JP3129406B2 - 翼振動計測装置 - Google Patents
翼振動計測装置Info
- Publication number
- JP3129406B2 JP3129406B2 JP09186638A JP18663897A JP3129406B2 JP 3129406 B2 JP3129406 B2 JP 3129406B2 JP 09186638 A JP09186638 A JP 09186638A JP 18663897 A JP18663897 A JP 18663897A JP 3129406 B2 JP3129406 B2 JP 3129406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- rotor
- data
- blade
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種タービン、フ
ァンまたはポンプ等などに組み込まれている回転翼の振
動を解析するための翼振動計測装置に関する。
ァンまたはポンプ等などに組み込まれている回転翼の振
動を解析するための翼振動計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービン、ガスタービン、軸流ファ
ン、水車またはポンプなどの各種ターボ機械の研究、設
計開発および製造においては、製品の高性能化および高
信頼化のために、回転体などの内部構造物の振動を詳細
に把握する必要がある。このような要求に対し、近年、
磁石による電磁式センサを用いたり、レーザ、赤外線、
可視光線などを利用する光学的手法を用いることによ
り、回転体に直接接触することなく回転体の振動を計測
する非接触振動計測技術が開発されており、多くのター
ボ機械の振動計測に適用されている。例えば、電磁式セ
ンサを用いた非接触振動計測技術は、特願平５−２２９
４７７号や特願平６−２１７０４５号などに開示されて
いる。
ン、水車またはポンプなどの各種ターボ機械の研究、設
計開発および製造においては、製品の高性能化および高
信頼化のために、回転体などの内部構造物の振動を詳細
に把握する必要がある。このような要求に対し、近年、
磁石による電磁式センサを用いたり、レーザ、赤外線、
可視光線などを利用する光学的手法を用いることによ
り、回転体に直接接触することなく回転体の振動を計測
する非接触振動計測技術が開発されており、多くのター
ボ機械の振動計測に適用されている。例えば、電磁式セ
ンサを用いた非接触振動計測技術は、特願平５−２２９
４７７号や特願平６−２１７０４５号などに開示されて
いる。
【０００３】図８は、特願平６−２１７０４５号に示さ
れた翼振動計測装置であり、ロータ１の軸部と相対する
静止側に回転パルス検出器３を取り付け、回転翼５２の
先端部と相対する静止側に等間隔に２n （ｎ：正の整
数）個の電磁ピックアップ５５を取り付け、回転翼５２
の基部と相対する静止側に電磁ピックアップ５４を取り
付けておき、エアノズルを回転翼５２に向けてエアを投
入することにより、ロータ１を回転させて回転翼５２を
加振し、このときの回転翼５２の振動を計測するもので
ある。
れた翼振動計測装置であり、ロータ１の軸部と相対する
静止側に回転パルス検出器３を取り付け、回転翼５２の
先端部と相対する静止側に等間隔に２n （ｎ：正の整
数）個の電磁ピックアップ５５を取り付け、回転翼５２
の基部と相対する静止側に電磁ピックアップ５４を取り
付けておき、エアノズルを回転翼５２に向けてエアを投
入することにより、ロータ１を回転させて回転翼５２を
加振し、このときの回転翼５２の振動を計測するもので
ある。
【０００４】この場合、回転パルス検出器５３、電磁ピ
ックアップ５４，５５の出力信号はそれぞれ一次処理装
置５６に入力される。一時処理装置５６は、回転パルス
検出器５３の検出結果から回転翼５２の回転数を求めて
表示する一方で、電磁ピックアップ５４の検出結果から
回転翼５２が翼ピッチ分だけ回転する時間を求め、電磁
ピックアップ５５，５４の検出結果から回転翼５２の先
端部と基部との間の通過時間差を求めて、これらの結果
に基づいて回転翼５２の回転方向の振動データを求めて
出力する。
ックアップ５４，５５の出力信号はそれぞれ一次処理装
置５６に入力される。一時処理装置５６は、回転パルス
検出器５３の検出結果から回転翼５２の回転数を求めて
表示する一方で、電磁ピックアップ５４の検出結果から
回転翼５２が翼ピッチ分だけ回転する時間を求め、電磁
ピックアップ５５，５４の検出結果から回転翼５２の先
端部と基部との間の通過時間差を求めて、これらの結果
に基づいて回転翼５２の回転方向の振動データを求めて
出力する。
【０００５】このとき、２n 個の電磁ピックアップ５５
はロータ５１上の回転翼５２が自身の近傍を順に通過し
たときの回転軸方向の振動を時系列的に出力しているた
め、一次処理装置５６はこれに対応させて、ある電磁ピ
ックアップ５５の近傍を各回転翼５２が順に通過したと
きの回転方向の時系列的な振動データ（以下、センサ基
準の時系列データと称する）を電磁ピックアップ５５の
数に対応させて２n 組出力している。
はロータ５１上の回転翼５２が自身の近傍を順に通過し
たときの回転軸方向の振動を時系列的に出力しているた
め、一次処理装置５６はこれに対応させて、ある電磁ピ
ックアップ５５の近傍を各回転翼５２が順に通過したと
きの回転方向の時系列的な振動データ（以下、センサ基
準の時系列データと称する）を電磁ピックアップ５５の
数に対応させて２n 組出力している。
【０００６】これら２n 組のセンサ基準の時系列データ
