KR20230127333A - 진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법 - Google Patents

진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230127333A
KR20230127333A KR1020237026301A KR20237026301A KR20230127333A KR 20230127333 A KR20230127333 A KR 20230127333A KR 1020237026301 A KR1020237026301 A KR 1020237026301A KR 20237026301 A KR20237026301 A KR 20237026301A KR 20230127333 A KR20230127333 A KR 20230127333A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
rotation
vibration
filter
rotating shaft
Prior art date
Application number
KR1020237026301A
Other languages
English (en)
Inventor
다다시 요시다
히데타카 니시무라
아키후미 다나카
신지 오가와
이사오 도미타
도루 스이타
료지 사사키
Original Assignee
미쓰비시주코마린마시나리 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2021117896A external-priority patent/JP7257456B2/ja
Application filed by 미쓰비시주코마린마시나리 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시주코마린마시나리 가부시키가이샤
Publication of KR20230127333A publication Critical patent/KR20230127333A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G01H1/006—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/12—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of longitudinal or not specified vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

진동 감시 장치는, 회전축의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하는 회전 센서와, 회전 신호로부터 산출되는 회전축의 회전수에 대응하는 필터 지령값을 출력하는 출력 장치와, 회전 신호와 필터 지령값이 입력됨으로써, 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호로서 회전 신호로부터 추출하는 적어도 1 개의 필터를 구비한다.

Description

진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법
본 개시는, 진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법에 관한 것이다.
본원은, 2021년 3월 5일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 2021-035140호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다. 또, 본원은, 2021년 7월 16일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 2021-117896호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 압축기 날개차 (회전체) 의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하고, 이 출력한 회전체의 회전 신호의 피크값의 변화로부터 회전체의 진동을 연산하는 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-224847호
그런데, 회전축의 진동을 직접적으로 검출 가능한 진동 센서를 형성하지 않고, 회전축의 진동을 감시하고 싶다는 요망이 있다. 그러나, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 진동에 관한 정보를 취득하는 수법이 확립되어 있지 않았다.
본 개시는, 상기 서술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 진동을 평가할 수 있는 진동 감시 장치, 및 진동 감시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시에 관련된 진동 감시 장치는,
회전축의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하는 회전 센서와,
상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 회전수에 대응하는 필터 지령값을 출력하는 출력 장치와,
상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를 상기 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호로서 상기 회전 신호로부터 추출하는 적어도 1 개의 필터를 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시에 관련된 진동 감시 방법은,
회전축의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하는 스텝과,
상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 회전수에 대응하는 필터 지령값을 출력하는 스텝과,
상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를 상기 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호로서 상기 회전 신호로부터 추출하는 스텝을 구비한다.
본 개시의 진동 감시 장치 및 진동 감시 방법에 의하면, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 진동을 평가할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치를 적용한 과급기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 마커부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에 관련된 회전 센서가 출력하는 회전 신호의 파형도이다.
도 4 는, 제 1 실시형태에 관련된 출력 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 5 는, 도 3 의 회전 신호를 분주한 회전 펄스 신호의 파형도이다.
도 6 은, 제 1 실시형태에 관련된 제 1 로우 패스 필터의 특성표를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 제 1 실시형태에 관련된 진동 신호의 파형도이다.
도 8 은, 제 2 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 개시에 관련된 진동 감시 방법의 플로 차트이다.
도 10 은, 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11 은, 밴드 패스 필터의 진폭-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 제 1 로우 패스 필터에 의해 추출된 진동 신호, 밴드 패스 필터에 의해 추출된 진동 신호, 및 회전축의 진동에 의해 발생하는 정미 (正味) 의 실진동 신호의 각각의 파형을 나타내는 파형도이다.
도 13 은, 제 4 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14 는, 제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15 는, 표시부의 표시 내용의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16 은, 제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 17 은, 표시부의 표시 내용의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시형태에 의한 진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법에 대해, 도면에 기초하여 설명한다. 이러한 실시형태는, 본 개시의 일 양태를 나타내는 것으로, 이 개시를 한정하는 것은 아니고, 본 개시의 기술적 사상의 범위 내에서 임의로 변경 가능하다.
