JP2596885B2 - 回転機械の開放型羽根の振れ監視装置 - Google Patents

回転機械の開放型羽根の振れ監視装置

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JP2596885B2
JP2596885B2 JP5125251A JP12525193A JP2596885B2 JP 2596885 B2 JP2596885 B2 JP 2596885B2 JP 5125251 A JP5125251 A JP 5125251A JP 12525193 A JP12525193 A JP 12525193A JP 2596885 B2 JP2596885 B2 JP 2596885B2
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恒也 杉谷
剛 杉本
裕 増島
理 香田
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社団法人河川ポンプ施設技術協会
株式会社電業社機械製作所
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転機械の開放型羽根
の振れを運転状態において監視する回転機械の開放型羽
根の振れ監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の回転機械にあっては、軸受ハウジ
ング部に振動センサを付設し、振動振幅や振動速度およ
び振動加速度等の大きさから、回転機械の状態の良否が
推測判定されている。または、回転軸に近接させて軸と
直交する面内で相対的な直角2方向に2個のギャップセ
ンサを設け、回転軸とギャップセンサの間の距離の変化
から回転機械の状態の良否が推測されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとき従来の回
転機械の状態の良否の判定方法にあっては、回転機械の
内部で生ずる流体力学的または機械的原因による回転体
の挙動を外部でとらえようとするものであり、異常振動
が発生したときにその原因究明は推定の域を出ない。そ
して、立軸ポンプ等のごとく回転機械自体は床下の水中
にあり、床上部分にある回転軸から振動の検出がなされ
る場合には、立軸ポンプの据え付け状態により異なった
振動が生じ、しかも床によって振動が減衰されるなどに
より、原因究明は困難である。
【0004】本発明は、上述のごとき事情に鑑みてなさ
れたもので、運転状態で開放型羽根の振れ量を直接的に
測定するようにした回転機械の開放型羽根の振れ監視装
置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の回転機械の開放型羽根の振れ監視装置
は、回転機械の開放型羽根の回転面に近接した位置で前
記開放型羽根に向けて配設したギャップセンサと、この
ギャップセンサの前記開放型羽根に対向する感受面を覆
う非磁性体のセラミックスと、前記ギャップセンサの前
を前記開放型羽根が通過する際に前記ギャップセンサか
ら出力される出力信号の各波形のピーク値を検出するピ
ーク値検出手段と、前記開放型羽根が1回転する間の前
記出力信号のピーク値の最大値と最小値の差を算出する
振れ量演算手段と、を備えて構成される。
【0006】そして、前記ピーク値検出手段を、前記ギ
ャップセンサから出力される出力信号の波形をサンプリ
ングならびにA/D変換するA/D変換手段と、このA
/D変換手段から出力される離散量データを平滑化微分
する平滑化微分手段と、この平滑化微分値が零となる離
散量データを中心としてその前後でサンプリングされた
複数個の離散量データの大きさを比較して各波形におけ
るピーク値を特定する比較手段と、を備えて構成しても
良い。
【0007】また、前記ギャップセンサの前を前記開放
型羽根が通過する際に前記ギャップセンサから出力され
る出力信号の波形のピーク値の大きさより低いしきい値
を設定し、このしきい値より低い信号に対して前記ピー
ク値検出手段が動作しないように制御する動作制御手段
を備えて構成することもできる。
【0008】
【作用】請求項1記載の回転機械の開放型羽根の振れ監
視装置にあっては、ギャップセンサから出力される出力
信号の波形のピーク値の大小の差により、開放型羽根と
ギャップセンサの間のギャップの変化、すなわち開放型
