JPH07280773A - 渦電流感知装置 - Google Patents
渦電流感知装置Info
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- JPH07280773A JPH07280773A JP7065074A JP6507495A JPH07280773A JP H07280773 A JPH07280773 A JP H07280773A JP 7065074 A JP7065074 A JP 7065074A JP 6507495 A JP6507495 A JP 6507495A JP H07280773 A JPH07280773 A JP H07280773A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 運転中の燃焼タービンエンジンの回転部材の
割れ及び変位をモニターする渦電流感知装置を提供す
る。 【構成】 駆動コイル及び少なくとも１つピックアップ
コイルを有する渦電流センサーと、ピックアップコイル
に結合されてモニターすべき回転部材の状態に関連する
少なくとも１つのろ波出力を発生する渦電流検査手段
と、各ろ波出力を評価して回転部材の所定の状態が存在
するか否かの識別を行う診断手段とより成り、該診断手
段は、ろ波出力が所定のしきい値を越えるか否かを判定
するしきい検出器、ろ波出力が所定のしきい値を越える
とろ波出力を分析してその状態が重大なものか日常的な
ものかを判定する評価手段とより成る。
割れ及び変位をモニターする渦電流感知装置を提供す
る。 【構成】 駆動コイル及び少なくとも１つピックアップ
コイルを有する渦電流センサーと、ピックアップコイル
に結合されてモニターすべき回転部材の状態に関連する
少なくとも１つのろ波出力を発生する渦電流検査手段
と、各ろ波出力を評価して回転部材の所定の状態が存在
するか否かの識別を行う診断手段とより成り、該診断手
段は、ろ波出力が所定のしきい値を越えるか否かを判定
するしきい検出器、ろ波出力が所定のしきい値を越える
とろ波出力を分析してその状態が重大なものか日常的な
ものかを判定する評価手段とより成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転部材における種々の
状態の存否につきモニターする渦電流感知装置に関し、
さらに詳細には、運転中の燃焼タービンエンジン内にお
ける表面欠陥の形成及び回転部材の変位をモニターする
渦電流感知装置に関する。
状態の存否につきモニターする渦電流感知装置に関し、
さらに詳細には、運転中の燃焼タービンエンジン内にお
ける表面欠陥の形成及び回転部材の変位をモニターする
渦電流感知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】渦電流センサーを用いると種々の材料中
の種々の物理的、構造的及び金属学的状態を検出できる
ことが分かっている。特に、渦電流センサーは製品の種
々の部材を検査するため多岐にわたって利用されてい
る。
の種々の物理的、構造的及び金属学的状態を検出できる
ことが分かっている。特に、渦電流センサーは製品の種
々の部材を検査するため多岐にわたって利用されてい
る。
【０００３】渦電流による検査は電磁誘導の原理に基づ
いている。従って、渦電流検査法は検査すべき材料また
は部材と直接的な電気的接触を必要としない点で非接触
検査法である。さらに、渦電流センサーは分析すべき部
品の破壊を必要としないという点で非破壊検査装置であ
る。
いている。従って、渦電流検査法は検査すべき材料また
は部材と直接的な電気的接触を必要としない点で非接触
検査法である。さらに、渦電流センサーは分析すべき部
品の破壊を必要としないという点で非破壊検査装置であ
る。
【０００４】この方法では、一般的に、検査すべき物体
を、交流電流が流れる電気コイル内またはそれに隣接し
て配置する。駆動電流として知られる交流電流により、
電磁誘導の作用でその物体中に渦電流が誘導される。渦
電流は主要な誘導電流に抗するものであるため、それら
の影響の測定が可能である。物体の表面上またはそれに
近いところに割れまたはその他の欠陥があると、渦電流
の流れが影響を受け、関連の電磁場が変化する。電磁場
の変化は物体表面近くの電磁場内に配置した１または２
以上の別のコイルに誘導される電圧を観察することによ
りモニターまたは感知することができる。
を、交流電流が流れる電気コイル内またはそれに隣接し
て配置する。駆動電流として知られる交流電流により、
電磁誘導の作用でその物体中に渦電流が誘導される。渦
電流は主要な誘導電流に抗するものであるため、それら
の影響の測定が可能である。物体の表面上またはそれに
近いところに割れまたはその他の欠陥があると、渦電流
の流れが影響を受け、関連の電磁場が変化する。電磁場
の変化は物体表面近くの電磁場内に配置した１または２
以上の別のコイルに誘導される電圧を観察することによ
りモニターまたは感知することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在手
に入る渦電流センサーは運転中の燃焼タービンエンジン
内部のような過酷な環境に耐えることができない。実
際、現在手に入る渦電流センサーは最高ほぼ１６５°Ｃ
（３３０°Ｆ）の温度で作動可能であるに過ぎない。運
転中の燃焼タービンエンジン内部の環境は、場所にもよ
るが、その温度が一般的に１６５°Ｃからほぼ１２０４
°Ｃ（２２００°Ｆ）の間にある。
に入る渦電流センサーは運転中の燃焼タービンエンジン
内部のような過酷な環境に耐えることができない。実
際、現在手に入る渦電流センサーは最高ほぼ１６５°Ｃ
（３３０°Ｆ）の温度で作動可能であるに過ぎない。運
転中の燃焼タービンエンジン内部の環境は、場所にもよ
るが、その温度が一般的に１６５°Ｃからほぼ１２０４
°Ｃ（２２００°Ｆ）の間にある。
【０００６】従来型渦電流センサーには種々の材料或い
は金属部品における多くの所定状態を検査するものが市
販されている。例えば、これらのセンサーにより燃焼タ
ービンエンジンの回転部材をモニターし、割れの形成及
び回転部材の変位のような種々の状態を検出して、ター
ビンの運転停止を安全に行うことにより損傷がそれ以上
広がるのを防止することが望ましい。しかしながら、従
来型渦電流センサーでは毎秒ほぼ１２７ｍ（毎秒５００
０インチ）を越える走査速度を得るることができないと
いう設計上の制約がある。運転中の燃焼タービンのよう
な機械の部品をリアルタイムでモニターしたい場合、さ
らに高い走査速度が必要となる。
は金属部品における多くの所定状態を検査するものが市
販されている。例えば、これらのセンサーにより燃焼タ
ービンエンジンの回転部材をモニターし、割れの形成及
び回転部材の変位のような種々の状態を検出して、ター
ビンの運転停止を安全に行うことにより損傷がそれ以上
広がるのを防止することが望ましい。しかしながら、従
来型渦電流センサーでは毎秒ほぼ１２７ｍ（毎秒５００
０インチ）を越える走査速度を得るることができないと
いう設計上の制約がある。運転中の燃焼タービンのよう
な機械の部品をリアルタイムでモニターしたい場合、さ
らに高い走査速度が必要となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って、過酷な環境に耐
え、渦電流感知装置に使用して高い走査速度で種々の所
定状態をリアルタイムでモニターできる高分解能渦電流
