JP3073565B2 - 既知のタービン翼振動情報を含むシミレーション信号発生装置 - Google Patents
既知のタービン翼振動情報を含むシミレーション信号発生装置Info
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- JP3073565B2 JP3073565B2 JP03244671A JP24467191A JP3073565B2 JP 3073565 B2 JP3073565 B2 JP 3073565B2 JP 03244671 A JP03244671 A JP 03244671A JP 24467191 A JP24467191 A JP 24467191A JP 3073565 B2 JP3073565 B2 JP 3073565B2
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- generating
- pulse
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
- G01H1/006—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービン発電機の動
作パラメータの分析に関し、さらに詳細には、タービン
発電機の状態を表わすデータのシミレーションに関す
る。
作パラメータの分析に関し、さらに詳細には、タービン
発電機の状態を表わすデータのシミレーションに関す
る。
【０００２】
【従来技術】タービンやそれと同様な機械には、各列が
回転軸部材に連結した放射状に延びる複数の翼よりなる
１つまたは２以上の翼列が設けられている。翼は複雑な
設計形状を有するのが普通であり、このため複数の振動
モードが発生する。これらの振動モードの１つまたは２
以上で作用する翼の固有共振振動数がその機械の定格回
転速度或いはその調波に一致すると、その翼がその常態
位置の周りで過度に振動する傾向がある。その振動の振
幅があるレベルを超えると、翼に望ましくない応力が生
じる。もしこの状態が検知または是正されない場合、翼
は最終的に破壊されて、非常に高いコストにつく機械の
運転停止が起こるため、この問題に対して補正措置を取
る必要がある。
回転軸部材に連結した放射状に延びる複数の翼よりなる
１つまたは２以上の翼列が設けられている。翼は複雑な
設計形状を有するのが普通であり、このため複数の振動
モードが発生する。これらの振動モードの１つまたは２
以上で作用する翼の固有共振振動数がその機械の定格回
転速度或いはその調波に一致すると、その翼がその常態
位置の周りで過度に振動する傾向がある。その振動の振
幅があるレベルを超えると、翼に望ましくない応力が生
じる。もしこの状態が検知または是正されない場合、翼
は最終的に破壊されて、非常に高いコストにつく機械の
運転停止が起こるため、この問題に対して補正措置を取
る必要がある。
【０００３】既に運転中の機械の翼の振動をモニターす
ることは、圧力や温度の変化によりその翼の振動モード
が変化するため極めて重要なことである。翼の振動が過
大であるか否かをテストするためよく用いられている方
法の１つに、ひずみ計を回転翼に固着する方法がある。
センサーの情報はその機械の外側の分析装置へ、機械の
回転軸の種々の場所に固着した小型送信機により送られ
る。
ることは、圧力や温度の変化によりその翼の振動モード
が変化するため極めて重要なことである。翼の振動が過
大であるか否かをテストするためよく用いられている方
法の１つに、ひずみ計を回転翼に固着する方法がある。
センサーの情報はその機械の外側の分析装置へ、機械の
回転軸の種々の場所に固着した小型送信機により送られ
る。
【０００４】この方式によると極めて高い精度が得られ
るが、その機械の内側に収容可能な送信機の数には限り
があるため、任意の時間にある特定の数の翼についての
みテスト可能であるという意味で制約があると言える。
かくして、全ての翼をテストするには、テストする新し
い群の翼ごとに必ずその機械を停止させてセンサーを正
しく固着させる必要がある。これらの送信機はタービン
内部の極めて過酷な環境に耐えるよう特殊な設計になっ
ているため、そのコスト及びバッテリーのコストは極め
て高いものである。これら装置の高いコストだけでなく
テストを行う人員のコストが、多くの発電所にとってこ
のテスト方法を採用する際の阻害要因となる。
るが、その機械の内側に収容可能な送信機の数には限り
があるため、任意の時間にある特定の数の翼についての
みテスト可能であるという意味で制約があると言える。
かくして、全ての翼をテストするには、テストする新し
い群の翼ごとに必ずその機械を停止させてセンサーを正
しく固着させる必要がある。これらの送信機はタービン
内部の極めて過酷な環境に耐えるよう特殊な設計になっ
ているため、そのコスト及びバッテリーのコストは極め
て高いものである。これら装置の高いコストだけでなく
テストを行う人員のコストが、多くの発電所にとってこ
のテスト方法を採用する際の阻害要因となる。
【０００５】かかる問題を軽減するため、翼先端の運動
を感知する永久取り付け型非接触近接センサーを用いる
別のテスト方法が開発されている。かかる装置の一例が
米国特許第４，５７３，３５８号に記載されている。こ
の装置では、翼列の周縁部の周りに複数のセンサーが等
しい間隔で配置されている。各センサーは、それを翼が
通過すると出力信号を発生するタイプのものである。各
センサーには、その出力信号を対応する狭いパルス信号
に変換するための信号調整手段が設けられている。モニ
ターすべき特定の翼がオペレーターにより翼選択回路に
入力される一方、別の回路によりセンサー出力パルスが
全て結合される。この結合された出力信号は翼振動モニ
ター（ＢＶＭ）へ入力される。この翼振動モニターはセ
ンサー信号を分析して翼の振動を判定する。
を感知する永久取り付け型非接触近接センサーを用いる
別のテスト方法が開発されている。かかる装置の一例が
米国特許第４，５７３，３５８号に記載されている。こ
