JPH0264206A - タービン羽根の振動をモニターする方法及び装置 - Google Patents
タービン羽根の振動をモニターする方法及び装置Info
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- JPH0264206A JPH0264206A JP1178900A JP17890089A JPH0264206A JP H0264206 A JPH0264206 A JP H0264206A JP 1178900 A JP1178900 A JP 1178900A JP 17890089 A JP17890089 A JP 17890089A JP H0264206 A JPH0264206 A JP H0264206A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
- G01H1/006—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines
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- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/02—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by magnetic means, e.g. reluctance
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は蒸気タービンの動作パラメータの監視に関し、
更に詳細には、シュラウドなしのタービン羽根の振動を
モニターする方法及び装置に関する。
更に詳細には、シュラウドなしのタービン羽根の振動を
モニターする方法及び装置に関する。
タービン羽根はその複雑な設計のためモードと呼ばれる
羽根の固有周波数に相当する周波数で振動することがあ
る。各モードは、例えばタービンの回転軸に沿う方向或
いはタービンの回転軸に垂直な方向における振動のよう
にそれぞれ異なるタイプの振動に関連するものである。
羽根の固有周波数に相当する周波数で振動することがあ
る。各モードは、例えばタービンの回転軸に沿う方向或
いはタービンの回転軸に垂直な方向における振動のよう
にそれぞれ異なるタイプの振動に関連するものである。
タービン羽根の常態位置の周りでの過度の振動を防止す
るためには、普通これらのモードが蒸気タービンの動作
周波数の高調波の間に位置するようにタービンを設計す
る必要がある。しかしながら、製造公差、ロータへの羽
根取り付は位置の変動、浸蝕による羽根の外形変化及び
タービン動作周波数の変動等が主として作用してモード
の周波数が動作周波数の高調波に近づくことがある。モ
ードの周波数が動作周波数の高調波に近づくと、蒸気タ
ービンに物理的な損傷が生じることがある。振動の振幅
があるレベルを越える仁、タービン羽根に有害な応力が
生じる。この状態が感知されずそのまま放置されるとタ
ービン羽根は最終的に破壊され、その結果甚大な損害を
生ぜしめる発電機の運転停止に追い込まれる。従って、
かかる損害の発生を防止するためにはこの振動を検知す
る方法が必要となる。
るためには、普通これらのモードが蒸気タービンの動作
周波数の高調波の間に位置するようにタービンを設計す
る必要がある。しかしながら、製造公差、ロータへの羽
根取り付は位置の変動、浸蝕による羽根の外形変化及び
タービン動作周波数の変動等が主として作用してモード
の周波数が動作周波数の高調波に近づくことがある。モ
ードの周波数が動作周波数の高調波に近づくと、蒸気タ
ービンに物理的な損傷が生じることがある。振動の振幅
があるレベルを越える仁、タービン羽根に有害な応力が
生じる。この状態が感知されずそのまま放置されるとタ
ービン羽根は最終的に破壊され、その結果甚大な損害を
生ぜしめる発電機の運転停止に追い込まれる。従って、
かかる損害の発生を防止するためにはこの振動を検知す
る方法が必要となる。
タービンエンジンの羽根の振動を検知する装置がザブロ
ツキー等（Ｚａｂｌｏｔｓｋｙ ｅｔ ａｌ、）に１９
６９年９月１６日付で付与された米国特許第３，４６７
．３５８号に開示されている。この特許では、一対の非
接触型電気的パルス送信機がロータ羽根の近くのエンジ
ン静止部分上に、回転面内において所定の或いは検出す
