JPS5848826A - ダイヤフラムカツプリングの異常診断装置 - Google Patents

ダイヤフラムカツプリングの異常診断装置

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JPS5848826A
JPS5848826A JP56146164A JP14616481A JPS5848826A JP S5848826 A JPS5848826 A JP S5848826A JP 56146164 A JP56146164 A JP 56146164A JP 14616481 A JP14616481 A JP 14616481A JP S5848826 A JPS5848826 A JP S5848826A
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JP
Japan
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stress
diaphragm
strain
strain gauge
coupling
Prior art date
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Pending
Application number
JP56146164A
Other languages
English (en)
Inventor
Motonari Haraguchi
原口 元成
Kazuo Ikeuchi
和雄 池内
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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    • 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
    • G01M13/02Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/022Power-transmitting couplings or clutches

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (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】 本発明は動力伝達用のダイヤフラムカップリングの応力
状態を監視して異常の有無及び異常の状態を診断する装
置に関するものである。
近時、火力発電プラントの効率白土が経済的にも社会的
にも重要なテーマとなり、上記の効率向]二の有効な方
策としてガスターピント蒸気タービンとを組み合わせた
複合ザイクルブラントが開発され実用化されている。
」−言1の複合サイクルプラント形の発電プラントには
】軸型と多軸型とがあってそれぞれ長短を治しているが
、出力の制御性1と整備性に関しては1軸型の方が優れ
ている。
第1図に十紀の1軸型複合ザイクル形発電プラントの配
置図である。
1目ガスタービン用圧縮機、2けカスタービン、3は発
電機、4け蒸気タービンであり、これら0)原動機及び
発電機は同心状に整列され、その主軸が直結されている
ガスタービン2と発電機3とはリジンi・カップリング
5で連結され、ガスタービン用圧縮機1の主軸と、ガス
タービン2の主軸と、発電機3の主軸とで1個の剛性軸
を形成し、圧縮機側σ)一端に前側スラスト軸受7を設
けてスラスト方向σ)位置ぎめが為される。」二紀1個
の剛性軸は温度変化によって膨張収縮し、通常の大きさ
のプラントの場合、冷間時と作動時との寸法差は35〜
40關に達する。このような軸心方向の伸縮が蒸気ター
ビン4に及ぶと蒸気タービンの性能を低下せしめるので
、蒸気タービン4の主軸の細心方向の位置は後側スラス
ト軸受8によって位置ぎめし、前記の1本の剛性軸と蒸
気タービン4の主軸とはフレキシブルカップリング6で
結合される。
上述のような事情によって発電プラントの回転動力の電
達に用いられるフレキシブルカップリングには第2図に
示すようなギヤカップリングと第3図に示すようなダイ