センサーに対する要望が存在する。
え、渦電流感知装置に使用して高い走査速度で種々の所
定状態をリアルタイムでモニターできる高分解能渦電流
センサーに対する要望が存在する。
【０００８】本発明の目的は、温度及び振動の点で過酷
と言える環境内で作動するように特別設計された高分解
能渦電流センサー、及び種々の所定の状態をリアルタイ
ムでモニターする渦電流感知装置を提供することにより
この要望を充足することにある。
と言える環境内で作動するように特別設計された高分解
能渦電流センサー、及び種々の所定の状態をリアルタイ
ムでモニターする渦電流感知装置を提供することにより
この要望を充足することにある。
【０００９】本発明によると、回転部材のある環境内に
配置され、回転部材中に渦電流を誘導する少なくとも１
つの駆動コイル、及び回転部材に誘導された渦電流を感
知して該渦電流を示す出力を発生させる少なくとも１つ
ピックアップコイルを有する渦電流センサーと、少なく
とも１つのピックアップコイルに結合されて該ピックア
ップコイルの前記出力をろ波し、モニターすべき回転部
材の状態に関連する少なくとも１つのろ波出力を発生す
る渦電流検査手段と、渦電流検査手段に結合されて各ろ
波出力を評価することにより少なくとも回転部材の所定
の状態が存在するか否かの識別を行う診断手段とよりな
ることを特徴とする渦電流感知装置が提供される。診断
手段は、ろ波出力が所定のしきい値を越えると或る状態
が存在すると判定するしきい検出手段と、ろ波出力が所
定のしきい値を越えるとろ波出力を分析してその状態が
重大なものか日常的なものかを判定する評価手段とを備
える。
配置され、回転部材中に渦電流を誘導する少なくとも１
つの駆動コイル、及び回転部材に誘導された渦電流を感
知して該渦電流を示す出力を発生させる少なくとも１つ
ピックアップコイルを有する渦電流センサーと、少なく
とも１つのピックアップコイルに結合されて該ピックア
ップコイルの前記出力をろ波し、モニターすべき回転部
材の状態に関連する少なくとも１つのろ波出力を発生す
る渦電流検査手段と、渦電流検査手段に結合されて各ろ
波出力を評価することにより少なくとも回転部材の所定
の状態が存在するか否かの識別を行う診断手段とよりな
ることを特徴とする渦電流感知装置が提供される。診断
手段は、ろ波出力が所定のしきい値を越えると或る状態
が存在すると判定するしきい検出手段と、ろ波出力が所
定のしきい値を越えるとろ波出力を分析してその状態が
重大なものか日常的なものかを判定する評価手段とを備
える。
【００１０】さらに、本発明によると、渦電流感知装置
を用いて回転部材の種々の状態をその場でモニターする
方法が提供される。この方法は、回転部材に渦電流を誘
導し、誘導された渦電流を検出し、検出した渦電流を示
す検出信号を発生させ、検出信号をろ波してモニターす
べき回転部材の所定の状態を示すろ波信号を発生させ、
ろ波信号の大きさが所定のしきい値を越えるのを検出
し、しきい値を越えるとろ波信号を分析して前記所定の
状態が回転部材に存在するか否かを判定するステップよ
り成る。本発明の好ましい実施例の方法はさらに、現在
の状態が重大か日常的なものかを判定するステップを含
む。重大であれば、運転停止操作を自動的に始動すると
共に遠隔の診断センターで警報をトリガーする。
を用いて回転部材の種々の状態をその場でモニターする
方法が提供される。この方法は、回転部材に渦電流を誘
導し、誘導された渦電流を検出し、検出した渦電流を示
す検出信号を発生させ、検出信号をろ波してモニターす
べき回転部材の所定の状態を示すろ波信号を発生させ、
ろ波信号の大きさが所定のしきい値を越えるのを検出
し、しきい値を越えるとろ波信号を分析して前記所定の
状態が回転部材に存在するか否かを判定するステップよ
り成る。本発明の好ましい実施例の方法はさらに、現在
の状態が重大か日常的なものかを判定するステップを含
む。重大であれば、運転停止操作を自動的に始動すると
共に遠隔の診断センターで警報をトリガーする。
【００１１】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
につき詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】本発明は種々の用途に利用できるが、以下、
燃焼タービンエンジンの回転部材の状態をモニターする
ものとして説明する。燃焼タービンエンジンを図１にお
いて総括的に参照番号１で示す。燃焼タービンエンジン
の中心軸であるロータ５はこのエンジンが完全な状態で
運転中、ほぼ３６００ｒｐｍで回転する。従って、コン
プレッサーの動翼２２、コンプレッサーのディスク２
０、エアセパレータ１０等、ロータ５に固定されたこれ
らすべての部材も同様にほぼ３６００ｒｐｍで回転す
る。図１の円２５で示す、第１列のディスク１５の方へ
半径方向外方に延びたエアセパレータ１０の部分におけ
る割れを検出することが望ましい場合がしばしばある。
燃焼タービンエンジンの回転部材の状態をモニターする
ものとして説明する。燃焼タービンエンジンを図１にお
いて総括的に参照番号１で示す。燃焼タービンエンジン
の中心軸であるロータ５はこのエンジンが完全な状態で
運転中、ほぼ３６００ｒｐｍで回転する。従って、コン
プレッサーの動翼２２、コンプレッサーのディスク２
０、エアセパレータ１０等、ロータ５に固定されたこれ
らすべての部材も同様にほぼ３６００ｒｐｍで回転す
る。図１の円２５で示す、第１列のディスク１５の方へ
半径方向外方に延びたエアセパレータ１０の部分におけ
る割れを検出することが望ましい場合がしばしばある。
【００１３】図２はエアセパレータ１０と第１列のディ
スク１５の拡大図である。図２においてエアセパレータ
１０の回転部分の上方に配置した渦電流センサーを総括
的に参照番号３０で示す。渦電流センサーは好ましくは
支持・位置決め手段４０によりエンジンのトルク管ハウ
ジング５０に取り付けることができる。支持・位置決め
手段４０は任意適当な連結手段により実現可能である。
スク１５の拡大図である。図２においてエアセパレータ
１０の回転部分の上方に配置した渦電流センサーを総括
的に参照番号３０で示す。渦電流センサーは好ましくは
支持・位置決め手段４０によりエンジンのトルク管ハウ
ジング５０に取り付けることができる。支持・位置決め
手段４０は任意適当な連結手段により実現可能である。
【００１４】図３及び４は本発明の好ましい実施例によ
る渦電流センサーの軸方向断面図である。コイルセンサ
ー１００は駆動コイル１１６と好ましくは２つのピック
アップコイル１１４を有し、これらのピックアップコイ
ルは図４に示すように差動式に結合してある。各コイル
のワイヤはセンサーコイル１００がドーナツ状となるよ
うにセンサーの円筒状コア１０８の周りに編成してあ
る。駆動コイルのワイヤ１１８の断面とピックアップコ
イルのワイヤ１２０の断面を示す図４からコイルの編成
断面とコイルの方向がわかる。センサーハウジング１０
２は図示のようにセンサーコイル１００を囲んでいる。
オプションとしてコイルシールド１０６を設けることが
できるが、これは駆動コイルが発生する電磁場の方向を
決めるものである。コイルシールド１０６の詳細につい
ては以下において説明する。
る渦電流センサーの軸方向断面図である。コイルセンサ
ー１００は駆動コイル１１６と好ましくは２つのピック
アップコイル１１４を有し、これらのピックアップコイ
