JP3121365B2 - Method and apparatus for rubbing diagnosis of rotating machine - Google Patents
Method and apparatus for rubbing diagnosis of rotating machineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大型回転機一般におけ
る回転体（あるいはロータ）が初期低速回転状態から昇
速状態に移行されるに際して、その回転体と静止部分と
の間の異常接触を診断にてより早期に、かつ精度大にし
て検出するための回転機のラビング診断方法、更には、
その回転体が昇速、減速される際であっても、回転速度
如何に拘らず、その回転体と静止部分との間の異常接触
を診断にて精度大にして検出するための回転機のラビン
グ診断方法とその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is, put in large rotating machine general
Rotating body (or rotor) rises from the initial low-speed rotation state.
When moving to the fast state, the rotating body and the stationary part
Diagnosis of abnormal contact during
Rubbing diagnosis method of a rotating machine for detecting
Even when the rotating body is accelerated or decelerated, the rotational speed
Irrespective, touch abnormal contact between the rotor and stationary parts
Rubbing diagnostic method of the rotating machine to detect with precision sized to at diagnosis are those related to the equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】蒸気タービンや発電機、圧縮機、送風機
などの大型回転機一般におけるラビング現象（回転体と
静止部分との異常接触現象）は、その回転軸の振動増大
の原因となることから、ラビング現象が発生した場合に
はそれを早期に検出した上、不測な事故を事前に回避す
るための適当な措置が速やかに採られる必要があるもの
となっている。2. Description of the Related Art A rubbing phenomenon (abnormal contact phenomenon between a rotating body and a stationary part) in general large rotating machines such as a steam turbine, a generator , a compressor, and a blower is a cause of an increase in vibration of the rotating shaft. Therefore, when a rubbing phenomenon occurs, it is necessary to detect the rubbing phenomenon at an early stage, and to immediately take appropriate measures to avoid an unexpected accident in advance.
【０００３】ところで、ラビング現象を検出した上、そ
の発生位置を評定するものとしては、これまでに、例え
ば特開昭６３ー１７９２２２号公報が知られている。こ
れによる場合、ＡＥ計測技術による手法によってラビン
グ現象の有無と、その発生位置が評定されるようになっ
ている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-179222 discloses a method for detecting the rubbing phenomenon and evaluating the location of the rubbing phenomenon. In this case, the presence / absence of the rubbing phenomenon and the position where the rubbing phenomenon occurs are evaluated by a technique based on the AE measurement technique.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報による場合には、蒸気タービンなどの回転機のその回
転速度が一定である場合にはそれなりに有効であるも、
回転速度が過渡的に変化する場合（特にタービン昇速時
や減速時）には、その変化に十分対処し得ないものとな
っている。これは、タービンロータ高速回転時でのＡＥ
信号レベルは大きいが、低速回転時でのそれは小さいか
らである。この原因は、回転体と静止部分との衝突接触
力が高速回転時と低速回転時とでは異なるからである。
したがって、高速回転時での判定基準をそのまま低速回
転時に適用しようとしても、低速回転時に発生するラビ
ング現象を検出することは困難であるというものであ
る。現象的にはむしろ、初期低速回転状態から昇速状態
に移行される際でのラビング現象を検出することがより
重要となっている。これは、低速回転時にラビング現象
が発生していれば、ロータの偏心量が大きくなる高速回
転時にはラビング現象が更に増大することになり、不測
な事故を誘引する可能性が大となるからである。因み
に、昨今のタービン発電機には経済運転が要求されてお
り、いわゆる「Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔ，Ｓｔｏｐ」に
て運転される傾向にあるが、安全運転の観点からすれ
ば、このような運転条件の下では、ロータの回転速度如
何に拘らずラビング現象を高精度に検出し、また、その
発生位置を高精度に評定する必要があるものとなってい
る。However, according to the above-mentioned publication, it is effective when the rotation speed of a rotating machine such as a steam turbine is constant.
When the rotational speed changes transiently (particularly at the time of turbine acceleration or deceleration), it is not possible to sufficiently cope with the change. This is because the AE during the high-speed rotation of the turbine rotor
This is because the signal level is large, but at low speed rotation it is small. This is because the collision contact force between the rotating body and the stationary part is different between high-speed rotation and low-speed rotation.
Therefore, it is difficult to detect the rubbing phenomenon that occurs during low-speed rotation, even if the criterion for high-speed rotation is applied as it is at low-speed rotation. Phenomenologically, rather than the initial low-speed rotation state to the acceleration state
It has become more important to detect the rubbing phenomenon at the time of the transition to . This is because if the rubbing phenomenon occurs during low-speed rotation, the amount of eccentricity of the rotor increases, and the rubbing phenomenon further increases during high-speed rotation, which increases the possibility of inducing unexpected accidents. . Incidentally, recent turbine generators are required to operate economically, and tend to be operated in a so-called “Daily Start, Stop”. From the viewpoint of safe operation, however, under such operating conditions, Therefore, it is necessary to detect the rubbing phenomenon with high accuracy regardless of the rotational speed of the rotor, and to evaluate the occurrence position with high accuracy.
【０００５】本発明の第１の目的は、回転体が初期低速
回転状態から昇速状態に移行されるに際して、ラビング
現象発生の有無を診断にてより早期に、かつ精度大にし
て検出し得る回転機のラビング診断方法を供するにあ
る。本発明の第２の目的は、回転体の回転速度如何に拘
らず、ラビング現象発生の有無を診断にて精度大にして
検出し得る回転機のラビング診断方法を供するにある。
本発明の第３の目的は、回転体の回転速度如何に拘ら
ず、ラビング現象発生の有無を診断にて精度大にして検
出し得る回転機のラビング診断装置を供するにある。A first object of the present invention is to provide a rotating body having an initial low speed.
