JPH1130551A - Vane vibration-measuring apparatus - Google Patents

Vane vibration-measuring apparatus

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JPH1130551A
JPH1130551A JP18663897A JP18663897A JPH1130551A JP H1130551 A JPH1130551 A JP H1130551A JP 18663897 A JP18663897 A JP 18663897A JP 18663897 A JP18663897 A JP 18663897A JP H1130551 A JPH1130551 A JP H1130551A
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vibration
rotor
data
vane
blade
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JP18663897A
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Tadashi Yoshida
正 吉田
Yoshiaki Mitsuyama
慶明 満山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vane vibration-measuring apparatus that can measure vibrations highly accurately in a short time. SOLUTION: In the vane vibration-measuring apparatus, time series data 22 based on a rotary vane showing time series vibration information in a rotational direction for every vane are obtained on the basis of output results of a plurality of first electromagnetic sensors set via an equal distance on the stationary side opposite to a leading end part of the rotary vane and an output result of a second electromagnetic sensor set on the stationary side opposite to a base part of the rotary vane. The time series data 22 based on the vane for every rotary vane is processed by fast Fourier transform at an FFT operator 12. All resulting data 23-1-23-M are added at an adder 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種タービン、フ
ァンまたはポンプ等などに組み込まれている回転翼の振
動を解析するための翼振動計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blade vibration measuring device for analyzing the vibration of a rotor blade incorporated in various turbines, fans, pumps and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】蒸気タービン、ガスタービン、軸流ファ
ン、水車またはポンプなどの各種ターボ機械の研究、設
計開発および製造においては、製品の高性能化および高
信頼化のために、回転体などの内部構造物の振動を詳細
に把握する必要がある。このような要求に対し、近年、
磁石による電磁式センサを用いたり、レーザ、赤外線、
可視光線などを利用する光学的手法を用いることによ
り、回転体に直接接触することなく回転体の振動を計測
する非接触振動計測技術が開発されており、多くのター
ボ機械の振動計測に適用されている。例えば、電磁式セ
ンサを用いた非接触振動計測技術は、特願平5−229
477号や特願平6−217045号などに開示されて
いる。
2. Description of the Related Art In research, design, development, and manufacture of various turbomachines such as steam turbines, gas turbines, axial fans, water turbines, and pumps, in order to improve the performance and reliability of products, rotating bodies and the like are used. It is necessary to understand the vibration of the internal structure in detail. In response to such demands,
Use electromagnetic sensors with magnets, laser, infrared,
Non-contact vibration measurement technology that measures the vibration of a rotating body without directly contacting the rotating body by using an optical method that uses visible light etc. has been developed, and is applied to the vibration measurement of many turbomachines. ing. For example, a non-contact vibration measurement technology using an electromagnetic sensor is disclosed in Japanese Patent Application No. 5-229.
No. 477 and Japanese Patent Application No. 6-217045.

【0003】図8は、特願平6−217045号に示さ
れた翼振動計測装置であり、ロータ1の軸部と相対する
静止側に回転パルス検出器3を取り付け、回転翼52の
先端部と相対する静止側に等間隔に2n (n:正の整
数)個の電磁ピックアップ55を取り付け、回転翼52
の基部と相対する静止側に電磁ピックアップ54を取り
付けておき、エアノズルを回転翼52に向けてエアを投
入することにより、ロータ1を回転させて回転翼52を
加振し、このときの回転翼52の振動を計測するもので
ある。
FIG. 8 shows a blade vibration measuring device disclosed in Japanese Patent Application No. 6-217045, in which a rotary pulse detector 3 is mounted on a stationary side of the rotor 1 opposite to the shaft, and a tip of a rotary blade 52 is mounted. 2 n (n: positive integer) electromagnetic pickups 55 are attached at regular intervals on the stationary side opposite to
An electromagnetic pickup 54 is attached to the stationary side opposite to the base of the rotor, and air is injected toward the rotating blades 52 to rotate the rotor 1 to excite the rotating blades 52. 52 is to measure the vibration.

【0004】この場合、回転パルス検出器53、電磁ピ
ックアップ54,55の出力信号はそれぞれ一次処理装
置56に入力される。一時処理装置56は、回転パルス
検出器53の検出結果から回転翼52の回転数を求めて
表示する一方で、電磁ピックアップ54の検出結果から
回転翼52が翼ピッチ分だけ回転する時間を求め、電磁
ピックアップ55,54の検出結果から回転翼52の先
端部と基部との間の通過時間差を求めて、これらの結果
に基づいて回転翼52の回転方向の振動データを求めて
出力する。
In this case, the output signals of the rotation pulse detector 53 and the electromagnetic pickups 54 and 55 are input to a primary processing device 56, respectively. The temporary processing device 56 calculates and displays the number of rotations of the rotor 52 from the detection result of the rotation pulse detector 53, and calculates the time during which the rotor 52 rotates by the blade pitch from the detection result of the electromagnetic pickup 54, From the detection results of the electromagnetic pickups 55 and 54, the transit time difference between the tip and the base of the rotary wing 52 is determined, and based on these results, the vibration data in the rotational direction of the rotary wing 52 is determined and output.