ルは図４に示すように差動式に結合してある。各コイル
のワイヤはセンサーコイル１００がドーナツ状となるよ
うにセンサーの円筒状コア１０８の周りに編成してあ
る。駆動コイルのワイヤ１１８の断面とピックアップコ
イルのワイヤ１２０の断面を示す図４からコイルの編成
断面とコイルの方向がわかる。センサーハウジング１０
２は図示のようにセンサーコイル１００を囲んでいる。
オプションとしてコイルシールド１０６を設けることが
できるが、これは駆動コイルが発生する電磁場の方向を
決めるものである。コイルシールド１０６の詳細につい
ては以下において説明する。
【００１５】図２にかえって、タービン運転時における
空隙７０の空気温度はほぼ１９０°Ｃ（３７０°Ｆ）で
あり、エアセパレータ１０の上方の空気温度はほぼ２１
８°Ｃ（４２５°Ｆ）であって、市販の渦電流センサー
の動作温度よりもかなり高い。従って、図３及び４に示
す渦電流センサーの設計及び製造に用いる材料について
はこの高温の環境内で動作可能なように注意深く選択す
る必要がある。従って、渦電流センサーの構成には耐高
温材料を用いるのが好ましい。さらに高温での動作性を
確保するには、円筒状コア１０８の中空部分１２２内に
適当に低い温度の空気を導入することにコイルセンサー
１００を冷却するのが好ましい。
空隙７０の空気温度はほぼ１９０°Ｃ（３７０°Ｆ）で
あり、エアセパレータ１０の上方の空気温度はほぼ２１
８°Ｃ（４２５°Ｆ）であって、市販の渦電流センサー
の動作温度よりもかなり高い。従って、図３及び４に示
す渦電流センサーの設計及び製造に用いる材料について
はこの高温の環境内で動作可能なように注意深く選択す
る必要がある。従って、渦電流センサーの構成には耐高
温材料を用いるのが好ましい。さらに高温での動作性を
確保するには、円筒状コア１０８の中空部分１２２内に
適当に低い温度の空気を導入することにコイルセンサー
１００を冷却するのが好ましい。
【００１６】円筒状コア１０８の内面を覆うセラミック
絶縁材１０４を用いてもよい。コイルセンサー１００は
好ましくは駆動コイル１１６とピックアップコイル１１
８を配置するためのポッティング材料１２１を含む。適
当な耐高温性ポッティング材料としては、ＧＫ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，
Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから市販されているものがある。
かかる好ましい実施例では、ポッティング材料の熱膨脹
係数はセンサーハウジング１０２の熱膨脹係数よりも大
きくなければならない。さらに、高温の用途に用いるに
は駆動コイル１１６とピックアップコイル１１８の両方
に特別な絶縁を施したワイヤを用いるのが好ましい。セ
ラミックを被覆したワイヤは１６５°Ｃ（３３０°Ｆ）
以上の動作環境に用いるのに特に好ましい。耐高温性セ
ラミックコーティングで被覆したワイヤとしては、Ｃａ
ｌｉｆｏｒｎｉａ Ｆｉｎｅ Ｗｉｒｅ，Ｉｎｃ．から
市販されているものががある。セラミックを被覆したワ
イヤは最高１０９３°Ｃ（２０００°Ｆ）の温度で使用
可能であるが、それよりも低い温度用として他の被覆ワ
イヤ、例えば最高約２１５°Ｃ（４２０°Ｆ）の用途に
用いるポリアミド被覆がある。
絶縁材１０４を用いてもよい。コイルセンサー１００は
好ましくは駆動コイル１１６とピックアップコイル１１
８を配置するためのポッティング材料１２１を含む。適
当な耐高温性ポッティング材料としては、ＧＫ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，
Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから市販されているものがある。
かかる好ましい実施例では、ポッティング材料の熱膨脹
係数はセンサーハウジング１０２の熱膨脹係数よりも大
きくなければならない。さらに、高温の用途に用いるに
は駆動コイル１１６とピックアップコイル１１８の両方
に特別な絶縁を施したワイヤを用いるのが好ましい。セ
ラミックを被覆したワイヤは１６５°Ｃ（３３０°Ｆ）
以上の動作環境に用いるのに特に好ましい。耐高温性セ
ラミックコーティングで被覆したワイヤとしては、Ｃａ
ｌｉｆｏｒｎｉａ Ｆｉｎｅ Ｗｉｒｅ，Ｉｎｃ．から
市販されているものががある。セラミックを被覆したワ
イヤは最高１０９３°Ｃ（２０００°Ｆ）の温度で使用
可能であるが、それよりも低い温度用として他の被覆ワ
イヤ、例えば最高約２１５°Ｃ（４２０°Ｆ）の用途に
用いるポリアミド被覆がある。
【００１７】センサーハウジング用の材料もまた運転中
の燃焼タービンエンジンに存在する高温及び静水荷重条
件に基づいて選択すればよい。例えば、センサーハウジ
ング用の適当な材料の選択については熱膨脹特性、導電
性及び透磁性を考慮すべきである。好ましくは、センサ
ーハウジング１０２をポッティング材料よりも小さい熱
膨脹係数、１．０の透磁率及び３％ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌＡｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ
Ｓｔａｎｄａｒｄ）以下の導電性を有する、Ｉｎｃｏｎ
ｎｅｌから市販されているＩＮ９０９のようなニッケル
系合金またはその均等材料で形成する。さらに好ましく
は、センサーハウジングの材料の導電性は１．５％ＩＡ
ＣＳ以下である。上述したような材料を選択したとして
も、動作温度が８１５°Ｃ（１５００°Ｆ）以上の場合
はセンサーの中空部分１２２内に冷たい空気を導入する
のが好ましい。
の燃焼タービンエンジンに存在する高温及び静水荷重条
件に基づいて選択すればよい。例えば、センサーハウジ
ング用の適当な材料の選択については熱膨脹特性、導電
性及び透磁性を考慮すべきである。好ましくは、センサ
ーハウジング１０２をポッティング材料よりも小さい熱
膨脹係数、１．０の透磁率及び３％ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌＡｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ
Ｓｔａｎｄａｒｄ）以下の導電性を有する、Ｉｎｃｏｎ
ｎｅｌから市販されているＩＮ９０９のようなニッケル
系合金またはその均等材料で形成する。さらに好ましく
は、センサーハウジングの材料の導電性は１．５％ＩＡ
ＣＳ以下である。上述したような材料を選択したとして
も、動作温度が８１５°Ｃ（１５００°Ｆ）以上の場合
はセンサーの中空部分１２２内に冷たい空気を導入する
のが好ましい。
【００１８】図４に示すように、駆動コイルのワイヤ１
１８はピックアップコイルのワイヤ１２０よりも大きな
直径を有し、ピックアップコイルのワイヤよりも円筒状
コア１０８に近い所に置くのが好ましい。侵透深さと感
度との間の最適のトレードオフを得るため、各コイルの
サイズを特定の用途に応じて注意深く選択する必要があ
る。大きなゲージのワイヤは小さなゲージのワイヤに比
べて大きな電流を運ぶことが可能であり、このため大き
なゲージのワイヤにより発生される電磁場の方がより大
きく遠い距離まで渦電流を誘導できる。しかしながら、
誘導される渦電流が発生する電磁場を感知するには小さ
いゲージのワイヤの方が大きな感度が得られるため好ま
しい。従って、燃焼タービンエンジンの回転部材の表面
