JP2021012129A - 軸振動監視システム、回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】回転機械の稼働率を高める。【解決手段】軸振動監視システムは、複数のセンサーと、センサー異常判定部７３と、軸振動監視部７６と、を備える。複数のセンサーは、回転軸の振動を検出する。センサー異常判定部７３は、複数のセンサーから出力される検出信号を比較し、複数のセンサーのうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定する。軸振動監視部７６は、複数のセンサーから出力される検出信号と、センサー異常判定部７３の判定結果とに基づいて、回転軸の振動を監視する。【選択図】図５

Description

この発明は、軸振動監視システム、回転機械に関する。

タービン、コンプレッサー、ポンプ等をはじめとする回転機械において、回転軸の振動状態を検出することで、回転機械の作動状態を監視することが行われている。
特許文献１には、主軸を支持するガイド軸受に臨む位置に、一対のセンサー（プローブ）を備え、一対のセンサーの検出信号に基づいて、回転軸の振動異常判定を行う構成が開示されている。

特開平４−３１５０１６号公報

しかしながら、例えば、電源系等からのノイズが混入したり、センサー自体が異常を生じたりすると、センサーからの検出信号が影響を受ける場合がある。すると、センサーでの検出結果に振動異常が検出された場合であっても、実際に回転軸に振動異常が生じているのか、センサーに異常が生じているのか、使用者側では判断し難い。そのため、実際には回転機械に異常は生じていない場合であっても、運転を停止し、各部の点検を行わなければならず、回転機械の稼働率の低下に繋がるという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転機械の稼働率を高めることができる軸振動監視システム、回転機械を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、軸振動監視システムは、軸線回りに回転する回転軸、及び前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受を備える回転機械の軸振動監視システムである。軸振動監視システムは、複数のセンサーと、センサー異常判定部と、軸振動監視部と、を備える。複数の前記センサーは、前記回転軸の振動を検出する。前記センサー異常判定部は、複数の前記センサーから出力される検出信号を比較し、複数の前記センサーのうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定する。前記軸振動監視部は、複数の前記センサーから出力される検出信号と、前記センサー異常判定部の判定結果とに基づいて、前記回転軸の振動を監視する。

この第一態様のセンサー異常判定部では、複数のセンサーから出力される検出信号を比較している。回転軸に振動が生じている場合は、複数のセンサー間で、検出される振動の大きさが異なる場合はあるものの、検出される振動のタイミングは同期している。これに対し、複数のセンサーのうちの少なくとも一つに異常が生じている場合、異常が原因でそのセンサーからの検出信号に変動があっても、他のセンサーでは、検出信号の変動は、ある一定のレベルを超えない。したがって、複数のセンサーからの検出信号を比較すれば、センサーに異常が生じているか否かを検出することができる。さらに、センサーの検出信号とセンサー異常判定部の判定結果とに基づいて回転軸の振動を監視するので、センサーに異常が生じていることで回転軸に異常振動等の異常が発生していると判断されることを抑制できる。その結果、回転機械の運転を無用に停止する必要がなく、回転機械の稼働率を高めることが可能となる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る軸振動監視部は、軸振動異常判定部と、信号補正部とを備えるようにしてもよい。軸振動異常判定部は、複数の前記センサーから出力される検出信号に基づいて、前記回転軸に異常振動が生じているか否かを判定する。信号補正部は、前記センサー異常判定部で複数の前記センサーのうちの少なくとも一つに異常が生じていると判定された場合、異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号を補正する。
このように構成することで、異常が生じているセンサーの検出信号が補正されるので、軸振動異常判定部では、センサーの異常に起因する検出信号の変動の影響を受けることが抑えられ、回転軸に異常振動が生じていると誤判定されることを抑えられる。

この発明の第三態様によれば、第二態様に係る前記信号補正部は、異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号を、前記軸振動異常判定部で前記回転軸に異常振動が生じていると判定される基準値以下となるように補正するようにしてもよい。
このように構成することで、軸振動異常判定部で、センサーの異常に起因する検出信号の変動によって、回転軸に異常振動が生じていると誤判定されることを抑えられる。

