JPH0829439A - Turbine monitoring instrument - Google Patents
Turbine monitoring instrumentInfo
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- JPH0829439A JPH0829439A JP16655994A JP16655994A JPH0829439A JP H0829439 A JPH0829439 A JP H0829439A JP 16655994 A JP16655994 A JP 16655994A JP 16655994 A JP16655994 A JP 16655994A JP H0829439 A JPH0829439 A JP H0829439A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、発電用タービンの回転
速度を測定する回転計、車室に対する伸び差を測定する
伸び差計、振動を測定する振動計などのタービン監視計
器の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvements in turbine monitoring instruments such as a tachometer for measuring the rotational speed of a turbine for power generation, an differential expansion meter for measuring the differential expansion with respect to a passenger compartment, and a vibrometer for measuring vibration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、タービンの監視計器としては、図
６（ａ）に示すように、タービンロータ１の回転計とし
て専用の電磁ピックアップ２が用いられ、この他に伸び
差計３や振動計４が併設されているが一般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a turbine monitoring instrument, a dedicated electromagnetic pickup 2 is used as a tachometer of a turbine rotor 1 as shown in FIG. 4 are installed side by side, but are common.
【０００３】伸び差計にはインダクタンス式と渦電流式
があるが、いずれも図６（ａ），（ｂ）に示すような構
成になっている。すなわち、タービンロータ１の回転軸
に垂直な面を有するフランジ５をロータに形成してあ
り、図６（ｂ）に示すように、フランジ５に対向して車
室（ステータ）側に伸び差計のコイル３ａを設置してい
る。また、振動計としては各種のものがあるが、いずれ
も振動測定専用に個別にセンサが設けられている。There are an inductance type and an eddy current type in the differential expansion meter, both of which are constructed as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). That is, a flange 5 having a surface perpendicular to the rotation axis of the turbine rotor 1 is formed on the rotor, and as shown in FIG. The coil 3a is installed. There are various types of vibrometers, and each of them has a separate sensor dedicated to vibration measurement.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の電磁ピックアッ
プ式の回転計では、当然のことながらロータ１回転当り
決められた数のパルスが出力されるだけであり、回転速
度のみしか測定できなかった。もっとも出力がパルスの
カウント値であるためアナログ量のようなドリフトの恐
れはなかった。In the conventional electromagnetic pick-up type tachometer, as a matter of course, only a predetermined number of pulses are output per one revolution of the rotor, and only the rotational speed can be measured. However, since the output is the pulse count value, there was no fear of drift like the analog amount.
【０００５】一方、併設される伸び差計や振動計は、出
力がアナログ量である上、周囲温度は勿論のことセンサ
の取付状態やセンサとアンプ間のケーブルのインピーダ
ンスなど多くの要因が出力値に影響するため、ドリフト
が大きな問題となっていた。On the other hand, the differential expansion meter and the vibrometer which are installed side by side have an analog output, and in addition to the ambient temperature, many factors such as the mounting condition of the sensor and the impedance of the cable between the sensor and the amplifier are output values. The drift was a big problem because it affects the.
【０００６】例えば、タービン回転中に伸び差や振動の
値が通常と異なる傾向を示した場合に、タービン自体の
挙動の変動によるものなのか、それともセンサがドリフ
トしたためなのかが分からない場合が多かった。しかも
その原因を切り分けるには、伸び差の場合は車室を開放
するという大がかりな操作が必要であったり、振動の場
合も別の振動計を新たに取り付けてみるなどの調査が必
要であり、多大な手間と労力、時間を要していた。For example, when the difference in elongation and the value of vibration tend to be different from normal values during turbine rotation, it is often difficult to tell whether it is due to fluctuations in the behavior of the turbine itself or because the sensor has drifted. It was Moreover, in order to isolate the cause, it is necessary to perform a large-scale operation of opening the vehicle compartment in the case of a difference in expansion, and in the case of vibration, a survey such as installing another vibrometer newly is necessary. It took a lot of time, effort, and time.
【０００７】そこで、本願第１の発明は、タービンの回
転数を安定して計測することは勿論、併設される伸び差
計や振動計の出力が正しいかどうかの診断機能を備えた
タービン監視計器を実現し、伸び差計や振動計の出力値
の妥当性に疑問が生じた場合でも容易にその診断を可能
ならしめることを目的とする。In view of the above, the first invention of the present application not only stably measures the rotational speed of the turbine, but also has a function of diagnosing whether or not the outputs of the differential expansion meter and the vibrometer attached to the turbine are correct. The purpose of this is to make it possible to easily diagnose even if the validity of the output value of the differential expansion meter or the vibrometer is questioned.
【０００８】また、本願第２の発明は、タービンの伸び
差計としても従来のようなドリフトの問題が本質的にな
く、さらに併せて回転数や振動も測定可能なタービン監
視計器を提供することを目的とする。Further, the second invention of the present application provides a turbine monitoring instrument which is essentially free from the problem of drift as in the case of a differential expansion meter of a turbine, and can also measure the rotational speed and the vibration. With the goal.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本願第１の発明のタービ
ン監視計器は、外周面の形状が円周方向に沿って半径は
２値で周期的に変化し且つ回転軸方向に沿って前記２値
の変化周期は変わることなく２値の割合いが変化するよ
うなタービンロータの一部分またはタービンロータに直
結した部材と、このタービンロータの一部分または直結
した部材の外周面に対向した変位計検出器とを備え、タ
ービンロータの回転数に加えてタービンロータの車室に
対する伸び差およびまたはタービンロータの軸振動をも
測定可能であることを特徴とする。In the turbine monitoring instrument of the first invention of the present application, the shape of the outer peripheral surface periodically changes along the circumferential direction with a binary radius, and along the rotational axis direction, the two A part of the turbine rotor or a member directly connected to the turbine rotor and a displacement gauge detector facing the outer peripheral surface of the part or the directly connected member of the turbine rotor such that the ratio of two values changes without changing the change cycle of the value In addition to the rotational speed of the turbine rotor, the expansion difference of the turbine rotor with respect to the passenger compartment and / or the axial vibration of the turbine rotor can be measured.
