JPS61149611A - すべり軸受監視装置 - Google Patents

すべり軸受監視装置

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JPS61149611A
JPS61149611A JP59268815A JP26881584A JPS61149611A JP S61149611 A JPS61149611 A JP S61149611A JP 59268815 A JP59268815 A JP 59268815A JP 26881584 A JP26881584 A JP 26881584A JP S61149611 A JPS61149611 A JP S61149611A
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JP
Japan
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oil
pressure
lift
amount
bearing
Prior art date
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Pending
Application number
JP59268815A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeaki Kubo
久保 武明
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59268815A priority Critical patent/JPS61149611A/ja
Publication of JPS61149611A publication Critical patent/JPS61149611A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/24Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety
    • 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
    • F16C2233/00Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration

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】 ε発明の技術分野〕 本発明は蒸気タービン、軸流コンプレッサ、タービン発
電機などの大形回転機械に使用され、停止時や低回転時
に外部から圧油を供給することにより油膜を確保し、ジ
ャーナルや軸受すべり面を保護しているリフトアップ機
構を有するすべり軸受に係り、特にリフトアップ機構が
正常に作動し、i!111y4の確保が確実におこなわ
れていることを確認し、また定格回転時においても焼損
やオイルホイップ等の不安定振動を未然に防止するすべ
り軸受監視iaに関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 第3図は大形回転機械に一般的に使用されるすべり軸受
の概略構成図である、すべり軸受1は下半部軸受1ar
3よび上半部軸受1bの2分割構成となっており、これ
は回転軸2をジャーナル3で支持し、回転軸2の型苗に
基因するある分担荷重Wを受けている。回転軸2の回転
中は潤滑油の梗護作用により回転軸2は浮き上り、油膜
を介して支持される様になる。この時の油膜厚さはジャ
ーナル3の径、荷重、回転数等により異なるが、定格回
転中では数十〜数百ミクロン程度である。
この油膜厚さは回転数の低下と共に小さくなり、数百r
、p、I以下、特に数r、 p、−のターニング回転中
には数ミクロンにまでなる。この時の許容油膜厚さはジ
ャーナル3の粗さ、すべり軸受1の内周面の粗さ等から
決定されるが、すべり軸受1(以 −下軸受と称する)
によっては許容値を確保できないものも出てくる。
このため、従来外部から数百酊/ciの圧油を軸受下部
から供給し、静圧軸受としての効果を持たせ、油膜を確
保しようというのが、第4図及び第5図に示すリフトア
ップ機構である。第4図は下半部軸受1aを示す斜視図
で、これには圧油の排出孔4および供給孔5を有してい
る。第5図はリフトアップ機構を示す系統図であり、上
記供給孔5に配管WPの一端が接続され、この配管WP
の途中に逆止弁6を介してポンプ7に接続され、このポ
ンプ7にモータ8が連結されている。このような構成の
ものにおいて、ポンプ7により圧油が供給孔5から軸受
下半部1aに入り、排出孔4よりすべり面に排出され、
ジャーナルを浮上させるのである。このリフトアップ機
構は一般には荷重の大きい、又は平均面圧の高いターニ
ング回転数の低い場合で許容油膜厚さを確保できない場
合に使用されるが、これにより数十〜百ミクロン程度の
油膜厚さが得られジャーナル及び軸受すべり面を保護し
、安定に運転をすることができる。
一般に、起動時はリフトアップ機構のポンプ7のスイッ
チを入れた後、ターニング装置が入る様になっているが
、ここで何らかの原因により圧油の供給系統の配管WP
に異物が詰まるなどして軸受1a、1bに圧油が正常に
供給されず、リフトアップが不十分のまま起動してしま
い、ジャーナル3や軸受1a、1bが損傷してしまうケ
ースが考えられる。また逆に供給系統の配管の一部から
圧油が逃げる場合も同様にジャーナル3や軸受Ia、l
bの損傷にう6がる。
また大形の回転機械では、蒸気タービン、タービン発電
機軸系に見られる様に多軸量系となり。
各軸受の分担荷重はそのレベルにより異なってくる。基
礎の沈下等積々の要因によるこの軸受レベルの変化は軸