When moving from the rotating state to the speed-up state, rubbing
Diagnose the occurrence of phenomena earlier and increase accuracy
The present invention provides a rubbing diagnosis method for a rotating machine that can be detected by the rubbing. A second object of the present invention is to control the rotation speed of a rotating body.
The accuracy of the rubbing phenomenon
An object of the present invention is to provide a rubbing diagnosis method for a rotating machine that can be detected .
A third object of the present invention is to detect the occurrence of a rubbing phenomenon with high accuracy by diagnosis , regardless of the rotational speed of the rotating body.
An object of the present invention is to provide a rubbing diagnostic device for a rotating machine that can be put out .
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、回転
体が初期低速回転状態から昇速状態に移行されるに際
し、回転体の回転軸両端を支持している軸受部各々に装
着されているＡＥセンサからのＡＥ信号各々は、増幅後
でのＡＥ信号レベルが一定となるべく、上記回転体の回
転速度にほぼ反比例する増幅特性を以て増幅、検波され
た後、周波数分析される一方では、検波されたＡＥ信号
各々は上記回転体の回転に同期して、高速に所定回数加
算平均処理され、周波数分析結果におけるトータル電圧
値に対する回転周波数成分の電圧値の比からはラビング
現象発生の有無が判定されることで達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The above first object, mounted from rotation body initial low speed state upon being transferred to the speed increasing state, the bearing portion respectively supporting the rotation shaft ends of the rotary body Each of the AE signals from the AE sensor is amplified and detected with an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the rotation speed of the rotating body so that the AE signal level after amplification is constant, and then the frequency analysis is performed. Each of the detected AE signals is subjected to high-speed addition averaging a predetermined number of times in synchronization with the rotation of the rotator, and whether or not a rubbing phenomenon has occurred is determined from the ratio of the voltage value of the rotation frequency component to the total voltage value in the frequency analysis result. Is achieved by determining.
【０００７】上記第２の目的は、回転体の回転軸両端を
支持している軸受部各々に装着されているＡＥセンサか
らのＡＥ信号各々は、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定
となるべく、上記回転体の回転速度にほぼ反比例する増
幅特性を以て増幅、検波された後、周波数分析される一
方では、検波されたＡＥ信号各々からは上記回転体の回
転周波数成分が抽出され、周波数分析結果におけるトー
タル電圧値に対する回転周波数成分の電圧値の比からは
ラビング現象発生の有無が判定されることで達成される
か、または、回転体の回転軸両端を支持している軸受部
各々に装着されているＡＥセンサからのＡＥ信号各々
は、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定となるべく、上記
回転体の回転速度にほぼ反比例する増幅特性を以て増
幅、検波された後、周波数分析される一方では、検波さ
れたＡＥ信号各々は上記回転体の回転に同期して、高速
に所定回数加算平均処理され、周波数分析結果における
トータル電圧値に対する回転周波数成分の電圧値の比か
らはラビング現象発生の有無が判定されることで達成さ
れる。[0007] The second object is to provide both ends of a rotating shaft of a rotating body.
AE sensor mounted on each supporting bearing
Each of these AE signals has a constant AE signal level after amplification.
Is increased almost in inverse proportion to the rotation speed of the rotating body.
After amplification and detection with width characteristics, frequency analysis
In each case, the rotation of the rotating body is detected from each of the detected AE signals.
Frequency components are extracted, and the frequency
From the ratio of the voltage value of the rotation frequency component to the
Achieved by determining the occurrence of rubbing phenomenon
Or a bearing that supports both ends of the rotating shaft of the rotating body
AE signals from AE sensors attached to each
Is to make the AE signal level after amplification constant.
Increase with amplification characteristics that are almost inversely proportional to the rotation speed of the rotating body
Width is detected and then analyzed while frequency is detected.
Each of the AE signals is synchronized with the rotation of the rotating body,
Is averaged a predetermined number of times.
Is the ratio of the rotation frequency component voltage value to the total voltage value?
Et presence or absence of the rubbing phenomenon occurs is achieved Rukoto determined.
【０００８】上記第３の目的は、回転体の回転軸両端を
支持している軸受部各々に装着される第１，第２のＡＥ
センサと、上記回転体の回転に同期して回転検出信号を
発生する回転計と、該回転体の回転速度にほぼ反比例す
る増幅特性を以て、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定と
なるべく、上記第１，第２のＡＥセンサ各々からのＡＥ
信号を増幅する第１，第２の増幅器と、該第１，第２の
増幅器各々からの増幅されたＡＥ信号を検波する第１，
第２の検波器と、該第１，第２の検波器各々からの検波
されたＡＥ信号から、上記回転計からの回転検出信号に
もとづき上記回転体の回転周波数成分を検出する第１，
第２の回転同調フィルタと、上記第１， 第２の検波器各
々からの検波されたＡＥ信号を周波数分析し、周波数分
析結果におけるトータル電圧値に対する回転周波数成分
の電圧値の比からラビング現象発生の有無を判定するラ
ビング診断部とを具備せしめるか、または、回転体の回
転軸両端を支持している軸受部各々に装着される第１，
第２のＡＥセンサと、上記回転体の回転に同期して回転
検出信号を発生する回転計と、該回転体の回転速度にほ
ぼ反比例する増幅特性を以て、増幅後でのＡＥ信号レベ
ルが一定となるべく、上記第１，第２のＡＥセンサ各々
からのＡＥ信号を増幅する第１，第２の増幅器と、該第
１，第２の増幅器各々からの増幅されたＡＥ信号を検波
する第１，第２の検波器と、該第１，第２の検波器各々
からの検波されたＡＥ信号を、上記回転計からの回転検
出信号を同期信号として、高速に所定回数加算平均処理
する第１，第２の加算平均処理部と、上記第１，第２の
検波器各々からの検波されたＡＥ信号を周波数分析し、
周波数分析結果におけるトータル電圧値に対する回転周
波数成分の電圧値の比からラビング現象発生の有無を判
定するラビング診断部とを具備せしめることで達成され
る。[0008] The third object is to provide both ends of a rotating shaft of a rotating body.