【００１０】また、本願第２の発明のタービン監視計器
は、外周面の形状が回転軸方向に半径は単調に変化しそ
の表面に少なくとも２本の溝または突起が形成され且つ
回転軸方向の各位置における回転軸に垂直な断面でみる
と回転軸中心から前記複数の溝または突起の相互間の角
度が単調に変化するようなタービンロータの一部分また
はタービンロータに直結した部材と、このタービンロー
タの一部分または直結した部材の外周面に対向した単数
または複数の変位計検出器とを備え、タービンロータの
車室に対する伸び差に加えてタービンロータの回転数お
よびまたはタービンロータの軸振動をも測定可能である
ことを特徴とする。Further, in the turbine monitoring instrument of the second invention of the present application, the shape of the outer peripheral surface changes monotonically in the radius in the direction of the rotation axis, and at least two grooves or protrusions are formed on the surface thereof, and each in the direction of the rotation axis. When viewed in a cross section perpendicular to the rotation axis at the position, a part of the turbine rotor or a member directly connected to the turbine rotor such that the angle between the plurality of grooves or protrusions monotonously changes from the rotation axis center, and the turbine rotor Equipped with one or more displacement gauge detectors facing the outer peripheral surface of a part or directly connected member, it is possible to measure the rotational speed of the turbine rotor and / or the axial vibration of the turbine rotor in addition to the expansion difference of the turbine rotor with respect to the vehicle interior. Is characterized in that.
【００１１】[0011]
【作用】本願第１の発明のタービン監視計器において
は、タービンロータの一部分またはタービンロータに直
結した部材の外周面の形状は、ロータ外周の一周分で変
位計検出器の出力に対して予め決まった数のパルスを出
力するので、このパルス数をカウントすることによって
タービンロータの回転数を測定することができる。In the turbine monitoring instrument of the first aspect of the present invention, the shape of the outer peripheral surface of a part of the turbine rotor or the member directly connected to the turbine rotor is predetermined with respect to the output of the displacement sensor for one round of the outer periphery of the rotor. Since the number of pulses is output, the number of revolutions of the turbine rotor can be measured by counting the number of pulses.
【００１２】また、変位計検出器とロータの一部分また
はロータに直結した部材とのロータ回転軸方向の相対位
置によってパルスのデューティ比が変化するので、パル
スのデューティ比を測定することによってタービンロー
タと車室の伸び差を測定することができる。しかもこの
伸び差測定の場合は変位計変換器の特性変化が測定に影
響しない。Further, the duty ratio of the pulse changes depending on the relative position of the displacement gauge detector and a part of the rotor or a member directly connected to the rotor in the direction of the rotor rotation axis. It is possible to measure the expansion difference of the passenger compartment. Moreover, in the case of this differential elongation measurement, the characteristic change of the displacement gauge converter does not affect the measurement.
【００１３】さらにまた、パルスの立ち上がりと立ち下
がりを除いた部分の波形を測定することによってロータ
の軸振動波形を測定することができる。Furthermore, the shaft vibration waveform of the rotor can be measured by measuring the waveform of the portion excluding the rising and falling edges of the pulse.
【００１４】本願第２の発明のタービン監視計器におい
ては、変位計検出器とロータとのロータ回転軸方向の相
対位置によって（溝または突起の部分を除けば）変位計
検出器とロータの一部分またはロータに直結した部材の
表面とのギャップが単調に変化するので、変位計検出器
の出力によってロータと車室の伸び差を測定することが
できる。In the turbine monitoring instrument according to the second aspect of the present invention, the displacement gauge detector and a part of the rotor or a portion of the rotor (except for the groove or the protrusion portion) are detected depending on the relative position of the displacement gauge detector and the rotor in the rotor rotation axis direction. Since the gap between the surface of the member directly connected to the rotor changes monotonously, the difference in expansion between the rotor and the vehicle interior can be measured by the output of the displacement gauge detector.
【００１５】さらに、変位計検出器とロータとのロータ
回転軸方向の相対位置によってロータ１回転の周期の中
に存在する複数のパルスの間隔の比率が変化するので、
この比率を測定することによってもロータと車室の伸び
差を測定することができる。しかもこの伸び差測定の場
合は変位計変換器の特性変化が伸び差測定に影響しな
い。Further, the ratio of the intervals of a plurality of pulses existing in one rotation cycle of the rotor changes depending on the relative position of the displacement gauge detector and the rotor in the direction of the rotor rotation axis.
The expansion difference between the rotor and the passenger compartment can also be measured by measuring this ratio. Moreover, in the case of this differential expansion measurement, the characteristic change of the displacement gauge converter does not affect the differential expansion measurement.
【００１６】また、タービンロータの一部分またはター
ビンロータに直結した部材の外周面の形状は、ロータの
回転一周分で変位計検出器の出力に対して予め決まった
数のパルスを出力するので、このパルス数をカウントす
ることによってローラの回転数を測定することができ
る。Further, the shape of the outer peripheral surface of a part of the turbine rotor or a member directly connected to the turbine rotor outputs a predetermined number of pulses with respect to the output of the displacement meter detector for one rotation of the rotor. The number of rotations of the roller can be measured by counting the number of pulses.
【００１７】さらにまた、パルスの立ち上がりと立ち下
がり部分を除いた波形を測定することによってロータの
軸振動波形を測定することができる。Furthermore, the shaft vibration waveform of the rotor can be measured by measuring the waveform excluding the rising and falling portions of the pulse.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面に示した実施例に基いて本願第１
の発明を説明する。図１に本願第１の発明のタービン監
視計器の一実施例を示す。タービンロータの一部分また
はタービンロータに直結した部材１１の外周面は以下の
ような形状になっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first embodiment of the present invention based on the embodiments shown in the drawings.
