JPH07128133A - Method and apparatus for measuring vibration of rotary wing - Google Patents

Method and apparatus for measuring vibration of rotary wing

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Publication number
JPH07128133A
JPH07128133A JP27158093A JP27158093A JPH07128133A JP H07128133 A JPH07128133 A JP H07128133A JP 27158093 A JP27158093 A JP 27158093A JP 27158093 A JP27158093 A JP 27158093A JP H07128133 A JPH07128133 A JP H07128133A
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JP
Japan
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vibration
blade
rotation
vibration waveform
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP27158093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Sato
一男 佐藤
Masakazu Takazumi
正和 高住
Hajime Toritani
初 鳥谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP27158093A priority Critical patent/JPH07128133A/en
Publication of JPH07128133A publication Critical patent/JPH07128133A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform an automatic vibrating frequency analysis of a partial vibration waveform in which a vibration waveform is not continuous vibration waveform in a rotating period and to improve a function of a wind vibration measurement. CONSTITUTION:The method for measuring a vibration of a rotary wing comprises the steps of inputting an output of a tachometer 50 to a CPU 60, operating a relay contact 45 in a predetermined small range of speed variation, automating collection of data, calculating a vibration waveform by the CPU 60 from obtained time data, then identifying whether the waveform is a partial vibration waveform or not, and analyzing a vibration frequency of the partial waveform. In the case of the partial waveform, vibrating frequency information in the rotation change is automatically obtained, a measuring function of a wing vibration is improved, and an online monitoring function by a Campbell's diagram, etc., is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回転翼車を有する回転
機械の動翼振動を非接触で計測する方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for contactlessly measuring rotor blade vibration of a rotary machine having a rotor wheel.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧縮機,タービン,ファン等の回転中に
おける動翼の振動を計測し、その発生状況及び振動によ
る発生応力等を確認することは、その信頼性確保のため
極めて重要である。最近のタービン,圧縮機等の回転機
械は高速,高圧,高温化の傾向にあり、信頼性確保の要
求は一層高まっておりその翼の振動計測の必要性は一層
高まっている。
2. Description of the Prior Art It is extremely important to measure the vibration of a moving blade during rotation of a compressor, a turbine, a fan, etc., and confirm the generation state and the stress generated by the vibration in order to ensure its reliability. Recently, rotating machines such as turbines and compressors tend to be high speed, high pressure, and high temperature, and the demand for ensuring reliability is increasing, and the need for vibration measurement of the blades is increasing.

【0003】従来、この目的のため翼にひずみゲージを
貼付けし、回転中の翼の振動をスリップリングあるいは
テレメータで外部に取り出す方法が知られている。ま
た、この方法が困難な場合の回転翼の振動計測方法とし
て、特公平1−56694号公報及び1983−トウキョウ−
アイジーティシー123(1983−TOKYO−Inte
rnational Gas Turbine Congress−123)の第953
頁〜960頁に記載された方法が提案されている。これ
らの方法は回転翼を収容するケーシング上に配置した多
数の光学式非接触検出器により得られる動翼の時間デー
タから、動翼の振動による時間差を求め、これらを基に
各動翼の変位の振動波形を得ている。これらの方法は振
動波形が得られるので、振動振幅のみならず振動周波数
も得られるという利点がある。
Conventionally, for this purpose, a method is known in which a strain gauge is attached to the blade and vibration of the rotating blade is taken out by a slip ring or a telemeter. Further, as a method for measuring the vibration of a rotor when this method is difficult, Japanese Patent Publication No. 1-56694 and 1983-Tokyo-
ITC 123 (1983-TOKYO-Inte
953 of the rnational Gas Turbine Congress-123)
The methods described on pages 960 to 960 have been proposed. These methods calculate the time difference due to the vibration of the moving blade from the time data of the moving blade obtained by many optical non-contact detectors arranged on the casing containing the rotating blade, and based on these, the displacement of each moving blade is calculated. Is obtained. Since these methods can obtain the vibration waveform, they have an advantage that not only the vibration amplitude but also the vibration frequency can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多数
の非接触検出器の動翼パルスの時間データから振動波形
を得るようにした動翼振動の計測において、振動波形が
回転周期内の連続した振動波形でない部分振動波形の場
合は、通常のフーリェ変換による周波数分析が困難であ
るという問題点を解決し、回転変化中の部分振動波形の
自動的な振動周波数分析が可能な、非接触検出器による
回転動翼の振動計測方法及び装置を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to measure a rotor blade vibration in which a rotor blade pulse is obtained from time data of rotor blade pulses of a large number of non-contact detectors. In the case of partial vibration waveforms that are not continuous vibration waveforms, the problem that frequency analysis by normal Fourier transform is difficult is solved, and automatic vibration frequency analysis of partial vibration waveforms during rotation changes is possible. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring vibration of a rotating blade by a detector.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の非接
触検出器による翼パルスの時間データより得られる振動
波形が部分振動波形かどうかを識別し、部分振動波形で
ある場合の振動周波数の分析手段を講ずることにより達
成される。すなわち、部分振動波形は部分振動波形周期
以外の回転周期内の波形データを補完することにより、
フーリェ変換による周波数分析が可能となるが、このま
までは得られた振動数が実際より一定比で低くなること
に着目し、回転周期と部分振動波形周期との比よりこれ
を補正する手段を設けることにより達成される。
The above object is to identify whether or not a vibration waveform obtained from time data of blade pulses by a plurality of non-contact detectors is a partial vibration waveform, and to determine the vibration frequency in the case of a partial vibration waveform. It is achieved by taking analytical means. That is, the partial vibration waveform is obtained by complementing the waveform data in the rotation cycle other than the partial vibration waveform cycle,
It is possible to perform frequency analysis by Fourier transformation, but paying attention to the fact that the obtained frequency will be lower than the actual frequency by a constant ratio, and a means to correct this will be provided based on the ratio of the rotation cycle and the partial vibration waveform cycle. Achieved by

