記機械設備が電気を発生させるための発電所とされる場合に、発電所のグリッド周波数が、前記回転周波数より高く、前記グリッド周波数の2.5倍以下とされることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ステップa)において、前記機械設備の運転の際に前記シャフト列(2)に作用する遠心負荷が、前記固有振動数及び機械的負荷のコンピュータ計算上の決定の際に利用されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の応力振幅と前記ステップb)において決定される前記第2の応力振幅との相関関係が、比例関係とされることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップc)において、最大の前記第1の応力振幅より大きい最大の第3の応力振幅が、前記位置について確立され、
前記ステップd)において、最大の前記第3の応力振幅に対応する最大の第4の応力振幅が、前記相関関係に基づいて、前記計測地点について決定され、
前記ステップg)において、前記ステップf)において決定される前記固有振動数における応力振幅が最大の前記第4の応力振幅に到達した場合に、前記機械設備(1)の運転停止を開始させるための停止信号が発せされることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記方法が、試験装置を介して所定の機械的応力が作用しているシャフトに設けられている、前記磁歪センサ(18)及び/又は歪ゲージを粗調整するステップd1)を備えていることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記機械設備が、発電機(6)を有しており、
前記方法が、前記発電機(3)によって伝送される電力を利用することによって前記計測地点(7〜11)において決定される機械的応力を利用することによって、前記シャフト列(2)が回転している際に前記磁歪センサ(18)及び/又は歪ゲージを精密調整するステップd2)を備えており、
前記発電機が前記シャフト列に作用させるトルクが、前記発電機によって伝送される電力に基づいて決定され、
前記シャフト列に発生する機械的応力が、前記トルクから決定されることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記ステップb)において、前記相関関係が、応力破壊が発生している可能性がある前記シャフト列(2)の複数の位置について決定され、
前記ステップc)において、最大の前記第1の応力振幅が、前記位置それぞれについて確立され、
前記ステップd)において、対応する最大の前記第2の応力振幅が、前記位置それぞれについて確立され、
前記ステップg)において、最大の前記第2の応力振幅のうち一の最大の第2の応力振幅に到達した場合に、前記信号が発せられることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。 - 前記シャフト列(2)の前記計測地点(7〜11)が、前記シャフト列(2)の露出部分の領域に、前記シャフト列(2)の計測のためにアクセス可能とされる前記シャフト列(2)の一部分の領域に、及び/又は、コンピュータ計算上決定された最大応力の領域に配置されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位置が、軸受、カップリング、及び/又はブレード根元部分の領域に配置されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
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