JP2019120658A - Rotational machine and method for determining abrasion state - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機械および摩耗状態判定方法に関するものである。 The present invention relates to a rotary machine and a wear state determination method.
従来、例えば翼を取付けて回転する回転機械は、大きな径のロータ(回転軸体)と、ロータを支持する大型の軸受部を備えている。軸受部の摩耗状態を確認するにあたり、回転機械を停止した後に、軸受台および軸受などを開放して、軸受パット自体を計測する場合がある。この軸受パット自体を計測するには、各開放作業に加えて、逆の組立作業と再アライメント作業が必要になり、多工程と多時間を要する。このため、例えば、軸受台および軸受などを開放することなく、軸受部の摩耗状態を計測する方法として特許文献1が知られている。特許文献1には、船舶の推進軸のケーシングに設けた取付穴にゲージ棒を挿入することにより船尾管軸受の摩耗量を計測することが開示されている。 Conventionally, for example, a rotary machine which mounts and rotates blades has a large diameter rotor (rotary shaft) and a large bearing portion for supporting the rotor. In order to confirm the wear state of the bearing portion, there is a case where the bearing pad itself is measured by opening the bearing stand and the bearing after stopping the rotary machine. To measure this bearing pad itself, in addition to the respective opening operations, reverse assembly operations and realignment operations are required, and it takes many steps and many hours. For this reason, for example, Patent Document 1 is known as a method of measuring the wear state of the bearing without opening the bearing stand and the bearing. Patent Document 1 discloses that a wear amount of a stern tube bearing is measured by inserting a gauge rod into a mounting hole provided in a casing of a propulsion shaft of a ship.
しかしながら、特許文献1に開示される方法では、軸受部の摩耗状態をロータの外周面の単一の位置のみで計測している。そのため、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合に、軸受部が所定の摩耗状態にあるとの判定をしてしまう。この場合、軸受部が所定の摩耗状態まで消耗していないにも関わらず回転機械を停止させて軸受部の点検を行うこととなり、多大な点検作業が発生してしまい回転機械の停止期間が長時間必要になるという課題がある。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, the wear state of the bearing portion is measured only at a single position on the outer peripheral surface of the rotor. Therefore, when a measurement error occurs for some reason or when a factor other than wear of the bearing portion affects the measurement result, it is determined that the bearing portion is in a predetermined wear state. In this case, the rotating machine is stopped and the bearing is inspected even though the bearing is not worn down to a predetermined wear state, a large amount of inspection work occurs, and the stopping period of the rotating machine is long. There is a problem that it takes time.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定して点検作業の頻度を低減し、停止期間を短縮することが可能な回転機械および摩耗状態判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and reliably determines whether or not a predetermined wear state occurs in the bearing portion to reduce the frequency of inspection work and shorten the stop period. It is an object of the present invention to provide a rotary machine and a wear state determination method that can be performed.
上記課題を解決するために、本発明の回転機械は以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかる回転機械は、回転軸体と、前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離計測する計測部と、前記計測部の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部と、を備え、前記計測部の複数の前記基準位置の計測結果は、少なくとも該回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置で計測した第1距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第2位置で計測した第2距離と、を備える。
In order to solve the above-mentioned subject, a rotary machine of the present invention adopts the following means.
A rotary machine according to one aspect of the present invention includes a rotary shaft, a housing for housing the rotary shaft therein, a bearing portion mounted on the housing and supporting the rotary shaft, and an outer periphery of the housing. Based on the measurement results of measuring the distance to the outer peripheral surface of the rotary shaft with respect to the plurality of reference positions provided, and the wear state of the bearing based on the measurement results at the plurality of reference positions of the measurement unit And a determination unit that determines whether or not a measurement has occurred, and the measurement results of the plurality of reference positions of the measurement unit are at least any one of a vertical upper end or a vertical lower end from the rotation axis of the rotary shaft. A first distance measured at a first position, and a second distance measured at a second position different from the vertical upper end and the vertical lower end.
本発明の一態様にかかる回転機械によれば、ハウジング外周に設けた複数の基準位置から回転軸体の外周面までの距離を、回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置で計測した第1距離と、第1位置とは異なる第2位置で計測した第2距離とに基づいて軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定部で判定する。第1位置で計測した第1距離のみに基づいて所定の摩耗状態を判定すると、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合があり、所定の摩耗状態であると誤判定してしまう可能性がある。本発明の一態様にかかる回転機械によれば、第2位置で計測した第2距離を考慮して所定の摩耗状態を判定しているため、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定することができる。よって、点検作業の頻度を低減して回転機械の停止期間を短縮することができる。 According to the rotating machine according to the aspect of the present invention, the distance from the plurality of reference positions provided on the outer periphery of the housing to the outer peripheral surface of the rotating shaft is either the vertical upper end or the vertical lower end from the rotational axis of the rotating shaft Based on the first distance measured at one first position and the second distance measured at a second position different from the first position, the determination unit determines whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing unit Do. If a predetermined wear state is determined based on only the first distance measured at the first position, a measurement error may occur due to some factor or a factor other than wear of the bearing may affect the measurement result. There is a possibility that it may be misjudged as being in a predetermined wear state. According to the rotary machine according to one aspect of the present invention, the predetermined wear state is determined in consideration of the second distance measured at the second position, so whether or not the predetermined wear state occurs in the bearing portion Can be determined with certainty. Therefore, the frequency of inspection work can be reduced and the stop period of the rotary machine can be shortened.
