JPS58217816A - スラスト軸受異常監視装置 - Google Patents

スラスト軸受異常監視装置

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JPS58217816A
JPS58217816A JP57099994A JP9999482A JPS58217816A JP S58217816 A JPS58217816 A JP S58217816A JP 57099994 A JP57099994 A JP 57099994A JP 9999482 A JP9999482 A JP 9999482A JP S58217816 A JPS58217816 A JP S58217816A
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JP
Japan
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temperature
value
thrust
temperature detection
pad
Prior art date
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Pending
Application number
JP57099994A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoaki Inoue
知昭 井上
Yoshinori Matsuo
松尾 昌憲
Kinpei Okano
岡野 金平
Yoshio Furukawa
古川 義夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58217816A publication Critical patent/JPS58217816A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水車発電機等に用いられるスラスト軸受の異
常監視装置に係り、特にスラストパッドの温度変化を検
出して異常発熱を監視するものに関する〇 第1図は水車発電機用のスラスト軸受を示す。
この種のスラスト軸受は、垂直同転軸と一体になってい
るランナ1を周方向に等間隔で配置された複数のスラス
トパッド2で受けるようになっており、それぞれのスラ
ストパッド2はピボット3(スプリングの場合もある)
で揺動自在に支持されている。スラストハツト2は表面
のバピットメタル2人と裏金2Bとから構成され、平面
形状は第2図のようである。ランプ゛1、スラストパッ
ド2及びピボット3は油槽4内に収納され、潤滑油中に
浸漬されている。
スラスト軸受の異常を監視するため、従来からスラスト
パッド2にをi温度検出素子5が設置され、これの検出
信号により異常発熱を検出するようになっている。また
、油槽4内にも潤滑油の温度を検出するための油温検出
素子6が設置されている。
しかし、単純にスラストパッド2の検出温度が所定値を
越えたときに異常と判定するだけでは信頼性の点で問題
があるので、これを改良したものとして、従来、検出温
度とそれの時間微分値とを加算し、その加算値が所定の
値を越えたときに異常と判定するようにした装置が提案
されている(特公昭55−31327号公′@)。この
方式は、スラストパッドの温度の絶対値と変化率の双方
から異常を判定するものであるから、スラストパッドの
温度が縄(なったときだけでなく、温度が急に上昇した
ときも異常と判定できる利点がある。
また、改良された他のものとして、ある単位時間内でス
ラストパッドの温度を所定のサンプリング周期でサンプ
リングしてその積算値(または平均値)を求めることを
繰返し行い、その回の積算値と前回の積算値の差が所定
の値を越えたときに異常と判定するよ5Klだ装置もあ
る(%開昭54−34877号公報)0この方式は、ス
ラストパッドの温度の瞬時値ではなく積算値から異常を
判定しようとするものである。
しかしながら、いずれの装置も温度変化の大きさを判定
の基礎としているので、スラスト軸受の異常発熱には至
らないような一時的な温度の急変をも異常と判定してし
まう点に問題があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな(し、一
時的な温度の急変は異常と判定しないようにしてさらに
信頼性を向上させたスラスト軸受異常監視装置を提供す
