KR102257410B1 - 접촉 진동 검출 장치 및 그것을 구비하는 회전 기계, 그리고, 접촉 진동 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하기 위한 접촉 진동 검출 장치 (100) 로서, 회전 중인 회전축 (12) 의 변위에 기초하여, 회전축 (12) 의 회전 파형을 결정하기 위한 회전 파형 결정부 (101) 와, 회전 파형의 실효값, 및, 회전 파형의 위상각인 파라미터의 변화를 검출하기 위한 파라미터 변화 검출부 (102) 와, 파라미터의 변화의 유무에 기초하여 접촉 진동의 유무를 판정하기 위한 접촉 진동 판정부 (103) 를 구비한다.

Description

접촉 진동 검출 장치 및 그것을 구비하는 회전 기계, 그리고, 접촉 진동 검출 방법
본 발명은, 접촉 진동 검출 장치 및 그것을 구비하는 회전 기계, 그리고, 접촉 진동 검출 방법에 관한 것이다.
터보, 터빈, 압축기 등의 회전 기계에서는, 회전축이 회전된다. 회전축의 회전 중, 회전축이, 시일부, 오일 스로어부 등의 정지 (靜止) 측에 접촉하는 경우가 있고, 이것에 의해, 접촉 진동이 발생한다. 또, 회전축의 정지측에 대한 접촉에 의해 접촉 부분의 온도 상승이 발생하고, 이 결과, 회전축이 구부러진다. 그리고, 회전축이 구부러짐으로써, 불균형의 정도가 변화되는 경우가 있고, 이 경우, 접촉 진동이 더욱 증폭된다.
이와 같이, 한 번 접촉 진동이 발생하면, 접촉 진동이 서서히 커질 가능성이 있다. 그래서, 접촉 진동이 검출된 경우에는, 회전 기계의 적절한 보수 관리의 관점에서, 회전 기계의 회전을 정지 (停止) 시키는 것이 바람직하다. 이로써, 접촉 진동의 원인을 정지 상태에서 구명하여, 회전 기계의 장수명화를 도모할 수 있다.
접촉 진동의 검출 기술로서, 특허문헌 1 에 기재된 기술이 알려져 있다. 특허문헌 1 에는, 진동 검출기에 의해 회전 기계의 진동을 검출하는 것이 기재되어 있다 (특히 단락 0015 참조). 이 기술에서는, 검출된 진동에 기초하여 진동 벡터를 결정하고, 결정된 진동 벡터에 기초하여 접촉 진동의 유무가 판정되고 있다 (특히, 단락 0016, 0017, 0021 을 참조).
일본 공개특허공보 2002-372452호
상기 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 회전축의 진동 검출을 위해, 진동 검출기가 사용되고 있다. 그러나, 비교적 소형인 회전 기계에 있어서는, 진동 검출기가 구비되지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 이 경우에는, 상기 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 접촉 진동의 검출을 실시할 수 없다. 또, 진동 검출기를 구비하는 회전 기계에 있어서도, 진동 검출기를 사용하지 않고 접촉 진동을 검출할 수 있음으로써, 진동 검출기의 생략 등의 이점이 예측된다. 따라서, 접촉 검출기의 유무에 관계없이 접촉 진동을 검출 가능한 기술이 요망되고 있다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 적어도 일 실시형태는, 회전 기계의 접촉 진동을 검출 가능한 접촉 진동 검출 장치 및 그것을 구비하는 회전 기계, 그리고, 접촉 진동 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 장치는, 정지부에 대한 회전축의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하기 위한 접촉 진동 검출 장치로서, 회전 중인 상기 회전축의 변위에 기초하여, 상기 회전축의 회전 파형을 결정하기 위한 회전 파형 결정부와, 상기 회전 파형의 실효값, 또는, 상기 회전 파형의 위상각 중의 적어도 일방의 파라미터의 변화를 검출하기 위한 파라미터 변화 검출부와, 상기 파라미터의 상기 변화의 유무에 기초하여 상기 접촉 진동의 유무를 판정하기 위한 접촉 진동 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (1) 의 구성에 의하면, 예를 들어 변위 센서에 의해 측정되는 변위에 기초하여 회전 파형을 결정하고, 결정된 회전 파형의 상기 파라미터의 변화에 기초함으로써, 회전축의 정지부에 대한 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출할 수 있다. 이로써, 진동 검출기에 상관없이 회전 기계의 접촉 진동을 검출할 수 있다.
(2) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 의 구성에 있어서, 상기 접촉 진동 판정부는, 상기 파라미터의 상기 변화가 소정 기간 계속해서 발생하고 있는 경우에, 상기 접촉 진동이 발생하고 있는 것으로 판정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 (2) 의 구성에 의하면, 실제로는 접촉 진동은 발생하고 있지 않음에도 불구하고, 어떠한 이유에 의해 가끔 상기 파라미터가 변화된 경우에, 접촉 진동이 발생했다는 오판정을 억제할 수 있다. 이로써, 판정 정밀도를 높일 수 있다.
(3) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 또는 (2) 의 구성에 있어서, 상기 회전축에는, 상기 회전 파형에 있어서의 위상각의 기준이 되는 펄스 파형을 중첩시키기 위한 펄스 파형 생성부가 형성되고, 상기 파라미터 변화 검출부는, 상기 펄스 파형에 대한 상기 위상각의 변화를 검출함으로써, 상기 파라미터의 상기 변화를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 (3) 의 구성에 의하면, 정지부에 대한 접촉에 의해 회전 파형의 위상각이 변화되어도, 회전 파형에 중첩되는 펄스 파형의 위치는 변하지 않기 때문에, 기준 신호로서의 펄스 파형에 대한 회전 파형의 위상각 변화를 산출함으로써, 파라미터의 변화를 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.
(4) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (3) 의 구성에 있어서, 상기 펄스 파형 생성부는, 상기 회전축의 외주면에, 상기 회전축의 둘레 방향에서 등간격으로 형성된 2 이상의 절결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (4) 의 구성에 의하면, 절결부의 회전축에 대한 형성을 용이하게 실시할 수 있다. 또, 회전축의 회전 중의 밸런스를 양호하게 하여, 회전축을 안정적으로 회전시킬 수 있다.