は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）転送を行うインタ
フェースを介して二次処理装置５７に入力される。二次
処理装置５７は、各種の振動解析をオンラインで行うた
めのものであり、図９に示されるように構成されてい
る。
は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）転送を行うインタ
フェースを介して二次処理装置５７に入力される。二次
処理装置５７は、各種の振動解析をオンラインで行うた
めのものであり、図９に示されるように構成されてい
る。
【０００７】二次処理装置５７では、まずデータ並べ換
え器６１で一次処理装置５６から入力された２n 組のセ
ンサ基準の時系列データ７１に含まれる振動データを並
べ換えて、回転翼５２の枚数分の翼基準の時系列データ
７２として出力する。翼基準の時系列データ７２とは、
ある回転翼５２が２n 個の電磁ピックアップ５５の近傍
を順に通過したときの振動データを時系列的に示したも
のである。
え器６１で一次処理装置５６から入力された２n 組のセ
ンサ基準の時系列データ７１に含まれる振動データを並
べ換えて、回転翼５２の枚数分の翼基準の時系列データ
７２として出力する。翼基準の時系列データ７２とは、
ある回転翼５２が２n 個の電磁ピックアップ５５の近傍
を順に通過したときの振動データを時系列的に示したも
のである。
【０００８】この後、適当な一枚の回転翼５２をモニタ
して、その回転翼５２に対応する翼基準の時系列データ
７２に対してＦＦＴ演算器６２で高速フーリエ変換を施
す。そして、この結果得られたデータ７３に対して解析
器６３で解析を行い、その解析結果をキャンベル線図、
トラッキング解析図、モード図などで示すと共に、回転
翼５２の固有振動数を求める。図１０は、このようにし
て得られたキャンベル線図の例であり、横軸は回転数、
右縦軸はハーモニクス、左縦軸は振動周波数を表してい
る。
して、その回転翼５２に対応する翼基準の時系列データ
７２に対してＦＦＴ演算器６２で高速フーリエ変換を施
す。そして、この結果得られたデータ７３に対して解析
器６３で解析を行い、その解析結果をキャンベル線図、
トラッキング解析図、モード図などで示すと共に、回転
翼５２の固有振動数を求める。図１０は、このようにし
て得られたキャンベル線図の例であり、横軸は回転数、
右縦軸はハーモニクス、左縦軸は振動周波数を表してい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の翼振動計測装置では振動試験を行うとき、一枚の回転
翼をモニタして解析を行っていたが、その点が振動モー
ドのノード位置のときは振動振幅が零になって回転翼の
固有振動数が分からないことがある。しかも、ロータに
は一段の段列に数十枚の回転翼が装着されていることか
ら、振動振幅の大きい翼を一枚一枚探しながら解析する
には時間がかかるという問題があった。
の翼振動計測装置では振動試験を行うとき、一枚の回転
翼をモニタして解析を行っていたが、その点が振動モー
ドのノード位置のときは振動振幅が零になって回転翼の
固有振動数が分からないことがある。しかも、ロータに
は一段の段列に数十枚の回転翼が装着されていることか
ら、振動振幅の大きい翼を一枚一枚探しながら解析する
には時間がかかるという問題があった。
【００１０】また、エアノズルでエアを投入することに
より回転翼を加振させていたが、加振力を増大させるた
めに投入するエアの量を増やすと、回転翼と空気との摩
擦熱で真空室内の雰囲気温度が上昇して設備が破壊され
るおそれがあった。そのため、従来の翼振動計測装置の
理論分解能が２μｍ程度であるのに対して、回転翼の振
動振幅は最大でも１０μｍ程度となり、約５倍の計測精
度しか得られないという問題があった。本発明は、高精
度の振動計測を短時間で行うことができる翼振動計測装
置を提供することを目的とする。
より回転翼を加振させていたが、加振力を増大させるた
めに投入するエアの量を増やすと、回転翼と空気との摩
擦熱で真空室内の雰囲気温度が上昇して設備が破壊され
るおそれがあった。そのため、従来の翼振動計測装置の
理論分解能が２μｍ程度であるのに対して、回転翼の振
動振幅は最大でも１０μｍ程度となり、約５倍の計測精
度しか得られないという問題があった。本発明は、高精
度の振動計測を短時間で行うことができる翼振動計測装
置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は複数の回転翼の振動を非接触で計測する翼
振動計測装置において、回転翼の先端部と相対する静止
側に等間隔に取り付けられ、回転翼の先端部の回転軸方
向の振動を計測する複数の第１の振動計測手段と、回転
翼の基部と相対する静止側に取り付けられ、回転翼の基
部の回転軸方向の振動を計測する第２の振動計測手段
と、第１および第２の振動計測手段の計測結果に基づい
て、回転翼毎に回転方向の時系列的な振動情報を生成す
る振動情報生成手段と、振動情報生成手段により生成さ
れた回転翼毎の振動情報の全てに高速フーリエ変換を施
す高速フーリエ変換手段と、高速フーリエ変換手段によ
り得られた回転翼毎の振動情報のフーリエ変換結果を加
算する加算手段とを備えたことを特徴とする。
め、本発明は複数の回転翼の振動を非接触で計測する翼
振動計測装置において、回転翼の先端部と相対する静止
側に等間隔に取り付けられ、回転翼の先端部の回転軸方
向の振動を計測する複数の第１の振動計測手段と、回転
翼の基部と相対する静止側に取り付けられ、回転翼の基
部の回転軸方向の振動を計測する第２の振動計測手段
と、第１および第２の振動計測手段の計測結果に基づい
て、回転翼毎に回転方向の時系列的な振動情報を生成す
る振動情報生成手段と、振動情報生成手段により生成さ
れた回転翼毎の振動情報の全てに高速フーリエ変換を施
す高速フーリエ変換手段と、高速フーリエ変換手段によ
り得られた回転翼毎の振動情報のフーリエ変換結果を加
算する加算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る翼振動計測装置の構成を示す図である。この翼振動計
測装置は、ロータ１の回転翼２の振動を非接触で計測す
るためのものであり、回転パルス検出器３、電磁ピック
アップ４，５、一次処理装置６および二次処理装置７に
よって構成されている。
る翼振動計測装置の構成を示す図である。この翼振動計
測装置は、ロータ１の回転翼２の振動を非接触で計測す
るためのものであり、回転パルス検出器３、電磁ピック
アップ４，５、一次処理装置６および二次処理装置７に
よって構成されている。
【００１３】ロータ１には、その回転軸方向に沿って複
数段の翼列が設けられており、各段の翼列はロータ１の
円周方向に沿って等間隔にＭ枚の回転翼２を取り付けた
構成となっている。
数段の翼列が設けられており、各段の翼列はロータ１の
円周方向に沿って等間隔にＭ枚の回転翼２を取り付けた
構成となっている。
【００１４】ロータ１の軸部と相対する静止側には、１
個の回転パルス検出器３が取り付けられている。また、
回転翼２の基部と相対する静止側には、２個の電磁ピッ
クアップ４がロータ１の円周方向に沿って回転翼２の翼
ピッチの（ｋ＋０．５）倍（ｋは任意の正の定数）の間
隔で取り付けられ、さらに回転翼２の先端部と相対する
静止側にはＮ個（Ｎ＝２n：ｎは正の整数）の電磁ピッ
クアップ５がロータ１の円周方向に沿って等間隔に取り
付けられている。
個の回転パルス検出器３が取り付けられている。また、
回転翼２の基部と相対する静止側には、２個の電磁ピッ
クアップ４がロータ１の円周方向に沿って回転翼２の翼
ピッチの（ｋ＋０．５）倍（ｋは任意の正の定数）の間
隔で取り付けられ、さらに回転翼２の先端部と相対する
静止側にはＮ個（Ｎ＝２n：ｎは正の整数）の電磁ピッ
クアップ５がロータ１の円周方向に沿って等間隔に取り
付けられている。
【００１５】この翼振動計測装置を用いて振動試験を行
う場合、従来と同様にエアノズルを回転翼２に向けてエ
アを投入し、ロータ１を回転させて回転翼２を加振し
て、そのときの回転翼２の振動を計測する。
う場合、従来と同様にエアノズルを回転翼２に向けてエ
アを投入し、ロータ１を回転させて回転翼２を加振し
て、そのときの回転翼２の振動を計測する。
【００１６】この場合、回転パルス検出器３は回転翼２
の１回転につき１個のパルスを一次処理装置６に出力す
る。２個の電磁ピックアップ４は、それぞれＭ枚の回転
翼２が自身の近傍を順に通過したとき、各回転翼２の基
部における回転軸方向の振動を検出し、その結果を振動
の大きさに比例した振幅で、回転翼２の枚数Ｍと回転数
に応じた周波数の時系列信号として出力する。また、Ｎ
個の電磁ピックアップ５も同様に、Ｍ枚の回転翼２が自
身の近傍を順に通過したとき、各回転翼２の先端部にお
ける回転軸方向の振動を検出し、その検出結果を振動の
大きさに比例した振幅で、回転翼２の枚数Ｍと回転数に
応じた周波数の時系列信号として出力する。
の１回転につき１個のパルスを一次処理装置６に出力す
る。２個の電磁ピックアップ４は、それぞれＭ枚の回転
翼２が自身の近傍を順に通過したとき、各回転翼２の基
部における回転軸方向の振動を検出し、その結果を振動
の大きさに比例した振幅で、回転翼２の枚数Ｍと回転数
に応じた周波数の時系列信号として出力する。また、Ｎ
個の電磁ピックアップ５も同様に、Ｍ枚の回転翼２が自
身の近傍を順に通過したとき、各回転翼２の先端部にお
ける回転軸方向の振動を検出し、その検出結果を振動の
大きさに比例した振幅で、回転翼２の枚数Ｍと回転数に
応じた周波数の時系列信号として出力する。
【００１７】これらの回転パルス検出器３、電磁ピック
アップ４および電磁ピックアップ５の各出力信号は、そ
れぞれ一次処理装置６に入力される。一次処理装置６
は、これらの信号に基づいて回転翼２の回転方向の振動
データを求め、後述するＮ組のセンサ基準の時系列デー
タとして出力する。
アップ４および電磁ピックアップ５の各出力信号は、そ
れぞれ一次処理装置６に入力される。一次処理装置６
は、これらの信号に基づいて回転翼２の回転方向の振動
データを求め、後述するＮ組のセンサ基準の時系列デー
タとして出力する。
【００１８】これらのセンサ基準の時系列データは、Ｄ
ＭＡ（Direct Memory Access）転送を行うインタフェー
スを介して二次処理装置７に入力され、この二次処理装
置７において各種振動解析がオンラインで行われる。以
下、一次処理装置６および二次処理装置７について詳細
に説明する。
ＭＡ（Direct Memory Access）転送を行うインタフェー
スを介して二次処理装置７に入力され、この二次処理装
置７において各種振動解析がオンラインで行われる。以
下、一次処理装置６および二次処理装置７について詳細
に説明する。
【００１９】図２は、一次処理装置６の具体的な構成を
示したブロック図である。同図に示されるように、この
一次処理装置６は計数器Ｘ、Ｎ個の計数器Ｙ、Ｎ個の計
数器Ｚ、計数器３０、ＤＭＡコントローラ３１、バッフ
ァ３２を備えている。また、図示されていないクロック
信号発生器から数十から数百メガヘルツの基準クロック
