JPS59181944A - 軸受異常検出装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は回転電機の軸受の異常を簡単且つ確実に検出し
得る軸受異常検出装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年一般産莱のプラントの規模は大型化の一途をたどっ
ておシ、これに伴ってグランドで使用される回転電機も
大型化すると共に設置台数も多くなってきている。従っ
て、このような回転電機にあっては高い信頼性が要求さ
ｎるため保守点検を確実に行なって事故を未然に防止す
る必要がろシ、特にすベシ軸受の異常は他へ及ぼす影響
が大きいことからその保守はよシ確実に行なわなければ
ならない。

ところで従来すべＱ軸受の異常検出手段としては、主と
して巡回保守員の五感や経験にたよる外・定量的測定と
しても振動測定、軸受温度測定等があげらｎる程度であ
る。しかしこｎらはすベシ軸受等の軸受の異常を検出し
得る決定的なものとは言い難く、例えば、負荷に追従し
て回転数が変化する原子炉再循環用誘導電動機において
は、軸受温度は回転数の変化に対応して大幅に変化する
ので、これと軸受異常との関係を論するのは困難である
。従って、金相はっきシとした事故、例えば潤滑油の洩
汎、給油ポンプの故障、停止等以外は軸受異常を検出す
ることができない。また、ずベシ軸受は、軸と軸受間に
粘性流体である潤滑油が存在し、この動力学的圧力と軸
受に加わる荷重か釣合った状態では対向する２而間は完
全に油膜によって隔てられている。しかし乍ら、このよ
うな軸受において軸受荷重過大による金属部材の熱変形
、潤滑不良、軸振動増大等が生ずると、軸受円の油膜が
破壊され、軸と軸受には局部的な金属接触を生じ、金属
部材の温度上昇、変形等の悪循環がますます助長され、
遂には焼付となって軸の回転機能を損なうに止祉らず、
回転電機の運転を不能に至らせ、プラント全体の破損を
も引き起こし、り旧には多額の費用と日時を要すること
となる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に基づいてなさｔしたもので、その目
的とするところは、回転′電機の軸受の異常を胸単且つ
確実に検出し得る軸受異常検出装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

不発ψ」による軸受異常検出装置は上６１目的を達成す
るために以下のように構成したことを特徴としている。

即ち・回転電機の軸受をフレーム及びアースから絶縁し
、回転軸には刷子を設け、この絶縁した軸受と前記刷子
との間に電気的導通を検出する手段を設け、軸電流によ
る電圧を検出する構成としている。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照してれ明する。第１
図は本発明による軸受異常検出装置の一実施例を示す回
転電機の部分断面図であシ〜回転電根としては豆型銹導
電動機を例としている。第１図においてｌは回転軸、２
は回転子であり３はフレームである。フレーム３には、
固定子４及びこの固定子４を隔てた部位に電気絶縁物５
に、５Ｂを介して取付体６に、６Ｂが取付けられている
。取付体５ＡＫは電気導出端子７に、７Ｂが設けられた
スラスト軸受８Ａ及び案内軸受８Ｂが取付けられ、回転
軸ｌの上部を受けている。また取付体５Ｂには寛気搏出
端子７Ｃが取付けらｎた案内軸受８Ｃが取付けられ、回
転軸１の下部を受けている。更に回転軸１の上・下端部
には刷子９Ａ、９ｆ３が接触して設けられ、これらには
電気導出端子７０Ａ、　Ｊ　ＯＢが取付けられている。

そして上記電気導出端子７Ａ、７Ｂ、７Ｃ及び電気導出
端子１０ｋ。

１０ｆ３には導出電線１１１．１１Ｂ、ＩＩＣ及び導出
電線１２に、１２Ｂの一端が接続され、他端は図示しな
い軸受異常検出装置本体に接続されている。面、図中１
３はフレーム３の軸受１１に、８Ｂ、８Ｃの近傍に充填
された絶縁性を有する循滑油である。