(5) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (3) 또는 (4) 의 구성에 있어서, 상기 파라미터 변화 검출부는, 검출된 상기 펄스 파형을 분주 (分周) 함으로써 기준 펄스 파형을 결정하도록 구성되고, 상기 파라미터 변화 검출부는, 상기 기준 펄스 파형에 대한 상기 위상각의 변화를 검출함으로써, 상기 파라미터의 상기 변화를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 (5) 의 구성에 의하면, 분주에 의해, 절결부에 대응하는 2 이상의 펄스 파형으로부터 1 개의 기준 펄스 파형을 결정할 수 있다. 그 때문에, 기준 펄스 파형에 대한 위상각을 용이하게 산출할 수 있다.
(6) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (5) 의 구성에 있어서, 상기 파라미터 변화 검출부는, 상기 실효값 및 상기 위상각의 변화를 검출하도록 구성되고, 상기 접촉 진동 판정부는, 상기 실효값의 변화, 및, 상기 위상각의 변화를 검출했을 때에, 상기 접촉 진동이 발생하고 있는 것으로 판정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 (6) 의 구성에 의하면, 접촉 진동의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
(7) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (6) 의 구성에 있어서, 상기 접촉 진동 검출 장치는, 상기 접촉 진동의 발생을 검출했을 때, 사용자에 대해 상기 접촉 진동의 발생을 통지하기 위한 통지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (7) 의 구성에 의하면, 접촉 진동의 검출을 사용자에게 통지할 수 있고, 이로써, 사용자가 회전 기계의 운전을 정지시키는 등, 사용자에 대해 적절한 행동을 취할 것을 촉진할 수 있다.
(8) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 회전 기계는, 회전축과, 상기 (1) ∼ (7) 중 어느 하나에 기재된 접촉 진동 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (8) 의 구성에 의하면, 회전 기계에 있어서 발생한 접촉 진동을 검출하여, 회전 기계의 적절한 보수 관리를 실시할 수 있다.
(9) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 방법은, 정지부에 대한 회전축의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하는 접촉 진동 검출 방법으로서, 회전 중인 상기 회전축의 변위에 기초하여, 상기 회전축의 회전 파형을 결정하는 회전 파형 결정 스텝과, 상기 회전 파형의 실효값, 또는, 상기 회전 파형의 위상각 중의 적어도 일방의 파라미터의 변화를 검출하는 파라미터 변화 검출 스텝과, 상기 파라미터의 상기 변화에 기초하여 상기 접촉 진동의 유무를 판정하는 접촉 진동 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (9) 의 방법에 의하면, 예를 들어 변위 센서에 의해 측정되는 변위에 기초하여 회전 파형을 결정하고, 결정된 회전 파형의 상기 파라미터의 변화에 기초함으로써, 회전축의 정지부에 대한 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출할 수 있다. 이로써, 진동 검출기에 상관없이 회전 기계의 접촉 진동을 검출할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 회전 기계의 접촉 진동을 검출 가능한 접촉 진동 검출 장치 및 그것을 구비하는 회전 기계, 그리고, 접촉 진동 검출 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 장치를 적용한 회전 기계를 나타내는 블록도이다.
도 2a 는, 회전축에 형성되는 절결부를 나타내는 부이고, 절결부와 변위 센서의 상대적인 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 2b 는, 회전축에 형성되는 절결부를 나타내는 부이고, 회전축에 있어서의 절결부의 형성 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은, 회전 파형 결정부에 의해 결정된 회전축의 회전 파형을 나타내는 그래프이고, 시각 T0 에 있어서의 회전축의 회전 파형이다.
도 4 는, 회전 파형의 분주에 의해 결정되는 기준 펄스 파형을 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 회전 파형 결정부에 의해 결정된 회전축의 회전 파형을 나타내는 그래프이고, 시각 T1 에 있어서의 회전축의 회전 파형이다.
도 6a 는, 회전 파형 결정부에 의해 결정된 회전축의 회전 파형을 나타내는 그래프이고, 시각 T0 에 있어서의 회전축의 회전 파형이다.
도 6b 는, 회전 파형 결정부에 의해 결정된 회전축의 회전 파형을 나타내는 그래프이고, 시각 T2 에 있어서의 회전축의 회전 파형이다.
도 6c 는, 회전 파형 결정부에 의해 결정된 회전축의 회전 파형을 나타내는 그래프이고, 시각 T3 에 있어서의 회전축의 회전 파형이다.
도 7 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 장치에 있어서 실시되는 접촉 진동 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 8 은, 본 발명의 2 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 9 는, 본 발명의 3 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대해 설명한다. 단, 이하에 실시형태로서 기재되어 있는 내용 또는 도면에 기재되어 있는 내용은, 어디까지나 예시에 지나지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 임의로 변경하여 실시할 수 있다. 또, 각 실시형태는, 2 개 이상을 임의로 조합하여 실시할 수 있다. 또한, 각 실시형태에 있어서, 공통되는 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 설명의 간략화를 위해서 중복되는 설명은 생략한다.
또, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 나타내어져 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예를 들어,「어느 방향으로」,「어느 방향을 따라」,「평행」,「직교」,「중심」,「동심」혹은「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 (公差), 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어,「동일」,「동등한」및「균질」등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학 적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성 요소를「마련하다」,「갖추다」,「구비하다」,「포함하다」, 또는,「갖다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 장치 (100) 를 적용한 회전 기계 (200) 를 나타내는 블록도이다. 회전 기계 (200) 는, 회전 기계 본체부 (10) 와 접촉 진동 검출 장치 (100) 를 구비한다. 이것들 중, 회전 기계 본체부 (10) 는, 모두 도시되지 않지만, 터보, 터빈, 압축기 등에 의해 구성된다. 또, 접촉 진동 검출 장치 (100) 는, 회전 기계 본체부 (10) 에 있어서 발생한, 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하기 위한 것이다.
