JP6590746B2 - Rotating machine vibration measuring device, rotating machine vibration measuring method and program - Google Patents
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Description
本発明は、回転機械振動計測装置、回転機械振動計測方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a rotating machine vibration measuring device, a rotating machine vibration measuring method, and a program.
蒸気タービンやガスタービンを含む回転機械は、十分な振動強度が要求される。そのため、設計時に、タービン翼の振動を計測し、タービン翼の振動特性が設計計画通りであることを検証したり、運転条件の変化による振動特性の変化を確認したりする。タービン翼の振動を計測する技術の一つとして、非接触でタービン翼の振動を計測する非接触翼振動計測技術(BTT:Blade Tip Timing)が知られている(例えば、特許文献1参照)。この技術は、タービン翼のケーシングにタービン翼の通過を非接触で検出するセンサを配置し、タービン翼の振動時と非振動時との通過時刻の差分からタービン翼の振動振幅を算出する。 A rotary machine including a steam turbine and a gas turbine is required to have sufficient vibration strength. Therefore, at the time of design, the vibrations of the turbine blades are measured to verify that the vibration characteristics of the turbine blades are as designed, or changes in the vibration characteristics due to changes in operating conditions are confirmed. As one of the techniques for measuring the vibration of the turbine blade, there is known a non-contact blade vibration measurement technique (BTT: Blade Tip Timing) for measuring the vibration of the turbine blade in a non-contact manner (see, for example, Patent Document 1). In this technique, a sensor that detects the passage of a turbine blade in a non-contact manner is disposed in the casing of the turbine blade, and the vibration amplitude of the turbine blade is calculated from the difference in passage time between when the turbine blade is vibrating and when it is not vibrating.
ところが、非接触翼振動計測技術では、ケーシングにセンサを配置しているため、ケーシングが振動するとセンサが振動する。センサの振動は、タービン翼の振動計測において計測誤差として影響する場合がある。より詳しくは、タービン翼の振動振幅がセンサの振動振幅より十分大きい場合、センサの振動による影響は無視できるレベルであると評価できる。一方、タービン翼の振動振幅とセンサの振動振幅との差が小さい場合、センサの振動による影響を無視できなくなる。例えば、ガスタービンに用いられるタービン翼は剛性が高く振動振幅が小さいため、センサの振動による影響を無視できない。 However, in the non-contact blade vibration measurement technique, since the sensor is arranged in the casing, the sensor vibrates when the casing vibrates. Sensor vibrations may affect measurement errors in turbine blade vibration measurement. More specifically, when the vibration amplitude of the turbine blade is sufficiently larger than the vibration amplitude of the sensor, it can be evaluated that the influence of the vibration of the sensor is a negligible level. On the other hand, when the difference between the vibration amplitude of the turbine blade and the vibration amplitude of the sensor is small, the influence of the vibration of the sensor cannot be ignored. For example, since turbine blades used in gas turbines have high rigidity and small vibration amplitude, the influence of sensor vibration cannot be ignored.
また、ガスタービンに用いられるタービンのタービン軸は、ねじり振動で応答していることがある。この場合、タービン翼が振動していなくても、タービン軸のねじり振動によって、タービン翼の通過時刻にずれが生じる。このため、非接触翼振動計測技術では、タービン翼の振動振幅がタービンのねじり振動を含んで実際の振動振幅より大きく算出されてしまう。 Moreover, the turbine shaft of the turbine used for a gas turbine may respond with torsional vibration. In this case, even if the turbine blades are not vibrating, a deviation occurs in the passage time of the turbine blades due to the torsional vibration of the turbine shaft. For this reason, in the non-contact blade vibration measurement technique, the vibration amplitude of the turbine blade is calculated to be larger than the actual vibration amplitude including the torsional vibration of the turbine.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、回転体の振動を高精度に計測する回転機械振動計測装置、回転機械振動計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotating machine vibration measuring device, a rotating machine vibration measuring method, and a program for measuring vibrations of a rotating body with high accuracy.
本発明の回転機械振動計測装置は、回転機械に配置された回転体の外周と向かい合う静止体の第一所定位置に配置され、前記回転体の通過を非接触で検出する第一センサと、前記静止体または前記回転体の回転軸の第二所定位置に配置され、前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動を検出する第二センサと、前記静止体または前記回転軸の振動モデルに基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出する振動算出部と、前記振動算出部で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動とを比較する比較部と、前記比較部で比較した、前記振動算出部で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出部で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定するゲイン設定部と、前記第一センサで前記回転体が検出された通過時刻と、記憶部に記憶された基準状態における前記回転体の通過時刻との時間差に基づいて、前記回転体の振動を算出する第一回転体振動算出部と、前記第一回転体振動算出部で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出部で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第一所定位置における振動による変位を除去して、前記回転体の振動を算出する第二回転体振動算出部とを備えることを特徴とすることを特徴とする。 A rotating machine vibration measuring device of the present invention is arranged at a first predetermined position of a stationary body facing an outer periphery of a rotating body arranged in the rotating machine, and detects a passage of the rotating body in a non-contact manner, A second sensor that is disposed at a second predetermined position of the rotating shaft of the stationary body or the rotating body and detects vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft; and vibration of the stationary body or the rotating shaft Based on the model, a vibration calculation unit that calculates vibrations of the stationary body or the rotation shaft, vibrations at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft calculated by the vibration calculation unit, and the second The stationary body or the rotating shaft calculated by the vibration calculating unit compared with the comparing unit that compares the stationary body or the vibration at the second predetermined position of the rotating shaft detected by the sensor. The vibration model used in the vibration calculation unit so that a difference between the vibration at the second predetermined position and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft detected by the second sensor is reduced. Based on a time difference between a gain setting unit that sets a gain of the state quantity, a passage time when the rotating body is detected by the first sensor, and a passage time of the rotating body in the reference state stored in the storage unit A stationary rotor calculated by the vibration calculating unit from a vibration waveform of the rotating body calculated by the first rotating body vibration calculating unit calculated by the first rotating body vibration calculating unit calculating the vibration of the rotating body; And a second rotating body vibration calculating unit that calculates a vibration of the rotating body by removing a displacement caused by vibration at the first predetermined position of the rotating shaft.
この構成によれば、回転体の振動を高精度に計測することができる。 According to this configuration, the vibration of the rotating body can be measured with high accuracy.
