JPS5834333A - カツプリング応力監視装置 - Google Patents

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】 本発明は火力発電などの動力プラントの回転動力伝達用
ダイヤスラムカップリングの応力状態を監視する装置に
関するものである。

ガスタービン、蒸気タービン、及び発′成機を同一動力
軸に直結した複合元αプラントなどのように長大な動力
軸を有する励カプラントにおいては。

動力祷の中間にダイヤフラムカップリングなどのフレキ
シブルカップリングを介装して軸心方向の熱膨張収縮を
吸収させる必要がある。

第１図は、ガスタービン用圧縮偵１、ガスタービン２１
発電侵３．及び蒸気タービン４からなる１輔型複倉発ｄ
プラントの１例である。本例においてガスタービン２の
ロータ軸と発電機３のロータ軸とはりジットカップリン
グ５で４結され、発電機３０ロータｒ咄と蒸気タービン
４のロータ１咄とはダイヤフラムカップリング６で連結
されている。

７および８はスラストｎｌｌ　９で必る。

第２図に上ｆｉｄダイヤフラムカップリングの詳細な断
面を示す。９は発電機ロータ軸、１５は蒸気タービンロ
ータ軸、１０．１０はカップリングボス、１１．１１は
柔軟構造のダイヤフラム、１２゜１２はダイヤフラムカ
バーである。ダイヤフラム１１はカップリングボス１０
と同カバー１２との間に挾まれ、ボルトナツト１３で締
付けて取付けられている。１４は、その両端をそ扛ぞれ
ダイヤフラム１１．１１に固層された回転動力伝達用の
スリーブである。

第３図は前述のダイヤフラムカップリングの機Ｍｌ：　
Ｊ２．同図である。同図（ａ）は両軸間に軸心方向の変
位も軸半径方向の心狂いもｇい正常な状態である。

同図（ｂ）は両軸が軸心方向にＸ寸法だけ圧縮された状
態である。両軸が離れる方向に変位した場合は上記Ｘの
値が負となる。同図（Ｃ）は両軸が軸半径方向に寸法δ
だけ心狂いしだ状態である。ダイヤスラムカップリング
は上記第３図（ｂ）又は同図（Ｃ）のように両軸の軸心
方向の変位や軸半径方向の心狂いなどのミスアライメン
トを吸収して回転動力を伝達する。

動力プラントの稼動中、上記のダイヤフラムカップリン
グは回転による遠心応ツバ　トルク伝達のための捩シ応
力、及びミスアライメントによる曲げ応力金主じる。

次に、第４図乃至第７図について上述の各応力を足置的
に説明する。

第４図は回転による遠心応力σ１　と回転速度Ｎとの関
係全示し、σ、　’ｏｃ　Ｎ　’Ｉである。

第５図は動力伝達による捩シ応力σ、と伝達トルクＴと
の関係を示し、σ、ｏｃＴである。

上記のσ１及びσ、はダイヤフラムが第３図（ａ）のよ
うに正常な状態においても発生する。

第６図は軸心方向の変位Ｘと、細心方向変位による応力
σ、との関係を示し、σ、ＯＣＸである。

上述のσ１．σ、及びσ、は一定の運転状態においては
定常的な応力でめシ１回転に同期しない。

第７図は心狂い量δと心狂いによる応力σ、との関係を
示し、σ、■δである。通常の場合、このσ４の値はσ
１　、σ２．σ畠に比して小さいが。

このσ、は一定の運転状態においても回転と同期して変
１助する応力である。

動力プラントの回転動力伝達用ダイヤフラムカップリン
グは上述のように複雑な応力状態の下に過酷な条件で使
用されるので疲労などの損耗が進行する虞れがあり、万
一、運転中に破損した場合は重大な事故を誘発するので
、定期的に点検するだけでなく、稼動中も常に応力状態
全監視していることが安全対床上有効である。

本発明の目的は、ダイヤスラムカップリングの応力状態
全常時監視し得る簡便な装置を提供するにある。

上記の目的全達成するため、本発明は、カップリング取
付部の近傍に＋１ｑｈ心方向の変位置を検出する手段を
設け、上記の検出手段によって検出した変位量と、この
ダイヤフラムカップリングを備えた動力プラントの回転
速度及び負荷に基づいてダイヤフラムカップリングに発
生している応力を算出する手段を備えたことを特徴とす
る。