【0005】このとき、2n 個の電磁ピックアップ55
はロータ51上の回転翼52が自身の近傍を順に通過し
たときの回転軸方向の振動を時系列的に出力しているた
め、一次処理装置56はこれに対応させて、ある電磁ピ
ックアップ55の近傍を各回転翼52が順に通過したと
きの回転方向の時系列的な振動データ(以下、センサ基
準の時系列データと称する)を電磁ピックアップ55の
数に対応させて2n 組出力している。
At this time, 2 n electromagnetic pickups 55
Output the time-series vibrations in the direction of the rotation axis when the rotor 52 on the rotor 51 sequentially passes in the vicinity of itself, so that the primary processing unit 56 2 n sets of time-series vibration data (hereinafter, referred to as sensor-based time-series data) in the rotation direction when each rotor 52 sequentially passes in the vicinity are output in accordance with the number of electromagnetic pickups 55. .

【0006】これら2n 組のセンサ基準の時系列データ
は、DMA(Direct Memory Access)転送を行うインタ
フェースを介して二次処理装置57に入力される。二次
処理装置57は、各種の振動解析をオンラインで行うた
めのものであり、図9に示されるように構成されてい
る。
The 2 n sets of sensor-based time-series data are input to the secondary processing unit 57 via an interface for performing DMA (Direct Memory Access) transfer. The secondary processing device 57 is for performing various types of vibration analysis online, and is configured as shown in FIG.

【0007】二次処理装置57では、まずデータ並べ換
え器61で一次処理装置56から入力された2n 組のセ
ンサ基準の時系列データ71に含まれる振動データを並
べ換えて、回転翼52の枚数分の翼基準の時系列データ
72として出力する。翼基準の時系列データ72とは、
ある回転翼52が2n 個の電磁ピックアップ55の近傍
を順に通過したときの振動データを時系列的に示したも
のである。
In the secondary processing device 57, first, the data reordering device 61 rearranges the vibration data included in the 2 n sets of sensor-based time-series data 71 input from the primary processing device 56, and reorders the data by the number of rotor blades 52. Is output as time-series data 72 based on the wing. The wing-based time-series data 72 is
The time series shows vibration data when a certain rotor 52 sequentially passes near 2 n electromagnetic pickups 55.

【0008】この後、適当な一枚の回転翼52をモニタ
して、その回転翼52に対応する翼基準の時系列データ
72に対してFFT演算器62で高速フーリエ変換を施
す。そして、この結果得られたデータ73に対して解析
器63で解析を行い、その解析結果をキャンベル線図、
トラッキング解析図、モード図などで示すと共に、回転
翼52の固有振動数を求める。図10は、このようにし
て得られたキャンベル線図の例であり、横軸は回転数、
右縦軸はハーモニクス、左縦軸は振動周波数を表してい
る。
Thereafter, a suitable one of the rotary blades 52 is monitored, and the FFT calculator 62 performs a fast Fourier transform on the blade-based time-series data 72 corresponding to the rotary blade 52. Then, the data 73 obtained as a result is analyzed by the analyzer 63, and the analysis result is represented by a Campbell diagram,
A natural frequency of the rotor 52 is obtained by showing a tracking analysis diagram, a mode diagram, and the like. FIG. 10 is an example of a Campbell diagram obtained in this manner, where the horizontal axis represents the number of rotations,
The right vertical axis represents harmonics, and the left vertical axis represents vibration frequency.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の翼振動計測装置では振動試験を行うとき、一枚の回転
翼をモニタして解析を行っていたが、その点が振動モー
ドのノード位置のときは振動振幅が零になって回転翼の
固有振動数が分からないことがある。しかも、ロータに
は一段の段列に数十枚の回転翼が装着されていることか
ら、振動振幅の大きい翼を一枚一枚探しながら解析する
には時間がかかるという問題があった。
As described above, in the conventional blade vibration measuring apparatus, when a vibration test is performed, one rotor is monitored and analyzed. At the position, the vibration amplitude becomes zero and the natural frequency of the rotor may not be known. In addition, since several tens of rotors are mounted on the rotor in one row, it takes time to perform analysis while searching for individual blades having a large vibration amplitude.