羽根の振れ量が直接的に検出し得る。しかも、ギャップ
センサの開放型羽根に対向する感受面を非磁性体のセラ
ミックスで覆うので、覆うことによりギャップセンサか
らの出力信号に影響を与えることなく、ギャップセンサ
の感受面を流体による摩耗から保護し得る。
【0009】そして、請求項2記載の回転機械の開放型
羽根の振れ監視装置にあっては、出力信号がA/D変換
された離散量データに対して平滑化微分を行なうこと
で、出力信号の波形のピーク値を容易にディジタル処理
によって検出し得る。
【0010】また、請求項3記載の回転機械の開放型羽
根の振れ監視装置にあっては、しきい値より低いレベル
の雑音等に対してピーク値検出手段が動作しないので、
雑音の波形のピーク値が最小値として誤って検出される
ことがない。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図5を
参照して説明する。図1は、本発明の回転機械の開放型
羽根の振れ監視装置の一実施例のブロック回路図であ
り、図2は、ギャップセンサの出力信号の波形図であ
り、図3(a)は、図2の波形の離散量データによる波
形図であり、図3(b)は、(a)の離散量データを平
滑化微分した微分値の波形図であり、図4は、本発明の
回転機械の開放型羽根の振れ監視装置の動作を説明する
フローチャートであり、図5は、ギャップセンサの感受
面をセラミックスで覆った要部断面図である。
【0012】まず、図1において、立軸ポンプや斜流ポ
ンプ等の回転機械の開放型羽根10の回転面に僅かなギ
ャップg(例えば1mm)を設けてギャップセンサ12
が配設される。このギャップセンサ12の出力信号は、
増幅手段14で適宜に増幅されてA/D変換手段16に
与えられる。このA/D変換手段16において、出力信
号は適宜なサンプリング周期(例えば96μs)でサン
プリングされてA/D変換される。さらに、このA/D
変換されて得られた離散量データが、動作制御手段18
と平滑化微分手段20と比較手段22および表示手段2
4にそれぞれ与えられる。動作制御手段18にあって
は、ギャップセンサ12の前に開放型羽根10が通過す
る際に出力される通常の出力信号の波形のピーク値の大
きさより低いしきい値Vrefが与えられ、このしきい
値Vref以上のレベルのピーク値を有する波形が選択
される。そして、しきい値Vref以上のピーク値の波
形が選択されたときにその旨の信号が、平滑化微分手段
20に与えられる。平滑化微分手段20は、しきい値V
ref以上のピーク値を有する出力信号の図3(a)の
ごとき離散量データからなる波形を平滑化微分し、図3
(b)のごとくその微分値が零となる離散量データk
(0)を検出する。この微分値が零となる離散量データ
k(0)が比較手段22に与えられる。なお、動作制御
手段18からしきい値Vref以上の旨の信号がなけれ
ば、平滑化微分手段20は、出力信号の波形を平滑化微
分することがない。比較手段22は、微分値が零となる
離散量データk(0)の前後でサンプリングされた複数
個の離散量データ(例えばk(0)とこれの前と後に3
個ずつの計7個)の大きさを比較し、最も大きいものを
ピーク値の離散量データとする。図3の例にあっては、
離散量データk(−1)がピーク値である。このピーク
値の離散量データk(−1)がピーク値記憶手段26に
与えられ、開放型羽根10が1回転する間にギャップセ
ンサ12から出力される出力信号の全ての波形のピーク
値の離散量データが記憶される。さらに、最大最小特定
手段28により、ピーク値記憶手段26に記憶された開
放型羽根10が1回転する間のピーク値のなかで最大値
(図2のMAX)と最小値(図2のMIN)のピーク値
となる離散量データがそれぞれ特定される。そして、差
演算手段30により、ピーク値の最大値と最小値の差
(図2の△)が演算され、表示手段24に与えられる。
表示手段24により、ピーク値の最大値と最小値の差
(△)とともに、出力信号の波形が適宜に表示される。
【0013】上記A/D変換手段16と動作制御手段1
8と平滑化微分手段20と比較手段22とピーク値記憶
手段26と最大最小特定手段28および差演算手段30
は、コンピュータ32によりソフト的処理がなされる。
そして、A/D変換手段16と動作制御手段18と平滑
化微分手段20および比較手段22により、ピーク値検
出手段が形成され、ピーク値記憶手段26と最大最小特