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば、回転速度の上昇あるいは、下
降中の部分振動波形の周波数分析が可能となる。こうし
た作用に基づいて、プローブをケーシングの全周に配置
できない場合でも翼振動の振幅及び振動周波数の情報を
自動的に測定可能という効果を達成することがきる。
According to the present invention, it is possible to analyze the frequency of the partial vibration waveform while the rotation speed is increasing or decreasing. Based on such an action, it is possible to achieve the effect that the information of the blade vibration amplitude and the vibration frequency can be automatically measured even when the probe cannot be arranged on the entire circumference of the casing.

【0007】[0007]

【実施例】本発明の実施例を図を用いて詳細に説明す
る。図1は本発明の回転翼の振動計測装置実施例におけ
るデータ採取の流れを示すブロック図である。本発明の
回転翼の振動計測装置はオンライン時の計測を容易にす
るため、振動データ採取を自動的に行うようにしてい
る。図1を用いてさらに詳細に説明すると、回転数上昇
時及び下降時の計測回転数変化中、回転数変化幅ΔR及
び計測回転回数は中央演算装置(以下CPUと略称す
る)に予め記憶されている。回転計50の出力回転数R
もCPU60に直接入力されるようになっており、計測
開始後この回転数が計測回転数に達するとCPU60は
計時装置40内の接点入力のスタート端子451を作動
させる。必要回転数の計時データを採取すると接点入力
のストップ端子452を作動させ、計測回転数Rでのデ
ータ採取を終了する。採取された計時データはCPU6
0で振動波形演算及び前記振動波形の周波数分析処理さ
れ、CRT62等に表示される。計測終了の状態でなけ
れば速度上昇時は+の方向へ、速度下降時は−の方向へ
ΔR以上変化したときの、回転計のデータ取り込み指示
回転数を計測回転数として上記したデータの採取を自動
的に繰り返す。計測開始及び計測終了の判断は、予めC
PU60に記憶させた計測開始回転数RS 及び計測終了
回転数RE に基づいて、CPU60により行う。ただし
この計測開始回転数RSと計測終了回転数REの値あるい
はある特定の計測回転数Rは、適宜手動でCPU60に
入力することもできる。ただし、この場合は回転数の変
化に対する振動データの採取は必ずしも自動的ではなく
なるが、前記手動入力の計測回転数における振動波形の
演算及びその周波数分析は自動的に行われる。なお、計
測回転数Rは前記計時データと共に外部記憶装置61に
記憶される。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a flow of data collection in an embodiment of a rotor blade vibration measuring apparatus of the present invention. The rotor blade vibration measuring apparatus of the present invention automatically collects vibration data in order to facilitate online measurement. This will be described in more detail with reference to FIG. 1. During the change in the measured rotational speed when the rotational speed increases and when the rotational speed decreases, the rotational speed change width ΔR and the measured rotational speed are stored in advance in a central processing unit (hereinafter abbreviated as CPU). There is. Output speed R of tachometer 50
Is also directly input to the CPU 60, and when this rotational speed reaches the measured rotational speed after the start of measurement, the CPU 60 activates the contact input start terminal 451 in the timing device 40. When the time measurement data of the required number of revolutions is collected, the contact input stop terminal 452 is activated, and the data collection at the measured number of revolutions R is completed. The collected time data is CPU6
At 0, the vibration waveform calculation and the frequency analysis processing of the vibration waveform are performed and displayed on the CRT 62 or the like. If the measurement is not completed, collect the above data by using the rotation speed data acquisition command rotation speed as the measurement rotation speed when the speed changes in the + direction when the speed increases and in the − direction when the speed decreases. Repeat automatically. The judgment of measurement start and measurement end is made in advance by C
It is performed by the CPU 60 based on the measurement start rotation speed R S and the measurement end rotation speed R E stored in the PU 60. However, the values of the measurement start rotation speed R S and the measurement end rotation speed R E or a specific measurement rotation speed R can be manually input to the CPU 60 as appropriate. However, in this case, although the collection of the vibration data with respect to the change of the rotation speed is not necessarily automatic, the calculation of the vibration waveform and the frequency analysis thereof at the manually input measured rotation speed are automatically performed. The measured rotation speed R is stored in the external storage device 61 together with the time measurement data.