本発明の一態様にかかる回転機械において、前記計測部の複数の前記基準位置の計測結果は、前記計測結果の管理を開始した時点の前記第1距離である第1初期値と、前記第2距離である第2初期値を有し、前記判定部は、前記第1距離から前記第1初期値を減算して前記第1位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第1隙間間隔を算出し、前記第2距離から前記第2初期値を減算して前記第2位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第2隙間間隔を算出し、前記第1隙間間隔と前記第2隙間間隔とに基づいて、前記軸受部に前記所定の摩耗状態が発生したか否かを判定してもよい。
計測部が計測した距離から初期値を減算して軸受部と回転軸体との間の隙間間隔を第1位置と第2位置を含む複数箇所で算出し、これらに基づいて所定の摩耗状態を判定部が判定するため、時間経過により軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを複数位置における隙間間隔に基づいて確実に判定することができる。
In the rotary machine according to one aspect of the present invention, the measurement results of the plurality of reference positions of the measurement unit are a first initial value which is the first distance at the time of starting management of the measurement results, and the second The determination unit determines a first gap between the bearing and the rotating shaft at the first position by subtracting the first initial value from the first distance. A gap is calculated, and the second initial value is subtracted from the second distance to calculate a second gap between the bearing and the rotating shaft at the second position, and Whether or not the predetermined wear state has occurred in the bearing portion may be determined based on the second gap distance.
The initial value is subtracted from the distance measured by the measuring unit to calculate the gap distance between the bearing and the rotating shaft at a plurality of locations including the first position and the second position, and based on these, the predetermined wear state is determined Since the determination unit makes the determination, it can be reliably determined based on the gap intervals at the plurality of positions whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing unit with the passage of time.
本発明の一態様にかかる回転機械において、前記計測部は、前記回転軸体の回転が停止している状態において、前記ハウジングを貫通する棒状部材の先端を前記回転軸体の外周面に接触させることにより前記ハウジングの前記基準位置から前記回転軸体の外周面までの距離を計測してもよい。
このようにすることで、棒状部材の先端を回転軸体の外周面に接触させるという比較的簡素な構造により、ハウジングから回転軸体の外周面までの距離を計測することができる。また、回転軸体の回転が停止している状態において計測を行うため、棒状部材の先端が回転軸体の外周面に接触したまま回転軸体が回転して回転軸体が損傷する不具合が発生することがない。
In the rotating machine according to one aspect of the present invention, the measuring unit causes the tip end of the rod-like member penetrating the housing to contact the outer peripheral surface of the rotating shaft while the rotation of the rotating shaft is stopped. Thereby, the distance from the reference position of the housing to the outer peripheral surface of the rotary shaft may be measured.
By doing this, the distance from the housing to the outer peripheral surface of the rotary shaft can be measured by a relatively simple structure in which the tip of the rod-like member is brought into contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft. In addition, since the measurement is performed in a state where the rotation of the rotary shaft is stopped, there occurs a problem that the rotary shaft is rotated and the rotary shaft is damaged while the tip of the rod-like member is in contact with the outer peripheral surface There is nothing to do.
本発明の一態様にかかる回転機械において、前記計測部は、前記回転軸体が回転している状態において、前記ハウジングを貫通する棒状部材の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部により該距離計測部から前記回転軸体の外周面までの距離を計測してもよい。
非接触式の距離計測部により距離計測部から回転軸体の外周面までの距離を計測するため、計測部による計測時であっても回転機械を停止させる必要がなく、回転機械の停止期間を短縮することができる。また、回転軸体が軸受部で支持されている状況で回転軸体の外周面までの距離を計測するため、軸受部の作動状況や軸受部での油面状況を反映した運転中での計測が可能となるので、信頼性の高い計測が可能となり、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かをより確実に判定することができる。
In the rotary machine according to one aspect of the present invention, the measuring unit is a non-contact distance measuring unit attached to a tip of a rod-like member penetrating the housing while the rotary shaft is rotating. The distance from the distance measuring unit to the outer peripheral surface of the rotary shaft may be measured.
Since the distance from the distance measuring unit to the outer peripheral surface of the rotating shaft is measured by the non-contact distance measuring unit, there is no need to stop the rotating machine even at the time of measurement by the measuring unit. It can be shortened. In addition, in order to measure the distance to the outer peripheral surface of the rotating shaft under the condition that the rotating shaft is supported by the bearing, measurement during operation reflecting the operating condition of the bearing and the oil level condition at the bearing As a result, reliable measurement can be performed, and it can be determined more reliably whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing portion.
本発明の一態様にかかる回転機械においては、前記判定部が判定した前記所定の摩耗状態の発生に対する判定結果と、前記判定結果を得た際の前記計測部の計測結果と、前記判定結果を得た際の前記回転機械の運転パラメータとを対応付けた摩耗管理情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記摩耗管理情報と前記計測部による計測結果とに基づいて、前記軸受部の交換時期を予測する予測部と、を備えていてもよい。
このようにすることで、計測部が計測する現在の計測結果だけではなく、過去に所定の摩耗状態の判定結果に対応付けられた摩耗管理情報を考慮して軸受部の交換時期が予測されるため、過去の実績に応じた適切な交換時期の予測が可能となり、メンテナンス工事の時期と納期を要する交換部品の準備を事前に計画することが可能となる。
In the rotary machine according to one aspect of the present invention, the determination result for the occurrence of the predetermined wear state determined by the determination unit, the measurement result of the measurement unit when the determination result is obtained, and the determination result A storage unit that stores wear management information that associates operation parameters of the rotating machine at the time of obtaining; and the bearing based on the wear management information stored in the storage unit and a measurement result by the measurement unit. And a prediction unit that predicts a replacement time of the unit.