この発明の第四態様によれば、第二又は第三態様に係る前記信号補正部は、異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号から、定められたレベル以上の信号を除去するフィルターを備えるようにしてもよい。
このように構成することで、フィルターによって、センサーの検出信号を、軸振動異常判定部で回転軸に異常振動が生じていると判定される基準値以下となるように補正することができる。

この発明の第五態様によれば、第二から第四態様の何れか一つの態様に係る前記信号補正部は、異常が生じていると判定された前記センサーからの検出信号を、定めたレベル以下にカットする信号カット部を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、信号カット部によって、センサーの検出信号を、軸振動異常判定部で回転軸に異常振動が生じていると判定される基準値以下となるように補正することができる。

この発明の第六態様によれば、第二から第五態様の何れか一つの態様に係る軸振動監視システムにおいて、前記軸振動異常判定部により、前記回転軸に異常振動が生じていると判定された場合、機器異常の警報信号を出力する警報出力部を備えるようにしてもよい。
このようにすることで、軸振動異常判定部により回転軸に異常振動が生じていると判定された場合には、機器異常をオペレータに伝えることで速やかに運転を停止させることができる。

この発明の第七態様によれば、第一から第六態様の何れか一つの態様に係る前記センサー異常判定部は、複数の前記センサーからの検出信号に生じた変動のタイミングを比較することで、複数の前記センサーのうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
このように構成することで、他のセンサーで検出信号の変動がある一定のレベルを超えない状態のときに、複数のうちの一つ以上のセンサーの検出信号の変動が大きく生じれば、変動が大きいセンサーに異常が生じていると判定することができる。

この発明の第八態様によれば、第一から第七態様の何れか一つの態様に係る複数の前記センサーは、前記回転軸の前記軸線を中心とした周方向に間隔をあけて配置されているようにしてもよい。
このように構成することで、周方向に間隔をあけて配置された複数のセンサーのうちの少なくとも一つに異常が生じた場合、センサーの異常の発生を、センサー異常判定部で検出することができる。

この発明の第九態様によれば、第一から第八態様の何れか一つの態様に係る複数の前記センサーは、前記回転軸の前記軸線方向で互いに異なる位置に配置されているようにしてもよい。
このように構成することで、軸線方向に間隔をあけて配置された複数のセンサーのうちの少なくとも一つに異常が生じた場合、センサーの異常の発生を、センサー異常判定部で検出することができる。

この発明の第十態様によれば、第一から第九態様の何れか一つの態様に係る前記センサーは、前記軸線方向で前記軸受の第一側と第二側とにそれぞれ設けられていてもよい。

この発明の第十一態様によれば、第一又は第二態様に係る前記センサーは、前記軸線方向で前記軸受の第一側と第二側とにそれぞれ設けられていてもよい。前記軸振動監視部は、複数の前記センサーの検出信号のうち、前記異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号を除外するようにしてもよい。
このようにすることで、軸受の第一側と第二側とに設けられた複数のセンサーのうち、異常が生じていないセンサーの検出信号のみを用いて、回転軸の振動を監視することができる。

この発明の第十二態様によれば、第十又は第十一態様に係る軸振動監視部は、前記センサー異常判定部により前記軸受の第一側と第二側とのうちの一方の前記センサーに異常が生じていると判定された場合に、他方の前記センサーの検出信号を用いて前記回転軸の振動を監視するようにしてもよい。
このようにすることで、第一側と第二側とのうち、一方のセンサーに異常が生じている場合でも、異常が生じていない他方のセンサーの検出信号を用いることで測定点数が減少することを抑制できる。そのため、振動モードを高精度に検出可能な状態で回転軸の振動監視を継続できる。

この発明の第十三態様によれば、軸振動監視システムは、軸線回りに回転する回転軸、及び前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受を備える回転機械の軸振動監視システムである。軸振動監視システムは、センサー部と、軸振動異常判定部と、を備える。センサー部は、前記軸線方向で前記軸受の第一側と第二側とにそれぞれセンサーを有する。センサーは、前記回転軸の振動を検出する。軸振動異常判定部は、前記センサー部から出力される検出信号に基づいて、前記回転軸に異常振動が生じているか否かを判定する。

第十、第十三態様のように構成することで、軸線方向で軸受を挟んで第一側と第二側とにそれぞれセンサーが配置される。そのため、軸線方向の第一側と第二側との何れか一方のセンサーに異常が生じた場合に、軸線方向の第一側と第二側との何れか他方のセンサーで、回転軸の振動の検出を継続できる。