＜제 1 실시형태＞
(과급기의 구성)
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 를 적용한 과급기 (100) 의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 과급기 (100) 는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 선박에 탑재되고, 엔진의 흡기를 과급하기 위한 배기 터보 과급기이다. 본 개시에서는, 이 배기 터보 과급기를 예로 하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 과급기 (100) 는, 회전축 (102) 과, 압축기 (104) 와, 터빈 (106) 과, 제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 를 구비한다. 회전축 (102) 의 축선 (O) 방향에 있어서의 일단부 (一端部) (도 1 에 있어서 좌단부) 에는, 압축기 (104) 가 형성되어 있다. 회전축 (102) 의 축선 (O) 방향에 있어서의 타단부 (도 1 에 있어서 우단부) 에는, 터빈 (106) 이 형성되어 있다. 회전축 (102) 은, 압축기 (104) 와 터빈 (106) 을 연결하고 있다.
압축기 (104) 는, 흡기를 압축하여 도시 생략된 엔진에 공급한다. 터빈 (106) 은, 엔진으로부터 배출된 배기 가스가 터빈 (106) 을 통과할 때에, 배기 가스의 에너지를 터빈 (106) 의 회전 에너지로 변환한다. 그리고, 회전축 (102) 은, 터빈 (106) 의 회전과 함께 축선 (O) 을 중심으로 하여 회전한다. 압축기 (104) 는, 회전축 (102) 이 회전함으로써 구동한다.
도 1 에 예시하는 형태에서는, 회전축 (102) 은, 후술하는 회전 신호 (A) 가 펄스 파형을 갖도록 구성되는 마커부 (108) 를 포함한다. 마커부 (108) 는, 축선 (O) 방향에 있어서, 압축기 (104) 와 터빈 (106) 사이에 형성되어 있다. 마커부 (108) 는, 축선 (O) 방향에 있어서, 압축기 (104) 와 터빈 (106) 사이 중 터빈 (106) 측에 형성되어 있다. 몇 가지 실시형태에서는, 마커부 (108) 는, 축선 (O) 방향에 있어서, 압축기 (104) 보다 회전축 (102) 의 일단측에 형성된다.
마커부 (108) 의 구성예에 대해 설명한다. 도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 마커부 (108) 의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2 에 예시하는 형태에서는, 회전축 (102) 은, 내측 회전체 (110) 와, 외측 회전체 (112) 를 포함한다. 회전축 (102) 의 내측 회전체 (110) 는, 터빈 (106) 의 회전과 함께 축선 (O) 을 중심으로 하여 회전한다. 외측 회전체 (112) 는, 내측 회전체 (110) 가 끼워 넣어지는 구멍 (114) 이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 외측 회전체 (112) 는, 내측 회전체 (110) 의 외주면을 덮도록, 내측 회전체 (110) 에 장착되어 있다. 외측 회전체 (112) 는, 구멍 (114) 에 끼워 넣어져 있는 내측 회전체 (110) 가 회전함과 함께 회전한다. 외측 회전체 (112) 는, 외주면 (116) 에 형성되는 홈 (118) 을 포함한다. 홈 (118) 이 비형성일 때, 외측 회전체 (112) 의 외주면 (116) 은 원형상을 갖고 있다. 홈 (118) 은, 이 원형상의 외주면 (116) 의 일부 (117) 로부터 축선 (O) 을 향하여 절결됨으로써 형성된다. 도 2 에 예시하는 형태에서는, 외측 회전체 (112) 는 2 개의 홈 (118) 을 포함하고 있고, 외주면 (116) 은 타원 형상을 갖고 있다. 일방의 홈 (118) 은, 축선 (O) 을 사이에 두고 타방의 홈 (118) 과는 반대측에 위치하고 있다. 외측 회전체 (112) 는, 축선 (O) 을 중심으로 하여 좌우 대칭이 되도록, 2 개의 홈 (118) 이 형성되어 있다. 이와 같은 외측 회전체 (112) 가 마커부 (108) 에 상당한다.