定手段28および差演算手段30により、振れ量演算手
段が形成される。なお、A/D変換手段16は、コンピ
ュータ32の外部に設けられていても良い。
【0014】また、本発明の回転機械の開放型羽根の振
れ監視装置にあっては、ギャップセンサ12の感受面の
流体による摩耗を防いでギャップgの維持を図るため
に、図5のごとく、ギャップセンサ12の感受面12a
が非磁性体のセラミックス40で覆われている。このセ
ラミックス40で感受面12aが覆われたギャップセン
サ12は、ケーシング42に穿設した孔に嵌合されて開
放型羽根10に臨むように配置される。また、ギャップ
センサ12は、リティナー44に収納され、ギャップセ
ンサ12とセラミックス40およびリティナー44が、
エポキシ樹脂46の充填により一体化される。さらに、
一体化されたリティナー44とケーシング42との間に
は、Oリング48が配設されて水密構造が形成される。
【0015】かかる構成において、以下本発明の回転機
械の開放型羽根の振れ監視装置の動作を図4を参照して
説明する。まず、ギャップセンサ12の出力信号をサン
プリングしてデータの取り込みがなされ(ステップ
)、さらにA/D変換されて離散量データが出力され
る(ステップ)。そして、この離散量データがしきい
値Vrefより大きいレベルにあるか否かが動作制御手
段18で判別され、大きいレベルの波形のみが選択され
る(ステップ)。このしきい値Vrefより低いレベ
ルであれば、それはギャップセンサ12の前を開放型羽
根10が通過することで出力された出力信号でなく、雑
音とみなされる。
【0016】そして、しきい値以上の大きさの離散量デ
ータからなる波形が平滑化微分手段20により平滑化微
分される(ステップ)。この平滑化微分にあっては、
図3(a)のごとく波形がピーク値の離散量データk
(−1)を挟んで対称でない場合は、図3(b)のごと
く、ピーク値以外の離散量データk(0)で微分値が零
となる場合がある。しかし、この微分値が零となる前後
の狭い範囲内でサンプリングされた離散量データがピー
ク値となることが知られている。そこで、比較手段22
で微分値が零となる離散量データk(0)とその前後の
3個ずつの計7個の離散量データk(−3)〜k(3)
の大きさを比較してそのうちの最大の離散量データk
(−1)をピーク値と特定し(ステップ)、このピー
ク値がピーク値記憶手段26に記憶される。このステッ
プ,,の処理が、開放型羽根10が1回転する間
にギャップセンサ12から出力される出力信号の全ての
波形につき行なわれるまで繰り返される。全ての波形処
理が終了すると(ステップ)、最大最小特定手段28
によりピーク値記憶手段26に記憶されたピーク値が読
み出され、そのうちの最大値(図2のMAX)と最小値
(図2のMIN)が特定される。さらに、この最大値
(MAX)と最小値(MIN)の差(図2の△)が差演
算手段30により演算される(ステップ)。そして、
この差(△)が開放型羽根10の振れ量として表示手段
24で表示され(ステップ)、動作が終了する。
【0017】なお、開放型羽根10がギャップセンサ1
2の前を通過する間以外で、ギャップセンサ12から図
2に示すごとき雑音等が出力されないならば、図1から
動作制御手段18が省かれ、図4からステップが省か
れても良い。
【0018】そして、上記実施例にあっては、コンピュ
ータ32によりディジタル処理を行なうためにギャップ
センサ12の出力信号をA/D変換手段16によりA/
D変換しているが、アナログ処理できるならば、A/D
変換手段16が不用であることは勿論である。さらに、
コンピュータ32のソフト的処理に代えて、その一部ま
たは全部をハード的処理で行なっても良い。そしてさら
に、ギャップセンサ12は、オービット軌跡(リサージ
ュ図形)表示のために回転体に対して直交してまたは対
向する相対位置に設けられた2個のギャップセンサのい
ずれか一方を兼用させることもできる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転機械
の開放型羽根の振れ監視装置は構成されているので、以
下のごとき格別な効果を奏する。
【0020】請求項1記載の回転機械の開放型羽根の振
れ監視装置にあっては、開放型羽根とギャップセンサの
間に設けられたギャップの変化を直接的に検出するの
で、開放型羽根の振れ量を直接検出することができ、異
常振動等の原因究明が確実かつ容易である。しかも、ギ