受荷重の変化を沼き;場合によってはリフトアップ不足
によるジャー壬ル、軸受の損傷につながるケースも考え
られる゛。
このようなリフトアップが不十分の状態で起動すること
はジャーナルや軸受を損傷するにとどまらず、軸受損傷
により軸受内面のバビットメタルが溶け、流出し、回転
機械全体の回転部と静止部の間隙が変化し、接触し大損
傷にも発展する危険性があった。
また、タービン発ii機等では定格回覧数が、−次の危
険速度の2倍以上になっているが、このような高速回転
域においては、油膜の自励振動であるオイルホイップと
呼ばれる不安定振動が発生する場合がある。このオイル
ホイップは低荷重の軸受で起こりやすく、軸の危険速度
の2倍以上の回転数で発生するが、共振と異なり、一度
発生すると、危険速度の2倍以上の回転数域ではずっと
おこり続ける。さらに、油膜の自動振動である為、減衰
がきかず大撮動となる等オイルホイップは高速回転機械
にとって非常に重要な問題である。
一般には定格回転中、オイルホイップが発生しない様、
安定域で使用する様設計するが、前述の軸受レベルの変
化による軸受荷重の変化に基因してオイルホイップが発
生することがある。これは軸受荷重が減少した場合に起
こる。オイルホイップが発生すると、大振動により軸受
の損傷を招き、さらに回転機械全体の損傷につながる危
険性があった。また軸受荷重が増大すると、油膜厚さが
減少し、局部的な過熱から軸受の損傷、さらに回転機械
全体の損傷に発展する危険性があった。
[発明の目的] そこで本発明は上記問題点を解決するためなされたもの
で、不十分なリフトアップ状態での起動によるジャーナ
ル及び軸受の損傷を未然に防止でき、さらに定格回転時
に不安定振動や焼損を未然に防止でき、従って信頼性が
向上するすべり軸受監視装置を提供することを目的とす
る。
[発明の概!!] 本発明は上記目的を達成するために、リフトアップ時の
圧油の圧力を測定する圧力測定装置と、上記圧油の油量
を測定する油I測定装置の出力を入力して浮き上り量を
演算する浮き上り演算装置とを備えたものと、またこの
浮き上り演算IIの出力を入力して負荷容量を演算する
負荷容量演算装置を備えたものである。
[発明の実施例] 以下本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明によるすべり軸受監視装置の一実施例を
示す概略構成図であるすなわち、リフトアップ用圧油の
供給系統の配管WPの一部に圧力センサ9及び増幅器1
0が設置されており、これにより圧油の圧力が測定可能
になっている。またリフトアップ用圧油の供給系統の配
管WPの一部に流量センサ11及び増幅器12が設置さ
れ、これにより圧油の流量が測定可能になっている。そ
して増幅!110.12の出力が浮き上り吊演算!11
3に入力され、ここで次に述べる浮き上り隋が演算され
る。いま圧力P、流量Q、f!A心率n、粘度μ、軸受
半径R1半径隙間Cとの間に(1)、■式が成立する。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(21またこの
時の浮き上りahは(3式となる。
h−C(1−n)   ・・・(a 従って、1つの軸受に関しては、関数をfとすれば、(
4)式が成立する。
h −f (Q/P)   ・・・(勾このように、浮
き上り色演算器13では圧力センサ9で測定された圧力
及び油量センサ11で測定された油量より浮き上りIl
hが演算される。
この浮き上りahは、予め記憶器18に入力しておいた
許容最小油膜厚さと比較器15で比較され、その結果許
容最小油膜厚さより小さいとき出力器21から出力が生
ずるようになっている。この出力器21としてはブザー
等の警報器あるいはリレーを使用する。
従って、出力器21からの出力が生じないときはリフト
アップが正常であることがわかり、出力器21から出力
が生じたときは回転軸の起動を停止させ、リフトアップ
が正常になるようにすればよい。従って、不十分なリフ
トアップ状態での起動によるジャーナル3や軸受1a、
1bの損傷を未然に防止でき、これにより信頼性が向上
する。
なお、上記比較器15、記憶器18および出力器21が
ない状態でも上記浮き上り色演算器13の出力である浮
き上り量からリフトアップが正常か否かの判断も可能で
ある。
また第1図の負荷容量演算器14には上記浮き上り色演
算器13の出力が入力され、ここで(5)式により負荷
容量すなわち軸受荷重Wが演算される。
ここでしは軸受幅、(1−n)は(3)式から互であり
、A(n)は(61式で表わせる。
この毒うにして、負荷容量演算器14で求められた軸受
荷重Wは比較器16.17に入力され、ここで予じめ記
憶器19.20で記憶された許容最大軸受荷重及び許容
最小軸受荷重とが比較されるようになっている。比較器
16.17において、軸受荷重が許容最大軸受荷重より
大きいときおよび許容最小軸受荷重より小さいときのみ
出力を生ずるようになっている。比較器16.17の出
力はブザー等の警報器あるいはリレーからなる出力器2
2..23にそれぞれ入力されるようになっている。
従って、出力器22.23からの出力が生じたか否かに
より、軸受荷重過大による焼損や、軸受荷重過小による
不安定振動発生が起きるか否かを判断でき、これは回転
機械の起動前に未然に防止することができる。なお、蒸
気タービン、ターピン発xiといった軸系で使用する場
合には、復水器の真空度による軸受レベルすなわち軸受
荷重が変化することも考慮に入れ、真空度により軸受荷
重の補正をした方がより確実である。
第2図(a)、(b)は上記した出力!21゜22.2
3と回転機械の起動装置26を組み合せた場合のシーケ
ンスを示す図である。制御母線P。
N閲に起動装置!26の起動スイッチ24、上記出力!