또한, 마커부 (108) 는, 회전 신호 (A) 가 펄스 파형을 갖도록 구성되는 것이면, 도 2 에 예시하는 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 마커부 (108) (외측 회전체 (112)) 는, 홈 (118) 에 대신하여, 외주면 (116) 의 일부 (117) 보다 직경 방향 외측을 향하여 돌출하는 돌출부를 포함해도 된다.
(제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성)
도 1 에 나타내는 바와 같이, 진동 감시 장치 (1) 는, 회전 센서 (2) 와, 출력 장치 (4) 와, 제 1 로우 패스 필터 (6) 를 구비한다. 출력 장치 (4) 및 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 각각은, 회전 센서 (2) 와 전기적으로 접속되어 있고, 회전 센서 (2) 의 출력값 (회전 신호 (A)) 을 취득할 수 있도록 되어 있다. 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 출력 장치 (4) 와 전기적으로 접속되어 있고, 출력 장치 (4) 의 출력값 (필터 지령값 (D)) 을 취득할 수 있도록 되어 있다.
회전 센서 (2) 는, 회전축 (102) 의 회전에 동기한 회전 신호 (A) 를 출력한다. 회전 센서 (2) 는, 회전축 (102) 의 외주면 (116) 에 와전류를 발생시킴으로써 회전축 (102) 의 외주면 (116) 까지의 거리 (d) 를 검출하는 와전류식 변위 센서이다. 보다 구체적으로는, 이 회전 센서 (2) 는, 고주파 자속을 발생시키는 코일에 의해 구성되고, 그 코일로부터 발생한 고주파 자속에 의해, 타깃 (측정 대상) 인 회전축 (102) 의 외주면 (116) 에 발생하는 와전류의 변화를 코일의 임피던스의 변화로서 검출한다. 즉, 회전 센서 (2) 는, 회전축 (102) 의 회전에 수반하는 거리 (d) 의 변화를 코일의 임피던스의 변화로서 검출하는 것으로, 회전축 (102) 의 외주면 (116) 이 가장 회전 센서 (2) 에 접근할 때에 최대의 출력이 얻어지는 구성으로 되어 있다.
또한, 회전 센서 (2) 는, 와전류식 변위 센서에 한정되지 않는다. 몇 가지 실시형태에서는, 회전 센서 (2) 는, 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드를 구비하고, 그 레이저 헤드로부터 회전축 (102) 의 외주면 (116) 에 레이저 광을 조사하고, 이 레이저 광의 반사광에 의해 레이저 헤드로부터 회전축 (102) 의 외주면 (116) 까지의 거리를 검출하는 레이저식 변위 센서이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에 관련된 회전 센서 (2) 가 출력하는 회전 신호 (A) 의 파형도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 회전 신호 (A) 는, 상기 서술한 회전축 (102) 의 마커부 (108) (외측 회전체 (112)) 가 홈 (118) 을 포함하고 있으므로, 회전축 (102) 의 회전에 수반하여 형성되는 펄스 파형을 갖는다. 즉, 회전축 (102) 의 회전 중에 있어서, 회전 센서 (2) 와 홈 (118) 이 서로 대향할 때에 변위가 크게 변화한다. 한편, 회전축 (102) 의 회전 중에 있어서, 회전 센서 (2) 와 홈 (118) 이 서로 대향하고 있지 않을 때에는, 변위의 변화는 작다. 제 1 실시형태에서는, 마커부 (108) 는 2 개의 홈 (118) 을 갖고 있으므로, 회전축 (102) 의 1 회전 중에 2 개의 펄스 (파형의 변위가 크게 변화하는 부분 (120)) 가 출현하고 있다.
출력 장치 (4) 는, 회전 신호 (A) 로부터 산출되는 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 대응하는 필터 지령값 (D) 을 출력한다. 이와 같은, 출력 장치 (4) 는, 전자 제어 장치 등의 컴퓨터로서, 도시하지 않은 CPU 나 GPU 와 같은 프로세서, ROM 이나 RAM 과 같은 메모리, 및 I/O 인터페이스 등을 구비한다. 출력 장치 (4) 는, 메모리에 로드된 프로그램의 명령에 따라서 프로세서가 동작 (연산 등) 함으로써, 출력 장치 (4) 가 구비하는 각 기능부를 실현한다. 도 4 를 참조하여, 제 1 실시형태에 관련된 출력 장치 (4) 의 각 기능부에 대해 설명한다.