本発明の回転機械振動計測装置における、前記第二センサは、前記静止体に配置され、前記静止体の前記第二所定位置における振動を検出し、前記振動算出部は、前記静止体の振動モデルに基づいて、前記静止体の振動を算出し、前記比較部は、前記振動算出部で算出された前記静止体の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体の前記第二所定位置における振動とを比較し、前記ゲイン設定部は、前記比較部で比較した、前記振動算出部で算出された前記静止体の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出部で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定し、前記第二回転体振動算出部は、前記第一回転体振動算出部で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出部で算出された前記静止体の前記第一所定位置における振動による前記第一センサの変位を除去して、前記回転体の振動を算出することが好ましい。この構成によれば、回転体の振動を高精度に計測することができる。 In the rotary machine vibration measuring device of the present invention, the second sensor is disposed on the stationary body, detects vibration of the stationary body at the second predetermined position, and the vibration calculation unit is a vibration model of the stationary body. And the comparison unit calculates the vibration of the stationary body at the second predetermined position calculated by the vibration calculation unit and the stationary body detected by the second sensor. And the gain setting unit compares the vibration at the second predetermined position of the stationary body calculated by the vibration calculation unit and compared with the vibration at the second predetermined position. The gain of the state quantity of the vibration model used in the vibration calculation unit is set so that the difference from the vibration at the second predetermined position of the stationary body detected by the sensor is small, and the second rotating body vibration calculation is performed Department is front From the vibration waveform of the rotating body calculated by the first rotating body vibration calculating unit, removing the displacement of the first sensor due to the vibration at the first predetermined position of the stationary body calculated by the vibration calculating unit, It is preferable to calculate the vibration of the rotating body. According to this configuration, the vibration of the rotating body can be measured with high accuracy.
本発明の回転機械振動計測装置における、前記第二センサは、前記回転軸に配置され、前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動を検出し、前記振動算出部は、前記回転体と前記回転軸とを含むねじり振動の振動モデルに基づいて、前記回転体と前記回転軸とを含むねじり振動を算出し、前記比較部は、前記振動算出部で算出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動と、前記第二センサで検出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動とを比較し、前記ゲイン設定部は、前記比較部で比較した、前記振動算出部で算出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動と、前記第二センサで検出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動との差分が小さくなるように、前記振動算出部で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定し、前記第二回転体振動算出部は、前記第一回転体振動算出部で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出部で算出された前記回転体の前記第一所定位置におけるねじり振動による前記回転体の変位を除去して、前記回転体の振動を算出することが好ましい。この構成によれば、回転体の振動を高精度に計測することができる。 In the rotating machine vibration measuring device of the present invention, the second sensor is disposed on the rotating shaft, detects torsional vibration at the second predetermined position of the rotating shaft, and the vibration calculating unit includes the rotating body and the A torsional vibration including the rotating body and the rotating shaft based on a torsional vibration model including a rotating shaft; and the comparing unit calculates the second of the rotating shafts calculated by the vibration calculating unit. The torsional vibration at a predetermined position is compared with the torsional vibration at the second predetermined position of the rotating shaft detected by the second sensor, and the gain setting unit is compared with the comparison unit, the vibration calculation unit The vibration so that a difference between the calculated torsional vibration of the rotation shaft at the second predetermined position and the torsional vibration of the rotation shaft at the second predetermined position detected by the second sensor is reduced. A gain of a state quantity of the vibration model used in the output unit is set, and the second rotating body vibration calculating unit calculates the vibration calculating unit from the vibration waveform of the rotating body calculated by the first rotating body vibration calculating unit. It is preferable to calculate the vibration of the rotating body by removing the displacement of the rotating body due to the torsional vibration at the first predetermined position of the rotating body calculated in step (1). According to this configuration, the vibration of the rotating body can be measured with high accuracy.
本発明の回転機械振動計測装置における、トルク変動を含む前記回転体に作用する外力を入力する外力入力部を備え、前記振動算出部は、さらに前記外力に基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出することが好ましい。この構成によれば、回転体の振動を高精度に計測することができる。 In the rotating machine vibration measuring device of the present invention, the rotating machine vibration measuring device further includes an external force input unit that inputs an external force that acts on the rotating body including torque fluctuation, and the vibration calculating unit further includes the stationary body or the rotating shaft based on the external force. It is preferable to calculate the vibration. According to this configuration, the vibration of the rotating body can be measured with high accuracy.
本発明の回転機械振動計測方法は、回転機械に配置された回転体の外周と向かい合う静止体の第一所定位置に配置された第一センサで、前記回転体の通過を非接触で検出する第一振動検出工程と、前記静止体または前記回転体の回転軸の第二所定位置に配置された第二センサで、前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動を検出する第二振動検出工程と、前記静止体または前記回転軸の振動モデルに基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出する振動算出工程と、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動とを比較する比較工程と、前記比較工程で比較した、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出工程で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定するゲイン設定工程と、前記第一振動検出工程で前記回転体が検出された通過時刻と、記憶部に記憶された基準状態における前記回転体の通過時刻との時間差に基づいて、前記回転体の振動を算出する第一回転体振動算出工程と、前記第一回転体振動算出工程で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第一所定位置における振動による変位を除去して、前記回転体の振動を算出する第二回転体振動算出工程とを含むことを特徴とする。この方法によれば、回転体の振動を高精度に計測することができる。 The rotating machine vibration measuring method of the present invention is a first sensor disposed at a first predetermined position of a stationary body facing the outer periphery of a rotating body disposed in the rotating machine, and detects the passage of the rotating body in a non-contact manner. A second vibration detecting step and a second sensor disposed at a second predetermined position of the rotating shaft of the stationary body or the rotating body to detect a vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft; Based on a vibration detection step, a vibration model for calculating the vibration of the stationary body or the rotating shaft based on a vibration model of the stationary body or the rotating shaft, and the stationary body or the rotation calculated in the vibration calculating step. The comparison step comparing the vibration at the second predetermined position of the shaft with the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft detected at the second vibration detection step was compared at the comparison step. The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft calculated in the vibration calculation step, and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft detected in the second vibration detection step. A gain setting step for setting a gain of a state quantity of the vibration model used in the vibration calculation step, a passage time when the rotating body is detected in the first vibration detection step, and a storage Calculated in the first rotating body vibration calculating step and the first rotating body vibration calculating step for calculating the vibration of the rotating body based on the time difference from the passing time of the rotating body in the reference state stored in the unit. The vibration of the rotating body is calculated by removing the displacement due to the vibration at the first predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated in the vibration calculating step from the vibration waveform of the rotating body. Characterized in that it comprises a second rotating body vibration calculating step. According to this method, the vibration of the rotating body can be measured with high accuracy.
