JPH06160170A - 振動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、通常の振動成分（オーバーオール）
を測定すると共に、特定周波数成分の振動成分分析を簡
単に行えることを最も主要な特徴としている。 【構成】振動検出器からの振動速度信号を変位に比例し
た信号に変換し、地震波カットフィルタで地震波成分を
カットした後に直流信号に変換し、ゼロ・スパンを調整
して所定の出力に変換して、振動速度信号の通常の振動
成分を測定する通常振動成分測定手段と、振動検出器か
らの振動速度信号の特定の周波数成分を選択抽出するデ
ィジタルセットフィルタ、ディジタルセットフィルタの
出力信号を変位に比例した信号に変換した後に直流信号
に変換し、ゼロ・スパンを調整して所定の信号に変換す
る手段、ディジタルセットフィルタに特定の周波数に相
当する選択周波数をセットする周波数セット手段からな
り、振動速度信号の特定の周波数成分を測定する特定周
波数成分振動測定手段とを備えたことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばタービン発電機
または給水ポンプを駆動するタービン等の回転機の振動
を測定する振動測定装置に係り、特に通常の振動成分
（オーバーオール）を測定すると共に、特定周波数成分
の振動成分分析を簡単に行ない得るようにした振動測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、タービン発電機は、タービンを
蒸気で高速回転させ、タービンに接続された発電機を回
転させることにより、発電を行なっている。また、蒸気
を作る過程では、給水ポンプをタービンで回転させて給
水し、蒸気を作っている。

【０００３】そして、タービンを高速回転（定格回転）
まで回転上昇するには、まず、ターニング運転（偏心量
を小さくすること）を行なってから徐々に回転を上昇さ
せ、回転上昇時の振動監視、加速度監視を行ないなが
ら、定格回転数まで回転上昇させている。

【０００４】この場合、タービンの回転数を定格回転数
まで上げるには、タービンの振動を監視しながら徐々に
昇速する必要がある。すなわち、タービンの振動監視に
は、振動の大きさに対して警報点を設け、振動がこの警
報点を越えた場合に、操作員に対して警報を発して知ら
せ、タービン発電機の安全な運転を実施するようにして
いる。そして、かかるタービンの振動を監視するものと
して、通常、振動監視装置が多く用いられている。

【０００５】図３は、この種の従来の振動測定装置の構
成例を示すブロック図である。

【０００６】図３において、図示しないタービンに取り
付けられた振動検出器１から、速度に比例した振動速度
信号が振動測定回路２に入力される。振動測定回路２に
入力された振動速度信号は、積分回路３Ａで変位に比例
した信号に変換される。また、この変位に比例した信号
は、地震波カットフィルタ３Ｂで地震波成分である低周
波成分（約９Ｈｚ以下）がカットされ、絶対値増幅回路
３Ｃで整流平滑して直流信号に変換され、ゼロ・スパン
調整回路３Ｄでゼロとスパンを調整して所定の出力電圧
に変換される。さらに、この所定の出力電圧は、Ｖ／Ｉ
変換回路３Ｅで直流電流に変換され、これより外部に出
力される。

【０００７】ところで、このような振動測定装置におい
て、振動検出器１の出力信号は速度信号であるため、周
波数が低い時には出力電圧も小さく、周波数が高くなる
に連れて出力電圧も高くなる、いわゆる速度比例信号で
ある。従って、積分回路３Ａは、低周波成分に対して増
幅度の高い測定回路となっている。

【０００８】積分回路３Ａの周波数特性は、次のような
式で表わされる。

【０００９】 Ｅ₀ ＝−（Ｒ₂ ／Ｒ₁ ）・［１／｛１＋（２πｆ・Ｃ₁ ・Ｒ₂ ）² ｝^1/2 ］ ・Ｅ_I しかしながら、このような振動測定装置では、次のよう
な問題がある。

【００１０】すなわち、振動検出器１を、タービン発電
機または給水ポンプを駆動するタービン等に取り付けた
時、タービンの回転数に同期した振動成分以外の振動、
例えば配管振動の低周波成分等が存在する場合には、こ
の低周波成分が振動検出器１により検出される。そし
て、このタービンの回転数に関係のない低周波成分が増
加、減少を繰り返している時、振動出力が大きくなった
り、小さくなったりする、いわゆる乱点現象が発生する
問題がある。

【００１１】そのため、かかる乱点現象の原因調査をす
るために、その都度大がかりな周波数分析装置を持込ん
で、周波数分析を実施して原因の特定を行ない、対策を
施す等の手間がかかるという問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
振動測定装置においては、振動出力の乱点現象の原因調
査をするために、その都度大がかりな周波数分析装置に
より周波数分析を行なわなければならず、非常に煩わし
いという問題があった。

【００１３】本発明の目的は、通常の振動成分（オーバ
ーオール）を測定すると共に、特定周波数成分の振動成
分分析を簡単に行なうことが可能な極めて信頼性の高い
振動測定装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、回転機の振動を測定する振動測定装置において、
まず、請求項１に記載の発明では、回転機の振動を検出
する振動検出器からの振動速度信号を入力し、当該振動
速度信号を変位に比例した信号に変換し、地震波カット
フィルタで地震波成分をカットした後に直流信号に変換
し、ゼロ・スパンを調整して所定の出力に変換すること
により、振動速度信号の通常の振動成分（オーバーオー
ル）を測定する通常振動成分測定手段と、振動検出器か
らの振動速度信号を入力し、その特定の周波数成分を選
択抽出するディジタルセットフィルタ、このディジタル
セットフィルタからの出力信号を変位に比例した信号に
変換した後に直流信号に変換し、ゼロ・スパンを調整し
て所定の信号に変換する手段、ディジタルセットフィル
タに対して特定の周波数に相当する選択周波数をセット
する周波数セット手段からなり、振動速度信号の特定の
周波数成分を測定する特定周波数成分振動測定手段とを
備えて構成している。

【００１５】また、請求項２に記載の発明では、上記請
求項１に記載の振動測定装置において、地震波カットフ
ィルタとして、その選択周波数をディジタルでセット可
能な地震波カット用のディジタルセットフィルタを用
い、さらに特定周波数成分振動測定手段からの特定周波
数成分の測定出力に基づいて、地震波カット用のディジ
タルセットフィルタに対してカットしたい周波数値に相
当する選択周波数を任意にセットする周波数セット手段
を付加して構成している。

【００１６】

【作用】従って、本発明の振動測定装置においては、特
定周波数成分振動測定手段の周波数セット手段から、デ
ィジタルセットフィルタに対して特定の周波数に相当す
る選択周波数をセットし、ディジタルセットフィルタで
選択された振動速度信号のみを積分して、特定周波数成
分のみの振動値を測定できるため、どの成分の振動値が
最も大きいかを簡単に判別することができる。

【００１７】また、通常振動成分測定手段で振動成分全
ての測定を実施しながら、特定周波数成分振動測定手段
で特定の周波数成分のみの振動成分を測定できるため、
本来の振動監視を継続しながら周波数分析を行なうこと
ができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明による振動測定装置の全体
構成例を示すブロック図であり、図３と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
のみについて説明する。

【００２０】すなわち、本実施例の振動測定装置は、図
３に示すように、前述した振動検出器１からの振動速度
信号の通常の振動成分（オーバーオール）を測定する振
動測定回路２に加えて、振動検出器１からの振動速度信
号の特定の周波数成分を測定する特定周波数成分振動測
定回路４を備えた構成としている。

【００２１】この特定周波数成分振動測定回路４は、デ
ィジタルセットフィルタ（ＢＰＦ等）４Ａと、積分回路
４Ｂと、絶対値増幅回路４Ｃ、ゼロ・スパン調整回路４
Ｄと、タイマ４Ｅと、ＣＰＵ回路４Ｆと、出力ポート４
Ｇとから成っている。

【００２２】ここで、ディジタルセットフィルタ４Ａ
は、その選択周波数をディジタルでセット可能なもの
で、振動検出器１からの振動速度信号を入力し、その特
定の周波数成分を選択抽出するものである。

【００２３】また、積分回路４Ｂは、ディジタルセット
フィルタ４Ａからの出力信号を変位に比例した信号に変
換するものである。

【００２４】さらに、絶対値増幅回路４Ｃは、積分回路
４Ｂからの変位に比例した信号を直流信号に変換するも
のである。

【００２５】さらにまた、ゼロ・スパン調整回路４Ｄ
は、絶対値増幅回路４Ｃからの直流信号を所定の出力電
圧となるようにゼロとスパン調整を行なうものである。

【００２６】一方、タイマ４Ｅは、ＣＰＵ回路４Ｆの動
作クロックを決定するものである。

【００２７】また、ＣＰＵ回路４Ｆは、出力ポート４Ｇ
に対してある一定時間毎に特定の周波数に相当する周波
数値を出力し、ディジタルセットフィルタ４Ｄの選択周
波数を決定するものである。