회전 기계 본체부 (10) 는, 케이싱 (11) 과, 회전축 (12) 과, 정지부 (13) 와, 변위 센서 (14) 를 구비한다. 케이싱 (11) 은, 회전축 (12), 정지부 (13), 변위 센서 (14) 등을 수용하는 것이다. 회전축 (12) 은, 회전 기계 본체부 (10) 가 예를 들어 터보인 경우에는, 예를 들어 선박의 배기 가스 등이 갖는 에너지에 의해 회전되는 것이다. 또, 정지부 (13) 는, 모두 도시되지 않지만, 예를 들어 시일부, 오일 스로어부 등이다.
또한, 변위 센서 (14) 는, 회전축 (12) 의 회전 중에 있어서의 회전축 (12) 의 변위를 측정하는 것이다. 변위 센서 (14) 는, 회전 기계 본체부 (10) 에 있어서 통상 구비된다. 변위 센서 (14) 는, 예를 들어 와전류 방식의 센서에 의해 구성된다. 변위 센서 (14) 에 의해 측정된 변위는, 이후에 기재하는 회전 파형 결정부 (101) 에 입력된다. 변위 센서 (14) 는, 본 발명의 일 실시형태에서는 1 개만 형성되어 있다.
이것들 중, 회전축 (12) 에는, 회전축 (12) 의 회전에 수반하여 발생하는 회전 파형에 펄스 파형을 중첩시키기 위한 절결부 (12a) (펄스 파형 생성부) 가 형성된다. 이 점을, 도 2a, 2b 를 참조하면서 설명한다.
도 2a, 2b 는, 회전축 (12) 에 형성되는 절결부 (12a) 를 나타내는 부이고, 도 2a 는 절결부 (12a) 와 변위 센서 (14) 의 상대적인 위치 관계를 나타내는 도면이고, 도 2b 는 회전축에 있어서의 절결부 (12a) 의 형성 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 에는, 상기의 변위 센서 (14) 를 아울러 도시하고 있다.
도 2a 에 나타내는 회전축 (12) 은, 회전 중심선 L 을 회전 중심으로 하여 회전한다. 그리고, 회전축 (12) 의 표면에는, 예를 들어 단면 사각형상의 절결부 (12a) 가 형성된다. 이 절결부 (12a) 는, 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (12) 의 외주면에, 회전축 (12) 의 둘레 방향으로 등간격으로 형성된다. 또, 2 개의 절결부 (12a) 는, 동일한 크기 또한 동일한 형상이다. 2 개 (3 개 이상이어도 된다) 의 절결부 (12a) 가 등간격으로 형성됨으로써, 절결부 (12a) 의 회전축 (12) 에 대한 형성을 용이하게 실시할 수 있다. 또, 회전축 (12) 의 회전 중의 밸런스를 양호하게 하여, 회전축 (12) 을 안정적으로 회전시킬 수 있다.
또한, 상세한 것은 이후에 기재하지만, 절결부 (12a) 가 형성됨으로써, 회전축 (12) 의 회전에 의해 결정되는 회전 파형에 대해, 펄스 파형이 중첩된다.
도 1 로 되돌아와서, 접촉 진동 검출 장치 (100) 는, 회전 파형 결정부 (101) 와, 파라미터 변화 검출부 (102) 와, 접촉 진동 판정부 (103) 와, 통지부 (104) 를 구비한다. 이것들 중, 파라미터 변화 검출부 (102) 는, 실효값 산출부 (102a) 와, 위상각 산출부 (102b) 와, 분주부 (102c) 와, 검출부 (102d) 와, 파라미터 데이터베이스 (102e) 를 구비한다.
회전 파형 결정부 (101) 는, 회전 중인 회전축 (12) 의 변위에 기초하여, 회전축 (12) 의 회전 파형을 결정하기 위한 것이다. 구체적인 회전 파형의 형상을, 일례로서 도 3 에 나타낸다.
도 3 은, 회전 파형 결정부 (101) 에 의해 결정된 회전축 (12) 의 회전 파형 (501) 을 나타내는 그래프이고, 시각 T0 에 있어서의 회전축 (12) 의 회전 파형 (501) 이다. 변위 센서 (14) 를 사용한 회전축 (12) 의 변위는 실시간으로 측정되고, 측정된 변위는 실시간으로 회전 파형 결정부 (101) 에 송신된다. 그 때문에, 예를 들어 도 3 에 나타내는 바와 같은 형상의 회전 파형 (501) 도, 실시간으로 결정된다.
도 3 에 나타내는 회전 파형에 있어서는, 회전축 (12) 의 회전에 수반하여 발생하는 통상적인 회전 파형 (501) (최대 진폭 1) 에 더하여, 0°≤ 위상각 ≤ 360°에 있어서 2 개의 펄스 파형 (502) (최대 진폭 5) 이 생성되고 있다. 이들 펄스 파형 (502) 은, 상기의 도 2a, 2b 를 참조하면서 설명한 2 개의 절결부 (12a) 에서 기인한다. 즉, 회전축 (12) 이 회전되면, 회전축 (12) 의 외주면에 등간격으로 형성된 절결부 (12a) 의 부분에 있어서 회전축 (12) 의 변위가 크게 변화된다. 그 때문에, 2 개의 절결부 (12a) 에 대응하는 펄스 파형 (502) 이, 위상각의 차가 180°가 되어 통상적인 회전 파형 (501) 에 중첩된다.
또한, 펄스 파형 (502) 은, 상세한 것은 이후에 기재하지만, 상기 회전 파형 (501) 에 있어서의 위상각의 기준 신호가 된다. 즉, 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 에서 기인하여 회전 파형 (501) 의 위상각이 변화되어도, 중첩되는 펄스 파형 (502) 의 위치는 변하지 않는다. 그 때문에, 기준 신호로서의 펄스 파형 (502) 에 대한 회전 파형 (501) 의 위상각 변화를 산출함으로써, 회전 파형 (501) 의 위상각 변화를 검출할 수 있다.
도 1 로 되돌아와서, 파라미터 변화 검출부 (102) 는, 회전 파형의 실효값, 및, 회전 파형의 위상각인 파라미터의 변화를 검출하기 위한 것이다. 단, 이들 파라미터는, 어느 일방뿐이어도 된다. 파라미터 변화 검출부 (102) 는, 상기와 같이, 실효값 산출부 (102a) 와, 위상각 산출부 (102b) 와, 분주부 (102c) 와, 검출부 (102d) 와, 파라미터 데이터베이스 (102e) 를 구비한다.