信号が計数器Ｘ，Ｙ，Ｚへそれぞれ供給されているもの
とする。
示したブロック図である。同図に示されるように、この
一次処理装置６は計数器Ｘ、Ｎ個の計数器Ｙ、Ｎ個の計
数器Ｚ、計数器３０、ＤＭＡコントローラ３１、バッフ
ァ３２を備えている。また、図示されていないクロック
信号発生器から数十から数百メガヘルツの基準クロック
信号が計数器Ｘ，Ｙ，Ｚへそれぞれ供給されているもの
とする。
【００２０】ここで、この一次処理装置６に回転パルス
検出器２の出力信号Ａ、２個の電磁ピックアップ４の各
出力信号Ｂ，Ｂ′、Ｎ個の電磁ピックアップ５の各出力
信号Ｃ1 〜ＣN が、図３に示されるようなタイミングチ
ャートに従って入力されたことを考える。なお、出力信
号Ｂ，Ｂ′，Ｃ1 〜ＣN は、図示されていない波形整形
回路を介して予め矩形波に整形しておくものとする。
検出器２の出力信号Ａ、２個の電磁ピックアップ４の各
出力信号Ｂ，Ｂ′、Ｎ個の電磁ピックアップ５の各出力
信号Ｃ1 〜ＣN が、図３に示されるようなタイミングチ
ャートに従って入力されたことを考える。なお、出力信
号Ｂ，Ｂ′，Ｃ1 〜ＣN は、図示されていない波形整形
回路を介して予め矩形波に整形しておくものとする。
【００２１】この場合、計数器３０は出力信号Ａに基づ
いて回転翼２の回転数Ｔ0 を求め、その結果をＤＭＡコ
ントローラ３１に出力する。また、この回転数Ｔ0 を適
当な表示装置に表示する。
いて回転翼２の回転数Ｔ0 を求め、その結果をＤＭＡコ
ントローラ３１に出力する。また、この回転数Ｔ0 を適
当な表示装置に表示する。
【００２２】計数器Ｘは、出力信号Ｂ，Ｂ′のいずれか
一方（ここでは出力信号Ｂ）をゲート信号としてクロッ
ク信号を計数することにより、出力信号Ｂ，Ｂ′のパル
スＢ1 ，Ｂ2 ，…，ＢM の周期Ｔ1 を求め、その結果を
計数器ＺおよびＤＭＡコントローラ３１に出力する。計
数器Ｘの計数結果である周期Ｔ1 は、回転翼２が翼ピッ
チ分だけ回転する時間を示している。また、電磁ピック
アップ４が相対している回転翼２の基部では軸方向の変
動が少ないことから、この周期Ｔ1 は安定した値として
得られる。
一方（ここでは出力信号Ｂ）をゲート信号としてクロッ
ク信号を計数することにより、出力信号Ｂ，Ｂ′のパル
スＢ1 ，Ｂ2 ，…，ＢM の周期Ｔ1 を求め、その結果を
計数器ＺおよびＤＭＡコントローラ３１に出力する。計
数器Ｘの計数結果である周期Ｔ1 は、回転翼２が翼ピッ
チ分だけ回転する時間を示している。また、電磁ピック
アップ４が相対している回転翼２の基部では軸方向の変
動が少ないことから、この周期Ｔ1 は安定した値として
得られる。
【００２３】計数器Ｙは、それぞれ出力信号Ｃ1 〜ＣN
と出力信号Ｂ，Ｂ′のいずれか一方とをゲート信号とし
てクロック信号を計数することにより、出力信号Ｃ1 〜
ＣNの各パルスと出力信号Ｂ，Ｂ′のいずれか一方の各
パルスとの位相差ΔＴC1〜ΔＴCNを求め、その結果を計
数器Ｚに順次出力する。例えば、出力信号Ｃ1 が入力さ
れている図中最上段の計数器Ｙからは、出力信号Ｃ1 の
各パルスと出力信号Ｂ′の各パルスとの位相差ΔＴC1に
対する計数結果が時系列的に出力される。
と出力信号Ｂ，Ｂ′のいずれか一方とをゲート信号とし
てクロック信号を計数することにより、出力信号Ｃ1 〜
ＣNの各パルスと出力信号Ｂ，Ｂ′のいずれか一方の各
パルスとの位相差ΔＴC1〜ΔＴCNを求め、その結果を計
数器Ｚに順次出力する。例えば、出力信号Ｃ1 が入力さ
れている図中最上段の計数器Ｙからは、出力信号Ｃ1 の
各パルスと出力信号Ｂ′の各パルスとの位相差ΔＴC1に
対する計数結果が時系列的に出力される。
【００２４】ここで、計数器Ｙの計数結果である位相差
ΔＴC1〜ΔＴCNは、回転翼２が電磁ピックアップ４の近
傍を通過したときの先端部と基部との通過時間差を示し
ており、回転翼２の回転方向の振動の大きさに対応して
いる。また、各計数器Ｙはこの通過時間差が０になった
り、翼ピッチ分の時間差に近づかないように、出力信号
Ｂ，Ｂ′のいずれか一方を選択する。
ΔＴC1〜ΔＴCNは、回転翼２が電磁ピックアップ４の近
傍を通過したときの先端部と基部との通過時間差を示し
ており、回転翼２の回転方向の振動の大きさに対応して
いる。また、各計数器Ｙはこの通過時間差が０になった
り、翼ピッチ分の時間差に近づかないように、出力信号
Ｂ，Ｂ′のいずれか一方を選択する。
【００２５】計数器Ｚは、それぞれ対応する計数器Ｙか
ら時系列的に入力される位相差ΔＴC1〜ΔＴCNを計数器
Ｘから入力される周期Ｔ1 で順次割り算することによ
り、回転翼２の回転方向の振動を示すＮ個の振動データ
Δθ1 〜ΔθN を翼ピッチに対する割合で順次求めて出
力する。求められた振動データΔθ1 〜ΔθN は、バッ
ファ３２に一次的に蓄えられた後、ＤＭＡコントローラ
３１によってタイミングを制御されて二次処理装置７に
ＤＭＡ転送される。
ら時系列的に入力される位相差ΔＴC1〜ΔＴCNを計数器
Ｘから入力される周期Ｔ1 で順次割り算することによ
り、回転翼２の回転方向の振動を示すＮ個の振動データ
Δθ1 〜ΔθN を翼ピッチに対する割合で順次求めて出
力する。求められた振動データΔθ1 〜ΔθN は、バッ
ファ３２に一次的に蓄えられた後、ＤＭＡコントローラ
３１によってタイミングを制御されて二次処理装置７に
ＤＭＡ転送される。
【００２６】この場合、一次処理装置６からは、ある電
磁ピックアップ５の近傍をＭ枚の回転翼２が順に通過し
たときの回転方向の時系列的な振動データ（以下、セン
サ基準の時系列データと称する）が電磁ピックアップ５