The invention will be described. FIG. 1 shows an embodiment of the turbine monitoring instrument of the first invention of the present application. A part of the turbine rotor or the outer peripheral surface of the member 11 directly connected to the turbine rotor has the following shape.
【００１９】（１）ロータの回転軸に対して垂直に切っ
た断面は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように歯
車状の形状をしており、タービンロータの回転軸を中心
とした半径Ｒ1の円筒表面１２とタービンロータの回転
軸を中心とした半径Ｒ2の円筒表面１３とが交互に配置
されている。この断面の形状は、前記回転軸を中心とし
た半径をｒ，基準半径からの角度をθとして次のような
関数で表される。(1) The cross section of the rotor taken perpendicularly to the rotation axis has a gear-like shape as shown in FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c). Cylindrical surfaces 12 with a radius R 1 about the axis and cylinder surfaces 13 with a radius R 2 about the rotation axis of the turbine rotor are arranged alternately. The shape of this cross section is represented by the following function, where r is the radius around the rotation axis and θ is the angle from the reference radius.
【００２０】[0020]
【数１】 図１の場合、Ｎ＝８，θ0＝４５°である。[Equation 1] In the case of FIG. 1, N = 8 and θ 0 = 45 °.
【００２１】（２）前記（１）項で説明した断面形状
は、ｋの値によって特徴づけられるが、タービンロータ
の回転軸方向の位置によって次のように変化する（図２
（ｂ），（ｃ）参照）。(2) The cross-sectional shape described in the item (1) is characterized by the value of k, but it changes as follows depending on the position of the turbine rotor in the rotation axis direction (FIG. 2).
(See (b) and (c)).
【００２２】タービンロータの回転軸方向の座標をｘと
して、With x being the coordinate of the turbine rotor in the direction of the rotation axis,
【数２】 図１に示すように変位計検出器１４は、上記形状のロー
タ外周面に対向して設置されているが、その位置は上記
ｘ座標で表すと、タービンロータの伸びに従って、[Equation 2] As shown in FIG. 1, the displacement gauge detector 14 is installed so as to face the outer peripheral surface of the rotor having the above-mentioned shape, and its position is represented by the above-mentioned x coordinate.
【数３】 から(Equation 3) From
【数４】 までの範囲に存在する。[Equation 4] Exists in the range up to.
【００２３】変位計検出器１４の出力は、変位計変換器
１５を介して１〜５ＶＤＣの直流電圧に変換され、変位
計変換器１５の出力は、波形記録装置１６に入力される
他、コンパレータ１７にも入力される。コンパレータ１
７の出力は、カウンタ１８に入力される他、２入力の論
理積回路１９の片側の入力にも入力される。論理積回路
１９の残りの入力には比較的周波数の高い（１０ｋＨ
ｚ）発振器２０の出力が入力され、論理積回路１９の出
力はカウンタ２１に入力される。The output of the displacement gauge detector 14 is converted into a direct current voltage of 1 to 5 VDC through the displacement gauge converter 15, and the output of the displacement gauge converter 15 is input to the waveform recording device 16 and a comparator. It is also input to 17. Comparator 1
The output of 7 is input to the counter 18 and also to one input of the 2-input AND circuit 19. The remaining input of the AND circuit 19 has a relatively high frequency (10 kHz).
z) The output of the oscillator 20 is input, and the output of the AND circuit 19 is input to the counter 21.
【００２４】次に、図１に示した実施例の作用を説明す
る。変位計検出器１４の出力は、対向するタービンロー
タの一部分またはタービンロータに直結した部材１１の
外周面が半径Ｒ1の円筒表面１２か半径Ｒ2の円筒表面１
３かのいずれであるかによって、測定すべきギャップが
２種類存在するため、基本的に２つの値をとる。例え
ば、対向面が１２の場合には２５％の出力となり、対向
面が１３の場合には７５％の出力となる。よって、変位
計変換器１５の出力は、対向面が１２の場合には２Ｖ、
１３の場合には４Ｖとなる。この出力波形例を図３
（ａ）に示す。コンパレータ１７は、この変位計変換器
１５の出力としきい値電圧ＶTHとを比較し、図３（ｂ）
のような波形を出力する。カウンタ１８は入力のプラス
のエッジでカウント動作するために、対向面が１２から
１３に変化する回数をカウントすることになる。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. The output of the displacement gauge detector 14 is the cylindrical surface 12 having a radius R 1 or the cylindrical surface 1 having a radius R 2 on the outer peripheral surface of a part of the turbine rotor or the member 11 directly connected to the turbine rotor, which faces each other.
Since there are two types of gaps to be measured depending on which of the three, basically two values are taken. For example, when the facing surface is 12, the output is 25%, and when the facing surface is 13, the output is 75%. Therefore, the output of the displacement gauge converter 15 is 2 V when the facing surface is 12,
In case of 13, it becomes 4V. This output waveform example is shown in FIG.
(A). The comparator 17 compares the output of the displacement gauge converter 15 with the threshold voltage V TH, and FIG.
Output a waveform like. Since the counter 18 counts at the plus edge of the input, it counts the number of times the facing surface changes from 12 to 13.
【００２５】図１の構成ではタービンロータが１回転す
ると変位計検出器１４の対向面はＮ回だけ１２から１３
に変化するため、カウンタ１８の１秒間のカウント数を
Ｍとすると、タービンロータの回転数は、６０×Ｍ／Ｎ
（ｒｐｍ）ということになる。すなわち、カウント１８
によってタービンロータの回転速度を測定することがで
きる。また、カウントのゲート時間をＴGとし、このＴG
の間のカウント値をＭとすると、毎分の回転数は、（Ｍ
×６０）／（ＴG×Ｎ）で表される。よって、例えばＴG
が５秒，Ｎが１２とすると、Ｍで毎分の回転数を直読で
きることになる。In the configuration of FIG. 1, when the turbine rotor makes one revolution, the opposing surface of the displacement gauge detector 14 is N times 12 to 13 times.