本発明のプログラムは、回転機械に配置された回転体の外周と向かい合う静止体の第一所定位置に配置された第一センサで、前記回転体の通過を非接触で検出する第一振動検出工程と、前記静止体または前記回転体の回転軸の第二所定位置に配置された第二センサで、前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動を検出する第二振動検出工程と、前記静止体または前記回転軸の振動モデルに基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出する振動算出工程と、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動とを比較する比較工程と、前記比較工程で比較した、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出工程で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定するゲイン設定工程と、前記第一振動検出工程で前記回転体が検出された通過時刻と、記憶部に記憶された基準状態における前記回転体の通過時刻との時間差に基づいて、前記回転体の振動を算出する第一回転体振動算出工程と、前記第一回転体振動算出工程で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第一所定位置における振動による変位を除去して、前記回転体の振動を算出する第二回転体振動算出工程とをコンピューターに実行させることを特徴とする。このプログラムによれば、回転体の振動を高精度に計測することができる。 The program of the present invention is a first vibration detection step of detecting the passage of the rotating body in a non-contact manner by a first sensor arranged at a first predetermined position of a stationary body facing the outer periphery of the rotating body arranged in the rotating machine. And a second vibration detecting step of detecting vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft with a second sensor arranged at a second predetermined position of the rotating shaft of the stationary body or the rotating body. A vibration calculating step of calculating a vibration of the stationary member or the rotating shaft based on a vibration model of the stationary member or the rotating shaft, and the first of the stationary member or the rotating shaft calculated in the vibration calculating step. The comparison of the vibration at the second predetermined position with the comparison at the second predetermined position and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft detected at the second vibration detection step The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated in the exiting step and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft detected in the second vibration detecting step. A gain setting step for setting a gain of a state quantity of the vibration model used in the vibration calculation step so that the difference is small, a passage time when the rotating body is detected in the first vibration detection step, and a storage unit Based on the time difference with the passage time of the rotating body in the stored reference state, the first rotating body vibration calculating step for calculating the vibration of the rotating body and the rotation calculated in the first rotating body vibration calculating step The second rotation for calculating the vibration of the rotating body by removing the displacement due to the vibration at the first predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated in the vibration calculating step from the vibration waveform of the body Characterized in that to execute a vibration calculating step to the computer. According to this program, the vibration of the rotating body can be measured with high accuracy.
本発明によれば、回転体の振動を高精度に計測する回転機械振動計測装置、回転機械振動計測方法及びプログラムを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a rotating machine vibration measuring device, a rotating machine vibration measuring method, and a program for measuring vibration of a rotating body with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to each following embodiment, It can implement by changing suitably.
[第一実施形態]
まず、図1ないし図3を参照して、例えば、回転機械としての蒸気タービンやガスタービンに配置された、回転体としてのタービン翼111の概要について説明する。図1は、第一実施形態に係る回転機械振動計測装置の構成の一例を示す概略図である。図2は、第一実施形態に係る回転機械振動計測装置が配置されたタービン翼の構成の一例を示す断面図である。図3は、第一実施形態に係る回転機械振動計測装置が配置されたタービン翼の構成を模式的に示す正面図である。図1ないし図3は、複数のタービン翼(回転体)111およびケーシング(静止体)120を模式的に図示している。
[First embodiment]
First, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 3, the outline | summary of the
複数のタービン翼111は、タービン軸(回転軸)110から径方向の外側に配設されている。タービン翼111は、タービン軸110が回転することでタービン軸110回りに回転する。タービン翼111は、ケーシング120に収容されている。タービン翼111の外周は、ケーシング120の内周と向かい合っている。複数のタービン翼111は、タービン軸110の周方向に等間隔で配置されている。説明のため、本実施形態では、8枚のタービン翼111を有し、反時計回りにB1〜B8のタービン翼番号が付されている。
The plurality of
図1に戻って、回転機械振動計測装置1は、タービン翼111の振動を非接触で計測する。回転機械振動計測装置1は、回転数センサ2と、非接触センサ(第一センサ)3と、接触センサ(第二センサ)4と、演算部10とを備える。ここで、タービン翼111の振動とは、タービン軸110の回転時に、タービン翼111のタービン軸110に対する相対位置が、タービン軸110の停止時におけるタービン翼111のタービン軸110に対する相対位置から変位することである。
Returning to FIG. 1, the rotary machine
回転数センサ2は、タービン軸110の回転数を検出する。より詳しくは、回転数センサ2は、タービン軸110の基準位置Kを検出することで、タービン軸110の回転数を検出する。回転数センサ2は、基準位置Kを検出した際に、検出信号を基準信号として演算部10に出力する。図4に示すように、回転数センサ2が出力した基準信号は、パルス状である。図4は、第一実施形態に係る回転機械振動計測装置の非接触センサで検出された検出信号を示す概略図である。この基準信号の間隔が、タービン軸110の1回転の周期である。
The
図2、図3に示すように、非接触センサ3は、ケーシング120の第一所定位置(BTT計測位置)に配置されている。第一所定位置は、ケーシング120の内周面であり、タービン翼111と対面する位置である。非接触センサ3は、タービン翼111の通過を非接触で検出する。非接触センサ3は、タービン軸110の回転時、タービン翼111の通過を非接触で検出する。より詳しくは、非接触センサ3は、タービン翼111の通過を検出した際に、パルス状の検出信号を翼通過信号として演算部10に出力する。非接触センサ3は、図4に示すように、タービン翼111が通過するごとに、翼通過信号を出力する。翼通過信号は、タービン翼111が振動していない基準状態においては、実線で示すように一定間隔で出力される。翼通過信号は、タービン翼111が振動している振動状態においては、破線で示すように間隔に変動が生じる。非接触センサ3は、例えば光学式センサ、静電容量式センサ、過電流式センサである。本実施形態では、16個の非接触センサ3を有し、時計回りにS1〜S16のセンサ番号が付されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
