JPS6272918A - ジヤ−ナル部損傷検出監視装置 - 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〕 本発明はすべり軸受によって支承される回転軸ジャーナ
ル部の表面）（１傷を検出監視するとＪ（に、回転軸の
軸振動を測定するのに好適なジャーナル部旧傷検出監視
装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

高速かつ高荷重で摺動される悪気タービン等の回転機器
においては、ジャーナル部に損傷が発生すると、それが
基因となって二次的な組人災害を招来するおそれがある
ため、ジルツーナル部の損（セ検出は非常に重要な事柄
である。

一般に、回転軸のジャーナル部の損傷は、軸受部の潤滑
条件の不良や軸受使用条件の不良あるいは潤滑油系統内
の不良等のため、ジャーナル面と、軸受メタルの潤滑面
との間で、摩耗を起こすことによって発生する。特に、
蒸気タービンや発電確の回転軸のように、高速高向重の
回転軸においては、ジャ−ナル部の損傷が子犬な事故発
生の原因となるため、ジャ−ナル部に損傷を生じた揚台
にには直ちにこれを検出することが望ましい。また、回
転軸はジャーナル部の損傷による回転軸の＠振ωノどは
異なる異常振動や軸振動変化にＭ囚して破損することも
予想される。

以りのような関係から、ジャーナル部の損傷検出に際し
ては回転軸の軸振動測定も開部に行うことが望ましい。

従来、この種の回転軸ジャーナル部の損１１２検出は、
回転軸の停止時に軸受部を分解開放し、回転軸ジャーナ
ル面と軸受潤滑面の表面粗さを検査する方法が多用され
ており、また軸受の異常な金属間接触を検出する方法も
すでに提案されている（特開昭５８−１５６７１９号）
。

この提案のものｔま回転軸の過度な温度変化を予め選定
した設定値と比較し、金属間接触が起こった際に生ずる
忠速な温度上昇かどうかを自動副側するもので、回転軸
の温度変化率によりその損傷状態を判定し、連続的に監
視するようにしている。

しかしながら、上述した軸受損傷監視手段では、軸受の
温度変化による時間的応答が遅く、しかも、温度測定位
置による検出精度にバラツキや低下が生じやすい。また
、回転軸の軸振動から、回転軸ジャーナル部の損傷に基
因する振動のみを定性的、定量的に識別し、■傷発生の
有無を判断することは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、￥１晴技術における上述のごとき欠点を除去
づべくなされたもので、回転軸ジャーナル部の損傷の発
生と損（セ状態の程度及び進展状態を常時検出監視する
と共に、回転軸の振動を検出し、回転軸の損（セを防止
するのに適切な処置を最適時期に採ることのできる回転
１１１！の撮動検出機能を有するジャーナル品種傷検出
監？１装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上述の目的を達成覆るため、本発明のジャーナル部旧閲
検出監視装置は回転軸を軸装した軸受に、その半径方向
に案内孔を透設し、この案内孔内にＪｔ接触式変位計を
備えた儂閏検出器を挿着したジャ−ナル部損（Ｕ検出Ｃ
視装置において、前記１口傷検出器が案内孔内に撞着さ
れたガイド筒体と、このガイド筒体内に摺動自在に挿通
された振動子心棒と、このＥ　ｆｈ了心棒の内端に取ｆ
１けられ、回転軸に対して油膜層を介して弾発的にλｊ
向する接触子どからなり、前記接触子の給油吐出孔には
振動子心棒に透設した中心孔を通して給油装置から一定
油圧の潤滑油が供給されるように構成したことを特徴と
する。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のジャーナル部損傷検出監視装置の検出
部を具備したすべり軸受の概略断面図である。