In this way, it is possible to predict the replacement time of the bearing in consideration of not only the current measurement result measured by the measurement unit but also the wear management information associated with the determination result of the predetermined wear state in the past. Therefore, it is possible to predict an appropriate replacement time according to the past results, and to plan in advance the preparation of replacement parts requiring the time of maintenance work and the delivery date.
本発明の一態様にかかる摩耗状態判定方法は、回転軸体と、前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、を備える回転機械の摩耗状態判定方法であって、前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離を計測する計測工程と、前記計測工程の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定部で判定する判定工程と、を備え、前記計測工程の複数の前記基準位置の計測結果は、少なくとも該回転軸体の鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置で計測した第1距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第2位置で計測した第2距離とを備える。 A wear state determination method according to an aspect of the present invention includes a rotation shaft, a housing that houses the rotation shaft, and a bearing that is attached to the housing and supports the rotation shaft. A method of determining a wear state of a machine, comprising: measuring steps of measuring distances from an outer peripheral surface of the rotating shaft to a plurality of reference positions provided on an outer periphery of the housing; and a plurality of the reference positions of the measuring step And a determination step of determining whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing portion based on the measurement result in step b), and the measurement results of the plurality of reference positions in the measurement step are at least A first distance measured at a first position of either the vertical upper end or the vertical lower end of the rotating shaft, and a second distance measured at a second position different from the vertical upper end and the vertical lower end.
本発明の一態様にかかる摩耗状態判定方法によれば、ハウジング外周に設けた複数の基準位置から回転軸体の外周面までの距離を、回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置で計測した第1距離と、第1位置とは異なる第2位置で計測した第2距離とに基づいて軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定工程が判定することができる。第1位置で計測した第1距離のみに基づいて所定の摩耗状態を判定すると、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合であっても、所定の摩耗状態であると誤判定してしまう可能性がある。本発明の一態様にかかる摩耗状態判定方法によれば、第2位置で計測した第2距離を考慮して所定の摩耗状態を判定しているため、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定することができる。よって、この摩耗状態判定方法により回転機械の停止期間を短縮し点検作業の頻度を低下させることができる。 According to the wear state determination method of one aspect of the present invention, the distances from the plurality of reference positions provided on the outer periphery of the housing to the outer peripheral surface of the rotary shaft are Determining whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing based on the first distance measured at one of the first positions and the second distance measured at the second position different from the first position Can be determined. If a predetermined wear state is determined based on only the first distance measured at the first position, a measurement error may occur due to some factor, or a factor other than wear of the bearing may affect the measurement result. Even if it is present, there is a possibility that it may be erroneously determined to be a predetermined wear state. According to the wear state determination method according to the aspect of the present invention, the predetermined wear state is determined in consideration of the second distance measured at the second position. Whether or not it can be determined with certainty. Therefore, the stop period of the rotary machine can be shortened and the frequency of the inspection work can be reduced by this wear state determination method.