First and second AEs mounted on each of the supporting bearing portions
A rotation detection signal is generated in synchronization with the sensor and the rotation of the rotating body.
The generated tachometer is almost inversely proportional to the rotation speed of the rotating body.
AE signal level after amplification is constant
Preferably, the AE from each of the first and second AE sensors
First and second amplifiers for amplifying a signal;
First and second detectors for detecting the amplified AE signal from each of the amplifiers
A second detector and detection from each of the first and second detectors
From the AE signal to the rotation detection signal from the tachometer
First, the first and the second detecting the rotational frequency component of the rotating body
A second rotation tuning filter , each of the first and second detectors,
Frequency analysis of the detected AE signal from each
Frequency component for total voltage value in analysis results
To determine whether a rubbing phenomenon has occurred based on the ratio of the
Bing diagnostic unit or the rotation of the rotating body.
The first and the first mounted on each bearing part supporting both ends of the rotation shaft
The second AE sensor rotates in synchronization with the rotation of the rotating body.
The tachometer that generates the detection signal and the rotation speed of the rotating body
The AE signal level after amplification is
The first and second AE sensors so that
First and second amplifiers for amplifying the AE signal from
1. Detect the amplified AE signal from each of the second amplifiers
First and second detectors, and each of the first and second detectors
The detected AE signal from the tachometer is
Using the output signal as a synchronization signal, high-speed averaging processing a predetermined number of times
The first and second averaging processing units, and the first and second
Frequency analysis of the detected AE signal from each detector,
Rotational circumference for total voltage value in frequency analysis result
The presence or absence of the rubbing phenomenon is determined from the ratio of the voltage values of the wave number components.
This is achieved by providing a rubbing diagnostic unit for determining the rubbing .
【０００９】[0009]
【作用】回転体の回転軸両端を支持している軸受部各々
に装着されているＡＥセンサから得られるＡＥ信号レベ
ルは、一般にその回転体の回転速度に応じたものとなる
ことから、回転速度とは無関係に増幅器による増幅後の
その信号レベルとしてほぼ一定信号レベルのものを得る
べく、回転体の回転速度を回転計によって検出した上、
その際でのＡＥ信号に対する増幅率を回転速度とはほぼ
反比例する増幅特性を以て制御しようというものであ
る。これにより増幅後のＡＥ信号レベルとして回転速度
とは無関係にほぼ一定信号レベルのものが得られるもの
である。その後、これを検波器によって検波した上、所
定に処理すれば、ラビング現象が発生しているか否かが
精度大にして検出され得るものである。The AE signal level obtained from the AE sensor mounted on each of the bearings supporting both ends of the rotating shaft of the rotating body generally corresponds to the rotating speed of the rotating body. In order to obtain an almost constant signal level as the signal level after amplification by the amplifier irrespective of the rotation speed of the rotating body, the rotation speed is detected by a tachometer.
At this time, the amplification factor for the AE signal is controlled with an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the rotation speed. As a result, a substantially constant signal level is obtained as the amplified AE signal level regardless of the rotation speed. Thereafter, this after having detected by the detector, if the process a predetermined, whether rubbing effect has occurred
It can be detected with high accuracy .
【００１０】即ち、検波されたＡＥ信号はラビング診断
部で周波数分析される一方では、検波されたＡＥ信号各
々からは回転体の回転周波数成分が回転同調フィルタで
抽出されるようにすれば、ラビング診断部では周波数分
析結果におけるトータル電圧値に対する回転周波数成分
の電圧値の比からはラビング現象発生の有無を判定し得
るものである。または、検波されたＡＥ信号はラビング
診断部で周波数分析される一方では、検波されたＡＥ信
号各々は回転体の回転に同期して、加算平均処理部で高
速に所定回数加算平均処理されるようにすれば、ラビン
グ診断部では周波数分析結果におけるトータル電圧値に
対する回転周波数成分の電圧値の比からはラビング現象
発生の有無を判定し得るものである。That is, while the detected AE signal is frequency-analyzed by the rubbing diagnostic section, the rotational frequency component of the rotator can be extracted from each detected AE signal by the rotational tuning filter. The diagnostic part can determine the occurrence of rubbing phenomenon from the ratio of the rotation frequency component voltage value to the total voltage value in the frequency analysis result.
That is also the in. Alternatively, while the detected AE signal is frequency-analyzed by the rubbing diagnostic unit, each of the detected AE signals is subjected to high-speed averaging processing by the averaging processing unit at high speed in synchronization with the rotation of the rotating body. if the is the even that obtained by determining the presence or absence of rubbing phenomenon generated from the ratio of the voltage value of the rotational frequency component to the total voltage value at the frequency analysis results in la bins <br/> grayed diagnostic unit.
【００１１】特に、初期低速回転状態から昇速状態に移
行されるに際して、以上のラビング診断が行われる場合
は、現象発生の有無が早期に検出され得、したがって、
不測な事故を未然に防止し得るものである。In particular, the transition from the initial low-speed rotation state to the acceleration state is performed.
When the above rubbing diagnosis is performed when performing
Can be detected early in the presence or absence of the phenomenon, therefore,
An unexpected accident can be prevented beforehand .