ヤフラムカップリングとがあり、それぞれ長短が有るが
、心ズレの許容量が大きく振動や異音を発生する虞れが
少ないという点ではダイヤフラノ3カツプリングの方が
優れている。
第3図は発電機ロータ軸9と蒸気タービンロータilQ
++15とを結合したダイヤフラノ・カップリングの一
例で、発電機ロータ軸9σ)軸端にカップリングボス1
0が焼き嵌められ、このカンプリングボス10の外周付
近にダイヤフラム11をあてがってダイヤフラムカバー
12で押さえ、ボルトナツト13で締めつけである。以
上は第3図のダイヤフラムカップリングの左側の構造説
明であり、その右側は上記と対称の構造になっている。
そして左右のダイヤフラム]1.]]Kスリーブ14の
両端がそれぞれ固着されている。
以上のようなダイヤフラムカップリングが両軸の心ズレ
や心狂いを吸収する様子を第4図に示す。
同図(alけ心ズレや心狂いの無い正常な状態、同図(
b) u 411+心方向に寸法Xだけ圧縮された場合
である。
同図(blと反対に軸心方向に引張られる場合もある。
同図(C)け段違い状に寸法δだけ心が狂った状態であ
る。
結合している2軸の関係位置が狂ったときダイヤフラム
カップリングは前記の(bl図又は(C)図の」:9に
弾性変形し、又は(b)図と(c1図の弾性変形を合成
した状態に弾性変形して2軸の関係位置の狂いを吸収す
る。
発電プラントの稼動中、ダイヤフラムカップリングには
回転による遠心応力、トルク伝達による捻り応力、及び
ミスアライメントによる曲げ応力などが発生する。
次に、ダイヤフラムカップリングに発生する応力の大き
さについて第5図及至第8因を参照しつつ説明する。
第5図は回転数Nと遠心応力σ1 との関係を示し、は
ぼ’、”N2の関係にある。
第6図は軸心方向の変位X(第4図(bl参照)と変位
による応力σ2との関係を示し、はぼ正比例関係にある
第7Md”心狂い寸法δ(第4図(C1参照)と心狂い
による応力σ、との関係を示す。こび)応力σ。
はδにほぼ正比例し、回転に同期して変動する。
第8図は伝達トルク′1′とトルク伝達による戻り応力
σ4との関係を示す。両者はほぼ正比例する。
ダイヤグラムカップリングには上述のように各種の応力
が生じる。このように過酷な条件下で稼動するためダイ
ヤフラムカップリングは疲労の進行なとによって損耗す
る虞れがあり、ぞσ)」ハ負荷の変動などに」:って定
常荷重の数倍に及ぶ衝撃荷重を受ける虞れもある。そl
−で、万一ダイヤグラムカップリングが破損すると重大
な事故を誘発するので、ダイヤフラムカップリングd定
期的に点検するだけでなく稼動中も常時応力状態を監視
することが安全管理上きわめて有効である。
本発明け」二配の4)情゛に鑑みて為され、その目的と
するところは発電プラントの稼動中にダイヤフラムの応
力状態を常時監視し、適時その安全性をチェックできる
ダイヤフラムカップリングの異常診断装置を捺供しよう
とするもので矛、る。
上記の目的を達成するため、本発明に1、発電プラント
の回転動力伝達用ダイヤフラムカップリング装置におい
て、ダイヤフラムの表面に歪ゲージを貼りつけ、上記の
歪ゲージが発する信−8−6:人力してダイヤフラノ・
に発生している応力を算出する手段と、上記の手段によ
って勢−出した応力を予め設定(−だ許容応力に比較す
る手段とを設けることにより、ダイヤフラムカップリン
グの応力状態を常時監視してその異常を診断し得るよう
にしたことを特徴とする。
次に、本発明の一実施例を第9図について説明する。発
電機ロータ軸9側のダイヤフラム]]77’1表面に歪
ゲージ27を半径方向に貼りつけるとともにスリーブ1
4十に発信機16を取りつけ、歪ゲージ27が発する歪
信号により上記発信機】6の放送電波を変調させる。上
記の電波を受信して歪信号を取り出す機能を有する受信
機(図示せず)、及び上記の歪信号を入力されてダイヤ
フラムの応力を算出する自動演算器(図示せず、詳細後
述)を設ける。
;麻10図は本実施例に係るダイヤフラムカップリング
の異常診断装置のブロック線図である。歪ゲージ27に
よって検出された歪信号は発信機16に」:り送信波に
乗せて受信機】7に伝えられる。受信機17け受信波を
検波して歪信号を取り出し、これを演算器18に入力さ
せる。演算器18で歪渭を応力値に換算し千肚較器j9