Therefore, assuming that the count number of the counter 18 per second is M, the rotation speed of the turbine rotor is 60 × M / N.
(Rpm). That is, count 18
The rotational speed of the turbine rotor can be measured by Also, the count gate time is T G, and this T G
If the count value between the two is M, the number of revolutions per minute is (M
X60) / ( TG * N). So, for example, T G
Is 5 seconds and N is 12, it is possible to directly read the revolutions per minute with M.
【００２６】また、２入力の論理積回路１９の片側の入
力には上記コンパレータ１７の出力が入力され、これが
「１」相当、すなわち変位計検出器１４の対向面が半径
Ｒ2の円筒表面１３であって変位計変換器の出力が７５
％である期間に、他方の入力である発振器２０の出力パ
ルスをカウンタ２１に伝え、カウンタ２１は結局変位計
検出器１４の対向面が１３である期間の発振器２０の出
力パルスをカウントすることとなる。発振器２０の出力
波形を図３（ｃ）に、論理積回路１９の出力波形を図３
（ｄ）に示す。タービンロータが１回転する期間をＴと
し、この間のカウンタ２１のカウント値をＮｃとする
と、（Ｎｃ／Ｔ）／１０ｋが対向側１３のデューティ
（すなわち、ｋ）ということになる。よって、Further, 2 on one side of the input of the AND circuit 19 inputs the output of the comparator 17 is input, which is "1" equivalent, i.e. displacement meter detector 14 facing surface of the radius R 2 of the cylindrical surface 13 And the output of the displacement gauge converter is 75
%, The output pulse of the oscillator 20 which is the other input is transmitted to the counter 21, and the counter 21 eventually counts the output pulse of the oscillator 20 during the period when the facing surface of the displacement sensor detector 14 is 13. Become. The output waveform of the oscillator 20 is shown in FIG. 3C, and the output waveform of the AND circuit 19 is shown in FIG.
It shows in (d). When the period during which the turbine rotor makes one rotation is T, and the count value of the counter 21 during this period is Nc, (Nc / T) / 10k is the duty (that is, k) of the opposing side 13. Therefore,
【数５】 からｘを求めることができ、すなわち、カウンタ２１に
よってタービンの伸び差を測定することができる。図３
（ｅ），（ｆ）に伸び差が変動したときのコンパレータ
１７の出力波形の変化の様子を示す。(Equation 5) X can be obtained, that is, the differential expansion of the turbine can be measured by the counter 21. FIG.
(E) and (f) show how the output waveform of the comparator 17 changes when the expansion difference changes.
【００２７】さらに、変位計検出器１４の対向面１２，
１３それぞれに対応した変位計変換器１５の出力の波
形、すなわち図３（ａ）のＶL，ＶH付近での振動波形
は、それぞれの対向面の振動波形を意味する。Further, the facing surface 12 of the displacement gauge detector 14,
The waveform of the output of the displacement gauge converter 15 corresponding to each 13, that is, the vibration waveform in the vicinity of V L and V H of FIG. 3A means the vibration waveform of each facing surface.
【００２８】上記の実施例では、カウンタ１８によって
タービンロータの回転速度を測定できることはもちろ
ん、カウンタ２１によってタービンロータの車室に対す
る伸び差を測定し、さらにまた変位計変換器１５の出力
でタービンロータの軸振動波形を測定することができ
る。すなわち、１個のタービン監視計器によって回転速
度計測以外に、別途設置される伸び差計，振動計の出力
妥当性の診断を実施することができることになる。特に
伸び差計については、しきい値電圧ＶTHで比較した後の
パルスのデューティで測定しているため、変換器のドリ
フトの影響を受けない測定が可能となる。In the above-described embodiment, the rotation speed of the turbine rotor can be measured by the counter 18, and the expansion difference of the turbine rotor with respect to the passenger compartment is measured by the counter 21, and the output of the displacement gauge converter 15 is also used to measure the turbine rotor. The shaft vibration waveform of can be measured. In other words, one turbine monitoring instrument can perform output validity diagnosis of a differential expansion meter and a vibrometer, which are separately installed, in addition to rotation speed measurement. In particular, the differential expansion meter is measured by the duty of the pulse after the comparison with the threshold voltage V TH , so that the measurement is not affected by the drift of the converter.
【００２９】なお、変位計は渦電流式の他、超音波式，
接触式（機械式）など方式は問わない。さらに言えば、
センサは変位計である必要もなく、タービンロータの一
部分またはタービンロータに直結した部材１１の外周面
のパターンを半径等の形状ではなく色などを用いれば、
光式のセンサでも同様のことが可能になる。In addition to the eddy current type displacement sensor, an ultrasonic type,
A method such as a contact type (mechanical type) does not matter. Furthermore,
The sensor does not have to be a displacement meter, and if the pattern of the outer peripheral surface of a part of the turbine rotor or the member 11 directly connected to the turbine rotor is not a shape such as a radius but a color or the like,
The same is possible with an optical sensor.
【００３０】次に、本願第２の発明を説明する。図４に
本願第２の発明のタービン監視計器の一実施例を示す。
タービンロータの一部分またはタービンロータに直結し
た部材３１の外周面３２は以下のような形状なってい
る。Next, the second invention of the present application will be described. FIG. 4 shows an embodiment of the turbine monitoring instrument of the second invention of the present application.
A part of the turbine rotor or the outer peripheral surface 32 of the member 31 directly connected to the turbine rotor has the following shape.
【００３１】（１）回転軸方向に半径が単調に変化す
る、すなわち円錐状になっている。(1) The radius changes monotonically in the direction of the rotation axis, that is, it has a conical shape.
【００３２】（２）表面に２本の溝３３がある。(2) There are two grooves 33 on the surface.
【００３３】（３）回転軸方向の各位置における回転軸
に垂直な断面でみると、回転軸中心から前記の２本の溝
３３相互間の角度が単調に変化する。(3) When viewed in a cross section perpendicular to the rotary shaft at each position in the rotary shaft direction, the angle between the two grooves 33 monotonously changes from the center of the rotary shaft.
