JPS63179222A - 回転機のラビング位置標定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアコースティック・エミッション（以下ＡＥと
略記）計測法を用いた回転機のラビング診断装置に係り
、特にラビング発生箇所の位置標定装置に関する。

〔従来の技術〕

蒸気タービンや発電機などの大型回転機において、ロー
タと静止部との接触現象、すなわちラビングが発生する
とロータの軸振動が増大するため、大型回転機を運転す
るうえでラビングの発生は非常に危険である。

そこで、ラビングの検出及びその発生位ｆｉｌｆｌｌｌ
定方法が種々提案されている。たとえば特開昭５８−が
ある０本方法では回転機の軸受部に設置したＡＥセンサ
出力の包絡線検波信号の周波数成分を調べると、ラビン
グが発生した場合には回転数と同じ周波数成分が主成分
になることに着目したものであり、包絡線検波信号を回
転機の回転周波数成分のみを通すフィルタに通すことに
よって、正弦波に近いラビング信号を抽出し、ラビング
の有無を識別する。

また、ラビングにて発生した超音波信号はロータ内を伝
搬し、ロータ両端の軸受部にも伝搬されるため、ロータ
両端の軸受部にＡＥセンサを設置し、前記処理にて得ら
れる正弦波信号の位相差、すなわち、伝搬時間差を計測
すればラビング発生箇所の標定は可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては次に述べる点が問題でるが、た
とえば蒸気タービンロータなどのように形状が複雑であ
る場合には、その伝搬様式が大きく異なってしまう。発
明者が調べたところ、蒸気タービンの場合は、第９図に
示すようにロータ２０に付設しであるタービンブレード
２１のため、超音波信号２２は直進できず、同図に示す
ようにスパイラル状に伝搬することになる。

すなわち、ロータ表面を直進する場合に比べ、伝搬に要
する時間が多くなってしまう、第９図に示すように、ロ
ータ中心からのラビング発生位置りは、ロータ表面を超
音波信号が直進する場合の計算式に対し、（１）式に示
すように補正係数０．２２　を加算する必要がある。

■は超音波信号の音速、Δｔはロータ両端の軸は前述し
た正弦波信号の位相差、Ｔは回転機の回転周期であり、
たとえば３０００ｒｐｍで回転しているものであれば２
０ｍ５となる。

上記（１）、（２）式より位相が１８０　（ｄｆ３ｇ）
のときのロータ中心からラビング発生位置までの距離を
求めた結果を第２表に示す１位相が１８０（ｄｏｇ）以
内、すなわち、ラビングの発生位置が第２表に示す距離
以内であれば従来技術にて位Ｗｔ＃！４定は可能である
。しかし、ラビング発生位置が第２表に示す距離を越え
る場合も多く、当然のごとく位相は１８０　（ｄｅｇ）
を越えてしまう、その場合、位相の進み遅れが反転して
しまうため、第６図で示すととくの　部でラビングが発
生しているにもかかわらず、あたかも０部でラビングが
発生しているものと誤標定をしてしまう問題があった。

本発明の目的はラビング位相標定手法において位相が１
８０　（ｄｅｇ）を越える場合であっても、正確なラビ
ング発生位置の標定が可能な回転機のう“−上記目的は
、前述したラビング位ＭｉｌＡ定機能に多絡線検波信号
に包まれる回転機の回転周波数成分の大きさを判定する
機能を加えたことにより達成される。

〔作用〕

回転機両端の軸受部にて受信したＡＥ倍信号包絡線検波
信号に包まれる回転機の回転周波数成分をフィルタ処理
や周波数分析処理により抽出し、その大きさを調べると
、ラビング発生位置に比例することを見い出したことが
基本となっている。

すなわち、前述したように位相が１８０　（ｄｏｓ）を
越えた場合であっても、前記処理を行ない、その結果を
もとに位置標定を行なうことにより正確なラビングの位
置標定を可能とした。