この発明の第十四態様によれば、回転機械は、第一から第十三態様の何れか一つの態様に係る軸振動監視システムと、回転軸と、軸受と、を備える。前記回転軸は、軸線回りに回転する。軸受は、前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する。

このような回転機械では、軸振動監視システムを備えることで、稼働率を高めることができる。

上記軸振動監視システム、回転機械によれば、回転機械の稼働率を高めることができる。

この発明の第一実施形態における軸振動監視システム、回転機械の全体構成を示す模式図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムを構成する複数のセンサーの配置を、回転軸の軸線方向から見た図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムを構成する複数のセンサーを示す図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムにおける軸振動監視装置のハードウェア構成を示す図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムにおける軸振動監視装置の機能ブロック図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じているか否かを判定するための検出信号の一例を示す図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じているか否かを判定するための検出信号の他の一例を示す図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じている場合、センサーからの検出信号を、フィルターで補正する場合の例を示す図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じている場合、センサーからの検出信号を、信号カット部で補正する場合の例を示す図である。 第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置における、センサーの監視方法のフローチャートである。 第二実施形態における軸振動監視システム、回転機械の全体構成を示す模式図である。 第二実施形態に係る軸振動監視システムを構成する複数のセンサーを示す図である。

以下、この発明の一実施形態における軸振動監視システム、回転機械を図面に基づき説明する。なお、この実施形態では、回転機械が蒸気タービンの場合を一例にして説明する。
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態における軸振動監視システム、回転機械の全体構成を示す模式図である。
図１に示すように、この実施形態の蒸気タービンシステム１は、蒸気タービン２（回転機械）及び軸振動監視システム３０を備えている。

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、例えば、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（軸受）、軸受台１０、ステータ２０を備えている。

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、水平方向に延びる軸線Ｏを中心とした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。

動翼列群５は、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。

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、軸線Ｏ方向に間隔をあけて二箇所に配置されている。これらジャーナル軸受９は、回転軸４の両端部で、軸線Ｏ回りに回転可能に支持している。ジャーナル軸受９は、軸受台１０により支持されている。軸受台１０の内周面には、ピボットが固定されている。このようなピボットを介して軸受パッドが軸受台１０に支持されている。なお、軸受台１０の内側にガイドリング等の他の部材があってもよい。

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の一部を外周側から囲うように設けられている。上述したロータ３の回転軸４は、このケーシング２１を軸線Ｏ方向に貫通している。このように貫通することで、回転軸４の両端は、ケーシング２１外に位置している。ケーシング２１外に配置された回転軸４の両端は、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。

静翼列群２２は、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複数の静翼２４を備えている。これら複数の静翼２４は、周方向に間隔をあけて配列されている。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、軸線Ｏ方向で、ロータ３の動翼列６と交互に配置されている。

このような蒸気タービン２では、ケーシング２１内に導入された蒸気が静翼列２３及び動翼列６の間の流路を通過する。この蒸気の通過により、蒸気の熱エネルギーが回転エネルギーに変換されて回転軸４が回転する。この回転エネルギーは、回転軸４に接続された発電機等の機械に伝達される。

次に、この実施形態の軸振動監視システム３０について説明する。
軸振動監視システム３０は、センサー部５０と、軸振動監視装置６０と、を備えている。
センサー部５０は、ジャーナル軸受９の軸受台１０に取り付けられている。各センサー部５０は、複数のセンサー５１により構成されている。複数のセンサー５１は、回転軸４の振動を検出する。この実施形態におけるセンサー部５０は、各ジャーナル軸受９に対して、一組ずつ設けられている。

図２は、第一実施形態に係る軸振動監視システムを構成する複数のセンサーの配置を、回転軸の軸線方向から見た図である。
図２に示すように、複数のセンサー５１は、回転軸４周りに配置されている。具体的には、複数のセンサー５１は、軸線Ｏを中心とした周方向に間隔をあけて配置されている。この実施形態において、各センサー部５０のセンサー５１は、各ジャーナル軸受９に対して二つずつ設けられている場合を例示している。これらセンサー５１は、軸線Ｏを中心として、例えば９０°の開き角で配置されている。なお、一つのセンサー部５０が備える複数のセンサー５１同士の開き角は、９０°以外であってもよい。