실효값 산출부 (102a) 는, 회전 파형의 실효값을 산출하기 위한 것이다. 여기서 말하는 회전 파형이란, 예를 들어 상기의 도 3 을 참조하면서 설명한 회전 파형 (501) 이다. 실효값의 산출은, 회전축 (12) 의 회전이 정정 (整定) 상태 (즉, 회전축 (12) 의 회전 속도가 일정) 일 때에 취득된 회전 파형에 기초하여 실시하는 것이 바람직하다.
회전 파형의 실효값 E 는, 이하의 식 (1) 에 의해 산출할 수 있다. 또한, 상기의 펄스 파형의 크기는 일정하기 때문에, 실효값 E 의 산출에서는, 산출의 간략화를 위해서, 펄스 파형의 크기 (면적) 에 대해서는 고려하지 않는다.
Figure 112019098678338-pct00001
식 (1) 에 있어서, x(t) 는 시각 t 를 변수로 하는 회전 파형의 함수, T 는 회전 파형의 주기를 나타낸다. 산출된 실효값 E 는, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된다.
위상각 산출부 (102b) 는, 회전 파형의 위상각을 산출하기 위한 것이다. 여기서 말하는 위상각이란, 회전 파형에 중첩된 펄스 파형에 대한 위상각, 즉, 펄스 파형과의 위상각차이다. 여기서 말하는 회전 파형이란, 예를 들어 상기의 도 3 을 참조하면서 설명한 회전 파형 (501) 이고, 펄스 파형이란, 예를 들어 상기의 도 3 을 참조하면서 설명한 펄스 파형 (502) 이다. 위상각의 산출은, 회전축 (12) 의 회전이 정정 상태 (즉, 회전축 (12) 의 회전 속도가 일정) 일 때에 취득된 회전 파형 및 펄스 파형에 기초하여 실시하는 것이 바람직하다.
여기서, 정지부 (13) 에 대한 접촉에 의해 회전 파형의 위상각이 변화되어도, 회전 파형에 중첩되는 펄스 파형의 위치는 변하지 않는다. 그 때문에, 기준 신호로서의 펄스 파형에 대한 회전 파형의 위상각 변화를 산출함으로써, 위상각 (파라미터) 의 변화를 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.
회전 파형의 위상각은, 회전 차수비 분석 및 고속 푸리에 변환에 의해 산출할 수 있다. 구체적으로는, 복소 함수 F(t) 의 위상각은, 이하의 식 (2) 에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112019098678338-pct00002
식 (2) 에 있어서, 시간 배열 f(x) 가 푸리에 변환을 실시하는 데이터 개수 N 개의 배열로 구성되고, 상기 식에 의해 데이터 개수 0 내지 N-1 분만큼의 주파수 t 가 되고, 복소 함수 F(t) 의 위상각은, 복소수 (e) 의 실부 허부에 의해 구해진다. 산출된 위상각은, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서는, 기준 신호로서의 펄스 파형에 대한 회전 파형의 위상각이 산출된다. 단, 산출의 간략화를 위해서, 2 개의 펄스 파형을 분주하고, 분주에 의해 얻어진 1 개의 기준 펄스 파형에 대한 회전 파형의 위상각을 산출하는 것이 바람직하다. 이하, 회전 파형의 분주 및 기준 펄스 파형에 대해, 회전 파형의 분주를 실시하기 위한 분주부 (102c) 를 언급하면서 설명한다.
분주부 (102c) 는, 회전 파형 중에 검출된 상기 펄스 파형을 분주함으로써 기준 펄스 파형을 결정하기 위한 것이다. 분주가 되는 펄스 파형은, 예를 들어 상기의 도 3 을 참조하면서 설명한 2 개의 펄스 파형 (502) 이다. 분주에 의해, 2 개의 절결부 (12a) 에 대응하는 2 개의 펄스 파형으로부터 1 개의 기준 펄스 파형이 결정된다. 기준 펄스 파형에 대해, 상기의 도 3 에 더하여, 새롭게 도 4 를 아울러 참조하면서 설명한다.
도 4 는, 회전 파형의 분주에 의해 결정되는 기준 펄스 파형 (503) 을 나타내는 그래프이다. 도 4 에는, 0°≤ 위상각 ≤ 360°에 있어서 1 개의 기준 펄스 파형 (503) (최대 진폭 5) 이 나타내어져 있다. 또한, 기준 펄스 파형 (503) 의 진폭과, 상기의 펄스 파형 (502) (도 3 참조) 의 진폭은 동일하다.
상기 도 3 에 나타내는 펄스 파형 (502) 은, 상기와 같이 0°≤ 위상각 ≤ 360°에 있어서 2 개 존재한다. 그래서, 분주부 (102c) 는, 2 개의 펄스 파형 (502) 을 분주하고, 2 개의 펄스 파형 (502) 을 1 개의 펄스 파형 (502) 으로 변환한다. 그리고, 변환에 의해 얻어진 펄스 파형 (502) 이 기준 펄스 파형 (503)으로서 결정된다. 또한, 도 4 에 나타내는 예에서는, 기준 펄스 파형 (503) 의 위상각은 20°인 점에서, 기준 펄스 파형 (503) 에 대한 회전 파형 (501) (도 3 참조) 의 위상각은, 이 20°로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 것이다.
분주에 의해 기준 펄스 파형 (503) 이 결정됨으로써, 절결부 (12a) 에 대응하는 2 이상의 펄스 파형으로부터 1 개의 기준 펄스 파형을 결정할 수 있다. 그 때문에, 기준 펄스 파형 (503) 에 대한 회전 파형 (501) (도 3 참조) 의 위상각을 용이하게 산출할 수 있다.