欠陥をモニターするためには、駆動コイル１１６にはゲ
ージ２０−３０のワイヤを、ピックアップコイル１１４
にはゲージ１６−４０のワイヤを用いるのが好ましい。
１８はピックアップコイルのワイヤ１２０よりも大きな
直径を有し、ピックアップコイルのワイヤよりも円筒状
コア１０８に近い所に置くのが好ましい。侵透深さと感
度との間の最適のトレードオフを得るため、各コイルの
サイズを特定の用途に応じて注意深く選択する必要があ
る。大きなゲージのワイヤは小さなゲージのワイヤに比
べて大きな電流を運ぶことが可能であり、このため大き
なゲージのワイヤにより発生される電磁場の方がより大
きく遠い距離まで渦電流を誘導できる。しかしながら、
誘導される渦電流が発生する電磁場を感知するには小さ
いゲージのワイヤの方が大きな感度が得られるため好ま
しい。従って、燃焼タービンエンジンの回転部材の表面
欠陥をモニターするためには、駆動コイル１１６にはゲ
ージ２０−３０のワイヤを、ピックアップコイル１１４
にはゲージ１６−４０のワイヤを用いるのが好ましい。
【００１９】燃焼タービンエンジンにおいて、回転部材
の表面に割れが生じると、この割れは一般的に同じ方向
に進行することが分かっている。図５は回転部材６０の
上方に配置した渦電流センサー３０を示す。回転部材６
０は回転軸６２を中心として回転する。例えば、割れ６
４が点６６から点６８へ回転部材６０の表面上を進行す
るとする。コイルセンサーに２つの差動ピックアップコ
イルを用いる場合、回転部材６０の表面上に割れや他の
検出可能な異常が存在しない限りそれらの結合出力は０
レベルである。しかしながら、割れが生じると差動ピッ
クアップコイルの出力は０でなくなるため検出可能であ
る。回転部材の表面上の割れの進行状況を追跡する場
合、渦電流センサーに図３に示すように円筒状コア１０
８の軸に沿ってコイルセンサー１００，１０１のような
複数のコイルセンサーを順次配置するのが好ましい。こ
うすると、割れが進行するにつれて第１のコイルセンサ
ーが第１の位置でその割れを検出し、その後第２のコイ
ルセンサー１０１が第２の位置で検出し、このようにし
て使用する各コイルセンサーがその割れの進行を検出す
る。
の表面に割れが生じると、この割れは一般的に同じ方向
に進行することが分かっている。図５は回転部材６０の
上方に配置した渦電流センサー３０を示す。回転部材６
０は回転軸６２を中心として回転する。例えば、割れ６
４が点６６から点６８へ回転部材６０の表面上を進行す
るとする。コイルセンサーに２つの差動ピックアップコ
イルを用いる場合、回転部材６０の表面上に割れや他の
検出可能な異常が存在しない限りそれらの結合出力は０
レベルである。しかしながら、割れが生じると差動ピッ
クアップコイルの出力は０でなくなるため検出可能であ
る。回転部材の表面上の割れの進行状況を追跡する場
合、渦電流センサーに図３に示すように円筒状コア１０
８の軸に沿ってコイルセンサー１００，１０１のような
複数のコイルセンサーを順次配置するのが好ましい。こ
うすると、割れが進行するにつれて第１のコイルセンサ
ーが第１の位置でその割れを検出し、その後第２のコイ
ルセンサー１０１が第２の位置で検出し、このようにし
て使用する各コイルセンサーがその割れの進行を検出す
る。
【００２０】本発明の設計による渦電流センサーのもう
１つの利点は、２以上の所定の状態を同時的にモニター
できる点である。例えば、図２を参照すると、渦電流セ
ンサーはエアセパレータ１０の回転表面の上方にあるだ
けでなく、第１列のディスク１５の半径方向表面に隣接
して位置することが分かる。従って、渦電流センサーは
運転中の燃焼タービンの大きな振動に起因する第１列デ
ィスク１５の変位も検出できる。かくして、図３の渦電
流センサーにより電磁場１１０を誘導し検出することに
よって回転部材表面の割れをモニターすると共に電磁場
１１２を誘導し検出することによって回転部材の変位も
モニターすることができる。
１つの利点は、２以上の所定の状態を同時的にモニター
できる点である。例えば、図２を参照すると、渦電流セ
ンサーはエアセパレータ１０の回転表面の上方にあるだ
けでなく、第１列のディスク１５の半径方向表面に隣接
して位置することが分かる。従って、渦電流センサーは
運転中の燃焼タービンの大きな振動に起因する第１列デ
ィスク１５の変位も検出できる。かくして、図３の渦電
流センサーにより電磁場１１０を誘導し検出することに
よって回転部材表面の割れをモニターすると共に電磁場
１１２を誘導し検出することによって回転部材の変位も
モニターすることができる。
【００２１】図６及び７はオプションとして用いるコイ
ルシールドの２つの例を示す。状況にもよるが、電磁誘
導による電磁場の形成を制限したい場合がある。従っ
て、コイルシールド１０６を強磁性材料で形成すること
により電磁場がシールドを侵透して隣接の物体上に延び
ないようにするのが好ましい。例えば、図２に示すよう
に燃焼タービンエンジンに渦電流センサーを配置する場
合、センサーはエアセパレータ１０または第１列のディ
スク１５もしくはその両方をモニターするように用いら
れる。例えば、図７に示すようなコイルシールド１０６
はコイルセンサー１００全体を囲むため、コイルセンサ
ーの半径方向表面からのみ誘導磁場が延びて第１列ディ
スク１５の変位だけのモニターを可能にする。
ルシールドの２つの例を示す。状況にもよるが、電磁誘
導による電磁場の形成を制限したい場合がある。従っ
て、コイルシールド１０６を強磁性材料で形成すること
により電磁場がシールドを侵透して隣接の物体上に延び
ないようにするのが好ましい。例えば、図２に示すよう
に燃焼タービンエンジンに渦電流センサーを配置する場
合、センサーはエアセパレータ１０または第１列のディ
スク１５もしくはその両方をモニターするように用いら
れる。例えば、図７に示すようなコイルシールド１０６
はコイルセンサー１００全体を囲むため、コイルセンサ
ーの半径方向表面からのみ誘導磁場が延びて第１列ディ
スク１５の変位だけのモニターを可能にする。
【００２２】さらに、誘導磁場が通過する窓を小さくす
ることにより渦電流センサーの感度を改善するのが好ま
しい。即ち、エネルギーの集中度が大きくなるように構
成することが望ましい場合が多い。図６に示すＵ字形コ
イルシールド１０６は誘導磁場の窓を小さくしてセンサ
ーの総合感度を改善したコイルシールドの例である。し
かしながら、感度を改善するため窓を小さくすると走査
可能範囲が狭くなるというトレードオフが存在する。従
って、種々のコイルシールドの構成が可能であるが、各
用途につき感度と走査範囲との間のトレードオフを最大
にするように選択する必要がある。
ることにより渦電流センサーの感度を改善するのが好ま
しい。即ち、エネルギーの集中度が大きくなるように構
成することが望ましい場合が多い。図６に示すＵ字形コ
イルシールド１０６は誘導磁場の窓を小さくしてセンサ
ーの総合感度を改善したコイルシールドの例である。し
かしながら、感度を改善するため窓を小さくすると走査
可能範囲が狭くなるというトレードオフが存在する。従
って、種々のコイルシールドの構成が可能であるが、各
用途につき感度と走査範囲との間のトレードオフを最大
にするように選択する必要がある。
【００２３】図８は本発明の渦電流感知装置のブロック
図である。この装置では上述したような渦電流センサー
を用いるのが好ましくい。しかしながら、図８の装置に
は他のタイプの渦電流センサーを用いることもできる。