の装置では、翼列の周縁部の周りに複数のセンサーが等
しい間隔で配置されている。各センサーは、それを翼が
通過すると出力信号を発生するタイプのものである。各
センサーには、その出力信号を対応する狭いパルス信号
に変換するための信号調整手段が設けられている。モニ
ターすべき特定の翼がオペレーターにより翼選択回路に
入力される一方、別の回路によりセンサー出力パルスが
全て結合される。この結合された出力信号は翼振動モニ
ター（ＢＶＭ）へ入力される。この翼振動モニターはセ
ンサー信号を分析して翼の振動を判定する。
【０００６】別のタイプの翼振動モニターが、１９８９
年発行、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｓのＤ．Ｍ．Ｒ
ａｓｍｕｓｓｅｎ編集のＬａｔｅｓｔ Ａｄｖａｎｃｅ
ｓ Ｉｎ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｄｅｓｉｇ
ｎ， Ｂｌａｄｉｎｇ， Ｒｅｐａｉｒｓ，Ａｓｓｅｓ
ｓｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｉｎｔｅｒ
ａｃｔｉｏｎに発表された論文“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ Ａｎｄ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＯｆＡ Ｂｌａｂ
ｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒに記載されて
いる。この論文は、各列たった２つのセンサーから得ら
れる情報から翼振動モニターを構成できることを示して
いる。
年発行、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｓのＤ．Ｍ．Ｒ
ａｓｍｕｓｓｅｎ編集のＬａｔｅｓｔ Ａｄｖａｎｃｅ
ｓ Ｉｎ Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｄｅｓｉｇ
ｎ， Ｂｌａｄｉｎｇ， Ｒｅｐａｉｒｓ，Ａｓｓｅｓ
ｓｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｉｎｔｅｒ
ａｃｔｉｏｎに発表された論文“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ Ａｎｄ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＯｆＡ Ｂｌａｂ
ｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒに記載されて
いる。この論文は、各列たった２つのセンサーから得ら
れる情報から翼振動モニターを構成できることを示して
いる。
【０００７】翼振動モニターの構成及びその入力信号を
発生するセンサーの数とは無関係に、全ての翼振動モニ
ターは複雑で精巧であるという特徴がある。そのため、
工場から出荷される前に翼振動モニターが正しい動作を
するか否かを評価する装置及び方法が必要である。さら
に、設置後翼振動モニターをテストし校正する簡単な方
法が必要となる。
発生するセンサーの数とは無関係に、全ての翼振動モニ
ターは複雑で精巧であるという特徴がある。そのため、
工場から出荷される前に翼振動モニターが正しい動作を
するか否かを評価する装置及び方法が必要である。さら
に、設置後翼振動モニターをテストし校正する簡単な方
法が必要となる。
【０００８】本発明は、機械のタービン翼振動情報を含
む信号を発生する装置に関する。この装置は、翼振動モ
ニターの工場出荷前にそれが正しい動作をするか否かを
検証し且つ現場取付け後においてその翼振動モニターを
テストし且つ校正するために使用可能である。
む信号を発生する装置に関する。この装置は、翼振動モ
ニターの工場出荷前にそれが正しい動作をするか否かを
検証し且つ現場取付け後においてその翼振動モニターを
テストし且つ校正するために使用可能である。
【０００９】本発明は、既知のタービン翼振動情報を含
むシミレーション信号を発生する装置であって、各時系
列が正弦波信号を近似するＮ個の時系列の不連続値を与
える第１の手段であって、プロセッサ手段、複数個の変
数を含む方程式を解くプログラムを蓄積した第１の部分
を有するメモリー手段、及びＮ個のバッファ手段よりな
り、前記プロセッサ手段が前記メモリー手段の前記第１
の部分に応答して前記プログラムを実行することにより
前記Ｎ個の時系列の不連続値を発生し、各時系列の不連
続値が前記Ｎ個のバッファ手段に蓄積される第１の手段
と、各々が前記Ｎ個の時系列のうち１つの時系列の不連
続値を受けてそれらの値から既知のタービン翼振動情報
を含むゼロ交差を有するアナログ信号を発生するＮ個の
コンバータ手段と、各々が前記Ｎ個のコンバータ手段の
うち１つのコンバータ手段に応答して前記アナログ信号
をフィルタするＮ個のフィルタ手段と、１回転ごとに１
つのパルスをシミレーションする出力パルスを発生する
第２の手段と、前記Ｎ個のコンバータ手段と出力パルス
を発生する前記第２の手段とに入力されて前記Ｎ個のコ
ンバータ手段の動作を出力パルスを発生する前記第２の
手段の動作に同期させるクロックパルスを発生するクロ
ック手段とよりなるシミレーション信号発生装置を提供
する。
むシミレーション信号を発生する装置であって、各時系
列が正弦波信号を近似するＮ個の時系列の不連続値を与
える第１の手段であって、プロセッサ手段、複数個の変
数を含む方程式を解くプログラムを蓄積した第１の部分
を有するメモリー手段、及びＮ個のバッファ手段よりな
り、前記プロセッサ手段が前記メモリー手段の前記第１
の部分に応答して前記プログラムを実行することにより
前記Ｎ個の時系列の不連続値を発生し、各時系列の不連
続値が前記Ｎ個のバッファ手段に蓄積される第１の手段
と、各々が前記Ｎ個の時系列のうち１つの時系列の不連
続値を受けてそれらの値から既知のタービン翼振動情報
を含むゼロ交差を有するアナログ信号を発生するＮ個の