るにある〇 この目的を達成するため、本発明は、スラスト 1バツ
ドに取付けた温度検出素子の検出信号から異常発熱を検
出するスラスト軸受異常監視装置において、前8i4温
度挟出累子の検出信号を微分する微分手段と、その微分
値から所定の基準値を差引いて基準値を越える微分値を
求める減算手段と、その基準@を越える微分価を積′1
4する積算手段と、その積算値をR[定すしきい値と比
較して前者が稜者を越えたときに異常発熱と判定する判
定手段を設けたことな特徴とする〇 まず、第3図を参照して本発明の詳細な説明するD 第3図(イ)はスラストパッドの温度変化のパターンを
示したものである。まず破1t161Taのような、一
時的な温度上昇はあるがすぐに安定するパターンの温度
変化は、水スラストなどが原因で時々発生することがあ
り、このような温度変化は正常である。これに対し実M
 ’I’bのような、温度が上昇し続けるパターンの温
度変化は異常発熱につながるから、これは異常として検
出しなげればならない。これらの温度変化Ta、Tbを
それぞれ時間微分すると、同図(ロ)の破線cl’l’
a/di、実線dTb/dtのようになる。この微分値
を基準値Pと比較しただけでは、図からも明らかなよう
に、正常な温度変化の場合も異常と判定される可能性が
ある。そこで、微分値から基準値Pを差引いた値を積算
するとそれぞれ同図(ハ)の破線Σ(dTa/dt −
P )、実線Σ(dTl、 /dt −P )のように
なる。これを所定のしきい値Qと比較すれば、同図(イ
)のTaのよ5な温度変化は異常と判定されず、Tbの
ような温度変化は異常と判定されるので、正確な異常監
視を行うことができる。これが本発明の原理である。
以下、本発明の一実施例を第4図ないし第8図をか照し
て詳細に説明する。この実施例は水車発電機特に正転、
逆転のある揚水発電機に好適なスラスト軸受異常監視装
置である。
第4図はこの装置のブロック図であり、この図において
、5A、5Bはスラストパッドの温度を検出する第1お
よび第2の温度検出素子、6は油温検出素子、7は回転
数検出器、8は発電負荷検出器、9は発電機が定格状態
にあるか否かを判定する定格判定器、IOA、IOBは
その判定結果により切替えられる第1および第2のスイ
ッチ、11は回転数および発電負荷に応じたスラストノ
(ラドの基準源111:を設定する基準温度設定器、1
2A。
121うけ第1および彫2の油温減算器、13A、13
Bは第1および第2の比較器、14A、14Bは第1お
よび第2の判定器、15A、15Bは第1および第2の
微分器、16は基準値設定器、17A、17Bは第1お
よび第2の基準値減算器、18A、18Bは第1および
第2の積獅器、19はしきい値設定器、20A、20B
は第1 、tdよび彫2の比較判定器、21は表示器で
ある。
この装置は上記のように2つの温度検出素子5At5B
を備えてい4)。この2つの温度検出素子5A、5Bは
、第5図に示すように、スラストノ(ラド2の中心と外
側の両角を結ぶ線の中間位置付近にそれぞれ股−′され
ている。一般に、スラストノ(ラドの最高温度ヲ」−、
スラストパッドの軸受径方向長さを1とした場合内周側
から75係入ったところで、1つ軸受周方向長さを1と
した場合ランチの入口側から75%入ったところの近傍
に表われることが知られているので、第5図のような2
つの位置に温度検出素子5A、5Bを設けると、ランチ
の回転方向が矢印入方向であるときは第1の温度検出素
子5Aが常にスラストパッドの最高温度を検出すること
になり、また回転方向が矢印B方向であるときは第2の
温度検出素子5Bが最高温度を検出することになり、特
に揚水発電機のように回転方向が反転するものには有効
である。
またこの実施例の装置は、回転数検出器7を設げて回転
数に応じた基準温度を作成するようにしている。回転数
上昇時におけるスラストパッドの正常な温度変化は第6
図のとおりである。T1はランナの出口側にあるこの場
合は第1の温度検出素子による検出温度、T2はランチ
の入口側にある第2の温度検出素子による検出温度、T
 +1は油温である。このスラストパッドの温度T、 
、 T2を基準温度TNi(ただしi=1.2)とする
と、その値は次式%式% ただし KNi :比例定数 N :N転数 Pm:平均面圧(一定) To:油温 α、β、γを実験にjニリ定まる係数(一定)したがっ
て、無負荷で回転数が上昇しているときのスラストパッ
ドの基準温度tt (1)式により求めることができる
さらに、この実施例の装置t it、 、発電負荷検出