【0010】また、エアノズルでエアを投入することに
より回転翼を加振させていたが、加振力を増大させるた
めに投入するエアの量を増やすと、回転翼と空気との摩
擦熱で真空室内の雰囲気温度が上昇して設備が破壊され
るおそれがあった。そのため、従来の翼振動計測装置の
理論分解能が2μm程度であるのに対して、回転翼の振
動振幅は最大でも10μm程度となり、約5倍の計測精
度しか得られないという問題があった。本発明は、高精
度の振動計測を短時間で行うことができる翼振動計測装
置を提供することを目的とする。
In addition, the rotor is vibrated by injecting air with an air nozzle. However, if the amount of air to be supplied is increased in order to increase the exciting force, the frictional heat between the rotor and air causes a vacuum. There was a risk that the equipment would be destroyed due to an increase in the indoor atmosphere temperature. Therefore, while the theoretical resolution of the conventional blade vibration measuring device is about 2 μm, the vibration amplitude of the rotating blade is about 10 μm at the maximum, and there is a problem that only about five times the measurement accuracy can be obtained. An object of the present invention is to provide a blade vibration measuring device capable of performing high-precision vibration measurement in a short time.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は複数の回転翼の振動を非接触で計測する翼
振動計測装置において、回転翼の先端部と相対する静止
側に等間隔に取り付けられ、回転翼の先端部の回転軸方
向の振動を計測する複数の第1の振動計測手段と、回転
翼の基部と相対する静止側に取り付けられ、回転翼の基
部の回転軸方向の振動を計測する第2の振動計測手段
と、第1および第2の振動計測手段の計測結果に基づい
て、回転翼毎に回転方向の時系列的な振動情報を求める
手段と、この手段により求められた回転翼毎の振動情報
の全てに高速フーリエ変換を施す手段と、この手段によ
り得られた全てのフーリエ変換結果を加算する手段とを
備えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a blade vibration measuring device for measuring the vibration of a plurality of rotors in a non-contact manner. A plurality of first vibration measuring means for measuring vibration in the direction of the rotation axis of the tip of the rotor, and a plurality of first vibration measuring means attached to a stationary side opposite to the base of the rotor, and Second vibration measuring means for measuring vibration, means for obtaining time-series vibration information in the rotation direction for each rotor based on the measurement results of the first and second vibration measuring means, And a means for performing a fast Fourier transform on all of the obtained vibration information for each rotor, and a means for adding all the Fourier transform results obtained by the means.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
る翼振動計測装置の構成を示す図である。この翼振動計
測装置は、ロータ1の回転翼2の振動を非接触で計測す
るためのものであり、回転パルス検出器3、電磁ピック
アップ4,5、一次処理装置6および二次処理装置7に
よって構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a blade vibration measuring device according to one embodiment of the present invention. This blade vibration measuring device is for measuring the vibration of the rotor blade 2 of the rotor 1 in a non-contact manner, and includes a rotating pulse detector 3, electromagnetic pickups 4, 5, a primary processing device 6, and a secondary processing device 7. It is configured.

【0013】ロータ1には、その回転軸方向に沿って複
数段の翼列が設けられており、各段の翼列はロータ1の
円周方向に沿って等間隔にM枚の回転翼2を取り付けた
構成となっている。
The rotor 1 is provided with a plurality of stages of cascades along the direction of the rotation axis, and the cascade of each stage is composed of M rotating blades 2 at equal intervals along the circumferential direction of the rotor 1. Is attached.

【0014】ロータ1の軸部と相対する静止側には、1
個の回転パルス検出器3が取り付けられている。また、
回転翼52の基部と相対する静止側には、2個の電磁ピ
ックアップ4がロータ1の円周方向に沿って回転翼2の
翼ピッチの(k+0.5)倍(kは任意の正の定数)の
間隔で取り付けられ、さらに回転翼2の先端部と相対す
る静止側にはN個(N=2n :nは正の整数)の電磁ピ
ックアップ5がロータ1の円周方向に沿って等間隔に取
り付けられている。
On the stationary side facing the shaft of the rotor 1,
The rotation pulse detectors 3 are attached. Also,
On the stationary side opposite to the base of the rotor 52, two electromagnetic pickups 4 are arranged along the circumferential direction of the rotor 1 by (k + 0.5) times the blade pitch of the rotor 2 (k is an arbitrary positive constant). ), And N (N = 2 n : n is a positive integer) electromagnetic pickups 5 are provided along the circumferential direction of the rotor 1 on the stationary side facing the tip of the rotor 2. Installed at intervals.

【0015】この翼振動計測装置を用いて振動試験を行
う場合、従来と同様にエアノズルを回転翼2に向けてエ
アを投入し、ロータ1を回転させて回転翼52を加振し
て、そのときの回転翼52の振動を計測する。
When a vibration test is performed using this blade vibration measuring device, air is injected toward the rotating blades 2 as in the prior art, the rotor 1 is rotated, and the rotating blades 52 are vibrated. The vibration of the rotor 52 at that time is measured.