次に第２図を参照して軸受異常検出装置本体について説
明する。第２図においては第１図と同一部分には同一符
号を付している。第２図において、回転軸７に設けられ
た刷子９Ａ、案内軸受８Ｃからは夫々電気導出端子１　
（７Ａ　、　７Ｃを介して夫々導出電線１２Ａ、ｌｌｃ
が導出され、導出電線１２Ａにはスイッチ１４を弁し、
適当な減衰定数を有した積分増幅器１５の入力端に接続
され、その出力端はオシロスコープ等の波形表示器１６
に接続されている。また積分増幅器１５の入力端間には
第１図における軸受１１１Ａ　、ａＢ　、８ＣＫ電蝕が
生じないようにするために抵抗１７が接続されると共に
、積分増幅器１５の出力端間には、本実施例の誘導電動
機８ を停止させるための制御装置接続されてい数次に上記の
ように構成された本実施例の作用について説明する。今
、回転軸ｌと案内軸受−８０との間に、絶縁性を有した
潤滑油によシ完全に油膜が存在し、両者の絶縁が保たれ
ているとする。この場合は、詳細は後述する軸電流が回
転軸ｌ、案内軸受８Ｃ及び刷子９Ｃを介して軸受異常検
出装置本体に流れない。従って波形表示器１６には第３
図（、）に示すように電圧は表われない。

次に、何らかの理由によシ、回転軸ｌと案内軸受８Ｃと
の間に例えば水の混入或いはこの他の導電性物質が混入
し、絶縁が破ｎ微少な金属接触が発生した場合を考える
。この場合は、上記した軸電流が回転軸１１案内軸受８
Ｃ及び刷子９Ｃを介して軸受異常検出装置本体にわずか
に流れる。従って波形表示器１６にはめ３図（ｂ）に示
すような電圧変化が表われる。

次に回転軸ｌと案内軸受８Ｃとの間での金属接触が大幅
に進行した場合について考える・この場合には、上記し
た軸電流が回転軸１１案内軸受８Ｃ及び刷子９ｃを介し
て軸受異常検出装置本体に大幅に流れる。従って波形表
示器１６には第３図（ｃ）に示すように大きな変化を伴
う電圧が表われる。

次に軸電流について説明する。軸電流は回転軸ｌと軸受
８Ａ　ｒ　８　Ｂ　ｒ　８　Ｃとの間を電気的に導通し
た場合に流れる電流である。軸電流の発生の原因は、０
回転軸１に電圧が直接印加された場合、■電磁誘導によ
シ回転軸ノに起電力が発生した場合、０回転軸１に磁束
がある場合、■回転軸ｌに静電負荷がある場合等か考え
られる。例えば第４図に示すように、回転軸ノに案内軸
受８Ｃを設け、この案内軸受８Ｃに対して回転子２を隔
てた位置の回転軸ｌに刷子９Ａを設けた誘導電動機を考
える。なお４は固定子である。

上記のように構成された誘４電動機においては、軸電流
は最も広範囲に発生することか確認されている。原因と
しては、回転軸ｌと鎖交する磁束が非対称であること、
極対数と鉄心セグメント数の不適当な組合せ、鉄心分割
による磁気抵抗の不平衡、鉄心スロット数による磁気抵
抗の変化及び空隙の変化等が主彦軸霜、流の発生原因で
ある。第５図は第４図の電気的等価回路図であり、第５
図に示すように回転軸ｌをめぐる磁路のリアクタンスか
非対称になっていると、磁束φｌ、およびφ２は１回転
ごとに周期的な変化を起こし、仮想導体ＭＮ及びＰＱに
起電力Ｅを誘導することになる。このとき第４図に示す
回転軸ｌと案内軸受８Ｃとに微少な金属接触が発生し、
第２図に示す回路を構成すると、軸電流■が流れ、第３
図（Ｃ）に示すような電圧波形が現われる。

本実施例においては、波形表示器１６に第３図（、）に
示すように電圧が宍われない場合は、回転軸１と案内軸
受８Ｃとの間の絶縁及び潤滑状態は良好であ）、案内軸
受８Ｃは良好に（すを能し、区分Ｉとして「良好」と評
価する。第３図（ｂ）に示すように微少ｆｒ、電圧変化
が表わｎた＠合は、回転軸ｌと案内軸受８Ｃとの間は絶
縁が破ｎつつあり、案内軸受８Ｃの機能には問題かみら
れ、区分■として「注意」と評価する。第３図（ｃ）に
示すように大幅な電圧変化が表わｔた場合は、回転軸ｌ
と案内軸受８Ｃとの間は絶縁が破れ、潤滑状態も不良で
あり、焼付が発生し、回転電機の運転は中止しなければ
ならない状態になり、これを区分■として「不良」と評
価する。これを表に１とめると以下のように表わされる
。