器8を設けて発電負荷に応じた基準温度を作成するよう
にしている。発電負荷の変化に対するスラストパッドの
正常な温度変化は第7図のように比例関係にある。なお
l1lhJ11は第6図の場合と同様である。こlrL
を基準温度’l’ws(ただしi=1.2)として式で
表わすと次のようになるO Tw; =Kwl    ・・・・・・・・・・・・・
・・(?)ただし Kwi:比例定数 W :発電負荷 したがって、回転数および発電負荷が上昇して定格状態
になるまでのスラストパッドの基準温度Tsiは次のよ
うになる。
Tsi  =  xN、N′tp五 To  十 Kw
iW   ・・=・・・・(3)つまり第4図の基準温
度設定器11では(3)式によりスラストパッドの基準
温度を算出している。
次に、この実施例の装置の動作を第8図に示すフローチ
ャートを参照して説明する。
まずプログラムがスタートすると、ステップ101で、
第1.第2の温度検出素子5A、5Bからのデータ’r
ll T、 、油温検出素子6からのデータTo、回転
数検出器IからのデータN5発電負荷検出器8からのデ
ータWを取込む。次に定格判定器9で発電負荷Wが定格
Wcより小さいか否かを判定する(ステップ102)o
小さいときは第1および第2のスイッチIOA、IOB
が、第10油温減算器12Aを第1の比較器13Aに、
第2の油温減算器12Bを第2の比較器13Bにつなぐ
ように投入される(1示の状態)。次に油温減算器12
A、12Bにより検出温度’rll T2から油温TO
を差引いて温度上昇値Δ’I”l+ΔT2を算出する(
ステップ103)。
次に比較器13A、13Bで、上記温度上昇値ΔTie
ΔT2をそれぞれ基準温度設定器11により設定された
基準温度Ts1. r1+、、と比較しくステップ10
4)、前者が後者より小さいとぎは判定器14A、14
Bが正常と判定し、プログラムはステップ101に戻る
また前者が後者より大きいときは判定器14A、14B
が(−力のみの場合はその一方のみが)異常と判定し、
その旨を表示器21に表示する(ステップ105)。
一方、ステップ102で判定器9が、発電負荷Wは定格
負# Wcより小さくない(すなわち定格に達している
)と判定したときは、第1および第2のスイッチIOA
、10Bか、1110油温減算器12A’i−第1の微
分器15Aに、第20油温減算器12Bを第2の微分I
M 151(につなぐように切替わる。次に微分器15
A、150により検出温度T夏、’I”2を微分して微
分値(li’l / d l 、 (1’l”ll /
 d tを求める体テップ106)01次に基準値減算
器17A、 17Bで、上記微分値から基準設定e16
により設定された基準値Pを減算し、その(+1が零よ
り小さいか否かを見る(ステップ107)。雫より小さ
いときけステップ109に進むが、零より大きいときは
その値を積算器18A、18Bで積算する(ステップ1
08)。
次に比較判定器20A、20Bで、その積算値Σ(dT
l/dt−P)、Σ(dT2/dt −P)をしきい値
設定器19により設定されたしきい値Qと比較しくステ
ップ109)、その積算値がしきい値Qより小さいとき
はステップ101に戻り、大きいときは異常と判定し、
その旨ft表示器21に表示する(ステップ105)。
なお、データの取込みは一定周期でサンプリングを繰り
返すことにより行う。また、データの演算処理部分はマ
イクロコンピュータで構成される。
以上の実施例では、スラストパッドの温度変化の微分値
が所定の基準値を越えたとき、その越えた分を積算し、
その積算値が所定のしきい値を越えた場合にのみ異常表
示を行うようにしているので、一時的な温度変化を異常
と判定しない信頼性の高い異常監視を行うことができる
また上記の実施例では、2つの温度検出素子をスラスト
ハツトの中心と外側の両角とを結ぶ線の中間位置付近に
膜数−4−ることにより、ランチの回転方向に関係なく
常にいずれか一方の温度検出素子でスラストパッドのM
高温度に近い温度を検出するようにしたので、回転方向
の変わる揚水発電機に好適であると共に、異常発熱の検
出精度も向上する利点がある。
なお、上記実施例で!Lt、 1つのスラストパッドに
つき2つの温度検出素子tl−設置したが、第2図に示
すようにスラストパッド2の中央部に1つだけ温度検出
菓子を股げたものにも勿論本発明は適用可能である。
さらに上記実施例では、定格運転に入る前の回転数及び
負荷の上昇時にもそれに応じた基準温度との比較をして
いるので、さらに信頼性の高い異常監視を行うことがで