コンバータ手段と、各々が前記Ｎ個のコンバータ手段の
うち１つのコンバータ手段に応答して前記アナログ信号
をフィルタするＮ個のフィルタ手段と、１回転ごとに１
つのパルスをシミレーションする出力パルスを発生する
第２の手段と、前記Ｎ個のコンバータ手段と出力パルス
を発生する前記第２の手段とに入力されて前記Ｎ個のコ
ンバータ手段の動作を出力パルスを発生する前記第２の
手段の動作に同期させるクロックパルスを発生するクロ
ック手段とよりなるシミレーション信号発生装置を提供
する。
【００１０】
【００１１】本発明の装置は、翼振動モニターが必要と
する全ての入力信号をシミレーションするために使用可
能である。翼振動モニターへの信号入力に既知のタービ
ン翼振動情報を取り込むことにより、その翼振動モニタ
ーが正しく動作しているか否か判定することができる。
既知のタービン翼振動情報を取り込んだ情報のシミレー
ションもまた、翼振動モニターを校正する目的で使用す
ることができる。本発明の装置はまた、翼振動モニター
のマーケティングツールとして用いることもできる。本
発明の上述のまたはその他の利点及び長所は、以下の本
発明の実施例についての説明から明らかになるであろ
う。
する全ての入力信号をシミレーションするために使用可
能である。翼振動モニターへの信号入力に既知のタービ
ン翼振動情報を取り込むことにより、その翼振動モニタ
ーが正しく動作しているか否か判定することができる。
既知のタービン翼振動情報を取り込んだ情報のシミレー
ションもまた、翼振動モニターを校正する目的で使用す
ることができる。本発明の装置はまた、翼振動モニター
のマーケティングツールとして用いることもできる。本
発明の上述のまたはその他の利点及び長所は、以下の本
発明の実施例についての説明から明らかになるであろ
う。
【００１２】
【実施例】図１は、代表的な数の翼を図示したタービン
翼列の単純化した軸方向図である。図示のタービン翼列
では、タービン翼列の典型的には１２０の翼のうち７個
の翼Ｂ１−Ｂ５、Ｂ１１９、Ｂ１２０を図示してある。
この翼列の全ての翼は公知の態様でディスク１２により
回転軸１０に連結してある。図示の翼列は１２０個の翼
よりなるが、かかる数は典型的な例についてのものであ
るにすぎない。
翼列の単純化した軸方向図である。図示のタービン翼列
では、タービン翼列の典型的には１２０の翼のうち７個
の翼Ｂ１−Ｂ５、Ｂ１１９、Ｂ１２０を図示してある。
この翼列の全ての翼は公知の態様でディスク１２により
回転軸１０に連結してある。図示の翼列は１２０個の翼
よりなるが、かかる数は典型的な例についてのものであ
るにすぎない。
【００１３】複数個（Ｎ個）のセンサーが翼列の周縁部
の周りに配置され、各センサーは各翼がそのセンサーを
通過すると公知の態様で出力信号を与えるように作動す
る。図１の例では、ＮはセンサーＳ１−Ｓ１２を表わす
１２に等しく、各センサーがそれぞれセンサー信号Ｖ１
−Ｖ１２を発生する。これらのセンサーは翼列の周囲に
亘り等しく離隔してある。センサーＳ１−Ｓ１２は保持
手段１４によりそれぞれの位置に剛性的に保持されてお
り、この保持手段１４は特定の機械につき特注したもの
か或いはタービンケーシングのようにその機械の一部で
ある。
の周りに配置され、各センサーは各翼がそのセンサーを
通過すると公知の態様で出力信号を与えるように作動す
る。図１の例では、ＮはセンサーＳ１−Ｓ１２を表わす
１２に等しく、各センサーがそれぞれセンサー信号Ｖ１
−Ｖ１２を発生する。これらのセンサーは翼列の周囲に
亘り等しく離隔してある。センサーＳ１−Ｓ１２は保持
手段１４によりそれぞれの位置に剛性的に保持されてお
り、この保持手段１４は特定の機械につき特注したもの
か或いはタービンケーシングのようにその機械の一部で
ある。
【００１４】図１はさらに基準センサーＲ１を示すが、
このセンサーＲ１は回転軸１０上の標識１６と協働して
回転軸１０の１回転につき１個のパルス１５、即ちＯＰ
Ｒパルス１５を有する出力信号を発生するよう作動す
る。図示しないが、６０個の歯を有する歯付きウィール
と共に作動する別のセンサーを設けて軸の１回転につき
６０個のパルスよりなる出力信号を発生させるようにす
るのも公知である。出力信号Ｖｏｕｔ及び１回転につき
６０個のパルスを有する出力信号は、多くのタービン装
置に普通用いられているものであり、それは制御の目的
に利用される。
このセンサーＲ１は回転軸１０上の標識１６と協働して
回転軸１０の１回転につき１個のパルス１５、即ちＯＰ
Ｒパルス１５を有する出力信号を発生するよう作動す
る。図示しないが、６０個の歯を有する歯付きウィール
と共に作動する別のセンサーを設けて軸の１回転につき
６０個のパルスよりなる出力信号を発生させるようにす
るのも公知である。出力信号Ｖｏｕｔ及び１回転につき
６０個のパルスを有する出力信号は、多くのタービン装
置に普通用いられているものであり、それは制御の目的
に利用される。
【００１５】
【動作原理】翼に振動がない場合、各センサーＳ１−Ｓ
１２からの予想センサー信号Ｖ１−Ｖ１２は時間の関数
として以下の式で表わされる。
１２からの予想センサー信号Ｖ１−Ｖ１２は時間の関数
として以下の式で表わされる。
【００１６】
【数１】 上式において、Ｂは翼数、ｔは継続時間（秒）、Ｔｏｐ
ｒは１回転にかかる時間または周期（秒）、φｉはＯＰ
Ｒパルス１５発生時におけるモニター中の翼の位置に関
するセンサーの位置である。
ｒは１回転にかかる時間または周期（秒）、φｉはＯＰ
Ｒパルス１５発生時におけるモニター中の翼の位置に関
するセンサーの位置である。
【００１７】振動が存在する場合、センサー信号Ｖ
（ｔ）の実際の零交差時間は予想される零交差時間から
小さな量Δｔだけ変わる。かくして、式（１）は振動が
存在するとき下式のようになる。
（ｔ）の実際の零交差時間は予想される零交差時間から
小さな量Δｔだけ変わる。かくして、式（１）は振動が
存在するとき下式のようになる。
【００１８】
【数２】 Δｔのフーリエ級数は以下のようになる。
【００１９】
【数３】 上式において、 α＝Ｔｏｐｒ／Ｒ、 Ｒ＝タービンの軸１０の中心から翼先端までの測定半
