JP6846953B2 - 翼監視装置及び回転機械システム - Google Patents
翼監視装置及び回転機械システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6846953B2 JP6846953B2 JP2017041486A JP2017041486A JP6846953B2 JP 6846953 B2 JP6846953 B2 JP 6846953B2 JP 2017041486 A JP2017041486 A JP 2017041486A JP 2017041486 A JP2017041486 A JP 2017041486A JP 6846953 B2 JP6846953 B2 JP 6846953B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- rotor
- monitoring device
- sensor
- moving
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Description
特に、動翼の翼高さが大きい低圧段では、静止側から各動翼の通過時間を計測し、その結果を演算して動翼の振動形態および振動量を算出する非接触モニタが適用されることが多い。
よって、いずれの技術であっても動翼の異常を容易に検出することは困難である。
即ち、本発明の第一態様に係る翼監視装置は、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する3つ以上のAEセンサを有する検出部を備え、前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、前記回転軸に前記軸線方向に間隔をあけて配置された軸方向AEセンサであって、前記AEセンサの少なくとも1つは、前記動翼列群における前記動翼列の間に設けられ、前記AEセンサの少なくとも2つは、前記動翼列群を前記軸線方向から挟むように、前記動翼列群の外側に設けられ、複数の前記軸方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を有する前記動翼列を特定する翼列特定部を有する翼監視装置本体を備える。
本態様では、このAE信号を複数の軸方向AEセンサで検出する。各軸方向AEセンサは、配置された箇所に応じてAE信号を受信するタイミングが異なる。この軸方向各AEセンサによるAE信号受信の時間差に基づいて翼列特定部が演算を行うことで、AE信号の発生箇所の軸線方向位置、即ち、異常が発生した動翼を有する動翼列を特定することができる。
本発明の第二態様に係る翼監視装置は、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、前記回転軸に前記軸線方向に間隔をあけて配置された軸方向AEセンサであって、複数の前記軸方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を有する前記動翼列を特定する翼列特定部を有する翼監視装置本体を備え、前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、前記翼監視装置本体は、前記複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する。
いずれかの動翼列の動翼に異常が生じた場合、即ち、例えば動翼に変形が発生し、又はき裂が発生した場合には、動翼自体が内部に蓄えていた歪みエネルギーが弾性波として放出される。当該弾性波がAE(アコースティックエミッション)信号である。このようなAE信号は、異常が発生した動翼を有する動翼列を基点として回転軸の軸方向にも伝搬する。
本態様では、このAE信号を複数の軸方向AEセンサで検出する。各軸方向AEセンサは、配置された箇所に応じてA E 信号を受信するタイミングが異なる。この軸方向各AEセンサによるAE信号受信の時間差に基づいて翼列特定部が演算を行うことで、AE信号の発生箇所の軸線方向位置、即ち、異常が発生した動翼を有する動翼列を特定することができる。
また、特定のディスクに設けられた複数の動翼のうちのいずれかに異常が発生した場合には、当該動翼を基点としてディスク内にAE信号が伝搬していく。本態様では、当該AE信号を複数の周方向AEセンサで検出する。各周方向AE信号は配置された箇所によるAE信号受信のタイミングが異なる。そのため、各周方向AEセンサによるAE信号受信の時間差に基づいて動翼特定部が演算を行うことで、異常が発生した動翼を特定することができる。
装置と、を備える。
図1に示すように、蒸気タービンシステム1は、蒸気タービン2(回転機械)及び翼監視装置30を備える。
回転軸4は、水平方向に沿う軸線Oを中心として延びる円柱形状をなしている。回転軸4の一部には、スラストカラー4aが形成されている。スラストカラー4aは、軸線Oを中心として円板形状をなしており、フランジ状をなすように回転軸4の本体から回転軸4の径方向外側に一体的に張り出している。
ジャーナル軸受9は、回転軸4の両端側で該回転軸4を軸線O回りに回転可能に下方から支持するように一対が設けられている。
ケーシング21は、ロータ3の一部と外周側から囲うように設けられている。ロータ3の回転軸4は、ケーシング21を軸線O方向に貫通している。回転軸4の両端は、ケーシング21外に位置しており、該ケーシング21の外側でスラスト軸受8及びジャーナル軸受9に支持されている。ロータ3の動翼列群5は、ケーシング21の内側に配置されている。
翼監視装置30は、図2に示すように、複数のAEセンサユニット40(検出部)及び翼監視装置本体60を備えている。
AEセンサユニット40は、ロータ3における回転軸4の外周面に、軸線O方向に間隔をあけて複数取り付けられている。AEセンサユニット40は、例えばロータ3の外周面から窪む凹部内に配置されていてもよい。
AEセンサ41は、動翼7に変形や亀裂が生じた際に放出される弾性波をAE信号として検出する。AE(アコースティックエミッション)信号は、数10kHz〜数MHzといった非常に高い周波数成分を有している。周波数の高い信号は空気中では大きく減衰するため、主としてロータ3中を伝搬していく。AEセンサ41では、上記周波数帯域の振動を検出可能な圧電素子を有している。圧電素子としては、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等のセラミック製圧電素子が用いられる。
なお、本実施形態では、各AEセンサユニット40に対応してバッテリー43及び送信機42を有しているが、例えば、複数のAEセンサ41を回転軸4に対して軸線O方向に間隔をあけて配置し、これら複数のAEセンサ41が検出したAE信号を一括して外部に無線送信する一の送信機42、及び各AEセンサ41に電力を供給するともに一の送信機42に電力を送信する一のバッテリー43を備えた構成としてもよい。この場合、複数のAEセンサ41、一の送信機42及び一のバッテリー43を互いにケーブルで接続する必要がある。