도 1 로 되돌아와서, 검출부 (102d) 는, 상기의 실효값 산출부 (102a) 에 의해 산출된 실효값, 및, 상기의 위상각 산출부 (102b) 에 의해 산출된 위상각의 각각에 대해, 그것들의 변화를 검출하는 것이다. 구체적으로는, 검출부 (102d) 는, 현재의 실효값 및 위상각과, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된 예를 들어 1 분 전의 실효값 및 위상각을 각각 비교한다. 그리고, 검출부 (102d) 는, 실효값 및 위상각의 각각에 대해 변화가 발생했는지의 여부를 판단하게 되어 있다. 이 점을, 상기의 도 3 에 더하여, 추가로 도 5 를 새롭게 참조하면서 설명한다.
도 5 는, 회전 파형 결정부 (101) 에 의해 결정된 회전축 (12) 의 회전 파형 (501) 을 나타내는 그래프이고, 시각 T1 에 있어서의 회전축 (12) 의 회전 파형 (501) 이다. 여기서 말하는 시각 T1 은, 상기의 도 3 에 나타내는 회전 파형 (501) 의 시각 T0 에 대해, 예를 들어 1 분 통상적인 회전 파형 (501) 의 위상각은 동일하지만 이후의 시각이다. 도 3 및 도 5 에 있어서는, 펄스 파형 (502) 의 위상각 및 진폭은 동일하다. 그러나, 회전 파형 (501) 의 최대 진폭이, 도 3 에 나타내는 진폭 (최대 진폭 1) 과 비교하여, 커져 있다 (최대 진폭 3). 따라서, 진폭으로부터 산출되는 실효값이, 구체적인 값의 설명은 생략하지만, 도 3 에 나타내는 회전 파형의 시각 T0 으로부터, 도 5 에 나타내는 회전 파형의 시각 T1 사이에서 변화가 발생하고 있다. 그 때문에, 이 경우에는, 상기의 검출부 (102d) 는, 실효값의 변화를 검출하게 된다.
도 6a ∼ 6c 는, 회전 파형 결정부 (101) 에 의해 결정된 회전축 (12) 의 회전 파형 (501) 을 나타내는 그래프이고, 도 6a 는 시각 T0 에 있어서의 회전축 (12) 의 회전 파형 (501), 도 6b 는 시각 T2 에 있어서의 회전축 (12) 의 회전 파형 (501), 도 6c 는 시각 T3 에 있어서의 회전축 (12) 의 회전 파형 (501) 이다. 이들 그래프 중, 도 6a 에 나타내는 회전 파형 (501) 은, 세로축의 스케일이 상이한 것 이외에는, 상기의 도 3 에 나타내는 회전 파형 (501) 과 동일한 것이다. 또, 시각 T2 는, 시각 T0 으로부터 예를 들어 2 분 경과 후의 시각, 시각 T3 은, 시각 T0 으로부터 예를 들어 3 분 경과 후의 시각이다.
도 6a ∼ 6c 에 있어서는, 펄스 파형 (502) 의 위상각 및 진폭은 동일하다. 그러나, 회전 파형 (501) 의 배 (腹) 의 위치가, 도 6a ∼ 6c 에서 변화되고 있다. 구체적으로는, 시각 T0 에 있어서의 회전 파형 (501) 을 나타내는 도 6a 에서는, 회전 파형 (501) 에 포함되는 배의 위상각 중 가장 작은 각도가 90°이다. 따라서, 도 6a ∼ 6c 에서는 도시되지 않은 기준 펄스 파형 (503) (도 4 참조, 위상각 20°) 에 대한 위상각 (위상각의 차) 은, 70°이다. 또, 시각 T2 에 있어서의 회전 파형 (501) 을 나타내는 도 6b 에서는, 배의 위상각 중 가장 작은 각도가 67.5°이다. 따라서, 기준 펄스 파형 (503) 에 대한 위상각은 47.5°이다. 또한, 시각 T3 에 있어서의 회전 파형 (501) 을 나타내는 도 6c 에서는, 배의 위상각 중 가장 작은 각도가 45°이다. 따라서, 기준 펄스 파형 (503) 에 대한 위상각은 25°이다.
이것들과 같이, 시각 T0, T2, T3 에 있어서, 기준 펄스 파형 (503) 에 대한 회전 파형 (501) 의 위상각이 변화되고 있다. 그 때문에, 이 경우에는, 상기의 검출부 (102d) 는, 위상각의 변화를 검출하게 된다.
도 1 로 되돌아와서, 파라미터 데이터베이스 (102e) 는, 상기의 실효값 산출부 (102a) 에 의해 산출된 실효값, 및, 상기의 위상각 산출부 (102b) 에 의해 산출된 위상각의 각각이 기록되는 것이다. 상기와 같이, 실효값 및 위상각은, 각각 예를 들어 1 분마다 산출되는 점에서, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 대한 기록도, 1 분마다 실시된다.
접촉 진동 판정부 (103) 는, 상기의 검출부 (102d) 에 의해 검출된 실효값 및 위상각 (파라미터) 의 변화의 유무에 기초하여 상기 접촉 진동의 유무를 판정하기 위한 것이다. 구체적으로는, 본 발명의 일 실시형태에서는, 접촉 진동 판정부 (103) 는, 실효값에 변화가 발생하고, 또한, 위상각에 변화가 발생한 경우에는, 회전축 (12) 에 접촉 진동이 발생한 것으로 판정하도록 되어 있다. 단, 상세한 것은 이후에 기재하지만, 어느 일방의 변화가 발생했을 때에 회전축 (12) 에 접촉 진동이 발생한 것으로 판정하도록 해도 된다.
통상, 회전 속도가 정정되고, 회전축 (12) 이 안정되어 있을 때, 실효값 및 위상각은 어느 것도 변화되지 않는다. 그러나, 예를 들어 실효값에 대해 말하면, 어떠한 원인에 의해 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉이 발생하면, 접촉 진동이 발생한다. 또, 접촉 부분에서는 마찰에서 기인하는 열이 발생하여, 온도가 상승한다. 이 결과, 회전축 (12) 이 구부러지고, 회전축 (12) 이 불안정해지기 때문에, 접촉 진동이 커진다. 그리고, 이것을 반복함으로써, 회전축 (12) 의 불안정성에서 기인하여, 회전 파형에 변화가 발생한다. 이 결과, 회전 파형으로부터 산출되는 실효값이 변화 (예를 들어 증가) 된다. 그래서, 접촉 진동 판정부 (103) 는, 실효값의 변화에 기초하여 접촉 진동의 유무를 판정하고 있다.