径、 ｋ＝調波の指標、 Ｍ＝考慮する調波の数、 ｄ２ｋ、ｄ ２ｋ−１＝それぞれｋ番目及びｋ−１番目の
調波の二次翼先端変位量（ミル）、 ｈｋ＝ｋ番目の調波、 ｄ２Ｍ＋１＝静的先端変位量（ミル）である。
径、 ｋ＝調波の指標、 Ｍ＝考慮する調波の数、 ｄ２ｋ、ｄ ２ｋ−１＝それぞれｋ番目及びｋ−１番目の
調波の二次翼先端変位量（ミル）、 ｈｋ＝ｋ番目の調波、 ｄ２Ｍ＋１＝静的先端変位量（ミル）である。
【００２０】毎秒の回転数（ＲＰＳ）はサンプル間の時
間を下記の式が成立するように変動することにより制御
できる。
間を下記の式が成立するように変動することにより制御
できる。
【００２１】
【数４】 上式においてＬは１回転ごとのサンプル数、Ｔｓはサン
プル期間である。
プル期間である。
【００２２】式（２）を不連続時間につき実行するため
に、連続時間の指標ｔは下記の式を用いて変換される。
に、連続時間の指標ｔは下記の式を用いて変換される。
【００２３】
【数５】 上式においてｊはサンプルの指標である。
【００２４】式（４）からＴｏｐｒ＝ＬＴｓであり、式
（５）からｔ＝ｊＴｓであることを知ると、式（２）の
ｔ／Ｔｏｐｒはｊ／Ｌに等しいことが示される。式
（２）及び式（３）において代入を行い、Δｔの不連続
時間バージョンとしてΔｔ（ｊ）を導入すると、センサ
ー信号Ｖ（ｔ）の不連続時間バージョンＶ（ｊ）は以下
のようになる。
（５）からｔ＝ｊＴｓであることを知ると、式（２）の
ｔ／Ｔｏｐｒはｊ／Ｌに等しいことが示される。式
（２）及び式（３）において代入を行い、Δｔの不連続
時間バージョンとしてΔｔ（ｊ）を導入すると、センサ
ー信号Ｖ（ｔ）の不連続時間バージョンＶ（ｊ）は以下
のようになる。
【００２５】
【数６】 上式において、
【００２６】
【数７】 式（７）と（３）は本質的に同一であるが、式（３）中
の項ｔ／Ｔｏｐｒは式（８）のｊ／Ｌで置き換えられて
いる。
の項ｔ／Ｔｏｐｒは式（８）のｊ／Ｌで置き換えられて
いる。
【００２７】式（７）から、考慮する各調波（Ｍ）につ
いてのΔｔ（ｊ）の計算は、変位量の項ｄ２ｋ−１、ｄ
２ｋ、ｄ２Ｍ＋１に値を与え、１回転ごとのサンプル数
（Ｌ）を与えることによって実行できることが分かる。
Δｔ（ｊ）の値を計算すると、Ｖ（ｊ）の値は式（６）
より翼数（Ｂ）及びＯＰＲパルス１５発生時の翼位置に
関するセンサー位置を知ることによって計算可能であ
る。
いてのΔｔ（ｊ）の計算は、変位量の項ｄ２ｋ−１、ｄ
２ｋ、ｄ２Ｍ＋１に値を与え、１回転ごとのサンプル数
（Ｌ）を与えることによって実行できることが分かる。
Δｔ（ｊ）の値を計算すると、Ｖ（ｊ）の値は式（６）
より翼数（Ｂ）及びＯＰＲパルス１５発生時の翼位置に
関するセンサー位置を知ることによって計算可能であ
る。
【００２８】
【実施方法】本発明により構成した診断装置１８は、上
述した動作原理を実行するためのもので図２に示す。こ
の装置１８は、マイクロプロセッサまたはパーソナルコ
ンピュータ２０により制御される。マイクロプロセッサ
２０は、式（６）及び（７）を解くプログラムの蓄積に
適当なタイプのメモリー２２を有する。かかるプログラ
ムの作成には公知のプログラミング技術以上のものは必
要とされないので、さらに詳しい説明は省く。またこの
マイクロプロセッサ２０にはキーボード及びＣＲＴのよ
うな標準型入出力装置６０が結合されている。Ｎ個のバ
ッファ２４、２６、２８が設けられており、これらはマ
イクロプロセッサ２０に応答する。Ｎは診断装置１８が
信号をシミレーションするセンサーの数に等しい。Ｎ個
のバッファ２４、２６、２８はそれぞれ関連のデジタル
／アナログコンバータ３４、３６、３８を有し、それら
は１６ビットのデジタル／アナログコンバータである。
各デジタル／アナログコンバータ３４、３６、３８は、
それに応答するローパスフィルタ４４、４６、４８を有
する。各ローパスフィルタ４４、４６、４８は（ＢｘＲ
ＰＳ）Ｈｚで始まるカットオフ周波数を有し、１／（２
Ｔｓ）Ｈｚにおいて１６ビットのデジタル／アナログコ
ンバータに対しストップバンド減衰が９６ｄＢである。
述した動作原理を実行するためのもので図２に示す。こ
の装置１８は、マイクロプロセッサまたはパーソナルコ
ンピュータ２０により制御される。マイクロプロセッサ
２０は、式（６）及び（７）を解くプログラムの蓄積に
適当なタイプのメモリー２２を有する。かかるプログラ
ムの作成には公知のプログラミング技術以上のものは必
要とされないので、さらに詳しい説明は省く。またこの
マイクロプロセッサ２０にはキーボード及びＣＲＴのよ
うな標準型入出力装置６０が結合されている。Ｎ個のバ
ッファ２４、２６、２８が設けられており、これらはマ
イクロプロセッサ２０に応答する。Ｎは診断装置１８が
信号をシミレーションするセンサーの数に等しい。Ｎ個
のバッファ２４、２６、２８はそれぞれ関連のデジタル
／アナログコンバータ３４、３６、３８を有し、それら
は１６ビットのデジタル／アナログコンバータである。
各デジタル／アナログコンバータ３４、３６、３８は、
それに応答するローパスフィルタ４４、４６、４８を有
する。各ローパスフィルタ４４、４６、４８は（ＢｘＲ
ＰＳ）Ｈｚで始まるカットオフ周波数を有し、１／（２
Ｔｓ）Ｈｚにおいて１６ビットのデジタル／アナログコ
ンバータに対しストップバンド減衰が９６ｄＢである。
【００２９】マイクロプロセッサ２０のピン５０は低い
状態と高い状態の間でトグルすることができる。ピン５
０が高い状態をとる時間を制御することにより、ピン５
０で得られる出力信号がＯＰＲパルス１５をシミレーシ
ョンする出力パルス５２を含む。マイクロプロセッサ２
０は、サンプル指標をモニターするプログラムによりピ
ン５０で得られる出力信号を制御できる。例えば、サン
プル数（Ｌ）が１２００の場合、ピン５０の出力はサン
プル指標が１２００になると高いレベルにセットされ、
サンプル指標が１にリセットされると低い値にセットさ
れる。しかしながら、如何にして出力パルス５２が発生
するかは本発明の重要な特徴ではない。従って、ピン５
