JP2018146385A - Blade monitoring device and rotating machine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、翼監視装置及び回転機械システムに関する。 The present invention relates to a blade monitoring device and a rotary machine system.
例えば蒸気タービン、ガスタービン等の回転機械は、回転軸と、該回転軸の外周に設けられた複数の動翼列からなる動翼列群とを有している。回転機械の運転時には、回転する動翼列の振動を計測している。このような計測を行うことにより、動翼列の振動特性が設計計画通りであるか否かを検証することができる。また、運転条件の変化による動翼の振動特性の変化を確認し、タービン製品の信頼性の向上を図ることができる。 For example, a rotary machine such as a steam turbine or a gas turbine has a rotating shaft and a moving blade row group composed of a plurality of moving blade rows provided on the outer periphery of the rotating shaft. During operation of the rotating machine, the vibration of the rotating blade row is measured. By performing such measurement, it is possible to verify whether or not the vibration characteristics of the rotor blade row are as designed. In addition, it is possible to confirm the change in the vibration characteristics of the moving blade due to the change in the operating condition, and to improve the reliability of the turbine product.
例えば特許文献1には、動翼に接触しない静止部に変位センサを設け、該変位センサによって動翼の振動を監視する技術が開示されている。
特に、動翼の翼高さが大きい低圧段では、静止側から各動翼の通過時間を計測し、その結果を演算して動翼の振動形態および振動量を算出する非接触モニタが適用されることが多い。
For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a displacement sensor is provided in a stationary portion that does not contact a moving blade, and the vibration of the moving blade is monitored by the displacement sensor.
In particular, in the low pressure stage where the blade height of the moving blade is large, a non-contact monitor that measures the passing time of each moving blade from the stationary side and calculates the vibration form and amount of vibration by calculating the result is applied. Often.
また特許文献2には、ロータに摺動接触する静止部に振動検出部を設ける技術が開示されている。例えば振動検出部としての加速度計を軸受箱に設置することで、該軸受箱に伝達される翼列群からの振動を該加速度計によって検出する。 Patent Document 2 discloses a technique in which a vibration detection unit is provided in a stationary part that is in sliding contact with a rotor. For example, by installing an accelerometer as a vibration detection unit in the bearing housing, vibration from the blade row group transmitted to the bearing housing is detected by the accelerometer.
ところで、上記特許文献1に記載の技術では、特に動翼の翼高さが小さい高圧段では、変位センサの設置環境が悪く、さらに動翼の振動振幅が小さいため、適切に振動を監視することができない。また、蒸気や燃焼ガス等の作動流体の性状によっては、変位センサの検出値に誤差が生じ、適切に振動を検出できない場合がある。 By the way, in the technique described in Patent Document 1, particularly in a high pressure stage where the blade height of the moving blade is small, the installation environment of the displacement sensor is bad and the vibration amplitude of the moving blade is small. I can't. Also, depending on the properties of the working fluid such as steam or combustion gas, an error may occur in the detection value of the displacement sensor, and vibration may not be detected appropriately.
また、上記特許文献2に記載の技術では、動翼列群から軸受箱まで振動が伝達するために、軸受油膜、軸受、軸受ハウジング等の振動減衰要素を経由する必要がある。そのため、信号自体の品質が悪化し、また、暗振動により信号がマスキングされる可能性が高い。
よって、いずれの技術であっても動翼の異常を容易に検出することは困難である。
Further, in the technique described in Patent Document 2, in order to transmit vibration from the moving blade row group to the bearing housing, it is necessary to pass through vibration damping elements such as a bearing oil film, a bearing, and a bearing housing. Therefore, the quality of the signal itself is deteriorated, and there is a high possibility that the signal is masked by dark vibration.