接触センサ4は、ケーシング120の第二所定位置(振動計測位置)に配置され、ケーシング120の第二所定位置における振動を検出する。第二所定位置は、ケーシング120が振動する位置であればよく、好ましくは、ケーシング120において他の位置よりも大きく振動する位置が適している。接触センサ4は、例えば、ひずみゲージや加速度センサである。接触センサ4は、ケーシング120の代表点であって、配置可能な位置に配置すればよい。接触センサ4は、1つ以上配置されていればよい。接触センサ4は、数が多いほど振動算出部11で高精度な結果が得られる。接触センサ4は、検出したひずみや加速度を演算部10に出力する。
The
演算部10は、メモリ及びCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)により構成される。演算部10は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても、演算部10の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。図5に示すように、演算部10は、振動算出部11と、比較部12と、ゲイン設定部13と、第一回転体振動算出部14と、第二回転体振動算出部15と、外力入力部16とを有する。図5は、第一実施形態に係る回転機械振動計測装置の構成の一例を示す概略図である。
The
振動算出部11は、ケーシング120の振動モデルでケーシング120の振動を算出する。ケーシング120の振動モデルは、ケーシング120の設計データと、例えばケーシング120の計測データや、タービン100に作用する外力を含む入力データとに基づいて、ケーシング120について運動方程式を解き、ケーシング120の振動を算出する。このように算出されたケーシング120の振動から、ケーシング120の所望の位置における振動が取得可能である。つまり、振動算出部11は、例えばケーシング120の計測データや、タービン100に作用する外力を含む入力データに基づいて、入力データでの運転時のケーシング120の第一所定位置や第二所定位置における振動を算出可能である。振動算出部11は、算出されたケーシング120の第一所定位置における振動を第二回転体振動算出部15に出力する。振動算出部11は、算出されたケーシング120の第二所定位置における振動を、比較部12に出力する。
The
比較部12は、振動算出部11で算出されたケーシング120の第二所定位置における振動と、接触センサ4で検出されたケーシング120の第二所定位置における振動とを比較する。言い換えると、比較部12は、振動算出部11で算出されたケーシング120の接触センサ4の配置位置における振動と、接触センサ4で検出されたケーシング120の接触センサ4の配置位置における振動とを比較する。比較部12は、比較結果をゲイン設定部13に出力する。
The
ゲイン設定部13は、比較部12で比較した、振動算出部11で算出されたケーシング120の第二所定位置における振動(振動モデルによる振動の推測値)と、接触センサ4で検出されたケーシング120の第二所定位置における振動(振動の実測値)との差分(誤差)が小さくなるように、振動算出部11で用いる振動モデルの状態量のゲインを設定する。ゲイン設定部13は、設定したゲインを振動算出部11にフィードバックする。振動算出部11と比較部12とゲイン設定部13との処理が繰り返されて、振動算出部11で算出されるケーシング120の振動は、実測値に収束する。
The
第一回転体振動算出部14は、非接触センサ3でタービン翼111が検出された通過時刻と、あらかじめ記憶部に記憶された基準状態におけるタービン翼111の通過時刻との時間差ΔTに基づいて、タービン翼111の振動を算出する。本実施形態では、第一回転体振動算出部14は、タイムカウンタで、振動状態において非接触センサ3でタービン翼111が検出された通過時刻である翼通過信号の時刻を計測し、基準状態の通過時刻との時間差ΔTに基づいて、タービン翼111の振動を算出する。振動状態と基準状態との時間差ΔTに基づいて、タービン翼111の振動を算出する方法は、例えば、公知の一点法を含む少数点法や多点法などを用いればよい。一点法は、一つの非接触センサ3をケーシング120に配置し、タービン翼111が非接触センサ3を通過する時間差を計測してタービン翼111の振動振幅を再現する方法である。多点法は、多数の非接触センサ3をケーシング120に配置し、タービン翼111が個々の非接触センサ3を通過するときの時間を計測してタービン翼111の振動波形を再現する方法である。なお、タービン翼111が振動していない場合、時間差算出部6で算出される時間差ΔTはゼロである。
The first rotor
第二回転体振動算出部15は、第一回転体振動算出部14で算出されたタービン翼111の振動波形から、振動算出部11で算出されたケーシング120の第一所定位置における振動による変位ΔXを除去して、タービン翼111の振動を算出する。言い換えると、第二回転体振動算出部15は、第一回転体振動算出部14で算出されたタービン翼111の振動波形から、振動算出部11で算出されたケーシング120のBTT計測位置における振動によるタービン翼111の変位ΔXを除去して、タービン翼111の振動を算出させる。
The second rotating body
ここで、通過時刻の時間差ΔT、タービン翼先端部の周速VBを用いて、タービン翼111の振動振幅XBは、以下の式(1)で算出される。
XB=ΔT×VB・・・(1)
Here, using the time difference ΔT of the passage time and the peripheral speed V B of the turbine blade tip, the vibration amplitude X B of the
X B = ΔT × V B (1)
第二回転体振動算出部15は、振動振幅XBから変位ΔXを減算することにより、実際のタービン翼111の振動を算出する。
Second rotating body
外力入力部16は、トルク変動を含むタービン100に作用する外力が入力可能である。外力入力部16は、外力が入力された場合、入力された外力を振動算出部11に出力する。外力は入力されなくてもよい。
The external
次に、上記構成を有する回転機械振動計測装置1を用いた回転機械振動計測方法について説明する。本実施形態に係る回転機械振動計測方法は、第一振動検出工程と、第二振動検出工程と、振動算出工程と、比較工程と、ゲイン設定工程と、第一回転体振動算出工程と、第二回転体振動算出工程とを含む。
Next, a rotating machine vibration measuring method using the rotating machine
まず、回転機械振動計測装置1は、第一振動検出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、非接触センサ3で、タービン翼111の通過を非接触で検出させる。回転機械振動計測装置1は、非接触センサ3で検出されたタービン翼111の翼通過信号を演算部10に出力させる。
First, the rotary machine
回転機械振動計測装置1は、第一振動検出工程とともに、第二振動検出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、ケーシング120の第二所定位置に配置された接触センサ4で、ケーシング120の第二所定位置の振動を検出させる。回転機械振動計測装置1は、接触センサ4で検出されたケーシング120の第二所定位置の振動を演算部10に出力させる。
The rotary machine
回転機械振動計測装置1は、振動算出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、振動算出部11で、ケーシング120の振動モデルに基づいて、ケーシング120の振動を算出させる。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1は、比較工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、比較部12で、振動算出部11で算出されたケーシング120の第二所定位置における振動と、接触センサ4で検出されたケーシング120の第二所定位置における振動とを比較させる。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1は、ゲイン設定工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、ゲイン設定部13で、比較工程で比較された、振動算出部11で算出されたケーシング120の第二所定位置における振動と、接触センサ4で検出されたケーシング120の第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、振動算出部11で用いる振動モデルの状態量のゲインを設定させる。そして、回転機械振動計測装置1は、ゲイン設定部13で、設定されたゲインを振動算出部11にフィードバックさせる。振動算出工程と比較工程とゲイン設定工程との処理が繰り返されて、振動算出工程で算出されるケーシング120の振動は、実測値に収束する。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1は、第一回転体振動算出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、第一回転体振動算出部14で、非接触センサ3でタービン翼111が検出された通過時刻と、基準状態におけるタービン翼111の通過時刻との時間差に基づいて、タービン翼111の振動を算出させる。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1は、第二回転体振動算出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1は、第二回転体振動算出部15で、第一回転体振動算出部14で算出されたタービン翼111の振動波形から、振動算出部11で算出されたケーシング120の第一所定位置における振動によるタービン翼111の変位ΔXを除去して、タービン翼111の振動を算出させる。
The rotating machine
以上のように、本実施形態によれば、タービン翼111の振動振幅XBを算出する際に、ケーシング120のBTT計測位置における振動によるタービン翼111の変位ΔXを減算する。これにより、本実施形態は、非接触センサ3の振動に起因する計測誤差を除去し、タービン翼111の振動を高精度に計測することができる。このため、本実施形態は、タービン翼111の振動振幅と非接触センサ3の振動振幅との差が小さく、非接触センサ3の振動による影響を無視できないような場合であっても、タービン翼111の振動を高精度に計測することができる。このため、本実施形態は、例えば、剛性が高く振動振幅が小さいガスタービンのタービン翼111の振動計測にも適している。
As described above, according to the present embodiment, when calculating the vibration amplitude X B of the