【００３４】タービンロータの一部分またはタービンロ
ータに直結した部材３１外周面３２の上記パターンに対
向して変位計検出器（ギャップセンサ）３４が設置され
ている。A displacement gauge detector (gap sensor) 34 is installed so as to face a part of the turbine rotor or the above-mentioned pattern of the outer peripheral surface 32 of the member 31 directly connected to the turbine rotor.
【００３５】変位計検出器３４の出力は、変位計変換器
３５を介して１〜５ＶＤＣの直流電圧に変換され、変位
計変換器３５の出力は、波形記録装置３６に入力される
他、ハイパスフィルタ３７にも入力される。ハイパスフ
ィルタ３７の出力は、カウンタ３８に入力される他、フ
リップフロップ４１にも入力される。フリップフロップ
４１の非反転出力は、２入力論理積回路４２ａの片方の
入力に接続され、２入力論理積回路４２ａの他方の入力
には発振器４３の出力が接続されている。フリップフロ
ップ４１の反転出力は、２入力論理積回路４２ｂの片方
の入力に接続され、４２ｂの他方の入力には発振器４３
の出力が接続されている。The output of the displacement gauge detector 34 is converted into a direct current voltage of 1 to 5 VDC through the displacement gauge converter 35, and the output of the displacement gauge converter 35 is input to the waveform recording device 36 and also in the high-pass state. It is also input to the filter 37. The output of the high-pass filter 37 is input to the counter 38 and also to the flip-flop 41. The non-inverted output of the flip-flop 41 is connected to one input of the 2-input AND circuit 42a, and the output of the oscillator 43 is connected to the other input of the 2-input AND circuit 42a. The inverted output of the flip-flop 41 is connected to one input of the 2-input AND circuit 42b, and the oscillator 43 is connected to the other input of 42b.
The output of is connected.
【００３６】前記２入力論理積回路４２ａの出力は、カ
ウンタ４４ａに入力され、４２ｂの出力は、カウンタ４
４ｂに入力される。カウンタ４４ａと４４ｂの出力は共
に演算器（差の絶対値を算出）４５に入力される。そし
て演算器４５の出力は、伸び差指示計（Ｂ）４６に入力
される。また、変位計変換器３５の出力は、ローパスフ
ィルタ３９を介して伸び差指示計（Ａ）４０にも接続さ
れている。The output of the 2-input AND circuit 42a is input to the counter 44a, and the output of 42b is the counter 4.
4b is input. The outputs of the counters 44a and 44b are both input to a calculator (calculating the absolute value of the difference) 45. The output of the calculator 45 is input to the differential expansion indicator (B) 46. The output of the displacement gauge converter 35 is also connected to an expansion difference indicator (A) 40 via a low pass filter 39.
【００３７】次に、図４に示した実施例の作用を説明す
る。変位計検出器３４とタービンロータの一部分または
タービンロータに直結した部材３１とのロータ回転軸方
向の相対位置によって（溝の部分を除けば）変位計検出
器３４と３１表面とのギャップが単調に変化する。例え
ば、タービンロータの一部分またはタービンロータに直
結した部材３１に対する変位計検出器３４の位置がＸ1
の場合は、図５（ａ）に示す断面に対応してその右に図
示したような平均レベルの低い変位計出力波形を得る。
同様に位置がＸ2の場合は、図５（ｂ）のように平均レ
ベルは中位、位置Ｘ3の場合は、図５（ｃ）のように平
均レベルが高くなる。よって、変位計変換器３５の出力
に対してローパスフィルタ３９の出力は伸び差の関数と
なる。ギャップをＸに対して一次関数的に変化するよう
にしておけば、伸び差指示計（Ａ）４０で伸び差の指示
を行なうことが可能となる。また、変位計検出器３４を
間隔を大きく、例えば回転軸対称な位置に２個設置して
おけば、タービンロータ停止時に必ず一方は溝３３に対
向しないので、その検出器と外周面３２とのギャップを
測定することでタービンロータと車室との伸び差を停止
時に測定することもできる。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 4 will be described. The gap between the displacement gauge detector 34 and the surface of the displacement gauge 31 is monotonous depending on the relative position of the displacement gauge detector 34 and a part of the turbine rotor or the member 31 directly connected to the turbine rotor in the rotor rotation axis direction (excluding the groove portion). Change. For example, the position of the displacement gauge detector 34 with respect to a part of the turbine rotor or a member 31 directly connected to the turbine rotor is X 1
In the case of, a displacement gauge output waveform with a low average level is obtained as shown on the right of the cross section shown in FIG.
Similarly, when the position is X 2 , the average level is medium as shown in FIG. 5B, and when the position is X 3 , the average level is high as shown in FIG. 5C. Therefore, the output of the low-pass filter 39 is a function of the expansion difference with respect to the output of the displacement gauge converter 35. If the gap is changed in a linear function with respect to X, it becomes possible to indicate the difference in elongation by the difference in elongation indicator (A) 40. Further, if two displacement gauge detectors 34 are installed at large intervals, for example, at positions symmetrical about the rotation axis, one of them does not necessarily face the groove 33 when the turbine rotor is stopped, so that the detector and the outer peripheral surface 32 are By measuring the gap, it is also possible to measure the difference in expansion between the turbine rotor and the vehicle interior at the time of stop.
【００３８】また、変位計変換器３５の出力は、ハイパ
スフィルタ３７を通ると平均レベル変動のないパルス波
形のみが得られる。このパルスは、タービンロータの一
部分またはタービンロータに直結した部材３１の１回転
当り２パルスであるため、カウンタ３８では回転速度を
表示することができる。例えば、カウンタ３８のゲート
時間が３０秒であれば、毎分当りの回転数を直接指示す
ることになる。When the output of the displacement gauge converter 35 is passed through the high-pass filter 37, only a pulse waveform without an average level fluctuation is obtained. Since this pulse is two pulses per one rotation of the part of the turbine rotor or the member 31 directly connected to the turbine rotor, the counter 38 can display the rotation speed. For example, if the gate time of the counter 38 is 30 seconds, the number of revolutions per minute is directly indicated.