渦電流センサー２００のピックアップコイルが感知する
渦電流は適当な信号ケーブル２０１を介して出力され
る。従って、信号ケーブル２０１上の信号はピックアッ
プコイルが感知した渦電流に関連する大きさを有する。
図である。この装置では上述したような渦電流センサー
を用いるのが好ましくい。しかしながら、図８の装置に
は他のタイプの渦電流センサーを用いることもできる。
渦電流センサー２００のピックアップコイルが感知する
渦電流は適当な信号ケーブル２０１を介して出力され
る。従って、信号ケーブル２０１上の信号はピックアッ
プコイルが感知した渦電流に関連する大きさを有する。
【００２４】ＥＣＴ（渦電流検査）手段２０４は信号ケ
ーブル２０１を介して入力を受け取る。この検査手段２
０４は各チャンネルが意図する用途、モニターすべき回
転部材の動力学、モニターすべき状態及び多数の他の可
能な要因に従って別個に構成可能なマルチチャンネル装
置であるのが好ましい。このような検査手段はＺｅｔｅ
ｃ Ｉｎｃ．，Ｒｏｈｍａｎ Ｉｎｃ．，Ｎｏｒｔｅｃ
Ｉｎｃ．，Ｆｏｅｒｓｔｅｒ Ｉｎｃ．から市販され
ている。図３及び４に示す渦電流センサーを燃焼タービ
ンエンジンのエアセパレータの割れ及び及び第１列ディ
スクの変位のモニターに使用する場合、この検査手段２
０４は３つのチャンネルをもつように構成するのが好ま
しい。チャンネル１として示す第１チャンネル２０６は
変位の検出に用いる。それぞれ２０８，２１０で示すチ
ャンネル２及び３はモニターされる回転部材表面上の割
れの形成を検出するために用いる。この好ましい実施例
では、チャンネル２が第１のコイルセンサー１００に、
またチャンネル３が第２のコイルセンサー１０１に対応
する。しかしながら、センサーのための意図した用途に
応じた特定の条件により任意の数のコイルセンサーを用
いることが可能である。
ーブル２０１を介して入力を受け取る。この検査手段２
０４は各チャンネルが意図する用途、モニターすべき回
転部材の動力学、モニターすべき状態及び多数の他の可
能な要因に従って別個に構成可能なマルチチャンネル装
置であるのが好ましい。このような検査手段はＺｅｔｅ
ｃ Ｉｎｃ．，Ｒｏｈｍａｎ Ｉｎｃ．，Ｎｏｒｔｅｃ
Ｉｎｃ．，Ｆｏｅｒｓｔｅｒ Ｉｎｃ．から市販され
ている。図３及び４に示す渦電流センサーを燃焼タービ
ンエンジンのエアセパレータの割れ及び及び第１列ディ
スクの変位のモニターに使用する場合、この検査手段２
０４は３つのチャンネルをもつように構成するのが好ま
しい。チャンネル１として示す第１チャンネル２０６は
変位の検出に用いる。それぞれ２０８，２１０で示すチ
ャンネル２及び３はモニターされる回転部材表面上の割
れの形成を検出するために用いる。この好ましい実施例
では、チャンネル２が第１のコイルセンサー１００に、
またチャンネル３が第２のコイルセンサー１０１に対応
する。しかしながら、センサーのための意図した用途に
応じた特定の条件により任意の数のコイルセンサーを用
いることが可能である。
【００２５】図１及び２に示すように、燃焼タービンエ
ンジンのエアセパレータの割れ及び第１列のディスクの
変位を検出するためこの渦電流感知装置を利用する場
合、検査手段のチャンネルは計算可能な周波数により画
定することができる。例えば、エアセパレータの表面の
割れを考える。エアセパレータは直径ほぼ１．３２ｍ
（５２インチ）、回転速度約３６００ｒｐｍ（毎秒６０
回転）である。従って、エアセパレータの表面は毎秒ほ
ぼ２５０ｍ（９８００インチ）（周囲の長さ５２πイン
チ×毎秒６０回転）の速度で渦電流センサーを通過す
る。プローブの視野が（例えば図６に示すＵ字形コイル
シールドを使用して）長さほぼ１．３ｃｍ（０．５イン
チ）の検出用窓を有する場合、１．３ｃｍ（０．５イン
チ）の回転表面がプローブの検出用窓の始点から終点に
移動するのに約５０マイクロ秒かかる。従って、この特
定の用途では、プローブの視野で検出される割れは２０
ＫＨｚの特性周波数（５０マイクロ秒の逆数）を有す
る。このような場合、チャンネル２及び３の検査手段の
選択可能なフィルターのパラメータから２０ＫＨｚのバ
ントパスフィルターを選択する。第１列のディスクの変
位または振動を検出する特性周波数は、好ましくは６０
Ｈｚである。モニターすべき各状態の特性周波数を決定
するには同様な分析法を用いる。チャンネル１の検査手
段の選択可能なフィルターパラメータから約６０Ｈｚの
中心周波数をもつバンドパスフィルターかまたは６０Ｈ
ｚの周りにカットオフ周波数を有するローパスフィルタ
ーを選択する。
ンジンのエアセパレータの割れ及び第１列のディスクの
変位を検出するためこの渦電流感知装置を利用する場
合、検査手段のチャンネルは計算可能な周波数により画
定することができる。例えば、エアセパレータの表面の
割れを考える。エアセパレータは直径ほぼ１．３２ｍ
（５２インチ）、回転速度約３６００ｒｐｍ（毎秒６０
回転）である。従って、エアセパレータの表面は毎秒ほ
ぼ２５０ｍ（９８００インチ）（周囲の長さ５２πイン
チ×毎秒６０回転）の速度で渦電流センサーを通過す
る。プローブの視野が（例えば図６に示すＵ字形コイル
シールドを使用して）長さほぼ１．３ｃｍ（０．５イン
チ）の検出用窓を有する場合、１．３ｃｍ（０．５イン
チ）の回転表面がプローブの検出用窓の始点から終点に
移動するのに約５０マイクロ秒かかる。従って、この特
定の用途では、プローブの視野で検出される割れは２０
ＫＨｚの特性周波数（５０マイクロ秒の逆数）を有す
る。このような場合、チャンネル２及び３の検査手段の
選択可能なフィルターのパラメータから２０ＫＨｚのバ
ントパスフィルターを選択する。第１列のディスクの変
位または振動を検出する特性周波数は、好ましくは６０
Ｈｚである。モニターすべき各状態の特性周波数を決定
するには同様な分析法を用いる。チャンネル１の検査手
段の選択可能なフィルターパラメータから約６０Ｈｚの
中心周波数をもつバンドパスフィルターかまたは６０Ｈ
ｚの周りにカットオフ周波数を有するローパスフィルタ
ーを選択する。
【００２６】検査手段２０４の出力は１または２以上の
ろ波アナログ信号であり、出力の数は検査手段２０４が
用いるチャンネルの数に相当する。アナログ−デジタル
コンバータ２１２，２１４は検査手段２０４のアナログ
出力を適当なプロセッサ２５０へのデジタル信号入力に
変換する。好ましい実施例では、チャンネル２及び３に
関連するデジタル信号をプロセッサ２５０により構築さ
れる欠陥診断手段２１８により分析する。同様に、チャ
ンネル１に関連するデジタル信号を変位診断手段２１６
により分析する。欠陥や変位が検出されない限りこれら
の手段は２２０の所で引き続きこれらの状態をモニター
する。しかしながら、重大な欠陥或いは変位が見つかる
と、２２２の所でこれらの手段を手動で停止させるか或
いはソフトウエア制御により自動的に停止させることが
できる。
ろ波アナログ信号であり、出力の数は検査手段２０４が
用いるチャンネルの数に相当する。アナログ−デジタル
コンバータ２１２，２１４は検査手段２０４のアナログ
出力を適当なプロセッサ２５０へのデジタル信号入力に
変換する。好ましい実施例では、チャンネル２及び３に
関連するデジタル信号をプロセッサ２５０により構築さ
れる欠陥診断手段２１８により分析する。同様に、チャ
ンネル１に関連するデジタル信号を変位診断手段２１６
により分析する。欠陥や変位が検出されない限りこれら
の手段は２２０の所で引き続きこれらの状態をモニター