べき過度の値を指示する振動の振幅だけずらして取り付
けられている。ザブロツキー特許の第３図に示すように
、送信機は羽根の互いに反対の端部上に配置されている
。かかる配置によると、２つの送信機間の変位角度はね
じれ振動の指示振幅をロータの外径で割ることによって
求められる。送信機が発生するパルスは検出される振動
を示す出力信号を発生するように適当な回路で処理され
る。
ツキー等（Ｚａｂｌｏｔｓｋｙ ｅｔ ａｌ、）に１９
６９年９月１６日付で付与された米国特許第３，４６７
．３５８号に開示されている。この特許では、一対の非
接触型電気的パルス送信機がロータ羽根の近くのエンジ
ン静止部分上に、回転面内において所定の或いは検出す
べき過度の値を指示する振動の振幅だけずらして取り付
けられている。ザブロツキー特許の第３図に示すように
、送信機は羽根の互いに反対の端部上に配置されている
。かかる配置によると、２つの送信機間の変位角度はね
じれ振動の指示振幅をロータの外径で割ることによって
求められる。送信機が発生するパルスは検出される振動
を示す出力信号を発生するように適当な回路で処理され
る。
シュラウドなしのタービン羽根の振動を測定する装置が
他に種々知られている。しかしながら、構成が簡単で信
顆性があり、しかもタービンに損傷が発生する前に危険
なレベルの振動を検出するに必要な精度を持つ方法及び
装置に対する要望が存在する。
他に種々知られている。しかしながら、構成が簡単で信
顆性があり、しかもタービンに損傷が発生する前に危険
なレベルの振動を検出するに必要な精度を持つ方法及び
装置に対する要望が存在する。
本発明は、列状に並べられた複数のタービン羽根の振動
をモニターする装置に関する。第１のセンサーがタービ
ン羽根を感知すると第１の入力信号を発生する。第２の
センサーが同様にタービン羽根を感知すると、第２の入
力信号を発生する。
をモニターする装置に関する。第１のセンサーがタービ
ン羽根を感知すると第１の入力信号を発生する。第２の
センサーが同様にタービン羽根を感知すると、第２の入
力信号を発生する。
第１及び第２のセンサーは同一のタービン羽根を実質的
に同時に感知するように取り付けられている。第１と第
２の入力信号を比較してタービン羽根の軸方向変位を検
出する回路が設けられている。検出した軸方向変位に応
答する出力装置が設けられている。
に同時に感知するように取り付けられている。第１と第
２の入力信号を比較してタービン羽根の軸方向変位を検
出する回路が設けられている。検出した軸方向変位に応
答する出力装置が設けられている。
本発明は、広義には、複数の羽根を有するタービンの１
つの羽根列を構成する複数のタービン羽根の振動をモニ
ターする装置であって、回転中のタービン羽根を感知す
ると第１の入力信号を発生する第１の固設感知手段と、
第１の感知手段と同じタービン羽根を実質的に同時に感
知するように並んで取り付けられて、同じタービン羽根
を感知すると第２の入力信号を発生する第２の感知手段
と、第１及び第２の信号を比較してタービン羽根の軸方
向変位を検出する手段と、比較手段に応答する出力手段
とより成ることを特徴とするモニター装置を提案する。
つの羽根列を構成する複数のタービン羽根の振動をモニ
ターする装置であって、回転中のタービン羽根を感知す
ると第１の入力信号を発生する第１の固設感知手段と、
第１の感知手段と同じタービン羽根を実質的に同時に感
知するように並んで取り付けられて、同じタービン羽根
を感知すると第２の入力信号を発生する第２の感知手段
と、第１及び第２の信号を比較してタービン羽根の軸方
向変位を検出する手段と、比較手段に応答する出力手段
とより成ることを特徴とするモニター装置を提案する。
本発明の一実施例によれば、第１及び第２のセンサーに
よりタービン羽根が第１及び第２のセンサー位置に現わ
れると同時にピークが生じるアナログ入力信号が発生さ
れる。センサーは、軸方向変位がない場合に第１の信号
のピーク値と第２の（３号のピーク値が等しくなるよう
に取り付けられている。ピーク値の間の大きさの差が軸
方向変位の程度を指示する。
よりタービン羽根が第１及び第２のセンサー位置に現わ
れると同時にピークが生じるアナログ入力信号が発生さ
れる。センサーは、軸方向変位がない場合に第１の信号
のピーク値と第２の（３号のピーク値が等しくなるよう
に取り付けられている。ピーク値の間の大きさの差が軸
方向変位の程度を指示する。
本発明の別の実施例では、センサーがタービン羽根の回