制御部71は解析装置に備わる他の機能部を制御する。
蒸気タービンシステム1の各動翼7に異常・損傷等が発生していない正常時であれば、動翼7から特定の周波数の弾性波が放出されることはないため、警報が出力されることはない。
一方で、いずれかの動翼列6の動翼7に変形が生じたりき裂が発生したりした場合には、動翼7自体が内部に蓄えていた歪みエネルギーが弾性波(AE信号)として放出される。このAE信号は、異常が発生した動翼7を有する動翼列6を基点として回転軸4の軸線O方向に伝搬し、各AEセンサユニット40のAEセンサ41によって検出される。各AEセンサ41が受信したAE信号は、送信機42を介して翼監視装置本体60に無線送信される。翼監視装置本体60では、翼列特定部72が各AEセンサ41からのAE信号受信の時間差に基づいて異常が発生した動翼列6を特定する。そして、警報部73が当該情報を警報として出力する。
また、各AEセンサ41が検出する信号は、送信機42を介して無線送信されることで翼監視装置本体60に入力されるため、回転側と静止側との間で複雑な配線構成を採用する必要はない。
AEセンサユニット40Aは、複数のディスク4bのうちの特定のディスク4bに、周方向に間隔をあけて複数(本実施形態では3つ)が設けられている。これらAEセンサユニット40Aは、例えばディスク4bにおける軸線O方向を向く面に形成された凹部に埋め込まれることによってディスク4bに固定されていてもよい。AEセンサユニット40Aは、4つ以上の複数が周方向に間隔をあけて設けられていてもよい。複数のAEセンサユニット40Aは、同一の径方向位置に設けられていることが好ましい。複数のAEセンサユニット40Aは互いに異なる径方向位置に設けられていてもよい。
動翼特定部72Aは、複数のAEセンサ41からそれぞれ入力される複数のAE信号の時間差に基づいて、損傷が発生した動翼7を特定する。
例えば、これら第一実施形態及び第二実施形態を組み合わせて、動翼列6の特定、動翼7の特定を段階的に行う構成としてもよい。また、動翼列6の特定と動翼7の特定とを個別に行う構成としてもよい。
2 蒸気タービン
3 ロータ
4 回転軸
4a スラストカラー
4b ディスク
5 動翼列群
6 動翼列
7 動翼
8 スラスト軸受
9 ジャーナル軸受
20 ステータ
21 ケーシング
22 静翼列群
23 静翼列
24 静翼
30 翼監視装置
40 AEセンサユニット
41 AEセンサ
42 送信機
43 バッテリー
60 翼監視装置本体
61 CPU
62 ROM
63 RAM
64 HDD
65 信号受信モジュール
71 制御部
72 翼列特定部
73 警報部
40A AEセンサユニット
41A AEセンサ
30A 翼監視装置
72A 動翼特定部
60A 翼監視装置本体
Claims (6)
- 軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、
前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する3つ以上のAEセンサを有する検出部を備え、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、前記回転軸に前記軸線方向に間隔をあけて配置された軸方向AEセンサであって、
前記AEセンサの少なくとも1つは、前記動翼列群における前記動翼列の間に設けられ、
前記AEセンサの少なくとも2つは、前記動翼列群を前記軸線方向から挟むように、前記動翼列群の外側に設けられ、
複数の前記軸方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を有する前記動翼列を特定する翼列特定部を有する翼監視装置本体を備える翼監視装置。 - 前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、
前記翼監視装置本体は、
前記複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する請求項1に記載の翼監視装置。 - 軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、
前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、前記回転軸に前記軸線方向に間隔をあけて配置された軸方向AEセンサであって、
複数の前記軸方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を有する前記動翼列を特定する翼列特定部を有する翼監視装置本体を備え、
前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、
前記翼監視装置本体は、
前記複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する翼監視装置。 - 前記ロータに設けられて、前記AEセンサが検出したAE信号を無線送信する送信機を備え、
前記翼監視装置本体は、前記送信機から送信された前記AE信号を受信する受信機を有する請求項1から3のいずれか一項に記載の翼監視装置。 - 軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸から放射状に延びる複数の動翼を有する動翼列が前記軸線方向に間隔をあけて配置されてなる動翼列群と、を有するロータを有する回転機械の翼監視装置であって、
前記ロータは、それぞれ前記動翼列を支持する複数のディスクを前記軸線方向に積層させることで構成されており、
前記ロータに設けられ、前記動翼の異常によって放出されるAE信号を検出する複数のAEセンサを有する検出部を備え、
前記検出部の前記AEセンサの少なくとも一部は、同一の前記ディスクに周方向に間隔をあけて配置された周方向AEセンサであって、
複数の前記周方向AEセンサからそれぞれ入力される複数の前記AE信号の時間差に基づいて、異常が発生した前記動翼を特定する動翼特定部を有する翼監視装置本体を備える翼監視装置。 - 前記回転機械と、
請求項1から5のいずれか一項に記載の翼監視装置と、
を備える回転機械システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017041486A JP6846953B2 (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 翼監視装置及び回転機械システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017041486A JP6846953B2 (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 翼監視装置及び回転機械システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018146385A JP2018146385A (ja) | 2018-09-20 |