【００３９】さらに、ハイパスフィルタ３７のパルス出
力は、フリップフロップ４１を経て２分周される。この
フリップフロップ４１の出力の高レベルの部分の時間と
低レベルの部分の時間の差の絶対値は、変位計検出器３
４のＸ軸方向の位置によって単調に変化することにな
る。２入力論理積回路４２ａは、フリップフロップ４１
の出力の高レベルの期間だけ発振器４３の出力パルスを
通し、一方、論理積回路４２ｂは、フリップフロップ４
１の反転出力の高レベルの期間（すなわち、非反転出力
の低レベルの期間）だけ発振器４３の出力パルスを通
す。演算器４５ではタービンロータの一部分またはター
ビンロータに直結した部材３１の１周分についてカウン
タ４４ａと４４ｂの出力パルスの差の絶対値を演算し、
これが伸び差指示計（Ｂ）４６に指示されることにな
る。Further, the pulse output of the high pass filter 37 is divided by 2 through the flip-flop 41. The absolute value of the difference between the time of the high level portion and the time of the low level portion of the output of the flip-flop 41 is the displacement meter detector 3
It changes monotonically depending on the position of X in the X-axis direction. The 2-input AND circuit 42a includes a flip-flop 41
The output pulse of the oscillator 43 is passed only during the high level period of the output of the flip-flop 4
The output pulse of the oscillator 43 is passed only during the high level period of the inverted output of 1 (that is, the low level period of the non-inverted output). The calculator 45 calculates the absolute value of the difference between the output pulses of the counters 44a and 44b for a part of the turbine rotor or one round of the member 31 directly connected to the turbine rotor.
This is instructed by the elongation difference indicator (B) 46.
【００４０】また、変位計変換器３５の出力は、波形記
録装置３６にも入力され、ここでタービンロータの軸方
向振動波形を得ることができる。The output of the displacement gauge converter 35 is also input to the waveform recording device 36, where the axial vibration waveform of the turbine rotor can be obtained.
【００４１】上記の実施例では、伸び差指示計（Ａ）４
０によってタービンロータの車室に対する伸び差を測定
することが基本であるが、この値は変位計検出器３４や
変位計変換器３５の特性変化によって測定結果が直接影
響を受ける。しかし、伸び差は、伸び差指示計（Ｂ）４
６でも測定することができ、しかもこの値はパルスとい
うディジタル量の時間差に基づいて測定しているため、
変位計検出器，変位計変換器の特性に直接影響を受けな
い。よって、伸び差指示計（Ａ）４０の出力に疑問があ
る場合は、伸び差指示計（Ｂ）４６の値によってその妥
当性を判断することができる。要するに、単一のセンサ
を用いて２つの異なる原理で同時に伸び差を測定してい
るので、非常に信頼性の高い測定が可能となる。In the above embodiment, the differential expansion indicator (A) 4
It is basically necessary to measure the expansion difference of the turbine rotor with respect to the vehicle interior by 0, but this value is directly affected by the change in the characteristics of the displacement gauge detector 34 and the displacement gauge converter 35. However, the difference in elongation is the difference in elongation indicator (B) 4
6 can also be measured, and since this value is measured based on the time difference of digital quantity called pulse,
It is not directly affected by the characteristics of the displacement gauge detector and displacement gauge converter. Therefore, if the output of the elongation difference indicator (A) 40 is questionable, its validity can be judged by the value of the elongation difference indicator (B) 46. In short, since a single sensor is used to measure the difference in elongation at the same time by two different principles, it is possible to make a very reliable measurement.
【００４２】さらに、カウンタ３８では回転速度が測定
できる他、波形記録装置３６では軸振動も測定可能であ
る。Further, the counter 38 can measure the rotational speed, and the waveform recording device 36 can also measure the shaft vibration.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上詳述したように、本願第１の発明の
タービン監視計器によれば、変位計検出器に対向したタ
ービンロータの一部分またはタービンロータに直結した
部材の外周面の形状が円周方向に沿って半径は２値で周
期的に変化し且つ回転軸方向に沿って前記２値の変化周
期は変ることなく２値の割合いが変化するようになって
いるため、前記ロータの一部分またはロータに直結した
部材の外周の一周分で変位計検出器の出力に対して予め
決まった数のパルスを出力するので、このパルス数をカ
ウントすることによってタービンロータの回転数を測定
することができる。また、変位計検出器とロータの一部
分またはロータに直結した部材とのロータ回転軸方向の
相対位置によってパルスのデューティ比が変化するの
で、パルスのデューティ比を測定することによってター
ビンロータと車室の伸び差を測定でき、変位計変換器の
ドリフトの影響を受けない測定が可能となる。さらに、
パルスの立ち上がりと立ち下がりの部分を除いた波形を
測定することでロータの軸振動波形も測定できる。すな
わち、１個のタービン監視計器によって回転速度計測以
外に、別途設置される伸び差計，振動計の出力妥当性の
診断を実施することが可能となる。As described in detail above, according to the turbine monitoring instrument of the first invention of the present application, the shape of the outer peripheral surface of a part of the turbine rotor facing the displacement sensor or the member directly connected to the turbine rotor is circular. The radius changes cyclically in two values along the circumferential direction, and the ratio of the two values changes along the rotation axis direction without changing the change cycle of the two values. Since a predetermined number of pulses are output with respect to the output of the displacement gauge detector in a part or one round of the outer circumference of the member directly connected to the rotor, the number of revolutions of the turbine rotor should be measured by counting the number of pulses. You can Further, since the duty ratio of the pulse changes depending on the relative position in the rotor rotation axis direction between the displacement gauge detector and a part of the rotor or a member directly connected to the rotor, the duty ratio of the pulse is measured to measure the duty ratio of the turbine rotor and the vehicle interior. The difference in elongation can be measured, and the measurement is not affected by the drift of the displacement gauge converter. further,
The rotor shaft vibration waveform can also be measured by measuring the waveform excluding the rising and falling portions of the pulse. That is, it is possible to perform the output validity diagnosis of the differential expansion meter and the vibrometer separately installed, in addition to the rotation speed measurement, by one turbine monitoring instrument.