の個数Ｎに対応させてＮ組出力している。
磁ピックアップ５の近傍をＭ枚の回転翼２が順に通過し
たときの回転方向の時系列的な振動データ（以下、セン
サ基準の時系列データと称する）が電磁ピックアップ５
の個数Ｎに対応させてＮ組出力している。
【００２７】これらＮ組のセンサ基準の時系列データ
は、振動解析装置としての二次処理装置７に入力され
る。二次処理装置７は、図４に示されるような構成であ
り、データ並べ換え器１１、ＦＦＴ演算器１２、加算器
１３、除算器１４および解析器１５を備えている。
は、振動解析装置としての二次処理装置７に入力され
る。二次処理装置７は、図４に示されるような構成であ
り、データ並べ換え器１１、ＦＦＴ演算器１２、加算器
１３、除算器１４および解析器１５を備えている。
【００２８】二次処理装置７では、まずデータ並べ換え
器１１においてＮ組のセンサ基準の時系列データ２１を
構成する振動データを、ある回転翼２がＮ個の電磁ピッ
クアップ５の近傍を順に通過したときの時系列的な振動
データ（以下、翼基準の時系列データと称する）として
並べ換えて、Ｍ枚の回転翼２の各々に対応するＭ組の翼
基準の時系列データ２２としてＦＦＴ演算器１２に出力
する。
器１１においてＮ組のセンサ基準の時系列データ２１を
構成する振動データを、ある回転翼２がＮ個の電磁ピッ
クアップ５の近傍を順に通過したときの時系列的な振動
データ（以下、翼基準の時系列データと称する）として
並べ換えて、Ｍ枚の回転翼２の各々に対応するＭ組の翼
基準の時系列データ２２としてＦＦＴ演算器１２に出力
する。
【００２９】ＦＦＴ演算器１２は、データ並べ換え器１
１から入力されたＭ組の翼基準の時系列データ２２の全
てに対して高速フーリエ変換を施し、その結果得られた
Ｍ個のデータ２３−１〜２３−Ｍを加算器１３に出力す
る。また、ＦＦＴ演算器１２は高速フーリエ変換の結果
得られたデータ２３−１〜２３−Ｍを一組の解析用デー
タ２６として解析器１５に出力する。
１から入力されたＭ組の翼基準の時系列データ２２の全
てに対して高速フーリエ変換を施し、その結果得られた
Ｍ個のデータ２３−１〜２３−Ｍを加算器１３に出力す
る。また、ＦＦＴ演算器１２は高速フーリエ変換の結果
得られたデータ２３−１〜２３−Ｍを一組の解析用デー
タ２６として解析器１５に出力する。
【００３０】加算器１３は、ＦＦＴ演算器１２から出力
されたデータ２３−１〜２３−Ｍを互いに足し合わせ、
除算器１４はこの結果得られたデータ２４をデータ数Ｍ
によって除算して、解析用データ２５として解析器１５
に出力する。すなわち、加算器１３および除算器１４に
より、データ２３−１〜２３−Ｍの平均値が解析用デー
タ２５として求められる。
されたデータ２３−１〜２３−Ｍを互いに足し合わせ、
除算器１４はこの結果得られたデータ２４をデータ数Ｍ
によって除算して、解析用データ２５として解析器１５
に出力する。すなわち、加算器１３および除算器１４に
より、データ２３−１〜２３−Ｍの平均値が解析用デー
タ２５として求められる。
【００３１】最後に、解析器１５は除算器１４から入力
された解析用データ２５およびＦＦＴ演算器１２から入
力された解析用データ２６に基づいて回転翼２の振動を
解析し、その解析結果をモード図、キャンベル線図、ト
ラッキング解析図などによって示して適当な表示装置に
表示すると共に、回転翼２の固有振動数を求める。
された解析用データ２５およびＦＦＴ演算器１２から入
力された解析用データ２６に基づいて回転翼２の振動を
解析し、その解析結果をモード図、キャンベル線図、ト
ラッキング解析図などによって示して適当な表示装置に
表示すると共に、回転翼２の固有振動数を求める。
【００３２】この場合、解析器１５では全ての翼基準の
時系列データ２２を高速フーリエ変換した結果に基づい
て解析を行っている。特に、解析用データ２５はＭ枚の
回転翼２に対応するデータ２３−１〜２３−Ｍの平均値
となっているので、回転翼２の振動そのものを示すデー
タが強調され、相対的に雑音成分が低減されているた
め、従来の翼振動計測装置のように一枚の回転翼に対応
する翼基準の時系列データをフーリエ変換して得られた
データに基づいて振動解析を行う場合と異なり、高精度
の解析を行うことができる。
時系列データ２２を高速フーリエ変換した結果に基づい
て解析を行っている。特に、解析用データ２５はＭ枚の
回転翼２に対応するデータ２３−１〜２３−Ｍの平均値
となっているので、回転翼２の振動そのものを示すデー
タが強調され、相対的に雑音成分が低減されているた
め、従来の翼振動計測装置のように一枚の回転翼に対応
する翼基準の時系列データをフーリエ変換して得られた
データに基づいて振動解析を行う場合と異なり、高精度
の解析を行うことができる。
【００３３】例えば、図５は本実施形態によるキャンベ
ル線図の例を示しており、図１０で示した従来の翼振動
計測装置によるキャンベル線図に比べて、データのばら
つきが遥かに少なくなり、回転翼の固有振動数に対応す
るデータが高精度に示されている。なお、同図において
横軸は回転数、右縦軸はハーモニクス、左縦軸は振動周
波数を表している。
ル線図の例を示しており、図１０で示した従来の翼振動
計測装置によるキャンベル線図に比べて、データのばら
つきが遥かに少なくなり、回転翼の固有振動数に対応す
るデータが高精度に示されている。なお、同図において
横軸は回転数、右縦軸はハーモニクス、左縦軸は振動周
波数を表している。
【００３４】また、図６は本実施形態によるトラッキン
グ解析図の例を示しており、（ａ）はロータ１の回転数
に対する回転翼２の振動の位相を表し、（ｂ）は同じく