に入力させる。比較器19には予め設定した許容応力値
を記憶させておいて、演算器18から入力された応力値
と比較させる。比較の結果、判断器20によって応力値
が許容応力を越えたと判定されると判断器20は運転制
御器21に負荷軽減指令を匂える。運転制御器2】け、
判断器20から別後σ)指令を受けないときけ予め組み
と外れたプログラムに従って当該発電機プラントの出力
制御を行うが、前記の負荷軽減指令を受けると回転速度
又は発生I・ルクを減少させるように作動し、若しくけ
緊急停止を行わせるように作動−する。
本実施例によればダイヤフラムの半径方向の引(9) 張応力又は圧縮応力を実測シフ、尚該発電プランI・ノ
稼動中、常時ダイヤフラムカップリング6r)応力状態
を監視し、異常の有無を診断することができる。
第11図は前記と異なる実施例を示す。第9図の実施例
においては歪ゲー727を半径方向に貼りつけて半径方
向の歪みを検出したが、本例においてけ3方向歪ゲージ
3Jをダイヤグラム11の表面に貼りつけ、ダイヤグラ
ム11の半径方向(Y方向)、同円周方向(X方向)、
及び軸心方向(Z方向)の直交3軸方向の歪を検出1−
得る」:うに信成−する。
第12Md上記実施例を用いた応力測定結果σ)−例を
示し、カーブ22けX方向の応力σ8、カー フ23 
n Y方向の応力σア、カーブ241rj Z 方向の
応力σ2を示している。これら3軸方向の各応力を演算
器(・ノー10図σ月8)によって合成し、主応力σM
のカーブ25が求められる。26は予め設定して記憶さ
せである許容応力1的である。
本例のように直交3軸方向の歪を検出する歪ゲ(10) −ジをダイヤフラム表面に配設し、その検出信号に基づ
いて上前カイ的を算出してこれを許容応力と比較する手
段を設けると、初雑な応力条件の下に於てもダイヤフラ
ムカップリングの異常を自動的に監視することができる
。直交3軸応力σ工、σ9σ2の計測に基づいて主応力
σMの方向、剪断応力σ)大きさ、及びその方向を算出
する手段を設けることにより、唄に精密に応力状態を監
視することができる。
、fS 13 [シ1月変動応力と平均応力との換讐図
表である。これは前述の心狂い応力σ、(第7図)σ)
ように回転に同期して変動する応力と、これを平滑化1
−だ平均応力とが、それぞれダイヤフラムσ)寿命消費
率に及はす結果を実験的に比較して等測的に相(jに換
算し得るよ’5にその比率を表わすカーブである。この
カーブを演算器(第1O図の18)に配憶させておいて
検出した変動応力を平MW化演算させたり、また平均応
力を変動応力に等測的に換算させたりすることも可能で
ある。この」=うにして、ダイヤフラムの平均応力、及
び変動(]1) 応力を算出する手段、並ひに算出結果を予め設定した基
璋、疲労強度と比較演算する手段を設けると、変動応力
を適確に評価しするととができる。
第14図及び第15図はそれぞれ前記と異なる実施例を
示す。これらの実施例では歪ゲージの個数を複数個とし
、aル141ツ]の例でd歪ゲージ27.27をダイヤ
フラム1l(TN半径方向に列設して貼りつけ、:fL
15図の例では円周方向に列設して貼りつける。
このように歪ゲージ27の配設区域を拡げてダイヤフラ
ムの半径方向又は円周方向σ)歪分布を検出し得るよう
にし、そσ)検出結果を入力して応力の分布状態及びそ
σ)最大飴を算出してこれを予め設定した許容応力と比
較する手段を設けると、局部的に発生した異常な応力を
発見することができる。これにより、特に、ダイヤフラ
ムのいずれかの個所に微小な損傷を生じた場合、該損傷
による応力分布の変化を検知することによって損傷の発
生を早期に発見し、重大な損傷の銹発を未然に防止し得
る。
(12) 」ν上説明したように本発明は、発電機プラントの回転
動力伝達用ダイヤフラムカップリングにおいて、ダイヤ
フラムσ)表面に歪ゲージを接着し、」−記の歪ゲージ
が発する信号を入力してダイヤフラムに発生している応
力を算出する手段と、l言eの手段によって算出した応
力を予め設定した許容応力に比較する手段とを設けるこ
とにより、ダイヤフラムカップリングの応力状態を常時