【0008】図2は本発明の一実施例を示す回転翼の振
動計測装置を示す。図2において、回転翼車10は、軸
11に回転可能に支持された回転車盤101と、この回
転車盤上に支持された複数の動翼12とからなってい
る。振動の発生しない回転車盤101の根元部には、動
翼12の回転に応じて基準パルスを発生させるための回
転基準マーク13が設けられている。回転翼車10を収
納するケーシング14上には、前記翼12の先端部が所
定位置に到達したとき動翼パルス列を発生する複数の第
一の非接触検出器211〜216が設けられている。各
々の非接触検出器は、各動翼が対抗位置に来るごとに動
翼の先端を検出し、動翼パルス列を発生する。従って、
各非接触検出器の発生するパルスは動翼のピッチ角度だ
け遅れたパルス列となる。
FIG. 2 shows a rotor blade vibration measuring apparatus showing an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a rotary impeller 10 is composed of a rotary disc 101 rotatably supported by a shaft 11 and a plurality of moving blades 12 supported on the rotary disc. A rotation reference mark 13 for generating a reference pulse according to the rotation of the moving blade 12 is provided at the root portion of the rotating chassis 101 where vibration does not occur. A plurality of first non-contact detectors 211 to 216 that generate a moving blade pulse train when the tip of the blade 12 reaches a predetermined position are provided on a casing 14 that houses the rotary impeller 10. Each non-contact detector detects the tip of the moving blade as each moving blade comes to the opposing position, and generates a moving blade pulse train. Therefore,
The pulse generated by each non-contact detector is a pulse train delayed by the pitch angle of the moving blade.

【0009】検出器22は回転基準マーク13が所定位
置に到達したとき、回転基準パルス列を発生する。光フ
ァイバーケーブル24は光源30からの光を分岐部23
を経て第一の非接触検出器211〜216へ導き、動翼
12の先端部へ照射する。動翼12からの反射光は再び
光ファイバーケーブル24を経由して光電変換器31へ
導かれる。計時装置40は、波形整形部41,計数記憶
部42,制御部43,インタフェイス44,接点入力端
子45から構成されている。回転計50は波形整形部4
1の回転基準パルスの出力に応じて計測時の回転翼車1
0の回転数を算出し、CPU60へ入力する。CPU6
0には記憶装置61,CRTディスプレイ62及びプリ
ンタプロッタ63が接続されている。
The detector 22 generates a rotation reference pulse train when the rotation reference mark 13 reaches a predetermined position. The optical fiber cable 24 branches the light from the light source 30 into the branch section 23.
Through the first non-contact detectors 211 to 216, and irradiates the tip of the moving blade 12. The reflected light from the moving blade 12 is again guided to the photoelectric converter 31 via the optical fiber cable 24. The timing device 40 includes a waveform shaping section 41, a counting storage section 42, a control section 43, an interface 44, and a contact input terminal 45. The tachometer 50 is the waveform shaping unit 4
Rotating impeller 1 at the time of measurement according to the output of the rotation reference pulse 1
The number of rotations of 0 is calculated and input to the CPU 60. CPU6
A storage device 61, a CRT display 62, and a printer plotter 63 are connected to 0.

【0010】複数の第一の非接触検出器211〜216
は、ケーシング14上の円周方向に所定の間隔で設置さ
れており、光源30より光ファイバーケーブル24及び
分岐23を経て光が供給され、動翼12の先端部を照射
する。光源30には例えばレーザーダイオードが採用さ
れ、複数個の非接触検出器211〜216の個々に光を
供給するようになっている。この状態で回転翼車10が
回転し、動翼12の先端が非接触検出器211〜216
の検出部分を通過すると、動翼毎に反射光が発生し、こ
の反射光は再び光ファイバーケーブル24を通して光電
変換装置31に導かれ、光電変換素子により電気信号に
変換され、電気信号パルスとして取り出される。この動
翼パルスは計時装置40内の波形整形部41のコンパレ
ータで波形整形された後、矩形波の動翼パルスデータと
して計装記憶部42に導かれる。計数記憶部42には計
時クロックパルス発生装置と記憶素子(RAM)が内蔵
されており、計測開始後最初の回転基準パルスを基準と
して、前記各動翼パルス発生までのクロックパルス数
が、各非接触検出器211〜216毎に計数記憶部42
で時間データとして記憶される。
A plurality of first non-contact detectors 211-216
Are installed on the casing 14 at predetermined intervals in the circumferential direction, and light is supplied from the light source 30 through the optical fiber cable 24 and the branch 23 to irradiate the tip of the moving blade 12. A laser diode, for example, is adopted as the light source 30 and supplies light to each of the plurality of non-contact detectors 211 to 216. In this state, the rotary impeller 10 rotates, and the tip of the moving blade 12 has non-contact detectors 211 to 216.
After passing through the detection part of the above, reflected light is generated for each moving blade, and this reflected light is guided again to the photoelectric conversion device 31 through the optical fiber cable 24, converted into an electric signal by the photoelectric conversion element, and taken out as an electric signal pulse. . This moving blade pulse is waveform-shaped by the comparator of the waveform shaping unit 41 in the timing device 40, and is then guided to the instrumentation storage unit 42 as rectangular-wave moving blade pulse data. The counting storage unit 42 has a built-in clock clock pulse generator and a storage element (RAM), and the number of clock pulses until each blade pulse is generated is based on the first rotation reference pulse after the start of measurement. The counting storage unit 42 for each of the contact detectors 211 to 216
Is stored as time data.

【0011】図3はこの状況を示す説明図である。回転
基準パルス(A)は、回転基準マーク13が回転検出器
22によって検知されることによって発生した一回転一
回のパルス信号を光ファイバーケーブル24,光電変換
器31を経て計時装置40内の波形整形部41で矩形波
に整形したものである。動翼パルス列(B)は前述のよ
うに非接触検出器211〜216の信号よりえられた動
翼パルスデータの例を示す。パルス計時出力(C)は、
回転基準パルスを基準として計数記憶部42で計測され
た各動翼パルスまでのクロックのパルス数P1,P2,
P3……を示す。これらの値が動翼パルスクロックデー
タとして計数記憶部42のRAM上に記憶される。
(D)を参照。回転基準パルスの計時出力Q1,Q2,
……も同様に計数記憶部42の回転基準パルス用RAM
上に記憶される。(E)を参照。パルス計時出力(C)
は、計測回転数の2回転分を示しているが、この回転回
数は予め設定された値に従い制御部43により制御され
る。また、実施例ではこのクロックパルス計時出力の最
大値は216−1(65535)となっているが、これは
CPU60に16ビット機を採用しているためである。
高速化等のためよりビット数の大きいCPUを採用して
もよい。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing this situation. The rotation reference pulse (A) is a pulse signal generated once when the rotation reference mark 13 is detected by the rotation detector 22, and the waveform signal is shaped in the timing device 40 through the optical fiber cable 24 and the photoelectric converter 31. The portion 41 is shaped into a rectangular wave. The moving blade pulse train (B) shows an example of moving blade pulse data obtained from the signals of the non-contact detectors 211 to 216 as described above. The pulse timing output (C) is
The number of clock pulses P1, P2, up to each blade pulse measured in the counting storage unit 42 with the rotation reference pulse as a reference
Indicates P3 .... These values are stored in the RAM of the counting storage unit 42 as moving blade pulse clock data.
See (D). Rotation reference pulse timing outputs Q1, Q2
Similarly, the RAM for the rotation reference pulse in the counting storage unit 42
Remembered above. See (E). Pulse time output (C)
Indicates the two rotations of the measured rotation number, and this rotation number is controlled by the control unit 43 according to a preset value. In the embodiment, the maximum value of the clock pulse clock output is 2 16 -1 (65535) because the CPU 60 is a 16-bit machine.
A CPU having a larger number of bits may be adopted for speeding up or the like.

【0012】図2において、計数記憶部42に記憶され
た前記動翼クロックパルスデータ及び回転基準クロック
パルスデータは、制御部43,インターフェイス44を
介してCPU60に転送され、振動波形とその周波数成
分を得るための演算,処理が施される。これらの振動デ
ータはオンラインあるいはオフラインでCRT62,プ
リンタプロッタ63に出力,表示される。なお、オンラ
イン処理終了後、前記動翼クロックパルスデータ及び回
転基準クロックパルスデータは外部記憶装置61に記憶
される。
In FIG. 2, the moving blade clock pulse data and the rotation reference clock pulse data stored in the counting storage unit 42 are transferred to the CPU 60 via the control unit 43 and the interface 44, and the vibration waveform and its frequency component are transferred. Calculation and processing for obtaining are performed. These vibration data are output or displayed online or offline on the CRT 62 and the printer plotter 63. After the online processing is completed, the moving blade clock pulse data and the rotation reference clock pulse data are stored in the external storage device 61.

【0013】次にCPU60により計時データから振動
波形を得る方法について詳述する。まず、振動波形の計
測手順を図4及び図5により説明する。初めに振動が無
いと見なされる基準回転数R0 で図4実線で示すような
動翼クロックパルスデータを測定し、次に計測回転数R
で図4点線で示すような動翼クロックパルスデータを測
定し、これらのデータにクロックの周期を乗じて時間デ
ータを得る。これが図5の工程(I)である。次に図5
の工程(II)で振動計測回転時と基準回転時との前記時
間データの時間差Δtを求める。基準回転時の時間デー
タをt′、振動計測時の時間データをtとすると、両者
の回転数の違いを考慮して時間差Δtは式(1)より求
まる。
Next, a method of obtaining a vibration waveform from the time measurement data by the CPU 60 will be described in detail. First, the procedure for measuring the vibration waveform will be described with reference to FIGS. First, the rotor blade clock pulse data as shown by the solid line in FIG. 4 is measured at the reference rotational speed R 0 which is considered to be free of vibration, and then the measured rotational speed R
Then, blade clock pulse data as shown by the dotted line in FIG. 4 is measured, and these data are multiplied by the clock period to obtain time data. This is the step (I) in FIG. Next in FIG.
In step (II), the time difference Δt of the time data between the vibration measurement rotation and the reference rotation is obtained. Assuming that the time data at the time of reference rotation is t ′ and the time data at the time of vibration measurement is t, the time difference Δt can be obtained from the equation (1) in consideration of the difference in the rotation speeds of the both.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】これを図4の検出器1及び検出器2の動翼
番号1の場合で示すと、それぞれΔt1,Δt2のように
なる。t1,t2は振動計測回転時の動翼1の時間デー
タ、すなわち動翼がそれぞれ検出器1及び検出器2に到
達するまでの時間である。この時間差Δtは翼が振動し
たことによって生じたものである。続いて図5の工程(I
II)で時間差データを変位データに変換する。計測回転
数での動翼先端の周速と翼先端のピッチ円直径をそれぞ
れU及びDとすると、振動変位は式(2)で計算され
る。
This is shown in the case of the moving blade number 1 of the detector 1 and the detector 2 in FIG. 4, which are Δt 1 and Δt 2 , respectively. t 1 and t 2 are time data of the moving blade 1 at the time of vibration measurement rotation, that is, the time until the moving blade reaches the detector 1 and the detector 2, respectively. This time difference Δt is caused by the vibration of the blade. Then, the process (I
In II), the time difference data is converted into displacement data. When the circumferential speed of the blade tip and the pitch circle diameter of the blade tip at the measured rotation speed are U and D, respectively, the vibration displacement is calculated by the equation (2).

【0016】[0016]

【数2】 [Equation 2]

【0017】ただし式(2)で表される変位は円周方向
の変位である。式(2)による変位データはすべての非
接触検出器毎に対象とする全動翼について得られるの
で、図5の工程(IV)でこれらのデータの中から各動翼
毎のデータを抽出する。例えば図4の動翼1について示
すと、検出器1のデータからはΔt1 に相当する変位デ
ータδ1 を、検出器2のデータからはΔt2 に相当する
変位データδ2 を抽出することを意味する。最後にすべ
ての検出器の変位データを時系列的に揃え、各変位デー
タの点を直線で結べば振動波形が得られる。これは図5
の工程(V)である。
However, the displacement represented by the equation (2) is a displacement in the circumferential direction. Since the displacement data obtained by the equation (2) is obtained for all target blades for all non-contact detectors, the data for each blade is extracted from these data in step (IV) of FIG. . For example, referring to the rotor blade 1 of FIG. 4, it is possible to extract displacement data δ 1 corresponding to Δt 1 from the data of the detector 1 and displacement data δ 2 corresponding to Δt 2 from the data of the detector 2. means. Finally, the displacement data of all the detectors are aligned in time series, and the points of each displacement data are connected by a straight line to obtain a vibration waveform. This is Figure 5
This is the step (V).

【0018】図6は前記方法により求めた3回転分の部
分振動波形を示す。図6で横軸は時間を表しTは回転周
期、T′は部分振動波形周期を示す。本発明はこのよう
な部分振動波形を直接の対象とするもので、その発生状
況を図7のプローブ配置図によりさらに説明する。図7
はプローブピッチ角度10°で12ケのプローブが配置
された場合で、プローブ全体の円周方向の分布角度は1
10°である。一回転のうち各プローブは自身のプロー
ブを通過するときにのみ振動波形のデータとなる翼パル
スを発生させるので、プローブ分布角に相当する範囲で
しか振動波形データは得られない。すなわち図6で振動
波形データは、回転周期Tに対して図7のプローブ分布
角に相当する周期T′の間でしか得られない。従って振
動波形は回転に対して連続的な波形とはならず部分的な
波形となる。プローブ分布角を360°すなわち全周に
設定できればよいが、ケーシング14の物理的制約のた
めにその一部分にしか配置できず、結果的に部分振動波
形しか得られない場合が多い。
FIG. 6 shows partial vibration waveforms for three rotations obtained by the above method. In FIG. 6, the horizontal axis represents time, T is the rotation cycle, and T'is the partial vibration waveform cycle. The present invention directly targets such a partial vibration waveform, and the occurrence situation thereof will be further described with reference to the probe layout diagram of FIG. 7. Figure 7
Indicates that 12 probes are arranged at a probe pitch angle of 10 °, and the distribution angle in the circumferential direction of the entire probe is 1
It is 10 °. Since each probe generates a blade pulse which becomes the data of the vibration waveform only when passing through its own probe in one rotation, the vibration waveform data can be obtained only in the range corresponding to the probe distribution angle. That is, the vibration waveform data in FIG. 6 can be obtained only during the period T ′ corresponding to the probe distribution angle of FIG. 7 with respect to the rotation period T. Therefore, the vibration waveform is not a continuous waveform with respect to rotation but a partial waveform. It suffices that the probe distribution angle can be set to 360 °, that is, the entire circumference, but due to physical restrictions of the casing 14, it can be arranged only in a part thereof, and as a result, only a partial vibration waveform can be obtained in many cases.

【0019】振動波形よりの振動数情報としてフーリェ
変換による周波数分析等によって回転周波数成分とその
高調波成分を得ることが有用であるが、前記部分振動波
形の場合一回転分のデータがないのでその周波数分析を
行うことができない。しかし、回転周期T内の部分振動
波形の不足データをサンプリング間隔(プローブピッチ
間隔)が部分振動波形の部分と同じく値は0としてこれ
を補い、回転周期Tを一周期として離散的フーリェ変換
(以下DFTと略称する)後、得られた振動周波数を補
正すればよいことが分かった。すなわちDFT後の振動
周波数は回転周期Tに関連して実際より低くなっている
ので、その振動周波数に次式(3)の係数αを乗ずれば
正しい振動周波数が得られる。
As the frequency information from the vibration waveform, it is useful to obtain the rotation frequency component and its harmonic components by frequency analysis by Fourier transform, etc., but in the case of the partial vibration waveform, there is no data for one rotation, so that No frequency analysis can be done. However, the missing data of the partial vibration waveform within the rotation cycle T is compensated by setting the sampling interval (probe pitch interval) to 0, which is the same as the portion of the partial vibration waveform, and the discrete Fourier transform (hereinafter referred to as the Fourier cycle) with the rotation cycle T as one cycle. It was found that it is sufficient to correct the obtained vibration frequency after DFT). That is, since the vibration frequency after DFT is lower than the actual value in relation to the rotation cycle T, the correct vibration frequency can be obtained by multiplying the vibration frequency by the coefficient α of the following equation (3).

【0020】[0020]

【数3】 [Equation 3]

【0021】図8は本発明になる振動計測法の実施例を
示し、回転計のデータ取り込み指示回転数を計測回転数
として、前記工程(V)により振動波形を計算した後
に、部分振動波形の周波数分析工程(VI)が含まれてい
る。図9により工程VIの部分振動波形の周波数分析方法
をさらに詳細に説明する。まず工程VI−1で前記工程
(V)で得られた振動波形が部分振動波形かどうかを識
別する。これは図7に示したようなプローブ分布角度が
360°以下であるかどうかプローブピッチ角及びプロ
ーブ数の入力値から判定する。次に工程VI−2で部分振
動波形のデータ不足分を補い一回転の全体波形を仮定す
る。これは前述のように回転周期T内の不足分のデータ
は、サンプリング間隔が部分振動波形のサンプリング間
隔(プローブピッチ角)と同じで値は0とする。工程VI
−3でこの全体波形について回転周期Tを一周期として
DFTを行う。最後に工程VI−4でDFT結果の振動数
に式(3)を乗じてこれを補正し、正しい振動周波数成
分を得る。
FIG. 8 shows an embodiment of the vibration measuring method according to the present invention, in which the vibration waveform is calculated in the above step (V) by using the rotation speed for instructing data acquisition of the tachometer as the measurement rotation speed, and then the partial vibration waveform is calculated. The frequency analysis step (VI) is included. The frequency analysis method of the partial vibration waveform in step VI will be described in more detail with reference to FIG. First, in step VI-1, it is identified whether the vibration waveform obtained in the step (V) is a partial vibration waveform. This is judged from the input values of the probe pitch angle and the number of probes whether the probe distribution angle as shown in FIG. 7 is 360 ° or less. Next, in step VI-2, the data deficiency of the partial vibration waveform is compensated, and the entire waveform of one rotation is assumed. As described above, the shortage data in the rotation period T has the same sampling interval as the sampling interval (probe pitch angle) of the partial vibration waveform and has a value of 0. Process VI
At -3, DFT is performed on the entire waveform with the rotation cycle T as one cycle. Finally, in step VI-4, the frequency of the DFT result is multiplied by the equation (3) to correct it and obtain the correct vibration frequency component.