［実施例〕 以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。第
１図は本発明の一実施例である７゜回転機１の軸受部２
ａ、２ｂにＡＥセンサ３ａ、３ｂを検波された信号は回
転同調信号抽出部６ａ、６ｂに入力され、回転機の回転
周波数成分のみが抽出される８次に前記回転同調信号抽
出部６ａ、６ｂの出力は比較部７に入力される。前記比
較部７では前記回転同調信号抽出部６ａ、６ｂより出力
される信号の大きさを比較９判定し、その結果を位置標
定演算部８に出力する。一方、前記位置標定演算部８に
は前記回転同調信号抽出部６ａ、６ｂの出力も入力され
、双方の情報をもとに、前記位置標定演算部８ではラビ
ング発生位置の演算を行なう０次に前記位置標定演算部
８の演算結果はＣＲＴディスプレイ等にて構成される出
力部９にて表示される。

次に前述した構成における動作を具体的に説明する。

前記回転同調信号抽出部６ａ、６ｂは加算平均処理や周
波数分析及び回転周波数成分のみを抽出イルタを用いた
例について説明する。第２図は前記ＡＥセンサ３ａ側に
ラビングが発生し、位相が１８０　（ｄｅｇ）を越えた
場合の前記回転同調フィルタの出力波形である。同図に
示すようにラビング発生箇所に近い信号の振幅は大きく
なる。前記比較部７では前記振幅の大きさを比較判定し
、その情報を前記位置標定演算部８に出力する。

次に前記位置標定演算部８では前記比較部７から出力さ
れる情報をもとに第２図にて示した信号の位相を計測し
、前述した計算式により、ラビング位置標定演算を行な
う。

従来の計測方法においては第２図に示すΔθ２を計測し
てしまうため位相が逆転し、誤標定をしてしまう、しか
し、本方式においては、前記比較部７の情報をもとに位
相を計測するため、同図に示す正確な位相差Δθ工を計
測することができる。

従って位相が１８０　（ｄｅｇ）を越えた場合であって
も正確なラビング発生位置の標定が可能となる。

第１表 回転機１０の軸受部１１ａ、ｌｌｂにＡＥセンサ１２ａ
、１２ｂをそれぞれ設置し、前記ＡＥセンサ１２　ａ、
１２　ｂの出力を増Ｍ器１３　ａ、１３　ｂにて増幅し
たあと、検波処理部１４ａｆ１４ｂにて包絡線検波処理
を行なう、検波処理された信号は回転同調フィルタ１５
ａ、１５ｂに入力さ九正弦波信号に近い信号に処理され
、次に信号解析部１６に入力される。前記信号解析部１
６はウェーブメモリ１６ａ、マイクロコンピュータ１６
ｂにて構成される。前記ウェーブメモリ１６ａには前記
回転同調フィルタ１５ａ、１５ｂの出力の他、前記検波
処理部１４ａ、１４ｂより出力される包、−１−絡線検
波信号も入力さ九る６前記ウエーブメモリピングの位置
標定演算が実行される。さらに演算結果はＣＲＴディス
プレイ等にて構成される出方部１７に入力され、その結
果が表示される。

次に前記信号解析部１６の具体的動作について説明する
。前記マイクロコンピュータ１６ｂでは第４図のフロー
に従った演算処理を実施する。まず、前記回転同調フィ
ルタ１５ａ、１５ｂより出力された正弦波信号の位相を
計測する。一方、前記検波処理部より出力された包絡線
検波処理信号の周波数分析（ＦＦＴ）を実行し、次式に
示す如く軸受両端部にて受信したＡＥ信号ＳＬ、Ｓ２の
包絡線検波処理信号の周波数比率８１（Ｆ）。

５２（Ｆ）を求める。

ここに、Ｆｐｌ（５１）、Ｆｐｌ（Ｓ２）は第１ピーク
−周波数の平均振幅値である。

第１表は位相が１８０　（ｄｏｇ）を越えた位置（ＡＥ
センサＳ１側）でラビングが発生した場合の前記８１（
Ｆ）、８２（Ｆ）の具体的データ例である。第１表に示
す如く、位相が１８０　（ｄｏｇ）を越えた場合であっ
ても５ｌ（Ｆ）、５２（Ｆ）を求めることによりラビン
グ発生位置が明瞭に区別できる。