これに対して、従来は、非接触センサ3の振動による変位ΔXをタービン翼111の振動振幅XBに含んで算出していた。このため、タービン翼111の振動振幅が実際よりも大きく算出され、算出されたタービン翼111の振動には計測誤差が含まれていた。
In contrast, conventionally, the displacement ΔX due to vibration of the
本実施形態によれば、接触センサ4は、ケーシング120の代表点に配置すればよいので、ケーシング120に配置する接触センサ4の数を抑えることができる。このため、本実施形態は、例えば、運転中の回転機械のタービン翼111の振動計測にも適している。
According to the present embodiment, the
[第二実施形態]
次に、図6ないし図12を参照して、本実施形態に係る回転機械振動計測装置の概要について説明する。図6は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置の構成の一例を示す概略図である。なお、本実施形態では、重複した記載を避けるべく、第一実施形態と異なる部分について説明し、第一実施形態と同様の構成である部分については、同じ符号又は対応する符号を付して説明する。
[Second Embodiment]
Next, an outline of the rotating machine vibration measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the rotating machine vibration measuring device according to the second embodiment. In the present embodiment, parts that are different from the first embodiment will be described in order to avoid duplicate descriptions, and parts that have the same configuration as the first embodiment will be given the same reference numerals or corresponding reference numerals. To do.
図6に示すように、回転機械振動計測装置1Aは、発電機130とタービン150と連結されたタービン100のタービン翼111の振動を非接触で計測する。回転機械振動計測装置1Aは、回転数センサ2と、非接触センサ3と、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3と、演算部10Aとを備える。
As shown in FIG. 6, the rotating machine
図7に示すように、回転機械振動計測装置1Aは、タービン軸110に生じるねじり振動の影響を除去して、タービン翼111の振動を算出する。図7は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置で得られた振動波形を示す概略図である。タービン軸110には、例えば、固有振動数F1の振動モード(1)と、固有振動数F2の振動モード(2)のねじり振動を生じる。この場合、ケーシング120のBTT計測位置においては、タービン軸110のねじり振動を計測することはタービン100の構造上困難である。図7に示す例では、発電機軸(回転軸)140の入口側のねじり振動計測位置(1)と、タービン軸(回転軸)160の出口側のねじり振動計測位置(2)とでねじり振動を計測する。振動モード(1)の場合、ねじり振動計測位置(1)のねじり変動角はθ1、ねじり振動計測位置(2)のねじり変動角はθ2である。振動モード(2)の場合、ねじり振動計測位置(1)のねじり変動角はθ3、ねじり振動計測位置(2)のねじり変動角はθ4である。回転機械振動計測装置1Aは、例えば、ねじり振動計測位置(1)で計測されたねじり振動応答と、ねじり振動計測位置(2)で計測されたねじり振動応答とに基づいて、BTT計測位置におけるねじり振動応答を推定する。そして、そのねじり振動応答を計測誤差として除去することで、タービン翼111の振動を正確に算出する。
As shown in FIG. 7, the rotating machine
図6に戻って、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3は、回転軸に配置され、回転軸の第二所定位置(ねじり振動計測位置)におけるねじり振動を検出する。ここで、回転軸とは、タービン軸110と、タービン軸110と連結された発電機軸140および他のタービン軸160を含む。本実施形態では、ねじり振動センサ4A1は、発電機軸140の入口側において発電機軸140のねじり振動を計測する位置に配置されている。ねじり振動センサ4A2は、非接触センサ3が配置されたタービン100に後続するタービン150のタービン軸160の入口側においてタービン軸160のねじり振動を計測する位置に配置されている。ねじり振動センサ4A3は、タービン軸160の出口側においてタービン軸160のねじり振動を計測する位置に配置されている。ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3は、例えば、ひずみゲージや加速度センサである。ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3は、検出したひずみや加速度を演算部10Aに出力する。より詳しくは、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3は、ねじり振動分析システム4B1〜ねじり振動分析システム4B3でねじり変動角θ1〜ねじり変動角θ3を算出し、演算部10Aに出力する。
Returning to FIG. 6, the torsional vibration sensor 4A1 to the torsional vibration sensor 4A3 are arranged on the rotation shaft and detect torsional vibration at the second predetermined position (torsional vibration measurement position) of the rotation shaft. Here, the rotating shaft includes a
演算部10Aは、振動算出部11Aと、比較部12A1〜比較部12A3と、ゲイン設定部13A1〜ゲイン設定部13A3と、第一回転体振動算出部14と、第二回転体振動算出部15Aと、外力入力部16とを有する。
The
振動算出部11Aは、タービン翼111とタービン軸110と発電機軸140とタービン軸160とを含むねじり振動の振動モデルに基づいて、タービン軸110と発電機軸140とタービン軸160とを含むねじり振動を算出する。振動算出部11Aは、算出されたタービン軸110と発電機軸140とタービン軸160とのねじり振動を、比較部12Aと第二回転体振動算出部15Aとに出力する。ねじり振動の振動モデルは、自由度が多い場合、演算に時間を要する。このため、ねじり振動の振動モデルは、非接触センサ3のBTT計測位置におけるねじり振動の推定に影響するねじり振動モードに関連したモード次元まで低次元化することが好ましい。
The
比較部12A1〜比較部12A3は、振動算出部11Aで算出された発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3で検出された発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置におけるねじり振動とを比較する。比較部12Aは、比較結果をゲイン設定部13Aに出力する。より詳しくは、比較部12A1は、振動算出部11Aで算出された発電機軸140のねじり振動センサ4A1の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A1で検出された発電機軸140のねじり振動センサ4A1の配置位置におけるねじり振動とを比較する。比較部12A1は、比較結果をゲイン設定部13A1に出力する。比較部12A2は、振動算出部11Aで算出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A2の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A2で検出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A2の配置位置におけるねじり振動とを比較する。比較部12A2は、比較結果をゲイン設定部13A2に出力する。比較部12A3は、振動算出部11Aで算出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A3で検出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動とを比較する。比較部12A3は、比較結果をゲイン設定部13A3に出力する。
The comparison unit 12A1 to the comparison unit 12A3 include the torsional vibration at the second predetermined position of the
ゲイン設定部13A1〜ゲイン設定部13A3は、比較部12A1〜比較部12A3で比較した、振動算出部11Aで算出された発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置におけるねじり振動(振動モデルによるねじり振動の推測値)と、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3で検出された発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置におけるねじり振動(振動の実測値)との差分(誤差)が小さくなるように、振動算出部11Aで用いる振動モデルの状態量のゲインを設定する。ゲイン設定部13A1〜ゲイン設定部13A3は、設定したゲインを振動算出部11Aにフィードバックする。より詳しくは、ゲイン設定部13A1は、比較部12A1で比較した、振動算出部11Aで算出された発電機軸140のねじり振動センサ4A1の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A1で検出された発電機軸140のねじり振動センサ4A1の配置位置におけるねじり振動との差分が小さくなるように、振動算出部11Aで用いる振動モデルの状態量のゲインを設定する。ゲイン設定部13A2は、比較部12A2で比較した、振動算出部11Aで算出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A2の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A2で検出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A2の配置位置におけるねじり振動との差分が小さくなるように、振動算出部11Aで用いる振動モデルの状態量のゲインを設定する。ゲイン設定部13A3は、比較部12A3で比較した、振動算出部11Aで算出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A3で検出されたタービン軸160のねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動との差分が小さくなるように、振動算出部11Aで用いる振動モデルの状態量のゲインを設定する。