Therefore, it is difficult to easily detect abnormalities in the moving blades with any technique.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、動翼の異常を容易に把握することができる翼監視装置及び回転機械システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a blade monitoring device and a rotary machine system that can easily grasp abnormalities of a moving blade.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の第一態様に係る翼監視装置は、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、前記回転軸に前記軸線方向に間隔をあけて配置された軸方向AEセンサであって、複数の前記軸方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を有する前記動翼列を特定する翼列特定部を有する翼監視装置本体を備える。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, in the blade monitoring device according to the first aspect of the present invention, a rotating blade rotating around an axis and a moving blade row having a plurality of moving blades extending radially from the rotating shaft are arranged at intervals in the axial direction. A rotating blade having a rotor, and a plurality of AE sensors that are provided in the rotor and detect AE signals emitted due to abnormalities of the moving blade. At least a part of the AE sensor of the detection unit is an axial AE sensor arranged at an interval in the axial direction on the rotary shaft, and each of the plurality of axial AE sensors A blade monitoring device main body having a blade row specifying unit for specifying the blade row having the moving blade in which an abnormality has occurred is provided based on a time difference between the plurality of input AE signals.
いずれかの動翼列の動翼に異常が生じた場合、即ち、例えば動翼に変形が発生し、又はき裂が発生した場合には、動翼自体が内部に蓄えていた歪みエネルギーが弾性波として放出される。当該弾性波がAE(アコースティックエミッション)信号である。このようなAE信号は、異常が発生した動翼を有する動翼列を基点として回転軸の軸方向にも伝搬する。
本態様では、このAE信号を複数の軸方向AEセンサで検出する。各軸方向AEセンサは、配置された箇所に応じてAE信号を受信するタイミングが異なる。この軸方向各AEセンサによるAE信号受信の時間差に基づいて翼列特定部が演算を行うことで、AE信号の発生箇所の軸線方向位置、即ち、異常が発生した動翼を有する動翼列を特定することができる。
When an abnormality occurs in the blades of any of the blade rows, that is, for example, when the blades are deformed or cracked, the strain energy stored inside the blades is elastic. Released as a wave. The elastic wave is an AE (acoustic emission) signal. Such an AE signal also propagates in the axial direction of the rotating shaft with the moving blade row having the moving blade in which an abnormality has occurred as a base point.
In this aspect, this AE signal is detected by a plurality of axial AE sensors. Each of the axial AE sensors has a different timing for receiving the AE signal depending on the position where the AE sensor is arranged. Based on the time difference of the AE signal reception by each axial AE sensor, the blade row specifying unit calculates the axial position of the location where the AE signal is generated, that is, the moving blade row having the moving blade in which an abnormality has occurred. Can be identified.
上記翼監視装置では、前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、前記翼監視装置本体は、前記複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有していてもよい。 In the blade monitoring apparatus, the rotor is configured by laminating a plurality of disks each supporting the moving blade row in the axial direction, and at least a part of the AE sensors of the detection unit is the same. A circumferential AE sensor disposed on the disk at a circumferential interval, wherein the blade monitoring device main body is based on a time difference between the plurality of AE signals respectively input from the plurality of circumferential AE sensors. In addition, a moving blade specifying unit that specifies the moving blade in which an abnormality has occurred may be provided.
特定のディスクに設けられた複数の動翼のうちのいずれかに異常が発生した場合には、当該動翼を基点としてディスク内にAE信号が伝搬していく。本態様では、当該AE信号を複数の周方向AEセンサで検出する。各周方向AE信号は配置された箇所によるAE信号受信のタイミングが異なる。そのため、各周方向AEセンサによるAE信号受信の時間差に基づいて動翼特定部が演算を行うことで、異常が発生した動翼を特定することができる。 When an abnormality occurs in any of a plurality of moving blades provided on a specific disk, an AE signal propagates in the disk using the moving blade as a base point. In this aspect, the AE signal is detected by a plurality of circumferential AE sensors. Each circumferential direction AE signal has a different timing for receiving an AE signal depending on where it is arranged. Therefore, the moving blade specifying unit performs the calculation based on the time difference of the AE signal reception by each circumferential direction AE sensor, thereby specifying the moving blade in which an abnormality has occurred.
上記翼監視前記ロータに設けられて、前記AEセンサが検出したAE信号を無線送信する送信機を備え、前記翼監視装置本体は、前記送信機から送信された前記AE信号を受信する受信機を有することが好ましい。 The wing monitoring unit includes a transmitter that wirelessly transmits an AE signal detected by the AE sensor, and the wing monitoring device body includes a receiver that receives the AE signal transmitted from the transmitter. It is preferable to have.