도 4 는, 제 1 실시형태에 관련된 출력 장치 (4) 의 개략적인 기능 블록도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 출력 장치 (4) 는, 분주부 (122) 와, 카운터부 (124) 와, 표시부 (126) 와, 필터 지령값 출력부 (8) 를 포함한다.
도 5 는, 도 3 의 회전 신호 (A) 를 분주한 회전 펄스 신호 (B) 의 파형도이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 분주부 (122) 는, 회전 센서 (2) 가 출력한 회전 신호 (A) 를 분주하고, 회전축 (102) 의 1 회전 중에 1 개의 펄스 (파형의 변위가 크게 변화하는 부분 (130)) 를 포함하는 회전 펄스 신호 (B) 로 변환한다.
카운터부 (124) 는, 단위 시간당에 있어서의 회전 펄스 신호 (B) 에 포함되는 펄스의 횟수를 카운트하여, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 를 산출한다. 표시부 (126) 는, 카운터부 (124) 가 산출한 회전축 (102) 의 회전수 (C) 를, 모니터와 같은 표시 장치에 표시시킨다. 또한, 표시 장치는, 출력 장치 (4) 에 포함되어도 되고, 출력 장치 (4) 와는 별체에 형성되어도 된다.
필터 지령값 출력부 (8) 는, 카운터부 (124) 가 산출한 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 대응하는 필터 지령값 (D) 을 출력한다. 제 1 실시형태에서는, 필터 지령값 (D) 은, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 를 미리 설정되어 있는 변환 방법으로 변환한 전압값이다. 이 변환 방법은, 후술하는 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 특성에 기초하여 설정된다. 제 1 실시형태에서는, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 가 커지면, 필터 지령값 (D) (전압값) 도 커진다. 몇 가지 실시형태에서는, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 와 필터 지령값 (D) 은 서로 비례한다. 몇 가지 실시형태에서는, 필터 지령값 (D) 은, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 를 미리 설정되어 있는 변환 방법으로 변환한 전류값이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 회전 신호 (A) 와 필터 지령값 (D) 이 입력됨으로써, 진동 신호 (E) 를 출력 (추출) 한다. 이 진동 신호 (E) 는, 회전축 (102) 의 진동 정보를 취득 가능한 신호이다. 진동 정보는, 예를 들어, 진동수, 진동의 크기, 또는 진동의 속도 등이다.
제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 필터 지령값 (D) (전압값) 에 따라 제 1 차단 주파수 (P1) 가 설정되도록 구성되어 있다. 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 회전 센서 (2) 가 출력한 회전 신호 (A) 중, 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 회전 신호 (A) 를 통과시키고, 제 1 차단 주파수 (P1) 이상의 회전 신호 (A) 를 차단한다. 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 이 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 회전 신호 (A) 를 진동 신호 (E) 로서 추출한다. 이와 같이, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 있어서의 신호의 통과 대역 (제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 주파수대) 은, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되고, 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를, 회전 신호 (A) 로부터 진동 신호 (E) 로서 추출한다.
여기서, 제 1 차단 주파수 (P1) 의 설정에 대해 설명한다. 도 6 은, 제 1 실시형태에 관련된 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 특성표를 나타내는 도면이다. 도 6 에 있어서, 가로축은 대수 눈금으로 나타낸 주파수이고, 세로축은 데시벨값을 나타내고 있다. 도 6 에 있어서, 전압값 (필터 지령값 (D)) 이 0.01 V 인 경우의 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 특성을 V1, 전압값이 0.1 V 인 경우의 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 특성을 V2, 전압값이 1 V 인 경우의 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 특성을 V3, 전압값이 10 V 인 경우의 제 1 로우 패스 필터 (6) 의 특성을 V4 로 나타내고 있다.