０をトグルする任意の公知の方法を用いることができ
る。出力パルス５２は、フリップフロップ（双安定マル
チバイブレータ）５４へ入力される。マイクロプロセッ
サ２０により制御されるクロック５６は、周波数が１回
転ごとのサンプル数（Ｌ）と毎秒の回転数（ＲＰＳ）と
を掛け合わせた値であるクロックパルス５８を発生す
る。このクロックパルス５８は、各デジタル／アナログ
コンバータ３４、３６、３８とフリップフロップ５４へ
入力される。クロックパルス５８の目的は、デジタル／
アナログコンバータ３４、３６、３８の動作をフリップ
フロップ５４の動作と同期させることにある。従って、
出力パルス５２がフリップフロップ５４の入力端子に現
れるのであるが、それはフリップフロップ５４がクロッ
クパルス５８を受信するまではそれから出力されない。
このようにして、同期が行われる。その後、出力パルス
５２はフリップフロップ５４をリセットするために用い
られる。
状態と高い状態の間でトグルすることができる。ピン５
０が高い状態をとる時間を制御することにより、ピン５
０で得られる出力信号がＯＰＲパルス１５をシミレーシ
ョンする出力パルス５２を含む。マイクロプロセッサ２
０は、サンプル指標をモニターするプログラムによりピ
ン５０で得られる出力信号を制御できる。例えば、サン
プル数（Ｌ）が１２００の場合、ピン５０の出力はサン
プル指標が１２００になると高いレベルにセットされ、
サンプル指標が１にリセットされると低い値にセットさ
れる。しかしながら、如何にして出力パルス５２が発生
するかは本発明の重要な特徴ではない。従って、ピン５
０をトグルする任意の公知の方法を用いることができ
る。出力パルス５２は、フリップフロップ（双安定マル
チバイブレータ）５４へ入力される。マイクロプロセッ
サ２０により制御されるクロック５６は、周波数が１回
転ごとのサンプル数（Ｌ）と毎秒の回転数（ＲＰＳ）と
を掛け合わせた値であるクロックパルス５８を発生す
る。このクロックパルス５８は、各デジタル／アナログ
コンバータ３４、３６、３８とフリップフロップ５４へ
入力される。クロックパルス５８の目的は、デジタル／
アナログコンバータ３４、３６、３８の動作をフリップ
フロップ５４の動作と同期させることにある。従って、
出力パルス５２がフリップフロップ５４の入力端子に現
れるのであるが、それはフリップフロップ５４がクロッ
クパルス５８を受信するまではそれから出力されない。
このようにして、同期が行われる。その後、出力パルス
５２はフリップフロップ５４をリセットするために用い
られる。
【００３０】診断装置１８の動作の一例を説明する。診
断装置１８が２つのセンサーが発生する信号を受信する
よう設計した翼振動モニターと共に用いられるものと仮
定する。さらに、これらのセンサーは図１に示したＳ２
とＳ６であり、検査する翼はＢ１であると仮定する。
断装置１８が２つのセンサーが発生する信号を受信する
よう設計した翼振動モニターと共に用いられるものと仮
定する。さらに、これらのセンサーは図１に示したＳ２
とＳ６であり、検査する翼はＢ１であると仮定する。
【００３１】マイクロプロセッサ２０のメモリー２２に
蓄積した式（６）及び（７）を解くプログラムにより、
ユーザーは入出力装置６０を介して以下の情報をマイク
ロプロセッサ２０へ入力する。
蓄積した式（６）及び（７）を解くプログラムにより、
ユーザーは入出力装置６０を介して以下の情報をマイク
ロプロセッサ２０へ入力する。
【００３２】Ｂ＝１２０ Ｌ＝１２００ φｓ１＝３０°（センサーＳ２に対応する） φｓ２＝１５０°（センサーＳ６に対応する） Ｍ＝１ ｈ１＝３（考慮する調波は第３調波であると仮定する） ＲＰＳ＝６０ ユーザーが入出力装置６０を介して既知の翼振動情報を
与える。例えば、 ｄ１＝３００ミル ｄ２＝０ミル（第３調波） ｄ３＝４００ミル（先端の静的撓曲） 式（６）及び（７）を評価するに必要な情報が与えられ
ると、マイクロプロセッサ２０は第１のセンサーＳ２に
関して式（７）を評価してΔｔ（ｊ）の値を得、この値
を用いて式（６）を評価することによりＶ（ｊ）の値を
得る。ｊはサンプルの指標である。このプロセスは、
（ｊ）の各値に対して各々がセンサー信号Ｖ２を表わす
第１のシリーズの不連続な値をマイクロプロセッサ２０
が出力するように繰り返される。このシリーズの不連続
値はバッファ２４に蓄積される。そして、このプロセス
は第２のセンサーＳ６に付き繰り返され、ｊの種々の値
につき信号Ｖ６を表わす第２のシリーズの不連続値が発
生されてバッファ２６に蓄積される。
与える。例えば、 ｄ１＝３００ミル ｄ２＝０ミル（第３調波） ｄ３＝４００ミル（先端の静的撓曲） 式（６）及び（７）を評価するに必要な情報が与えられ
ると、マイクロプロセッサ２０は第１のセンサーＳ２に
関して式（７）を評価してΔｔ（ｊ）の値を得、この値
を用いて式（６）を評価することによりＶ（ｊ）の値を
得る。ｊはサンプルの指標である。このプロセスは、
（ｊ）の各値に対して各々がセンサー信号Ｖ２を表わす
第１のシリーズの不連続な値をマイクロプロセッサ２０
が出力するように繰り返される。このシリーズの不連続
値はバッファ２４に蓄積される。そして、このプロセス
は第２のセンサーＳ６に付き繰り返され、ｊの種々の値
につき信号Ｖ６を表わす第２のシリーズの不連続値が発
生されてバッファ２６に蓄積される。
【００３３】クロックパルス５６により同期されるデジ
タル／アナログコンバータ３４及びデジタル／アナログ
コンバータ３６は、不連続なデジタル値をそれぞれ対応
のアナログ値に変換する。この各アナログ値は連続信号
Ｖ２またはＶ６の一部をそれぞれ表わす。各デジタル／
アナログコンバータ３４，３６の出力はその関連のロー
パスフィルタ４４，４６へ入力され、このフィルタがア
ナログ値をそれぞれ連続正弦波信号Ｖ２，Ｖ６を与える
よう平滑する。信号Ｖ２及びＶ６は零交差を有し、これ
らの零交差に既知の翼振動情報が取り込まれている。こ
れらの信号は翼振動モニターへ入力される。
タル／アナログコンバータ３４及びデジタル／アナログ
コンバータ３６は、不連続なデジタル値をそれぞれ対応