本発明によれば、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定して点検作業の頻度を低減し、停止期間を短縮することが可能な回転機械および摩耗状態判定方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably determine whether or not a predetermined wear state occurs in the bearing portion, reduce the frequency of inspection work, and reduce the stop period, and a wear state determination method. Can be provided.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態にかかる回転機械100について、図面を参照して説明する。
図1は、第1実施形態の回転機械100のロータ(回転軸体)10に直交する平面における断面図である。
図1に示すように、本実施形態の回転機械100は、回転軸心X回りに回転する断面視が円形のロータ10と、ロータ10を内部に収容するハウジング20と、軸受部30と、計測部40と、を備える。
本実施形態の回転機械100は、例えば、地熱発電や火力発電等に用いられる蒸気タービンのロータについての記載であるが、蒸気タービンに限定することはない。ガスタービンや送風機などを含め、回転軸体を回転支持する軸受部を保有する他の回転機械であってもよい。
First Embodiment
Hereinafter, a
FIG. 1 is a cross-sectional view in a plane orthogonal to the rotor (rotational shaft) 10 of the
As shown in FIG. 1, the
The
図1に示すように、ハウジング20は、回転軸心Xを中心に回転軸心Xに沿ってその内面側は円筒状に形成されている。ハウジング20には、計測部40を挿入して計測の基準位置とするための計測用部材21が取り付けられている。図1に示すように、計測用部材21は、回転軸心Xから鉛直上方向に延びる軸線Y1が通過するハウジング20の上端位置と、軸線Y1から角度θだけ回転軸心X回りに紙面左へ傾斜した軸線Y2が通過する位置と、軸線Y1から角度θだけ回転軸心X回りに紙面右へ傾斜した軸線Y3が通過する位置との3箇所に取り付けられている。図2に示すように、ハウジング20は、軸受部30を取り付けるための軸受台22が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
軸受部30は、ハウジング20の軸受台22に取り付けられるとともにロータ10を回転支持する部材である。図1に示すように、本実施形態では、軸受部30は、ロータ10の鉛直上方に配置されるとともにロータ10と略同径の内周面を有する上部スリーブ軸受31と、ロータ10の鉛直下方に配置されるとともにロータ10と略同径の内周面を有する下部スリーブ軸受32と、を備える。軸受部30の内周面とロータ10の外周面との隙間には、給油ノズル(図示略)により潤滑油が給油される。
なお、図1に示す軸受部30は、上部と下部に配置される2個のスリーブ軸受であるものとしたが、他の態様であってもよく、3個、4個などから構成されてもよい。例えば、ロータ10の回転軸心X回りの複数箇所に軸受部30を取り付け、それらを取り付けた位置で揺動可能としたティルティングパット軸受であってもよい。
The bearing
In addition, although the bearing
計測部40は、図3の拡大図に示すように、先端部がロータ10と接触する棒状部材であるゲージ棒41と、ゲージ棒41の基端部に取り付けられるダイヤルゲージ42とを備える。ダイヤルゲージ42はゲージ棒41が延びる軸線Y1に沿って先端部が移動可能となっており、ダイヤルゲージ42の先端部からゲージ棒41の先端部までの距離を表示する目盛が設けられている。
As shown in the enlarged view of FIG. 3, the
図3に示すように、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの第1距離L1を、計測部40を用いて計測する場合、作業者は、計測部40のゲージ棒41をハウジング20の鉛直上端位置に取り付けられた計測用部材21の挿入穴21aに挿入する。そして、作業者は、ゲージ棒41をロータ10の外周面10aとの間で隙間のある状態でダイヤルゲージ42を締め込むことで、ゲージ棒41の先端部がロータ10の外周面10aに接触し、かつダイヤルゲージ42の先端部が計測用部材21に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより、第1距離L1を計測する。第1距離L1は、計測の基準位置となる計測用部材21とロータ10の外周面との間の軸線Y1に沿う距離となる。
As shown in FIG. 3, when the first distance L1 from the
同様に、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの第2距離L2を、計測部40を用いて計測する場合、作業者は、計測部40のゲージ棒41を軸線Y1から角度θ(例えば、30度〜60度、好ましくは45度)だけ回転軸心X回りに紙面左へ傾斜した軸線Y2の位置に取り付けられた計測用部材21の挿入穴21aに挿入する。そして、作業者は、ゲージ棒41をロータ10の外周面との間で隙間のある状態でダイヤルゲージ42を締め込むことでゲージ棒41の先端部がロータ10の外周面10aに接触し、かつダイヤルゲージ42の先端部が計測用部材21に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより、第2距離L2を計測する。第2距離L2は、計測の基準位置となる計測用部材21とロータ10の外周面との間の軸線Y2に沿う距離となる。
Similarly, when measuring the second distance L2 from the measuring
同様に、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの第3距離L3を、計測部40を用いて計測する場合、作業者は、計測部40のゲージ棒41を軸線Y1から角度θ(例えば、30度〜60度、好ましくは45度)だけ回転軸心X回りに紙面右へ傾斜した軸線Y3の位置に取り付けられた計測用部材21の挿入穴21aに挿入する。そして、作業者は、ゲージ棒41をロータ10の外周面との間で隙間のある状態でダイヤルゲージ42を締め込むことでゲージ棒41の先端部がロータ10の外周面10aに接触し、かつダイヤルゲージ42の先端部が計測用部材21に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより、第3距離L3を計測する。第3距離L3は、計測の基準位置となる計測用部材21とロータ10の外周面との間の軸線Y3に沿う距離となる。
Similarly, when the third distance L3 from the measuring
以上のように、計測部40は、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を、回転軸心Xより鉛直上端の第1位置P1と、第1位置P1から回転軸心X回りに角度θだけ反時計回り(紙面左へ)及び時計回りに(紙面右へ)傾斜した第2位置P2及び第3位置P3とで計測する。
As described above, the measuring
なお、以上の説明において、第1位置P1はロータ10およびハウジング20の鉛直上端位置に取り付けられた計測用部材21から計測実施であるものとしたが、第1位置P1を回転軸心Xより鉛直下端位置に取り付けられた計測用部材21から計測実施としてもよい。すなわち、第1位置P1は、回転軸心Xの鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方とすることができる。第1位置P1を回転軸心Xの鉛直下端とする場合も、第2位置P2および第3位置P3は、第1位置P1から回転軸心X回りに角度θだけ反時計回り及び時計回りに傾斜した位置となる。
In the above description, although the first position P1 is to be measured from the measuring