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明を図１から図８により説明す
る。先ず本発明による回転機のラビング診断装置につい
て説明すれば、図１はその構成を示したものである。図
示のように、回転体１はその回転軸両端が軸受部２ａ，
２ｂ各々に支持された状態で回転可とされているが、軸
受部２ａ，２ｂ各々にはＡＥセンサ３ａ，３ｂが装着さ
れている一方では、回転体１での回転はその近傍に設置
された回転計８によって検出されるようになっており、
回転計８からの回転検出信号を補助信号として、ＡＥセ
ンサ３ａ，３ｂからのＡＥ信号を所定に処理、解析する
ことで、回転体１の静止部分との異常接触現象、即ち、
ラビング現象が発生しているか否か、更には、ラビング
現象が発生している場合にはその発生位置を評定し得る
ものとなっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to FIGS. First, a rubbing diagnosis device for a rotating machine according to the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the rubbing diagnosis device. As shown in the figure, the rotating body 1 has both ends of a rotating shaft of a bearing 2a,
The AE sensors 3a and 3b are mounted on the bearings 2a and 2b, respectively, while the rotation of the rotator 1 is installed in the vicinity of the AE sensors 3a and 3b. It is to be detected by the tachometer 8,
By processing and analyzing the AE signals from the AE sensors 3a and 3b in a predetermined manner using the rotation detection signal from the tachometer 8 as an auxiliary signal, an abnormal contact phenomenon with the stationary portion of the rotating body 1, that is,
Whether a rubbing phenomenon has occurred ,
When a phenomenon has occurred, the position of the phenomenon can be evaluated.
【００１３】即ち、より具体的に説明すれば、回転体１
が回転されている状態で、ＡＥセンサ３ａ，３ｂからの
ＡＥ信号はゲインコントロール増幅器４ａ，４ｂ各々で
増幅されるが、ＡＥ信号自体は回転体１の回転速度に応
じて、図２に示すように得られるようになっている。図
２に示すように、ＡＥセンサ出力レベルは回転体１の回
転速度（ｒｐｍ）が大きくなるに従い徐々に大きくなっ
ていることが判る。したがって、予め知れているＡＥセ
ンサ出力レベルと回転速度との関係を利用して、ゲイン
コントロール増幅器４ａ，４ｂ各々での増幅率を回転速
度に応じて所定に制御する場合は、増幅後のＡＥ信号レ
ベルとして、回転速度とは無関係にほぼ一定レベルのも
のが得られるというものである。ゲインコントロール増
幅器４ａ，４ｂ各々に対する増幅率の制御は、具体的に
は回転計８からの回転検出信号にもとづき行われるよう
になっている。回転計８からの回転検出信号はラビング
診断処理部７で回転速度として得られるが、これにもと
づきＤ／Ａ変換器９を介しゲインコントロール増幅器４
ａ，４ｂ各々での増幅率を制御すればよいものである。
具体的には、ゲインコントロール増幅器４ａ，４ｂ各々
での増幅率は図３に示す如く、回転速度にほぼ反比例す
るが如く増幅特性となるべく制御されればよいものであ
る。図３に示す回転速度ー増幅特性で以てＡＥ信号が増
幅される場合は、図４に示すように、回転体１の回転速
度とは無関係に、増幅後のＡＥ信号レベルとして、信号
レベルがほぼ一定のものが得られるというわけである。More specifically, the rotating body 1
Is rotated, the AE signals from the AE sensors 3a and 3b are amplified by the respective gain control amplifiers 4a and 4b. The AE signals themselves are changed according to the rotation speed of the rotating body 1 as shown in FIG. Is obtained. As shown in FIG. 2, it can be seen that the AE sensor output level gradually increases as the rotation speed (rpm) of the rotating body 1 increases. Therefore, when the gain of each of the gain control amplifiers 4a and 4b is controlled to a predetermined value in accordance with the rotation speed by utilizing the relationship between the output level of the AE sensor and the rotation speed which is known in advance, the amplified AE signal is used. As a level, an almost constant level can be obtained irrespective of the rotation speed. The control of the gain for each of the gain control amplifiers 4 a and 4 b is specifically performed based on a rotation detection signal from the tachometer 8. The rotation detection signal from the tachometer 8 is obtained as the rotation speed by the rubbing diagnosis processing unit 7, and based on this, the gain control amplifier 4 is passed through the D / A converter 9.
What is necessary is just to control the amplification factor in each of a and 4b.
Specifically, as shown in FIG. 3, the gain of each of the gain control amplifiers 4a and 4b may be controlled so as to have an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the rotation speed. When the AE signal is amplified by the rotation speed-amplification characteristic shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4, regardless of the rotation speed of the rotating body 1, the signal level becomes the amplified AE signal level. Almost constant one can be obtained.
【００１４】因みに、ゲインコントロール増幅器４ａ，
４ｂとしては、例えば英国を本拠としているＰｌｅｓｓ
ｅｙ社のＡＧＣ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒが使用し得るもの
となっている。図５に同社カタログによる入力電圧ー増
幅器増幅率の関係を示す。Incidentally, the gain control amplifiers 4a,
4b is, for example, a UK-based Press
ey's AGC Amplifier. FIG. 5 shows the relationship between the input voltage and the amplifier gain according to the catalog of the company.
【００１５】さて、再び図１に戻り説明を続行すれば、
ゲインコントロール増幅器４ａ，４ｂ各々からの増幅さ
れたＡＥ信号は検波器５ａ，５ｂ各々で検波された上、
Ａ／Ｄ変換器６ａを介しラビング診断処理部７でラビン
グ診断処理に供されるものとなっている。このラビング
診断処理については後述するところであるが、検波器５
ａ，５ｂ各々からの検波されたＡＥ信号からはまた、回
転計８からの回転検出信号にもとづき回転体１の回転周
波数成分のみが回転同調フィルタ１０ａ，１０ｂで抽出
されるようになっている。回転同調フィルタ１０ａ，１
０ｂ各々からの回転周波数成分はＡ／Ｄ変換器６ｂを介
しラビング診断処理部７でラビング診断処理とラビング
位置評定演算処理に供されているものである。Now, returning to FIG. 1 and continuing the description,
The amplified AE signal from each of the gain control amplifiers 4a and 4b is detected by each of the detectors 5a and 5b.