同図にＪ３いて、１は蒸気タービンや発電機等に使用さ
れるすべり軸受であって、この軸受１には回転軸２が回
転自在に支承されている。

軸受１に【３！その半径方向に案内孔３が穿設されてお
り、この案内孔３内には、非接触式変位計４を備えたＩ
ｆｌ　（ｔ２検出３５が設けられている。

損（セ検出器５は次のように構成されている。すなわら
、案内孔３にはガイド筒体６が挿入され、ガスケット７
及びスラスト軸受８によって固着されている。このガイ
ド筒体６内には、途中にフランジ９ａを有する振動子心
棒９がｌ壽動自在に挿通されている。フランジ９ａとガ
イド筒体６の小径段付部６ａとの間にはコイルばね１０
が弾発的に介挿されており、このコイルばね１０は、振
動子心棒９の内端部にナツト１１ｂで固着された接触子
１１を回転軸２のジャーナル部２ａに弾発的に当接させ
ている。振動子心棒つと接触子１１にはそれぞれ中心孔
９ｂ、給油吐出孔１１ａが透設されている。

ガイド筒体６の給油孔６ｂから供給された潤滑油は振動
子心棒９とシールリング９Ｃとガイド筒体６の間に形成
された給油室６Ｃを通り、振動子心棒９の中心孔９ｂを
経て接触子１１の給油吐出孔１１ａから一定流量で吐出
され、ジャーナル面２ａと接触子１１の間にｉＴ、１滑
油の油膜層を形成する。なお、接触子１１は、例えばテ
フロンのような耐油性、耐熱性及び耐摩耗性に浸れた材
料で構・成されている。

ガイド筒体６の給油孔６ｂには給油管１２ａを介して給
油装置１２が連結されている。

給油装置は、第２図に例示するように、主油タンク１２
ｂ、ｆｌ’ｌ滑給油ポンプ１２Ｇ、フィルター１２ｄ１
油冷却器１２ｅ、サージタンク１２ｆ１給油オリフイス
１２ｇ、制御バルブ１２ｈ１チエツク弁１２ｉ及び振動
子心棒内油圧計測用の圧力変換器１２ｊから構成されて
いる。

上記サージタンク１２ｆは潤滑給油ポンプ１２Ｃによる
油圧脈動を減少させるもので、給油孔６ｂには、一定の
給油圧で一定温度のｉｌｌ、’ｌ滑油が供給される。

上述のように構成した本発明装置において、ジャーナル
面２ａに損傷のない正常状態では第３図に示すようにジ
ャーナル面２ａと接触子１１との間に潤滑油による薄い
油膜層１３を介して平滑な非接触状態が保持される。

従って、回転軸２の回転方向の摩擦力は極めて小さく、
振動子心棒９は回転軸２の半径方向振動振巾と軸芯の浮
き上がり変化に対して充分な精度と感度で応動する。こ
の場合、接触子１１と回転軸２のジャーナル面２ａの間
の油膜層１３は一定であるため、給油ｖｔ＠１２に設【
ノられている圧力変換３１２ｊの振動子心棒９からの給
油圧力応答は一定となり脈動は検出されない。

一方、回転軸２のジャ−ナル面２ａになんらかの原因に
よって損傷が発生したときは、第４図に示すように接触
子１１とジャーナル面２ａの間に形成される油膜層１３
に体積変化が生じると同時に、接触子１１とジャ−ナル
面２ａが局部的な摩擦接触状態となる。この時の圧力変
換器１２ｊの振動子心棒からの給油圧力応答は上述の油
膜層１３の体積変化、すなわち吐出量変化による圧力変
化として現れる。

ジャーナル面２ａの円周方向に不均一形状の損（わが生
じた場合、円周方向の周波数成分として圧力脈動が検出
される。また、油膜層１３が破断したり、形成されたり
する不規則で過酷な接触状態が連続する場合には、振動
子心棒９は回転＠２の回転方向の摩擦力の変化とと５に
、半径方向の振動振巾に対して、過渡的な挙動を伴って
応答する。

従って、本発明装置では、回転軸２のジャーナル面２ａ
に損（セがない時と、ある時とで、回転軸２のジャ−ナ
ル面２ａの（セの粗さ、形状の偏り、回転軸の円周方向
のうねり等の条件下で、回転軸の＠ｖＪ振巾変化や浮き
上がり量変化に対応した損傷検出器５の振動子心棒９の
振動応答を予め実験的に求めて数値化しておくことによ
り、これらの数値からジャーナル面２ａの損傷の有無や
損（態形状の大きさと種類を■定判断できる。