のアナログ値に変換する。この各アナログ値は連続信号
Ｖ２またはＶ６の一部をそれぞれ表わす。各デジタル／
アナログコンバータ３４，３６の出力はその関連のロー
パスフィルタ４４，４６へ入力され、このフィルタがア
ナログ値をそれぞれ連続正弦波信号Ｖ２，Ｖ６を与える
よう平滑する。信号Ｖ２及びＶ６は零交差を有し、これ
らの零交差に既知の翼振動情報が取り込まれている。こ
れらの信号は翼振動モニターへ入力される。
【００３４】信号Ｖ２及びＶ６の発生と同時に、マイク
ロプロセッサ２０はＯＰＲパルス５２を有する出力信号
を発生し、このＯＰＲパルスが上述したようにフリップ
フロップ５４により同期された後、翼振動モニターへ入
力される。このＯＰＲパルス５２は、センサーＲ１によ
り発生されるＯＰＲパルス１５をシミレーションする。
この翼振動モニタは、もし正しく機能しているなら、そ
れへの入力信号を評価して信号Ｖ２及びＶ６に取り込ま
れている既知の振動情報に相当する振動をその翼が経験
していることを示す。
ロプロセッサ２０はＯＰＲパルス５２を有する出力信号
を発生し、このＯＰＲパルスが上述したようにフリップ
フロップ５４により同期された後、翼振動モニターへ入
力される。このＯＰＲパルス５２は、センサーＲ１によ
り発生されるＯＰＲパルス１５をシミレーションする。
この翼振動モニタは、もし正しく機能しているなら、そ
れへの入力信号を評価して信号Ｖ２及びＶ６に取り込ま
れている既知の振動情報に相当する振動をその翼が経験
していることを示す。
【００３５】２つのセンサーに関する上述の例は、Ｎ個
のセンサーからの入力信号を必要とする翼振動モニタに
当てはまるように拡張可能なことが明らかである。
のセンサーからの入力信号を必要とする翼振動モニタに
当てはまるように拡張可能なことが明らかである。
【００３６】図３は診断装置１８の別の実施例を示す。
この図３において、図２において説明したものと同じ機
能を有する構成要素には同一の参照番号を付してある。
図２の実施例と図３の実施例との主要な相違は、ＯＰＲ
パルス５２の発生についてである。図３の実施例では、
マイクロプロセッサ２０が、サンプルの指標をモニター
してその指標が１２００に達した時、蓄積のためＯＰＲ
バッファ６２へ“１”を出力するプログラムを有してい
る。ＯＰＲバッファ６２に蓄積されるこの情報はデジタ
ル／アナログコンバータ６４へ入力されるが、このコン
バータにはそれに応答するローパスフィルタ６６が接続
されている。ＯＰＲバッファ６２、デジタル／アナログ
コンバータ６４及びローパスフィルタ６６は、前述した
のと同じ態様で機能する。しかしながら、データが処理
される結果、シミレーションされるセンサー信号でなく
てＯＰＲパルスが発生する。本発明のテストは図３に示
した診断装置１８を構成し作動させることによる済んで
いるが、図２の実施例の図３の実施例に対する利点は、
ＯＰＲ信号５２が高価なデジタル／アナログコンバータ
６４でなくてコストの低いフリップフロップ５４により
発生されるという点にある。
この図３において、図２において説明したものと同じ機
能を有する構成要素には同一の参照番号を付してある。
図２の実施例と図３の実施例との主要な相違は、ＯＰＲ
パルス５２の発生についてである。図３の実施例では、
マイクロプロセッサ２０が、サンプルの指標をモニター
してその指標が１２００に達した時、蓄積のためＯＰＲ
バッファ６２へ“１”を出力するプログラムを有してい
る。ＯＰＲバッファ６２に蓄積されるこの情報はデジタ
ル／アナログコンバータ６４へ入力されるが、このコン
バータにはそれに応答するローパスフィルタ６６が接続
されている。ＯＰＲバッファ６２、デジタル／アナログ
コンバータ６４及びローパスフィルタ６６は、前述した
のと同じ態様で機能する。しかしながら、データが処理
される結果、シミレーションされるセンサー信号でなく
てＯＰＲパルスが発生する。本発明のテストは図３に示
した診断装置１８を構成し作動させることによる済んで
いるが、図２の実施例の図３の実施例に対する利点は、
ＯＰＲ信号５２が高価なデジタル／アナログコンバータ
６４でなくてコストの低いフリップフロップ５４により
発生されるという点にある。
【００３７】
【００３８】以上、本発明を好ましい実施例につき説明
したが、当業者には別の変形例や設計変更が容易に想倒
されるであろうことが明らかである。かかる変形例及び
設計変更は本明細書及び頭書した特許請求の範囲に包含
されるよう意図されている。
したが、当業者には別の変形例や設計変更が容易に想倒
されるであろうことが明らかである。かかる変形例及び
設計変更は本明細書及び頭書した特許請求の範囲に包含
されるよう意図されている。
【図１】図１は代表的な数の翼を示すタービン翼列の単
純化した軸方向図である。
純化した軸方向図である。
【図２】図２は本発明により構成した診断装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】図３は本発明により構成した診断装置の別の実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
１０ 回転軸 １２ ディスク １４ 保持手段 １５ ＯＰＲパルス １６ 標識 Ｂ１−Ｂ１２０ タービン翼 Ｓ１−Ｓ１２ センサー Ｖ−Ｖ１２ センサー信号 １８ 診断装置 ２０ マイクロプロセッサまたはパーソナルコンピュー
タ ２２ メモリー ２４，２６，２８ バッファ ３４，３６，３８ デジタル／アナログコンバータ ４４，４６，４８ ローパスフィルタ ５０ ピン ５４ フリップフロップ ５６ クロック ５８ クロックパルス ６０ 入力／出力装置 ６２ ＯＰＲバッファ ６４ デジタル／アナログコンバータ ６６ ローパスフィルタ
タ ２２ メモリー ２４，２６，２８ バッファ ３４，３６，３８ デジタル／アナログコンバータ ４４，４６，４８ ローパスフィルタ ５０ ピン ５４ フリップフロップ ５６ クロック ５８ クロックパルス ６０ 入力／出力装置 ６２ ＯＰＲバッファ ６４ デジタル／アナログコンバータ ６６ ローパスフィルタ
Claims (5)