또, 예를 들어 위상각에 대해 말하면, 정지부 (13) 에 대한 접촉에서 기인하여 상기와 같이 회전축 (12) 이 불안정해져도, 당해 불안정함을 없애는 것과 같은 다른 접촉이 발생함으로써, 상기 실효값의 변화 (즉 진폭의 변화) 가 매우 작아질 가능성이 있다. 이 경우, 실효값은 거의 변하지 않다. 그러나, 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉에 의해, 회전축 (12) 의 원주 상의 1 개 지점의 접촉 부분이 국소 가열되기 때문에, 회전축 (12) 이 열 구부러짐을 일으킨다. 이 결과, 충분히 언밸런스가 제거된 회전축 (12) 에 열 구부러짐에 의한 언밸런스가 합쳐져서, 그것이 진동으로서 발생한다. 그리고, 접촉에 의한 언밸런스는 시간과 함께 원주 상을 이동하는 점에서, 회전 파형의 위상각이 어긋나게 된다. 그래서, 접촉 진동 판정부 (103) 는, 위상각의 변화에 기초하여 접촉 진동의 유무를 판정하고 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시형태에서는, 접촉 진동 판정부 (103) 는, 실효값의 변화, 및, 위상각의 변화를 검출했을 때에, 접촉 진동이 발생하고 있는 것으로 판정하도록 구성되어 있다. 이와 같이 함으로써, 접촉 진동의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시형태에서는, 접촉 진동 판정부 (103) 는, 상기 실효값 및 상기 위상각 (파라미터) 의 변화가 소정 기간 계속되고 있는 경우에, 상기 접촉 진동이 발생하고 있는 것으로 판정하도록 구성되어 있다. 여기서 말하는 소정 기간에는, 예를 들어 상기와 같이 소정 시간마다 (예를 들어 1 분마다) 실효값 및 위상각이 산출되고 있는 경우에는, 예를 들어 100 회 연속하여 변화가 발생한 경우가 포함된다. 또, 예를 들어, 회전 파형의 결정과 함께 실효값 및 위상각의 산출이 실시간으로 실시되고 있는 경우에는, 예를 들어 1 시간 40 분 연속하여 변화가 발생한 경우가 포함된다.
이와 같이 함으로써, 실제로는 접촉 진동은 발생하고 있지 않음에도 불구하고, 어떠한 이유에 의해 가끔 파라미터 (실효값 및 위상각) 가 변화된 경우에, 접촉 진동이 발생했다는 오판정을 억제할 수 있다. 이로써, 판정 정밀도를 높일 수 있다.
통지부 (104) 는, 접촉 진동 판정부 (103) 에 의해 접촉 진동의 발생을 검출했을 때, 사용자에 대해 접촉 진동의 발생을 통지하기 위한 것이다. 통지부 (104) 에 의해, 접촉 진동의 검출을 사용자에게 통지할 수 있고, 이로써, 사용자가 회전 기계 (200) 의 운전을 정지시키는 등, 사용자에 대해 적절한 행동을 취할 것을 촉진할 수 있다. 통지부 (104) 는, 예를 들어, 도시되지 않은 램프를 점등시키거나, 도시되지 않은 모니터 화면에 표시시키거나 함으로써, 사용자에 대한 통지를 실시한다.
이상의 구성의 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 의하면, 예를 들어 변위 센서 (14) 에 의해 측정되는 변위에 기초하여 회전 파형을 결정하고, 결정된 회전 파형의 상기 파라미터 (실효값 및 위상각) 의 변화에 기초함으로써, 회전축 (12) 의 정지부 (13) 에 대한 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출할 수 있다. 이로써, 진동 검출기에 상관없이 회전 기계 (200) (보다 구체적으로는 회전 기계 본체부 (10)) 의 접촉 진동을 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태는, 진동 검출기의 구비를 배제하는 것은 아니다.
특히, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같은, 회전축 (12) 및 접촉 진동 검출 장치 (100) 를 구비하는 회전 기계 (200) 에 의하면, 회전 기계 (200) 에 있어서 발생한 접촉 진동을 검출하여, 회전 기계 (200) 의 적절한 보수 관리를 실시할 수 있다.
또한, 상기의 접촉 진동 검출 장치 (100) 는, 모두 도시되지 않지만, CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), I/F (InterFace), 제어 회로 등을 구비하고, ROM 에 격납되어 있는 소정의 제어 프로그램이 CPU 에 의해 실행됨으로써 구현화된다.
도 7 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 있어서 실시되는 접촉 진동 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 7 에 나타내는 접촉 진동 검출 방법은, 상기의 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하는 것이다. 이 접촉 진동 검출 방법은, 예를 들어 상기의 도 1 에 나타내는 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 의해 실행 가능하다. 그래서, 이하의 설명에 있어서는, 상기의 도 1 을 아울러 참조하면서 도 7 의 설명을 실시한다.
회전축 (12) 의 회전 개시 후, 회전축 (12) 의 회전 속도가 일정해지고, 회전축 (12) 이 회전 정정된다 (스텝 S1). 또, 변위 센서 (14) 에 의해, 회전축 (12) 의 회전 개시시부터, 회전축 (12) 의 변위가 측정되고 있다 (스텝 S2). 변위의 측정은, 회전축 (12) 의 회전 정정 중, 실시간으로 실시된다. 그리고, 회전 파형 결정부 (101) 는, 회전 중인 회전축 (12) 의 변위에 기초하여, 회전축 (12) 의 회전 파형을 결정한다 (스텝 S3, 회전 파형 결정 스텝). 이로써, 예를 들어 시각 T0 에서의 변위에 기초하여 결정한 경우에는, 상기의 도 3 에 나타낸 회전 파형 (501) 및 펄스 파형 (502) 이 결정된다.
