JPS61181904A - 回転体の軸方向変位を非接触で測定ないし監視するための装置 - Google Patents

回転体の軸方向変位を非接触で測定ないし監視するための装置

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JPS61181904A
JPS61181904A JP2171285A JP2171285A JPS61181904A JP S61181904 A JPS61181904 A JP S61181904A JP 2171285 A JP2171285 A JP 2171285A JP 2171285 A JP2171285 A JP 2171285A JP S61181904 A JPS61181904 A JP S61181904A
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JP
Japan
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axial displacement
section
value
detection means
rotating body
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JP2171285A
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English (en)
Inventor
Masakazu Takazumi
正和 高住
Kiyoshi Namura
清 名村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は回転体の軸方向変位の測定装置に係り、特に、
カップリング部における軸方向変位を非接触で測定し、
カップリング部の異常の有無を監視するに好適な装置に
関する。
〔発明の背景〕
例えば、蒸気タービンと発電機のような大形回転機械は
、リジッドカップリングにより結合されるのが一般的で
あるが、近年、注目されている複合サイクルプラントの
うちでも、ガスタービン・発電機及び蒸気タービンを一
軸に結合したいわゆる、−軸5TAGプラントではすべ
てのロータをリジッドカップリングにより結合した場合
に、軸方向の伸びが過大となり、リジッドカップリング
以外に軸方向への伸びと軸芯ずれを許容可能なフレキシ
ブルカップリングが使用される。このフレキシブルカッ
プリングは、回転体の軸方向の伸びを吸収することが可
能なように、軸方向の剛性が弱くなっているため、大形
回転機械の運転中には、常に、苛酷な条件のもとで使用
されることになり、このフレキシブルカップリングの信
頼性を確保することが重要な課題となっている。そのた
めには、カップリング部の軸方向の絶対変位を測定し、
異常の有無を監視することが必要である。
従来の装置は、特開昭50−161278号、特開昭5
5−162025号及び特開昭59−134304号公
報に記載のように、軸系のねじり応力の計測あるいは振
動を計測する場合でも、検出器を設置した部分のみの異
常しか検知することができず、カップリング部全体の軸
方向の変位の計測は配慮されていなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、光を利用して非接触で回転体の軸方向
の変位を測定、ないしは、異常の有無を監視できる装置
を提供することにある。
(発明の概要〕 本発明の要点は、駆動機と被駆動機とがカップリングで
結合された回転体において、駆動機側カップリング及び
被駆動機側カップリングに光を反射する基準反射部とこ
の基準反射部に対し、角度をもつように設けた反射部に
対向して、検知手段を設け、この検知手段により光を照
射し、基準反射部及び反射部が通過するときの反射光パ
ルスの発生を検知して、パルス発生時間を一回転に−バ
ルス発生する回転パルス信号を基準にして計測し、基準
反射部のパルス発生時刻と反射部のパルス発生時刻との
差値Atを求めて、この差値と軸方向に変位しない状態
で求めである基準反射部のパルス発生時間と反射部のパ
ルス発生時間との差値tとを比較して、更に、その差値
(Δ1−1)に基準反射部と反射部の設けである外周の
周速度を乗することにより、駆動機側カップリング及び
被駆動機側カップリングの両方の軸方向変位を求め、軸
方向変位を比較することにより、カップリング部全体の
軸方向変位を求め、軸方向変位が予め定められた限界値
を超えた場合には、警報信号を発生して、カップリング
部の異常の有無を監視する装置にある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
1は駆動機軸、2は被駆動機軸、3は駆動機側カップリ
ングボス、4は被駆動機側カップリングボス25はフレ
キシブルカップリング、6はダイヤフラムであり、フレ
キシブルカップリング5は両方に薄板を積層したダイヤ
フラム6を設けた構造となっており、軸方向変位に対し
ては剛性が弱いために1回転体の軸方向の変位を吸収す
ることができる特徴をもっている。駆動機側カップリン
グボス3の外周上に基準反射部7を設け、基準反射部7
に対し角度をもつように反射部9を設け、基準反射部7
、反射部9に対向して検知手段11を設け、検知手段1
1は基準反射部7及び反射部9の通過を検知してパルス