- 【請求項１】 既知のタービン翼振動情報を含むシミレ
ーション信号を発生する装置であって、 各時系列が正弦波信号を近似するＮ個の時系列の不連続
値を与える第１の手段であって、プロセッサ手段、複数
個の変数を含む方程式を解くプログラムを蓄積した第１
の部分を有するメモリー手段、及びＮ個のバッファ手段
よりなり、前記プロセッサ手段が前記メモリー手段の前
記第１の部分に応答して前記プログラムを実行すること
により前記Ｎ個の時系列の不連続値を発生し、各時系列
の不連続値が前記Ｎ個のバッファ手段に蓄積される第１
の手段と、各々が前記Ｎ個の時系列のうち１つの時系列の不連続値
を受けてそれらの値から既知のタービン翼振動情報を含
むゼロ交差を有するアナログ信号を発生するＮ個のコン
バータ手段と、各々 が前記Ｎ個のコンバータ手段のうち１つのコンバー
タ手段に応答して前記アナログ信号をフィルタするＮ個
のフィルタ手段と、 １回転ごとに１つのパルスをシミレーションする出力パ
ルスを発生する第２の手段と、前記Ｎ個のコンバータ手段と出力パルスを発生する前記
第２の手段とに入力されて前記Ｎ個のコンバータ手段の
動作を出力パルスを発生する前記第２の手段の動作に同
期させる クロックパルスを発生するクロック手段とより
なるシミレーション信号発生装置。 - 【請求項２】 出力パルスを発生する前記第２の手段が
マルチバイブレータ手段を含み、前記メモリー手段が前
記出力パルスを発生させるプログラムを蓄積する第２の
部分を有し、前記プロセッサ手段が前記メモリー手段の
第２の部分に応答して前記プログラムを実行することに
より前記出力パルスを発生させ、前記マルチバイブレー
タ手段が前記出力パルスとクロックパルスとを受信する
ことを特徴とする請求項１に記載のシミレーション信号
発生装置。 - 【請求項３】 出力パルスを発生する前記第２の手段が
前記出力パルスを発生するプログラムを蓄積する前記メ
モリー手段の第２の部分を含み、前記プロセッサ手段が
前記メモリー手段の前記第２の部分に応答して前記プロ
グラムを実行することにより前記出力パルスを発生さ
せ、出力パルスを発生する前記第２の手段がさらに、前
記出力パルスを受信するＯＰＲバッファー手段と、前記
ＯＰＲバッファー手段と前記クロックパルスとに応答し
て前記出力パルスを同期させるＯＰＲコンバータ手段
と、前記ＯＰＲコンバータ手段に応答して前記出力パル
スをフィルターするＯＰＲフィルター手段とを含むこと
を特徴とする請求項１に記載のシミレーション信号発生
装置。 - 【請求項４】 前記第１の手段が前記方程式のパラメー
タの新しい値を前記メモリー手段に入力する入力手段を
含むことを特徴とする請求項１に記載のシミレーション
信号発生装置。 - 【請求項５】 前記クロックパルスの周波数が１回転ご
とのサンプル数に毎秒の回転数を掛けた値に等しいこと
を特徴とする請求項１に記載のシミレーション信号発生
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/574,977 US5111704A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Apparatus and method for simulating blade pass sensor signals |
| US574977 | 1990-08-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246207A JPH04246207A (ja) | 1992-09-02 |
| JP3073565B2 true JP3073565B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=24298403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03244671A Expired - Lifetime JP3073565B2 (ja) | 1990-08-30 | 1991-08-29 | 既知のタービン翼振動情報を含むシミレーション信号発生装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5111704A (ja) |
| JP (1) | JP3073565B2 (ja) |
| CA (1) | CA2050210C (ja) |
| ES (1) | ES2038903B1 (ja) |
| IT (1) | IT1251112B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7082371B2 (en) * | 2003-05-29 | 2006-07-25 | Carnegie Mellon University | Fundamental mistuning model for determining system properties and predicting vibratory response of bladed disks |
| US7685932B2 (en) * | 2003-11-07 | 2010-03-30 | Bunn-O-Matic Corporation | System, method and apparatus for heating water |
| KR100573677B1 (ko) * | 2004-01-20 | 2006-04-26 | 삼성전자주식회사 | 결정성 고분자를 포함하는 코아-쉘 고분자 라텍스 및 그의제조 방법 |
| DE102006060650A1 (de) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Mtu Aero Engines Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Schaufelschwingungsmessung |