The gain setting unit 13A1 to the gain setting unit 13A3 are torsional vibrations (torsion by a vibration model) at the second predetermined position of the
第一回転体振動算出部14は、タービン翼111の振動を算出する。ここで、図8ないし図12を用いて、第一回転体振動算出部14で算出される、タービン翼111の振動について説明する。
The first rotor
タービン翼111の振動波形の基本形状の一例を、図8に示す。図8は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置で得られた振動波形を示す概略図である。多点法で計測した、タービン軸110にねじり振動が生じていない状態のタービン翼111の振動波形の一例を、図9に示す。図9は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置で得られた振動波形を示す概略図である。多点法で計測した、タービン軸110にねじり振動が生じた状態のタービン翼111の振動波形の一例を図10に示す。図10は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置で得られた振動波形を示す概略図である。一点法で計測した、タービン軸110にねじり振動が生じていない状態のタービン翼111の振動波形の一例を図11に示す。図11は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置で得られた振動波形を示す概略図である。一点法で計測した、タービン軸110にねじり振動が生じた状態のタービン翼111の振動波形の一例を図12に示す。図12は、第二実施形態に係る回転機械振動計測装置で得られた振動波形を示す概略図である。このように、いずれの方法であっても、タービン軸110にねじり振動が生じていない状態では、第一回転体振動算出部14で算出されたタービン翼111の振動振幅と、実際のタービン翼111の振動振幅とが一致する。また、タービン軸110にねじり振動が生じた状態では、タービン翼111の振動波形がタービン軸110にねじり振動によって変位する。
An example of the basic shape of the vibration waveform of the
第二回転体振動算出部15Aは、第一回転体振動算出部14で算出されたタービン翼111の振動波形から、振動算出部11Aで算出されたタービン軸110のBTT計測位置におけるねじり振動によるタービン翼111の変位ΔXを除去して、タービン翼111の振動を算出する。
The second rotating body vibration calculating unit 15A is a turbine based on torsional vibration at the BTT measurement position of the
ここで、通過時刻の時間差ΔT、タービン翼先端部の周速VBを用いて、タービン翼111の振動振幅XBは、上述した式(1)で算出される。
Here, using the time difference ΔT of the passage time and the peripheral speed V B of the turbine blade tip, the vibration amplitude X B of the
また、タービン軸110のBTT計測位置におけるねじり振動によるタービン翼111の変位ΔXは、タービン翼先端のタービン軸110の中心からの半径距離Rと、非接触センサ3の計測位置におけるタービン軸110のねじり振動角変位θとを用いて、式(2)で算出される。
ΔX=R×θ・・・(2)
Further, the displacement ΔX of the
ΔX = R × θ (2)
第二回転体振動算出部15Aは、振動振幅XBからΔXを減算することにより、実際のタービン翼111の振動を算出する。
Second rotating body vibration calculation unit 15A subtracts the ΔX from the vibration amplitude X B, calculates the vibration of the
次に、上記構成を有する回転機械振動計測装置1Aを用いた回転機械振動計測方法について説明する。本実施形態に係る回転機械振動計測方法は、第一振動検出工程と、第二振動検出工程と、振動算出工程と、比較工程と、ゲイン設定工程と、第一回転体振動算出工程と、第二回転体振動算出工程とを含む。第一振動検出工程と第一回転体振動算出工程とは、第一実施形態と同様の処理である。
Next, a rotating machine vibration measuring method using the rotating machine
回転機械振動計測装置1Aは、第一振動検出工程とともに、第二振動検出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1Aは、発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置に配置されたねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3で、発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置のねじり振動を検出させる。回転機械振動計測装置1Aは、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3で検出された発電機軸140またはタービン軸160の第二所定位置のねじり振動を演算部10Aに出力させる。
The rotary machine
回転機械振動計測装置1Aは、振動算出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1Aは、振動算出部11Aで、タービン翼111とタービン軸110と発電機軸140とタービン軸160とを含むねじり振動の振動モデルに基づいて、タービン軸110と発電機軸140とタービン軸160とを含むねじり振動を算出させる。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1Aは、比較工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1Aは、比較部12A1〜比較部12A3で、振動算出部11Aで算出された発電機軸140とタービン軸160のねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3で検出された発電機軸140とタービン軸160のねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動とを比較させる。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1Aは、ゲイン設定工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1Aは、ゲイン設定部13A1〜ゲイン設定部13A3で、比較部12A1〜比較部12A3で比較した、振動算出部11Aで算出された発電機軸140とタービン軸160のねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動と、ねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3で検出された発電機軸140とタービン軸160のねじり振動センサ4A1〜ねじり振動センサ4A3の配置位置におけるねじり振動との差分が小さくなるように、振動算出部11Aで用いる振動モデルの状態量のゲインを設定させる。
The rotating machine
回転機械振動計測装置1Aは、第二回転体振動算出工程を実行させる。より詳しくは、回転機械振動計測装置1Aは、第二回転体振動算出部15Aで、第一回転体振動算出部14で算出された振動状態と基準状態との通過時刻の時間差に基づいて算出されたタービン翼111の振動波形から、振動算出部11Aで算出されたタービン軸110のBTT計測位置におけるねじり振動によるタービン翼111の変位ΔXを除去して、タービン翼111の振動を算出させる。
The rotating machine
以上のように、本実施形態によれば、タービン翼111の振動振幅XBを算出する際に、タービン軸110のBTT計測位置におけるねじり振動による変位ΔXを減算する。これにより、本実施形態は、タービン軸110のねじり振動に起因する計測誤差を除去し、タービン翼111の振動を高精度に計測することができる。
As described above, according to the present embodiment, when calculating the vibration amplitude X B of the
上記実施形態では、ケーシング120の振動モデルとねじり振動の振動モデルを用いるものとして説明したが、同様の考え方で、鉛直方向および水平方向の軸の曲げ振動モデル(振れまわりモデル)を用いてもよい。より詳しくは、第一回転体振動算出部14で算出されたタービン翼111の振動波形から、軸の曲げ振動モデルに基づいて算出した、タービン軸110のBTT計測位置における軸の曲げ振動によって生じるタービン翼111の変位ΔXを除去して、タービン翼111の振動を算出することも可能である。
In the above-described embodiment, the vibration model of the
さらに、振動算出部は、上記に示した、ケーシング120の振動モデルとねじり振動の振動モデルと軸の曲げ振動モデルとを任意に組み合わせ、タービン翼111の振動を算出してもよい。
Further, the vibration calculation unit may calculate the vibration of the
さて、これまで本実施形態に係る回転機械振動計測装置、回転機械振動計測方法及びプログラムについて説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。 Now, the rotating machine vibration measuring device, the rotating machine vibration measuring method, and the program according to the present embodiment have been described so far, but may be implemented in various different forms other than the above-described embodiments.