なお、計測部40は、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を計測する場合、ロータ10が回転しない状態において、ハウジング20を貫通するゲージ棒41の先端をロータ10の外周面10aに接触させる。これは、ゲージ棒41の先端がロータ10の外周面10aに接触したままロータ10が回転してロータ10が損傷する不具合を防止するために効果的である。
When the measuring
また、計測部40によるハウジング20の計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を計測結果は、作業者がダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより計測されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ダイヤルゲージ42の目盛の数値に対応する信号を後述する記憶部60に出力するようにしてもよい。
The measurement result of the distance from the
次に、図4を参照して回転機械100の機能構成について説明する。
図4に示すように、回転機械100は、計測部40が計測した第1距離L1と第2距離L2と第3距離L3とに基づいて、軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部50と、計測部40による計測結果を記憶する記憶部60と、を備える。
Next, the functional configuration of the
As shown in FIG. 4, the
判定部50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
The
計測部40による計測結果を作業者がダイヤルゲージ42の目盛を読み取る場合、入力部(図示略)を介して作業者により入力される第1距離L1,第2距離L2,第3距離L3の数値が、記憶部60に記憶される。
一方、計測部40による計測結果が信号として出力される場合、計測部40から出力される第1距離L1,第2距離L2,第3距離L3の数値が、記憶部60に記憶される。
When the operator reads the scale of the
On the other hand, when the measurement result by the
次に、判定部50により軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する方法について説明する。図5は、判定部50が実行する処理を示すフローチャートである。
計測部40による計測結果は、計測結果の管理を開始した時点を基準とする。計測結果の管理を開始した時において、第1距離である第1初期値と、第2距離である第2初期値と、第3距離である第3初期値を記憶している。
Next, a method of determining whether the predetermined wear state has occurred in the bearing
The measurement result by the
今回の計測部40による計測結果に対して、ステップS501で、計測部40は第1距離L1を記憶して記憶部60へ記憶し、判定部50は記憶部60に記憶された第1距離L1から第1初期値を減算して第1位置P1における軸受部30とロータ10との間の第1隙間間隔G1を算出する。本実施形態では、計測結果の管理を開始した時点を基準にするにあたり、軸受部30の交換後の新品状態において計測部40が第1位置P1で計測した時を用いており、この時の第1距離L1が第1初期値である。
In step S501, the
また、ステップS501で、判定部50は、記憶部60に記憶された第2距離L2から第2初期値を減算して第2位置P2における軸受部30とロータ10との間の第2隙間間隔G2を算出する。ここで、本実施形態では、第2初期値は、軸受部30の交換後の新品状態において計測部40が第2位置P2で計測した第2距離L2である。
また、ステップS501で、判定部50は、記憶部60に記憶された第3距離L3から第3初期値を減算して第3位置P3における軸受部30とロータ10との間の第3隙間間隔G3を算出する。ここで、本実施形態では、第3初期値は、軸受部30の交換後の新品状態において計測部40が第3位置P3で計測した第3距離L3である。
In addition, in step S501, the
In addition, in step S501, the
ステップS502で、判定部50は、ステップS501で算出した第2隙間間隔G2及び第3隙間間隔G3から、下記の式(1)を用いて第4隙間間隔G4を算出する。
ここで、表す角度θは、軸線Y1から軸線Y2、軸線Y3へ回転軸心X回りに傾斜させた角度である。
G4=G2・sinθ+G3・sinθ (1)
第4隙間間隔G4は、第2隙間間隔G2及び第3隙間間隔G3から算出した第1位置P1における第1隙間間隔G1の推定値である。
In step S502, the
Here, the angle θ is an angle inclined from the axis line Y1 to the axis line Y2 and the axis line Y3 around the rotational axis X.
G4 = G2 · sin θ + G3 · sin θ (1)
The fourth gap G4 is an estimated value of the first gap G1 at the first position P1 calculated from the second gap G2 and the third gap G3.
ステップS503で、判定部50は、ステップS501で算出した第1位置P1における第1隙間間隔G1が所定摩耗量Gthを超えたかどうかを判定し、YESと判定した場合はステップS504に処理を進め、NOと判定した場合はステップS507へ処理を進める。
In step S503, the
ステップS504で、判定部50は、ステップS502で算出した第4隙間間隔G4が所定摩耗量Gthを超えたかどうかを判定し、YESと判定した場合はステップS505に処理を進め、NOと判定した場合はステップS506へ処理を進める。
In step S504, the
ステップS504で判定部50がYESと判定する場合、第1隙間間隔G1が所定摩耗量Gthを超えており、第1隙間間隔G1の推定値である第4隙間間隔G4も所定摩耗量Gthを超えていることを示すため、軸受部30に確実に所定摩耗量Gthを超える摩耗が発生していることを意味する。
一方、ステップS504で判定部50がNOと判定する場合、第1隙間間隔G1が所定摩耗量Gthを超えているものの、第1隙間間隔G1の推定値である第4隙間間隔G4が所定摩耗量Gthを超えていないため、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗とは異なる不全が発生していることを意味する。例えば、軸受部30が、ティルティングパット軸受である場合、軸受に揺動不能となる不全等が発生していることを意味する。
When the
On the other hand, when the
ステップS505において、判定部50は、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗が発生しているため、軸受摩耗が発生していることと、回転機械100の軸受部30で摩耗が発生していることを前提とした内容での点検が必要である旨を作業者に通知する。
一方、ステップS506において、判定部50は、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗とは異なる不全が発生しているため、軸受不全が発生していることと、回転機械100の軸受部30で摩耗以外の不全が発生していることを前提とした内容での点検が必要である旨を作業者に通知する。
ステップS505およびステップS506が終了すると、判定部50は、本フローチャートの処理を終了する。
In step S505, since the
On the other hand, in step S506, the
When steps S505 and S506 end, the