これによって、回転するロータに取り付けられたAEセンサが受信するAE信号を、翼監視装置本体に容易に入力することができる。 As a result, the AE signal received by the AE sensor attached to the rotating rotor can be easily input to the blade monitoring apparatus main body.
本発明の第二態様に係る翼監視装置は、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する翼監視装置本体を備えていてもよい。 In the blade monitoring device according to the second aspect of the present invention, a rotating blade rotating around an axis and a moving blade row having a plurality of moving blades extending radially from the rotating shaft are arranged at intervals in the axial direction. A rotor blade having a rotor group, and the rotor is configured by laminating a plurality of disks each supporting the rotor blade row in the axial direction. A detection unit provided on the rotor and having a plurality of AE sensors for detecting an AE signal emitted by an abnormality of the moving blade, wherein at least a part of the AE sensors of the detection unit is on the same disk A circumferential AE sensor arranged at intervals in the circumferential direction, wherein the moving blades in which an abnormality has occurred are determined based on time differences between the plurality of AE signals respectively input from the plurality of circumferential AE sensors. Blades specifying unit for constant may be provided with a blade monitoring device body having a.
これによって上記同様、特定のディスクに取り付けられた動翼のうちいずれの動翼に異常が発生したかを容易に検出することができる。 Accordingly, as described above, it is possible to easily detect which one of the moving blades attached to the specific disk has an abnormality.
本発明の第三態様に係る回転機械システムは、前記回転機械と、上記いずれかの翼監視装置と、を備える。 A rotary machine system according to a third aspect of the present invention includes the rotary machine and any one of the blade monitoring devices described above.
本発明の翼監視装置及び回転機械システムによれば、動翼列群の振動を容易に監視することができる。 According to the blade monitoring device and the rotary machine system of the present invention, it is possible to easily monitor the vibration of the moving blade row group.
以下、本発明の実施形態に係る蒸気タービンシステム(回転機械システム)について図1〜図6を参照して説明する。
図1に示すように、蒸気タービンシステム1は、蒸気タービン2(回転機械)及び翼監視装置30を備える。
Hereinafter, a steam turbine system (rotary machine system) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the steam turbine system 1 includes a steam turbine 2 (rotary machine) and a
蒸気タービン2は、蒸気のエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。蒸気タービン2は、ロータ3、スラスト軸受8、ジャーナル軸受9及びステータ20を備えている。