する。しかしながら、重大な欠陥或いは変位が見つかる
と、２２２の所でこれらの手段を手動で停止させるか或
いはソフトウエア制御により自動的に停止させることが
できる。
【００２７】図９は燃焼タービンのエアセパレータのよ
うな回転部材表面の欠陥をモニターする本発明の好まし
い実施例による診断手段２１８のブロック図である。検
査手段のチャンネル２及び３に関連するデジタル入力２
６０及び２６２はそれぞれしきい検出器２６４，２６６
のそれぞれの入力に加える。しきい検出器２６４，２６
６はデジタル入力２６０及び２６２の大きさを所定のし
きい値と比較する。ろ波出力の一方または両方がしきい
値を越えると欠陥存在の可能性が検出される。従って、
しきい値は多数の要因（例えばデジタル入力２６０，２
６２のＳＮ比）に基づいて決定されるが、よく知られて
いるように最大の検出確率と最小の誤アラーム確率とを
バランスさせるように選択しなければならない。
うな回転部材表面の欠陥をモニターする本発明の好まし
い実施例による診断手段２１８のブロック図である。検
査手段のチャンネル２及び３に関連するデジタル入力２
６０及び２６２はそれぞれしきい検出器２６４，２６６
のそれぞれの入力に加える。しきい検出器２６４，２６
６はデジタル入力２６０及び２６２の大きさを所定のし
きい値と比較する。ろ波出力の一方または両方がしきい
値を越えると欠陥存在の可能性が検出される。従って、
しきい値は多数の要因（例えばデジタル入力２６０，２
６２のＳＮ比）に基づいて決定されるが、よく知られて
いるように最大の検出確率と最小の誤アラーム確率とを
バランスさせるように選択しなければならない。
【００２８】検出確率を最大にするためには、ピックア
ップコイルのサンプリングレートを最大にする必要があ
る。ピックアップコイルの出力は、渦電流センサーの駆
動コイルを駆動する交流電流の周波数に等しいレートで
有効にサンプリングできる。従って、可能な限り高い周
波数の交流電流の使用が好ましい。例えば、上述したよ
うな燃焼タービンエンジンに用いる渦電流センサーが２
００ＫＨｚの動作周波数をもつ場合、エアセパレータ表
面を５μ秒或いは約１．２μｍ（０．０５インチ）（毎
秒９８００インチ×５μ秒）ごとにモニターすることが
可能である。特定の用途に応じて、動作周波数を１ＭＨ
ｚに増加させて所望の感度（ほぼ０．０１インチ）を得
るようにする必要があろう。
ップコイルのサンプリングレートを最大にする必要があ
る。ピックアップコイルの出力は、渦電流センサーの駆
動コイルを駆動する交流電流の周波数に等しいレートで
有効にサンプリングできる。従って、可能な限り高い周
波数の交流電流の使用が好ましい。例えば、上述したよ
うな燃焼タービンエンジンに用いる渦電流センサーが２
００ＫＨｚの動作周波数をもつ場合、エアセパレータ表
面を５μ秒或いは約１．２μｍ（０．０５インチ）（毎
秒９８００インチ×５μ秒）ごとにモニターすることが
可能である。特定の用途に応じて、動作周波数を１ＭＨ
ｚに増加させて所望の感度（ほぼ０．０１インチ）を得
るようにする必要があろう。
【００２９】所定のしきい値を越えない限り、２２０で
モニターが継続される。しかしながら、しきい検出器２
６４または２６６のいずれかが欠陥を検出すると、好ま
しくは診断ソフトウエアである評価手段２７０がしきい
検出器２６４，２６６のしきい値を越えたろ波出力を分
析する。例えば、回転部材の表面に割れが発生すると、
その割れが燃焼タービンエンジンの動作にとって重大で
ある可能性がある。さらに詳細には、もしその割れがあ
る長さに成長すると、燃焼タービンエンジンを安全のた
め或いは欠陥部品の交換のため運転停止する必要があろ
う。或いは、その欠陥はその大きさから見て重大とは考
えられないであろうが、割れの成長速度が大きくて燃焼
タービンエンジンの運転停止が必要と考えられる場合が
あろう。欠陥をモニターするため少なくとも２つのチャ
ンネルを用いることにより、この場合は割れである欠陥
部の大きさだけでなくその成長速度をろ波出力が所定の
しきい値を越える時間と回数を分析することによって判
定することが可能であることが分かる。かくして、評価
手段２７０は割れの長さまたは成長速度を測定してその
データを燃焼タービンエンジンの運転停止を必要とする
条件に基づく所定の標準値と比較する。
モニターが継続される。しかしながら、しきい検出器２
６４または２６６のいずれかが欠陥を検出すると、好ま
しくは診断ソフトウエアである評価手段２７０がしきい
検出器２６４，２６６のしきい値を越えたろ波出力を分
析する。例えば、回転部材の表面に割れが発生すると、
その割れが燃焼タービンエンジンの動作にとって重大で
ある可能性がある。さらに詳細には、もしその割れがあ
る長さに成長すると、燃焼タービンエンジンを安全のた
め或いは欠陥部品の交換のため運転停止する必要があろ
う。或いは、その欠陥はその大きさから見て重大とは考
えられないであろうが、割れの成長速度が大きくて燃焼
タービンエンジンの運転停止が必要と考えられる場合が
あろう。欠陥をモニターするため少なくとも２つのチャ
ンネルを用いることにより、この場合は割れである欠陥
部の大きさだけでなくその成長速度をろ波出力が所定の
しきい値を越える時間と回数を分析することによって判
定することが可能であることが分かる。かくして、評価
手段２７０は割れの長さまたは成長速度を測定してその
データを燃焼タービンエンジンの運転停止を必要とする
条件に基づく所定の標準値と比較する。
【００３０】例えば、図３に示すコイルセンサー１００
及び１０１が図４に示すように割れの発生が予想される
回転表面の上方であってその端縁部から約５ｃｍ（２イ
ンチ）及び１０ｃｍ（４インチ）のところに位置すると
仮定する。また、例示の目的で、割れの長さが約１０ｃ
ｍ（４インチ）を越えると重大な状況であると仮定す
る。割れがしきい検出器２６６により検出された場合、
割れが少なくとも長さ１０ｃｍ（４インチ）と判定され
るとその状態は重大な状態であると判断される。或い
は、割れの成長速度が毎時約５ｃｍ（２インチ）以上の
場合重大な状態であると仮定する。その場合、先ずしき
い検出器２６４が割れを検出し、その後２時間以内にし
きい検出器２６６が検出した場合、割れの成長速度は毎
時５ｃｍ（２インチ）よりも大きいかそれに等しいから
重大であると判定されるであろう。
及び１０１が図４に示すように割れの発生が予想される
回転表面の上方であってその端縁部から約５ｃｍ（２イ
ンチ）及び１０ｃｍ（４インチ）のところに位置すると
仮定する。また、例示の目的で、割れの長さが約１０ｃ
ｍ（４インチ）を越えると重大な状況であると仮定す
る。割れがしきい検出器２６６により検出された場合、
割れが少なくとも長さ１０ｃｍ（４インチ）と判定され
るとその状態は重大な状態であると判断される。或い
は、割れの成長速度が毎時約５ｃｍ（２インチ）以上の
場合重大な状態であると仮定する。その場合、先ずしき
い検出器２６４が割れを検出し、その後２時間以内にし
きい検出器２６６が検出した場合、割れの成長速度は毎
時５ｃｍ（２インチ）よりも大きいかそれに等しいから
重大であると判定されるであろう。
【００３１】評価手段２７０によりその状態が重大であ
ると判定された後、欠陥の診断手段は自動運転停止操作
２２２を始動させるのが好ましくい。さらに好ましい実
施例では、燃焼タービンの出力を低下させる前にその状
態を操作員がモニターできるように手動のオーバーライ