第５図に示す実施例においては、非接触式変位計４を内
蔵した損傷検出器５と、給油装置１２内に設けられてい
る圧力変換器１２ｊと、回転信号発生鼎１４が検出器信
号処理装置１５に接続されている。また、検出器信号処
理装置１５には記憶装置１６と損傷解析装置１７が接続
されている。

ジャーナル面２ａに損傷がある場合にはこのジャ−ナル
面と接触子１１との間の潤滑油にょる油Ｉｌｑ層１３を
介して振動応答する振動子心棒９の振動を電気信号に変
換する非接触式変位計４の出カ信弓には、軸の浮上り、
軸振動振巾、表面粗さによる振動振巾が含まれている。

一方、圧力変換器１２によって検出された信号には吐出
圧における静圧と動圧変化が生じる。この動圧変化信号
は軸振動の周波数及び位相の変化と振巾の大小とは別に
検出される。上述のような信号変化現象は実験により予
め求められている。

検出器信号処理袋ａ１５に接続された記憶ｖｔ置１６に
は回転軸のジャーナル面２ａに損傷がない正常時におけ
る運転条件毎の規定値と、上記信号変化現象との比較の
ための基準信号情報が入力記憶されている。また、検出
器信号処理装置１５は、回転信号発生器１４からの回転
信号を基準として上記の信号と、規定値や基準信号との
比較演算を行い、軸の浮き上がり、軸振動振巾、表面粗
さによる振動振巾、及び潤滑油の油膜層１３の回転軸半
径方向の厚さ変化等を定量値で解析し、ジャーナル面２
ａの損傷の有無を判断して表示する。

損傷解析装置１７には軸受メタル温度、軸受給排油温度
等の′Ｉｆ１滑状態（直が入力され、このＪ＾１滑状態
値変化と、上述のａｔ有無の判断とをさらに比較する。

ｎ信解析装置１７は、以上のような比較判断の結果や運
転状態及び潤滑状態等、回転軸の運転操作に必要な情報
をＣＲＴディスプレイ１８上に表示したり、プリンタ１
９に出力したり、あるいは記憶装置２０に記憶させると
共に、損傷の発生とその程度とを総合的に判断し、事故
防止の警報を発するようになっている。

また、損傷解析装置１７は、損傷検出器５の軸受部数付
位置による１０（セ検出精度の低下を防止するために、
ジャーナル面２ａの損傷発生域、つまり、軸受有効幅に
おける回転軸２のジャーナル面２ａの円周面上の、予め
実験等によって求められた損傷データサンプルを母体と
して、統計的に処理したジｉｚ−ナル＋ＥＪ４Ｗ様式デ
ータを記憶している記憶装置２１を動作させ、同時に検
出器信号処理装置１５から出力された損傷解析処理信号
データ、すなわちジャーナル面２ａの損傷による振動変
化間と油膜層変化は等のデータのサンプル分散及び標準
偏差を数量化し、Ｘ−Ｙブロック−２２に正規分布によ
る損傷密度と位置を解析表示させる機能を有しており、
回転軸２のジャーナル面２ａの損傷を総合的に判断する
ことを［可能としている。

第６図は、損傷検出器５ａ、５ｂを複数個取付けた実施
例を示す。同図において、軸受１の座標Ｘ−Ｙ軸上に損
傷検出器５８と５ｂが取り付けられており、これらの損
傷検出器には各々振動子心棒９内の油圧変化を計測する
圧力変換器５Ｃと５ｄが設置プられている。この場合、
１ｆｆ４　傷検出方法としては、取付角に９０度の位相
差を与えることによって、回転軸２の軸芯位置を検出し
、同時に圧力変換器５Ｃと５ｄの検出信号が９０度の初
期設定の位相差を持って応答しているかどうかを簡単に
比較できる方式が採用される。従って回転軸２のジャー
ナル面２ａに円周方向に不均一の損傷分布があり、圧力
変換器５ｃ、５ｄの圧力応答信号が一様に安定して検出
されている状況においては、９０度の初期設定の位相差
をオフセットし、各々圧力応答信号を重ねた場合、同一
となる。また、回、転ｆｆｄｌ　２の回転座標系に上記
の信号を同期させた場合、回転軸２の円周上の損傷分布
が高精度に把握できる。