The steam turbine 2 is an external combustion engine that extracts steam energy as rotational power, and is used for a generator in a power plant. The steam turbine 2 includes a
ロータ3は、回転軸4と動翼列群5とを備えている。
回転軸4は、水平方向に沿う軸線Oを中心として延びる円柱形状をなしている。回転軸4の一部には、スラストカラー4aが形成されている。スラストカラー4aは、軸線Oを中心として円板形状をなしており、フランジ状をなすように回転軸4の本体から回転軸4の径方向外側に一体的に張り出している。
The
The rotating shaft 4 has a cylindrical shape extending about an axis O along the horizontal direction. A
動翼列群5は、図1及び図2に示すように、回転軸4の外周に軸線O方向に間隔をあけて設けられた複数の動翼列6によって構成されている。各動翼列6は、回転軸4の外周面から径方向外側に向かって延びる動翼7が周方向に間隔をあけて複数配列されることで構成されている。即ち、各動翼列6は、回転軸4の同一の軸線O方向位置に放射状に設けられた複数の動翼7によって構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the moving blade row group 5 includes a plurality of
スラスト軸受8は、スラストカラー4aを軸線O方向両側から摺動可能に支持している。これによって、回転軸4の軸線O方向の移動を規制している。
ジャーナル軸受9は、回転軸4の両端側で該回転軸4を軸線O回りに回転可能に下方から支持するように一対が設けられている。
The thrust bearing 8 supports the
A pair of
ステータ20は、ケーシング21及び静翼列群22を備えている。
ケーシング21は、ロータ3の一部と外周側から囲うように設けられている。ロータ3の回転軸4は、ケーシング21を軸線O方向に貫通している。回転軸4の両端は、ケーシング21外に位置しており、該ケーシング21の外側でスラスト軸受8及びジャーナル軸受9に支持されている。ロータ3の動翼列群5は、ケーシング21の内側に配置されている。
The
The casing 21 is provided so as to surround a part of the
静翼列群22は、ケーシング21の内周に軸線O方向に間隔をあけて設けられた複数の静翼列23によって構成されている。各静翼列23は、ケーシング21の内周面から径方向内側に向かって延びる静翼24が周方向に間隔をあけて複数配列されることで構成されている。即ち、各静翼列23は、回転軸4の同一の軸線O方向位置に放射状に設けられた複数の静翼24によって構成されている。静翼列23は、ロータ3の動翼列6と軸線O方向に交互に配置されている。
The stationary
このような蒸気タービン2では、ケーシング21内に導入される蒸気が静翼列23及び動翼列6の間の流路を通過する。この際、蒸気が動翼7を回転させることで該動翼7に伴って回転軸4が回転し、該回転軸4に接続された発電機等の機械に動力(回転エネルギー)が伝達される。
In such a steam turbine 2, the steam introduced into the casing 21 passes through the flow path between the
次に翼監視装置30について説明する。
翼監視装置30は、図2に示すように、複数のAEセンサユニット40(検出部)及び翼監視装置本体60を備えている。
AEセンサユニット40は、ロータ3における回転軸4の外周面に、軸線O方向に間隔をあけて複数取り付けられている。AEセンサユニット40は、例えばロータ3の外周面から窪む凹部内に配置されていてもよい。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
A plurality of
本実施形態では、3つのAEセンサユニット40が取り付けられている。これらAEセンサユニット40の一つは、動翼列群5における動翼列6の間に設けられている。残りの二つのAEセンサユニット40は、動翼列群5を軸線O方向から挟むように、動翼列群5の軸線O方向の外側に設けられている。なお、AEセンサユニット40は、4つ以上の複数が設けられていてもよい。複数のAEセンサユニット40が軸線O方向に離間して配置されている限り、これらAEセンサユニット40を任意に配置することができる。
In the present embodiment, three
各AEセンサユニット40は、AEセンサ41(軸方向AEセンサ)、送信機42及びバッテリー43が一体とされることで構成されている。
AEセンサ41は、動翼7に変形や亀裂が生じた際に放出される弾性波をAE信号として検出する。AE(アコースティックエミッション)信号は、数10kHz〜数MHzといった非常に高い周波数成分を有している。周波数の高い信号は空気中では大きく減衰するため、主としてロータ3中を伝搬していく。AEセンサ41では、上記周波数帯域の振動を検出可能な圧電素子を有している。圧電素子としては、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等のセラミック製圧電素子が用いられる。
Each
The