図３は、第一実施形態に係る軸振動監視システムを構成する複数のセンサーを示す図である。
図３に示すように、各センサー５１は、ブラケット５２を介してジャーナル軸受９の軸受台１０に固定されている。各センサー５１の先端には、センサー検出部５１ａが設けられている。これらセンサー検出部５１ａは、回転軸４の外周面に近接するよう配置されている。この実施形態で例示するセンサー５１は、渦電流式ギャップセンサーであって、センサー５１のセンサー検出部５１ａは、回転軸４の外周面に近接して配置されている。センサー５１の検出信号は、センサー検出部５１ａと回転軸４の外周面との間に生じる渦電流の変動に応じて変動する。各センサー５１の検出信号は、軸振動監視装置６０に送信される。

図４は、第一実施形態に係る軸振動監視システムにおける軸振動監視装置のハードウェア構成を示す図である。図５は、第一実施形態に係る軸振動監視システムにおける軸振動監視装置の機能ブロック図である。
図４に示すように、軸振動監視装置６０は、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を備えるコンピュータである。信号受信モジュール６５は、各センサー５１からの検出信号を受信する。

図５に示すように、軸振動監視装置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、信号入力部７０、制御部７１、軸振動異常判定部７２、センサー異常判定部７３、信号補正部７４、出力部７５の各機能構成を実現する。軸振動異常判定部７２と信号補正部７４とにより軸振動監視部７６が構成されている。

信号入力部７０は、ハードウェア的には信号受信モジュール６５であり、各センサー５１からの検出信号を受信する。
制御部７１は、軸振動監視システム３０に備わる他の機能部を制御する。

軸振動監視部７６は、回転軸４の振動を監視する。
軸振動異常判定部７２は、信号入力部７０で受信した、複数のセンサー５１からの検出信号に基づいて、回転軸４に異常振動が生じているか否かを判定する。この軸振動異常判定部７２は、センサー５１からの検出信号に基づいて、回転軸４に、予め定められたレベル以上の振動が検出される場合、回転軸４に異常振動が生じていると判定する。軸振動異常判定部７２で、回転軸４に異常振動が生じていると判定された場合、制御部７１は、蒸気タービン２の運転を停止させることが可能になっている。

センサー異常判定部７３は、複数のセンサー５１からの検出信号に基づいて、複数のセンサー５１に異常が生じているか否かを判定する。センサー異常判定部７３は、複数のセンサー５１から出力される検出信号を比較し、複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定する。例えば、センサー異常判定部７３は、複数のセンサー５１からの検出信号に生じた変動のタイミングを比較することで、複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定する。

図６は、第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じているか否かを判定するための検出信号の一例を示す図である。
センサー異常判定部７３は、センサー部５０の第一センサー５１Ａ（図２参照）からの検出信号Ｓａと、第二センサー５１Ｂ（図２参照）からの検出信号Ｓｂとを比較する。例えば、図６に示すように、検出信号Ｓａと、検出信号Ｓｂとで、出力レベルの変動ｐの発生するタイミングが、回転している回転軸４が第一センサー５１Ａを通過してからから第二センサー５１Ｂを通過するまでの時間だけずれている場合、センサー異常判定部７３は、第一センサー５１Ａ、第二センサー５１Ｂの双方が正常に動作していると判定する。このとき、第一センサー５１Ａと第二センサー５１Ｂとでは、回転軸４に対する取り付け向き等に応じて、検出信号Ｓａ、Ｓｂの出力信号が異なっていることがある。しかし、変動ｐの発生するタイミングが、ほぼ同時出るため、センサー異常判定部７３では、第一センサー５１Ａと第二センサー５１Ｂとが正常に動作していると判定される。

図７は、第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じているか否かを判定するための検出信号の他の一例を示す図である。
例えば、図７に示すように、検出信号Ｓａと、検出信号Ｓｂとの一方のみに、タイミングが同期していない出力レベルの変動ｑがある場合、センサー異常判定部７３は、変動ｑを含む検出信号Ｓａを出力した第一センサー５１Ａに異常が生じていると判定する。