次に第４図に示す如く、５Ｌ（Ｆ）と８２（Ｆ）との大
小を比較し、その結果と前述した位相の計測結果を基に
ラビング発生位置の演算を実行する。

以上述べた方式を用いれば位相が１８０　（ｄｏｇ）を
越えた場合であっても正確なラビング発生位置の標定か
可能である。

次に本発明の第３の実施例について、第５．第６図より
説明する。回転機２ｏの軸受部２１ａ。

２１ｂにＡＥセンサ２２ａ、２２ｂをそれぞれ設置し、
前記ＡＥセンサ２２ａ、２２ｂの出力を増幅器２３ａ、
２３ｂにて増幅したあと、検波処理部２４ａ、２４ｂに
て包絡線検波処理を行なう。

飄、’、、Ｐ波処理された信号は次に信号解析部２５に
入力”・ｒニー；’：；＝れる。前記信号解析部２５は
ウェーブメモリ２５ａ、マイクロコンピュータ２５ｂに
て構成される。前記ウェーブメモリ２５ａに入力された
信号はＡ／Ｄ変換され１次に前記マイクロコンピュータ
２５ｂに転送され、ラビング位置標定演算が実行される
。さらに演算結果はＣＲＴディスプレイ等にて構成され
る出力部２６に入力され、演算結果が表示される。

次に前記信号解析部２５の具体的動作について説明する
。前記マイクロコンピュータ２５ｂでは第６図に示すフ
ローに従った演算を実行する。同図に示すように最初に
、それぞれの包絡線検波処理信号を加算平均処理する。

前記加算平均処理手法には種々の演算方式があるが、た
とえば、次式に示す演算式でも良い。

ｉ＝ｏ　　Ｎ ここにＡｖはＮ回の加算平均処理結果、Ｎは加算回数、
Ｓ、は被平均化信号（包絡線検波処理信加算平均処理を
行なうことにより、明瞭な正弧波信号を得ることが出来
る。

次に加算平均処理結果より、位相を計測する。

一方、第２の実施例と同様、周波数分析を行なう５ｌ（
Ｆ）、８２（Ｆ）を求め、その大小を比較し、その結果
と前述した位相の計測結果を基にラビング発生位置の演
算を実行する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、ラビング発生位置
を正確に検出することが出来るため、回転機のラビング
による事故を回避する方策を誤りなく、的確に採ること
が出来るなど、工業上その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１１！ｌは本発明の一実施例である回転機のラビング
位置標定装置のブロック図、第２図は本発明を説明する
ための波形図、第３図は本発明の第２の実施例の説明図
、第４図は第２の実施例の位置標定演算手法を示すブロ
ー図、第５＠は本発明の第３の実施例の説明図、第６図
は第３の実施例の位置標定演算手法を示すフロー図、第
７図は本発明の第４の実施例の位置標定演算手法を示す
フロー図、第８図は第４の実施例の説明図、第９図は本
発明の説明図である。 １・・・回転機、２ａ、２ｂ・・・軸受部、３ａ、３ｂ
・・・ＡＥセンサ、４ａ、４ｂ−増幅器、５ａ、５ｂ−
検波処理部、６ａ、６ｂ・・・回転同調信号抽出部、７
・・・比較部、８・・・位置標定演算部、９・・・出力
部、１５ａ、１５ｂ・・・回転同調フィルタ、１６・・
・信号第２０ ０　（ｄａｌ）　　ＩｆｌＯ（ｔｌｅＪ）　３６０（ｄ
ｌｌ’Ｊ篤４１ 蔦わ固 第　］　目 箋Ｉ 周沫叡（Ｈｘ）−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転機械のラビング現象を検出するためのラビング
   診断装置において、回転機械のロータ両端の軸受部に設
   置された第１、第２のＡＥセンサと前記ＡＥセンサ出力
   を包絡線検波処理する第１、第２の検波処理部と前記第
   １、第２の検波処理部の出力に含まれる前記ロータの回
   転周波数成分を抽出する第１、第２の回転同調信号抽出
   部と前記第１、第２の回転同調信号抽出部にて抽出され
   たそれぞれの回転周波数成分の大きさを比較する比較部
   と前記第１、第２の回転同調信号抽出部と前記比較部の
   出力よりラビング発生位置の演算を行なう位置標定演算
   部と前記位置標定演算部の演算結果を表示する出力部と
   からなることを特徴とする回転機のラビング位置標定装
   置。