JP2716818B2 - 振動検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は振動検出装置に係り、特に回転軸等の振動量
を検出する振動検出装置に関する。

（従来の技術） 一般に、蒸気タービン等の回転機械における回転軸や
軸受台等は運転中に所定以上の振動が生ずると、蒸気タ
ービンの性能の低下したり機械的損傷を招く。

そのため、これ等回転機械の回転軸や軸受台等にはこ
の振動を検出する振動検出装置が設けられ回転軸等の振
動が常時監視されている。

この振動検出装置として、従来、第５図に示すような
ものが使用されている。

すなわち、図示しない回転機械の回転軸や軸受台等に
は機械的振動を検出する振動検出器10が取付けられてい
る。この振動検出器10には図示しないが機械的振動を電
気的信号に変換する信号変換器が内臓されており、この
機械的振動は通常交流の電気的信号e1として取り出され
る。この交流信号e1は、整流器とコンデンサ等からなる
整流・平滑回路11に送られ、リップル成分が除去された
直流信号e2にされる。この直流信号e2は増幅器12に送ら
れ、図示しない測定器の測定レンジ幅である０〜4vdcの
範囲の直流信号e8に増幅される。この直流信号e8は測定
器の読み、指示等を正確にするため、零値が移行され
る。すなわち、測定レンジ０〜4vdcを全体的に1vdc上昇
させる加算回路13に送られ、出力信号e9の測定レンジを
１〜5vdcとした統一基準信号にされる。

かかる振動検出装置は振動が小さい場合や緩やかな場
合には、回転軸等の振動がそのまま統一基準信号として
検出される。この関係を第６図（ａ）乃至（ｅ）により
説明すると、振動検出器10の交流信号e1は、振動量が増
大するとともに交流検出信号も増大する（第６図
（ａ））。この交流信号は整流・平滑回路11によりリッ
プル成分が除去され（第６図（ｂ））、直流信号e2にさ
れる（第６図（ｃ））。この直流信号e2が増幅器12で０
〜4vdcの範囲に直流信号e8に増幅され（第６図
（ｄ））、加算回路13で１〜5vdcの統一基準信号egにさ
れて測定器により回転軸等の振動が測定される（第６図
（ｅ））。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような振動検出装置において回転軸等
の機械的振動が所定以上の大きな値になると、振動検出
器10等の特性から機械的振動が正確に電気的信号に変換
されず、増幅器、加算器を介して取り出される出力信号
に誤差を生じる問題がある。

すなわち、第７図（ａ）において、振動検出器10によ
り検出される回転軸の振動量がpo以上の値になると振動
量に対する理想的な交流信号e1が実際にはea1のような
特性となり理想的なものとの間に誤差を生じる。この誤
差は機械的振動を検出するセンサ、例えば、接触片が永
久磁石あるいはコイルを駆動し、コイルに交流電力を誘
起させる場合、接触片の振動が永久磁石あるいはコイル
に正確に追従できないために生じるものである。

この誤差信号は、整流・平滑回路（第７図（ｂ））、
直流信号（第７図（ｃ））、増幅された直流信号（第７
図（ｄ））、統一基準信号（第７図（ｅ））でも追従し
て生じ、回転機械の回転軸等の振動が正確に測定できな
くなる。

そこで、本発明の目的は回転機械の回転軸等の振動を
誤差なく検出するようにした振動検出器を得るにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、回転機械の回転軸あるいは軸受台等の振動
を検出し、これを電気信号に変換する振動検出器と、こ
の振動検出器が検出した電気信号を整流・平滑し直流信
号に変換する整流・平滑回路と、前記振動検出器に含ま
れる誤差成分に相当する電気信号を直流補正信号として
発生する補正信号発生器と、前記振動検出器が転軸ある
いは軸受台等から所定以上の機械的振動を受けたとき、
前記整流・平滑回路が変換した前記振動検出器の直流信
号とともに前記補正信号発生器が発生する直流補正信号
とを加算する第１の加算回路と、この第１の加算回路が
加算した直流信号と直流補正信号とを測定レンジまで上
昇し統一基準信号を発生する第２の加算回路とを具備す
るようにしたものである。

