JP2598746Y2 - ロータバランス装置 - Google Patents
ロータバランス装置Info
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- JP2598746Y2 JP2598746Y2 JP1993042620U JP4262093U JP2598746Y2 JP 2598746 Y2 JP2598746 Y2 JP 2598746Y2 JP 1993042620 U JP1993042620 U JP 1993042620U JP 4262093 U JP4262093 U JP 4262093U JP 2598746 Y2 JP2598746 Y2 JP 2598746Y2
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- JP
- Japan
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- vibration
- rotor
- actuator
- balance device
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- Testing Of Balance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、タービン等の回転機械
のバランス調整に使用されるロータバランス装置に関す
る。
のバランス調整に使用されるロータバランス装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ソフトタイプのロータバランス装置の計
測（試験）回転数は、ロータ、軸受、軸受台等から成る
ロータ系の固有振動の３倍程度の回転数が設定される。
これは、計測される振動値が残留不釣り合いによる偏重
心量に相当すること、また、計測回転数が多少変動して
も振動値が変化しないこと等の理由による。
測（試験）回転数は、ロータ、軸受、軸受台等から成る
ロータ系の固有振動の３倍程度の回転数が設定される。
これは、計測される振動値が残留不釣り合いによる偏重
心量に相当すること、また、計測回転数が多少変動して
も振動値が変化しないこと等の理由による。
【０００３】図２及び図３は従来のソフトタイプのロー
タバランス装置を示したもので、１はロータ、２は軸受
台、３はストッパである。このような従来装置において
は、軸受台２が剛性の低い板ばね４に支えられているた
めロータ系の固有振動数は低く、計測回転数までロータ
の回転数を昇速するためにはこの固有振動数を越える必
要がある。
タバランス装置を示したもので、１はロータ、２は軸受
台、３はストッパである。このような従来装置において
は、軸受台２が剛性の低い板ばね４に支えられているた
めロータ系の固有振動数は低く、計測回転数までロータ
の回転数を昇速するためにはこの固有振動数を越える必
要がある。
【０００４】しかし、上述した従来装置では減衰が非常
に小さいため、その固有振動数を通過することができ
ず、従って、ストッパ（たとえば油圧式のクランプ機
構）３で軸受台２をクランプすることによりロータ系の
支持剛性を高め、固有振動数を計測回転数以上に持ち上
げておき、ロータ１を昇速（この時は固有振動数を通過
しない）し、計測回転数に到達後、クランプをゆるめ、
固有振動数を下げて正規状態としている。
に小さいため、その固有振動数を通過することができ
ず、従って、ストッパ（たとえば油圧式のクランプ機
構）３で軸受台２をクランプすることによりロータ系の
支持剛性を高め、固有振動数を計測回転数以上に持ち上
げておき、ロータ１を昇速（この時は固有振動数を通過
しない）し、計測回転数に到達後、クランプをゆるめ、
固有振動数を下げて正規状態としている。
【０００５】すなわち、ロータ系の固有振動数において
振動が大きくなることを防ぐため、軸受台にストッパ３
を取り付けており、回転上昇した後にストッパ３をゆる
め、その回転数に対する振動ベクトルを用いてバランス
を実施していた。
振動が大きくなることを防ぐため、軸受台にストッパ３
を取り付けており、回転上昇した後にストッパ３をゆる
め、その回転数に対する振動ベクトルを用いてバランス
を実施していた。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】前述した従来のソフト
タイプのロータバランス装置では、大振動を防ぐため、
数ヘルツにある剛体モードの固有振動数より高い回転数
での振動ベクトルを利用してロータのバランスを実施し
ていたため、高精度のバランスを行う上で重要である固
有振動数における振動ベクトルを用いることができなか
った。
タイプのロータバランス装置では、大振動を防ぐため、
数ヘルツにある剛体モードの固有振動数より高い回転数
での振動ベクトルを利用してロータのバランスを実施し
ていたため、高精度のバランスを行う上で重要である固
有振動数における振動ベクトルを用いることができなか
った。
【０００７】そこで、本考案は、軸受台にダンピング力
を作用させることにより、ロータ系の固有振動数におけ
る振動の振幅を許容できる範囲に抑制することを目的と
する。
を作用させることにより、ロータ系の固有振動数におけ
る振動の振幅を許容できる範囲に抑制することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本考案は、前述の課題を
解決するもので、回転機械のバランス調整に使用される
ソフトタイプのロータバランス装置において、軸受台の
振動を検出するセンサと、バランス対象となるロータの
不釣り合い振動の振幅を制御するアクチュエータと、前
記センサの検出信号を受けて前記アクチュエータの作動
を制御するコントローラとを具備し、ロータ系の固有振
動数における振動の振幅を所定の許容範囲内に抑制する
ように構成したことを特徴とするロータバランス装置で
ある。
解決するもので、回転機械のバランス調整に使用される
ソフトタイプのロータバランス装置において、軸受台の
振動を検出するセンサと、バランス対象となるロータの