次に、本発明の一実施例を第８図について説明する。本
図において、発電機ロータ軸９．ダイヤフラム１１．同
カバー１２．同取付ボルトナツト１３、及びスリーブ１
４は第２図について説明した従来形のダイヤフラムカッ
プリングにおけると同様の構成部材である。カップリン
グボス１０′は従来と類似の部材であるがその外周に７
ランジ状の突起１６を一体形成しである。

１７は動力媚１の伸び検出器でろって、非接触形の距離
検出器（図示せず）を内蔵している。この伸び検出器１
７を前記のフランジ状突起１６の端面に対向離間させて
、当該動力プラントの固定部分（図示せず）に固層する
。

伸び検出器１７によって検出されたカップリングボス１
０′の軸心方向の変位は伸縮表示器１８に表示される。

さきに第１図について説明したように蒸気タービンロー
タホロ１５には、ダイヤフラムカップリングに直近の個
所にスラスト軸受８が設けられ、軸心方向の位置ぎめが
為されている。このため前記のカップリングボス１０′
の細心方向変位はダイヤフラムカップリングの取付長さ
の変化、即ち、第３図（ｂ）における変位：１４ｔＸｅ
表わす。

本実施例は以上のようにしてダイヤスラムカップリング
の発゛ｒ区機ロータ輔に対する取付部の近傍にＩＩ！Ｉ
ＩＩ心方向の変位ＪＩｔを恢出する手段金膜ける。そし
て、上記の検出手段によって検出した変位量と。

当該動力プラントの回転速度及び同負荷とに基づいてダ
イヤフラムカップリングに発生している応力全算出する
だめの手段として、当該励カプラントの回転速度表示器
１９及び同負荷表示器２０を前（ｉ２の伸Ｍａ戎示器１
８と並べて設置する。

運転員は、第４図、第５図および第６図について先に説
明した応力変化状態を心得ていて、伸縮表示器１８によ
って表わされる変位量Ｘから変位による応力σ、全算定
し、回転速度表示器１９によって表わされる回転４度Ｎ
から遠心応力σＩを算定し、負荷表示器２０に衆わされ
る負荷馬力数から伝達トルクＴおよび捩りによる応力σ
、全算定し、これらの応力σ５．σ２．σ１の値を総合
的に考察してダイヤフラムカップリングの応力状態が安
全な状態でめるか否か全判１析することができる。

第９図は上記の実施例を更に制度に自動化した実施例の
ブロック図である。

本例においては、応力を自動的に算出するため自動演算
ａｒ２４′ｆｔ設け、この凛算磯２４に伸び検出器１７
の出力信号と、当該動力プラントの回転速度信号２２と
、同負荷信号２３と金入力させる。

上記の演算器２４は、前例において作業員が人為的に算
出したσ３　、σ２およびσ、の１直を自動的に丼出で
きる慎１７に、備え、かつ、これらの応力を合成する機
能を備えたものとする。

上記の演算器２４に比較′ａ２５を併設し、別途設計的
に設定した許容応力を上記の比較器２５に記憶させてお
く。比較器２５は前述の合成応力と許容応力との比全算
出してその結果を表示器２６に表示せしめる。

本例のように、カップリング取付部の変位量と勤カプラ
ントの負荷１Ｂ号及び回転速度信号と全入力される自動
演算器２４に、予め設定された許容応力レベル全Ａｅ憶
する機能及び衣示磯龍ヶ備えさせておくと、運転員によ
シ人為的計算を要せずに常時ダイヤスラムカップリング
の応力状態とその安全率が表示されるので、ダイヤフラ
ムカップリングの安全管理が省力化される。

第１０図は第９図の実施例全史にＭ　Ｋ化した実施例で
、比較器２５による比較演算の結果１合成応力〉許容応
力となった場せ、比較器２５から動力プラントの運転制
側１器２７に負荷＠ｅ、　１ｍ令２８を与える。このよ
うに構成することによシ、ダイヤフラムカップリングの
応力が危険状態になると自動的に動力プラントの負荷が
軽減されるので。

ダイヤフラムカップリングに関する不測の事故が（９） 未然に防止され、特に１表示器２６が表示している危険
信号全見落とすなどの人為的なミス全予防することがで
きる。

第１１図は前記と異なる実施例を示す。第８図の実施例
の構成に加えて軸半径方向の変位全検出する心狂い検出
器２９．２９（ｚそれぞれカップリングボス１０，１０
’の外周部に対同離間させて、当該動力プラントの固定
部分（図示せず）に固着する。上記の心狂い検出器２９
．２９はそれぞれ非接触形距離計（図示せず）を内蔵し
ていて、カップリングボス１０，１０’との間の距離ｅ
［わす信号３０．３０金加算器３１に人力させる。