【００４４】本願第２の発明のタービン監視計器によれ
ば、変位計検出器に対向したタービンロータの一部分ま
たはタービンロータに直結した部材の外周面の形状が回
転軸方向に半径が単調に変化しその表面に少なくとも２
本の溝または突起が形成され且つ回転軸方向の各位置に
おける回転軸に垂直な断面でみると回転軸中心から前記
複数の溝または突起の相互間の角度が単調に変化するよ
うになっているため、変位計検出器とロータの一部分ま
たはロータに直結した部材とのロータ回転軸方向の相対
位置によって変位計検出器と対向したロータの一部分ま
たはロータに直結した部材の表面とのギャップが単調に
変化するので、変位計検出器の出力によってタービンロ
ータと車室の伸び差を測定できる。さらに、変位計検出
器とロータの一部分またはロータに直結した部材とのロ
ータ回転軸方向の相対位置によってロータ１回転の周期
の中に存在する複数のパルスの間隔の比率が変化するの
で、この比率を測定することによってもタービンロータ
と車室の伸び差を測定できる。しかもこの伸び差は、パ
ルスというディジタル量の時間差に基づいて測定してい
るため、変位計検出器，変位計変換器の特性変化の影響
を受れることがない。要するに単一のセンサを用いて２
つの異なる原理で同時に伸び差を測定しているので、非
常に信頼性の高い測定が可能となる。また、変位計検出
器の出力パルスをカウントすることでタービンロータの
回転速度を測定でき、パルスの立ち上がりと立ち下がり
の部分を除いたパルスの波形を測定することでタービン
ロータの軸振動も測定可能である。According to the turbine monitoring instrument of the second aspect of the present invention, the shape of the outer peripheral surface of a portion of the turbine rotor facing the displacement gauge detector or the member directly connected to the turbine rotor has a radius that monotonously changes in the rotational axis direction. At least 2 on its surface
A plurality of grooves or protrusions are formed, and when viewed in a cross section perpendicular to the rotation axis at each position in the rotation axis direction, the angle between the plurality of grooves or projections is monotonically changed from the center of the rotation axis. Therefore, the gap between the displacement sensor and the part of the rotor or the surface of the member directly connected to the rotor monotonically varies depending on the relative position of the displacement sensor and the member directly connected to the rotor in the direction of the rotor rotation axis. Since it changes, the expansion difference between the turbine rotor and the passenger compartment can be measured by the output of the displacement gauge detector. Furthermore, the ratio of the intervals of a plurality of pulses existing in one rotation cycle of the rotor changes depending on the relative position in the rotor rotation axis direction between the displacement sensor detector and a part of the rotor or a member directly connected to the rotor. The expansion difference between the turbine rotor and the passenger compartment can also be measured by measuring Moreover, since this expansion difference is measured based on the time difference of the digital amount of pulse, it cannot be affected by the characteristic change of the displacement gauge detector and the displacement gauge converter. 2 with a single sensor
Since the difference in elongation is measured at the same time by three different principles, it is possible to make a very reliable measurement. In addition, the rotation speed of the turbine rotor can be measured by counting the output pulses of the displacement gauge detector, and the shaft vibration of the turbine rotor can also be measured by measuring the pulse waveform excluding the rising and falling portions of the pulse. Is.
【図１】本願第１の発明のタービン監視計器の構成を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a turbine monitoring instrument of the first invention of the present application.
【図２】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１のタービ
ンロータの一部分あるいはタービンロータに直結した部
材の回転軸方向に垂直な断面の形状を示す図であり、図
２（ｂ），（ｃ）は図１のタービンロータの一部分ある
いはタービンロータに直結した部材の回転軸方向の異な
る位置での回転軸に垂直な断面の形状の違いを示す図で
ある。2 (a), (b) and (c) are views showing a shape of a cross section of a part of the turbine rotor of FIG. 1 or a member directly connected to the turbine rotor, the cross section being perpendicular to the rotation axis direction, 2 (b) and 2 (c) are views showing a difference in shape of a cross section perpendicular to the rotating shaft at a position different in the rotating shaft direction of a part of the turbine rotor of FIG. 1 or a member directly connected to the turbine rotor.
【図３】図３（ａ）は図１の変位計変換器の出力波形例
を示すタイムチャートであり、図３（ｂ）は図１のコン
パレータの出力波形を示すタイムチャートであり、図３
（ｃ）は図１の発振器の出力波形を示すタイムチャート
であり、図３（ｄ）は図１の論理積回路の出力波形を示
すタイムチャートであり、図３（ｅ）および図３（ｆ）
は伸び差が変動したときの図１のコンパレータの出力波
形の変化の様子を示すタイムチャートである。3 (a) is a time chart showing an output waveform example of the displacement gauge converter of FIG. 1, and FIG. 3 (b) is a time chart showing an output waveform of the comparator of FIG.
3C is a time chart showing the output waveform of the oscillator of FIG. 1, FIG. 3D is a time chart showing the output waveform of the AND circuit of FIG. 1, and FIG. 3E and FIG. )
3 is a time chart showing how the output waveform of the comparator of FIG. 1 changes when the expansion difference varies.
【図４】本願第２の発明のタービン監視計器の一実施例
の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a turbine monitoring instrument of the second invention of the present application.