不釣り合い振動の振幅を制御するアクチュエータと、前
記センサの検出信号を受けて前記アクチュエータの作動
を制御するコントローラとを具備し、ロータ系の固有振
動数における振動の振幅を所定の許容範囲内に抑制する
ように構成したことを特徴とするロータバランス装置で
ある。
【０００９】
【作用】前述の手段によれば、軸受台の振動をセンサで
検出し、この信号を基にアクチュエータをコントローラ
により微分制御することで、軸受台にダンピング力を作
用させることができる。このダンピング力により、ロー
タ系の固有振動数における振動の振幅は所定の許容範囲
内に抑制される。
検出し、この信号を基にアクチュエータをコントローラ
により微分制御することで、軸受台にダンピング力を作
用させることができる。このダンピング力により、ロー
タ系の固有振動数における振動の振幅は所定の許容範囲
内に抑制される。
【００１０】
【実施例】本考案によるロータバランス装置の一実施例
を図１に示して説明する。なお、従来例と同一の部分に
は同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
を図１に示して説明する。なお、従来例と同一の部分に
は同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１１】図１において、２は軸受台、４は板ばねを
示しており、バランスを行う際にはロータ１（図２参
照）を軸受及び軸受台２で支持し、たとえばロータ１を
約８００ｒｐｍまで回転上昇させる。ソフトタイプのロ
ータバランス装置においては、軸受台２が剛性の低い板
ばね４で支えられているため、ロータ１、軸受台２、板
ばね４等で構成される系の固有振動数は低く、回転上昇
する過程でこれを通過することになる。その際、何の制
御もない場合は振動が大きくなり、通過が不可能にな
る。
示しており、バランスを行う際にはロータ１（図２参
照）を軸受及び軸受台２で支持し、たとえばロータ１を
約８００ｒｐｍまで回転上昇させる。ソフトタイプのロ
ータバランス装置においては、軸受台２が剛性の低い板
ばね４で支えられているため、ロータ１、軸受台２、板
ばね４等で構成される系の固有振動数は低く、回転上昇
する過程でこれを通過することになる。その際、何の制
御もない場合は振動が大きくなり、通過が不可能にな
る。
【００１２】そこで、本考案では、上述したソフトタイ
プのロータバランス装置に、軸受台２の振動を検出する
センサ５と、バランス対象となるロータ１の不釣り合い
振動の振幅を制御する加振用のアクチュエータ６と、セ
ンサ５の検出信号を受けてアクチュエータ６の作動を制
御するコントローラ７とを設け、パワーアンプ８を介し
て加振用のアクチュエータ６を作動させることによっ
て、軸受台２にダンピングを付加するように構成してあ
る。
プのロータバランス装置に、軸受台２の振動を検出する
センサ５と、バランス対象となるロータ１の不釣り合い
振動の振幅を制御する加振用のアクチュエータ６と、セ
ンサ５の検出信号を受けてアクチュエータ６の作動を制
御するコントローラ７とを設け、パワーアンプ８を介し
て加振用のアクチュエータ６を作動させることによっ
て、軸受台２にダンピングを付加するように構成してあ
る。
【００１３】センサ５としては、過電流式変位計や導電
型振動計等を使用でき、検出した振動の信号はコントロ
ーラ７に入力する。次に、加振用のアクチュエータ６と
しては、たとえばＥ型鉄心の中央部にコイルを巻き付
け、コイルに電流を流すことにより電磁石にし、磁場を
生成することにより、コントローラ７からの制御信号に
比例した力を軸受台２に作用させるような構造がある。
また、コントローラ７は、センサ５により検出された振
動変位波形をＡ／Ｄ変換し、振動変位に対し９０度進め
た振動速度信号を生成する（センサ５に導電型振動計を
用いた場合は振動速度を検出するため速度信号生成は不
要となる）と共に信号レベルを変換し、Ｄ／Ａ変換によ
りアナログ信号として、アクチュエータ６を作動させる
ように構成すればよい。なお、コントローラ７は、セン
サ５で検出された振動波形からアクチュエータ６を作動
させる制御信号を生成するものであり、この機能を満た
すものであれば、コンピュータ又は専用機器のいずれで
もよい。
型振動計等を使用でき、検出した振動の信号はコントロ
ーラ７に入力する。次に、加振用のアクチュエータ６と
しては、たとえばＥ型鉄心の中央部にコイルを巻き付
け、コイルに電流を流すことにより電磁石にし、磁場を
生成することにより、コントローラ７からの制御信号に
比例した力を軸受台２に作用させるような構造がある。
また、コントローラ７は、センサ５により検出された振
動変位波形をＡ／Ｄ変換し、振動変位に対し９０度進め
た振動速度信号を生成する（センサ５に導電型振動計を
用いた場合は振動速度を検出するため速度信号生成は不
要となる）と共に信号レベルを変換し、Ｄ／Ａ変換によ
りアナログ信号として、アクチュエータ６を作動させる
ように構成すればよい。なお、コントローラ７は、セン
サ５で検出された振動波形からアクチュエータ６を作動
させる制御信号を生成するものであり、この機能を満た
すものであれば、コンピュータ又は専用機器のいずれで
もよい。
【００１４】ところで、１自由度系の振動応答は、減衰
（ダンピング）ζが小さいほど大きな振幅値となる。通
常のバランサはダンピングがほとんどなく、ζは０.０
０５程度であり、振幅値は１００倍程度となる。ダンピ
ングζは、下記の振動方程式（数式１）における振動変
位ｘを１階微分した速度項に比例する。
（ダンピング）ζが小さいほど大きな振幅値となる。通
常のバランサはダンピングがほとんどなく、ζは０.０
０５程度であり、振幅値は１００倍程度となる。ダンピ
ングζは、下記の振動方程式（数式１）における振動変
位ｘを１階微分した速度項に比例する。
【数１】ｍｘ＋ｃｘ＋ｋｘ＝Ｆsinωt
【００１５】本考案では、センサ５で検出された振動変
位の時刻歴波形をコントローラ７で集録し、微分演算を
行い、生成された速度比例波形によってパワーアンプ８
を介して加振用のアクチュエータ６を作動させ、軸受台