【0016】この場合、回転パルス検出器3は回転翼2
の1回転につき1個のパルスを一次処理装置6に出力す
る。2個の電磁ピックアップ4は、それぞれM枚の回転
翼2が自身の近傍を順に通過したとき、各回転翼2の基
部における回転軸方向の振動を検出し、その結果を振動
の大きさに比例した振幅で、回転翼2の枚数Mと回転数
に応じた周波数の時系列信号として出力する。また、N
個の電磁ピックアップ5も同様に、M枚の回転翼2が自
身の近傍を順に通過したとき、各回転翼2の先端部にお
ける回転軸方向の振動を検出し、その検出結果を振動の
大きさに比例した振幅で、回転翼2の枚数Mと回転数に
応じた周波数の時系列信号として出力する。
In this case, the rotating pulse detector 3 is a rotating blade 2
One pulse is output to the primary processing device 6 for one rotation of the. Each of the two electromagnetic pickups 4 detects the vibration in the rotation axis direction at the base of each of the rotors 2 when the M rotors 2 sequentially pass in the vicinity of itself, and compares the result with the magnitude of the vibration. With the amplitude thus set, it is output as a time series signal having a frequency corresponding to the number M of the rotating blades 2 and the number of rotations. Also, N
Similarly, when the M rotor blades 2 sequentially pass in the vicinity of themselves, each of the electromagnetic pickups 5 detects the vibration in the direction of the rotation axis at the tip end of each rotor blade 2 and determines the magnitude of the vibration. And outputs a time-series signal having a frequency corresponding to the number M of the rotating blades 2 and the number of rotations with an amplitude proportional to the number of rotating blades 2.

【0017】これらの回転パルス検出器3、電磁ピック
アップ4および電磁ピックアップ5の各出力信号は、そ
れぞれ一次処理装置6に入力される。一次処理装置6
は、これらの信号に基づいて回転翼2の回転方向の振動
データを求め、後述するN組のセンサ基準の時系列デー
タとして出力する。
The output signals of the rotation pulse detector 3, the electromagnetic pickup 4, and the electromagnetic pickup 5 are input to the primary processing device 6, respectively. Primary processing unit 6
Calculates vibration data in the rotational direction of the rotor 2 based on these signals, and outputs the data as time-series data based on N sets of sensors described later.

【0018】これらのセンサ基準の時系列データは、D
MA(Direct Memory Access)転送を行うインタフェー
スを介して二次処理装置7に入力され、この二次処理装
置7において各種振動解析がオンラインで行われる。以
下、一次処理装置6および二次処理装置7について詳細
に説明する。
The time series data based on these sensors is D
The data is input to the secondary processing device 7 via an interface that performs MA (Direct Memory Access) transfer, and various vibration analyzes are performed online in the secondary processing device 7. Hereinafter, the primary processing device 6 and the secondary processing device 7 will be described in detail.

【0019】図2は、一次処理装置6の具体的な構成を
示したブロック図である。同図に示されるように、この
一次処理装置6は計数器X、N個の計数器Y、N個の計
数器Z、計数器30、DMAコントローラ31、バッフ
ァ32を備えている。また、図示されていないクロック
信号発生器から数十から数百メガヘルツの基準クロック
信号が計数器X,Y,Zへそれぞれ供給されているもの
とする。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the primary processing device 6. As shown in the figure, the primary processing device 6 includes a counter X, N counters Y, N counters Z, a counter 30, a DMA controller 31, and a buffer 32. It is also assumed that a clock signal generator (not shown) supplies reference clock signals of several tens to several hundreds of megahertz to the counters X, Y, and Z, respectively.

【0020】ここで、この一次処理装置6に回転パルス
検出器2の出力信号A、2個の電磁ピックアップ4の各
出力信号B,B′、N個の電磁ピックアップ5の各出力
信号C1 〜CN が、図3に示されるようなタイミングチ
ャートに従って入力されたことを考える。なお、出力信
号B,B′,C1 〜CN は、図示されていない波形整形
回路を介して予め矩形波に整形しておくものとする。
Here, the output signal A of the rotation pulse detector 2, the output signals B and B 'of the two electromagnetic pickups 4 and the output signals C 1 to C of the N electromagnetic pickups 5 are supplied to the primary processing device 6. Consider that C N has been input according to a timing chart as shown in FIG. The output signal B, B ', C 1 ~C N is assumed to be shaped in advance rectangular wave through a waveform shaping circuit, not shown.