信号補正部７４は、センサー異常判定部７３で複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに異常が生じていると判定された場合、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号を補正する。信号補正部７４は、補正した検出信号を、軸振動異常判定部７２に出力する。具体的には、信号補正部７４は、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号を、基準値Ｍ（閾値）以下となるように補正する。ここで、基準値Ｍは、軸振動異常判定部７２において、回転軸４に異常振動が生じていると判定される出力レベルの閾値である。つまり、信号補正部７４で検出信号を基準値Ｍ以下となるように補正すると、補正後の検出信号が入力された軸振動異常判定部７２では、回転軸４に異常振動が生じているとは判定されない。

図８は、第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じている場合、センサーからの検出信号を、フィルターで補正する場合の例を示す図である。
このような信号補正部７４としては、例えば、ノッチフィルター等のフィルター７７（図５参照）を用いることができる。
図８に示すように、フィルター７７は、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号（例えば、第一センサー５１Ａの検出信号Ｓａ）から、定められたレベル以上の信号（例えば、スパイクノイズ等）を除去する。このようにして、スパイク状のノイズが重畳したりして異常が生じていると判定されたセンサー５１からの信号を、フィルター７７で補正することで、検出信号が基準値Ｍ以下となるように補正される。
ノッチフィルターとは、信号の特定の周波数帯域だけを非常に低いレベルに減衰させるフィルター回路である。センサー信号に発生するスパイクノイズは、電源ノイズが混入しているケースが多い。フィルター７７としてノッチフィルターを用いる場合、電源周波数（５０Ｈｚや６０Ｈｚ）を除去周波数とすることで、ノッチフィルターによって、これらの周波数域のノイズを低減させることができる。

図９は、第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置において、センサーに異常が生じている場合、センサーからの検出信号を、信号カット部で補正する場合の例を示す図である。信号補正部７４としては、例えば、ＤＣカット等の信号カット部７８（図５参照）を用いることができる。
図９に示すように、第二センサー５１Ｂがほぼフラットな出力であるのに対し、第一センサー５１Ａの出力だけが漸次増加しているような場合、第一センサー５１Ａに異常が発生していると判断する。この第一センサー５１Ａの出力の漸次増加がＤＣ成分の増加によるものであれば、信号カット部７８を構成するＤＣカットフィルターにより、このＤＣ成分の増加分をカットして、フラットな出力に補正可能である。ＤＣカットフィルターはハイパスフィルタの一種であり、コンデンサと抵抗を組み合わせた回路にて構成可能である。このようにして、直流成分が増加するような異常が生じていると判定されたセンサー５１からの信号を、信号カット部７８で補正することで、検出信号が基準値Ｍ以下となるように補正される。なお、フィルター７７と信号カット部７８とは併用してもよい。

出力部７５は、軸振動異常判定部７２、及びセンサー異常判定部７３における判定結果を、外部に出力する。出力部７５は、例えば、軸振動異常判定部７２において、回転軸４に定められたレベル以上の異常振動が生じていると判定された場合、蒸気タービン２のコントローラ（図示せず）に、運転を停止させるための信号を出力する。また、出力部７５は、センサー異常判定部７３で、センサー５１に異常が生じていると判定された場合、センサー５１に異常が生じていることを示す情報（例えば、アラームランプの点灯、アラーム音出力のための接点信号等）を外部に出力する。

次に、上記軸振動監視装置６０による、複数のセンサー５１の監視方法について説明する。
図１０は、第一実施形態に係る軸振動監視システムの軸振動監視装置における、センサーの監視方法のフローチャートである。
図１０に示すように、軸振動監視装置６０は、蒸気タービン２の運転が開始されると、センサー部５０の複数のセンサー５１から出力される検出信号を取得する(ステップＳ１)。

次に、センサー異常判定部７３では、複数のセンサー５１からの検出信号に基づいて、複数のセンサー５１に異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、センサー異常判定部７３は、複数のセンサー５１から取得した検出信号を比較し、複数のセンサー５１間でタイミングが同期していない検出信号の変動が、複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに生じているか否かを判定する。また、例えば、複数のセンサー５１のうち、いずれか一方のセンサー５１の検出信号が、他方のセンサー５１の検出信号に対して明らかに差異があるか否か、等を判定してもよい。

センサー異常判定部７３により、複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに異常が生じていると判定された場合（ステップ２で「ＹＥＳ」）、信号補正部７４では、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号を補正する（ステップＳ３）。
具体的には、信号補正部７４は、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号を、基準値Ｍ（閾値）以下となるように補正する。この補正した検出信号は、軸振動異常判定部７２に入力される。つまり、センサー異常に起因して回転軸４に異常振動が生じているとは判定されないようになる。これにより、センサー５１に異常が生じている場合であっても、蒸気タービン２の運転はそのまま継続可能となる。

一方で、複数のセンサー５１の全てに異常が生じていないと判定された場合（ステップ２で「ＮＯ」）、信号入力部７０に入力されたセンサー５１の検出信号が、軸振動異常判定部７２に入力される。
軸振動異常判定部７２では、入力された検出信号に基づいて、軸振動異常判定の処理を行い（ステップ４）、上述した一連の処理を繰り返す（リターン）。軸振動異常判定部７２による軸振動異常判定の処理で軸振動が異常であると判定された場合には、例えば、制御部７１によって、蒸気タービン２が運転停止される。

上述した第一実施形態によれば、センサー異常判定部７３によって、複数のセンサー５１から出力される検出信号を比較し、複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定することができる。そのため、センサー異常により蒸気タービン２の運転を無用に停止する必要がない。したがって、蒸気タービン２の稼働率を高めることが可能となる。

上述した第一実施形態では、センサー５１に異常が生じていると判定された場合、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号を信号補正部７４で補正することができる。これにより、軸振動異常判定部７２で、センサー５１の異常に起因する検出信号の変動によって、回転軸４に異常振動が生じていると誤判定されることを低減できる。

上述した第一実施形態では、信号補正部７４は、異常が生じていると判定されたセンサー５１の検出信号を、軸振動異常判定部７２で回転軸４に異常振動が生じていると判定される基準値Ｍ以下となるように補正することができる。そのため、異常と判定されたセンサー５１の検出信号が基準値Ｍ以下となり、軸振動異常判定部７２で、センサー５１の異常に起因する検出信号の変動によって、回転軸４に異常振動が生じていると誤判定されることが抑えられる。

上述した第一実施形態では、フィルター７７や信号カット部７８によって、センサー５１の検出信号を、軸振動異常判定部７２で回転軸４に異常振動が生じていると判定される基準値Ｍ以下となるように補正することができる。そのため、スパイクノイズが生じたり直流成分が増加したりするような異常であっても、センサー５１の検出信号を基準値Ｍ以下にすることができる。

上述した第一実施形態では、複数のうちの一つ以上のセンサー５１の検出信号の変動が大きく生じ、他のセンサー５１で検出信号の変動がある一定のレベルを超えない状態のときに、変動が大きいセンサー５１に異常が生じていると判定することができる。

上述した第一実施形態では、複数のセンサー５１が、回転軸４の軸線Ｏ回りの周方向に間隔をあけて配置されている。そのため、周方向に間隔をあけて配置された複数のセンサー５１のうちの少なくとも一つに異常が生じた場合、センサー５１の異常の発生を、センサー異常判定部７３で検出することができる。

（第二実施形態）
次に、この発明に係る軸振動監視システム、回転機械の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態とセンサー部の構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図１１に示すように、蒸気タービンシステム１Ｂは、蒸気タービン２（回転機械）及び軸振動監視システム３０Ｂを備える。

軸振動監視システム３０Ｂは、センサー部５０Ｂと、軸振動監視装置６０と、を備えている。
センサー部５０Ｂは、ジャーナル軸受９の軸受台１０にそれぞれに取り付けられている。センサー部５０Ｂは、軸線Ｏ方向において定められた寸法の範囲内で離間した２以上の位置に、それぞれ複数のセンサー５１が設けられている。具体的には、この第二実施形態におけるセンサー部５０Ｂは、ジャーナル軸受９に対して、軸線Ｏ方向第一側と、軸線Ｏ方向第二側とに、それぞれ複数のセンサー５１を備えている。ここで、各センサー部５０Ｂにおいて、軸線Ｏ方向で複数のセンサー５１同士を互いに離間させる間隔は、例えば、軸受台１０の軸方向の幅寸法程度とすればよい。