回転数に対する回転翼２の振動値を表している。この場
合、ハーモニクス１０Ｈのときのデータが示されおり、
回転翼２の固有振動数に対応して回転数２８４８ｒｐｍ
および２８８０ｒｐｍのデータがそれぞれ強調されてい
る。
グ解析図の例を示しており、（ａ）はロータ１の回転数
に対する回転翼２の振動の位相を表し、（ｂ）は同じく
回転数に対する回転翼２の振動値を表している。この場
合、ハーモニクス１０Ｈのときのデータが示されおり、
回転翼２の固有振動数に対応して回転数２８４８ｒｐｍ
および２８８０ｒｐｍのデータがそれぞれ強調されてい
る。
【００３５】さらに、図７は本実施形態によるモード図
の例を示しており、（ａ）は回転数が２８７９．４ｒｐ
ｍのときの１０モード図、（ｂ）は回転数が２８４７．
９ｒｐｍのときの９モード図である。なお、これらのモ
ード図は解析用データ２６のみに基づいて作成すること
ができる。
の例を示しており、（ａ）は回転数が２８７９．４ｒｐ
ｍのときの１０モード図、（ｂ）は回転数が２８４７．
９ｒｐｍのときの９モード図である。なお、これらのモ
ード図は解析用データ２６のみに基づいて作成すること
ができる。
【００３６】このように本実施形態の翼振動計測装置で
は、Ｍ枚の回転翼２の各々に対応するＭ組の翼基準の時
系列データの全てに対して高速フーリエ変換を施し、そ
の結果に基づいて振動解析を行っている。特に、解析用
データ２５は高速フーリエ変換が施されたデータ２３−
１〜２３−Ｍの平均値を用いているので、回転翼２の振
動そのものを示すデータが強調され、それ以外の雑音成
分は相対的に低減されてＳ／Ｎ比が向上する。従って、
従来よりも高精度に振動解析を行うことができるように
なり、例えば固有振動数を正確に知ることが可能であ
る。
は、Ｍ枚の回転翼２の各々に対応するＭ組の翼基準の時
系列データの全てに対して高速フーリエ変換を施し、そ
の結果に基づいて振動解析を行っている。特に、解析用
データ２５は高速フーリエ変換が施されたデータ２３−
１〜２３−Ｍの平均値を用いているので、回転翼２の振
動そのものを示すデータが強調され、それ以外の雑音成
分は相対的に低減されてＳ／Ｎ比が向上する。従って、
従来よりも高精度に振動解析を行うことができるように
なり、例えば固有振動数を正確に知ることが可能であ
る。
【００３７】また、解析用データ２５のＳ／Ｎ比が向上
することから、回転翼２を加振するために吹き付けるエ
アの量を無理に増やさなくても計測精度を向上させるこ
とができるため、雰囲気温度の上昇により設備が破壊さ
れるおそれもなくなる。
することから、回転翼２を加振するために吹き付けるエ
アの量を無理に増やさなくても計測精度を向上させるこ
とができるため、雰囲気温度の上昇により設備が破壊さ
れるおそれもなくなる。
【００３８】さらに、全ての回転翼２の計測結果に基づ
いて一度に解析を行っているので、従来のように振動の
大きい回転翼２を一枚一枚探しながら試験を行う必要が
なくなり、試験時間を大幅に短縮することができる。
いて一度に解析を行っているので、従来のように振動の
大きい回転翼２を一枚一枚探しながら試験を行う必要が
なくなり、試験時間を大幅に短縮することができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１のおよび第２の振動計測手段の計測結果から回転翼毎
に回転方向の時系列的な振動情報を求め、これら回転翼
毎の振動情報の全てに高速フーリエ変換を施した後、そ
れぞれ加算しているため、この結果得られる信号は、回
転翼の振動そのものを示す信号成分が強調され、雑音等
の不要な成分が低減されたものになり、高精度の振動計
測を行うことができる。
１のおよび第２の振動計測手段の計測結果から回転翼毎
に回転方向の時系列的な振動情報を求め、これら回転翼
毎の振動情報の全てに高速フーリエ変換を施した後、そ
れぞれ加算しているため、この結果得られる信号は、回
転翼の振動そのものを示す信号成分が強調され、雑音等
の不要な成分が低減されたものになり、高精度の振動計
測を行うことができる。
【００４０】また、計測精度が向上するため、回転翼を
加振するために吹き付けるエアの量を無理に増やす必要
がなくなり、設備を破壊するおそれがない。さらに、全
ての回転翼に対する情報を一度に用いて解析を行うこと
ができるので、従来のように回転翼毎の振動情報から振
動振幅の大きい回転翼を一枚一枚探す必要がなくなり、
短時間で試験を行うことができる。
加振するために吹き付けるエアの量を無理に増やす必要
がなくなり、設備を破壊するおそれがない。さらに、全
ての回転翼に対する情報を一度に用いて解析を行うこと
ができるので、従来のように回転翼毎の振動情報から振
動振幅の大きい回転翼を一枚一枚探す必要がなくなり、
短時間で試験を行うことができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る翼振動計測装置の構
成を示す図
成を示す図
【図２】図１中の一次処理装置の構成を示すブロック図
【図３】図１中の一次処理装置に入力されるデータのタ
イミングチャート
イミングチャート
【図４】図１中の二次処理装置の構成を示すブロック図
【図５】同実施形態によって得られたキャンベル線図の
例
例
【図６】同実施形態によって得られたトラッキング解析
図の例
図の例
【図７】同実施形態によって得られたモード図の例
【図８】従来の翼振動計測装置の構成を示す図
【図９】図６中の二次処理装置の具体的な構成を示すブ
ロック図
ロック図
【図１０】従来の振動解析装置によって得られたキャン
ベル線図の例
ベル線図の例