転速度を感知する。測定した速度に基づいて、第１と第
２の入力信号のピーク値が現われる時間を計算する。計
算により求めた時間と第１と第２の入力信号のピーク値
が現われる実際の時間とを比較する回路を設ける。その
時間の差が接線方向の変位、即ちタービン羽根の回転面
における羽根の変位の指標となる。
転速度を感知する。測定した速度に基づいて、第１と第
２の入力信号のピーク値が現われる時間を計算する。計
算により求めた時間と第１と第２の入力信号のピーク値
が現われる実際の時間とを比較する回路を設ける。その
時間の差が接線方向の変位、即ちタービン羽根の回転面
における羽根の変位の指標となる。
本発明の更に別の実施例によれば、第１及び第２のセン
サーが各タービン羽根の端部に形成した突起に応答する
。タービン羽根を１つだけ突起を設けない形にするか或
いは異なる種類の突起を設けて基準ばねとする。
サーが各タービン羽根の端部に形成した突起に応答する
。タービン羽根を１つだけ突起を設けない形にするか或
いは異なる種類の突起を設けて基準ばねとする。
本発明はまた、列状に並べた複数のタービン羽根の振動
をモニターする方法に関する。この方法は、タービン羽
根を感知すると第１及び第２の入力信号を発生するステ
ップを含む。第１及び第２の入力信号は同じタービン羽
根の感知に応答して実質的に同時に発生される。軸方向
変位がない場合、第１及び第２の信号は既知の所定の関
係を有する。第１と第２の入力信号を比較して、タービ
ン羽根の軸方向変位を既知の所定の関係からの変位に基
づいて検出する。変位の大きさを指示させる。
をモニターする方法に関する。この方法は、タービン羽
根を感知すると第１及び第２の入力信号を発生するステ
ップを含む。第１及び第２の入力信号は同じタービン羽
根の感知に応答して実質的に同時に発生される。軸方向
変位がない場合、第１及び第２の信号は既知の所定の関
係を有する。第１と第２の入力信号を比較して、タービ
ン羽根の軸方向変位を既知の所定の関係からの変位に基
づいて検出する。変位の大きさを指示させる。
本発明は簡単でしかも信頼性の高いタービン羽根振動検
出方法を提供する０本発明の方法及び装置は実施が容易
で経済的であり、振動が臨界的大きさになる前に問題の
ある振動を検知するに必要な精度を有する０本発明の上
述した、そして他の利点及び長所は以下の好ましい実施
例についての説明から明らかになるであろう。
出方法を提供する０本発明の方法及び装置は実施が容易
で経済的であり、振動が臨界的大きさになる前に問題の
ある振動を検知するに必要な精度を有する０本発明の上
述した、そして他の利点及び長所は以下の好ましい実施
例についての説明から明らかになるであろう。
本発明の好ましい実施例によるタービン羽根振動検出装
置１０を第１図に示す。該図においてタービン羽根１２
の一部はロータ３４により支持されている。タービン羽
根１２は例えば蒸気タービン発電機のタービン羽根の最
後の列４ｏ或いは最後の列の１つ前の列４２の中の１つ
の羽根である。各列は１２０個のタービン羽根を含むこ
とがある。周知のように、蒸気タービン発電機の中には
最後の２列のタービン羽根にシュラウドが設けられてい
ないものがある。更に、ロータ３４は周知のように他の
列のタービン羽根（図示せず）を支持する。
置１０を第１図に示す。該図においてタービン羽根１２
の一部はロータ３４により支持されている。タービン羽
根１２は例えば蒸気タービン発電機のタービン羽根の最
後の列４ｏ或いは最後の列の１つ前の列４２の中の１つ
の羽根である。各列は１２０個のタービン羽根を含むこ
とがある。周知のように、蒸気タービン発電機の中には
最後の２列のタービン羽根にシュラウドが設けられてい
ないものがある。更に、ロータ３４は周知のように他の
列のタービン羽根（図示せず）を支持する。
後で詳細に説明する基準羽根を除き、各タービン羽根に
は突起１４が設けられている。羽根の突起１４は羽根に
応力集中を生じさせないような設計になっている。
は突起１４が設けられている。羽根の突起１４は羽根に
応力集中を生じさせないような設計になっている。
モニター装置１０は一対のセンサー１６及び１８を有す
る。各センサーは永久磁石２ｏの周りにピックアップコ
イル２２を設けた形式である。
る。各センサーは永久磁石２ｏの周りにピックアップコ
イル２２を設けた形式である。
各タービン羽根の頂部の突起１４は永久磁石２０により
発生される磁束パターンを偏向させる働きがある。ピッ