데시벨값은 신호 강도에 상당하고, 데시벨값이 0 미만인 경우, 제 1 로우 패스 필터 (6) 가 추출하는 진동 신호 (E) 는 감쇠하고 있다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 각 전압값 (V1 ∼ V4) 에 있어서, 주파수가 커질수록 데시벨값이 감소 하고 있고, 진동 신호 (E) 의 감쇠율이 커지고 있다. 보다 구체적으로는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 입력되는 전압값이 0.1 V 인 경우 (도 6 에 있어서의 V2), 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 입력되는 회전 신호 (A) 중, 1 kHz 이상의 회전 신호 (A) 를 차단함으로써 진동 신호 (E) 를 추출한다. 제 1 실시형태에서는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 데시벨값이 0 이 되도록 제 1 차단 주파수 (P1) 를 설정한다. 예를 들어, 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 전압값이 0.1 V 인 경우, 제 1 차단 주파수를 1 kHz 로 설정한다.
(제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 작용·효과)
본 발명자들에 의하면, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 로부터 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 회전 신호 (A) (진동 신호 (E)) 를 추출하면, 회전축 (102) 의 진동에 의해 발생하는 정미의 실진동 신호 (Z) 의 파형과 유사하다. 또, 본 발명자들에 의하면, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 따라 제 1 차단 주파수 (P1) 를 설정함으로써, 회전 신호 (A) 로부터 진동 신호 (E) 를 고정밀도로 추출할 수 있는 것을 알아냈다.
제 1 실시형태에 의하면, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 와 필터 지령값 (D) 이 입력됨으로써, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되는 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 를 진동 신호 (E) 로서 추출한다. 이 때문에, 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 로부터 회전축 (102) 의 진동을 평가할 수 있다. 또, 회전축 (102) 의 진동을 직접적으로 검출 가능한 진동 센서를 형성하지 않고, 회전축 (102) 의 진동을 감시할 수 있다.
또한, 도시 생략이지만, 몇 가지 실시형태에서는, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 로부터 진동 정보 (진동수, 진동의 크기, 진동의 속도 등) 를 취득하고, 이 진동 정보를 통지하는 진동 통지 장치를 추가로 구비한다. 이와 같은 진동 통지 장치는, 예를 들어, 진동 정보를 표시하는 모니터여도 되고, 진동 신호 (E) 로부터 취득한 진동 정보가 미리 설정되어 있는 임계값을 초과한 경우, 경고음이나 경고등을 발생시키는 경고 장치여도 된다.
제 1 실시형태에 의하면, 필터 지령값 (D) 은 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 대응하고 있는 값이기 때문에, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 따라 제 1 차단 주파수 (P1) 가 설정된다. 구체적으로는, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 가 커지면, 제 1 차단 주파수 (P1) 도 커진다. 이와 같이, 제 1 차단 주파수 (P1) 는, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 추종하도록 설정되므로, 회전 신호 (A) 로부터 진동 신호 (E) 를 고정밀도로 추출할 수 있다.
제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 전압값에 따라 제 1 차단 주파수 (P1) 가 설정 가능한 경우가 많다. 제 1 실시형태에 의하면, 필터 지령값 (D) 은 전압값이므로, 제 1 차단 주파수 (P1) 를 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 따라 임의로 설정할 수 있다. 또, 이와 같은 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 일반적으로 저렴하게 시판되어 있으므로, 진동 감시 장치 (1) 의 설치 비용의 증가를 억제할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 회전축 (102) 은 마커부 (108) 를 포함하므로, 회전 센서 (2) 는, 마커부 (108) 를 포함하지 않는 회전축 (102) 으로부터 회전 신호 (A) 를 출력하는 경우와 비교하여, 정밀도가 높은 회전 신호 (A) 를 출력할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 회전 센서 (2) 는, 와전류식 센서를 적용할 수 있다. 또, 제 1 실시형태에 의하면, 회전축 (102) 의 외주면 (116) 에는 2 개의 홈 (118) 이 형성되어 있으므로, 회전 센서 (2) 는, 회전축 (102) 의 1 회전 중에 2 개의 펄스를 갖는 회전 신호 (A) 를 출력한다. 과급기 (100) 의 회전축 (102) 과 같은 고속 회전체는, 회전축 (102) 의 축단면에서 보았을 때에 있어서 1 개의 홈 (118) 만이 형성되어 있으면, 언밸런스한 형상을 갖게 되고, 이 회전축 (102) 의 언밸런스한 형상이 회전축 (102) 의 진동을 크게 하는 원인이 될 우려가 있다. 이에 대하여, 제 1 실시형태에서 예시하는 바와 같이, 회전축 (102) 의 외주면 (116) 에 2 개의 홈 (118) 을 형성함으로써, 회전축 (102) 이 언밸런스한 형상을 갖는 것을 억제할 수 있다. 또한, 몇 가지 실시형태에서는, 회전축 (102) 의 외주면 (116) 에는 1 개의 홈 (118) 이 형성되어 있고, 회전축 (102) 에 터빈 (106) 및 압축기 (104) 가 장착되면, 1 개의 홈 (118) 만이 형성되는 것에 의한 언밸런스의 영향을 저감시키도록 되어 있다. 이 경우, 출력 장치 (4) 는 분주부 (122) 를 포함하고 있지 않아도 된다.