The rubbing diagnosis processing section 7 supplies the rubbing diagnosis processing via the A / D converter 6a. The rubbing diagnosis process will be described later.
From the detected AE signals from each of the a and 5b, only the rotation frequency component of the rotating body 1 is extracted by the rotation tuning filters 10a and 10b based on the rotation detection signal from the tachometer 8. Rotation tuning filter 10a, 1
The rotation frequency component from each of 0b is provided to the rubbing diagnosis processing and the rubbing position evaluation calculation processing by the rubbing diagnosis processing unit 7 via the A / D converter 6b.
【００１６】ここで、ラビング診断処理部７での処理に
ついて説明すれば、ラビング診断処理部７自体は汎用の
パーソナルコンピュータとして構成可能とされ、ラビン
グ診断処理部７では検波されたＡＥ信号を周波数分析し
た上、回転同調フィルタ１０ａ，１０ｂからの回転周波
数成分との間で、周波数分析結果におけるトータル電圧
値Ｖ0に対する回転周波数成分の電圧値Ｖ1の比Ｖ1 ／Ｖ
0 が演算によって求められ、この比Ｖ1 ／Ｖ0 の値がラ
ビング判定基準値α以上であるか否かが判定されること
によって、ラビング現象が発生しているか否かの判定が
行われるようになっているものである。その比Ｖ1 ／Ｖ
0 の値がラビング判定基準値α以上であればラビング現
象が発生していると判定され、ラビング判定基準値α未
満であればラビング現象は発生していないと判定されて
いるものである。Here, the processing in the rubbing diagnosis processing section 7 will be described. The rubbing diagnosis processing section 7 itself can be configured as a general-purpose personal computer, and the rubbing diagnosis processing section 7 performs frequency analysis on the detected AE signal. In addition, the ratio V 1 / V of the voltage value V 1 of the rotation frequency component to the total voltage value V 0 in the frequency analysis result between the rotation frequency components from the rotation tuning filters 10a and 10b.
0 is obtained by calculation, and it is determined whether or not the value of the ratio V 1 / V 0 is equal to or greater than the rubbing determination reference value α, thereby determining whether or not a rubbing phenomenon has occurred. It is something that has become. The ratio V 1 / V
If the value of 0 is equal to or greater than the rubbing determination reference value α, it is determined that the rubbing phenomenon has occurred, and if the value is less than the rubbing determination reference value α, it is determined that the rubbing phenomenon has not occurred.
【００１７】ラビング診断処理部７ではまた、回転同調
フィルタ１０ａ，１０ｂ各々からの回転周波数成分から
ラビング位置評定演算処理が行われているが、図６は検
波器５ａ，５ｂ出力波形と、これに対応する回転同調フ
ィルタ１０ａ，１０ｂ出力波形を示したものである。こ
れからも判るように、回転同調フィルタ１０ａ，１０ｂ
での処理によって、検波処理されたＡＥ信号各々は正弦
波信号として得られ、しかもそれら正弦波信号の間には
ラビング現象発生位置に比例した時間差、即ち、位相差
が出現していることが判る。その位相差は、ラビング現
象発生位置に生じた音響（Ａ）信号が回転体（ロータ）
１上を伝搬された上、ＡＥセンサ３ａ，３ｂ各々までに
伝搬されるのに要される時間の差に起因して生じている
ものである。したがって、ラビング診断処理部７ではそ
の差を計数することによって、回転体１の回転軸上での
ラビング現象発生位置が知れるものである。以上のラビ
ング現象の発生有無の判定結果と、実際にその現象が発
生している場合での位置評定結果は表示装置１１に表示
されることで、保守者は容易にラビング現象が発生して
いるか否か、発生している場合にはその発生位置が知れ
るものであり、ラビング現象発生時点で警報を発するこ
とで、注意を喚起することも容易である。The rubbing diagnosis processing unit 7 also performs a rubbing position evaluation calculation process from the rotation frequency components from the rotation tuning filters 10a and 10b. FIG. 6 shows the output waveforms of the detectors 5a and 5b and the rubbing position evaluation processing. 3 shows corresponding output waveforms of the rotation tuning filters 10a and 10b. As can be seen, the rotary tuning filters 10a, 10b
As a result, each of the detected AE signals is obtained as a sine wave signal, and a time difference proportional to the rubbing phenomenon occurrence position, that is, a phase difference appears between the sine wave signals. . The phase difference is based on the fact that the sound (A) signal generated at the position where the rubbing phenomenon occurs is represented by a rotating body (rotor).
This occurs due to the difference in the time required to propagate on the AE sensors 3a and 3b after being propagated on the AE sensor 3a. Therefore, the rubbing diagnosis processing section 7 can determine the rubbing phenomenon occurrence position on the rotation axis of the rotating body 1 by counting the difference. The result of the determination as to whether or not the rubbing phenomenon has occurred and the position evaluation result when the phenomenon has actually occurred are displayed on the display device 11 so that the maintenance person can easily determine whether the rubbing phenomenon has occurred. No, if it has occurred, its location can be known, and it is easy to call attention by issuing an alarm when the rubbing phenomenon occurs.