クアップコイル２２が偏向した磁束パターンに応答する
と第１のセンサー１６が第１の入力信号Ｖｌｎｌを、第
２のセンサー１８が第２の入力信号Ｖ １ｎ２を発生す
る。
発生される磁束パターンを偏向させる働きがある。ピッ
クアップコイル２２が偏向した磁束パターンに応答する
と第１のセンサー１６が第１の入力信号Ｖｌｎｌを、第
２のセンサー１８が第２の入力信号Ｖ １ｎ２を発生す
る。
これらの入力信号は増幅器２４により増幅され、マルチ
プレクサ２６に送られる。マルチプレクサ２６は公知の
態様でマイクロプロセッサ２８により１ｌｉｌＪ御され
る。マイクロプロセッサ２８は入力信号Ｖｌｎｌ及びＶ
Ｉｎ２がマイクロプロセッサ２８に入力される前にアナ
ログ／デジタルコンバータ（図示せず）に直列に人力さ
れるようにマルチプレクサを作動する。
プレクサ２６に送られる。マルチプレクサ２６は公知の
態様でマイクロプロセッサ２８により１ｌｉｌＪ御され
る。マイクロプロセッサ２８は入力信号Ｖｌｎｌ及びＶ
Ｉｎ２がマイクロプロセッサ２８に入力される前にアナ
ログ／デジタルコンバータ（図示せず）に直列に人力さ
れるようにマルチプレクサを作動する。
モニター装置１０はまたマイクロプロセッサ２８への信
号入力を発生する速度センサー３０を有する。速度セン
サー３０はロータ３４に形成した標識３２に応答する公
知の型のセンサーである。センサー３０は標識３２に応
答してロータ３４の一回転につき１個の信号を発生し、
この信号に基づいてマイクロプロセッサ２８がタービン
羽根の突起の直線速度を計算する。
号入力を発生する速度センサー３０を有する。速度セン
サー３０はロータ３４に形成した標識３２に応答する公
知の型のセンサーである。センサー３０は標識３２に応
答してロータ３４の一回転につき１個の信号を発生し、
この信号に基づいてマイクロプロセッサ２８がタービン
羽根の突起の直線速度を計算する。
タービン羽根の突起１４とセンサー１６．１８の間の関
係を第２．３及び４図に詳細に示す。センサー１６及び
１８は第２図に示すように蒸気タービンの静止部分に取
り付けられている。センサー１６及び１８は同一のター
ビン羽根を実質的に同時に感知するように互いに隣接し
て取り付けられている。この取り付は態様を第３図に明
確に示す、突起１４を設けたタービン羽根１２の端部を
第４図に示す。
係を第２．３及び４図に詳細に示す。センサー１６及び
１８は第２図に示すように蒸気タービンの静止部分に取
り付けられている。センサー１６及び１８は同一のター
ビン羽根を実質的に同時に感知するように互いに隣接し
て取り付けられている。この取り付は態様を第３図に明
確に示す、突起１４を設けたタービン羽根１２の端部を
第４図に示す。
羽根の軸方向振動を検出する本発明の動作は第５Ａ乃至
５Ｃ，６Ａ乃至６Ｃ′ＥＬび７Ａ乃至７０図を参照する
と理解できる。第５Ａ図において、ロータ羽根１２によ
り支持される突起１４は軸方向振動が存在しない場合は
センサー１６と１８ｈ）ら等距ｉｉれたところに位置す
る。この位置関係では、両方のセンサーの永久磁石２２
が発生する磁束パターンは同じような影響を受ける。従
って、第５Ｂ及び５０図に示すようにアナログ信号Ｖ
ｆｎｌ及びＶ ｆｒｌは実質的に同一である。かくして
、軸方向変位が存在しない場合、第１のセンサー１６と
第２のセンサー１８が発生する信号の間に既知の関係が
存在する。この既知の関係は、各信号が同じ波形を有し
同じ時点で同一のピーク値を有することを示す第５Ｂ及
び５０図から明らかである。
５Ｃ，６Ａ乃至６Ｃ′ＥＬび７Ａ乃至７０図を参照する
と理解できる。第５Ａ図において、ロータ羽根１２によ
り支持される突起１４は軸方向振動が存在しない場合は
センサー１６と１８ｈ）ら等距ｉｉれたところに位置す
る。この位置関係では、両方のセンサーの永久磁石２２
が発生する磁束パターンは同じような影響を受ける。従
って、第５Ｂ及び５０図に示すようにアナログ信号Ｖ
ｆｎｌ及びＶ ｆｒｌは実質的に同一である。かくして
、軸方向変位が存在しない場合、第１のセンサー１６と
第２のセンサー１８が発生する信号の間に既知の関係が
存在する。この既知の関係は、各信号が同じ波形を有し
同じ時点で同一のピーク値を有することを示す第５Ｂ及
び５０図から明らかである。
ロータ羽根の突起２４が第５Ａ図の位置から振動により
離脱すると、一方のセンサーが発生する信号が増加する
と共にもう一方のセンサーが発生する信号がそれに応じ
て減少する。この状態を第６Ａ乃至６Ｃ及び７Ａ乃至７