【0021】この場合、計数器30は出力信号Aに基づ
いて回転翼2の回転数T0 を求め、その結果をDMAコ
ントローラ31に出力する。また、この回転数T0 を適
当な表示装置に表示する。
In this case, the counter 30 determines the number of revolutions T 0 of the rotor 2 based on the output signal A, and outputs the result to the DMA controller 31. Further, this rotation speed T 0 is displayed on an appropriate display device.

【0022】計数器Xは、出力信号B,B′のいずれか
一方(ここでは出力信号B)をゲート信号としてクロッ
ク信号を計数することにより、出力信号B,B′のパル
スB1 ,B2 ,…,BM の周期T1 を求め、その結果を
計数器ZおよびDMAコントローラ31に出力する。計
数器Xの計数結果である周期T1 は、回転翼2が翼ピッ
チ分だけ回転する時間を示している。また、電磁ピック
アップ4が相対している回転翼2の基部では軸方向の変
動が少ないことから、この周期T1 は安定した値として
得られる。
The counter X counts a clock signal by using one of the output signals B and B '(here, the output signal B) as a gate signal, thereby generating pulses B 1 and B 2 of the output signals B and B'. , ..., determine the period T 1 of the B M, and outputs the result to the counter Z and the DMA controller 31. A cycle T 1 as a counting result of the counter X indicates a time during which the rotary blade 2 rotates by the blade pitch. Further, since the fluctuation in the axial direction is small at the base of the rotor 2 to which the electromagnetic pickup 4 is opposed, this period T 1 is obtained as a stable value.

【0023】計数器Yは、それぞれ出力信号C1 〜CN
と出力信号B,B′のいずれか一方とをゲート信号とし
てクロック信号を計数することにより、出力信号C1
Nの各パルスと出力信号B,B′のいずれか一方の各
パルスとの位相差ΔTC1〜ΔTCNを求め、その結果を計
数器Zに順次出力する。例えば、出力信号C1 が入力さ
れている図中最上段の計数器Yからは、出力信号C1
各パルスと出力信号B′の各パルスとの位相差ΔTC1
対する計数結果が時系列的に出力される。
The counter Y has output signals C 1 to C N , respectively.
And the output signal B, by counting the clock signal as one and the gate signal B ', the output signal C 1 ~
C N Each pulse of the output signal B of, obtains a phase difference ΔT C1 ~ΔT CN with any one of each pulse of B ', and sequentially outputs the result to the counter Z. For example, from the top counter Y in the figure to which the output signal C 1 is input, the counting result for the phase difference ΔT C1 between each pulse of the output signal C 1 and each pulse of the output signal B ′ is time-series. Is output to

【0024】ここで、計数器Yの計数結果である位相差
ΔTC1〜ΔTCNは、回転翼2が電磁ピックアップ4の近
傍を通過したときの先端部と基部との通過時間差を示し
ており、回転翼2の回転方向の振動の大きさに対応して
いる。また、各計数器Yはこの通過時間差が0になった
り、翼ピッチ分の時間差に近づかないように、出力信号
B,B′のいずれか一方を選択する。
Here, the phase differences ΔT C1 to ΔT CN , which are the counting results of the counter Y, indicate the transit time difference between the tip and the base when the rotor 2 passes near the electromagnetic pickup 4. This corresponds to the magnitude of vibration in the rotation direction of the rotary wing 2. Each counter Y selects one of the output signals B and B 'so that the transit time difference does not become zero or approaches the time difference corresponding to the blade pitch.

【0025】計数器Zは、それぞれ対応する計数器Yか
ら時系列的に入力される位相差ΔTC1〜ΔTCNを計数器
Xから入力される周期T1 で順次割り算することによ
り、回転翼2の回転方向の振動を示すN個の振動データ
Δθ1 〜ΔθN を翼ピッチに対する割合で順次求めて出
力する。求められた振動データΔθ1 〜ΔθN は、バッ
ファ32に一次的に蓄えられた後、DMAコントローラ
31によってタイミングを制御されて二次処理装置7に
DMA転送される。
The counter Z sequentially divides the phase differences ΔT C1 to ΔT CN input in time series from the corresponding counter Y by the period T 1 input from the counter X, thereby forming the rotor 2. N pieces of vibration data Δθ 1 ~Δθ N indicating the vibration in the rotational direction of the sequentially calculated output as a percentage of the blade pitch. The obtained vibration data Δθ 1 to Δθ N are temporarily stored in the buffer 32, and then DMA-transferred to the secondary processing device 7 with the timing controlled by the DMA controller 31.

【0026】この場合、二次処理装置6からは、ある電
磁ピックアップ5の近傍をM枚の回転翼2が順に通過し
たときの回転方向の時系列的な振動データ(以下、セン
サ基準の時系列データと称する)が電磁ピックアップ5
の個数Nに対応させてN組出力している。
In this case, from the secondary processing device 6, time-series vibration data in the rotation direction when the M rotor blades 2 pass sequentially in the vicinity of a certain electromagnetic pickup 5 (hereinafter referred to as a sensor-based time series). Data) is an electromagnetic pickup 5
N sets are output in accordance with the number N of.