【００１８】図７は本発明による効果の程を、ゲインコ
ントロール増幅器を用いる場合でのラビング現象検出精
度およびラビング現象位置評定誤差と、増幅率一定の増
幅器を用いる場合でのラビング現象検出精度およびラビ
ング現象位置評定誤差を示したものである。図に示すよ
うに、（Ａ），（Ｂ）にそれぞれラビング現象検出精
度、ラビング現象位置評定誤差を示すが、これらからも
判るように、増幅率一定の増幅器を用いる場合には、回
転速度に応じてＡＥセンサ信号の信号レベルは大きく変
動することから、ラビング現象検出精度およびラビング
現象位置評定誤差として良好なものが得られていないこ
とが判る。しかしながら、ゲインコントロール増幅器を
用いる場合には、回転速度とは無関係にＡＥセンサ信号
の信号レベルとしてほぼ一定のものが得られることか
ら、高精度にラビング現象の発生とその発生位置とが検
出され得るものであることが判る。FIG. 7 shows the effect of the present invention. The rubbing phenomenon detection accuracy and the rubbing phenomenon position estimation error when a gain control amplifier is used, and the rubbing phenomenon detection accuracy and rubbing when a constant amplification factor amplifier is used. It shows the phenomena position estimation error. As shown in the figure, (A) and (B) show the rubbing phenomenon detection accuracy and the rubbing phenomenon position estimation error, respectively. As can be seen from these figures, when an amplifier having a constant amplification factor is used, the rotational speed is reduced. Since the signal level of the AE sensor signal greatly fluctuates accordingly, it can be seen that good rubbing phenomenon detection accuracy and rubbing phenomenon position estimation error have not been obtained. However, when a gain control amplifier is used, since the signal level of the AE sensor signal is substantially constant irrespective of the rotation speed, the occurrence of the rubbing phenomenon and its occurrence position can be detected with high accuracy. It turns out to be something.
【００１９】最後に、回転同調フィルタが不要とされた
回転機のラビング診断装置の他の構成について説明すれ
ば、図８はその構成を示したものである。図８に示すよ
うに、図１に示すものに比し回転同調フィルタ１０ａ，
１０ｂおよびＡ／Ｄ変換器６ｂが不要とされたものとな
っている。その代わりに、ラビング判定処理部２０で
は、周波数分析処理以外にそれら機能に相当する処理が
余分に実行されるようになっている。即ち、ラビング判
定処理部２０では検波器５ａ，５ｂからの検波されたＡ
Ｅ信号が周波数分析されているが、これに並行して回転
計８からの回転検出信号を同期信号として、検波器５
ａ，５ｂからの検波されたＡＥ信号に対する、所定回数
に亘る高速加算平均処理が実行されているものである。
一般に加算平均処理は回転速度が一定の場合に有効とさ
れ、昇速、減速過程では波形が変化してしまい、ラビン
グ現象発生位置の評定精度は低下することになる。しか
しながら、高速に加算平均処理が行われる場合には、回
転体１の回転に同期した信号成分のみが抽出され得、ラ
ンダム信号は除去されることから、結果的に回転同調フ
ィルタ１０ａ，１０ｂ各々からの正弦波信号と同等な信
号が得られるものである。この信号からはラビング現象
発生位置が評定され得、また、その信号と周波数分析結
果からはラビング現象発生の有無が判定され得るもので
ある。ところで、検波器５ａ，５ｂからの検波されたＡ
Ｅ信号に対する高速加算平均処理を実行するためには、
ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）が用いる
ことが考えられる。具体的にラビング判定処理部２０を
汎用パーソナルコンピュータを以て構成する場合には、
その拡張スロットに加算平均処理専用のＤＳＰを搭載せ
しめればよいものである。Finally, another configuration of the rubbing diagnostic device for a rotating machine which does not require a rotary tuning filter will be described. FIG. 8 shows the configuration. As shown in FIG. 8, the rotation tuning filter 10a,
10b and the A / D converter 6b are unnecessary. Instead, the rubbing determination processing section 20 is configured to perform extra processing corresponding to those functions in addition to the frequency analysis processing. That is, the rubbing determination processing section 20 detects the detected A from the detectors 5a and 5b.
The E signal is subjected to frequency analysis. In parallel with this, the rotation detection signal from the tachometer 8 is used as a synchronization signal to detect the E signal.
The high-speed averaging process is performed a predetermined number of times on the detected AE signals from the a and 5b.
In general, the averaging process is effective when the rotation speed is constant, and the waveform changes during the acceleration and deceleration processes , and the accuracy of the evaluation of the rubbing phenomenon occurrence position is reduced. However, when the averaging process is performed at a high speed, only the signal component synchronized with the rotation of the rotating body 1 can be extracted, and the random signal is removed. As a result, each of the rotation tuning filters 10a and 10b is removed. And a signal equivalent to the sine wave signal is obtained. The rubbing phenomenon occurrence position can be evaluated from this signal, and the presence or absence of the rubbing phenomenon can be determined from the signal and the frequency analysis result. By the way, the detected A from the detectors 5a and 5b
In order to execute the high-speed averaging process on the E signal,
It is conceivable that a DSP (Digital Signal Processor) is used. Specifically, when the rubbing determination processing unit 20 is configured with a general-purpose personal computer,
What is necessary is just to mount a DSP dedicated to the averaging process in the expansion slot.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１による
場合は、回転体が初期低速回転状態から昇速状態に移行
されるに際して、ラビング現象発生の有無を診断にてよ
り早期に、かつ精度大にして検出し得る回転機のラビン
グ診断方法が、また、請求項２，３による場合には、回
転体の回転速度如何に拘らず、ラビング現象発生の有無
を診断にて精度大にして検出し得る回転機のラビング診
断方法が、更に、請求項４，５によれば、回転体の回転
速度如何に拘らず、ラビング現象発生の有無を診断にて
精度大にして検出し得る回転機のラビング診断装置がそ
れぞれ得られたものとなっている。Effect of the Invention] As described above, when due to Claim 1, upon rotary member is shifted from the initial low speed state for raising the speed state, earlier than in diagnosing the presence or absence of the rubbing phenomenon occurs, A rubbing diagnosis method for a rotating machine which can be detected with high accuracy, and in the case of claim 2 or 3 , the presence or absence of occurrence of a rubbing phenomenon is increased by diagnosis regardless of the rotation speed of the rotating body. rubbing diagnostic method of the rotating machine capable of detecting Te further, according to claim 4 and 5, the rotational speed irrespective of the rotating body can be detected with the precision sized whether the rubbing phenomenon occurs in diagnostic rotation The rubbing diagnostic device of the machine has been obtained.
