JPH055057B2 - - Google Patents
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- JPH055057B2 JPH055057B2 JP58216823A JP21682383A JPH055057B2 JP H055057 B2 JPH055057 B2 JP H055057B2 JP 58216823 A JP58216823 A JP 58216823A JP 21682383 A JP21682383 A JP 21682383A JP H055057 B2 JPH055057 B2 JP H055057B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- rotating machine
- excitation force
- signal
- vibrator
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 29
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 27
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
この発明は、回転機械の運転中における振動特
性を解析する回転機械の振動特性試験装置に関す
る。 周知のように、蒸気タービン、ガスタービン、
発電機やコンプレツサ等の回転機械にとつて、機
械運転中の振動が大きかつたり異常振動が発生す
る等の振動の問題は、解決すべき重要な課題とな
つている。この振動問題の解析には、次の２つの
手段が必要であり、近年その技術の確立が多大に
要求されている。 (1) 回転機械の設計段階でその振動特性を計算に
より推定すること。 (2) 完成製品の振動特性がどのようになつている
かを実測し評価すること。 ところで、(1)については、近年コンピユータの
利用により急速に進歩している。また、(2)につい
ても静止構造物においては、実験を行ない易いの
でかなり実用化されてきている。しかしながら、
回転機械の振動特性は、静止している状態と運転
中とで異なるため、上記のような静止状態での実
験だけでは運転中の振動を精度良く推定すること
ができない。例えば、油膜すべり軸受の特性及び
回転円盤のジヤイロモーメント等はその回転数に
関係しているので、その測定が極めて困難なもの
であつた。そこで、従来より回転機械の振動特性
を直接実測し得る試験装置の出現が強く望まれて
いる。 尚、従来より上記振動特性試験装置として、回
転軸上に既知の不つりあい装置を付加し、上記回
転軸の回転数に対して不つりあい装置による応答
を連続的に記録することにより、回転数に同期し
た成分についての振動特性を把握できるようにし
たものがあるが、この装置で明らかにできるのは
回転数に同期した条件のみであり、回転機械にお
いて実用上重要な軸受油膜の特性に起因する振動
や負荷依存振動等の解明を行なうことができな
い。 したがつて、従来より上記のような回転機械の
運転中における振動特性を実測でき、安全かつ有
効な試験装置が必要になつている。 この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たもので、回転機械の運転中における所望の振動
特性を安全かつ確実に実測できる、極めて良好な
回転機械の振動特性試験装置を提供することを目
的とする。 すなわち、この発明による回転機械の振動特性
試験装置は、基準信号に基づいて回転機械に振動
を与える加振器と、この加振器による振動を検出
して加振力信号を出力する加振力検出器と、前記
回転機械の振動を検出して振動応答信号を出力す
る振動応答検出器と、前記回転機械の運転中にお
ける前記基準信号及び加振力信号及び振動応答信
号から前記加振器の加振に対する回転機械の運転
中の振動特性を解析する振動解析手段とを具備し
たことを特徴とするものである。 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳
細に説明する。 第１図はその構成を示すもので、この回転機械
の振動特性試験装置は、供試ロータ１１を固定し
ている回転軸１２を軸受け１３，１４で回転自在
に支持した回転機械に対し、一方の軸受け１３上
に慣性型油圧加振器１５及び加振力検出器１６を
取付けると共に、上記軸受け１３，１４の回転軸
１２の支持部近傍に振動応答検出器１７，１８を
取り付けてなるものである。 つまり、上記加振器１５は、制御回路１９から
供給される正弦波基準信号ａに基づいて上記軸受
け１３を介して回転軸１２の中心に向かつて加振
力を与えるものである。また、上記加振力検出器
１６は、上記加振器１５の加振力を検出してこれ
を電気的信号（加振力信号ｂ）に変換して出力す
るものである。そして、上記振動応答検出器１
７，１８は、上記軸受け１３，１４に発生する振
動を検出してこれを電気的信号（振動応答信号ｃ
１，ｃ２）に変換して出力するものである。さら
に上記基準信号ａ、加振力信号ｂ及び振動応答信
号ｃ１，ｃ２は、共に振動解析装置２０の各入力
端に供給されるようになつている。この振動解析
装置２０は、上記基準信号ａ、加振力信号ｂ及び
振動応答信号ｃ１，ｃ２から加振力に対応する成
分を取り出すと共に、これらのデータから伝達関
数、固有振動数及び減衰比等を解析するものであ
る。 上記のように構成した試験装置において、以下
第３図に示すフローチヤートを参照してすべり軸
受けの油膜特性に基づく不安定振動試験における
動作と試験方法について説明する。 まず、この試験装置は、ステツプ21で上記すべ
り軸受けの油膜特性に基づく不安定振動試験の試
験条件Ａ（〜Ｄ）を設定し、ステツプ22で上記回
転機械を定常運転させて上記供試ロータ１１を回
転させる。そして、ステツプ23で上記正弦波基準
信号ａの周波数を変化させ、上記慣性型油圧加振
器１５の加振振動数を徐々に変化させて、このと
きの正弦波基準信号ａ、加振力信号ｂ及び振動応
答信号ｏ１，ｏ２を上記振動解析装置２０に供給
するようにして、この振動解析装置２０で加振力
及び振動応答の各変化を記録する。さらに、ステ
ツプ24で上記ステツプ21で設定された試験条件が
条件Ａ〜Ｄが全て終了していない場合（NO）に
はステツプ21に戻り、終了した場合（YES）に
はステツプ25を実行する。 このステツプ25では、上記振動解析装置２０で
上記加振器１５による加振力に相当する成分のみ
を抽出して、振動伝達関数Ｚ→＝Ｘ→／Ｆ→（Ｘ→は振
動
応答ベクトル、Ｆ→は加振力ベクトル）を求める。
そして、上記試験条件Ａ〜Ｄ毎に第３図ａ（この
場合条件Ａの時）に示すように基準信号ａの周波
数に対する振動数の共振特性を求め、さらにこの
図及び数値計算より着目する振動数ω及び減衰比
ζを求める。尚、上記減衰比ζは、 ζ＝ω2−ω1／ω2＋ω1（ω1、ω2：１／√２Anax時の
周波数） ……(1) で与えられるものである。 さらに、ステツプ２６で各試験条件Ａ〜Ｄで得
られた振動数ω及び減衰比ζの結果を第３図ｂに
示すようにプロツトし、例えば下記の評価基準表
のように評価を行なう。
性を解析する回転機械の振動特性試験装置に関す
る。 周知のように、蒸気タービン、ガスタービン、
発電機やコンプレツサ等の回転機械にとつて、機
械運転中の振動が大きかつたり異常振動が発生す
る等の振動の問題は、解決すべき重要な課題とな
つている。この振動問題の解析には、次の２つの
手段が必要であり、近年その技術の確立が多大に
要求されている。 (1) 回転機械の設計段階でその振動特性を計算に
より推定すること。 (2) 完成製品の振動特性がどのようになつている
かを実測し評価すること。 ところで、(1)については、近年コンピユータの
利用により急速に進歩している。また、(2)につい
ても静止構造物においては、実験を行ない易いの
でかなり実用化されてきている。しかしながら、
回転機械の振動特性は、静止している状態と運転
中とで異なるため、上記のような静止状態での実
験だけでは運転中の振動を精度良く推定すること
ができない。例えば、油膜すべり軸受の特性及び
回転円盤のジヤイロモーメント等はその回転数に
関係しているので、その測定が極めて困難なもの
であつた。そこで、従来より回転機械の振動特性
を直接実測し得る試験装置の出現が強く望まれて
いる。 尚、従来より上記振動特性試験装置として、回
転軸上に既知の不つりあい装置を付加し、上記回
転軸の回転数に対して不つりあい装置による応答
を連続的に記録することにより、回転数に同期し
た成分についての振動特性を把握できるようにし
たものがあるが、この装置で明らかにできるのは
回転数に同期した条件のみであり、回転機械にお
いて実用上重要な軸受油膜の特性に起因する振動
や負荷依存振動等の解明を行なうことができな
い。 したがつて、従来より上記のような回転機械の
運転中における振動特性を実測でき、安全かつ有
効な試験装置が必要になつている。 この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たもので、回転機械の運転中における所望の振動
特性を安全かつ確実に実測できる、極めて良好な
回転機械の振動特性試験装置を提供することを目
的とする。 すなわち、この発明による回転機械の振動特性
試験装置は、基準信号に基づいて回転機械に振動
を与える加振器と、この加振器による振動を検出
して加振力信号を出力する加振力検出器と、前記
回転機械の振動を検出して振動応答信号を出力す
る振動応答検出器と、前記回転機械の運転中にお
ける前記基準信号及び加振力信号及び振動応答信
号から前記加振器の加振に対する回転機械の運転
中の振動特性を解析する振動解析手段とを具備し
たことを特徴とするものである。 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳
細に説明する。 第１図はその構成を示すもので、この回転機械
の振動特性試験装置は、供試ロータ１１を固定し
ている回転軸１２を軸受け１３，１４で回転自在
に支持した回転機械に対し、一方の軸受け１３上
に慣性型油圧加振器１５及び加振力検出器１６を
取付けると共に、上記軸受け１３，１４の回転軸
１２の支持部近傍に振動応答検出器１７，１８を
取り付けてなるものである。 つまり、上記加振器１５は、制御回路１９から
供給される正弦波基準信号ａに基づいて上記軸受
け１３を介して回転軸１２の中心に向かつて加振
力を与えるものである。また、上記加振力検出器
１６は、上記加振器１５の加振力を検出してこれ
を電気的信号（加振力信号ｂ）に変換して出力す
るものである。そして、上記振動応答検出器１
７，１８は、上記軸受け１３，１４に発生する振
動を検出してこれを電気的信号（振動応答信号ｃ
１，ｃ２）に変換して出力するものである。さら
に上記基準信号ａ、加振力信号ｂ及び振動応答信
号ｃ１，ｃ２は、共に振動解析装置２０の各入力
端に供給されるようになつている。この振動解析
装置２０は、上記基準信号ａ、加振力信号ｂ及び
振動応答信号ｃ１，ｃ２から加振力に対応する成
分を取り出すと共に、これらのデータから伝達関
数、固有振動数及び減衰比等を解析するものであ
る。 上記のように構成した試験装置において、以下
第３図に示すフローチヤートを参照してすべり軸
受けの油膜特性に基づく不安定振動試験における
動作と試験方法について説明する。 まず、この試験装置は、ステツプ21で上記すべ
り軸受けの油膜特性に基づく不安定振動試験の試
験条件Ａ（〜Ｄ）を設定し、ステツプ22で上記回
転機械を定常運転させて上記供試ロータ１１を回
転させる。そして、ステツプ23で上記正弦波基準
信号ａの周波数を変化させ、上記慣性型油圧加振
器１５の加振振動数を徐々に変化させて、このと
きの正弦波基準信号ａ、加振力信号ｂ及び振動応
答信号ｏ１，ｏ２を上記振動解析装置２０に供給
するようにして、この振動解析装置２０で加振力
及び振動応答の各変化を記録する。さらに、ステ
ツプ24で上記ステツプ21で設定された試験条件が
条件Ａ〜Ｄが全て終了していない場合（NO）に
はステツプ21に戻り、終了した場合（YES）に
はステツプ25を実行する。 このステツプ25では、上記振動解析装置２０で
上記加振器１５による加振力に相当する成分のみ
を抽出して、振動伝達関数Ｚ→＝Ｘ→／Ｆ→（Ｘ→は振
動
応答ベクトル、Ｆ→は加振力ベクトル）を求める。
そして、上記試験条件Ａ〜Ｄ毎に第３図ａ（この
場合条件Ａの時）に示すように基準信号ａの周波
数に対する振動数の共振特性を求め、さらにこの
図及び数値計算より着目する振動数ω及び減衰比
ζを求める。尚、上記減衰比ζは、 ζ＝ω2−ω1／ω2＋ω1（ω1、ω2：１／√２Anax時の
周波数） ……(1) で与えられるものである。 さらに、ステツプ２６で各試験条件Ａ〜Ｄで得
られた振動数ω及び減衰比ζの結果を第３図ｂに
示すようにプロツトし、例えば下記の評価基準表
のように評価を行なう。
【表】
そして、このような評価が下されると、ステツプ
２７で全ての動作を終了するものである。 ここで、上記試験装置による試験結果を第４図
にその一例を示して前記滑り軸受けの油膜特性に
基づく不安定振動試験について説明する。 すなわち、上記回転機械の減衰比ζが回転数と
共に低下し、回転数NLで減衰比ζが０になつて
回転が不安定になるとする。まず、この回転機械
の最高回転数Nnaxが上記回転数NLより上にある
とき（NL＜Nnax）、回転数上昇途上で回転が不
安定となつて回転を上げることができなくなる。
この場合は上記回転数NLを実測できる訳である
が、逆に最高回転数Nnaxが回転数NLより若干下
にある場合、不安定限界NLが近いにもかかわら
ず運転による安定性に関して何等情報を得ること
ができない。このように回転数NLと最高回転数
Nnaxとが近い場合は、運転条件の誤差によつて、
いつこのような振動が発生するかも知られないの
で、予め上記回転数NLを求める必要がある。 このため、上記のような方法で、各回転数に対
して減衰比が実測されて第４図に示すように表示
すると、回転数NLまで回転させなくても上記回
転数NLが推定可能であり、また最高回転数Nnax
での安定余裕を知る上で重要な最高回転数Nnax
での減衰比ζを知ることができるようになる。 したがつて、上記のように構成した回転機械振
動特性試験装置を用いれば、従来計算によつて推
定する以外に求められなかつた運転中の固有振動
数や減衰比等の振動特性が実測によつて安全かつ
確実に求めることができる。これによつて、対象
とする回転機械の特性を的確に把握することがで
き、振動トラブルの際の対策立案やその後の新設
計器の設計余裕を検討することが可能になる。 尚、上記実施例では、正弦波基準信号ａを連続
可変して加振器１５を連続的に加振させるように
したが、この他に着目周波数範囲で掃引加振した
り、共振周波数で加振後中断させたり、パルス的
に間欠加振したりするようにすれば、種々変形し
た振動特性を得ることができるようになる。すな
わち加振方法としては、上記のような正弦波加振
共振応答測定の他に、共振中急停止及び自由減衰
振動測定、シヨツク加振、ランダム加振等が挙げ
られる。また、上記実施例では慣性型加振器一個
を用いて正弦掃引加振試験を行なうようにしたも
のであるが、加振器を複数個用いたり、非接触電
磁石加振器やアンバランスモータ等の加振器を用
いるようにしても同様に実施可能である。 以上のようにこの発明によれば、回転機械の振
動特性試験装置を、基準信号に基づいて回転機械
に振動を与える加振器と、この加振器の加振力を
検出する加振力検出器と、前記回転機械の振動を
検出して振動応答信号を出力する振動応答検出器
と、前記回転機械の運転中における前記基準信号
及び加振力信号及び振動応答信号から前記加振器
の加振に対する回転機械の運転中の振動特性を解
析する振動解析手段とを具備するようにしたこと
によつて、回転機械の運転中における所望の振動
特性を安全かつ確実に実測できる、極めて良好な
回転機械の振動特性試験装置を提供することがで
きる。
２７で全ての動作を終了するものである。 ここで、上記試験装置による試験結果を第４図
にその一例を示して前記滑り軸受けの油膜特性に
基づく不安定振動試験について説明する。 すなわち、上記回転機械の減衰比ζが回転数と
共に低下し、回転数NLで減衰比ζが０になつて
回転が不安定になるとする。まず、この回転機械
の最高回転数Nnaxが上記回転数NLより上にある
とき（NL＜Nnax）、回転数上昇途上で回転が不
安定となつて回転を上げることができなくなる。
この場合は上記回転数NLを実測できる訳である
が、逆に最高回転数Nnaxが回転数NLより若干下
にある場合、不安定限界NLが近いにもかかわら
ず運転による安定性に関して何等情報を得ること
ができない。このように回転数NLと最高回転数
Nnaxとが近い場合は、運転条件の誤差によつて、
いつこのような振動が発生するかも知られないの
で、予め上記回転数NLを求める必要がある。 このため、上記のような方法で、各回転数に対
して減衰比が実測されて第４図に示すように表示
すると、回転数NLまで回転させなくても上記回
転数NLが推定可能であり、また最高回転数Nnax
での安定余裕を知る上で重要な最高回転数Nnax
での減衰比ζを知ることができるようになる。 したがつて、上記のように構成した回転機械振
動特性試験装置を用いれば、従来計算によつて推
定する以外に求められなかつた運転中の固有振動
数や減衰比等の振動特性が実測によつて安全かつ
確実に求めることができる。これによつて、対象
とする回転機械の特性を的確に把握することがで
き、振動トラブルの際の対策立案やその後の新設
計器の設計余裕を検討することが可能になる。 尚、上記実施例では、正弦波基準信号ａを連続
可変して加振器１５を連続的に加振させるように
したが、この他に着目周波数範囲で掃引加振した
り、共振周波数で加振後中断させたり、パルス的
に間欠加振したりするようにすれば、種々変形し
た振動特性を得ることができるようになる。すな
わち加振方法としては、上記のような正弦波加振
共振応答測定の他に、共振中急停止及び自由減衰
振動測定、シヨツク加振、ランダム加振等が挙げ
られる。また、上記実施例では慣性型加振器一個
を用いて正弦掃引加振試験を行なうようにしたも
のであるが、加振器を複数個用いたり、非接触電
磁石加振器やアンバランスモータ等の加振器を用
いるようにしても同様に実施可能である。 以上のようにこの発明によれば、回転機械の振
動特性試験装置を、基準信号に基づいて回転機械
に振動を与える加振器と、この加振器の加振力を
検出する加振力検出器と、前記回転機械の振動を
検出して振動応答信号を出力する振動応答検出器
と、前記回転機械の運転中における前記基準信号
及び加振力信号及び振動応答信号から前記加振器
の加振に対する回転機械の運転中の振動特性を解
析する振動解析手段とを具備するようにしたこと
によつて、回転機械の運転中における所望の振動
特性を安全かつ確実に実測できる、極めて良好な
回転機械の振動特性試験装置を提供することがで
きる。
第１図はこの発明に係る回転機械の振動特性試
験装置の一実施例を示す構成図、第２図は上記実
施例の動作を説明するためのフローチヤート、第
３図及び第４図はそれぞれ上記実施例の試験方法
を説明するための特性図である。 １１……供試ロータ、１２……回転軸、１３，
１４……軸受け、１５……慣性油圧加振器、１６
……加振力検出器、１７，１８……振動応答検出
器、１９……制御回路、２０……振動解析装置、
ａ……基準信号、ｂ……加振力信号、ｅ１，ｅ２
……振動応答信号、ζ……減衰比、NL……回転
数、Nnax……最高回転数。
験装置の一実施例を示す構成図、第２図は上記実
施例の動作を説明するためのフローチヤート、第
３図及び第４図はそれぞれ上記実施例の試験方法
を説明するための特性図である。 １１……供試ロータ、１２……回転軸、１３，
１４……軸受け、１５……慣性油圧加振器、１６
……加振力検出器、１７，１８……振動応答検出
器、１９……制御回路、２０……振動解析装置、
ａ……基準信号、ｂ……加振力信号、ｅ１，ｅ２
……振動応答信号、ζ……減衰比、NL……回転
数、Nnax……最高回転数。
Claims (1)
- １ 基準信号に基づいて回転機械の軸受部に振動
を与える加振器と、この加振器による振動を検出
して加振力信号を出力する加振力検出器と、前記
回転機械の軸受部に加わる振動を検出して振動応
答信号を出力する振動応答検出器と、前記回転機
械の運転中における前記基準信号及び加振力信号
及び振動応答信号から前記加振器の加振に対する
回転機械の軸受部の運転中の振動特性を解析して
前記基準信号による特定固有振動数の減衰比を測
定する振動解析手段とを具備したことを特徴とす
る回転機械の振動特性試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58216823A JPS60108728A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | 回転機械の振動特性試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58216823A JPS60108728A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | 回転機械の振動特性試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108728A JPS60108728A (ja) | 1985-06-14 |
| JPH055057B2 true JPH055057B2 (ja) | 1993-01-21 |
Family
ID=16694447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58216823A Granted JPS60108728A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | 回転機械の振動特性試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108728A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011133362A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Toshiba Corp | 回転機械の軸系安定性計測方法及び運転方法 |
| JP5827492B2 (ja) | 2011-04-28 | 2015-12-02 | 株式会社日立製作所 | 振動特性測定装置および振動特性測定方法 |
| WO2017145222A1 (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 株式会社日立製作所 | 軸受劣化診断装置、軸受劣化診断方法及び軸受劣化診断システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196428A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-15 | Hitachi Ltd | 回転体の実働外力評価装置 |
-
1983
- 1983-11-17 JP JP58216823A patent/JPS60108728A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196428A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-15 | Hitachi Ltd | 回転体の実働外力評価装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60108728A (ja) | 1985-06-14 |
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