【0022】次に、本発明の実施例における回転翼振動
の計測例を示す。図10がその例で図7のようなプロー
ブ配置による部分振動波形を回転数を変えながらオンラ
インで計測し、周波数分析した結果をキャンベル線図で
表示させたものである。図10の円の大きさは振幅の大
きさを表しているが、図中振幅の大きい共振点を結んだ
曲線はこの動翼の固有振動数ラインを示す。この固有振
動数の値は計算値と一致した。キャンベル線図は翼の振
動特性を表すのに最もよく用いられるものである。本発
明により部分振動波形の場合でもこのようにキャンベル
線図によるオンライン表示が可能となり、翼振動の計測
と監視の機能が向上する。
Next, an example of measurement of rotor blade vibration in the embodiment of the present invention will be shown. FIG. 10 shows an example in which the partial vibration waveform due to the probe arrangement as shown in FIG. 7 is measured online while changing the rotation speed, and the frequency analysis result is displayed in a Campbell diagram. The size of the circle in FIG. 10 represents the amplitude, and the curve connecting the resonance points with the large amplitude in the figure shows the natural frequency line of this moving blade. The value of this natural frequency coincided with the calculated value. The Campbell diagram is most often used to describe the vibration characteristics of a wing. According to the present invention, even in the case of the partial vibration waveform, the online display by the Campbell diagram is possible in this way, and the function of measuring and monitoring the blade vibration is improved.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上詳述したように本発明の回転翼振動
計測方法及び装置によれば、回転速度の上昇あるいは下
降中の部分振動波形の周波数分析を可能にしたので、プ
ローブをケーシングの全周に配置できない場合でも翼振
動の振幅のみならず振動周波数情報の自動的な取得が可
能となる効果がある。また、例えばキャンベル線図等に
より振幅と振動数の情報をオンラインで同時に表示する
ことも可能となるので、翼振動の監視機能も向上させる
ことができる。
As described above in detail, according to the rotor blade vibration measuring method and apparatus of the present invention, the frequency analysis of the partial vibration waveform during the rise or fall of the rotation speed is possible, so that the probe is installed in the entire casing. Even if it cannot be arranged around the circumference, not only the amplitude of the blade vibration but also the vibration frequency information can be automatically obtained. Further, for example, it is possible to simultaneously display the information on the amplitude and the frequency online with a Campbell diagram or the like, so that the function of monitoring the blade vibration can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の回転翼の振動計測装置の一実施例にお
けるデータ採取の流れを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a flow of data collection in an embodiment of a rotor blade vibration measuring apparatus of the present invention.

【図2】本発明の回転翼の振動計測装置の一実施例を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a rotor blade vibration measuring apparatus of the present invention.

【図3】クロックパルスデータのメモリ方法の説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a memory method of clock pulse data.

【図4】翼パルス列の時間差を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a time difference between blade pulse trains.

【図5】振動波形の計算方法を示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing a method of calculating a vibration waveform.

【図6】部分振動波形の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a partial vibration waveform.

【図7】部分振動波形に係るプローブ配置の説明図であ
FIG. 7 is an explanatory diagram of a probe arrangement according to a partial vibration waveform.

【図8】本発明の回転翼の振動計測方法の一実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 8 is a flow chart showing an embodiment of a method for measuring vibration of a rotor according to the present invention.

【図9】部分振動波形の周波数分析法を示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a frequency analysis method for a partial vibration waveform.