Ｃ図に示す。
離脱すると、一方のセンサーが発生する信号が増加する
と共にもう一方のセンサーが発生する信号がそれに応じ
て減少する。この状態を第６Ａ乃至６Ｃ及び７Ａ乃至７
Ｃ図に示す。
６Ａ図において、ロータ羽根１２は振動により軸方向変
位を生じている。この軸方向変位により突起１４の位置
がセンサー１６の直下にくる。従って、センサー１６が
発生する入力信号Ｖ、。、は第６Ｂ及び６０図に示すよ
うに、センサー１８が発生する入力信号ｖＩＩ１．より
著しく大きな値となる。その反対の状態、即ち突起１４
がセンサー１Ｂの下に位置する軸方向変位の場合を第７
Ａ乃至？ｃ図に示す、マイクロプロセッサ−は入力信号
Ｖｌｎｌ とＶＩｎ２の大きさを比較することにより軸
方向変位の大きさを求めることができる。軸方向変位が
存在しない場合信号Ｖ ｆｎｌとＶｒｎ２が等しいこと
を知ることにより、２つの信号の大きさの差が変位の大
きさを表わす指標となり、２つの信号の大きさの差が大
きければ大きいほど軸方向変位が大きい。
位を生じている。この軸方向変位により突起１４の位置
がセンサー１６の直下にくる。従って、センサー１６が
発生する入力信号Ｖ、。、は第６Ｂ及び６０図に示すよ
うに、センサー１８が発生する入力信号ｖＩＩ１．より
著しく大きな値となる。その反対の状態、即ち突起１４
がセンサー１Ｂの下に位置する軸方向変位の場合を第７
Ａ乃至？ｃ図に示す、マイクロプロセッサ−は入力信号
Ｖｌｎｌ とＶＩｎ２の大きさを比較することにより軸
方向変位の大きさを求めることができる。軸方向変位が
存在しない場合信号Ｖ ｆｎｌとＶｒｎ２が等しいこと
を知ることにより、２つの信号の大きさの差が変位の大
きさを表わす指標となり、２つの信号の大きさの差が大
きければ大きいほど軸方向変位が大きい。
上述したように、羽根列の各タービン羽根には突起１４
が設けられている。しかしながら、各列のタービン羽根
のうち１つの羽根にはかかる突起１４を設けないか、或
いは異なる形状の突起を設ける。これにより異なる波形
の入力信号Ｖ Ｉｎｌ及びＶｌｎ２が発生するためその
羽根を割り出し或いは基準羽根と呼ぶ、マイクロプロセ
ッサはこの割り出し羽根から入力信号の数をカウントし
て何れの羽根を現在感知しつつあるかを追跡し、振動デ
ータと該当の羽根とを相関させることができる。
が設けられている。しかしながら、各列のタービン羽根
のうち１つの羽根にはかかる突起１４を設けないか、或
いは異なる形状の突起を設ける。これにより異なる波形
の入力信号Ｖ Ｉｎｌ及びＶｌｎ２が発生するためその
羽根を割り出し或いは基準羽根と呼ぶ、マイクロプロセ
ッサはこの割り出し羽根から入力信号の数をカウントし
て何れの羽根を現在感知しつつあるかを追跡し、振動デ
ータと該当の羽根とを相関させることができる。
１つの列の羽根の数（即ち１．２・・・・１２０）とそ
の羽根に関連する振動データはマイクロプロセッサ２８
に蓄積可能である。それはまた、プロッター３６、アラ
ーム３８或いは他の適当な出力装置に第１図に示すよう
に出力可能である。
の羽根に関連する振動データはマイクロプロセッサ２８
に蓄積可能である。それはまた、プロッター３６、アラ
ーム３８或いは他の適当な出力装置に第１図に示すよう
に出力可能である。
速度センサー３０を用いて、マイクロブロセツサ２８は
マルチプレクサ２６により特定の羽根からの入力信号Ｖ
ｌｎｌ及びＶＩｎ２が選択されるように作動することが
できる。従って；マルチプレクサは全ての羽根により発
生される全入力Ｖ ！ｎｌ及びＶＩｒ＋２を走査するた
めに用いることができるか或いは、特定の羽根により発
生される入力信号の選択のために利用できる。
マルチプレクサ２６により特定の羽根からの入力信号Ｖ
ｌｎｌ及びＶＩｎ２が選択されるように作動することが
できる。従って；マルチプレクサは全ての羽根により発
生される全入力Ｖ ！ｎｌ及びＶＩｒ＋２を走査するた
めに用いることができるか或いは、特定の羽根により発
生される入力信号の選択のために利用できる。
軸方向振動の検出だけでなく、接線方向の振動、即ち回
転面内における振動も検出できる。
転面内における振動も検出できる。
第１図において、羽根１２の回転面は紙面と垂直である
。接線方向の振動の検出はマイクロプロセッサ−２８の
プログラミングを示す第８図に関連して説明する。
。接線方向の振動の検出はマイクロプロセッサ−２８の
プログラミングを示す第８図に関連して説明する。
接線方向の振動の検出はステップ５０で開始される。し
かしながら、接線方向の振動の検出を行なう前に、上述
したように軸方向振動が既に検出されているかもしれな
い、即ち、ステップ４４において入力信号の値を読み取
る。これら２つの信号をステップ４６で比較し、もしそ
れらが等しければマイクロプロセッサはステップ５０に
進む。
かしながら、接線方向の振動の検出を行なう前に、上述
したように軸方向振動が既に検出されているかもしれな
い、即ち、ステップ４４において入力信号の値を読み取
る。これら２つの信号をステップ４６で比較し、もしそ
れらが等しければマイクロプロセッサはステップ５０に
進む。
２つの信号が等しければ、軸方向変位の大きさを２つの
信号の差に基づいて計算する。そして、マイクロプロセ
ッサはステップ５０に進む。
信号の差に基づいて計算する。そして、マイクロプロセ
ッサはステップ５０に進む。
ステップ５０において、マイクロプロセッサ２８は速度
情報と割り出し羽根の前或いはその後にカウントしたパ
ルスの数とを用いて各羽根の入力信号ｖＩ□及びＶＩｎ
２のピーク値が現われる正確な時間を求める。マイクロ
プロセッサはステップ５２においてピーク値が現われる
実際の時間を測定する。ステップ５４においてピーク値
が現われる計算により求めた時間とピーク値が現われる
実際の時間とを比較する。それらが等しければ接線方向
の変位はなく、マイクロプロセッサｔｔステップ４４に
戻る。もしそれらが同一でなければ、タービン羽根の回
転面内における変位の大きさをステップ５６で計算する
。これら２つの時間の間の差が大きければ大きいほど接
線方向の変位が大きい、その後マイクロプロセッサはス
テップ４４に進む。
情報と割り出し羽根の前或いはその後にカウントしたパ
ルスの数とを用いて各羽根の入力信号ｖＩ□及びＶＩｎ
２のピーク値が現われる正確な時間を求める。マイクロ
プロセッサはステップ５２においてピーク値が現われる
実際の時間を測定する。ステップ５４においてピーク値
が現われる計算により求めた時間とピーク値が現われる
実際の時間とを比較する。それらが等しければ接線方向
の変位はなく、マイクロプロセッサｔｔステップ４４に
戻る。もしそれらが同一でなければ、タービン羽根の回
転面内における変位の大きさをステップ５６で計算する
。これら２つの時間の間の差が大きければ大きいほど接
線方向の変位が大きい、その後マイクロプロセッサはス
テップ４４に進む。
更に幾つかの対のセンサー１６及び１８を追加すること
ができる。センサ一対の数及びセンサー対の位置はター
ビンの定格速度及び問題となる共振値の範囲により決ま
る。位置を決めると、羽根の振動モードはマイクロプロ
セッサ２８により計算できる０羽根の変位の変動が急激
或いは急速であると本発明により検出されてアラーム３
８が発せられる。各羽根による誘導作用を更にはっきり
させるために、各センサーの両端に制動回路（図示せず
）を配置して磁界を急速に崩壊させることができる。
ができる。センサ一対の数及びセンサー対の位置はター
ビンの定格速度及び問題となる共振値の範囲により決ま
る。位置を決めると、羽根の振動モードはマイクロプロ
セッサ２８により計算できる０羽根の変位の変動が急激
或いは急速であると本発明により検出されてアラーム３
８が発せられる。各羽根による誘導作用を更にはっきり
させるために、各センサーの両端に制動回路（図示せず
）を配置して磁界を急速に崩壊させることができる。
要約すると、本発明は蒸気タービンの羽根の接線方向及
び軸方向変位を測定する。本発明はタービンのシリンダ
ー内に取り付けた複数対の磁気センサー１６及び１８を
用いる。各タービン羽根の頂部に小さな突起１４をｍ械
加工により設ける。
び軸方向変位を測定する。本発明はタービンのシリンダ
ー内に取り付けた複数対の磁気センサー１６及び１８を
用いる。各タービン羽根の頂部に小さな突起１４をｍ械
加工により設ける。
マイクロプロセッサ−２８はセンサー１６と１８を走査
して誘導電圧を測定する。羽根の突起が特定のセンサー
に近づくか或いは遠ざかるにつれて、ピックアップコイ
ル２２の誘導電圧がそれに比例して増加したり減少した
りする。マイクロプロセッサはこれらの電圧変化を軸方
向変位に変換するようにプログラムされている。突起１
４がセンサー１６及び１８の位置に現われる時間を求め
、その結果を突起１４がセンサー１６と１８の位置に実
際に現われる時間と比較することによって、接線方向の
変位の大ぎさを求めることができる。その時得られた変