１…ロータ ２…回転翼 ３…回転パルス検出器 ４，５…電磁ピックアップ ６…一次処理装置 ７…二次処理装置 １１…データ並べ換え器 １２…ＦＦＴ演算器 １３…加算器 １４…除算器 １５…解析器 ３０…計数器 ３１…ＤＭＡコントローラ ３２…バッファ Ｘ，Ｙ，Ｚ…計数器
Claims (1)
- 【請求項１】複数の回転翼の振動を非接触で計測する翼
振動計測装置において、 前記回転翼の先端部と相対する静止側に等間隔に取り付
けられ、該回転翼の先端部の回転軸方向の振動を計測す
る複数の第１の振動計測手段と、 前記回転翼の基部と相対する静止側に取り付けられ、該
回転翼の基部の回転軸方向の振動を計測する第２の振動
計測手段と、 前記第１および第２の振動計測手段の計測結果に基づい
て、前記回転翼毎に回転方向の時系列的な振動情報を生
成する振動情報生成手段と、前記振動情報生成手段により生成された 前記回転翼毎の
振動情報の全てに高速フーリエ変換を施す高速フーリエ
変換手段と、前記高速フーリエ変換手段により得られた前記回転翼毎
の振動情報の フーリエ変換結果を加算する加算手段とを
備えたことを特徴とする翼振動計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09186638A JP3129406B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 翼振動計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09186638A JP3129406B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 翼振動計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130551A JPH1130551A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3129406B2 true JP3129406B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=16192097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09186638A Expired - Lifetime JP3129406B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 翼振動計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129406B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3530474B2 (ja) | 2000-09-22 | 2004-05-24 | 三菱重工業株式会社 | 翼振動計測方法及びこれを用いた翼振動監視システム |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5072761B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2012-11-14 | 三菱重工業株式会社 | プロペラの圧力変動推定装置及び方法並びにプログラム |
| JP5256978B2 (ja) * | 2008-10-03 | 2013-08-07 | 株式会社Ｉｈｉ | 翼の振動計測方法及び振動計測装置 |
| JP5353517B2 (ja) * | 2009-07-17 | 2013-11-27 | 株式会社Ｉｈｉ | タービン翼の振動計測装置 |
| CH705536B1 (de) | 2011-09-13 | 2017-09-29 | Toshiba Kk | Schaufelschwingungsmessvorrichtung. |
| JP2013083568A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Toshiba Corp | 翼振動計測装置 |
| JP5701723B2 (ja) * | 2011-09-13 | 2015-04-15 | 株式会社東芝 | 翼振動計測装置 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP09186638A patent/JP3129406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3530474B2 (ja) | 2000-09-22 | 2004-05-24 | 三菱重工業株式会社 | 翼振動計測方法及びこれを用いた翼振動監視システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1130551A (ja) | 1999-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105973448B (zh) | 一种旋转叶片振动测量方法与系统 | |
| Rigosi et al. | Synchronous vibration parameters identification by tip timing measurements | |
| US5206816A (en) | System and method for monitoring synchronous blade vibration | |