【図10】本発明の回転翼の振動計測方法及び装置の実
施例における実際の計測結果を示すキャンベル線図であ
る。
FIG. 10 is a Campbell diagram showing an actual measurement result in an embodiment of the method and apparatus for measuring vibration of a rotary blade of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12…動翼、13…回転基準マーク、30…光源、40
…計時装置、50…回転計、60…中央演算装置、61
…外部記憶装置、101…回転車盤、211〜216…
非接触検出器。
12 ... moving blade, 13 ... rotation reference mark, 30 ... light source, 40
... clock device, 50 ... tachometer, 60 ... central processing unit, 61
... External storage device, 101 ... Rotating chassis, 211-216 ...
Non-contact detector.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転可能に支持された回転車盤と前記回転
車盤に支持された複数の動翼とを有する回転翼車,前記
回転翼車を収納するケーシング上に設置され前記動翼の
先端部を非接触に検出する複数個の非接触検出器,前記
回転翼車の既知の位置に設けた基準位置マークを検出す
る基準位置検出器とを備え、前記回転翼車が回転し、前
記非接触検出器が前記動翼の先端部を検出したとき動翼
パルス列を発生させるとともに、前記基準位置検出器が
前記回転翼車の基準位置マークを検出したとき回転基準
パルス列を発生させ、この回転基準パルス列を基準とし
て前記非接触検出器ごとの前記動翼パルス列の発生時間
データを求め、基準回転数における前記時間データとの
時間差データを求め、前記時間差データを振動変位デー
タに変換し、前記複数の非接触検出器ごとの前記振動変
位データの中から特定の動翼のデータを抽出することに
より、前記各動翼の振動波形を得るものにおいて、回転
周期内の連続した振動波形でない部分振動波形の周波数
分析を自動的行うようにしたことを特徴とする回転翼の
振動計測方法。
1. A rotary vane wheel having a rotary wheel board rotatably supported and a plurality of moving vanes supported by the rotary wheel board, and a rotor vane installed on a casing accommodating the rotary vane wheel. A plurality of non-contact detectors for detecting the tip portion in a non-contact manner; and a reference position detector for detecting a reference position mark provided at a known position of the rotary impeller, wherein the rotary impeller rotates, When the non-contact detector detects the tip of the rotor blade, it generates a rotor blade pulse train, and when the reference position detector detects the reference position mark of the rotor wheel, it generates a rotation reference pulse train. The generation time data of the moving blade pulse train for each of the non-contact detectors based on the reference pulse train is obtained, the time difference data with the time data at the reference rotation speed is obtained, and the time difference data is converted into vibration displacement data. In obtaining a vibration waveform of each moving blade by extracting data of a specific moving blade from the vibration displacement data for each number of non-contact detectors, partial vibration that is not a continuous vibration waveform within a rotation cycle A method for measuring rotor blade vibration, characterized in that frequency analysis of waveforms is automatically performed.
【請求項2】回転周期を一周期とするフーリェ変換によ
る周波数分析結果を基に、回転周期と部分振動波形周期
との比より、前記部分振動波形の振動数を自動的に決定
することを特徴とする請求項1記載の回転翼の振動計測
方法。
2. The frequency of the partial vibration waveform is automatically determined from the ratio of the rotation cycle and the partial vibration waveform cycle based on the frequency analysis result by Fourier transform with the rotation cycle as one cycle. The method for measuring vibration of a rotor according to claim 1.
【請求項3】回転可能に支持された回転車盤と前記回転
車盤に支持された複数の動翼とを有する回転翼車,前記
回転翼車を収納するケーシング上に設置され、前記動翼
の先端に光を照射するとともに前記回転翼車が回転して
前記動翼からの反射光を検出したとき動翼パルス列を発
生する複数個の非接触検出器,前記複数個の非接触検出
器に光を供給する光源,前記回転車盤の既知の位置に設
けた基準位置マークを検出したとき回転基準パルス列を
発生する基準位置検出器,前記非接触検出器の出力を電
気信号に変換する光電変換器,前記翼車の各動翼につい
て前記非接触検出器ごとの動翼パルス列を得る手段,前
記回転基準パルスを基準として前記動翼パルス列の発生
時間及び回転基準パルスの時間データを計測する計時装
置,前記動翼パルス時間データ及び回転基準パルス時間
データを記憶する記憶装置,前記時間データから動翼ご
との変位の振動波形を計算する中央演算装置,前記振動
波形より得られる振動データを表示する手段とを具備す
るものにおいて、振動波形が回転周期内の連続した振動
波形でない部分振動波形の周波数分析を自動的行う手段
を有することを特徴とする回転翼の振動計測装置。
3. A rotor vane having a rotary wheel platform rotatably supported and a plurality of rotor blades supported by the rotary wheel platform, and a rotor vane installed on a casing for accommodating the rotary vane wheel. To a plurality of non-contact detectors that generate a blade pulse train when the rotor wheel rotates and the reflected light from the rotor is detected while irradiating the tip of the A light source that supplies light, a reference position detector that generates a rotation reference pulse train when a reference position mark provided at a known position on the rotating chassis is detected, and a photoelectric conversion that converts the output of the non-contact detector into an electric signal Device, means for obtaining a blade pulse train for each of the non-contact detectors for each blade of the impeller, and a timing device for measuring the generation time of the blade pulse train and time data of the rotation reference pulse with the rotation reference pulse as a reference , The moving blade pal A storage device for storing time data and rotation reference pulse time data, a central processing unit for calculating a vibration waveform of displacement for each moving blade from the time data, and means for displaying vibration data obtained from the vibration waveform 2. A vibration measuring apparatus for a rotary blade according to claim 1, further comprising means for automatically performing frequency analysis of a partial vibration waveform whose vibration waveform is not a continuous vibration waveform within a rotation cycle.
【請求項4】部分振動波形の周波数分析手段は回転周期
を一周期とするフーリェ変換結果を基に、回転周期と部
分振動波形周期との比より振動数を自動的に決定する手
段を有することを特徴とする請求項3記載の回転翼の振
動計測装置。
4. The frequency analysis means for the partial vibration waveform has means for automatically determining the frequency based on the ratio between the rotation cycle and the partial vibration waveform cycle based on the Fourier transform result in which the rotation cycle is one cycle. The vibration measuring device for a rotary blade according to claim 3.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7406198B2 (en) 2003-03-25 2008-07-29 Fujitsu Limited Image capture apparatus
JP2008261335A (en) * 2007-04-11 2008-10-30 Hamilton Sundstrand Corp Turbomachine
JP2010276438A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Ihi Corp Noncontact blade vibration measurement method for rotary blade
JP2016045060A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 株式会社Ihi Vibration measuring method and device of rotor
JP2017173090A (en) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Vibration measuring device for rotary machines, vibration measuring method for rotary machines, and program

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7406198B2 (en) 2003-03-25 2008-07-29 Fujitsu Limited Image capture apparatus
JP2008261335A (en) * 2007-04-11 2008-10-30 Hamilton Sundstrand Corp Turbomachine
JP2010276438A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Ihi Corp Noncontact blade vibration measurement method for rotary blade
JP2016045060A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 株式会社Ihi Vibration measuring method and device of rotor
JP2017173090A (en) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Vibration measuring device for rotary machines, vibration measuring method for rotary machines, and program

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