【0027】これらN組のセンサ基準の時系列データ
は、振動解析装置としての二次処理装置7に入力され
る。二次処理装置7は、図4に示されるような構成であ
り、データ並べ換え器11、FFT演算器12、加算器
13、除算器14および解析器15を備えている。
These N sets of sensor-based time series data are input to a secondary processing device 7 as a vibration analysis device. The secondary processing device 7 has a configuration as shown in FIG. 4 and includes a data rearranger 11, an FFT calculator 12, an adder 13, a divider 14, and an analyzer 15.

【0028】二次処理装置7では、まずデータ並べ換え
器11においてN組のセンサ基準の時系列データ21を
構成する振動データを、ある回転翼2がN個の電磁ピッ
クアップ5の近傍を順に通過したときの時系列的な振動
データ(以下、翼基準の時系列データと称する)として
並べ換えて、M枚の回転翼2の各々に対応するM組の翼
基準の時系列データ22としてFFT演算器12に出力
する。
In the secondary processor 7, first, in the data reordering unit 11, a certain rotor 2 sequentially passes vibration data constituting the N sets of sensor-based time-series data 21 in the vicinity of the N electromagnetic pickups 5. The data is rearranged as time-series vibration data (hereinafter, referred to as blade-based time-series data), and the FFT calculator 12 generates M sets of blade-based time-series data 22 corresponding to each of the M rotating blades 2. Output to

【0029】FFT演算器12は、データ並べ換え器1
1から入力されたM組の翼基準の時系列データ22の全
てに対して高速フーリエ変換を施し、その結果得られた
M個のデータ23−1〜23−Mを加算器13に出力す
る。また、FFT演算器12は高速フーリエ変換の結果
得られたデータ23−1〜23−Mを一組の解析用デー
タ26として解析器15に出力する。
The FFT operation unit 12 includes the data reordering unit 1
The fast Fourier transform is performed on all of the M sets of wing-based time-series data 22 input from 1 and M data 23-1 to 23 -M obtained as a result are output to the adder 13. Further, the FFT calculator 12 outputs the data 23-1 to 23 -M obtained as a result of the fast Fourier transform to the analyzer 15 as a set of analysis data 26.

【0030】加算器13は、FFT演算器12から出力
されたデータ23−1〜23−Mを互いに足し合わせ、
除算器14はこの結果得られたデータ24をデータ数M
によって除算して、解析用データ25として解析器15
に出力する。すなわち、加算器13および除算器14に
より、データ23−1〜23−Mの平均値が解析用デー
タ25として求められる。
The adder 13 adds together the data 23-1 to 23-M output from the FFT operation unit 12,
The divider 14 converts the data 24 obtained as a result into the number of data M
By the analyzer 15 as analysis data 25.
Output to That is, the average value of the data 23-1 to 23 -M is obtained as the analysis data 25 by the adder 13 and the divider 14.

【0031】最後に、解析器15は除算器14から入力
された解析用データ25およびFFT演算器12から入
力された解析用データ26に基づいて回転翼2の振動を
解析し、その解析結果をモード図、キャンベル線図、ト
ラッキング解析図などによって示して適当な表示装置に
表示すると共に、回転翼2の固有振動数を求める。
Finally, the analyzer 15 analyzes the vibration of the rotor 2 based on the analysis data 25 input from the divider 14 and the analysis data 26 input from the FFT calculator 12, and analyzes the analysis result. It is shown by a mode diagram, a Campbell diagram, a tracking analysis diagram, etc., displayed on an appropriate display device, and the natural frequency of the rotor 2 is obtained.

【0032】この場合、解析器15では全ての翼基準の
時系列データ22を高速フーリエ変換した結果に基づい
て解析を行っている。特に、解析用データ25はM枚の
回転翼2に対応するデータ23−1〜23−Mの平均値
となっているので、回転翼2の振動そのものを示すデー
タが強調され、相対的に雑音成分が低減されているた
め、従来の翼振動計測装置のように一枚の回転翼に対応
する翼基準の時系列データをフーリエ変換して得られた
データに基づいて振動解析を行う場合と異なり、高精度
の解析を行うことができる。
In this case, the analyzer 15 analyzes the time-series data 22 based on the fast Fourier transform of all the wing-based data. In particular, since the analysis data 25 is an average value of the data 23-1 to 23 -M corresponding to the M rotor blades 2, the data indicating the vibration itself of the rotor blade 2 is emphasized, and the noise is relatively high. Because the component is reduced, unlike the conventional blade vibration measurement device, the vibration analysis is performed based on the data obtained by performing Fourier transform on the blade-based time series data corresponding to one rotor blade. , High-precision analysis can be performed.

