JPH04120429A - 回転動翼の振動計測装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスタービン等の運転中の動翼振動レベルを
把握するための回転動翼の振動計測装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、タービン等の運転中の動翼振動を計測する場合に
は、動翼自体に歪ゲージを貼付して振動に基づく信号を
検出し、その信号をスリップリング、回転トランス、超
小型送信器等の伝送手段を用いて静止部側に信号を伝送
し、表示あるいは記録することが行われていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが歪ゲージは使用温度の上限が８００”Ｃ程度で
あるため、ガス温度が１８００”Ｃにも達するガスター
ビン等の動翼振動計測には使用することができなかった
。

また蒸気タービン等のように使用温度の上限以下で歪ゲ
ージが使用できる場合でも、信号伝送手段を取付けるた
め、静止部品、回転部品に対して大きな改造が必要にな
り、動翼面に歪ゲージを貼付けることによって動翼の空
力特性、振動特性が変化してしまうので、本来の振動特
性を正確に計測することができなくなる恐れがあった。

本発明は上述した従来の問題点を解決し、歪ゲージを動
翼に貼付することなく光学的に動翼の振動を計測するよ
うにして、高温の動翼の振動を特性の変化を生じさせる
ことなく計測できるようにした回転動翼の振動計測装置
を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の回転動翼の振動計測装置は、並設された投光用
の光ファイバーと受光用の光ファイバーとの先端に石英
ガラスのレンズを設け、該レンズの前方に石英の保護ガ
ラスを設け、外周に外筒を設けたプローブの前記外筒を
、回転機械の動翼部分のケーシングの外側に前記プロー
ブの先端が動翼端部に向くように取付け、前記外筒の内
部には冷却水通路を形成すると共に、前記ケーシングに
は前記プローブの先端部に圧縮空気を流す空気通路を形
成したことを特徴とするものである。

［作　　　用］ 投光用の光ファイバーから発せられたレーザー光は、レ
ンズ、保護ガラスを通って動翼の端部に集光され、動翼
の端部て反射して保護ガラス、レンズを通り、受光用の
光ファイ／＜−に戻される。このときプローブは高温部
に配置されることになるが、冷却水通路による水冷と空
気通路による先端の空冷によって保護される。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図はガスタービンの縦断側面図であって、１は動翼
、２は静翼てあり、ガスタービンのケーシング３の部分
には、次に説明するプローブ４が取付けられていて、プ
ローブ４の先端５は動翼■の端部に向けられている。

第１図はプローブ４の拡大縦断面図、第３図は第１図の
■−■断面図であって、第１図、第３図に示すようにプ
ローブ４の中心には投光用の光ファイバー６が設けられ
ており、投光用の光ファイバー６の外周には受光用の光
ファイバー７が設けてあって、投光用の光ファイバー〇
と受光用の光ファイバー７とは、同心円状に並設されて
いる。投光用の光ファイバー６の先端に接して石英ガラ
スで作った小径のレンズ８が取付けられており、さらに
その先端には若干の距離をおいて、石英ガラスで作った
大径のレンズ９が取付けられ、さらにその前方の最先端
には、石英ガラスで作った保護ガラスＩＯが取付けられ
ていて、これらの光ファイバー６．７、レンズ８．９、
保護ガラスｌＯの外周を外筒ｌｌで覆い、プローブ４が
構成されている。

外筒１１の内部には冷却水通路１２．１３が第３図に示
すように交互に設けてあって、冷却水通路１２．１８の
先端は連通路１４　（第１図、第４図参照）でつながっ
ており、一方の冷却水通路１２から供給された冷却水は
連通路１４を通って他方の冷却水通路１３から還流し、
プローブ４を冷却するようになっている。

第２図に示すようにガスタービンのケーシング３の内部
には空気通路１５が設けられている。

ガスタービンには燃料を燃焼させるための圧縮空気を作
るための圧縮機が設けてあって、その圧縮機で作った圧
縮空気の一部が空気通路１５に供給されてケーシング３
の冷却を行うようになっているので、この圧縮空気の一
部が孔１６を通ってプローブ４の先端５に吹込まれてプ
ローブ４を冷却し、孔１７からガスタービン内部２４に
流入するようになっている。

上述したプローブ４は、第５図に示すように、ガスター
ビンのケーシング３の外側の複数箇所に取付けられる。

そして各プローブ４は、投光用の光ファイバー６と受光
用の光ファイバー７（第１図、第３図参照）とを同心円
状に並設した光ファイバー１８を介してレーザレンズシ
ステム１９に接続され、レーザーレンズシステム１９は
サラニ光ファイバー１８によって光電変換器２０に接続
され、光電変換器２０はケーブル２１によって解析器２
２に接続されている。第５図において２３は電源である
。

レーザーレンズシステム１９によって発せられたレーザ
光は、プローブ４内の投光用の光ファイバ−６からレン
ズ８．９、保護ガラス１０　（第１図参照）を通り、プ
ローブ４の先端５から第２図の孔１７を通って動翼ｌの
端部に照射される。

そして動翼１の端部で反射したレーザ光は、再び孔１７
、第１図の保護ガラス１０、レンズ９を通って受光用の
光ファイバー７に入り、第５図の光電変換器２０に達し
てパルス状の電気信号に変換され、解析器２２に入力さ
れる。動ｊ！■が振動していると、動翼１端部の変形に
よって反射したパルス状のレーザ光のタイミングに微小
なずれが生ずるので、その変化量を解析することによっ
て動翼ｌの振動レベル計測が可能となる。

［発明の効果コ 本発明は、歪ゲージを動翼に貼付することなく、光学的
に動翼の振動を計測するので、特性の変化を生じさせる
ことなく振動を計測することができ、プローブをケーシ
ングに取付けるだけの簡単な改造で計測を行うことかで
きる。

さらに耐熱性の高い石英ガラスのレンズおよび保護ガラ
スの使用と、冷却水通路を流れる冷却水による水冷と、
空気通路から吹込まれる圧縮空気による空冷とによって
プローブが高熱から保護され、ガスタービン等の高温部
分の動翼振動レベルの計測か可能になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプローブの一実施例の拡大縦断面
図、第２図は本発明の計測装置を取付けたガスタービン
の縦断側面図、第３図は第１図の■−■断面図、第４図
は第１図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５図は振動計測装置全
体の斜視図である。 図中、ｌは動翼、３はケーシング、４はプロブ、５は先
端、６は投光用の光ファイバー７は受光用の光ファイバ
ー、８．９はレンズ、１０は保護ガラス、１１は外筒、
１２．１３は冷却水通路、１５は空気通路、２４はガス
タービン内部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）並設された投光用の光ファイバーと受光用の光ファ
   イバーとの先端に石英ガラスのレンズを設け、該レンズ
   の前方に石英の保護ガラスを設け、外周に外筒を設けた
   プローブの前記外筒を、回転機械の動翼部分のケーシン
   グの外側に前記プローブの先端が動翼端部に向くように
   取付け、前記外筒の内部には冷却水通路を形成すると共
   に、前記ケーシングには前記プローブの先端部に圧縮空
   気を流す空気通路を形成したことを特徴とする回転動翼
   の振動計測装置。