| US20110213569A1 (en) | Method and device for detecting cracks in compressor blades | |
| CN1039111A (zh) | 透平机叶片非同期振动监测系统 | |
| JP2824523B2 (ja) | 振動部材の疲れ測定方法および装置 | |
| Di Maio et al. | Experimental measurements of out-of-plane vibrations of a simple blisk design using Blade Tip Timing and Scanning LDV measurement methods | |
| CN109790757A (zh) | 使用叶片尖端定时（btt）测量转子叶片尖端偏转的方法和系统 | |
| CN109540482B (zh) | 一种涡轮机叶片无键相同步振动参数分析方法及分析装置 | |
| JP3129406B2 (ja) | 翼振動計測装置 | |
| DK2492694T3 (en) | A method and system for a sensor interface having a dynamic automatic gain control depending on the speed | |
| Ren et al. | An error correction blade tip-timing method to improve the measured accuracy of blade vibration displacement during unstable rotation speed | |
| JP2962368B2 (ja) | 機械の回転部分の運動状態をモニターする方法及び装置 | |
| Bitter et al. | On high-resolution pressure amplitude and phase measurements comparing fast-response pressure transducers and unsteady pressure-sensitive paint | |
| JP2001165089A (ja) | 非接触翼振動計測装置 | |
| Fan et al. | An improved multiple per revolution-based blade tip timing method and its applications on large-scale compressor blades | |
| JPH0727601A (ja) | 非接触振動計測方法および装置 | |
| Li et al. | An improved blade vibration difference-based two-parameter plot method for synchronous vibration parameter identification of rotating blades | |
| JPS63150633A (ja) | 軸振動診断装置 | |
| Murray et al. | Detection of rotor forced response vibrations using stationary pressure transducers in a multistage axial compressor | |
| RU2584723C1 (ru) | Способ определения параметров колебаний лопаток вращающегося колеса турбомашины и устройство для его осуществления | |
| JP3285771B2 (ja) | 翼振動計測装置 | |
| JP2000283891A (ja) | 回転軸の回転成分計測装置、及び、回転軸の回転成分計測方法 | |
| CHI et al. | Demonstration testing of a noninterference technique for measuring turbine engine rotor blade stresses | |
| JPH02309212A (ja) | 軸の捩れ監視方法及び装置 |
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: 20001003 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081117 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091117 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101117 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101117 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121117 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121117 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131117 Year of fee payment: 13 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |