JPS6255607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転中の回転体の内部温度測定装置
に係り、特にタービンロータ等の回転体の中心部
に形成された内孔を通じて回転体の内部温度を、
回転中に直接測定する内部温度測定装置に関す
る。

最近、発電プラントの蒸気タービンは電力需要
に対応して起動、停止または負荷変動運転が必要
となつてきている。

この蒸気タービンの回転体であるタービンロー
タ（以下ロータと略称）は、中空厚肉円筒形状で
あるため、過度時において外表面と内部間に温度
差が生ずる。かかる温度差により熱応力が発生
し、この熱応力が大きいと亀裂が発生する。ま
た、熱応力の繰り返しが多いと、前記亀裂が進展
し、ロータの破壊を招く恐れがある。そこで、回
転中のロータの内部温度の測定が必要となる。

従来、回転中のロータの内部温度測定装置に
は、ロータの中心部に形成された内孔に温度検出
器を設け、ロータと同軸上にスリツプリング器を
設けて電気的に接続し、測定する方式のもの（特
開昭48−8588号）と、ロータの内孔に温度検出器
を設け、該温度検出器からの電気信号を電波に変
換し、測定するものとがある。

しかし、前者はスリツプリングをロータの軸端
部に取り付ける必要がある。ところが、この軸端
部には通常ポンプ、調整機等が設けられており、
これらを貫通してスリツプリングを取り付けるこ
とになるため、作業性が悪い。また、ロータの長
時間回転に対するスリツプリング中の接続端子や
軸受等の摩耗に対処する必要がある。

一方、後者は回転体の内部に温度検出器を設
け、端部には電気信号をFM信号に変換するトラ
ンスミツタと電源供給用レギユレータを設けた、
いわゆるテレメータ方式のものであり、この方式
のものには、さらに二つの型式のものがある。

その一つは、トランスミツタへの電源供給をバ
ツテリにより行う型式である。そのバツテリには
普通電池が使用されるが、電池は寿命が長くとも
数日しかもたず、電池の電圧低下時に蒸気タービ
ンを停止して取り替えなければならない不具合が
ある。

他の一つは、トランスミツタへの電源供給を外
部からの誘導電力により伝達する型式である。こ
の型式の従来の電気系統を第８図に示す。この実
施例においては、ロータ１の内部に三個所に温度
検出器１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられ、ロー
タ１の端部には前記温度検出器１６ａ，１６ｂ，
１６ｃに各別に接続されたトランスミツタ２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ、これらのトランスミツタ２
１ａ，２１ｂ，２１ｃに各別に設けられた発信ア
ンテナ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、一次コイル２
７、該一次コイル２７に接続されかつトランスミ
ツタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃに接続されたレギユ
レータ２９とを有している。一方、ロータ１の端
部に対向する位置にはブラケツト２４が設置さ
れ、該ブラケツト２４にはDC電源２５、オシレ
ータ２６および一次コイル２７とを有する電源部
と、受信アンテナ３３および受信器３６とを有す
る受信部とが設けられている。そして、DC電源
２５から供給されるDC電流はオシレータ２６に
より高周波AC電流に変換され、一次コイル２７
に供給される。この一次コイル２７に供給された
高周波AC電流は、二次コイル２８に誘導され、
ついでレギユレータ２９によりDC電流に変換さ
れ、各トランスミツタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃに
供給され、各温度検出器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ
に通電される。また、温度検出器１６ａ，１６
ｂ，１６ｃが温度を検出することによつて出力す
る電気信号は、FM電波の範囲の異なる前記トラ
ンスミツタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃから各送信ア
ンテナ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに導かれ、受信ア
ンテナ３４に誘導され、受信器３６に送られるよ
うになつている。

しかし、前記トランスミツタへ外部から誘導電
力を伝達する型式の従来のものは、各温度検出器
１６ａ，１６ｂ，１６ｃにそれぞれトランスミツ
タ２１ａ，２１ｂ，２１ｃと送信アンテナ２２
ａ，２２ｂ，２２ｃとを連結する構造とされてい
るため、前記第８図に示されるように、検出個所
の多い多点測定の温度測定装置の場合は部品点数
および配線手数が多くなる不具合がある。

本発明の目的は、高温下で高速回転中の回転体
の内部温度を確実に測定しうる回転体の内部温度
測定装置を提供すること、しかも多点測定の場合
にも部品点数および配線手数を軽減しうる回転体
の内部温度測定装置を提供することにある。

本発明の特徴は、回転体の中心部に形成された
内孔に、中空管を設け、該中空管の外側に、前記
内孔の周壁に可及的に近接する円形に形成されか
つ熱による内孔の軸方向および直径方向の伸縮を
吸収しうる支持構造で支持された圧着片を中空管
の軸方向に間隔を存して複数個取り付け、複数個
所温度測定点に位置する圧着片に、内孔の半径に
向けて温度検出器を設け、前記回転体の端部に
は、少なくとも二次コイルと、これに接続されか
つ電気的に回転するマルチプレクサと、これに連
結されかつ電気信号をFM信号に変換するトラン
スミツタと、これに接続された送信アンテナとを
有する送信部を設け、前記マルチプレクサに各温
度検出器を、前記中空管の内部に挿通され導体に
設けられた接点を介して接続し、さらに前記二次
コイルに対向する位置に、電源とこれに結合され
た一次コイルとを含む電源部を設けるとともに、
前記送信部に対応する位置には、受信アンテナ
と、これに接続されかつ前記複数個の温度検出器
のFM電波を同期させる同期器と、受信器とを有
する受信部を設置したところに存し、この構成に
より多点測定の場合であつても、部品点数および
配線手数を少なくなしうる回転体の内部温度測定
装置を得たものである。

第１図ないし第４図は、一般的なテレメータ方
式の温度測定装置の構造を示すもので、回転体で
あるロータ１の内部には中心部に内孔２が形成さ
れている。該内孔２には、中空管３が挿設されて
おり、その中空管３は管体３ａ，３ｂ，３ｃが連
結されて構成されている。

前記中空管３における管体３ａ，３ｂ，３ｃの
各連結部は、一方の管体端部に設けられたフラン
ジ４と、他の管体端部に設けられたフランジ５ま
たは最端部に配置されたフランジ５′とをボルト
６で結合した構造とされており、両フランジ４，
５および４，５′間には断面凹型の環状溝７が形
成されている。

各環状溝７には、第２図および第３図に明示さ
れるように、圧着片８が取り付けられている。各
圧着片８は、第３図に拡大示されるように、圧着
片８の外周面と内孔２の周壁間の周隙９を可及的
に小さくなしうる直径の円形に形成されていて、
内孔２に近接しうるように構成され、また、前記
フランジ４，５および４，５′の端面と圧着片８
の端面間に間隙１０，１１を形成しうる幅に構成
されている。各圧着片８におけるフランジ５また
は５′側の端面には、円形状の溝１２が形成され
ている。前記フランジ５または５′には、前記溝
１２に対応する位置にボルト１３が植え込まれ、
その端部１４′は前記溝１２に挿入されており、
溝１２とボルト端部１３′間には間隙１４が形成
されている。前記フランジ４，５および４，５′
の端面と圧着片８の端面間の間隙１０，１１は、
熱によつてロータ１が軸方向に収縮されたときの
内孔２の軸方向の短縮を吸収し、また前記圧着片
８の端面の溝１２とボルト端部１３′間の間隙１
４は内孔２の直径方向の伸長を吸収しうる構造と
されている。

前記フランジ４と圧着片８には、温度検出器１
６の支持孔１５が連通、形成されている。

前記温度検出器１６は、その支持孔１５に挿
通、支持され、内孔２の半径方向に向けて設けら
れている。前記内孔２内の測定点が一個所の場合
には、温度検出器１６が１個設けられ、該温度検
出器１６は第２図に示されるように、前記中空管
３の内部に挿通された導体１７を介して、ロータ
１の端部側に設けられたトランスミツタ２１に接
続されている。

前記導体１７は、中空管３の内部に螺旋状に巻
かれており、ロータ１からの伝熱により中空管３
が伸縮したときに、これを吸収しうるように配線
されている。

前記ロータ１の端部には、ボルト１９により導
体１７の導出孔を有するプレート１８が取り付け
られ、該プレート１８に非磁性体製の収容筒２０
が埋設され、この収容筒２０にトランスミツタ２
１が収容されている。また、前記トランスミツタ
２１はエンドリング２３により全出防止されてい
る。

前記ロータ１の端面に対向する位置には、第１
図に示されるようにブラケツト２４が設置され、
該ブラケツト２４には電源と一次コイルを含む電
源部と、受信アンテナと受信器とを有する受信部
とが設けられているが、これらの部材は第１図〜
第４図中では省略されている。

そして、前記トランスミツタ２１はロータ１の
端部に取り付けられたプレート１８に設けられた
二次コイルとこれの付属部材を通じて前記電源部
に電気的に接続されているが、これらの部材も第
１図〜第４図中では省略されている。

前記トランスミツタ２１には、エンドリング２
３を貫通して発信アンテナ２２が設けられてい
る。該発信アンテナ２２に対応して、ロータ１の
外部には受信アンテナと受信器とが設置されてい
るが、この受信アンテナと受信器とは第１図ない
し第４図に示される実施例では省略されている。

なお前記プレート１８の中心部には、第４図に
示されるように、導体１７の導出孔をカバーする
フランジ１８′が取り付けられている。

前記構成の内部温度測定装置では、ロータ１の
回転時に中空管３も一緒に回転する。

この回転中に、温度検出器１６により内孔２の
温度、つまりロータ１の内部温度が検出され、そ
の電気信号は中空管３の内部に挿通された導体１
７を通じて、ロータ１の端部に設けられたトラン
スミツタ２１に伝達される。

前記トランスミツタ２１により、温度検出器１
６からの電気信号がFM信号に変換され、ついで
発信アンテナ２２に導かれ、図示省略の受信アン
テナに誘導され、受信器により受信されて温度測
定が行われる。

前記ロータ１が高速回転されかつ蒸気からの伝
熱により高温となり、それに伴い内孔２が軸方向
に短縮し、直径方向に伸長しても、内孔２の熱変
化量は中空管３を構成する管体３ａ，３ｂ，３ｃ
のフランジ４，５または４，５′と圧着片８間に
形成された間隙１０，１１および１４によりそれ
ぞれ吸収され、圧着片８を介して温度検出器１６
を常に正しい位置、姿勢に保持しうるので、ロー
タ１の内部温度を確実に測定できるし、内孔２の
周壁に損傷を与えることもない。

第１図〜第４図には温度測定点は１個所のみで
あるが、これが多点である場合には、第８図のブ
ロツク図に示す如く、温度検出器を所望の数とし
発信アンテナもその数と同じだけ設けることにな
るが、前直の如く回転部品が多くなり、回転部に
設けることが困難となる。

そこで、本発明は第５図ないし第７図に示す如
く構成することにより、その欠点を除去する。

第５図ないし第７図は本発明の一実施例を示す
もので、内孔２の軸方向に間隙を存する三個所を
測定点を定め、温度測定するようにしている。

ロータ１の中心部に形成された内孔２には、中
空管３が挿設されており、中空管３の外側には前
記測定点に対応させて温度検出器１６ａ，１６
ｂ，１６ｃが取り付けられている。

前記温度検出器１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、中
空管３を構成する管体の端部に設けられたフラン
ジ間に支持された圧着片８に、内孔２の半径方向
に向けて設けられている。これらの温度検出器１
６ａ，１６ｂ，１６ｃは、中空管３内に挿通され
た導体１７を通じて送信部に接続されている。な
お、前記圧着片８は前記第１図ないし第４図に示
される装置と同様の形状に形成され、かつ中空管
３の管体のフランジ間に内孔２の軸方向および直
径方向の伸縮を吸収しうる支持構造を介して支持
されている。また、導体１７は中空管３の内部に
螺旋状に巻かれて配線されている。

一方、ロータ１の端部には二次コイル２８、こ
れに接続されたレギユレータ２９、これに連結さ
れたフイルタ３０、これらレギユレータ２９およ
びフイルタ３０を介して二次コイル２８に電気的
に接続されたマルチプレクサ３２、これに連結さ
れたトランスミツタ２１、送信アンテナ２２とが
設けられている。前記マルナプレクサ３２とトラ
ンスミツタ２１と送信アンテナ２２とは、送信部
を構成している。前記マルチプレクサ３２とトラ
ンスミツタ２１とは、ロータ１の端部に埋設され
た非磁性体製の収容筒３１内に収容され、エンド
リング３１′で脱出防止されている。前記送信ア
ンテナ２２は、トランスミツタ２１に結合されか
つエンドリング３１′を貫通してロータ１の外端
部に導出され、かつロータ１の端部に埋設された
治具３３間に張設されている。前記マルチプレク
サ３２には、該マルチプレクサ３２に設けられた
接点と、導体１７に設けられた接点とを介して前
記温度検出器１６ａ，１６ｂ，１６ｃが電気的に
接続されているが、これらの接点は図面では省略
されている。また、前記マルチプレクサ３２は電
気的に高速回転され、温度検出器１６ａ，１６
ｂ，１６ｃからの電気信号をトランスミツタ２１
に送るようになつている。さらに、マルチプレク
サ３２では温度検出器１６ａ，１６ｂ，１６ｃか
らの電気信号をそれぞれ異なつたFM信号に変え
るため、若干抵抗を変えてある。前記トランスミ
ツタ２１は、マルチプレクサ３２から送られてい
る前記電気信号をそれぞれ周波数の異なつたFM
信号に変換し、送信アンテナ２２に導くようにな
つている。

前記ロータ１の端部に対向させてブラケツト２
４が設置され、該ブラケツト２４にはDC電源２
５、これに接続されたオシレータ２６、これに接
続された一次コイル２７とを有する電源部と、受
信アンテナ３４、これに接続された同期器３５、
これに接続された受信器３６とを有する受信部と
が設けられている。

前記電源部のDC電源２５から供給されるDC電
流は、オシレータ２６により高周波AC電流に変
換され、一次コイル２７に供給されるようになつ
ている。該一次コイル２７は、前記ブラケツト２
４にロータ１の中心と二次コイル２８の取り付け
位置を結ぶ直線を半径とする円形に設けられてい
る。前記一次コイル２７から二次コイル２８に
AC電流が誘導され、該AC電流はレギユレータ２
９によりDC電流に変換され、フイルタ３０を通
して前記マルチプレクサ３２に通電されるように
なつている。

前記受信部の受信アンテナ３４は、ブラケツト
２４にロータ１の中心と送信アンテナ２２の取り
付け位置とを結ぶ直線を半径とする円形に設けら
れており、送信アンテナ２２から送信されるFM
電波を受信し、同期器３５に伝送するようになつ
ている。前記同期器３５は、トランスミツタ２１
から送信されるFM電波を同期させ、受信器３６
へ導くようになつている。

前述構成の内部温度測定装置では、温度検出器
１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより内孔２内に設定さ
れた三個所の測定点の温度が検出され、その電気
信号は導体１７を介して発信部のマルチプレクサ
３２に送られる。

このマルチプレクサ３２は電源部から供給され
かつ一次、二次コイル２７，２８を通じて誘導さ
れる電流により高速回転され、導体１７に設けら
れた接点とマルチプレクサ３２に設けられた接点
とが断続的に接し、これにより各温度検出器１６
ａ，１６ｂ，１６ｃから送られる電気信号がトラ
ンスミツタ２１に伝送される。

前記トランスツタ２１では、各温度検出器１６
ａ，１６ｂ，１６ｃから送られる電気信号が周波
数の異なつたFM電波に変換され、送信アンテナ
２２を通じて送信される。

前記送信アンテナ２２から送信されたFM電波
は、受信部を構成する受信アンテナ３４に誘導さ
れ、同期器３５で前記周波数に同期せしめられ、
受信器３６で受信され、データ処理されて前記三
個所の測定点の温度が測定される。

なお、前記第５図ないし第７図に示される実施
ルタ３０、および受信部をロータ１の端部に直接
例では二次コイル２８、レギユレータ２９、フイ
取り付けているが、前記第２図に示されるよう
に、ローター１の端部にプレートを固定し、これ
に前記諸部材を取り付けてもよい。また、ロータ
内部の温度測定点は三個所に限られないこと勿論
である。

本発明は以上説明した構成、作用のものであつ
て、本発明によれば多点測定の場合であつても、
部品点数および配線手数を著しく少なくでき、従
つて装置全体をコンパクトに纒めうる効果を有す
る外、コストダウンを図りうる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は一般的なテレメータ方式
の温度測定装置を示すもので、第１図はその概様
説明図、第２図は縦断側面図、第３図は温度検出
器取り付け部分の拡大縦断側面図、第４図は中空
管と導体部分の拡大縦断正面図、第５図ないし第
７図は本発明の一実施例を示すもので、第５図は
その一部の縦断側面図、第６図はロータの端面か
らみた図、第７図は電気系統を示すブロツク線
図、第８図は従来装置の電気系統を示すブロツク
線図である。 １……ロータ、２……内孔、３……中空管、８
……圧着片、１０，１１，１４……内孔の軸方向
および直径方向の伸縮を吸収する支持構造の間
隙、１６，１６ａ〜１６ｃ……温度検出器、１７
……導体、２１……トランスミツタ、２２……送
信アンテナ、２５……DC電源、２６……オシレ
ータ、２７……一次コイル、２８……二次コイ
ル、２９……レギユレータ、３２……マルチプレ
クサ、３４……受信アンテナ、３５……同期器、
３６……受信器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転体の中心部に形成された内孔に、中空管
   を設け、該中空管の外側に、前記内孔の周壁に可
   及的に近接する円形に形成されかつ熱による内孔
   の軸方向および直径方向の伸縮を吸収しうる支持
   構造で支持された圧着片を中空管の軸方向に間隔
   を存して複数個取り付け、複数個所の温度測定点
   に位置する圧着片に、内孔の半径方向に向けて温
   度検出器を設け、前記回転体の端部には、少なく
   とも二次コイルと、これに接続されかつ電気的に
   回転するマルチプレクサと、これに連結されかつ
   電気信号をFM信号に変換するトランスミツタ
   と、これに接続された送信アンテナとを有する送
   信部を設け、前記マルチプレクサに各温度検出器
   を、前記中空管の内部に挿通された導体に設けら
   れた接点を介して接続し、さらに前記二次コイル
   に対向する位置に、電源と、これに結合された一
   次コイルとを含む電源部を設けるとともに、前記
   送信部に対応する位置には、受信アンテナと、こ
   れに接続されかつ前記複数個の温度検出器のFM
   電波を同期させる同期器と、受信器とを有する受
   信部を設置したことを特徴とする回転体の内部温
   度測定装置。