【００２８】さらに、出力ポート４Ｇは、ＣＰＵ回路４
Ｆからの選択周波数をディジタルセットフィルタ４Ｄに
対して出力しセットするものである。

【００２９】次に、以上のように構成した本実施例の振
動測定装置の作用について説明する。

【００３０】図１において、振動測定測定回路２には、
振動検出器１から振動速度信号が入力される。この振動
速度信号は、積分回路３Ａで変位に比例した信号に変換
される。そして、この変位に比例した信号は、地震波カ
ットフィルタ３Ｂで低周波成分がカットされ、絶対値増
幅回路３Ｃで直流信号に変換され、ゼロ・スパン調整回
路３Ｄでゼロとスパンを調整して所定の出力電圧に変換
される。これにより、通常の振動成分（オーバーオー
ル）が測定される。さらに、ゼロ・スパン調整回路３Ｄ
からの出力電圧は、Ｖ／Ｉ変換回路３Ｅで直流電流に変
換されて、図示しない外部の計器に出力される。

【００３１】一方、特定周波数成分振動測定回路４のデ
ィジタルセットフィルタ４Ａにも、振動検出器１から振
動速度信号が入力される。また、ＣＰＵ回路４Ｆから出
力ポート４Ｇに、ある一定時間毎に特定の周波数に相当
する周波数値が出力され、ディジタルセットフィルタ４
Ａの選択周波数が決定され、この選択周波数がディジタ
ルセットフィルタ４Ａにセットされる。これにより、デ
ィジタルセットフィルタ４Ａでは、振動検出器１からの
振動速度信号の特定の周波数成分が選択抽出される。

【００３２】このディジタルセットフィルタ４Ａで選択
された振動速度信号は、積分回路４Ｂで変位に比例した
信号に変換される。そして、この変位に比例した信号
は、絶対値増幅回路４Ｃで直流信号に変換され、ゼロ・
スパン調整回路４Ｄでゼロとスパンを調整して所定の出
力電圧に変換される。これにより、振動速度信号の特定
の周波数成分のみが測定される。

【００３３】上述したように、本実施例の振動測定装置
においては、特定周波数成分振動測定回路４で振動速度
信号の特定の周波数成分のみを測定するように、ＣＰＵ
回路４Ｆから出力ポート４Ｇに対してある一定時間毎に
特定周波数に相当する周波数値を出力して、ディジタル
セットフィルタ４Ａの選択周波数をセットし、ディジタ
ルセットフィルタ４Ａで選択された振動速度信号のみを
積分回路４Ｂに入力して、特定周波数成分のみの振動値
を測定できるため、どの成分の振動値が最も大きいかを
極めて簡単に判別することが可能となる。

【００３４】また、従来の振動測定回路２では振動成分
全ての測定を実施しながら、特定周波数成分振動測定回
路４で特定の周波数成分のみの振動成分を測定できるた
め、従来の振動監視を継続しながら周波数分析を行なう
ことが可能となる。

【００３５】以上により、振動検出器１からの振動成分
を簡単な回路で分析することができ、同時に前述した振
動出力の乱点現象の影響を取り除くことができる。

【００３６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。

【００３７】（ａ）図２は、本発明による振動測定装置
の他の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分のみについて説明する。

【００３８】すなわち、本実施例の振動測定装置は、図
２に示すように、前述した地震波カットフィルタ（３
Ｂ）として、その選択周波数をディジタルでセット可能
な地震波カット用のディジタルセットフィルタ（ＨＰＦ
等）３Ｆを備え、さらに特定周波数成分振動測定回路４
のＣＰＵ回路４Ｆに、ディジタルスイッチ４Ｈと、入力
ポート４Ｉと、出力ポート４Ｊを設けた構成としてい
る。

【００３９】ここで、ディジタルスイッチ４Ｈは、周波
数成分分析が完了した時点で、その特定周波数成分の測
定出力に基づいて、入力ポート４Ｉ、ＣＰＵ回路４Ｆ、
出力ポート４Ｊを介し、ディジタルセットフィルタ３Ｆ
に対してカットしたい周波数値に相当する選択周波数
を、オペレータの操作により任意にセット可能なもので
ある。

【００４０】本実施例の振動測定装置においては、前述
した図１の振動測定装置の場合と同様に、従来の振動測
定回路２で振動成分全ての測定を実施しながら、特定周
波数成分振動測定回路４で特定の周波数成分のみの振動
成分が測定される他、特定周波数成分振動測定回路４の
測定出力をオペレータが確認することにより周波数成分
分析が完了した時点で、その特定周波数成分の測定出力
に基づいて、オペレータがディジタルスイッチ４Ｈを操
作し、ディジタルセットフィルタ３Ｆに対してカットし
たい周波数値をセットすることにより、特定の周波数が
カットされることになる。

【００４１】これにより、前述の場合と同様の効果が得
られることは勿論のこと、不具合が発生した場合に、そ
れに対しての対策を講じることが可能となる。

【００４２】（ｂ）上記図２の実施例においては、オペ
レータがディジタルスイッチ４Ｈを操作することによ
り、ディジタルセットフィルタ３Ｆに対してカットした
い周波数値をセットする場合について説明したが、これ
に限らず、例えば特定周波数成分振動測定回路４のゼロ
・スパン調整回路４Ｄからの出力電圧をディジタル信号
に変換し、別個の入力ポートを介してＣＰＵ回路４Ｆへ
入力してその最大値を選択し、その値に基づいて自動的
にディジタルスイッチ４Ｈを操作し、ディジタルセット
フィルタ３Ｆに対してカットしたい周波数値をセットす
るようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動検出器からの振動速度信号の通常の振動成分（オーバ
ーオール）を測定する通常振動成分測定手段の他に、振
動検出器からの振動速度信号を入力し、その特定の周波
数成分を選択抽出するディジタルセットフィルタ、ディ
ジタルセットフィルタからの出力信号を変位に比例した
信号に変換した後に直流信号に変換し、ゼロ・スパンを
調整して所定の信号に変換する手段、ディジタルセット
フィルタに対して特定の周波数に相当する選択周波数を
セットする周波数セット手段からなり、振動速度信号の
特定の周波数成分を測定する特定周波数成分振動測定手
段を備えて構成したので、通常の振動成分（オーバーオ
ール）を測定すると共に、特定周波数成分の振動成分分
析を簡単に行なうことが可能な極めて信頼性の高い振動
測定装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による振動測定装置の一実施例を示すブ
ロック図。

【図２】本発明による振動測定装置の他の実施例を示す
ブロック図。

【図３】従来の振動測定装置の構成例を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…振動検出器、２…振動測定回路２、３Ａ…積分回
路、３Ｂ…地震波カットフィルタ、３Ｃ…絶対値増幅回
路、３Ｄ…ゼロ・スパン調整回路、３Ｅ…Ｖ／Ｉ変換回
路、３Ｆ…ディジタルセットフィルタ、４…特定周波数
成分振動測定回路、４Ｅ…ディジタルスイッチ、４Ｉ…
入力ポート、４Ｊ…出力ポート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機の振動を測定する振動測定装置に
   おいて、 前記回転機の振動を検出する振動検出器からの振動速度
   信号を入力し、当該振動速度信号を変位に比例した信号
   に変換し、地震波カットフィルタで地震波成分をカット
   した後に直流信号に変換し、ゼロ・スパンを調整して所
   定の出力に変換することにより、前記振動速度信号の通
   常の振動成分（オーバーオール）を測定する通常振動成
   分測定手段と、 前記振動検出器からの振動速度信号を入力し、その特定
   の周波数成分を選択抽出するディジタルセットフィル
   タ、このディジタルセットフィルタからの出力信号を変
   位に比例した信号に変換した後に直流信号に変換し、ゼ
   ロ・スパンを調整して所定の信号に変換する手段、前記
   ディジタルセットフィルタに対して前記特定の周波数に
   相当する選択周波数をセットする周波数セット手段から
   なり、前記振動速度信号の特定の周波数成分を測定する
   特定周波数成分振動測定手段と、 を備えて成ることを特徴とする振動測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動測定装置におい
   て、 前記地震波カットフィルタとして、その選択周波数をデ
   ィジタルでセット可能な地震波カット用のディジタルセ
   ットフィルタを用い、 前記特定周波数成分振動測定手段からの特定周波数成分
   の測定出力に基づいて、前記地震波カット用のディジタ
   ルセットフィルタに対してカットしたい周波数値に相当
   する選択周波数を任意にセットする周波数セット手段を
   付加して成ることを特徴とする振動測定装置。