ステップS507で、判定部50は、ステップS502で算出した第4隙間間隔G4が所定摩耗量Gthを超えたかどうかを判定し、YESと判定した場合はステップS508に処理を進め、NOと判定した場合はステップS509へ処理を進める。
In step S507, the
ステップS507で判定部50がYESと判定する場合、第1隙間間隔G1が所定摩耗量Gthを超えていないものの、第1隙間間隔G1の推定値である第4隙間間隔G4が所定摩耗量Gthを超えていることを示すため、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗とは異なる不全が発生していることを意味する。
一方、ステップS507でNOと判定部50が判定する場合、第1隙間間隔G1が所定摩耗量Gthを超えておらず、かつ、第1隙間間隔G1の推定値である第4隙間間隔G4も所定摩耗量Gthを超えていないため、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗が発生していないことを意味する。
When the
On the other hand, when the
ステップS508において、判定部50は、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗とは異なる不全が発生していため、軸受不全が発生していることと、回転機械100の運転パラメータを監視して、軸受作動状態において軸受不全状況などの回復や悪化に注意すべきである旨を作業者に通知する。ここで、運転パラメータとは、例えば、回転機械100の振動値,軸受部30の温度,軸受部30を潤滑する潤滑油の温度等である。軸受部30の点検が必要である旨を通知せずに運転パラメータを監視すべきである旨を通知しているのは、第1隙間間隔G1が所定摩耗量Gthを超えていないことを示しているため、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗が発生していない可能性が高いためである。
In step S508, since the failure that is different from the wear exceeding the predetermined wear amount Gth has occurred in the bearing
一方、ステップS509において、判定部50は、軸受部30に所定摩耗量Gthを超える摩耗が発生していないため、軸受部30が正常であり、回転機械100の軸受部30の点検が不要である旨を作業者に通知する。
ステップS508およびステップS509が終了すると、判定部50は、本フローチャートの処理を終了する。
On the other hand, in step S509, since the
When steps S508 and S509 end, the
なお、以上で説明した図5に示す各処理は、CPU等から構成される判定部50が実行するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図5に示す各処理を、回転機械100を運転する作業者が行うようにしてもよい。
In addition, although each process shown in FIG. 5 demonstrated above shall be performed by the
以上説明した本実施形態の作用及び効果について説明する。
本発明の一態様にかかる回転機械100によれば、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を、回転軸心Xよりロータ10の鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置P1で計測した第1距離と、第1位置P1から角度θだけ回転軸心X回りに反時計回り及び時計回りに傾斜した第2位置P2で計測した第2距離と,第3位置P3で計測した第3距離とに基づいて軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する。第1位置P1で計測した第1距離L1のみに基づいて所定の摩耗状態を判定すると、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部30の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合があり、所定の摩耗状態であると誤判定してしまう可能性がある。本実施形態にかかる回転機械100によれば、第2位置P2,第3位置P3で計測した第2距離L2,第3距離L3を考慮して所定の摩耗状態を判定しているため、軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定し、さらには軸受不全状態であるか否かを判断することができる。よって、回転機械100の点検作業の要否を判断することが出来て、回転機械100の点検作業の頻度が低減して停止期間を短縮することができる。
The operation and effects of the present embodiment described above will be described.
According to the
本実施形態にかかる回転機械100において、判定部50は、第1距離L1から第1初期値を減算して第1位置P1における軸受部30とロータ10との間の第1隙間間隔G1を算出し、第2距離L2から第2初期値を減算して第2位置P2における軸受部30とロータ10との間の第2隙間間隔G2を算出し、第3距離L3から第3初期値を減算して第3位置P3における軸受部30とロータ10との間の第3隙間間隔G3を算出し、第1隙間間隔G1と第2隙間間隔G2と第3隙間間隔G3とに基づいて、軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する。
計測部40が計測した距離から初期値を減算して軸受部30とロータ10との間の隙間間隔を第1位置P1,第2位置P2,第3位置P3の複数箇所で算出し、これらに基づいて所定の摩耗状態をするため、時間経過により軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かを複数位置における隙間間隔に基づいて確実に判定することができる。
In the
The initial value is subtracted from the distance measured by the
本実施形態にかかる回転機械100において、計測部40は、ロータ10が回転しない状態において、ハウジング20を貫通するゲージ棒41の先端をロータ10の外周面10aに接触させることによりハウジング20からロータ10の外周面10aまでの距離を計測してもよい。
このようにすることで、ダイヤルゲージ42を締め込むことでゲージ棒41の先端をロータ10の外周面10aに接触させるという比較的簡素な構造により、ハウジング20からロータ10の外周面10aまでの距離を計測することができる。また、ロータ10が回転しない状態において計測を行うため、ゲージ棒41の先端がロータ10の外周面10aに接触したままロータ10が回転してロータ10が損傷する不具合が発生することがない。
In the
By doing this, the distance from the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態にかかる回転機械100Aについて、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとする。
第1実施形態の計測部40は、ロータ10が回転しない状態において、ハウジング20を貫通するゲージ棒41の先端をロータ10の外周面10aに接触させるものであった。それに対して、本実施形態の計測部40Aは、ロータ10が回転する状態において、ハウジング20を貫通するゲージ棒41の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部43により距離計測部43からロータ10の外周面10aまでの距離を計測するものである。
Second Embodiment
Next, a
The present embodiment is a modification of the first embodiment, and is assumed to be the same as the first embodiment except in the case described below.