位の大きさをマイクロプロセッサ２８内に蓄積し、プロ
ッターによりプロットするか或いは、羽根の共振或いは
過度の変位が検出されるとアラームが発せられるように
する。
して誘導電圧を測定する。羽根の突起が特定のセンサー
に近づくか或いは遠ざかるにつれて、ピックアップコイ
ル２２の誘導電圧がそれに比例して増加したり減少した
りする。マイクロプロセッサはこれらの電圧変化を軸方
向変位に変換するようにプログラムされている。突起１
４がセンサー１６及び１８の位置に現われる時間を求め
、その結果を突起１４がセンサー１６と１８の位置に実
際に現われる時間と比較することによって、接線方向の
変位の大ぎさを求めることができる。その時得られた変
位の大きさをマイクロプロセッサ２８内に蓄積し、プロ
ッターによりプロットするか或いは、羽根の共振或いは
過度の変位が検出されるとアラームが発せられるように
する。
本発明を例示的な実施例に関連して説明したが、当業者
には種々の変形例或いは設計偏向が容易に想到されるで
あろう、これらの変形例及び設計変更は本明細書及び頭
書に記載した特許請求の範囲に全て包含されるものであ
る。
には種々の変形例或いは設計偏向が容易に想到されるで
あろう、これらの変形例及び設計変更は本明細書及び頭
書に記載した特許請求の範囲に全て包含されるものであ
る。
第１図は、本発明の好ましい実施例によるタービン羽根
振動検出装置のブロック図である。 第２図は、タービン羽根により支持される突起とタービ
ン静止部分に取り付けたセンサーとの問の関係を示す。 第３及び４図は、第２図のそれぞれＩＩＩ−ＩＩＩ及び
ＩＶ−１ν線に沿う図である。 第５Ａ、６Ａ及びフＡ図はセンサーに関するタービン羽
根の３つの位置を示す。 第５Ｂ、５Ｃ，６Ｂ、６Ｃ，７Ｂ及び７Ｃ図は、第５Ａ
、６Ａ及び７Ａ図にそれぞれ示したタービン羽根の位置
に応答してセンサーが出力する信号を示す。 第８図はマイクロプロセッサのための適当なプログラム
を示すフローチャートである。 ２８・・・・マイクロプロセッサ ３４・・・・ロータ ３６・・・・プロッタ ３８・・・・アラーム 出願人： ウエスチンクへウス・エレクトリック・コ
ーポレーション化 理 人：加 藤 紘 一部（ばか１
名）１０・・・・タービン羽根振動検出装置１２・・・
・タービン羽根 １４・・・・突起 １６．１８・・・・センサー ２０・・・・永久磁石 ２２・・・・ピックアップコイル ２４・・・・増幅器 ２６・・・・マルチプレクサ ＦＩＧ、 ２ ＦＩＧ。 ５Ｃ ＦＩＧ Ｃ ＦＩＧ。 Ｃ ＦＩＧ。
振動検出装置のブロック図である。 第２図は、タービン羽根により支持される突起とタービ
ン静止部分に取り付けたセンサーとの問の関係を示す。 第３及び４図は、第２図のそれぞれＩＩＩ−ＩＩＩ及び
ＩＶ−１ν線に沿う図である。 第５Ａ、６Ａ及びフＡ図はセンサーに関するタービン羽
根の３つの位置を示す。 第５Ｂ、５Ｃ，６Ｂ、６Ｃ，７Ｂ及び７Ｃ図は、第５Ａ
、６Ａ及び７Ａ図にそれぞれ示したタービン羽根の位置
に応答してセンサーが出力する信号を示す。 第８図はマイクロプロセッサのための適当なプログラム
を示すフローチャートである。 ２８・・・・マイクロプロセッサ ３４・・・・ロータ ３６・・・・プロッタ ３８・・・・アラーム 出願人： ウエスチンクへウス・エレクトリック・コ
ーポレーション化 理 人：加 藤 紘 一部（ばか１
名）１０・・・・タービン羽根振動検出装置１２・・・
・タービン羽根 １４・・・・突起 １６．１８・・・・センサー ２０・・・・永久磁石 ２２・・・・ピックアップコイル ２４・・・・増幅器 ２６・・・・マルチプレクサ ＦＩＧ、 ２ ＦＩＧ。 ５Ｃ ＦＩＧ Ｃ ＦＩＧ。 Ｃ ＦＩＧ。
Claims (10)
- （１）複数の羽根を有するタービンの１つの列を構成す
る複数のタービン羽根の振動をモニターする装置であっ
て、回転中のタービン羽根を感知すると第１の入力信号
を発生する第１の固設感知手段と、第１の感知手段と同
じタービン羽根を実質的に同時に感知するように並んで
取り付けられて、同じタービン羽根を感知すると第２の
入力信号を発生する第２の感知手段と、第１及び第２の
信号を比較してタービン羽根の軸方向変位を検出する手
段と、比較手段に応答する出力手段とより成ることを特
徴とするモニター装置。 - （２）第１及び第２の入力信号はそれぞれ第１及び第２
の感知手段の位置にタービン羽根が現われるのに一致す
るピーク値を有し、軸方向変位が存在しないとき第１の
信号のピーク値が第２の信号のピーク値に等しいことを
特徴とする請求項第（１）項に記載のモニター装置。 - （３）タービン羽根は頂部に突起を形成したシュラウド
なしのタービン羽根を含み、第１及び第２の感知手段は
突起に応答する磁気センサーを含んで成ることを特徴と
する請求項第（２）項に記載のモニター装置。 - （４）タービン羽根の速度を感知する手段と、タービン
羽根の感知速度に応答して第１及び第２の入力信号のピ
ーク値が生じる時間を計算する手段とを更に含んで成る
ことを特徴とする請求項第（２）項に記載のモニター装
置。 - （５）計算により求めた時間と第１及び第２の入力信号
のピーク値が生じる実際の時間とを比較してタービン羽
根の回転面内における羽根の変位を検出する手段を更に
含んで成ることを特徴とする請求項第（４）項に記載の
モニター装置。 - （６）羽根が複数の列を構成するように並べて取り付け
られ、１つの列の１つの羽根を除く全ての羽根の頂部に
第１及び第２の感知手段により感知される突起が設けら
れていることを特徴とする請求項第（５）項に記載のモ
ニター装置。 - （７）回転中の羽根を感知するセンサーを用いて、列状
に並べられた複数のタービン羽根の振動をモニターする
方法であって、同一のタービン羽根の感知に応答して、
軸方向振動が存在しない場合既知の所定の関係を有する
第１及び第２の入力信号を実質的に同時に発生させ、第
１と第２の信号を比較して既知の所定の関係からの任意
の変動に基づいて軸方向振動を検出し、検出した軸方向
振動の指示を与えるステップよりなるモニター方法。 - （８）既知の所定の関係からの変動が大きければ大きい
ほど軸方向振動が大きいことを特徴とする請求項第（７
）項に記載のモニター方法。 - （９）第１及び第２の入力信号が発生される予定の時間
を計算し、第１及び第２の入力信号が実際に発生される
時間を測定し、計算した時間と測定した時間を比較して
タービン羽根の回転面内における羽根の接線方向の変位
を検出するステップを更に含んで成ることを特徴とする
請求項第（７）項に記載の方法。 - （１０）計算した時間と測定した時間の間の差が大きけ
れば大きいほど羽根の接線方向の変位が大きいことを特
徴とする請求項第（９）に記載のモニター方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US217,591 | 1988-07-11 | ||
| US07/217,591 US4934192A (en) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | Turbine blade vibration detection system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264206A true JPH0264206A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=22811704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1178900A Pending JPH0264206A (ja) | 1988-07-11 | 1989-07-10 | タービン羽根の振動をモニターする方法及び装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4934192A (ja) |
| JP (1) | JPH0264206A (ja) |
| KR (1) | KR900001952A (ja) |
| CN (1) | CN1039482A (ja) |
| CA (1) | CA1311030C (ja) |
| ES (1) | ES2014755A6 (ja) |
| IT (1) | IT1233107B (ja) |
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| JP2015533991A (ja) * | 2012-10-31 | 2015-11-26 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | タービン翼の損傷検知のための測定法およびタービン |
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