（作 用） 回転機械等が回転されると、その回転軸が振動しなが
ら回転する。また、この回転軸の振動は軸受台にも伝達
される。これ等振動は振動検出器により検出され、電気
信号に変換されて後、測定器により測定される。

このような機械的振動の測定において、振動検出器に
より検出される機械的振動が大きくなると、機械的振動
が正確に電気信号に変換できなくなり誤差信号を発生す
る。

この誤差信号を有する電気信号を直流信号に変換し、
この直流信号を直流補正信号により補正し、機械的振動
の大小に拘らず正確な電気信号としてとして取り出す。

（実施例） 以下本発明振動検出装置の一実施例を添附図面につい
て説明する。なお、本発明振動検出装置と第５図乃至第
７図に示した振動検出装置と同一部分は同一符号をもっ
て説明しその詳細な説明は省略する。

第１図に示す振動検出装置において、振動検出器10か
らの検出交流信号e1を整流・平滑回路11を介して直線性
補正装置20の増幅器21、補正信号発生器である補正増幅
器22および出力信号発生回路であるコンパレータ23の入
力端子21a,22aおよび23aに送る。

増幅器21が整流・平滑回路11からの直流信号e2を受け
ると、この直流信号e2を直流信号e4に増幅し第１の加算
器24に送る。

前記補正増幅器22は使用する振動検出器10の特性から
定まる直流補正信号e5が蓄積記憶されている。この直流
補正信号e5は回転機械の振動量が少ないときは小さく、
大きくなると暫時増大する信号である。一般的には第２
図（ｄ）の直流信号e5で示す直線的な信号であるが、曲
線的に増大するものもある。この補正増幅器22の出力端
子にはコンパレータ23の出力信号により作動される開閉
器26が接続され、開閉器26を閉じると補正増幅器22から
の直流補正信号e5を第１の加算器24に送るようになって
いる。

コンパレータ23は整流・平滑回路11の直流信号e2を受
けると、設定器の設定値e3と比較される。直流信号e2が
設定値e3より大きな値になると、コンパレータ23から出
力信号を発生させ前記開閉器26を閉じるようになってい
る。

この設定値e3は振動検出器10の電気的、機械的な特性
等から実験的に求められる。すなわち、この設定e3は振
動検出器10の回転軸等による機械的振動が正確に電気信
号に変換されなくなり誤差信号を発生したときの値から
求める。

電気信号e2が設定値e3に達すると、コンパーレタ23か
ら出力信号を発生する。この出力信号とより前記開閉器
26を閉じ、補正増幅器22から補正信号を第１の加算器24
に送る。

第１の加算器24では前記直流信号e4と直流補正信号e5
とを加算し、機械的振動を正確な直流信号e6に補正す
る。この補正信号e6を第２の加算器25に送り、測定レン
ジを1vdc上昇し統一基準信号e7とする。

これ等の関係を第２図により説明する。すなわち、振
動検出器10により検出した交流信号e1は、第２図（ａ）
のように回転機械の振動量が大きくなると、交流出力信
号も増大する。この振動量が例えばpo点以上になると、
振動検出器10が検出する機械的振動を正確に電気信号に
変換できない電気信号すなわち誤差信号efとなる。第２
図（ａ））。この誤差信号efを含む交流信号e1を整流
し、リップルを除去した直流信号e2として増幅器21とと
もに補正増幅器22、コンパレータ23に送る。

増幅器21が直流信号e2を受けると、この直流信号e2を
直流信号e4に増幅しこれを第１の加算器24に送る。

コンパレータ23が直流信号e2を受けるとこの直流信号
e2と設定値e3とが比較される。この比較により直流信号
e2が設定値e3より大きくなったとき、すなわち、誤差信
号efが発生したとき、コンパレータ23から出力信号を発
生する。この出力信号が発生すると開閉器26を閉じ、前
記補正増幅器22に蓄積記憶した直流補正信号e5を第１の
加算器24に送る。