を発生する。同様に、被駆動機側カップリングボス4の
外周上に基準反射部8を設け、基準反射部8に対し角度
をもつように反射部10を設け、基準反射部8及び反射
部1oに対向して検知手段12を設け、検知手段2は基
準反射部8及び反射部10の通過を検知してパルスを発
生する。回転パルス検知手段13は回転体に設けた反射
部14の通過を検知して一回転に−パルスを発生する。
検知手段11,12゜13からのパルス信号は光電変換
手段15に入力され、パルス電圧に変換された後、コン
トローラ16に入力される。コントローラ16は回転パ
ルス信号が入力されると、この回転パルスを基準にして
検知手段11.12により検知された基準反射部7.8
及び反射部9,10のパルス発生時間を計測し、時間計
測記憶手段17に記憶する1時間計測記憶手段17のデ
ータは演算手段18へ取込まれて、演算手段18で、軸
方向変位が計算され、その結果は表示手段19へ出力さ
れる。また。
計測された軸方向変位の値が予め定められた限界値と比
較され、超えている場合には、警報手段20へ出力され
、フレキシブルカップリング5の異常の有無を容易に検
知することができる。
第2図は本発明の一実施例で、軸方向変位の求め方を示
したものである。カップリング部に軸方向変位が発生し
ていない場合の状態を実線で、軸方向の変位が発生して
いる場合を破線で示しである。軸方向変位が発生してい
ない状態で検知手段11が基準反射部7と反射部9の通
過を検知してパルスを発生し、そのパルス発生時間の差
値tとし、回転体の軸方向の伸びのためにカップリング
部が0だけ圧縮された状態で検知手段11が基準反射部
7と反射部9の通過を検知してパルスを発生し、そのパ
ルス発生時間の差値At、とじ、基準反射部と反射部と
がなす角度をθとすると、軸方向変位量2は、 Ω=(Δt−t)v/lanθ      ・・・(1
)ここで。
Q:駆動機側カップリングの軸方向変位量t::方向変
位なしの状態におけるパルス発生時間の差値 Atz軸方向変位ありの状態におけるパルス発生時間の
差値 ■=基準反射部及び反射部が設けられた外周の周速度 θ:基基準反射部上反射部10とがなす角度第2図は駆
動機側カップリングの場合を例にとって説明したが、被
駆動機側カップリングの場合も同様にして測定が行なわ
れる。また、カップリング部が軸方向に引張られて伸び
た場合でも前述の圧縮の場合と同様にして測定が行なわ
れる。
第3図及び第4図は基準反射部7に対して角度をもつよ
うに設けられた反射部9の変形実施例を示す。このよう
に反射部9を変形した場合でも、あらかじめ、軸方向位
置と反射部9の形状の関係がわかっていれば、第2図に
示す場合と同様に軸方向変位を測定することができる。
第5図から第8図までは本装置の作動を説明するための
概略図で、検知手段11.12を通過する基準反射部7
,8及び反射部9.10と回転パルス検知手段13を通
過する反射部14のパルス発生時間の関係を示す。
第5図はカップリング部に軸方向変位なしの状態におけ
るパルス発生時間の関係を示したもので、検知手段11
.12により検知された基準反射部7.8及び反射部9
,10のパルス発生時間の差値tが等しくなるように、
検知手段11.12と基準反射部7.8及び反射部9,
10を設置した場合を示す。
第6図はカップリングに軸方向変位が発生した状態にお
けるパルス発生時間の関係を示したちので、検知手段1
1.12が検知した基準反射部7゜8と反射部9,10
のパルス発生時間の差値It。
が等しい場合には、駆動機側カップリング及び被駆動機
側カップリングの軸方向変位量が等しいことを示す。
第7図は第6図の変形例で、駆動機側カップリングの軸
方向に圧縮された変位よりも被駆動機側カップリングの
軸方向に圧縮された変位が大きい場合を示すもので、検
知手段11が検出するパルス発生時間の差値Δを及び検
知手段12が検出するパルス発生時間の差値At /の
関係はΔt′〉Δtとなる。
第8図はカップリング両端部が軸方向に等しく圧縮され
た変位を発生し、更に、過大なトルクが作用した場合の
検知手段11.12が検出するパルス発生時間の関係を
示したもので、検知手段11が検知する基準反射部7と
反射部9のパルス発生時間の差値Δtと検知手段12が
検知する基準反射部8と反射部10のパルス発生時間の
差値At、は等しくなる。しかし、トルクが作用した場
合には、検知手段11が検知する基準反射部7のパルス
発生時間と検知手段12が検知する基準反射部8のパル
ス発生時間とに差値Δ1tが生じることになり、この差
値Δttより作用トルクの大きさを計算で求めることが
できる。
このようにパルス発生時間の差値より軸方向の変位量、
あるいは、軸に作用するトルクの値を求めることができ
るが、この値が予め設定しである限界値を超えた場合に
は、警報信号を発すると同時に、その超えた回数を計数
し、カップリング部の点検の時期の指示を示すようにす
ることもできる。
本実施例によれば、従来のようにカップリング部へのト
ルク検出手段の組込、あるいは、歪ゲージを検出手段と
するテレメータ装置等の設置を省略できる等の効果があ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、駆動機と被駆動機とを結合するカップ
リング部の両端部に光を反射するものを設けるだけで、
光を利用して非接触で回転中のカップリングの軸方向変
位を計測でき、カップリング部に作用する軸方向変位量