一方、９０度の初期設定の位相差をオフセットし１３号
を重ねた時に同一とならない場合は、回転軸２のジャー
ナル面には損傷がなく、軸振動振巾によって、正常時に
所定の厚さの油膜層１３を介して一定の浮遊距離にある
振動子心棒が、回転軸のヤーナル面２ａから遊離したり
、接触したりする不安定な過度応答現象が発生している
状態であるとの検証判断が可能となり、従って、損傷検
出器が所定の取り付は状態及び機能動作になっているか
どうかの相互診断を可能としている′。

上述のように、本発明のジャーナル部損傷検出監視装置
によれば、回転軸のジャーナル面の損傷状態を正確に検
出することができると共に、必要な場合には警報器によ
って、ジャーナル面の損傷を警報づ−ることもできる。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明によれば、回転軸の回転中にジャ
ーナル面に損傷が生じた場合、これを♀明に検出できる
上、軸振動を同時に計測に警視でき、また、組立調整を
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のジャーナル部＋（１（Ｄ検出監視装置
の実施例を示Ｖ樅断面図、第２図は本発明のジャーナル
部屓信検出監視装置に何段される給油装置の系統図、第
３図区と第４図は本発明装置の作用を説明する説明図、
第５図は本発明装置に付設される電気回路の説明図、第
６図は本発明の他の実施例を示す説明図である。 １・・・軸受、２・・・回転軸、２ａ・・・ジャーナル
面、３・・・案内孔、４・・・非接触式変位計、５．５
ａ、５ｂ・・・損傷検出器、５ｃ、５ｄ・・・圧力変換
器、６・・・ガイド筒体、６ａ・・・小径段付部、６ｂ
・・・給油孔、７・・・ガスケット、８・・・スラスト
軸受、９・・・振動子心棒、９ａ・・・フランジ、９ｂ
・・・中心孔、９Ｃ・・・シールリング、１０・・・コ
イルばね、１１・・・接触子、１１ａ・・・給油吐出孔
、１１ｂ・・・ナツト、１２・・・給油装置、１２ａ・
・・給油管、１２ｂ・・・主油タンク、１２Ｇ・・・潤
滑給油ポンプ、１２ｄ・・・フィルター、１２ｅ・・・
油冷却器、１２ｆ・・・サージタンク、１２９・・・給
油オリフィス、１２ｈ・・・制御バルブ、１２１・・・
チェック弁、１２ｊ・・・圧力変換器、１３・・・油膜
層、１４・・・回転信号発生器、１５・−・検出墨信号
処理装置、１６・・・記憶装置、１７・・・損傷解析装
置、１８・・・ＣＲＴディスプレイ、１９・・・プリン
タ、２０・・・記憶装置、２２・・・Ｘ−Ｙプロッター
。 第４０ 第２図 第５図 ■ 懲６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転軸を軸装した軸受に、その半径方向に案内孔を
   透設し、この案内孔内に非接触式変位計を備えた損傷検
   出器を挿着したジャーナル部損傷検出監視装置において
   、前記損傷検出器が案内孔内に挿着されたガイド筒体と
   、このガイド筒体内に摺動自在に挿通された振動子心棒
   と、この振動子心棒の内端に取付けられ、回転軸に対し
   て油膜層を介して弾発的に対向する接触子とからなり、
   前記接触子の給油吐出孔には振動子心棒に透設した中心
   孔を通して給油装置から一定油圧の潤滑油が供給される
   ように構成したことを特徴とするジャーナル部損傷検出
   監視装置。 ２　給油装置が主油タンクと、潤滑給油ポンプと、油冷
   却器と、サージタンクと、圧力変換器とを備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のジャーナル
   部損傷検出監視装置。 ３　回転軸の回転速度を検出する回転信号発生器と、非
   接触式変位計と、圧力変換器からの信号を検出器信号処
   理装置に入力し、信号処理を行った後、損傷解析装置に
   て損傷解析を行うよう構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載のジャーナル部損傷検出監視装置。