表 そして区分■の「不良」の場合は、第２図の制御装置袋
よ多回転電機の運転を中止する。

以上述べたように本実施例では、案内軸受８Ｃの潤滑油
膜が破ｎ１焼付が生じ、軸受としての機能が不良に陥れ
は、回転軸ｌと案内軸受８Ｃ及び刷子９Ａの間には軸電
流が流れることをオリ用し、電圧波形の観察により案内
軸受８Ｃの焼付等の異常を直接検出できるようにしてい
る。従って従来のように、軸受異常を、保守員の勘や経
験にたよることなく、筐た振動測定、軸受温度測定等の
限定されたデータによシ検出するものではなく、定量的
管理によシ保守の自動化がなされ、回転電機の信頼性の
向上に犬きく寄与できるものである。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、軸受異
常検出装置本体をｉｌｌ子９Ａと、スラスト軸受８Ａ或
いは、案内軸受８Ｂの電気導出端子７Ａ、７ＢＩ／Ｃ接
続することにより、スラスト軸受８Ａ或いは案内軸受８
Ｂの異常を検出できるものであシ、上記刷子９Ａの代わ
りに刷子９Ｂを用いても同様である。

また、各軸受８に、８Ｂ、８Ｃからの導出電線１１に、
１１Ｂ、１１ｃと、刷子９Ａ、９ｆ３からの導出電線１
２Ａ、１２Ｂとの組＠せを切換スイッチで切換えるよう
にすれば各軸受８Ａ。

８Ｂ、８Ｃの異常検出は一層容易になさ几る。

更に、刷子９Ａ或いは９Ｂと、軸受８Ａ或いは８Ｂ或い
は８Ｃとの間に流れる軸電流を、アナログ入力とし、こ
のアナログ入力をコンヒーータによって判定して回転電
機の集中制御を行なうようにしてもよい。

壕だ、本実施例では立型誘導電動機における軸受異常に
ついて述べたか、回転電機の軸受一般に適用できること
は言うまでもなく、この他、本発明の要旨を変更しない
範囲で種々変形して実施例 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、回転電機の軸受をフ
レーム及びアースから絶縁し、回転軸には刷子を設けて
、この絶縁した軸受間に電気的導通を検出する手段を接
続し、軸′電流による電圧を検出するようにしたので、
回転電機の軸受の異常を極めて簡単な構成で、確実に検
出し得る軸受異常検出装置が提供できる・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軸受異常検出装置の一実施例を示
す構成図、第２図は同実施例の回路だめの図である。 １・・・回転軸、２・・・回転子、３・・・フレーム、
４・・・固定子、５に、５Ｂ・・・電気絶縁物、６Ａ。 ６Ｂ・・・取付体、７Ａ、７Ｂ・・・電気導出端子、８
Ａ・・・スラスト軸受、ＢＢ　、ｓｃ・・・案内軸受、
９に、９Ｂ・・・刷子、１θＡ、ＪＯＢ・・・電気導出
端子、１１に、１−ＩＢ、ＩＩｃ・・・導出電線、１２
に、１２Ｂ・・・導出電線、１３・・・循滑油、１４・
・・スイッチ、１５・・・積分増幅器、１６・・・波形
表示器、１７・・・抵抗、１８・・・制御装置。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第３図 （ａ）（ｂ）（ｃ） 晴間　　　　　　　　βを間　　　　　　　　吟Ｐｅ＆
１第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレーム内に収納された回転軸を軸受で受けてなる回転
   電機において前記回転軸に刷子を接触させて設け、前記
   軸受に前記フレーム及びアースに対して絶縁を施こすと
   共に、この軸受に電気導出端子を設け、この電気導出端
   子と前記刷子との間に電気的導通を検出する手段を設け
   てなる軸受異常検出装置。