の絶対値を把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す装置の概略図、第2図
は本発明の一実施例を示す反射部設置図。 第3図及び第4図は第2図の他の実施例を示す反射部装
置図、第5図ないし第8図は本発明の装置の作動を説明
するための概略図である。 7.8・・・基準反射部、9,10,14・・・反射部
、11.12,13・・・検知手段、15・・・光電変
換手段、18・・・演算手段、20・・・警報手段。 I″\ 代理人 弁理士 小川勝男   ・ 、/” 千2図 半5図 躬6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、駆動機と被駆動機とがカツプリングで結合された回
    転体において、 駆動側カツプリングの外周上に設けられた第一の基準反
    射部と、この第一の基準反射部に対し角度をもつて設け
    られた第一の反射部に対向して設置され、前記第一の基
    準反射部と前記第一の反射部の通過を検知してパルスを
    発生する第一の検知手段と前記カツプリングの被駆動側
    カツプリングのある外周上に設けられた第二の基準反射
    部とこの第二の基準反射部に対し角度をもつて設けられ
    た第二の反射部に対向して設置され、前記第二の基準反
    射部と前記第二の反射部の通過を検知してパルスを発生
    する第二の検知手段とを備えた回転体の軸方向変位を非
    接触で測定ないしは監視するための装置であつて、前記
    第一の検知手段が予め設置された位置で、前記カツプリ
    ング部が軸方向に変位しない状態での前記第一の検知手
    段を通過する前記第一の基準反射部と前記第一の基準反
    射部に対し角度をなすように設けられた前記第一の反射
    部のパルス発生時間を計測し、このパルス発生時間の差
    値を求め、この差値を軸方向変位が零の場合の基準値と
    し、この基準値と軸方向変位が生じた時に前記第一の検
    知手段を通過する前記第一の基準反射部と前記第一の基
    準反射部に対し角度をなすように設けられた前記第一の
    反射部のパルス発生時間を計測し、前記パルス発生時間
    の差値を求め前記基準値と比較しその差値を計算し、こ
    の差値に前記第一の基準反射部及び前記第一の反射部が
    設けられた外周の周速度を乗じて、軸方向変位を計算し
    て、この軸方向変位が予め定めた限界値と比較して超え
    ている場合には、警報信号を発生するように構成したこ
    とを特徴とする回転体の軸方向変位を非接触で測定ない
    し、監視するための装置。 2、特許請求の範囲第1項において、 前記第二の検知手段が予め設置された位置において、前
    記カツプリング部が軸方向に変化しない状態での前記第
    二の検知手段を通過する前記第二の基準反射部と前記第
    二の基準反射部に対し角度をもつように設けられた反射
    部のパルス発生時間を計測し、このパルス発生時間の差
    値を求め、この差値を軸方向変位が零の場合の基準値と
    し、この基準値と軸方向変位が生じたときに前記第二の
    検知手段を通過する前記第二の基準反射部及び前記第二
    の反射部のパルス発生時間を計測し、前記パルス発生時
    間の差値を求め前記基準値と比較し、その差値を計算し
    、この差値に前記第二の基準反射部及び前記第二の反射
    部が設けられた外周の周速度を乗じて軸方向変位を計算
    して、この軸方向変位が予め定められた限界値と比較し
    て超えている場合には警報信号を発生するように構成し
    たことを特徴とする回転体の軸方向変位を非接触で測定
    ないし監視するための装置。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、前記
    第一の検知手段により計測された軸方向変位の値と前記
    第二の検知手段により計測された軸方向変位の値を比較
    してカツプリング部の軸方向変位の絶対値を求め、この
    軸方向変位の絶対値が予め定められた限界値と比較して
    超えている場合には、警報信号を発生するように構成し
    たことを特徴とする回転体の軸方向変位を非接触で測定
    ないし監視するための装置 4、特許請求の範囲第1項において、前記第一の基準反
    射部は前記回転体の軸方向に設けられていることを特徴
    とする回転体の軸方向変位を非接触で測定ないし監視す
    るための装置。 5、特許請求の範囲第1項において、前記第一の反射部
    は前記第一の基準反射部に対して角度をもつて設けられ
    ていることを特徴とする回転体の軸方向変位を非接触で
    測定ないし監視するための装置。
JP2171285A 1985-02-08 1985-02-08 回転体の軸方向変位を非接触で測定ないし監視するための装置 Pending JPS61181904A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63313007A (ja) * 1987-06-16 1988-12-21 Natl Aerospace Lab 回転体の軸方向延び量計測装置
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