本実施形態のAEセンサ41は、特に動翼7の材料及び形状を踏まえた上で当該動翼7に変形・亀裂が生じた際に放出される弾性波が検出可能となるようにチューニングされている。AEセンサ41の検出面は、回転軸4の表面に接触している。なお、AEセンサ41の検出面とロータ3の表面との間に、シリコングリース等の音響カップランとが介在されていてもよい。
The
送信機42は、AEセンサ41に接続されており、AEセンサ41が受信するAE信号が入力される。送信機42は当該AE信号を外部に無線送信する。
The
バッテリー43は、AEセンサ41及び送信機42に電力を供給する役割を有する。バッテリー43としては、例えばリチウム電池等の二次電池を採用することができる。
なお、本実施形態では、各AEセンサユニット40に対応してバッテリー43及び送信機42を有しているが、例えば、複数のAEセンサ41を回転軸4に対して軸線O方向に間隔をあけて配置し、これら複数のAEセンサ41が検出したAE信号を一括して外部に無線送信する一の送信機42、及び各AEセンサ41に電力を供給するともに一の送信機42に電力を送信する一のバッテリー43を備えた構成としてもよい。この場合、複数のAEセンサ41、一の送信機42及び一のバッテリー43を互いにケーブルで接続する必要がある。
The
In this embodiment, the
翼監視装置本体60は、図4に示すように、CPU61(Central Processing Unit)、ROM62(Read Only Memory)、RAM63(Random Access Memory)、HDD64(Hard Disk Drive)、信号受信モジュール65(受信機)を備えるコンピュータである。信号受信モジュール65は、送信機42を介して無線送信される各AEセンサ41からのAE信号を受信する。なお、送信機42が無線送信するAE信号を増幅器で受信・増幅して、信号受信モジュール65に入力される構成であってもよい。
As shown in FIG. 4, the wing
図5に示すように、翼監視装置本体60のCPU61は予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部71、翼列特定部72、警報部73の各構成を備える。
制御部71は解析装置に備わる他の機能部を制御する。
As shown in FIG. 5, the
The
翼列特定部72は、複数のAEセンサ41からそれぞれ入力される複数のAE信号の時間差に基づいて、異常が発生した動翼7を有する動翼列6を特定する。即ち、複数の動翼列6のうちいずれかの動翼列6における動翼7で異常が発生した場合には、当該動翼列6を基点として弾性波が伝搬していく。当該弾性波は回転軸4の延在方向に従って、当該回転軸4の軸線O方向に伝搬する。この際、互いに軸線O方向に間隔をあけて配置されたAEセンサ41では、弾性波を検出するタイミング、即ち、AE信号を受信するタイミングが異なる。例えば、図6に示すように、3つのAEセンサ41のうち、センサAでは先にAE信号を受信し、次いで、センサB、Cが順次AE信号を受信することになる。
The blade
翼列特定部72では、このように複数のAE信号の受信の時間差に基づいて、弾性波の基点となる軸線O方向位置、即ち、弾性波が放出された動翼7を有する動翼列6を特定する延在を行う。より具体的には、翼列特定部72は、予め記憶された各AE信号の位置と、各AEセンサ41が受信したAE信号のタイミングに基づいて、弾性波が放出された動翼列6を特定する演算を行う。
In the
なお、翼列特定部72は、予め定めた閾値以上の振幅のAE信号が入力された際にのみ上記動翼列6を特定する演算を行ってもよい。また、各AEセンサ41が受信するAE信号の強度を用いて、異常が発生した動翼列6を特定する演算を行ってもよい。異常が発生した動翼7を有する動翼列6から離れる程、AE信号の信号強度は小さくなる。したがって、AE信号の信号強度を用いることで、より正確に異常が生じた動翼列6を特定することができる。
Note that the blade
警報部73は、翼列特定部72の演算結果に基づいて警報を出力する。即ち、警報部73は、翼列特定部72が動翼列6を特定した場合には、異常が発生した旨及び異常が発生した動翼列6を特定する警報を出力する処理を行う。警報部73は、警報情報をモニタに表示する処理を行ってもよいし、警報としてのアラームを鳴らす処理を行ってもよい。
The
次に本実施形態の蒸気タービンシステム1の作用効果について説明する。
蒸気タービンシステム1の各動翼7に異常・損傷等が発生していない正常時であれば、動翼7から特定の周波数の弾性波が放出されることはないため、警報が出力されることはない。
一方で、いずれかの動翼列6の動翼7に変形が生じたりき裂が発生したりした場合には、動翼7自体が内部に蓄えていた歪みエネルギーが弾性波(AE信号)として放出される。このAE信号は、異常が発生した動翼7を有する動翼列6を基点として回転軸4の軸線O方向に伝搬し、各AEセンサユニット40のAEセンサ41によって検出される。各AEセンサ41が受信したAE信号は、送信機42を介して翼監視装置本体60に無線送信される。翼監視装置本体60では、翼列特定部72が各AEセンサ41からのAE信号受信の時間差に基づいて異常が発生した動翼列6を特定する。そして、警報部73が当該情報を警報として出力する。
Next, the effect of the steam turbine system 1 of this embodiment is demonstrated.