이어서, 실효값 산출부 (102a) 는, 결정된 회전 파형의 실효값을 산출한다 (스텝 S4). 구체적인 산출 방법은, 상기의 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 있어서 설명한 방법을 적용할 수 있다. 산출된 실효값은, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된다. 그리고, 검출부 (102d) 는, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된 실효값끼리를 비교하여, 회전 파형의 실효값에 변화가 있는지의 여부를 판정한다 (스텝 S5, 파라미터 변화 검출 스텝). 여기서 말하는 실효값의 변화란, 예를 들어 상기의 도 3 및 도 5 를 참조하면서 설명한 변화이다.
이 판정의 결과, 회전 파형의 실효값에 변화가 있는 것으로 판정한 경우에는 (스텝 S5 의 예 방향), 접촉 진동 판정부 (103) 는, 그 변화가 소정 기간 계속되고 있는지의 여부를 판정한다 (스텝 S6). 여기서 말하는 소정 기간 계속이란, 상기의 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 있어서 설명한 소정 기간 계속과 동일한 의미이다. 그리고, 실효값 변화가 소정 기간 계속되고 있는 경우에는 (스텝 S6 의 예 방향), 분주부 (102c) 는, 상기 실효값을 산출한 회전 파형 (501) 에 중첩된 펄스 파형을 분주하여, 기준 펄스 파형을 결정한다 (스텝 S7). 여기서 말하는 기준 펄스 파형은, 상기의 도 4 를 참조하면서 설명한 기준 펄스 파형 (503) 이다.
또한, 상기의 스텝 S5 에 있어서 실효값에 변화가 없는 것으로 판정한 경우 (스텝 S5 의 아니오 방향), 및, 상기의 스텝 S6 에 있어서 변화가 소정 기간 계속되고 있지 않은 것으로 판정된 경우에는 (스텝 S6 의 아니오 방향), 플로가 종료된다. 이 때, 상기의 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된 실효값은 소거된다.
상기의 스텝 S7 에 있어서 기준 펄스 파형이 결정된 후, 위상각 산출부 (102b) 는, 기준 펄스 파형을 결정한 회전 파형에 대해, 기준 펄스 파형에 대한 위상각을 산출한다 (스텝 S8). 구체적인 산출 방법은, 상기의 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 있어서 설명한 방법을 적용할 수 있다. 산출된 위상각은, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된다.
그리고, 검출부 (102d) 는, 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된 위상각 끼리를 비교하여, 기준 펄스 파형에 대한 위상각에 변화가 있는지의 여부를 판정한다 (스텝 S9, 파라미터 변화 검출 스텝). 여기서 말하는 위상각의 변화란, 예를 들어 상기의 도 6a ∼ 6c 를 참조하면서 설명한 변화이다.
이 판정의 결과, 검출부 (102d) 가 위상각에 변화가 있는 것으로 판정한 경우에는 (스텝 S9 의 예 방향), 접촉 진동 판정부 (103) 는, 그 변화가 소정 기간 계속되고 있는지의 여부를 판정한다 (스텝 S10). 여기서 말하는 소정 기간 계속이란, 상기의 접촉 진동 검출 장치 (100) 에 있어서 설명한 소정 기간 계속과 동일한 의미이다. 그리고, 그 변화가 소정 기간 계속되고 있는 경우에는 (스텝 S10 의 예 방향), 접촉 진동 판정부 (103) 는, 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉에서 기인하는 접촉 진동이 존재하는 것으로 판정하여, 접촉 진동 판정부 (103) 에 의해 접촉 진동이 검출된다 (스텝 S11, 접촉 진동 판정 스텝).
또한, 상기의 스텝 S9 에 있어서 위상각에 변화가 없는 것으로 판정한 경우 (스텝 S9 의 아니오 방향), 및, 상기의 스텝 S10 에 있어서 변화가 소정 기간 계속되고 있지 않은 것으로 판정된 경우에는 (스텝 S10 의 아니오 방향), 플로가 종료된다. 이 때, 상기의 파라미터 데이터베이스 (102e) 에 기록된 실효값 및 위상각은 소거된다.
접촉 진동 판정부 (103) 에 의해 접촉 진동이 검출된 후, 통지부 (104) 는, 예를 들어 램프의 점등, 디스플레이에 대한 표시 등에 의해, 접촉 진동의 검출을 사용자에게 통지한다 (스텝 S12). 그리고, 플로는 종료된다.
이상의 접촉 진동 검출 방법에 의하면, 예를 들어 변위 센서 (14) 에 의해 측정되는 변위에 기초하여 회전 파형을 결정하고, 결정된 회전 파형의 상기 파라미터 (실효값 및 위상각) 의 변화에 기초함으로써, 회전축 (12) 의 정지부 (13) 에 대한 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출할 수 있다. 이로써, 진동 검출기에 상관없이 회전 기계 (200) (보다 구체적으로는 회전 기계 본체부 (10)) 의 접촉 진동을 검출할 수 있다.
도 8 은, 본 발명의 2 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다. 상기의 도 7 에 나타낸 각 스텝과 동일한 스텝에 대해서는, 설명의 간략화를 위해서 중복되는 설명을 생략한다.
이 도 8 에 나타내는 플로는, 상기의 도 7 에 나타내는 플로에 있어서, 실효값의 변화에만 기초하여, 접촉 진동의 검출을 실시하는 것이다. 즉, 실효값의 변화가 소정 기간 계속해서 변화되고 있는 것으로 판정된 경우 (스텝 S6 의 예 방향), 접촉 진동 판정부 (103) 는, 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉에서 기인하는 접촉 진동이 존재하는 것으로 판정하여, 접촉 진동 판정부 (103) 에 의해 접촉 진동이 검출된다 (스텝 S11, 접촉 진동 판정 스텝). 그리고, 상기의 도 7 에 나타내는 플로와 마찬가지로, 사용자에 대한 통지가 실시되어 (스텝 S12), 플로가 종료된다.