【0033】例えば、図5は本実施形態によるキャンベ
ル線図の例を示しており、図10で示した従来の翼振動
計測装置によるキャンベル線図に比べて、データのばら
つきが遥かに少なくなり、回転翼の固有振動数に対応す
るデータが高精度に示されている。なお、同図において
横軸は回転数、右縦軸はハーモニクス、左縦軸は振動周
波数を表している。
For example, FIG. 5 shows an example of a Campbell diagram according to the present embodiment, and the variation in data is much smaller than that of the Campbell diagram using the conventional blade vibration measuring device shown in FIG. The data corresponding to the natural frequency of the rotor is shown with high accuracy. In the figure, the horizontal axis represents the rotation speed, the right vertical axis represents the harmonics, and the left vertical axis represents the vibration frequency.

【0034】また、図6は本実施形態によるトラッキン
グ解析図の例を示しており、(a)はロータ1の回転数
に対する回転翼2の振動の位相を表し、(b)は同じく
回転数に対する回転翼2の振動値を表している。この場
合、ハーモニクス10Hのときのデータが示されおり、
回転翼2の固有振動数に対応して回転数2848rpm
および2880rpmのデータがそれぞれ強調されてい
る。
FIGS. 6A and 6B show an example of a tracking analysis diagram according to the present embodiment. FIG. 6A shows the phase of the vibration of the rotor 2 with respect to the rotation speed of the rotor 1, and FIG. The vibration value of the rotor 2 is shown. In this case, data at the time of harmonics 10H is shown,
Rotation speed 2848 rpm corresponding to the natural frequency of rotor 2
And 2880 rpm, respectively, are highlighted.

【0035】さらに、図7は本実施形態によるモード図
の例を示しており、(a)は回転数が2879.4rp
mのときの10モード図、(b)は回転数が2847.
9rpmのときの9モード図である。なお、これらのモ
ード図は解析用データ26のみに基づいて作成すること
ができる。
FIG. 7 shows an example of a mode diagram according to the present embodiment, in which (a) shows a case where the number of rotations is 2879.4 rpm.
m, the 10 mode diagram, and FIG.
It is a 9-mode diagram at the time of 9 rpm. These mode diagrams can be created based only on the analysis data 26.

【0036】このように本実施形態の翼振動計測装置で
は、M枚の回転翼2の各々に対応するM組の翼基準の時
系列データの全てに対して高速フーリエ変換を施し、そ
の結果に基づいて振動解析を行っている。特に、解析用
データ25は高速フーリエ変換が施されたデータ23−
1〜23−Mの平均値を用いているので、回転翼2の振
動そのものを示すデータが強調され、それ以外の雑音成
分は相対的に低減されてS/N比が向上する。従って、
従来よりも高精度に振動解析を行うことができるように
なり、例えば固有振動数を正確に知ることが可能であ
る。
As described above, in the blade vibration measuring apparatus of the present embodiment, the fast Fourier transform is performed on all of the M sets of blade-based time-series data corresponding to each of the M rotating blades 2, and the result is obtained. Vibration analysis is performed based on this. In particular, the analysis data 25 is the data 23- that has been subjected to the fast Fourier transform.
Since the average value of 1 to 23-M is used, the data indicating the vibration of the rotor 2 itself is emphasized, and other noise components are relatively reduced and the S / N ratio is improved. Therefore,
Vibration analysis can be performed with higher accuracy than before, and for example, the natural frequency can be accurately known.

【0037】また、解析用データ25のS/N比が向上
することから、回転翼2を加振するために吹き付けるエ
アの量を無理に増やさなくても計測精度を向上させるこ
とができるため、雰囲気温度の上昇により設備が破壊さ
れるおそれもなくなる。
Further, since the S / N ratio of the analysis data 25 is improved, the measurement accuracy can be improved without forcibly increasing the amount of air blown for exciting the rotor 2. There is no danger of equipment being destroyed due to an increase in the ambient temperature.

【0038】さらに、全ての回転翼2の計測結果に基づ
いて一度に解析を行っているので、従来のように振動の
大きい回転翼2を一枚一枚探しながら試験を行う必要が
なくなり、試験時間を大幅に短縮することができる。
Further, since the analysis is performed at once based on the measurement results of all the rotors 2, it is not necessary to conduct the test while searching for the rotors 2 having large vibrations one by one as in the related art. The time can be significantly reduced.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1のおよび第2の振動計測手段の計測結果から回転翼毎
に回転方向の時系列的な振動情報を求め、これら回転翼
毎の振動情報の全てに高速フーリエ変換を施した後、そ
れぞれ加算しているため、この結果得られる信号は、回
転翼の振動そのものを示す信号成分が強調され、雑音等
の不要な成分が低減されたものになり、高精度の振動計
測を行うことができる。
As described above, according to the present invention, time-series vibration information in the direction of rotation is obtained for each rotor from the measurement results of the first and second vibration measuring means. After applying the Fast Fourier Transform to all of the vibration information, the signals obtained as a result are emphasized on the signal component indicating the vibration of the rotor itself, and unnecessary components such as noise are reduced. Thus, highly accurate vibration measurement can be performed.