ャップセンサの感受面がセラミックスで覆われているの
で、ギャップセンサが流体により摩耗することがなく、
開放型羽根とギャップセンサの間のギャップを一定に維
持することができ、それだけ開放型羽根の振れ量の測定
精度が長年月維持することができ、実用上きわめて有益
である。
【0021】そして、請求項2記載の回転機械の開放型
羽根の振れ監視装置にあっては、ギャップセンサの出力
信号をディジタル信号として処理するので、コンピュー
タ等により迅速に開放型羽根の振れ量を演算することが
でき、振れ状況をリアルタイムで監視することができ
る。
【0022】また、請求項3記載の回転機械の開放型羽
根の振れ監視装置にあっては、ギャップセンサの出力信
号等に重畳される虞のある雑音が排除されるので、雑音
により振れ量が誤って演算されることがなく、本発明の
回転機械の開放型羽根の振れ監視装置の信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転機械の開放型羽根の振れ監視装置
の一実施例のブロック回路図である。
【図2】ギャップセンサの出力信号の波形図である。
【図3】(a)は、図2の波形の離散量データによる波
形図であり、(b)は、(a)の離散量データを平滑化
微分した微分値の波形図である。
【図4】本発明の回転機械の開放型羽根の振れ監視装置
の動作を説明するフローチャートである。
【図5】ギャップセンサの感受面をセラミックスで覆っ
た要部断面図である。
【符号の説明】
10 開放型羽根 12 ギャップセンサ 12a 感受面 16 A/D変換手段 18 動作制御手段 20 平滑化微分手段 22 比較手段 26 ピーク値記憶手段 28 最大最小特定手段 30 差演算手段 40 セラミックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増島 裕 静岡県三島市緑町10番24号 株式会社電 業社機械製作所三島事業所内 (72)発明者 香田 理 静岡県三島市緑町10番24号 株式会社電 業社機械製作所三島事業所内 (56)参考文献 特開 昭56−10202(JP,A) 特開 昭51−64948(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転機械の開放型羽根の回転面に近接し
    た位置で前記開放型羽根に向けて配設したギャップセン
    サと、このギャップセンサの前記開放型羽根に対向する
    感受面を覆う非磁性体のセラミックスと、前記ギャップ
    センサの前を前記開放型羽根が通過する際に前記ギャッ
    プセンサから出力される出力信号の各波形のピーク値を
    検出するピーク値検出手段と、前記開放型羽根が1回転
    する間の前記出力信号のピーク値の最大値と最小値の差
    を算出する振れ量演算手段と、を備えて構成したことを
    特徴とする回転機械の開放型羽根の振れ監視装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の回転機械の開放型羽根の
    振れ監視装置において、前記ピーク値検出手段を、前記
    ギャップセンサから出力される出力信号の波形をサンプ
    リングならびにA/D変換するA/D変換手段と、この
    A/D変換手段から出力される離散量データを平滑化微
    分する平滑化微分手段と、この平滑化微分値が零となる
    離散量データを中心としてその前後でサンプリングされ
    た複数個の離散量データの大きさを比較して各波形にお
    けるピーク値を特定する比較手段と、を備えて構成した
    ことを特徴とする回転機械の開放型羽根の振れ監視装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の回転機械の開放
    型羽根の振れ監視装置において、前記ギャップセンサの
    前を前記開放型羽根が通過する際に前記ギャップセンサ
    から出力される出力信号の波形のピーク値の大きさより
    低いしきい値を設定し、このしきい値より低い信号に対
    して前記ピーク値検出手段が動作しないように制御する
    動作制御手段を備えて構成したことを特徴とする回転機
    械の開放型羽根の振れ監視装置。
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