과급기 (100) 의 운전 중, 과급기 (100) 에 형성된 회전축 (102) 의 회전수 (C) 는 변동되어 있는 경우가 많다. 제 1 실시형태에 의하면, 진동 감시 장치 (1) 의 제 1 로우 패스 필터 (6) 는, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 따라 제 1 차단 주파수 (P1) 가 설정된다. 이 때문에, 과급기 (100) 가 진동 감시 장치 (1) 를 구비함으로써, 과급기 (100) 의 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 로부터 과급기 (100) 의 회전축 (102) 의 진동을 평가 가능한 과급기 (100) 를 제공할 수 있다. 또한, 선박에 탑재되는 배기 터보 과급기는 회전축 (102) 의 회전수 (C) 가 특히 변동되기 쉬우므로, 배기 터보 과급기에 본 개시에 관련된 진동 감시 장치 (1) 를 적용하는 것은 매우 유효하다.
＜제 2 실시형태＞
본 개시의 제 2 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 대해 설명한다. 제 2 실시형태는, 제 2 로우 패스 필터 (10) 를 추가로 구비하고 있는 점에서 제 1 실시형태와는 상이하지만, 그 이외의 구성은 제 1 실시형태에서 설명한 구성과 동일하다. 제 2 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태의 구성 요건과 동일한 것은 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
(제 2 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성)
도 8 은, 제 2 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 2 로우 패스 필터 (10) 를 추가로 구비한다.
도 8 에 예시하는 형태에서는, 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 와 전기적으로 접속되어 있고, 제 1 로우 패스 필터 (6) 로부터 추출된 진동 신호 (E) 가 입력된다. 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 진동 신호 (E) 가 입력됨으로써, 부상 신호 (F) 를 출력 (추출) 한다. 이 부상 신호 (F) 는, 회전축 (102) 의 부상 정보를 취득 가능한 신호이다. 부상 정보는, 예를 들어, 회전축 (102) 이 무회전일 때의 회전축 (102) 의 상하 방향의 위치와 회전축 (102) 이 회전하고 있을 때의 회전축 (102) 의 상하 방향의 위치의 차 (부상량) 이다.
제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 제 2 차단 주파수 (P2) 를 갖는다. 이 제 2 차단 주파수 (P2) 는, 고정값이어도 된다. 몇 가지 실시형태에서는, 제 2 차단 주파수 (P2) 는, 10 Hz 미만이다. 제 2 차단 주파수 (P2) 를 10 Hz 미만으로 함으로써, 회전축 (102) 의 회전 동기 진동의 영향, 타기기에 있어서의 외란의 영향을 제거할 수 있다.
제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 진동 신호 (E) 중, 제 2 차단 주파수 (P2) 보다 작은 진동 신호 (E) 를 통과시키고, 제 2 차단 주파수 (P2) 이상의 진동 신호 (E) 를 차단한다. 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 이 제 2 차단 주파수 (P2) 보다 작은 진동 신호 (E) 를 부상 신호 (F) 로서 추출한다. 이와 같이, 제 2 로우 패스 필터 (10) 에 있어서의 신호의 통과 대역 (제 2 차단 주파수 (P2) 보다 작은 주파수대) 은, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되고, 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를, 회전 신호 (A) 로부터 부상 신호 (F) 로서 추출한다.