２にダンピングを付加している。すなわち、振動変位波
形を一定時間間隔Δｔでサンプリングし、次式（数式
２）の演算を順次行うことにより速度波形を形成してい
る。
位の時刻歴波形をコントローラ７で集録し、微分演算を
行い、生成された速度比例波形によってパワーアンプ８
を介して加振用のアクチュエータ６を作動させ、軸受台
２にダンピングを付加している。すなわち、振動変位波
形を一定時間間隔Δｔでサンプリングし、次式（数式
２）の演算を順次行うことにより速度波形を形成してい
る。
【数２】（Ｖi−Ｖi-1）／Δｔ＝Ｅi
【００１６】このような制御を実施することにより、ア
クチュエータ６を作動させない状態ではダンピングが小
さいため振動が収まるのに長時間を要していたものが、
アクチュエータ６の作動によって十分なダンピング力を
得られるようになり、急激な振動の収束を可能にする。
すなわち、十分なダンピング力を付加することにより、
ロータ系の固有振動数における振動の振幅を所定の許容
範囲内に抑制することができるようになる。
クチュエータ６を作動させない状態ではダンピングが小
さいため振動が収まるのに長時間を要していたものが、
アクチュエータ６の作動によって十分なダンピング力を
得られるようになり、急激な振動の収束を可能にする。
すなわち、十分なダンピング力を付加することにより、
ロータ系の固有振動数における振動の振幅を所定の許容
範囲内に抑制することができるようになる。
【００１７】
【考案の効果】前述した本考案を適用することにより、
固有振動においても、振幅を許容範囲内に抑制すること
ができる。従って固有振動数よりも十分に高い回転数に
おける振動ベクトルを用いていた従来のバランス装置に
比べて、同じアンバランスに対して数倍大きな応答を示
す固有振動数における振動ベクトルを利用することが可
能となる。このことにより、バランス作業に要する時間
を大幅に短縮することができるだけでなく、最終的なバ
ランス精度を向上させることも可能になる。
固有振動においても、振幅を許容範囲内に抑制すること
ができる。従って固有振動数よりも十分に高い回転数に
おける振動ベクトルを用いていた従来のバランス装置に
比べて、同じアンバランスに対して数倍大きな応答を示
す固有振動数における振動ベクトルを利用することが可
能となる。このことにより、バランス作業に要する時間
を大幅に短縮することができるだけでなく、最終的なバ
ランス精度を向上させることも可能になる。
【図１】本考案によるロータバランス装置の一実施例を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図２】ロータバランス装置の概要を示す側面図であ
る。
る。
【図３】従来のロータバランス装置を示す正面（図２の
Ａ矢視）図である。
Ａ矢視）図である。
１ ロータ ２ 軸受台 ３ ストッパ ４ 板ばね ５ センサ ６ アクチュエータ ７ コントローラ ８ パワーアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 1/00 - 25/36 G01M 1/16
Claims (1)
- 【請求項１】回転機械のバランス調整に使用されるソフ
トタイプのロータバランス装置において、軸受台の振動
を検出するセンサと、バランス対象となるロータの不釣
り合い振動の振幅を制御するアクチュエータと、前記セ
ンサの検出信号を受けて前記アクチュエータの作動を制
御するコントローラとを具備し、ロータ系の固有振動数
における振動の振幅を所定の許容範囲内に抑制するよう
に構成したことを特徴とするロータバランス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993042620U JP2598746Y2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ロータバランス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993042620U JP2598746Y2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ロータバランス装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH078505U JPH078505U (ja) | 1995-02-07 |
| JP2598746Y2 true JP2598746Y2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=12641071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993042620U Expired - Fee Related JP2598746Y2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ロータバランス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2598746Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108227773A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-29 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种透平机械汽缸振动闭环控制结构及其调节方法 |
-
1993
- 1993-07-08 JP JP1993042620U patent/JP2598746Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH078505U (ja) | 1995-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990518 |
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