図示した回転機械振動計測装置1の演算部10の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていなくてもよい。すなわち、各構成要素の具体的形態は、図示のものに限られず、各構成要素の処理負担や使用状況などに応じて、その全部または一部を任意の単位で機能的または物理的に分散または統合してもよい。
Each component of the
回転機械振動計測装置1の演算部10の構成は、例えば、ソフトウェアとして、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。上記実施形態では、これらのハードウェアまたはソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックとして説明した。すなわち、これらの機能ブロックについては、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、または、それらの組み合わせによって種々の形で実現できる。
The configuration of the
1 回転機械振動計測装置
2 回転数センサ
3 非接触センサ(第一センサ)
4 接触センサ(第二センサ)
10 演算部
11 振動算出部
12 比較部
13 ゲイン設定部
14 第一回転体振動算出部
15 第二回転体振動算出部
16 外力入力部
110 タービン軸(回転軸)
111 タービン翼(回転体)
120 ケーシング(静止体)
DESCRIPTION OF
4 Contact sensor (second sensor)
DESCRIPTION OF
111 Turbine blade (rotary body)
120 casing (stationary body)
Claims (6)
前記静止体または前記回転体の回転軸の第二所定位置に配置され、前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動を検出する第二センサと、
前記静止体または前記回転軸の振動モデルに基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出する振動算出部と、
前記振動算出部で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動とを比較する比較部と、
前記比較部で比較した、前記振動算出部で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出部で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定するゲイン設定部と、
前記第一センサで前記回転体が検出された通過時刻と、記憶部に記憶された基準状態における前記回転体の通過時刻との時間差に基づいて、前記回転体の振動を算出する第一回転体振動算出部と、
前記第一回転体振動算出部で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出部で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第一所定位置における振動による変位を除去して、前記回転体の振動を算出する第二回転体振動算出部と
を備えることを特徴とする回転機械振動計測装置。 A first sensor that is disposed at a first predetermined position of a stationary body facing an outer periphery of a rotating body disposed in a rotating machine, and detects the passage of the rotating body in a non-contact manner;
A second sensor that is disposed at a second predetermined position of the rotating shaft of the stationary body or the rotating body and detects vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft;
Based on a vibration model of the stationary body or the rotating shaft, a vibration calculating unit that calculates vibration of the stationary body or the rotating shaft;
The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated by the vibration calculating unit and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft detected by the second sensor. A comparison section to compare;
The stationary body or the rotating shaft at the second predetermined position calculated by the vibration calculating unit, compared with the comparison unit, and the stationary body or the rotating shaft detected by the second sensor. A gain setting unit that sets a gain of a state quantity of the vibration model used in the vibration calculation unit so that a difference between vibrations at two predetermined positions is small;
The first rotating body that calculates the vibration of the rotating body based on the time difference between the passing time when the rotating body is detected by the first sensor and the passing time of the rotating body in the reference state stored in the storage unit A vibration calculator;
From the vibration waveform of the rotating body calculated by the first rotating body vibration calculating unit, the displacement due to vibration at the first predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated by the vibration calculating unit is removed, A rotating machine vibration measuring apparatus comprising: a second rotating body vibration calculating unit that calculates vibration of the rotating body.
前記振動算出部は、前記静止体の振動モデルに基づいて、前記静止体の振動を算出し、
前記比較部は、前記振動算出部で算出された前記静止体の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体の前記第二所定位置における振動とを比較し、
前記ゲイン設定部は、前記比較部で比較した、前記振動算出部で算出された前記静止体の前記第二所定位置における振動と、前記第二センサで検出された前記静止体の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出部で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定し、
前記第二回転体振動算出部は、前記第一回転体振動算出部で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出部で算出された前記静止体の前記第一所定位置における振動による前記第一センサの変位を除去して、前記回転体の振動を算出することを特徴とする請求項1に記載の回転機械振動計測装置。 The second sensor is disposed on the stationary body, detects vibration of the stationary body at the second predetermined position,
The vibration calculation unit calculates the vibration of the stationary body based on the vibration model of the stationary body,
The comparison unit compares the vibration at the second predetermined position of the stationary body calculated by the vibration calculation unit with the vibration at the second predetermined position of the stationary body detected by the second sensor;
The gain setting unit is configured to compare the vibration at the second predetermined position of the stationary body calculated by the vibration calculating unit and the second predetermined of the stationary body detected by the second sensor, compared with the comparison unit. Set the gain of the state quantity of the vibration model used in the vibration calculation unit so that the difference from the vibration at the position is small,
The second rotating body vibration calculating unit is configured to generate a vibration at the first predetermined position of the stationary body calculated by the vibration calculating unit from a vibration waveform of the rotating body calculated by the first rotating body vibration calculating unit. The rotary machine vibration measuring apparatus according to claim 1, wherein the vibration of the rotating body is calculated by removing the displacement of the first sensor.