【図５】図５（ａ）は図４の変位計検出器の位置がＸ1
である場合の変位計出力波形を示すタイムチャートであ
り、図５（ｂ）は図４の変位計検出器の位置がＸ2であ
る場合の変位計出力波形を示すタイムチャートであり、
図５（ｃ）は図４の変位計検出器の位置がＸ3である場
合の変位計出力波形を示すタイムチャートである。FIG. 5 (a) shows that the position of the displacement gauge detector of FIG. 4 is X 1
5 (b) is a time chart showing the displacement meter output waveform in the case of, and FIG. 5 (b) is a time chart showing the displacement meter output waveform in the case where the position of the displacement meter detector in FIG. 4 is X 2 .
FIG. 5C is a time chart showing a displacement meter output waveform when the position of the displacement meter detector of FIG. 4 is X 3 .
【図６】図６（ａ）は従来技術のタービン監視計器の構
成を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけ
る伸び差計の構成を示す側面図である。6 (a) is a perspective view showing the configuration of a turbine monitoring instrument of the related art, and FIG. 6 (b) is a side view showing the configuration of the differential expansion meter in FIG. 6 (a).
１１…タービンロータの一部分またはタービンロータに
直結した部材 １２…半径Ｒ1の円筒表面 １３…半径Ｒ2の円筒表面 １４…変位計検出器 １５…変位計変換器 １６…波形記録装置 １７…コンパレータ １８…カウンタ １９…論理積回路 ２０…発振器 ２１…カウンタ ３１…タービンロータの一部分またはタービンロータに
直結した部材 ３２…外周面 ３３…溝 ３４…変位計検出器 ３５…変位計変換器 ３６…波形記録装置 ３７…ハイパスフィルタ ３８…カウンタ ３９…ローパスフィルタ ４０…伸び差指示計（Ａ） ４１…フリップフロップ ４２ａ…２入力論理積回路 ４２ｂ…２入力論理積回路 ４３…発振器 ４４ａ…カウンタ ４４ｂ…カウンタ ４５…演算器 ４６…伸び差指示計（Ｂ）11 ... Part of turbine rotor or member directly connected to turbine rotor 12 ... Cylindrical surface with radius R 1 13 ... Cylindrical surface with radius R 2 14 ... Displacement meter detector 15 ... Displacement meter converter 16 ... Waveform recording device 17 ... Comparator 18 ... Counter 19 ... AND circuit 20 ... Oscillator 21 ... Counter 31 ... Part of turbine rotor or member directly connected to turbine rotor 32 ... Outer peripheral surface 33 ... Groove 34 ... Displacement gauge detector 35 ... Displacement gauge converter 36 ... Waveform recorder 37 ... High-pass filter 38 ... Counter 39 ... Low-pass filter 40 ... Differential expansion indicator (A) 41 ... Flip-flop 42a ... 2-input AND circuit 42b ... 2-input AND circuit 43 ... Oscillator 44a ... Counter 44b ... Counter 45 ... Operation Container 46 ... Differential expansion indicator (B)
Claims (2)
２値で周期的に変化し且つ回転軸方向に沿って前記２値
の変化周期は変わることなく２値の割合いが変化するよ
うなタービンロータの一部分またはタービンロータに直
結した部材と、このタービンロータの一部分または直結
した部材の外周面に対向した変位計検出器とを備え、タ
ービンロータの回転数に加えてタービンロータの車室に
対する伸び差およびまたはタービンロータの軸振動をも
測定可能であることを特徴とするタービン監視計器。1. The shape of the outer peripheral surface changes periodically along the circumferential direction with a binary radius, and along the rotational axis direction, the binary change rate does not change but the binary ratio changes. Such a part of the turbine rotor or a member directly connected to the turbine rotor, and a displacement gauge detector facing the outer peripheral surface of the part or the directly connected member of the turbine rotor, in addition to the rotational speed of the turbine rotor, A turbine monitoring instrument capable of measuring expansion difference with respect to a passenger compartment and / or shaft vibration of a turbine rotor.
に変化しその表面に少なくとも２本の溝または突起が形
成され且つ回転軸方向の各位置における回転軸に垂直な
断面でみると回転軸中心から前記複数の溝または突起の
相互間の角度が単調に形化するようなタービンロータの
一部分またはタービンロータに直結した部材と、このタ
ービンロータの一部分または直結した部材の外周面に対
向した変位計検出器とを備え、タービンロータの車室に
対する伸び差に加えてタービンロータの回転数およびま
たはタービンロータの軸振動をも測定可能であることを
特徴とするタービン監視計器。2. A cross section of the outer peripheral surface whose radius changes monotonically in the direction of the rotation axis and at least two grooves or protrusions are formed on the surface and which is perpendicular to the rotation axis at each position in the direction of the rotation axis A part of the turbine rotor or a member directly connected to the turbine rotor such that the angle between the plurality of grooves or projections is monotonically formed from the center of the rotation axis, and a part of the turbine rotor or the outer peripheral surface of the directly connected member A turbine monitoring instrument that is provided with the above displacement meter detector, and is capable of measuring not only the expansion difference of the turbine rotor with respect to the vehicle interior but also the rotational speed of the turbine rotor and / or the shaft vibration of the turbine rotor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16655994A JPH0829439A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Turbine monitoring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16655994A JPH0829439A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Turbine monitoring instrument |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829439A true JPH0829439A (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=15833513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16655994A Pending JPH0829439A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Turbine monitoring instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829439A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444450B1 (en) * | 2001-12-07 | 2004-08-16 | 현대자동차주식회사 | a testing method for turbo-charger whistle noise controlling of engine |
| JP2012163412A (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Nsk Ltd | Physical quantity measurement instrument for rotating member |
| JP2012177672A (en) * | 2011-02-04 | 2012-09-13 | Nsk Ltd | Physical amount measurement device for rotary machine |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP16655994A patent/JPH0829439A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100444450B1 (en) * | 2001-12-07 | 2004-08-16 | 현대자동차주식회사 | a testing method for turbo-charger whistle noise controlling of engine |
| JP2012163412A (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Nsk Ltd | Physical quantity measurement instrument for rotating member |
| JP2012177672A (en) * | 2011-02-04 | 2012-09-13 | Nsk Ltd | Physical amount measurement device for rotary machine |
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