監視することができ、適時その安全性のチェックが可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1Md1軸型抜合ザイクル発電プラントの配置図、第
2図はギヤカップリングの断面図、第31”21idダ
イヤフラムカツプリングの断面図、第4図はダイヤフラ
ムカップリングの作動説明図、第5図及至第8図はダイ
ヤフラムカップリングに生じる各種応力の変化を示す図
表、第9図は本発明の一実施例に係るダイヤフラムカッ
プリング異常診断装置の斜視図、第10図は同ブロック
線図、第11図はJ: gi’:と異なる実施例におけ
るダイヤフラ(j3) ムの平面図、第121ヅ1は第11図σ)実施例に」:
る検出応力の1例を示す図表、第131望id変動応力
と平均応力とσ)換算図表、第14図及び第15図はそ
れぞれ前記と異なる実施例におけるダイヤフラム117
)平面図である。 11・・ダイヤフラム、J6・発信器、17・・・受信
器、18・・・演算器、19・・−J、E較器、20・
・・1判断器、21・・・運転制御器、27・・・歪ゲ
ージ、313方(14) 第2 図 第3 図 $4 m 竿5図 第1固 r!−7回 /Q’社り≦ Jば ′4 /2 図 17反 ′J 73 目 デク応力 t−/4 図 茅 15 図 7 =165−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、発電プラントの回転動力伝達用ダイヤフラムカップ
    リング装置において、ダイヤフラノσ)表面に歪ゲージ
    を貼りつけ、上記の歪ゲージによって検出し、た信号を
    入力せしめてダイヤフラムの応力を算出1−る手段と、
    上記の手段によって算出した応力を予め設定した許容応
    力に比較する手段とを設けることに」:す、ダイヤフラ
    ムカップリンクの応力状態を常時監親し得るようにした
    ことを特徴とするダイヤフラムカップリングの異常診断
    装置。 2 前記σ)歪ゲージは、これを直交3軸方向の歪を検
    出し得るようにダイヤフラムの表面に配設したものとし
    、」二記の歪ゲージが発てる13号を入力して主応力価
    とその方向、及び剪断応力値とその方向を算出する手段
    、並びに十配の主応力及び剪断応力を予め設定した許容
    応力と比較する手段を設けたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載のダイヤフラムカップリングσ)異
    常診断装置。 3 前記の応力を算出する手段は1ダイヤフラムの変動
    応力及び平均応力を算出するものと1〜、カ出した平均
    応力及び変動応力を予め設定した基準疲労強度と比較す
    る手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載σ)ダイヤフラムカップリングの異常診断装置、。 4 前記のダイヤフラムの表面に接着する歪ゲージは、
    これを複数個とし、かつダイヤフラムの半径単向に配設
    することに」:り半径方向の歪分布を開側し得べくなし
    、かつ」−記の歪ゲージが発する信号を入力して半径方
    向の応力分布状態及びその最大値を算出してこれを予め
    設定した許容応力と比較する手段を設けたことを特徴と
    する特許請求ノ範囲第1項に記載のダイヤフラムカップ
    リングの異常診断装置。 5 前記のダイヤフラノ、の表面に接着する歪ゲージは
    、これを複数個とし、かつダイヤフラムの円周方向に配
    設することにより円周方向の歪分布を計測し得べくなし
    、かつ上記の歪ゲージが発する信号を入力して円周方向
    の応力分布状態及びその最大値を算出する手段と、算出
    結果を予め設定した許容応力と比較する手段とを設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のダイヤ
    フラムカップリングの異常診断装置。
JP56146164A 1981-09-18 1981-09-18 ダイヤフラムカツプリングの異常診断装置 Pending JPS5848826A (ja)

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