| JP6072038B2 (ja) * | 2011-08-26 | 2017-02-01 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | パルス信号列を生成するための方法 |
| US9080925B2 (en) * | 2012-06-13 | 2015-07-14 | The Boeing Company | Engine vibration and engine trim balance test system, apparatus and method |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1254219A (en) * | 1969-03-05 | 1971-11-17 | Rolls Royce | Vibration monitoring systems |
| DE3112188A1 (de) * | 1980-03-31 | 1982-01-14 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung der schwingung einer sich drehenden welle |
| FR2485727A1 (fr) * | 1980-06-24 | 1981-12-31 | Snecma | Dispositif de mesure des frequences de resonnance des aubes de turbine, de compresseurs et de pales d'helices |
| US4439831A (en) * | 1981-06-08 | 1984-03-27 | Schlumberger Technical Corporation | Digital induction logging system including autocalibration |
| GB8318509D0 (en) * | 1983-07-08 | 1983-08-10 | Rolls Royce | Vibration monitoring in rotary blade machines |
| US4573358A (en) * | 1984-10-22 | 1986-03-04 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine blade vibration detection apparatus |
| US4729247A (en) * | 1986-12-19 | 1988-03-08 | Manning Technologies, Inc. | Universal doppler flowmeter tester |
| US4776216A (en) * | 1987-02-24 | 1988-10-11 | Westinghouse Electric Corp. | Programmable jet blade excitation system |
| US4955269A (en) * | 1988-02-04 | 1990-09-11 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine blade fatigue monitor |
| US4896537A (en) * | 1988-06-02 | 1990-01-30 | Westinghouse Electric Corp. | Shrouded turbine blade vibration monitor |
| US4887468A (en) * | 1988-06-03 | 1989-12-19 | Westinghouse Electic Corp. | Nonsynchronous turbine blade vibration monitoring system |
| US4934192A (en) * | 1988-07-11 | 1990-06-19 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine blade vibration detection system |
-
1990
- 1990-08-30 US US07/574,977 patent/US5111704A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-07-26 IT ITMI912068A patent/IT1251112B/it active IP Right Grant
- 1991-08-29 JP JP03244671A patent/JP3073565B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-29 CA CA002050210A patent/CA2050210C/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-29 ES ES09101951A patent/ES2038903B1/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04246207A (ja) | 1992-09-02 |
| ITMI912068A0 (it) | 1991-07-26 |
| ES2038903A2 (es) | 1993-08-01 |
| US5111704A (en) | 1992-05-12 |
| ITMI912068A1 (it) | 1992-02-29 |
| CA2050210A1 (en) | 1992-03-01 |
| CA2050210C (en) | 2000-07-25 |
| ES2038903R (ja) | 1994-01-01 |
| IT1251112B (it) | 1995-05-04 |
| ES2038903B1 (es) | 1994-11-01 |
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