21の接点211、出力!!22の接点221、出力器
23の接点231および補助リレー25が直列に接続さ
れている。また制御母1i!P1.Nl。
間に補助リレー25の接点25115よび起動装置26
が直列に接続されている。
このように構成されているので、起動スイッチ24を投
入し、浮き上り量が許容最小油膜厚さより大きいときは
接点211が閉じ、また軸受荷重が許容最大荷重より小
さいときは接点221が閉じ、さらに軸受荷重が許容最
小荷重より大きいときは接点231が閉じ、これらの条
件がすべて整ったときは補助リレー25が付勢され、こ
れにより接点251が閉じて起動装置26に電圧が印加
されて、回転機械が起動する。
[発明の効果] 以上述べた本発明によればリフト7ツブ不足にかかわら
ず起動し、ジャーナルや軸受を損傷してしまうような事
態を未然に防止でき、かつ定格回転時に焼損や不安定振
動を未然に防止でき、従って信頼性が向上するすべり軸
受監視装ぎを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるすべり軸受監視装置の一実施例を
示す概略構成図、第2図は同実施例の出力器の接点と起
動装置を組み合わせた場合のシーケンスを示す図、第3
図は大形回転機械に使用されるすべり軸受の一般的な使
用状態を示す概略構成図、第4図はリフトアップ機構を
有する従来のすべり軸受の下半部を示す斜視図、第5図
は第4図のリフトアップ機構の系統を示す図である1・
・・すべり軸受、1a・・・下半部、1゛b・・・上半
部、2・・・回転軸、3・・・ジャーナル部、4・・・
圧・油排出孔、5・・・圧油供給孔、6・・・逆止弁、
7・・・圧油供給ポンプ、8・・・モータ、9・・・圧
力センサ、10・・・増幅器、11・・・流量センサ、
12・・・増幅器、13・・・浮き上り量演算器、14
・・・負荷容量演算器、15・・・油膜厚さ比較器、1
6・・・軸受荷重上限比較器、17・・・軸受荷重下限
比較器、18・・・許容最小油膜厚さ記憶器、19・・
・許容最大軸受荷重記憶器、20・・・許容最小軸受荷
重記憶器、21・・・リフトアップ状態出力器、211
・・・接点出力、22・・・過大荷重出力器、221・
・・接点出力、23・・・不安定振動出力器、231・
・・接点出力、24・・・起動装置の起動スイッチ、2
5・・・補助リレー、26・・・起動装置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2rg (a)        (b) 第3図 第4図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転軸を支承し、この回転軸の停止時や低回転時
    に外部から圧油を供給して油膜を確保するリフトアップ
    機構を有するすべり軸受において、リフトアップ時上記
    圧油の圧力を測定する圧力測定装置と、上記圧油の油量
    を測定する油量測定装置と、この両者によって測定され
    た圧力及び油量より浮き上り量を演算する浮き上り演算
    装置とを備えたすべり軸受監視装置。
  2. (2)回転軸を支承し、この回転軸の停止時や低回転時
    に外部から圧油を供給して油膜を確保するリフトアップ
    機構を有するすべり軸受において、リフトアップ時上記
    圧油の圧力を測定する圧力測定装置と、上記圧油の油量
    を測定する油量測定装置と、この両者によつて測定され
    た圧力及び油量より浮き上り量を演算する浮き上り量演
    算装置と、この浮き上り量演算装置で演算した浮き上り
    量から負荷容量を演算する負荷容量演算装置とを備えた
    すべり軸受監視装置。
JP59268815A 1984-12-20 1984-12-20 すべり軸受監視装置 Pending JPS61149611A (ja)

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