きる。なお、この定格運転に入る前の監視は省略するこ
とも可能である。
以上説明したように本発明によれは、スラストパッドの
温度変化の微分値が所定の基準値を越えたとき、その越
えた分を積算し、その積算値が所定のしきい値を越えた
場合にのみ異常と判定するようにしたので、一時的な温
度の急変を異常と判定することがなくなり、信頼性の高
いスラスト軸受異常監視装置を構成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はスラスト軸受の要部縦断面図、第2図は同軸受
のスラストパッドの平面図、第3図(イ)。 (ロ)、(ハ)は本発明の詳細な説明するためのグラフ
、第4因は本発明の一実施例に係るスラスト軸受異常監
視装置のブロック図、第5図は同実施例に用いられるス
ラストパッドの平面図、第6図はスラストパッドの温度
とランチの回転数の関係を示すグラフ、第7図をまスラ
ストパッドの温度と水車発電機の発電負荷との関係を示
すグラフ、第8図は第5図の装置の動作を説明するため
のフローチャートである。 1・・・・・・ランナ、2・・・・・・スラストパッド
、3・・・・・・ピボット(支持部材)、4・・・・・
・油槽、5,5A、1・・・・・・温度検出菓子、6・
・・・・・油温検出素子、I・・・・・・回転数検出器
、8・・・・・・発電負荷検出器、9・・・・・・定格
判定器、15A、15B・・・・・・微分器、16・・
・・・・基準値設定器、1?A、17Ll・・・・・・
基準値減算器、18A。 1813・・・・・・積算益、19・・・・・・しきい
値設定器、20A、2101・・・・・・比較判定器、
21・・・・・・表示器。 WIj図 第6図 117図 た電・ttrw 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ランナを受ける複数個のスラストパッドと、それ
    ぞれのスラストパッドを揺動自在に支持する支持部材と
    、前記ランナ、スラストパッドおよび支持部材を収納す
    る潤滑油槽と、前記スラストパッドの温度を検出する温
    度検出素子とを備え、前記温度検出素子の検出信号から
    前記スラストパッドの異常発熱を監視するものにおいて
    、前記温度検出素子の検出信号を微分する微分手段と、
    その微分値から所定の基準値を差引いて基準値を越える
    微分値を求める減算手段と、その基準値を越える微分値
    を積算する積算手段と、その積算値を所定のしきい値と
    比較して前者が後者を越えたときに異常発熱と判定する
    判定手段を設けたことを特徴とするスラスト軸受異常監
    視装置。 2、特許請求の範囲第1項において、定格状態に至るま
    では、回転数および負荷に応じた所定の関数関係で変化
    する基準温度信号と前記温度検出素子の検出信号との比
    較から異常発熱を判定するようにしたことを特徴とする
    スラスト軸受異常監視装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記温度検出素子
    は、1つのスラストパッドにつき2個、スラストパッド
    の中心と外側の両角とを結ぶ線の中間位置付近に設置さ
    れていることを特徴とするスラスト軸受異常監視装置。
JP57099994A 1982-06-12 1982-06-12 スラスト軸受異常監視装置 Pending JPS58217816A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6443222U (ja) * 1987-09-11 1989-03-15
ES2296437A1 (es) * 2005-01-31 2008-04-16 Universidade Da Coruña (Jose Maria Barja Perez) Procedimiento y dispositivo de medida de carga en cojinetes.
CN102967462A (zh) * 2012-11-16 2013-03-13 哈尔滨电机厂有限责任公司 水轮发电机推力轴承运行状态动态监测系统
CN113439168A (zh) * 2019-02-27 2021-09-24 三菱重工发动机和增压器株式会社 轴承状态监视装置、涡轮增压器以及轴承状态监视方法

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