JPS6135410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転機械のすべり軸受損傷診断装置に
関する。

従来より回転機械に使用されるすべり軸受等は
軸受負荷荷重の過大や軸受潤滑特性の悪化などか
ら、時おり軸受焼損事故を起こすことが知られて
いる。蒸気タービンに用いられるすべり軸受を例
にとつて言えば最近の回転機大型化に伴う軸剛性
低下によりオイルホイツプ等の不安定振動が問題
となつている。このオイルホイツプ防止対策とし
て、軸受の高面圧化が進んでいる。このため、必
然的に低速運転時における軸受潤滑特性の悪化を
招き、これが軸受損傷に発展する場合が多い。特
に蒸気タービンに見られるようにターニング運転
（約2rpm）を一週間以上の長期にわたつて実施す
る機械においては、この低速運転時における潤滑
状態を管理し、バビツトメタル損傷につながるメ
タルワイプ現象（以下メタルワイプと略記）の様
な軸受の異常を早期に発見することが機械の予防
保全上極めて重要であるが、前述したように軸受
の高面圧化により、安全な管理が難しくなつてき
ており、時おりメタル損傷事故が見られる。

これらメタル損傷の監視手段として、従来より メタル温度測定法 軸受排油温度測定法 などが用いられているが、これらの方法はバビツ
トメタル焼損等に発生する熱を監視する手段であ
るため、バビツトメタルがある程度焼損した後で
なければ検知できない欠点がある。このため、メ
タルワイプの初期検知は困難であることはもちろ
ん、メタルワイプの進展状況を経時的に知ること
は困難であつた。

本発明の目的はメタルワイプ初期過程とメタル
損傷過程の両者を識別して検知できるすべり軸受
〓〓〓〓
損傷診断装置を提供することにある。

本発明の特徴は軸受のメタル、裏金あるいは軸
受外表面上のメタルワイプに伴つて発生する超音
波信号を受信して包絡線検波し、検波信号が設定
値以上になつたことで得られるパルス信号あるい
は検波信号から得られる微分パルス信号によつて
メタルワイプ初期過程とメタル損傷過程を識別し
て検知するようにしたことにある。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。

本発明の具体的実施例であるすべり軸受損傷診
断装置のブロツク図を第１図に示す。ジヤーナル
１をささえる軸受２のバビツトメタルもしくは軸
受外表面上のメタルワイプによつて生じる超音波
信号を検知できる箇所に音響検知素子３（例えば
圧電セラミツク素子を用いたもの）を圧着または
接着により設置し、音響検知素子３にて得られた
信号をプリアンプ４に入力する。次にプリアンプ
４にて増幅された信号をフイルタ５に通し、ノイ
ズを除去する。さらにノイズを除去した信号をメ
インアンプ６にてさらに増幅し、その信号を回転
判定回路７に入力する。回転判定回路７ではジヤ
ーナルの回転数ｎを取り込みターニングであるの
か運転状態であるのかを判定し、ターニングのと
きのみメインアンプ６からの出力信号を検波回路
８に入力する。従つて、該回転判定回路７はゲー
トでもある。次に検波回路８にて検波された信号
を信号立上り時間弁別回路９に入力する。信号立
上り時間弁別回路９は比較回路９ａ、微分回路９
ｂと単安定マルチバイブレータ９ｃより構成され
ている。１０はメタルワイプ初期過程判定回路で
比較回路９ａから出力される信号の単位時間あた
りの発生数が定められた発生数規定値を越えた場
合、信号を出力する判定回路である。１１はバビ
ツトメタル損傷過程判定回路で、判定回路１０と
同様の効果をもたせる。１２は表示装置であり、
メタルワイプ初期過程判定回路１０及び、バビツ
トメタル損傷過程判定回路１１より出力される信
号により、軸受の正常状態やメタルワイプの初期
過程及びバビツトメタル損傷過程を表示する装置
である。