【0040】また、計測精度が向上するため、回転翼を
加振するために吹き付けるエアの量を無理に増やす必要
がなくなり、設備を破壊するおそれがない。さらに、全
ての回転翼に対する情報を一度に用いて解析を行うこと
ができるので、従来のように回転翼毎の振動情報から振
動振幅の大きい回転翼を一枚一枚探す必要がなくなり、
短時間で試験を行うことができる。
Further, since the measurement accuracy is improved, it is not necessary to forcibly increase the amount of air blown to excite the rotor, and there is no danger of damaging the equipment. Furthermore, since it is possible to perform analysis using information on all the rotors at once, it is not necessary to search for rotors having a large vibration amplitude one by one from vibration information for each rotor as in the past,
The test can be performed in a short time.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る翼振動計測装置の構
成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a blade vibration measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中の一次処理装置の構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a primary processing device in FIG. 1;

【図3】図1中の一次処理装置に入力されるデータのタ
イミングチャート
FIG. 3 is a timing chart of data input to the primary processing device in FIG. 1;

【図4】図1中の二次処理装置の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a secondary processing device in FIG. 1;

【図5】同実施形態によって得られたキャンベル線図の
FIG. 5 is an example of a Campbell diagram obtained by the embodiment.

【図6】同実施形態によって得られたトラッキング解析
図の例
FIG. 6 is an example of a tracking analysis diagram obtained by the embodiment.

【図7】同実施形態によって得られたモード図の例FIG. 7 is an example of a mode diagram obtained by the embodiment.

【図8】従来の翼振動計測装置の構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional blade vibration measuring device.

【図9】図6中の二次処理装置の具体的な構成を示すブ
ロック図
9 is a block diagram showing a specific configuration of the secondary processing device in FIG.

【図10】従来の振動解析装置によって得られたキャン
ベル線図の例
FIG. 10 is an example of a Campbell diagram obtained by a conventional vibration analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ロータ 2…回転翼 3…回転パルス検出器 4,5…電磁ピックアップ 6…一次処理装置 7…二次処理装置 11…データ並べ換え器 12…FFT演算器 13…加算器 14…除算器 15…解析器 30…計数器 31…DMAコントローラ 32…バッファ X,Y,Z…計数器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor 2 ... Rotor blade 3 ... Rotation pulse detector 4, 5 ... Electromagnetic pickup 6 ... Primary processing apparatus 7 ... Secondary processing apparatus 11 ... Data rearrangement unit 12 ... FFT arithmetic unit 13 ... Adder 14 ... Divider 15 ... Analyzer 30 ... Counter 31 ... DMA controller 32 ... Buffer X, Y, Z ... Counter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の回転翼の振動を非接触で計測する翼
振動計測装置において、 前記回転翼の先端部と相対する静止側に等間隔に取り付
けられ、該回転翼の先端部の回転軸方向の振動を計測す
る複数の第1の振動計測手段と、 前記回転翼の基部と相対する静止側に取り付けられ、該
回転翼の基部の回転軸方向の振動を計測する第2の振動
計測手段と、 前記第1および第2の振動計測手段の計測結果に基づい
て、前記回転翼毎に回転方向の時系列的な振動情報を求
める手段と、 この手段により求められた前記回転翼毎の振動情報の全
てに高速フーリエ変換を施す手段と、 この手段により得られた全てのフーリエ変換結果を加算
する手段とを備えたことを特徴とする翼振動計測装置。
1. A blade vibration measuring device for measuring the vibrations of a plurality of rotors in a non-contact manner, wherein the rotor is mounted on a stationary side opposite to the tip of the rotor at equal intervals, and the rotation axis of the tip of the rotor is A plurality of first vibration measuring means for measuring a vibration in a direction, and a second vibration measuring means attached to a stationary side opposed to the base of the rotor and measuring the vibration of the base of the rotor in the rotation axis direction. Means for obtaining time-series vibration information in the rotation direction for each of the rotors based on the measurement results of the first and second vibration measuring means; and vibration for each of the rotors obtained by this means. A blade vibration measuring device comprising: means for performing fast Fourier transform on all information; and means for adding all Fourier transform results obtained by the means.
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