加算器３１は上記の距離信号３０．３０の差を算出し、
その結果全偏心信号３２としてＩＭ心表示器３３に入力
してこれｆｉ［示させる。

これによシ、運転員は第７図におけるδの値を知シ、容
易に心狂い応力σ４を算出することができるので、前述
のようにして得られたσ、、σ２及びσ１の値と併せて
ダイヤスラムカップリングの応力状態を詳細に考察する
ことができる。σ。

（１０） の匝は既述のごとく、通常σ、、σ７．σ、よシも小さ
いが、回転に同期した変動応力でろるためダイヤフラム
の疲労に影＃を与える。このため、本例のようにしてσ
４の１Ｉｆｉ、金考戚に加えるとダイヤスラムの安全管
理全よシ精密に行うことができる。

第１２図は上例における距ｒａ　４５号３０．３０を演
算器２４に入力するように構成した他の実施例である。

本例の場合、演算器２４は距離信号３０と同３０との差
金演算してダイヤスラムカップリングの心狂い量δ全算
出し得る能力全備えたものとし、かつ、上り己の心狂い
量δから心狂い応力σ４金算出する機能、並びに各応力
σ１　σ２σ３σ櫨を合成する磯＋ｉ目全備えたものと
する。以上のように構成することによシ、８成応力の値
全表示器２６に表示させて作業員がこれ′ｊｋ監視する
こともできる。更に、σ４は繰返し応力でめるから、こ
れによる疲労の進行並びに耐用命数の消費状態金閾算器
２４に算出させ、その結果を表示させることも６丁能で
ある。

（１１） そして、上記のようにして表示器２６の表示データが危
険域に達すると運転制御器２７に負荷軽減指令２８を与
えるようにすることもできる。

本例のように、軸心方向の変位全検出する手段に軸半径
方向の変位全検出する手段ケ付加すると。

心狂いによる応力σ、金考属に入れて疲労強度の評価を
加味した監視が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１軸型ｆ１合発−プラントの配置図、第２図は
ダイヤスラムカップリングの断面図、第３図はダイヤフ
ラムカップリングの機能の説明図。 第４図乃至第７図はダイヤフラムカップリングに発生す
る各種応力の変化を示す図表、第８図乃至第１１図は本
発明に係るダイヤフラムカップリング監視ｆ：、置のそ
れぞれ異なる実施例を示し、第８図及び第１１図はダイ
ヤスラムカップリングの断面図にブロック図を付記した
図、第９図、第１０図及び第１２図はダイヤフラムカッ
プリングの外観図にブロック図を付記した図である。 １７・・・軸心方間の変位１ｆ金検出する手段としての
（１２） 伸び検出器、１９・・・回転速度表示器、２０・・・負
荷表示器、２４・・・自動演算器、２５・・・記憶機能
を備えた比較器、２６・・・表示器、２７・・・運転制
御器。 ２９・・・軸半径方向の変位量全検出する手段としての
非接態形距離計。 代理人　弁理士　秋本正実 （１３） １Ｑ１ 〉− 第３図 第４０ トル７Ｔ ・−狂い夕 ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動力プラントの回転動力伝達用ダイヤフラムカップ
   リングにおいて、カップリングの取付部の近傍に軸心方
   向の変位量を検出する手段を設け。 上記の咲出手段によって検出した変位量と、前記動力プ
   ラントの回転速度及び負荷とに基づいてダイヤフラムカ
   ップリングに発生している応力を算出する手段を備えた
   ことを特徴とするカップリング応力監視装置。 ２、前記の応力を算出する手段は、カップリング取付部
   の変位量と動力プラントの負荷信号と同回転速度信号と
   を入力される自動演算器とし、かつ。 上１己の自動演算器は予め設定された応力レベルを記憶
   していて算出された応力値ｔ−記ｉＡ！＋直と比較する
   機能、並びに比較結果を表示する機能を備えたものとし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のカッ
   プリング応力監視装置。 ３、前記の応力ｔ−算出する手段は、算出結果に基づい
   て動力プラントの負荷及び回転速度を制御する機能を備
   えたもめとしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載のカップリング応力監視装置。 ４、前記の軸心方向の変位を検出する＋段は、これを軸
   半径方向の変位を検出する手段を備えたものとしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項。 同第２項、若しくは同第３項に記載のカップリング応力
   監視装置。