次に前述したすべり軸受損傷診断装置の動作原
理を軸受の各状態で発生する超音波信号の波形図
を用いて具体的に説明する。

まず、軸受正常時とメタルワイプ初期過程の判
定法について説明する。軸受正常時に発生する超
音波信号は第２図に示すようにバツクグランドノ
イズのみである（メインアンプ６の出力波形）。

次に前記信号は検波回路８にて、同図に示され
るように検波され出力v1となり、信号立上り時
間弁別回路９の比較回路９ａの比較電圧（設定
値）Evと比較されるが、軸受正常時の場合、同
図に示されるように比較回路９ａより短形波が発
生しないため、メタルワイプ初期過程判定回路１
０から信号は出力されない。これに対してメタル
ワイプの初期段階になつた場合、第２図に示すよ
うに立上りがゆるやかな周期性のある超音波信号
（メインアンプ６の出力波形）が発生するように
なる。この超音波信号の発生周波数は数10Hzであ
り、回転数とは必ずしも同期しない。前述した超
音波信号の発生原因は潤滑状態の欠損によりジヤ
ーナルとバビツトメタルが軽微な金属接触を起こ
すためである。前記信号は検波回路８にて第２図
に示されるように検波された出力v2となり、比
較回路９ａの比較電圧Evと比較される。メタル
ワイプ初期過程の特徴である立上りのゆるやかな
超音波信号は同図に示されるように比較回路９ａ
の出力として短形波に変換され、この短形波の単
位時間あたりの発生数が設定された値を越した場
合、同図に示されるようにメタルワイプ初期過程
判定回路１０より信号が出力される。なお、単位
時間当りの発生数を見て判断するのはノイズなど
によつて誤判断するのを防止するためであるる。

次にバビツトメタル損傷過程の判定法について
説明する。バビツトメタルの損傷過程に進展する
と第３図に示すように前述した立上りのゆるやか
な超音波信号間に立上りの急峻な超音波信号が発
生するようになる。これはバビツトメタルの変形
あるいは剥離により発生するものである。前記信
号は検波回路８にて第３図に示すように検波さ
れ、次に信号立上り時間弁別回路９の微分回路９
ｂ、単安定マルチバイブレータ９ｃに入力され
る。前記９ｂ，９ｃは検波回路８より出力される
信号の長短を弁別する回路で、バビツトメタル損
傷過程の特徴である立上りの急峻な信号のみを取
り出す回路である。まず微分回路９ｂにて第３図
に示すように微分波形に変換され、次に単安定マ
ルチバイブレータ９ｃに通されることにより同図
に示すような短形波を得る。つまり立上りの急峻
〓〓〓〓
な信号のみが短形波に変換される。次にバビツト
メタル損傷過程判定回路１１にて、この短形波の
単位時間あたりの発生数が設定された値を越した
場合、同図に示されるようにバビツトメタル損傷
過程判定回路１１により信号が出力される。前述
した各判定回路の出力は次に表示装置１２に入力
され、判定結果が表示される。

以上説明したように軸受の損傷状態によつて変
化する超音波信号の波形より、軸受の損傷の状態
をとらえることができるため、軸受損傷検出のオ
ンラインモニタとして利用でき、工業上極めて有
効で顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のすべり軸受損傷診断装置の実
施例図、第２，３図は本発明のすべり軸受損傷診
断装置の動作を説明するための波形図である。 ３…音響検知素子、７…回転数判定回路、８…
検波回路、９…信号立上り時間弁別回路。 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸を支えるすべり軸受の軸受メタルから
   発生する超音波信号を検知する音響検知素子と、
   該音響検知素子で検出された音波信号を包絡線検
   波する検波回路と、該検波回路の検波信号と設定
   値を比較し、検波信号が設定値以上になる毎にパ
   ルス信号を発生する比較手段と、該比較手段が単
   位時間当りに規定値以上のパルス信号を発生した
   際にメタルワイプ初期過程と判断する初期過程判
   定手段と、前記検波回路の検波信号を微分して微
   分パルス信号を出力する微分手段と、該微分手段
   が単位時間当りに規定値以上の微分パルスを発生
   した際にメタル損傷過程と判断する損傷過程判定
   手段とを具備したすべり軸受損傷診断装置。