第１の加算器24が補正信号e5を受けると、この補正信
号e5が前記増幅器21が増幅した増幅信号e4と加算され、
この加算信号e6が機械的振動に比例する直線性をもった
正確な直流信号となる（第２図（ｅ））。この直流信号
e6を第２の加算器25に送り、測定レンジを1vdc上昇し統
一基準信号e7として測定器により測定する（第２図
（ｆ））。

このようにして回転機械の回転軸、軸受台の機械的振
動が直流信号と直流補正信号との加算値により正確、か
つ、簡単に検出できる。

第３図は第１図の振動検出器の他の実施例を示すもの
である。基本的には第１図の振動検出器と同様である。

ただ、回転機械の振動を検出する振動検出器が異なっ
た場合に、その振動検出器に適合するように補正増幅器
32には調整器32mを、また、コンパレータ33には設定値
の調整器33mが設けられ、補正増幅器32の補正信号およ
びコンパレータ33の設定値を調整できるようにしたもの
である。

第４図は、第３図の補正増幅器32の補正特性の調整方
法（第４図（ａ））、コンパレータ33の設定値の調整方
法（第４図（ｂ））を示す説明図である。

このようにすると、使用する振動検出器が異なって
も、都度調整して機械的振動を誤差なく正確に検出する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明振動検出装置によれば回転機械の回転軸あるい
は軸受台等の振動を検出し、これを電気信号に変換する
振動検出器と、この振動検出器が検出した電気信号を整
流・平滑し直流信号に変換する整流・平滑回路と、前記
振動検出器に含まれる誤差成分に相当する電気信号を直
流補正信号として発生する補正信号発生器と、前記振動
検出器が転軸あるいは軸受台等から所定以上の機械的振
動を受けたとき、前記整流・平滑回路が変換した前記振
動検出器の直流信号とともに前記補正信号発生器が発生
する直流補正信号とを加算する第１の加算回路と、この
第１の加算回路が加算した直流信号と直流補正信号とを
測定レンジまで上昇し統一基準信号を発生する第２の加
算回路とを具備したから、機械的振動が大きくなって誤
差信号を発生するようなことがあっても振動検出器が検
出し誤差信号を含む直流信号を補正信号発生器が記憶し
た補正直流信号により補正し、機械的振動を正確、か
つ、簡単に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明振動検出装置の主要部を示す電気的ブ
ロック線図、第２図は第１図に示した振動検出装置の動
作特性を説明する説明図、第３図は、第１図に示した振
動検出装置の他の変形実施例を示す電気的ブロック線
図、第４図は第３図に示した振動検出装置の動作特性を
説明する説明図、第５図は、従来の振動検出装置を示す
電気的ブロック線図、第６図および第７図は、第５図に
示した振動検出装置の動作特性を説明する説明図であ
る。 10……振動検出器、11……整流・平滑回路、12……増幅
器、13……加算器、20……直線性補正装置、21……増幅
器、22……補正増幅器、23……コンパレータ、24……第
１の加算器、25……第２の加算器、26……開閉器、32…
…補正増幅器、32m……調整器、33……コンパレータ、3
3m……調整設定器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転機械の回転軸あるいは軸受台等の振動
   を検出し、これを電気信号に変換する振動検出器と、 この振動検出器が検出した電気信号を整流・平滑し直流
   信号に変換する整流・平滑回路と、 前記振動検出器に含まれる誤差成分に相当する電気信号
   を直流補正信号として発生する補正信号発生器と、 前記振動検出器が転軸あるいは軸受台等から所定以上の
   機械的振動を受けたとき、前記整流・平滑回路が変換し
   た前記振動検出器の直流信号とともに前記補正信号発生
   器が発生する直流補正信号とを加算する第１の加算回路
   と、 この第１の加算回路が加算した直流信号と直流補正信号
   とを測定レンジまで上昇し統一基準信号を発生する第２
   の加算回路と、 を具備したことを特徴とする振動検出装置。