(제 2 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 작용·효과)
본 발명자들에 의하면, 진동 신호 (E) 로부터 제 2 차단 주파수 (P2) 보다 작은 진동 신호 (E) 를 추출하면, 직류 성분의 신호가 추출되고, 이 직류 성분의 신호가 부상 신호 (F) 에 상당하는 것을 알아냈다. 제 2 실시형태에 의하면, 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 진동 신호 (E) 가 입력됨으로써 제 2 차단 주파수 (P2) 보다 작은 진동 신호 (E) 를 부상 신호 (F) 로서 추출한다. 이 때문에, 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 로부터 회전축 (102) 의 부상을 평가할 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에서는, 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 진동 신호 (E) 가 입력되도록 구성되어 있었지만, 본 개시는 이 형태에 한정되지 않는다. 몇 가지 실시형태에서는, 제 2 로우 패스 필터 (10) 는 회전 센서 (2) 와 전기적으로 접속되어 있고, 회전 센서 (2) 가 출력한 회전 신호 (A) 가 입력된다. 그리고, 제 2 로우 패스 필터 (10) 는, 회전 신호 (A) 가 입력됨으로써, 부상 신호 (F) 를 출력 (추출) 한다. 도시 생략이지만, 몇 가지 실시형태에서는, 진동 감시 장치 (1) 는, 부상 신호 (F) 로부터 부상 정보를 취득하고, 이 부상 정보를 통지하는 부상량 통지 장치를 추가로 구비한다.
(진동 감시 방법)
도 9 는, 본 개시에 관련된 진동 감시 방법의 플로 차트이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 진동 감시 방법은, 회전 신호 출력 스텝 S2 와, 필터 지령값 출력 스텝 S4 와, 추출 스텝 S6 을 구비한다.
상기 각 실시형태에 기재된 내용은, 예를 들어 이하와 같이 파악된다.
회전 신호 출력 스텝 S2 에서는, 회전축 (102) 의 회전에 동기한 회전 신호 (A) 를 출력한다. 필터 지령값 출력 스텝 S4 에서는, 회전 신호 (A) 로부터 산출되는 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 대응하는 필터 지령값 (D) 을 출력한다. 추출 스텝 S6 에서는, 회전 신호 (A) 와 필터 지령값 (D) 이 입력됨으로써, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되는 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 회전 신호 (A) 를 회전축 (102) 의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호 (E) 로서 추출한다. 이와 같은 진동 감시 방법에 의하면, 회전축 (102) 의 회전 신호 (A) 로부터 회전축 (102) 의 진동을 평가할 수 있다.
＜제 3 실시형태＞
본 개시의 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 대해 설명한다. 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 있어서, 제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 공통의 부호는, 특기하지 않는 한 제 1 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 동일한 구성을 나타내는 것으로 하고, 설명을 생략한다.
(제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성)
도 10 은, 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 1 실시형태에 관련된 구성에 더하여, 밴드 패스 필터 (20) 를 추가로 구비한다.
밴드 패스 필터 (20) 는, 회전 센서 (2) 에 의해 출력된 회전 신호 (A) 와 출력 장치 (4) 에 의해 출력된 필터 지령값 (D) 이 밴드 패스 필터 (20) 에 입력됨으로써, 필터 지령값 (D) 에 따라 설정되는 통과 대역의 신호 (G) 를 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호 (G) 로서 회전 신호 (A) 로부터 추출하여, 진동 신호 (G) 를 출력한다. 이 진동 정보는, 예를 들어 진동 신호 (G) 의 진동수, 진동의 크기 (진폭), 또는 진동의 속도 등이다. 또한, 도 10 에 나타내는 예에서는, 필터 지령값 (D) 은 출력 장치 (4) 로부터 제 1 로우 패스 필터 (6) 를 통하여 밴드 패스 필터 (20) 에 입력되어 있지만, 필터 지령값 (D) 은 출력 장치 (4) 로부터 제 1 로우 패스 필터 (6) 를 통하지 않고 밴드 패스 필터 (20) 에 입력 되어도 된다.