前記振動算出部は、前記回転体と前記回転軸とを含むねじり振動の振動モデルに基づいて、前記回転体と前記回転軸とを含むねじり振動を算出し、
前記比較部は、前記振動算出部で算出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動と、前記第二センサで検出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動とを比較し、
前記ゲイン設定部は、前記比較部で比較した、前記振動算出部で算出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動と、前記第二センサで検出された前記回転軸の前記第二所定位置におけるねじり振動との差分が小さくなるように、前記振動算出部で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定し、
前記第二回転体振動算出部は、前記第一回転体振動算出部で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出部で算出された前記回転体の前記第一所定位置におけるねじり振動による前記回転体の変位を除去して、前記回転体の振動を算出することを特徴とする請求項1に記載の回転機械振動計測装置。 The second sensor is disposed on the rotating shaft, detects torsional vibration at the second predetermined position of the rotating shaft,
The vibration calculating unit calculates a torsional vibration including the rotating body and the rotating shaft based on a vibration model of a torsional vibration including the rotating body and the rotating shaft,
The comparison unit compares the torsional vibration at the second predetermined position of the rotating shaft calculated by the vibration calculating unit with the torsional vibration at the second predetermined position of the rotating shaft detected by the second sensor. And
The gain setting unit compares the torsional vibration at the second predetermined position of the rotating shaft calculated by the vibration calculating unit and the second of the rotating shaft detected by the second sensor, compared by the comparing unit. Set the gain of the state quantity of the vibration model used in the vibration calculation unit so that the difference with the torsional vibration at a predetermined position becomes small,
The second rotating body vibration calculating unit is configured to obtain a torsional vibration at the first predetermined position of the rotating body calculated by the vibration calculating unit from a vibration waveform of the rotating body calculated by the first rotating body vibration calculating unit. The rotary machine vibration measuring apparatus according to claim 1, wherein the vibration of the rotating body is calculated by removing the displacement of the rotating body due to the rotation.
を備え、
前記振動算出部は、さらに前記外力に基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の回転機械振動計測装置。 An external force input unit for inputting an external force acting on the rotating body including torque fluctuation,
4. The rotating machine vibration measuring device according to claim 1, wherein the vibration calculating unit further calculates vibration of the stationary body or the rotating shaft based on the external force. 5.
前記静止体または前記回転体の回転軸の第二所定位置に配置された第二センサで、前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動を検出する第二振動検出工程と、
前記静止体または前記回転軸の振動モデルに基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出する振動算出工程と、
前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動とを比較する比較工程と、
前記比較工程で比較した、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出工程で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定するゲイン設定工程と、
前記第一振動検出工程で前記回転体が検出された通過時刻と、記憶部に記憶された基準状態における前記回転体の通過時刻との時間差に基づいて、前記回転体の振動を算出する第一回転体振動算出工程と、
前記第一回転体振動算出工程で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第一所定位置における振動による変位を除去して、前記回転体の振動を算出する第二回転体振動算出工程と
を含むことを特徴とする回転機械振動計測方法。 A first vibration detecting step of detecting the passage of the rotating body in a non-contact manner with a first sensor arranged at a first predetermined position of a stationary body facing the outer periphery of the rotating body arranged in the rotating machine;
A second vibration detecting step of detecting vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft with a second sensor disposed at a second predetermined position of the rotating shaft of the stationary body or the rotating body;
Based on a vibration model of the stationary body or the rotating shaft, a vibration calculating step of calculating vibration of the stationary body or the rotating shaft;
The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft calculated in the vibration calculation step, and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft detected in the second vibration detection step. A comparison process for comparing
The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated at the vibration calculating step and the stationary body or the rotating shaft detected at the second vibration detecting step compared at the comparison step. A gain setting step of setting a gain of a state quantity of the vibration model used in the vibration calculation step so that a difference from the vibration at the second predetermined position becomes small;
First calculating the vibration of the rotating body based on the time difference between the passing time when the rotating body is detected in the first vibration detecting step and the passing time of the rotating body in the reference state stored in the storage unit. A rotating body vibration calculating step;
From the vibration waveform of the rotating body calculated in the first rotating body vibration calculating step, the displacement due to vibration at the first predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated in the vibration calculating step is removed, And a second rotating body vibration calculating step of calculating the vibration of the rotating body.
前記静止体または前記回転体の回転軸の第二所定位置に配置された第二センサで、前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動を検出する第二振動検出工程と、
前記静止体または前記回転軸の振動モデルに基づいて、前記静止体または前記回転軸の振動を算出する振動算出工程と、
前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動とを比較する比較工程と、
前記比較工程で比較した、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動と、前記第二振動検出工程で検出された前記静止体または前記回転軸の前記第二所定位置における振動との差分が小さくなるように、前記振動算出工程で用いる前記振動モデルの状態量のゲインを設定するゲイン設定工程と、
前記第一振動検出工程で前記回転体が検出された通過時刻と、記憶部に記憶された基準状態における前記回転体の通過時刻との時間差に基づいて、前記回転体の振動を算出する第一回転体振動算出工程と、
前記第一回転体振動算出工程で算出された前記回転体の振動波形から、前記振動算出工程で算出された前記静止体または前記回転軸の前記第一所定位置における振動による変位を除去して、前記回転体の振動を算出する第二回転体振動算出工程と
をコンピューターに実行させるプログラム。 A first vibration detecting step of detecting the passage of the rotating body in a non-contact manner with a first sensor arranged at a first predetermined position of a stationary body facing the outer periphery of the rotating body arranged in the rotating machine;
A second vibration detecting step of detecting vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft with a second sensor disposed at a second predetermined position of the rotating shaft of the stationary body or the rotating body;
Based on a vibration model of the stationary body or the rotating shaft, a vibration calculating step of calculating vibration of the stationary body or the rotating shaft;
The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft calculated in the vibration calculation step, and the vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotation shaft detected in the second vibration detection step. A comparison process for comparing
The vibration at the second predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated at the vibration calculating step and the stationary body or the rotating shaft detected at the second vibration detecting step compared at the comparison step. A gain setting step of setting a gain of a state quantity of the vibration model used in the vibration calculation step so that a difference from the vibration at the second predetermined position becomes small;
First calculating the vibration of the rotating body based on the time difference between the passing time when the rotating body is detected in the first vibration detecting step and the passing time of the rotating body in the reference state stored in the storage unit. A rotating body vibration calculating step;
From the vibration waveform of the rotating body calculated in the first rotating body vibration calculating step, the displacement due to vibration at the first predetermined position of the stationary body or the rotating shaft calculated in the vibration calculating step is removed, A program for causing a computer to execute a second rotor vibration calculation step for calculating vibration of the rotor.
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