JP6846953B2 true JP6846953B2 (ja) | 2021-03-24 |
Family
ID=63592024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017041486A Active JP6846953B2 (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 翼監視装置及び回転機械システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6846953B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109883720B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-04-13 | 西安交通大学 | 用于辨识叶片多模态振动的叶端定时传感器的布置方法 |
CN112378506B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-11-01 | 西安理工大学 | 一种贯流式水力机械转轮和外壁振动的同步测试方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5713324A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-23 | Hitachi Ltd | Abnormal sound monitor for rotary machine |
JPS57136127A (en) * | 1980-12-19 | 1982-08-23 | Hitachi Ltd | Rubbing detecting device |
JPS57151841A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Toshiba Corp | Apparatus for monitoring remaining life of turbine rotor |
-
2017
- 2017-03-06 JP JP2017041486A patent/JP6846953B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018146385A (ja) | 2018-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6650683B2 (ja) | ターボ機械の構成部品の不良を監視するための埋め込み型のワイヤレスセンサ | |
US8606541B2 (en) | Combined amplitude and frequency measurements for non-contacting turbomachinery blade vibration | |
CN103998775B (zh) | 用于确定风能源设备的转子叶片的机械损坏的方法 | |
CN110462364B (zh) | 叶片异常检测装置、叶片异常检测系统、旋转机械系统以及叶片异常检测方法 | |
EP2390636B1 (en) | Condition based monitoring system based on radar sensor | |
JP5749964B2 (ja) | ターボ機械列における軸ズレを検出するための軸振動モニタリング | |
EP2626683B1 (en) | Wind turbine, comprising a number of bearings | |
JP2018179735A (ja) | 回転部品の異常診断方法及び異常診断装置 | |
CN111219212A (zh) | 用于监测涡轮引擎中的转子叶片的方法和系统 | |
JP6846953B2 (ja) | 翼監視装置及び回転機械システム | |
JP2018091033A (ja) | シールドマシンの劣化診断方法 | |
JP2017026421A (ja) | 軸受異常診断装置 | |
EP2312410A1 (en) | Method of contactless monitoring of turbines, particularly the individual blades of a steam or gas turbine in an electric generating station, and a system for carrying out that method | |
JP2010151773A (ja) | 回転機器状態監視用複合センサ | |
JP2018141751A (ja) | 翼振動監視装置及び回転機械システム | |
JP2018145866A (ja) | 翼振動監視装置及び回転機械システム | |
KR101927213B1 (ko) | 싱글스크류 공기압축기 고장진단시스템 | |
JP2019100210A (ja) | 動翼監視システム、動翼監視装置、動翼監視方法、プログラム | |
RU2707336C2 (ru) | Вращающаяся машина и установка для преобразования энергии | |
JP2018080924A (ja) | 軸受異常診断方法および診断システム | |
JP2019128179A (ja) | 振動センサの脱落検知方法及び異常診断装置 | |
EP2702295A1 (en) | An integral method for vibration compensation and misalignment prevention in rotor dynamic systems | |
JP6243940B2 (ja) | 風力発電システムの異常予兆診断システム | |
JP6811134B2 (ja) | 翼異常検出装置、翼異常検出システム、回転機械システム及び翼異常検出方法 | |
JP2018173297A (ja) | 翼振動監視装置、回転機械システム及び翼振動監視方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170307 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181109 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201110 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210107 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210302 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6846953 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |