JPH02654B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はねじり振動監視、更に具体的に云え
ば回転軸のねじり振動が予定の限界を越えている
とき警報を発生する回路に関する。

振動監視回路の１つの形式が米国特許第
3455149号に記載されている。これは振動する構
造の変位を監視する回路を開示している。振動ピ
ーク値又は平均値を測定しているかに依存して異
なる時定数を備えた第１の積分回路が設けられ、
調節可能な立上り時間を持つ第２の積分回路が過
渡信号を排除するために用いられる。

第２の積分回路からの出力信号を高限界基準電
圧及び低限界基準電圧に対して比較して、出力信
号が高限界基準電圧を越えているか又は低限界基
準電圧より小さい場合、利用装置を作動する。

上記米国特許第3455149号の回路及びその他の
従来の回路には、振動の大きさ及び持続時間につ
いての予定の許容限界を越えた時を決定する際に
問題があつた。前掲米国特許及び他の従来の回路
は振動を表わす信号の連続積分を用いて、持続時
間の短い信号を排除している。この結果得られる
積分信号を基準値と比較して、振動の大きさが許
容限界を越えているかどうかを決定している。こ
のため従来の回路では、振動の持続時間の分析及
び振動の大きさの分析が相互に依存している。

本発明は従来の上述及びその他の問題を解決す
る為、振動を表わす信号の積分値よりもむしろ振
動を表わす信号自身を分析して、振動が許容限界
内にあるかどうかを設定するねじり振動警報装置
を提供する。ねじり振動が第１の予定の大きさの
限界を越え且つ予定の時間の間持続したとき、低
レベル警報信号を発生する回路を設ける。更に、
別個の減衰速度検出回路を用いて、ねじり振動が
予定の許容速度で低下しているかどうか決定す
る。この回路は第２の予定の大きさの限界を越え
た後にのみ作動される。本発明は、減衰速度検出
回路を作動する為に振動信号の値を利用し、ねじ
り振動が予定の許容速度で減衰しているかどうか
の決定をする為に振動信号の瞬時値を利用する。

本発明の目的は、振動を表わす信号が予定の大
きさを越え且つ予定の許容速度で減衰していない
場合に警報信号を発生するねじり振動警報装置を
提供することである。

本発明をその一形式で実施して、回転する軸の
ねじり振動が予定の限界を越えていると共に予定
の速度で減衰していない時に警報信号を発生する
警報装置を開示する。警報装置は、一様に増加す
る値からの軸の瞬時角度の偏差を測定することに
よつて発生されたねじり振動入力信号を受け取
る。この入力信号を、振動の大きさを表わす直流
ねじり振動信号に変換する。第１の比較器により
ねじり振動信号を、振動の第１の最大の大きさを
表わす第１の調節可能な基準電圧と比較する。振
動信号が予定の時間の間第１の調節可能な基準電
圧を越えている場合、低レベル警報信号が発生さ
れる。この低レベル警報信号は、警報装置が第１
の押ボタンの作動によりリセツトされるまで維持
される。

振動信号をまた減衰速度検出回路に用いて、回
転する軸のねじり振動が第２の予定の限界を越え
ている時、振動が予定の速度で減少又は減衰して
いない場合、高レベル警報信号を発生する。第２
の比較器により振動信号を、振動の第２の最大の
大きさを表わす第２の調節可能な基準電圧と比較
する。振動信号が第２の調節可能な基準電圧を越
えている時、出力信号が発生される。出力信号は
減衰速度検出回路を作動するために用いられる。

減衰速度検出回路は、振動信号に等しい電圧ま
で充電される第１のコンデンサ、及び予定の電圧
まで充電される第２のコンデンサを含む。減衰速
度検出回路の作動時、第１のコンデンサは、該回
路の作動を引起した振動信号の値に等しい電荷又
は電圧を保持する。その時、振動信号の減衰速度
が、第２のコンデンサの電荷の上昇速度を測定す
ることにより決定される。この場合、上昇速度は
第１のコンデンサの電荷及び振動信号のピーク値
に依存する。第３の比較器により第２のコンデン
サの電圧すなわち電荷を、所要の最小減衰速度を
表わす第３の調節可能な基準電圧と比較する。第
２のコンデンサの電圧が第３の調節可能な基準電
圧を越えている場合、第３の比較器は、振動の大
きさが第２の最大の大きさを越え且つ減衰速度が
所要の最小速度に達しなかつたことを表わす高レ
ベル警報信号を発生する。この高レベル警報信号
は、警報装置が第２の押ボタンの作動によつてリ
セツトされるまで維持される。

以下、図面に示す好ましい実施例について説明
することにより本発明が一層明らかとなろう。

第１図に示す様に、警報装置は線１０にねじり
振動入力信号を受け取る。入力信号は、回転する
軸の瞬時の角度の、一様に増加する値に対する偏
差を測定することにより発生される。この様な入
力信号を発生する為の構成が米国特許第3885420
号に記載されている。入力信号は、饋還抵抗Ｒ
１，Ｒ２を持つ高入力インピーダンス緩衝増幅器
Ａ１に印加される。緩衝増幅器の出力抵抗Ｒ３が
ダイオードＤ１の陽極に接続され、ダイオードＤ
１の陰極がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ４に点Ａで
接続されている。入力信号は緩衝増幅器により増
幅された後、出力抵抗Ｒ３を通り、ダイオードＤ
１、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ４により点Ａの所
で、ねじり振動の大きさを表わす直流ねじり振動
信号に変換される。

入力信号が直流ねじり振動信号に変換された
後、該振動信号は、回転する軸のねじり振動が予
定の許容限界内にあるかどうか決定する為に分析
される。振動信号は線１２の第１の調節可能な基
準電圧と比較されて、振動信号が予定の時間の間
第１の調節可能な基準電圧を越えている場合、線
１４に低レベル警報信号を発生する。振動信号と
第１の調節可能な基準電圧との比較は、線１６の
第１の入力及び線１２の第２の入力を持つ比較器
Ａ２によつて行われる。振動信号は点Ａからダイ
オードＤ２を介して、線１６に接続された抵抗Ｒ
５に供給される。可変抵抗Ｒ６が定電圧源＋Ｖに
接続されていて、比較器Ａ２に線１２を介して供
給する第１の調節可能な基準電圧を発生する。比
較器は振動信号を第１の調節可能な基準電圧と比
較し、振動信号が第１の調節可能な基準電圧を越
えているとき出力信号を発生する。

低レベル警報信号は、振動信号が調節可能な抵
抗Ｒ７及びコンデンサＣ２により設定される予定
の時間の間、Ｒ６により設定される第１の調節可
能な基準電圧を越えている場合に発生される。比
較器の出力信号がダイオードＤ３及び調節可能な
抵抗Ｒ７を介してコンデンサＣ２を充電する様に
供給される。コンデンサＣ２は継電器１８と並列
に接続されている。比較器の出力信号はまたＤ３
及びＲ５の間で線１６に接続されているコンデン
サＣ３を充電する。コンデンサＣ３の充電により
ダイオードＤ２が逆バイアスされて、点Ａを比較
器の第１の入力の線１６から切り離すと共に比較
器Ａ２の出力がＣ３及びＲ５により決定される或
る時間の間正になる様に強制する。調節可能な抵
抗Ｒ７により設定された予定の時間の後、コンデ
ンサＣ２は、もし点Ａの信号が閾値よりも低下し
ていないなら継電器１８を動作させるに充分な値
まで充電する。定電圧源＋Ｖと線１４との間に接
続された接点２０が継電器１８の作動に応答して
閉じ、該継電器１８を作動状態にラツチし、線１
４の低レベル警報信号を維持する。この低レベル
警報信号は、継電器１８と線１４の間に接続され
た常閉接点２２を持つ第１の押ボタンを作動する
ことにより警報装置をリセツトするまで維持され
る。

低レベル警報信号の発生に加えて、本発明の警
報装置はまた、回転する軸のねじり振動が第２の
予定の限界を越えていて、振動が予定の速度で減
少又は減衰していない場合に高レベル警報信号を
発生する。高レベル警報信号を発生するため、先
ず比較器Ａ３により振動信号を、振動の第２の最
大の大きさを表わす線２４の第２の調節可能な基
準電圧と比較する。比較器は、振動信号が第２の
調節可能な基準電圧を越えている場合、減衰速度
検出回路を作動する為の出力信号を発生する。減
衰速度検出回路は次いで、振動信号が予定の速度
で減衰しない場合、線２６に高レベル警報信号を
発生する。

振動信号が振動の第２の最大の大きさを越えて
いるかどうかを決定する為、振動信号が点Ａから
線２８を介して比較器Ａ３の第１の入力端子に供
給される。比較器は抵抗Ｒ８の両端に発生された
電圧を、振動の第２の最大の大きさを表わす第２
の調節可能な基準電圧と比較する。第２の調節可
能な基準電圧は定電圧源＋Ｖに接続された可変抵
抗Ｒ９により作られ、線２４を介して比較器の第
２の入力端子に印加される。比較器は、線２８に
現われる振動信号が線２４の第２の調節可能な基
準電圧を越えている場合、出力信号を発生してダ
イオードＤ５を介してコンデンサＣ４を充電す
る。該出力信号はまた、Ｄ５及びＣ４の間で線２
８に接続されたコンデンサＣ５も充電する。Ｃ５
の充電によりダイオードＤ４を逆バイアスして、
点Ａと比較器の第１の入力を離すと共に比較器Ａ
３の出力がＣ５及びＲ８により決定される時間の
間正になる様に強制する。比較器Ａ３から出力信
号が発生されると、コンデンサＣ４と並列に接続
された継電器３０が作動される。継電器３０は電
圧線＋Ｖと継電器３４とに接続された接点３２を
備えている。継電器３０が作動されると、接点３
２が閉じて継電器３４を作動する。

振動の大きさが第２の最大レベルを越えたこと
を表わす継電器３４の作動の後、減衰速度検出回
路が作動されて、振動信号が所要の最小速度より
大きな速度で減衰しているかどうか決定する。も
し減衰速度が所要の速度に達していない場合、高
レベル警報信号が線２６に発生される。

減衰速度を表わす信号を発生するため、コンデ
ンサＣ６が線３６を介して点Ａに接続されると共
に、継電器３４の接点３８，４０にも接続され
る。継電器３４の作動前では、接点３８は閉じた
状態に維持されていて、コンデンサＣ６を点Ａと
大地（基準電位）の間に接続して、Ｃ６が振動信
号のピーク電圧まで充電される様にする。点Ｂに
は、定電圧源−Ｖに接続された可変抵抗Ｒ１０に
より調節可能な電圧が生じる。継電器３４の作動
前では、点Ｂの正常の電圧が、接点４２、増幅器
Ａ４及び抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ７を予
定の電圧レベルまで充電する様に供給される。Ｃ
７両端間の電圧が比較器Ａ５の第１の入力に印加
される。点Ｂの電圧はまた抵抗Ｒ１２，Ｒ１３に
供給されて線４４に第３の調節可能な基準電圧を
発生し、該基準電圧が比較器Ａ５の第２の入力に
印加される。

振動信号が、線２４の第２の調節可能な基準電
圧により設定される振動の第２の最大の大きさを
越えている時、比較器Ａ３が出力信号を発生して
継電器３４を作動する。この継電器が作動される
と、接点３８，４２が開き且つ接点４０が閉じ
て、Ａ３からの出力信号が発生された時のピーク
振動信号に等しい電圧をコンデンサＣ６が保持す
る様にする。点Ａの瞬時振動信号とコンデンサＣ
６の電圧との差に等しい電圧が、接点４０、増幅
器Ａ４及び抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ７の
電荷を変える様に印加され、このため点Ｃの電圧
を正の向きに増加する様にする。

第２図に示す様に、点Ｃの電圧は最大値まで増
加し、次いでもし点Ａの電圧が一定にとどまつて
いる場合次第に減少し始める。Ｒ１１とＣ７は点
Ｃの電圧が0.5秒で最大値に達する様に選ばれる。
点Ｃの電圧の実際の増加速度は、振動信号の減衰
速度を表わす。第１図に示す様に、点Ｃの電圧は
比較器Ａ５により、線４４の第３の調節可能な基
準電圧と比較される。もし点Ｃの電圧が線４４の
電圧を越えている場合、すなわち振動信号の所要
の最小減衰速度に達していない場合、比較器Ａ５
は高レベル警報信号を発生し、ダイオードＤ６を
介してコンデンサＣ８を充電する。

コンデンサＣ８と並列に接続された継電器４６
が、定電圧源＋Ｖと線２６の間に接続されたその
接点４８を閉じることにより、線２６の高レベル
警報信号を維持する。線２６と継電器３０の間に
接続されたダイオードＤ７は、比較器Ａ３が高レ
ベル警報を時期尚早に発生しない様にする為、並
びに高レベル警報が発生された後Ａ３の出力に信
号を維持する為に設けられている。高レベル警報
信号は、継電器４６と線２６の間に接続された常
閉接点５０を持つ第２の押ボタンの作動により警
報装置がリセツトされるまで維持される。

動作について説明すると、緩衝増幅器Ａ１が線
１０のねじり振動入力信号を受け取る。ねじり振
動入力信号は、回転する軸の瞬時の角度と一様に
増加する（角度の）値との偏差を測定することに
より発生される。次いで、この入力信号が点Ａの
所でダイオードＤ１及びコンデンサＣ１により直
流ねじり振動信号に変換される。振動信号が次に
比較器Ａ２により、振動の第１の最大の大きさを
表わす線１２の第１の調節可能な基準電圧と比較
される。もし振動信号が第１の調節可能な基準電
圧を越えている場合、比較器Ａ２は出力信号を発
生し、コンデンサＣ２を充電する。出力信号はま
たコンデンサＣ３を充電して、振動信号がＣ３及
びＲ５により決められた時間の間比較器に伝達さ
れない様にする。もし振動信号が調節可能な抵抗
Ｒ７により設定される予定の時間の間第１の調節
可能な基準電圧を越えていると、コンデンサＣ２
が継電器１８を作動するのに充分な電圧値まで充
電される。このため、継電器１８は、作動された
時、その接点２０を閉じて、警報装置が第１の押
ボタンの接点２２の作動によりリセツトされるま
で、低レベル警報信号が維持される様にする。

点Ａの振動信号はまたダイオードＤ４を介して
比較器Ａ３に供給される。この比較器が振動信号
を、振動の第２の最大の大きさを表わす線２４の
第２の調節可能な電圧と比較する。もし振動信号
が第２の調節可能な基準電圧を越えていると、比
較器は出力信号を発生してコンデンサＣ４を充電
し、継電器３０動作させる。出力信号はまたコン
デンサＣ５を充電し、ダイオードＤ４を逆バイア
スして、振動信号がＣ５及びＲ８により決められ
た時間の間比較器に伝達されない様にする。継電
器３０が作動されると、接点３２が閉じて継電器
３４を作動する。

継電器３４の作動により接点３８が開き、接点
４０が閉じ、そして接点４２が開いて、減衰速度
検出回路を作動する。コンデンサＣ６が、比較器
Ａ３の出力信号が発生された時の振動信号のピー
ク値に等しい電圧を保持する。点Ａの瞬時振動信
号とコンデンサＣ６間の電圧との差に等しい電圧
が増幅器Ａ４に印加され、点Ｃの電圧を増加させ
る。点Ｃの電圧の増加速度は振動信号の減衰速度
を表わす。点Ｃの電圧は次いで、所要の最小減衰
速度を表わす線４４に現われる第３の調節可能な
電圧と比較される。もし点Ｃの電圧が線４４の電
圧を越えて、減衰速度が所要の最小速度に達して
いないことを表わすと、比較器Ａ５が高レベル警
報信号を発生してコンデンサＣ８を充電し、継電
器４６を作動する。このため継電器４６の接点４
８が閉じて、線２６に高レベル警報信号を維持す
る。高レベル警報信号はまたＤ７を介して継電器
３０に供給され、継電器３０を動作状態に保つ。
高レベル警報信号は、警報装置が第２の押ボタン
の接点５０の作動によりリセツトされるまで維持
される。

以上、ねじり振動警報装置の特定の実施例につ
いて説明したが、本発明がこの実施例に限定され
ないことは云うまでもない。従つて、本発明はそ
の精神に基づく全ての変形をも包含するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のねじり振動警報装置の一実施
例を示す回路図、第２図は第１図の回路内の点Ｃ
に於ける電圧を時間に対して示す図である。 主な符号の説明、Ａ１，Ａ４：増幅器、Ａ２，
Ａ３，Ａ５：比較器、Ｒ６，Ｒ９：可変抵抗、Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ
８：コンデンサ、１８，３０，３４，４６：継電
器、２０，３２，３８，４０，４２，４８：継電
器の接点、２２，５０：押ボタンの接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転する軸のねじり振動が第１の予定の限界
   を越え且つ予定の時間の間接続したとき低レベル
   警報信号を発生し、第２の予定の限界を越えてい
   るとともに振動が予定の速度で減衰してないとき
   高レベル警報信号を発生する警報装置に於て、 前記軸の振動の大きさを表わすねじり振動電圧
   信号を発生する回路と、 前記ねじり振動電圧信号を第１の基準電圧１２
   と比較し、前記ねじり振動電圧信号が予定の時間
   の間前記第１の基準電圧を越えているとき低レベ
   ル警報信号１４を発生する第１の比較器Ａ２と、 前記ねじり振動電圧信号を第２の基準電圧２４
   と比較し、前記ねじり振動電圧信号が前記第２の
   基準電圧を越えているとき出力信号を発生する第
   ２の比較器Ａ３と、 前記出力信号により作動されて、前記ねじり振
   動電圧信号の減衰速度を表わす信号を発生する減
   衰速度検出回路と、 前記減衰速度を表わす信号を、所定の最小減衰
   速度を表わす第３の基準電圧４４と比較し、前記
   減衰速度が該第３の基準電圧により設定される予
   定の値よりも小さいとき高レベル警報信号を発生
   する第３の比較器Ａ５とを有し、 前記減衰速度検出回路は、前記ねじり振動電圧
   信号を発生する回路の出力と基準電位との間に接
   続された第１のコンデンサＣ６と、予定の電圧ま
   で充電されている第２のコンデンサＣ７とを含
   み、前記減衰速度検出回路の作動時に、該第１の
   コンデンサは前記第２の基準電圧に関連するピー
   ク電圧まで充電されており、そして前記減衰速度
   検出回路の作動時に該第２のコンデンサを該第１
   のコンデンサと前記基準電位の間に接続するよう
   にした結果、該第２のコンデンサには、前記ねじ
   り振動電圧信号の瞬時値と該ピーク電圧の差に等
   しい電圧が印加されて、該第２のコンデンサ両端
   の増加する電圧がねじり振動の減衰速度を表わす
   信号となる前記警報装置。 ２ 前記第１の基準電圧、前記第２の基準電圧及
   び前記第３の基準電圧の電圧調節手段を含む、特
   許請求の範囲第１項記載の警報装置。 ３ 前記低レベル警報信号が発生された後予定の
   時間の間、前記第１の比較手段に対する前記ねじ
   り振動電圧信号の伝達を阻止する第１の手段に更
   に含む、特許請求の範囲第１項記載の警報装置。 ４ 前記出力信号が発生された後予定の時間の
   間、前記第２の比較手段に対する前記ねじり振動
   電圧信号の伝達を阻止する第２の手段を更に含
   む、特許請求の範囲第１項記載の警報装置。