The measuring
図6の部分拡大図に示すように、本実施形態の計測部40Aは、棒状部材であるゲージ棒41と、ゲージ棒41の基端部に取り付けられるダイヤルゲージ42と、ゲージ棒41の先端部に取り付けられた距離計測部43とを備える。ダイヤルゲージ42はゲージ棒41が延びる軸線に沿って先端部が移動可能となっており、ダイヤルゲージ42の先端部からゲージ棒41の先端部までの距離を表示する目盛が設けられている。距離計測部43は、ゲージ棒41の先端部からロータ10の外周面10aまでの距離を計測し、計測した距離に応じた信号を出力する非接触式のセンサである。
As shown in the partial enlarged view of FIG. 6, the measuring
図6に示すように、ゲージ棒41の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部43とロータ10の外周面10aまでは、接触せずに隙間距離がある状態に設置する。ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの第1距離L1を、計測部40Aを用いて計測する場合、作業者は、計測部40のゲージ棒41を回転軸心Xからハウジング20の鉛直上端位置に取り付けられた計測用部材21の挿入穴21aに挿入する。
As shown in FIG. 6, the non-contact
そして、作業者は、ダイヤルゲージ42の先端部が基準位置の計測用部材21に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からゲージ棒41の先端部までの距離L11を計測する。また、作業者は、距離計測部43が出力する信号を読み取ることにより、距離計測部43からロータ10の外周面10aまでの距離L12を計測し、距離L11に加算して第1距離L1を得る。なお、距離計測部43が出力する距離L12の計測信号は、複数回の計測値の平均値あるいは複数回の計測値の最大値を示す信号としてもよい。
Then, the operator brings the tip end portion of the
同様に、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの第2距離L2を、計測部40Aを用いて計測する場合、作業者は、計測部40Aのゲージ棒41を軸線Y1から角度θ(例えば、30度〜60度、好ましくは45度)だけ回転軸心X回りに反時計回り傾斜した軸線Y2の位置に取り付けられた計測用部材21の挿入穴21aに挿入する。そして、作業者は、ダイヤルゲージ42の先端部が基準位置の計測用部材21に接触した状態とする。
Similarly, when measuring the second distance L2 from the measuring
作業者は、この状態でダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からゲージ棒41の先端部までの距離L21(図示略)を計測する。また、作業者は、距離計測部43が出力する信号を読み取ることにより、距離計測部43からロータ10の外周面10aまでの距離L22(図示略)を計測し、距離L21に加算して第2距離L2を得る。
The operator reads the scale of the
同様に、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの第3距離L3を、計測部40Aを用いて計測する場合、作業者は、計測部40Aのゲージ棒41を軸線Y1から角度θ(例えば、30度〜60度、好ましくは45度)だけ回転軸X回りに時計回り傾斜した軸線Y3の位置に取り付けられた計測用部材21の挿入穴21aに挿入する。そして、作業者は、ダイヤルゲージ42の先端部が計測用部材21に接触した状態とする。
Similarly, when measuring the third distance L3 from the measuring
作業者は、この状態でダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からゲージ棒41の先端部までの距離L31(図示略)を計測する。また、作業者は、距離計測部43が出力する信号を読み取ることにより、距離計測部43からロータ10の外周面10aまでの距離L32(図示略)を計測し、距離L31に加算して第3距離L3を得る。
The operator measures the distance L31 (not shown) from the measuring
計測部40Aは、ハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を計測する場合、ロータ10が回転する状態において、ハウジング20を貫通するゲージ棒41の先端を挿入穴21aに挿入することができる。これは、距離計測部43が、計測した距離に応じた信号を出力する非接触式のセンサであるからである。なお、計測部40Aによる計測は、ロータ10が回転しない状態においても可能である。
When the measuring
また、計測部40Aによるハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10のゲージ棒41の先端部までの距離を計測結果は、作業者がダイヤルゲージ42の目盛を読み取ることにより計測されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ダイヤルゲージ42の目盛の数値に対応する信号をCPU等に出力するようにしてもよい。
Further, the measurement result of the distance from the
以上説明した本実施形態にかかる回転機械100Aによれば、非接触式の距離計測部43により距離計測部43からロータ10の外周面10aまでの距離を計測するため、計測部40Aによる計測時であっても回転機械100Aを停止させる必要がなく、摩耗状態を監視することが可能となり回転機械100Aの停止期間を短縮することができる。
According to the
また、ロータ10が軸受部30で支持されている状況でハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を計測するため、軸受部30の軸受作動状態や軸受部30での油面状況を反映した運転中での計測が可能となるので、信頼性の高い計測が可能となり、軸受部30に所定の摩耗状態が発生したか否かをより確実に判定することができる。
Further, in order to measure the distance from the measuring
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態にかかる回転機械100Bについて、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとする。
本実施形態は、計測部40が計測する現在の計測結果だけではなく、過去に所定の摩耗状態の判定結果に対応付けられた摩耗管理情報を考慮して軸受部30の交換時期を予測するものである。
図7は、第3実施形態の回転機械100Bの機能構成を示すブロック図である。図7に示す機能構成は、図4に示す機能構成に対して予測部70が追加されたものである。
Third Embodiment
Next, a rotary machine 100B according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present embodiment is a modification of the first embodiment, and is assumed to be the same as the first embodiment except in the case described below.
The present embodiment predicts the replacement time of the bearing
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the rotary machine 100B of the third embodiment. The functional configuration shown in FIG. 7 is obtained by adding a prediction unit 70 to the functional configuration shown in FIG.