ド機能が設ける。例えば、遠隔のパソコン（ＰＣ）２７
４を設けて、訓練を受けた技術者またはエンジニアがそ
のデータを評価することにより運転停止操作２２２を始
動すべきか否かを判定できるようにする。遠隔のパソコ
ン２７４は評価手段２７０からその状態が重大なものか
或いは日常的なものと判定されたかを示す入力２７１を
受信する。好ましい実施例において、評価手段２７０は
また、ろ波信号の特性や診断ソフトウエアが発生する他
のデータ、例えばその欠陥の現在の大きさ、現在の成長
速度等を表わすデータ２７３を出力する。さらに好まし
い実施例において、振動データ、温度変化、燃料状況、
或いはモニター中の状態に影響を与える可能性のある任
意の他の要因のような外部要因を適当な外部ソースから
遠隔のパソコン２７４へ入力として加えるようにしても
よい。
ると判定された後、欠陥の診断手段は自動運転停止操作
２２２を始動させるのが好ましくい。さらに好ましい実
施例では、燃焼タービンの出力を低下させる前にその状
態を操作員がモニターできるように手動のオーバーライ
ド機能が設ける。例えば、遠隔のパソコン（ＰＣ）２７
４を設けて、訓練を受けた技術者またはエンジニアがそ
のデータを評価することにより運転停止操作２２２を始
動すべきか否かを判定できるようにする。遠隔のパソコ
ン２７４は評価手段２７０からその状態が重大なものか
或いは日常的なものと判定されたかを示す入力２７１を
受信する。好ましい実施例において、評価手段２７０は
また、ろ波信号の特性や診断ソフトウエアが発生する他
のデータ、例えばその欠陥の現在の大きさ、現在の成長
速度等を表わすデータ２７３を出力する。さらに好まし
い実施例において、振動データ、温度変化、燃料状況、
或いはモニター中の状態に影響を与える可能性のある任
意の他の要因のような外部要因を適当な外部ソースから
遠隔のパソコン２７４へ入力として加えるようにしても
よい。
【００３２】別の好ましい実施例において、１名或いは
２名以上のエンジニア２８０が遠隔の診断センター２７
８から燃焼タービンエンジンの動作をモニターできるよ
うにしてもよい。この好ましい実施例では、重大と考え
られる状態が検出されると診断センター２７８で警報を
鳴らすようにしてもよい。診断センター２７８に設ける
診断用パソコン２７６は評価手段２７０がしきい検出器
２６４，２６６からの出力を分析した後でデータ２７３
の受信を開始する。その状態が日常的であると判定され
た場合、エンジニア２８０が運転停止操作２２２を始動
させるオプションを設けるようにするのが好ましい。同
様に、その状態が重大であると判定された場合、エンジ
ニア２８０がデータ２７３に応じて２２０に示すように
動作を条件次第で継続させる決定を行うオプションを設
けるようにするのが好ましい。
２名以上のエンジニア２８０が遠隔の診断センター２７
８から燃焼タービンエンジンの動作をモニターできるよ
うにしてもよい。この好ましい実施例では、重大と考え
られる状態が検出されると診断センター２７８で警報を
鳴らすようにしてもよい。診断センター２７８に設ける
診断用パソコン２７６は評価手段２７０がしきい検出器
２６４，２６６からの出力を分析した後でデータ２７３
の受信を開始する。その状態が日常的であると判定され
た場合、エンジニア２８０が運転停止操作２２２を始動
させるオプションを設けるようにするのが好ましい。同
様に、その状態が重大であると判定された場合、エンジ
ニア２８０がデータ２７３に応じて２２０に示すように
動作を条件次第で継続させる決定を行うオプションを設
けるようにするのが好ましい。
【００３３】図１０は回転部材の変位をモニターする診
断手段の好ましい実施例を示すブロック図である。検査
手段２０４のチャンネル１に関連するデジタル入力信号
２８１はしきい検出器２８６の入力に加えられる。しき
い検出器２８６は本質的に、しきい検出器２６４及び２
６６に関して上述したように信号２８１が所定のしきい
値を越えるのを検出する作用を有する。好ましい実施例
では、デジタル入力信号２８１に対して高速フーリエ変
換２８２を施し、スペクトル分析手段２８４により分析
を行う。スペクトル分析は変位の特性の判定に有用であ
り、例えば、変位の原因を高速フーリエ変換２８２によ
り発生されるデータから確認することができる。
断手段の好ましい実施例を示すブロック図である。検査
手段２０４のチャンネル１に関連するデジタル入力信号
２８１はしきい検出器２８６の入力に加えられる。しき
い検出器２８６は本質的に、しきい検出器２６４及び２
６６に関して上述したように信号２８１が所定のしきい
値を越えるのを検出する作用を有する。好ましい実施例
では、デジタル入力信号２８１に対して高速フーリエ変
換２８２を施し、スペクトル分析手段２８４により分析
を行う。スペクトル分析は変位の特性の判定に有用であ
り、例えば、変位の原因を高速フーリエ変換２８２によ
り発生されるデータから確認することができる。
【００３４】しきい検出器２８６或いはスペクトル分析
手段２８４のいずれによっても変位が検出されない場
合、２２０においてモニターを継続させる。変位が検出
されると、そのデータをさらに分析してその変位が重大
か否かを判定する。評価手段２８８はしきい検出器２８
６及びスペクトル分析手段２８４からのデータを分析し
てその変位が重大であるか或いは日常的なものであるか
を判定する。
手段２８４のいずれによっても変位が検出されない場
合、２２０においてモニターを継続させる。変位が検出
されると、そのデータをさらに分析してその変位が重大
か否かを判定する。評価手段２８８はしきい検出器２８
６及びスペクトル分析手段２８４からのデータを分析し
てその変位が重大であるか或いは日常的なものであるか
を判定する。
【００３５】上述したように、特定の用途に応じて診断
センター２７８に遠隔のパソコン２７４、診断用パソコ
ン２７６或いはその両方を設けることにより訓練を受け
た操作員が評価手段２８８からのデータ出力２８９を独
立に評価できるようにするのが好ましい。また、外部要
因のインターフェイス２９０を設けることによりそのデ
ータが変位データ２８９に何等かの影響を及ぼす可能性
のある場合、適当な外部ソースからのそれらの付加的デ
ータを考慮するのが好ましい。
センター２７８に遠隔のパソコン２７４、診断用パソコ
ン２７６或いはその両方を設けることにより訓練を受け
た操作員が評価手段２８８からのデータ出力２８９を独
立に評価できるようにするのが好ましい。また、外部要
因のインターフェイス２９０を設けることによりそのデ
ータが変位データ２８９に何等かの影響を及ぼす可能性
のある場合、適当な外部ソースからのそれらの付加的デ
ータを考慮するのが好ましい。
【００３６】
【図１】本発明の好ましい実施例の渦電流センサーが用
いられる燃焼タービンエンジンの横断面図。
いられる燃焼タービンエンジンの横断面図。
【図２】本発明の好ましい実施例の渦電流センサーが用
いられる図１の燃焼タービンエンジンの一部の拡大横断
面図。
いられる図１の燃焼タービンエンジンの一部の拡大横断
面図。
【図３】本発明の好ましい実施例による渦電流センサー
の軸方向断面図
の軸方向断面図
【図４】本発明の好ましい実施例による渦電流センサー
の一部を拡大して示す軸方向断面図。
の一部を拡大して示す軸方向断面図。
【図５】回転部材の表面上の割れをモニターするための
渦電流センサーの位置関係を示す図。
渦電流センサーの位置関係を示す図。
【図６】本発明の一実施例による渦電流センサーのＵ字