If normal or no abnormality or damage has occurred in each
On the other hand, when deformation or cracks occur in the moving
以上のように本実施形態では、異常が発生した動翼7から放出されるAE信号を、回転軸4の軸線O方向に離間して配置された複数のAEセンサ41で検出することで、当該動翼7を有する動翼列6を容易に特定することができる。
As described above, in the present embodiment, the AE signal emitted from the moving
動翼7の異常により放出される弾性波は、他の振動に比べて周波数が非常に大きいため、当該弾性波が他の振動によってマスキングされることもない。また、異常時の動翼7自体の振幅が小さい場合であっても、異常発生時の弾性波を検出することで容易に動翼7の異常を検出することができる。さらに、蒸気タービンの作動流体である蒸気の性状によらず、安定して動翼7の異常を検出することができる。
また、各AEセンサ41が検出する信号は、送信機42を介して無線送信されることで翼監視装置本体60に入力されるため、回転側と静止側との間で複雑な配線構成を採用する必要はない。
The elastic wave emitted due to the abnormality of the moving
In addition, signals detected by the
次に本発明の第二実施形態について図7及び図8を参照して詳細な説明を省略する。第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, a detailed description of the second embodiment of the present invention will be omitted with reference to FIGS. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
第二実施形態では、ロータ3を構成する回転軸4は、軸線Oを中心とした円盤状のディスク4bを軸線O方向に複数積層されることで構成されている。各ディスク4bには、複数の動翼7が放射状に固定されている。即ち、各動翼7は、ディスク4bに基端が固定されており該ディスク4bの外周側に延びるように、互いに周方向に間隔をあけて配置されている。
In the second embodiment, the rotating shaft 4 constituting the
第二実施形態の翼監視装置30Aは、複数のAEセンサユニット40A(検出部)と翼監視装置本体60Aとを備えている。
AEセンサユニット40Aは、複数のディスク4bのうちの特定のディスク4bに、周方向に間隔をあけて複数(本実施形態では3つ)が設けられている。これらAEセンサユニット40Aは、例えばディスク4bにおける軸線O方向を向く面に形成された凹部に埋め込まれることによってディスク4bに固定されていてもよい。AEセンサユニット40Aは、4つ以上の複数が周方向に間隔をあけて設けられていてもよい。複数のAEセンサユニット40Aは、同一の径方向位置に設けられていることが好ましい。複数のAEセンサユニット40Aは互いに異なる径方向位置に設けられていてもよい。
The
In the
第二実施形態のAEセンサユニット40Aは、AEセンサ41A(周方向AEセンサ)、送信機42及びバッテリー43を有している。第二実施形態のAEセンサ41Aは、第一実施形態のAEセンサ41と同様の構成であって、ディスク4b内を周方向に伝搬する弾性波を検出する。
The
第二実施形態の翼監視装置本体60Aは、制御部71、動翼特定部72A及び警報部73を有する。
動翼特定部72Aは、複数のAEセンサ41からそれぞれ入力される複数のAE信号の時間差に基づいて、損傷が発生した動翼7を特定する。
The blade monitoring apparatus
The moving
特定の動翼列6のうちのいずれかの動翼7が損傷した際に放出される弾性波は、動翼7の基端を介してディスク4b内を伝搬する。当該ディスク4bに設けられたAEセンサ41は、弾性波を検出するが、当該弾性波の検出タイミングはAEセンサ41の配置箇所によって異なる。動翼特定部72Aは、AE信号の検出タイミング及び各AEセンサ41の配置箇所の情報に基づいて、弾性波の発生源となった動翼7、即ち、異常が生じた動翼7を特定する。これによって、異常が発生した動翼7を容易に特定し、警報として出力することができる。
The elastic wave emitted when any one of the moving
なお、本実施形態では、特定のディスク4bに複数のAEセンサ41を設けたが、全てのディスク4bにAEセンサ41を複数設けて各ディスク4bで異常が生じた動翼7を特定できる構成としてもよい。また、任意に選択された複数のディスク4bにAEセンサ41を設けてもよい。
In the present embodiment, a plurality of
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
第一実施形態では、回転軸4の軸線O方向に離間してAEセンサ41を取り付けて、異常が生じた動翼列6を特定する構成を説明し、第二実施形態では、ディスク4bに周方向に離間してAEセンサ41を取り付けて異常が生じた動翼7を特定する構成とした。
例えば、これら第一実施形態及び第二実施形態を組み合わせて、動翼列6の特定、動翼7の特定を段階的に行う構成としてもよい。また、動翼列6の特定と動翼7の特定とを個別に行う構成としてもよい。
In the first embodiment, a configuration is described in which the
For example, the first embodiment and the second embodiment may be combined to specify the moving
また、例えば実施形態では本発明を蒸気タービン2に適用した例について説明したが、例えばガスタービン等の他の回転機械に適用してもよい。 Further, for example, in the embodiment, the example in which the present invention is applied to the steam turbine 2 has been described, but the present invention may be applied to other rotating machines such as a gas turbine.