【図１】本発明による回転機のラビング診断装置の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rubbing diagnosis device for a rotating machine according to the present invention.
【図２】ＡＥ信号の信号レベルと回転体の回転速度との
関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a signal level of an AE signal and a rotation speed of a rotating body.
【図３】ゲインコントロール増幅器が用いられる場合で
の回転速度ー増幅特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a rotational speed and an amplification characteristic when a gain control amplifier is used.
【図４】ゲインコントロール増幅器が用いられる場合で
の増幅後のＡＥセンサ信号レベルと回転速度との関係を
示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an amplified AE sensor signal level and a rotation speed when a gain control amplifier is used.
【図５】ゲインコントロール増幅器についての増幅率制
御入力電圧と増幅率との一例での関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between an amplification factor control input voltage and an amplification factor for a gain control amplifier.
【図６】検波器出力波形と、これに対応する回転同調フ
ィルタ出力波形とを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a detector output waveform and a corresponding rotation tuning filter output waveform.
【図７】本発明による効果の程を、（Ａ）に示された回
転体回転速度に対するラビング 検出回数として、（Ｂ）
に示されたラビング現象位置評定誤差とともに説明する
ための図である。FIG. 7 shows the degree of the effect of the present invention by the time shown in FIG.
As rubbing detection number for rolling member rotation speed, (B)
FIG. 9 is a diagram for explaining the rubbing phenomenon position estimation error shown in FIG.
【図８】本発明による回転機のラビング診断装置の他の
構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing another configuration of the rubbing diagnostic device for a rotating machine according to the present invention.
１…回転体（ロータ）、２ａ，２ｂ…軸受部、３ａ，３
ｂ…ＡＥセンサ、４ａ，４ｂ…ゲインコントロール増幅
器、５ａ，５ｂ…検波器、６ａ，６ｂ…Ａ／Ｄ変換器、
７…ラビング診断処理部、８…回転計、９…Ｄ／Ａ変換
器、１０ａ，１０ｂ…回転同調フィルタ、１１…表示
部、２０…ラビング判定処理部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating body (rotor), 2a, 2b ... Bearing part, 3a, 3
b: AE sensor, 4a, 4b: gain control amplifier, 5a, 5b: detector, 6a, 6b: A / D converter,
7: rubbing diagnosis processing unit, 8: tachometer, 9: D / A converter, 10a, 10b: rotation tuning filter, 11: display unit, 20: rubbing determination processing unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 弌也 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所 エネルギー研究所内 (72)発明者 柳橋 実 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 井上 英則 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 松村 雄三 東京都千代田区内幸町二丁目一番四号 東電設計株式会社内 (72)発明者 深沢 達明 東京都千代田区内幸町二丁目一番四号 東電設計株式会社内 (72)発明者 西村 忠雄 東京都千代田区内幸町二丁目一番四号 東電設計株式会社内 (72)発明者 浅見 徹 東京都千代田区内幸町二丁目一番四号 東電設計株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−186115（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 19/00 G01H 17/00 G01M 13/04 G01N 29/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Suzuya Sato 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within the Energy Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Minoru Yanagibashi 3-2-2 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Stock Hitachi Engineering Services Co., Ltd. (72) Inventor Hidenori Inoue 3-2-2, Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi Engineering Services Co., Ltd. (72) Inventor Yuzo Matsumura 2--4 Ichisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside (72) Inventor Tatsuaki Fukasawa 2-Chome, Uchisaiwaicho 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo Inside (72) Inventor Tadao Nishimura 2-Chome, 2-Chome Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside TEPCO Design ( 72) Inventor Tohru Asami 2-chome, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo House (56) Reference Patent Sho 63-186115 (JP, A) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G01M 19/00 G01H 17/00 G01M 13/04 G01N 29/14
Claims (5)
に移行されるに際し、回転体の回転軸両端を支持してい
る軸受部各々に装着されているＡＥセンサからのＡＥ信
号各々は、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定となるべ
く、上記回転体の回転速度にほぼ反比例する増幅特性を
以て増幅、検波された後、周波数分析される一方では、
検波されたＡＥ信号各々は上記回転体の回転に同期し
て、高速に所定回数加算平均処理され、周波数分析結果
におけるトータル電圧値に対する回転周波数成分の電圧
値の比からはラビング現象発生の有無が判定されるよう
にした回転機のラビング診断方法。When the rotating body shifts from an initial low-speed rotation state to a high-speed rotation state, AE signals from AE sensors mounted on bearings supporting both ends of the rotating shaft of the rotating body, respectively, In order to keep the AE signal level after the amplification constant, the AE signal is amplified and detected with an amplification characteristic substantially inversely proportional to the rotation speed of the rotating body, and then subjected to frequency analysis.
Each of the detected AE signals is added and averaged a predetermined number of times at high speed in synchronization with the rotation of the rotator. From the ratio of the voltage value of the rotation frequency component to the total voltage value in the frequency analysis result, it is determined whether or not a rubbing phenomenon has occurred. A rubbing diagnosis method for a rotating machine to be determined.
部各々に装着されているＡＥセンサからのＡＥ信号各々
は、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定となるべく、上記
回転体の回転速度にほぼ反比例する増幅特性を以て増
幅、検波された後、周波数分析される一方では、検波さ
れたＡＥ信号各々からは上記回転体の回転周波数成分が
抽出され、周波数分析結果におけるトータル電圧値に対
する回転周波数成分の電圧値の比からはラビング現象発
生の有無が判定されるようにした回転機のラビング診断
方法。2. An AE signal from an AE sensor attached to each of bearings supporting both ends of a rotating shaft of a rotating body, the AE signal is rotated by the rotating body so that the AE signal level after amplification becomes constant. After being amplified and detected with an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the speed, and then subjected to frequency analysis, the rotational frequency component of the rotator is extracted from each of the detected AE signals, and the rotation relative to the total voltage value in the frequency analysis result is obtained. A rubbing diagnosis method for a rotating machine, wherein whether or not a rubbing phenomenon has occurred is determined from a ratio of voltage values of frequency components.