形コイルシールドの構成を示す図。
形コイルシールドの構成を示す図。
【図７】本発明の別の実施例による円筒状コイルシール
ドを示す図。
ドを示す図。
【図８】本発明の好ましい実施例による渦電流感知装置
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図９】本発明の好ましい実施例による欠陥の診断手段
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図１０】本発明の好ましい実施例による変位の診断手
段を示すブロック図である。
段を示すブロック図である。
５ ロータ １０ エアセパレータ １５ 第１列ディスク ３０ 渦電流センサー ４０ 支持・位置決め手段 ６０ 回転部材 １００ コイルセンサー １０２ センサーハウジング １０４ セラミック絶縁材 １０６ コイルシールド １０８ 円筒状コア １１４ ピックアップコイル １１６ 駆動コイル １１８ 駆動コイルのワイヤ １２０ ピックアップコイルのワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジョセフ メタラ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 マリ スビル エディンバーグ ドライブ 3817 (72)発明者 チャールズ クロウフォード ムーア アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ヒブ ス ファースト ストリート 53 ボック ス 41 (72)発明者 ポール ギュンター アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 マリ スビル タータン コート 4107 (72)発明者 オラン レロイ バーチュ アメリカ合衆国 フロリダ州 タイタスビ ル サウス ワシントン アヴェニュー 4747 ナンバー 144
Claims (17)
- 【請求項１】 回転部材のある環境内に配置され、回転
部材中に渦電流を誘導する少なくとも１つの駆動コイ
ル、及び回転部材に誘導された渦電流を感知して該渦電
流を示す出力を発生させる少なくとも１つピックアップ
コイルを有する渦電流センサーと、 少なくとも１つのピックアップコイルに結合されて該ピ
ックアップコイルの前記出力をろ波し、モニターすべき
回転部材の状態に関連する少なくとも１つのろ波出力を
発生する渦電流検査手段と、 渦電流検査手段に結合されて各ろ波出力を評価すること
により少なくとも回転部材の所定の状態が存在するか否
かの識別を行う診断手段とよりなることを特徴とする渦
電流感知装置。 - 【請求項２】 前記診断手段はさらに、 渦電流検査手段に結合されてろ波出力の任意のものが前
記所定の状態に関連する所定のしきい値を越えるのを検
出することによりしきい値を越えたことを示す出力を発
生するしきい検出手段と、 しきい検出手段に結合されて該検出手段からのしきい値
を越えたことを示す前記出力を分析することにより前記
所定の状態の重大性を判定する評価手段とを備えて成る
ことを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記評価手段は前記所定の状態の分析に
影響を与える外部要因に関連する入力を受けることを特
徴とする請求項２の装置。 - 【請求項４】 モニターすべき前記所定の状態は回転部
材の表面上の欠陥であることを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項５】 モニターすべき前記所定の状態は回転部
材の変位であることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項６】 渦電流センサーが１６５°Ｃ以上の温度
で作動することを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項７】 回転部材が燃焼タービンエンジンの一部
であり、燃焼タービンが運転中に前記所定の状態を実質
的にリアルタイムでモニターすることを特徴とする請求
項１の装置。 - 【請求項８】 渦電流センサーはさらに、 回転部材に誘導された渦電流を感知する別のピックアッ
プコイルを備え、 前記及び別のピックアップコイルは感知した渦電流を示
す単一出力を与えるように差動的に構成され、前記単一
出力は渦電流検査手段の入力に結合されることを特徴と
する請求項１の装置。 - 【請求項９】 前記駆動コイルと前記ピックアップコイ
ルは共に第１のコイルセンサーを構成し、 前記装置はさらに、 １つの駆動コイルと少なくとも１つのピックアップコイ
ルを有する少なくとも１つの第２コイルセンサーを具備
し、 前記第１及び第２のコイルセンサーは各コイルセンサー
が渦電流検査手段に出力を与えるように順次配置され、 前記渦電流検査手段は各コイルセンサーに対応する別個
のろ波出力を与え、 前記診断手段は各ろ波出力を評価することにより前記所
定の状態の進行を判定することを特徴とする請求項１の
装置。 - 【請求項１０】 渦電流感知装置を用いて回転部材をそ
の場でモニターする方法であって、 回転部材に渦電流を誘導し、 誘導された渦電流を検出し、 検出した渦電流を示す検出信号を発生させ、 検出信号をろ波してモニターすべき回転部材の所定の状
態を示すろ波信号を発生させ、 ろ波信号の大きさが所定のしきい値を越えるのを検出
し、 しきい値を越えるとろ波信号を分析して前記所定の状態
が回転部材に存在するか否かを判定することを特徴とす
る方法。 - 【請求項１１】 モニターすべき前記所定の状態が回転
部材における割れの形成であることを特徴とする請求項
１０の方法。 - 【請求項１２】 モニターすべき前記所定の状態が回転
部材の変位であることを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１３】 回転部材が燃焼タービンエンジンの一
部であることを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１４】 さらに、 前記所定の状態が存在すればその状態の重大性を判定
し、 その判定に基づいて燃焼タービンエンジンの運転停止を
始動することを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１５】 前記所定の状態が存在すればその状態
の重大性を判定し、その判定に基づいて遠隔の診断セン
ターで警報をトリガーすることを特徴とする請求項１０
の方法。 - 【請求項１６】 前記ろ波信号を示すデータへのアクセ
スが燃焼タービンエンジンから離れた遠隔のコンピュー
タで可能であり、 さらに、 前記所定の状態が存在すればその状態の重大性を判定
し、 前記遠隔のコンピュータから前記データを評価すること
により前記所定の状態をモニターすることを特徴とする
請求項１０の方法。 - 【請求項１７】 さらに、 前記所定の状態が存在すると判定された後その状態の進
行を分析することを特徴とする請求項１０の方法。
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|---|---|---|---|
| US08/203466 | 1994-02-28 | ||
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