상기와 같이, 정지부 (13) 에 대한 접촉에 의해 회전축 (12) 이 불안정해져도, 당해 불안정함을 없애는 다른 접촉이 발생함으로써, 상기 실효값의 변화가 매우 작아질 가능성이 있다. 그러나, 회전축 (12) 의 불안정함을 완전히 없앨 수 있는 다른 접촉이 발생할 가능성은 그다지 높지 않다. 그 때문에, 정지부 (13) 에 대한 회전축 (12) 의 접촉이 발생하면, 통상적으로는, 회전 파형의 실효값에 변화가 발생하는 것으로 생각된다. 그리고, 실효값 변화는, 예를 들어 상기의 식 (1) 에 나타내는 바와 같이 간단한 산출식에 의해 산출할 수 있기 때문에, 실효값 변화의 검출은 간편하다. 따라서, 실효값에 의해서만 접촉 진동의 검출을 실시하는 도 8 의 플로에 의하면, 간편한 방법으로 접촉 진동을 검출할 수 있다.
도 9 는, 본 발명의 3 실시형태에 관련된 접촉 진동 검출 방법을 나타내는 플로 차트이다. 상기의 도 7 에 나타낸 각 스텝과 동일한 스텝에 대해서는, 설명의 간략화를 위해서 중복되는 설명을 생략한다.
이 도 9 에 나타내는 플로는, 상기의 도 7 에 나타내는 플로에 있어서, 위상각의 변화에만 기초하여, 접촉 진동의 검출을 실시하는 것이다. 즉, 회전 파형 결정부 (101) 에 의해 회전 파형이 결정된 후 (스텝 S3), 분주부 (102c) 에 의해, 펄스 파형의 분주 및 기준 펄스 파형이 결정된다 (스텝 S7). 그리고, 상기의 도 7 에 나타내는 플로와 동일하게 하여 위상각을 사용한 접촉 진동의 검출이 실시되고 (스텝 S7 ∼ S11), 사용자에 대한 통지가 실시된 후 (스텝 S12), 플로가 종료된다.
상기와 같이, 회전축 (12) 이 정지부 (13) 에 접촉하면, 접촉 진동이 발생한다. 이와 함께, 접촉 부분이 열을 띠고, 접촉 부분의 온도가 상승한다. 이 결과, 회전축 (12) 이 구부러져, 회전축 (12) 이 불안정해진다. 이 때문에, 위상각에만 기초하여 접촉 진동의 유무를 판정함으로써, 접촉 진동을 검출할 수 있다.
10 : 회전 기계 본체부
11 : 케이싱
12 : 회전축
12a : 절결부
13 : 정지부
14 : 변위 센서
100 : 접촉 진동 검출 장치
101 : 회전 파형 결정부
102 : 파라미터 변화 검출부
102a : 실효값 산출부
102b : 위상각 산출부
102c : 분주부
102d : 검출부
102e : 파라미터 데이터베이스
103 : 접촉 진동 판정부
104 : 통지부
200 : 회전 기계
501 : 회전 파형
502 : 펄스 파형
503 : 기준 펄스 파형

Claims (9)

  1. 정지부에 대한 회전축의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하기 위한 접촉 진동 검출 장치로서,
    상기 회전축의 회전에 수반하여 발생하는 상기 회전축의 변위와, 상기 회전축의 위상각의 관계를 나타내는 상기 회전축의 회전 파형을 결정하기 위한 회전 파형 결정부와,
    상기 회전 파형의 실효값, 또는, 상기 회전 파형의 위상각 중의 적어도 일방의 파라미터의 변화를 검출하기 위한 파라미터 변화 검출부와,
    상기 파라미터의 상기 변화의 유무에 기초하여 상기 접촉 진동의 유무를 판정하기 위한 접촉 진동 판정부를 구비하고,
    상기 회전축에는, 상기 회전 파형에 있어서의 위상각의 기준이 되는 펄스 파형을 중첩시키기 위한 펄스 파형 생성부가 형성되고,
    상기 파라미터 변화 검출부는, 상기 펄스 파형에 대한 상기 회전 파형의 위상각의 변화를 검출함으로써, 상기 파라미터의 상기 변화를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 진동 판정부는, 상기 파라미터의 상기 변화가 소정 기간 계속해서 발생하고 있는 경우에, 상기 접촉 진동이 발생하고 있는 것으로 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 파형 생성부는, 상기 회전축의 외주면에, 상기 회전축의 둘레 방향에서 등간격으로 형성된 2 이상의 절결부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터 변화 검출부는, 검출된 상기 펄스 파형을 분주함으로써 기준 펄스 파형을 결정하도록 구성되고,
    상기 파라미터 변화 검출부는, 상기 기준 펄스 파형에 대한 상기 위상각의 변화를 검출함으로써, 상기 파라미터의 상기 변화를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터 변화 검출부는, 상기 실효값 및 상기 위상각의 변화를 검출하도록 구성되고,
    상기 접촉 진동 판정부는, 상기 실효값의 변화, 및, 상기 위상각의 변화를 검출했을 때에, 상기 접촉 진동이 발생하고 있는 것으로 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 진동 검출 장치는, 상기 접촉 진동의 발생을 검출했을 때, 사용자에 대해 상기 접촉 진동의 발생을 통지하기 위한 통지부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 장치.
  8. 회전축과,
    제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 접촉 진동 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 회전 기계.
  9. 정지부에 대한 회전축의 접촉에서 기인하는 접촉 진동을 검출하는 접촉 진동 검출 방법으로서,
    상기 회전축의 회전에 수반하여 발생하는 상기 회전축의 변위와, 상기 회전축의 위상각의 관계를 나타내는 상기 회전축의 회전 파형을 결정하는 회전 파형 결정 스텝과,
    상기 회전 파형의 실효값, 또는, 상기 회전 파형의 위상각 중의 적어도 일방의 파라미터의 변화를 검출하는 파라미터 변화 검출 스텝과,
    상기 파라미터의 상기 변화에 기초하여 상기 접촉 진동의 유무를 판정하는 접촉 진동 판정 스텝을 포함하고,
    상기 회전 파형에 있어서의 위상각의 기준이 되는 펄스 파형이 상기 회전 파형에 중첩되고,
    상기 파라미터 변화 검출 스텝은, 상기 펄스 파형에 대한 상기 회전 파형의 위상각의 변화를 검출함으로써, 상기 파라미터의 상기 변화를 검출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접촉 진동 검출 방법.
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