ジャーナル軸受９の軸線Ｏ方向第一側と、軸線Ｏ方向第二側とで、それぞれ、複数のセンサー５１は、上記第一実施形態と同様、回転軸４の軸線Ｏ回りの周方向に間隔をあけて配置されている。また、この第二実施形態では、軸線Ｏ方向でジャーナル軸受９の軸線Ｏ方向第一側に配置されたセンサー５１と、軸線Ｏ方向第二側に配置されたセンサー５１とは、ジャーナル軸受９を基準にして軸線Ｏ方向で対称な位置に配置されている。

図１２は、第二実施形態に係る軸振動監視システムを構成する複数のセンサーを示す図である。
図１２に示すように、ジャーナル軸受９の軸線Ｏ方向第一側と、軸線Ｏ方向第二側とのそれぞれにおいて、各センサー５１は、ブラケット５２を介してジャーナル軸受９の軸受台１０に固定されている。各センサー５１は、その先端に設けられたセンサー検出部５１ａが、回転軸４の外周面に摺接、または近接するよう配置されている。各センサー５１における検出信号は、所定の微少間隔ごとに、軸振動監視装置６０に送信される。

軸振動監視装置６０は、上記第一実施形態で示した構成と同様であってもよい。この場合、いずれか一方のジャーナル軸受９に設けられた複数組（二組）のセンサー５１のうち、いずれか一つに異常が生じた場合、上記第一実施形態と同様に、異常が生じたセンサー５１からの出力信号を補正してもよい。

また、各ジャーナル軸受９に設けられた複数組（二組）のセンサー５１のうち、いずれか一つのセンサー５１に異常が生じた場合には、異常が生じたセンサー５１からの検出信号を、軸振動異常判定部７２における、回転軸４に異常振動が生じているか否かを判定に用いないように（言い換えれば、除外するように）してもよい。その場合であっても、各ジャーナル軸受９に設けられた二組のセンサー部５０では、異常が生じていないセンサー５１が残っている。さらに、ジャーナル軸受９に対し、異常が生じたセンサー５１が設けられていた側（一方）とは反対側（他方）には、異常が生じていないセンサー５１が残っている。そのため、これら異常が生じていない複数のセンサー５１の検出信号を用いることにより、測定点数が減少することを抑制できるので、振動モードの高精度な検出を行うことができる。

上述した第二実施形態の軸振動監視システム３０Ｂによれば、軸線Ｏ方向で異なる位置に、それぞれ複数のセンサー５１を設けることで、センサー部５０Ｂのセンサー５１に異常が生じた場合、軸線Ｏ方向で位置が異なる他の複数のセンサー５１の全てに異常が生じていければ、回転軸４の振動の検出を、十分な精度を維持したまま継続できる。また、異常が生じているセンサー５１の交換作業を、他のセンサー５１での検出を継続したまま行えば、センサー５１交換のために蒸気タービン２を停止させる必要も無い。したがって、蒸気タービン２の稼働率を高めることができる。また、全てのセンサー５１が正常に生じている場合、軸方向で位置が異なる複数個所で回転軸４の振動を検出できるので、より高精度な振動検出を行うことができる。

第二実施形態では、軸受台１０の軸線Ｏ方向一方側を向く面と、軸線Ｏ方向他方側を向く面とにそれぞれブラケット５２を介してセンサー５１が固定されている。そのため、ジャーナル軸受９一つ当たりに二組のセンサー５１を容易に設置することができる。

（その他の変形例）
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
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。
また、第二実施形態では、ジャーナル軸受９の軸線Ｏ方向一方側に設けられたセンサー５１の数と軸線Ｏ方向他方側に設けられたセンサー５１の数とが、同一である場合について説明したが、同一に限られない。
さらに、第二実施形態において、軸振動監視部７６（軸振動異常判定部７２及び信号補正部７４）を省略してもよい。