部各々に装着されているＡＥセンサからのＡＥ信号各々
は、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定となるべく、上記
回転体の回転速度にほぼ反比例する増幅特性を以て増
幅、検波された後、周波数分析される一方では、検波さ
れたＡＥ信号各々は上記回転体の回転に同期して、高速
に所定回数加算平均処理され、周波数分析結果における
トータル電圧値に対する回転周波数成分の電圧値の比か
らはラビング現象発生の有無が判定されるようにした回
転機のラビング診断方法。3. An AE signal from an AE sensor mounted on each of bearings supporting both ends of a rotating shaft of the rotating body, the AE signal is rotated so that the AE signal level after amplification becomes constant. After being amplified and detected with an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the speed, and then subjected to frequency analysis, each of the detected AE signals is subjected to high-speed averaging processing a predetermined number of times in synchronization with the rotation of the rotating body, thereby obtaining frequency analysis. A rubbing diagnosis method for a rotating machine, wherein whether or not a rubbing phenomenon has occurred is determined from a ratio of a voltage value of a rotation frequency component to a total voltage value in a result.
部各々に装着される第１，第２のＡＥセンサと、上記回
転体の回転に同期して回転検出信号を発生する回転計
と、該回転体の回転速度にほぼ反比例する増幅特性を以
て、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定となるべく、上記
第１，第２のＡＥセンサ各々からのＡＥ信号を増幅する
第１，第２の増幅器と、該第１，第２の増幅器各々から
の増幅されたＡＥ信号を検波する第１，第２の検波器
と、該第１，第２の検波器各々からの検波されたＡＥ信
号から、上記回転計からの回転検出信号にもとづき上記
回転体の回転周波数成分を検出する第１，第２の回転同
調フィルタと、上記第１，第２の検波器各々からの検波
されたＡＥ信号を周波数分析し、周波数分析結果におけ
るトータル電圧値に対する回転周波数成分の電圧値の比
からラビング現象発生の有無を判定するラビング診断部
とを具備してなる構成の回転機のラビング診断装置。4. A tachometer for generating a rotation detection signal in synchronism with the rotation of the rotator, wherein the first and second AE sensors are mounted on bearing portions supporting both ends of the rotary shaft of the rotator. Amplifying the AE signal from each of the first and second AE sensors so that the AE signal level after amplification is constant, with an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the rotation speed of the rotating body. , A first and a second detector for detecting the amplified AE signal from each of the first and second amplifiers, and a detected AE signal from each of the first and second detectors And a first and second rotation tuning filter for detecting a rotation frequency component of the rotating body based on a rotation detection signal from the tachometer, and a detected AE signal from each of the first and second detectors Frequency analysis of the total voltage value in the frequency analysis result. A rubbing diagnostic device for a rotating machine, comprising: a rubbing diagnostic unit that determines whether a rubbing phenomenon has occurred based on a ratio of voltage values of rotation frequency components.
部各々に装着される第１，第２のＡＥセンサと、上記回
転体の回転に同期して回転検出信号を発生する回転計
と、該回転体の回転速度にほぼ反比例する増幅特性を以
て、増幅後でのＡＥ信号レベルが一定となるべく、上記
第１，第２のＡＥセンサ各々からのＡＥ信号を増幅する
第１，第２の増幅器と、該第１，第２の増幅器各々から
の増幅されたＡＥ信号を検波する第１，第２の検波器
と、該第１，第２の検波器各々からの検波されたＡＥ信
号を、上記回転計からの回転検出信号を同期信号とし
て、高速に所定回数加算平均処理する第１，第２の加算
平均処理部と、上記第１，第２の検波器各々からの検波
されたＡＥ信号を周波数分析し、周波数分析結果におけ
るトータル電圧値に対する回転周波数成分の電圧値の比
からラビング現象発生の有無を判定するラビング診断部
とを具備してなる構成の回転機のラビング診断装置。5. A tachometer for generating a rotation detection signal in synchronism with the rotation of the rotator, wherein the first and second AE sensors are mounted on bearing portions supporting both ends of the rotary shaft of the rotator. Amplifying the AE signal from each of the first and second AE sensors so that the AE signal level after amplification is constant, with an amplification characteristic substantially in inverse proportion to the rotation speed of the rotating body. , A first and a second detector for detecting the amplified AE signal from each of the first and second amplifiers, and a detected AE signal from each of the first and second detectors The first and second averaging processing sections that perform high-speed averaging processing a predetermined number of times using the rotation detection signal from the tachometer as a synchronization signal, and detect signals from the first and second detectors, respectively. The AE signal is subjected to frequency analysis, and the frequency A rubbing diagnostic device for a rotating machine, comprising: a rubbing diagnostic unit configured to determine whether a rubbing phenomenon has occurred based on a ratio of voltage values of rotation frequency components.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03036471A JP3121365B2 (en) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | Method and apparatus for rubbing diagnosis of rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP03036471A JP3121365B2 (en) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | Method and apparatus for rubbing diagnosis of rotating machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276538A JPH04276538A (en) | 1992-10-01 |
| JP3121365B2 true JP3121365B2 (en) | 2000-12-25 |
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3121365B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112022000277T5 (en) | 2021-03-26 | 2023-12-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Frictional position identification device and frictional position identification method for a rotating machine |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022135048A (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-15 | 三菱重工業株式会社 | Operation condition determination device, operation support device, control device, and operation condition determination method for rotary machine |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP03036471A patent/JP3121365B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112022000277T5 (en) | 2021-03-26 | 2023-12-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Frictional position identification device and frictional position identification method for a rotating machine |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04276538A (en) | 1992-10-01 |
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