図7に示す記憶部60は、図5のフローチャートに示す処理において判定部50が判定した所定の摩耗状態の判定結果と、その判定結果を得た際の計測部40の計測結果と、判定結果を得た際の回転機械100Bの運転パラメータと、回転機械100Bの特性データとを対応付けた摩耗管理情報を記憶する。記憶部60は、判定部50による複数回の判定結果に対応する複数組の摩耗管理情報を記憶したデータベースである。
The
ここで、回転機械100Bの運転パラメータとは、例えば、回転機械100Bの振動値,軸受部30の温度,軸受部30を潤滑する潤滑油の温度、ロータ10の回転数や回転数の変動値等である。また、回転機械100Bの特性データとは、回転機械100Bの型式や軸受部30の型式を含むデータである。
Here, the operating parameters of the rotary machine 100B include, for example, the vibration value of the rotary machine 100B, the temperature of the
予測部70は、記憶部60に記憶された複数組の摩耗管理情報と計測部40による計測結果とに基づいて、軸受部30の交換時期を予測する。具体的には、計測部40によりハウジング20の外周に設けた計測用部材21からロータ10の外周面10aまでの距離を計測するとともに回転機械100Bの運転パラメータを取得する。
The prediction unit 70 predicts the replacement time of the bearing
記憶部60に記憶された複数組の摩耗管理情報は、計測部40の計測結果による第1隙間間隔G1や第4隙間間隔G4などの経時的な変化に対して、回転機械100Bの運転パラメータとの関連を統計的に処理されたデータが蓄積されており、計測部40による第1隙間間隔G1や第4隙間間隔G4が所定摩耗量Gthを超えるまでの時間との相関関係を参照して軸受部30の交換時期を予測する。計測部40が計測する現在の計測結果だけではなく、過去に所定の摩耗状態の判定結果に対応付けられた摩耗管理情報を考慮して軸受部30の交換時期が予測されるため、過去の実績に応じた適切な交換時期の予測が可能となる。
The plurality of sets of wear management information stored in the
10 ロータ(回転軸体)
10a 外周面
20 ハウジング
21 計測用部材
22 軸受台
30 軸受部
31 上部スリーブ軸受
32 下部スリーブ軸受
40,40A 計測部
41 ゲージ棒(棒状部材)
42 ダイヤルゲージ
43 距離計測部
50 判定部
60 記憶部
70 予測部
100,100A,100B 回転機械
X 回転軸心
Y1,Y2,Y3 軸線
10 rotor (rotary shaft)
DESCRIPTION OF
42
Claims (6)
前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、
前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離を計測する計測部と、
前記計測部の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部と、を備え、
前記計測部の複数の前記基準位置での計測結果は、少なくとも該回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置で計測した第1距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第2位置で計測した第2距離とを備える回転機械。 A rotating shaft,
A housing for housing the rotary shaft therein;
A bearing unit attached to the housing and supporting the rotary shaft;
A measuring unit that measures distances to the outer peripheral surface of the rotary shaft with respect to a plurality of reference positions provided on the outer periphery of the housing;
And a determination unit that determines whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing based on measurement results at a plurality of the reference positions of the measurement unit.
The measurement results at the plurality of reference positions of the measurement unit are at least a first distance measured at a first position of either the vertical upper end or the vertical lower end from the rotation axis of the rotary shaft, the vertical upper end and And a second distance measured at a second position different from the vertical lower end.
前記判定部は、前記第1距離から前記第1初期値を減算して前記第1位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第1隙間間隔を算出し、前記第2距離から前記第2初期値を減算して前記第2位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第2隙間間隔を算出し、前記第1隙間間隔と前記第2隙間間隔とに基づいて、前記軸受部に前記所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する請求項1に記載の回転機械。 The measurement results of the plurality of reference positions of the measurement unit have a first initial value which is the first distance at the time of starting management of the measurement results, and a second initial value which is the second distance,
The determination unit subtracts the first initial value from the first distance to calculate a first gap distance between the bearing portion and the rotary shaft at the first position, and calculates the first gap distance from the second distance. A second initial value is subtracted to calculate a second gap distance between the bearing and the rotary shaft at the second position, and the first gap distance and the second gap distance are used to calculate the second gap distance. The rotating machine according to claim 1, wherein it is determined whether or not the predetermined wear state has occurred in the bearing portion.
前記記憶部に記憶された前記摩耗管理情報と前記計測部による計測結果とに基づいて、前記軸受部の交換時期を予測する予測部と、を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回転機械。 Corresponds to the determination result for the occurrence of the predetermined wear state determined by the determination unit, the measurement result of the measurement unit when the determination result is obtained, and the operation parameter of the rotary machine when the determination result is obtained A storage unit for storing the wear management information
The prediction part which predicts the replacement time of the said bearing part based on the said wear management information memorize | stored in the said memory | storage part, and the measurement result by the said measurement part is provided. The rotary machine described in.
前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離を計測する計測工程と、
前記計測工程の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定部で判定する判定工程と、を備え、
前記計測工程の複数の前記基準位置の計測結果は、少なくとも回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第1位置で計測した第1距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第2位置で計測した第2距離とを備える摩耗状態判定方法。
A method of determining a worn state of a rotary machine, comprising: a rotary shaft; a housing for housing the rotary shaft therein; and a bearing unit attached to the housing and supporting the rotary shaft;
A measuring step of measuring distances to the outer peripheral surface of the rotary shaft with respect to a plurality of reference positions provided on the outer periphery of the housing;
A determination step of determining whether or not a predetermined wear state has occurred in the bearing based on measurement results at a plurality of the reference positions of the measurement step;
The measurement results of the plurality of reference positions in the measurement step are at least a first distance measured at a first position of either the vertical upper end or the vertical lower end from the rotational axis of the rotary shaft, the vertical upper end and the vertical A wear state determination method comprising: a second distance measured at a second position different from the lower end.
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