1 蒸気タービンシステム
2 蒸気タービン
3 ロータ
4 回転軸
4a スラストカラー
4b ディスク
5 動翼列群
6 動翼列
7 動翼
8 スラスト軸受
9 ジャーナル軸受
20 ステータ
21 ケーシング
22 静翼列群
23 静翼列
24 静翼
30 翼監視装置
40 AEセンサユニット
41 AEセンサ
42 送信機
43 バッテリー
60 翼監視装置本体
61 CPU
62 ROM
63 RAM
64 HDD
65 信号受信モジュール
71 制御部
72 翼列特定部
73 警報部
40A AEセンサユニット
41A AEセンサ
30A 翼監視装置
72A 動翼特定部
60A 翼監視装置本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam turbine system 2
62 ROM
63 RAM
64 HDD
65
Claims (5)
前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、前記回転軸に前記軸線方向に間隔をあけて配置された軸方向AEセンサであって、
複数の前記軸方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を有する前記動翼列を特定する翼列特定部を有する翼監視装置本体を備える翼監視装置。 Rotation having a rotor having a rotating shaft that rotates around an axis, and a moving blade row group in which a moving blade row having a plurality of moving blades radially extending from the rotating shaft is arranged at intervals in the axial direction A machine wing monitoring device,
A detector having a plurality of AE sensors provided on the rotor for detecting an AE signal emitted due to an abnormality of the moving blade;
At least a part of the AE sensor of the detection unit is an axial AE sensor disposed on the rotating shaft with a gap in the axial direction,
A blade monitoring device main body having a blade row specifying unit for specifying the blade row having the moving blade in which an abnormality has occurred based on a time difference between the plurality of AE signals respectively input from the plurality of axial AE sensors; Wing monitoring device equipped.
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、
前記翼監視装置本体は、
前記複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する請求項1に記載の翼監視装置。 The rotor is configured by laminating a plurality of disks each supporting the blade row in the axial direction,
At least a part of the AE sensor of the detection unit is a circumferential AE sensor arranged on the same disk at a circumferential interval,
The wing monitoring device body is
2. The blade monitoring device according to claim 1, further comprising: a moving blade specifying unit that specifies the moving blade in which an abnormality has occurred based on a time difference between the plurality of AE signals respectively input from the plurality of circumferential AE sensors.
前記翼監視装置本体は、前記送信機から送信された前記AE信号を受信する受信機を有する請求項1又は2に記載の翼監視装置。 A transmitter provided on the rotor for wirelessly transmitting an AE signal detected by the AE sensor;
The wing monitoring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the wing monitoring apparatus body includes a receiver that receives the AE signal transmitted from the transmitter.
前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、
前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、
複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する翼監視装置本体を備える翼監視装置。 Rotation having a rotor having a rotating shaft that rotates around an axis, and a moving blade row group in which a moving blade row having a plurality of moving blades radially extending from the rotating shaft is arranged at intervals in the axial direction A machine wing monitoring device,
The rotor is configured by laminating a plurality of disks each supporting the blade row in the axial direction,
A detector having a plurality of AE sensors provided on the rotor for detecting an AE signal emitted due to an abnormality of the moving blade;
At least a part of the AE sensor of the detection unit is a circumferential AE sensor arranged on the same disk at a circumferential interval,
A blade monitoring device comprising a blade monitoring device main body having a blade specifying unit that specifies the blades in which an abnormality has occurred based on a time difference between the plurality of AE signals respectively input from the plurality of circumferential AE sensors.
請求項1から4のいずれか一項に記載の翼監視装置と、
を備える回転機械システム。
The rotating machine;
A wing monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
A rotating machine system comprising:
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- 2017-03-06 JP JP2017041486A patent/JP6846953B2/en active Active
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CN112378506B (en) * | 2020-10-14 | 2022-11-01 | 西安理工大学 | Synchronous testing method for vibration of through-flow type hydraulic machinery rotating wheel and outer wall |
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