１、１Ｂ 蒸気タービンシステム
２ 蒸気タービン（回転機械）
３ ロータ
４ 回転軸
４ａ スラストカラー
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
１０ 軸受台
２０ ステータ
２１ ケーシング
２２ 静翼列群
２３ 静翼列
２４ 静翼
３０、３０Ｂ 軸振動監視システム
５０、５０Ｂ センサー部
５１ センサー
５１Ａ 第一センサー
５１Ｂ 第二センサー
５１ａ センサー検出部
５２ ブラケット
６０ 軸振動監視装置
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
６４ ＨＤＤ
６５ 信号受信モジュール
７０ 信号入力部
７１ 制御部
７２ 軸振動異常判定部
７３ センサー異常判定部
７４ 信号補正部
７５ 出力部
７６ 軸振動監視部
７７ フィルター
７８ 信号カット部
Ｍ 基準値
Ｏ 軸線
Ｓａ、Ｓｂ 検出信号

Claims (14)

1. 軸線回りに回転する回転軸、及び前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受を備える回転機械の軸振動監視システムであって、
   前記回転軸の振動を検出する複数のセンサーと、
   複数の前記センサーから出力される検出信号を比較し、複数の前記センサーのうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定するセンサー異常判定部と、
   複数の前記センサーから出力される検出信号と、前記センサー異常判定部の判定結果とに基づいて、前記回転軸の振動を監視する軸振動監視部と、を備える
   軸振動監視システム。
2. 前記軸振動監視部は、
   複数の前記センサーから出力される検出信号に基づいて、前記回転軸に異常振動が生じているか否かを判定する軸振動異常判定部と、
   前記センサー異常判定部で複数の前記センサーのうちの少なくとも一つに異常が生じていると判定された場合、異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号を補正する信号補正部と、を備える
   請求項１に記載の軸振動監視システム。
3. 前記信号補正部は、
   異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号を、前記軸振動異常判定部で前記回転軸に異常振動が生じていると判定される基準値以下となるように補正する、
   請求項２に記載の軸振動監視システム。
4. 前記信号補正部は、
   異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号から、定められたレベル以上の信号を除去するフィルターを備える、
   請求項２又は３に記載の軸振動監視システム。
5. 前記信号補正部は、
   異常が生じていると判定された前記センサーからの検出信号を、定めたレベル以下にカットする信号カット部を備える、
   請求項２から４の何れか一項に記載の軸振動監視システム。
6. 前記軸振動異常判定部により、前記回転軸に異常振動が生じていると判定された場合、機器異常の警報出力部を備える請求項２から５の何れか一項に記載の
   軸振動監視システム。
7. 前記センサー異常判定部は、
   複数の前記センサーからの検出信号に生じた変動のタイミングを比較することで、複数の前記センサーのうちの少なくとも一つに異常が生じているか否かを判定する、
   請求項１から６の何れか一項に記載の軸振動監視システム。
8. 複数の前記センサーは、
   前記回転軸の前記軸線を中心とした周方向に間隔をあけて配置されている、
   請求項１から７の何れか一項に記載の軸振動監視システム。
9. 複数の前記センサーは、
   前記回転軸の前記軸線方向で互いに異なる位置に配置されている、
   請求項１から８の何れか一項に記載の軸振動監視システム。
10. 前記センサーは、
    前記軸線方向で前記軸受の第一側と第二側とにそれぞれ設けられている請求項１から９の何れか一項に記載の軸振動監視システム。
11. 前記センサーは、
    前記軸線方向で前記軸受の第一側と第二側とにそれぞれ設けられ、
    前記軸振動監視部は、
    複数の前記センサーの検出信号のうち、前記異常が生じていると判定された前記センサーの検出信号を除外する
    請求項１又は２に記載の軸振動監視システム。
12. 前記軸振動監視部は、
    前記センサー異常判定部により前記軸受の第一側と第二側とのうちの一方の前記センサーに異常が生じていると判定された場合に、他方の前記センサーの検出信号を用いて前記回転軸の振動を監視する
    請求項１１に記載の軸振動監視システム。
13. 軸線回りに回転する回転軸、及び前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受を備える回転機械の軸振動監視システムであって、
    前記軸線方向で前記軸受の第一側と第二側とにそれぞれ前記回転軸の振動を検出するセンサーを有したセンサー部と、
    前記センサー部から出力される検出信号に基づいて、前記回転軸に異常振動が生じているか否かを判定する軸振動異常判定部と、を備える、
    軸振動監視システム。
14. 請求項１から１３の何れか一項に記載の軸振動監視システムと、
    軸線回りに回転する回転軸と、
    前記回転軸を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受と、を備える
    回転機械。

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