도 11 은, 밴드 패스 필터 (20) 의 진폭-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 11 에 있어서, 가로축은 대수 눈금으로 나타낸 주파수이고, 세로축은 데시벨값을 나타내고 있다. 도 11 에 있어서, 전압값 (필터 지령값 (D)) 이 0.1 V 인 경우의 밴드 패스 필터 (20) 의 특성을 V5, 전압값이 1 V 인 경우의 밴드 패스 필터 (20) 의 특성을 V6, 전압값이 10 V 인 경우의 밴드 패스 필터 (20) 의 특성을 V7 로 나타내고 있다.
도 11 에 있어서, 데시벨값은 신호 강도에 상당하고, 데시벨값이 0 미만인 경우, 밴드 패스 필터 (20) 가 추출하는 진동 신호 (E) 는 감쇠하고 있다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 각 전압값 (V5 ∼ V7) 에 있어서, 밴드 패스 필터 (20) 의 통과 대역의 중심 주파수 (Fc) 로부터 주파수가 멀어짐에 따라 데시벨값이 감소하고 있고, 진동 신호 (G) 의 감쇠율이 커지고 있다. 이 중심 주파수 (Fc) 는, 출력 장치 (4) 에 의해 출력된 필터 지령값 (D) (회전수 (C) 에 대응하는 값) 에 따라 설정된다. 구체적으로는, 이 중심 주파수 (Fc) 는, 출력 장치 (4) 의 카운터부 (124) (도 4 참조) 에 의해 카운트된 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 일치 또는 거의 일치하도록 설정된다. 예를 들어 밴드 패스 필터 (20) 는, 필터 지령값 (D) 에 따라, 0.8 C ≤ Fc ≤ 1.2 C 를 만족하도록 진동 신호 (G) 를 감쇠시켜도 된다. 또, 회전축 (102) 의 회전수 (C) 와 필터 지령값 (D) 이 비례하는 경우에는, 필터 지령값 (D) 과 중심 주파수 (Fc) 가 비례하도록 중심 주파수 (Fc) 가 설정되어도 된다. 또, 밴드 패스 필터 (20) 의 통과 대역의 상한 및 하한은, 필터 지령값 (D) 에 따라 중심 주파수 (Fc) 의 양측에 설정된다.
(제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 작용·효과)
도 12 는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E), 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G), 및 회전축 (102) 의 진동에 의해 발생하는 정미의 실진동 신호 (Z) 의 각각의 파형을 나타내는 파형도이다. 상기 서술한 바와 같이, 제 3 실시형태에서는, 밴드 패스 필터 (20) 의 통과 대역의 중심 주파수 (Fc) 가 회전축 (102) 의 회전수 (C) 에 일치 또는 거의 일치하도록 (예를 들어 0.8 C ≤ Fc ≤ 1.2 C 를 만족하도록) 설정된다. 이 때문에, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 는, 회전축 (102) 의 진동에 의해 발생하는 정미의 실진동 신호 (Z) 의 파형과 유사하고, 진동 신호 (G) 에 기초하여 회전축 (102) 의 회전에 동기한 진동 (회전수 (C) 의 1 배의 진동수를 갖는 진동) 을 고정밀도로 평가할 수 있다. 이로써, 과급기 (100) 의 로터의 언밸런스 (예를 들어 스케일 부착에 의한 언밸런스), 로터의 구부러짐, 로터와 차실의 접촉 등을 평가 및 판정하는 것이 가능해지고, 과급기 (100) 의 최적인 메인터넌스의 제안이나 고장을 미연에 방지하는 것 등이 가능해진다.
또한, 도시 생략이지만, 제 3 실시형태에서는, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 및 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 의 각각으로부터 진동 정보 (진동수, 진동의 크기, 진동의 속도 등) 를 취득하고, 이 진동 정보를 통지하는 진동 통지 장치를 추가로 구비한다. 이와 같은 진동 통지 장치는, 예를 들어, 진동 정보를 표시하는 모니터 여도 되고, 진동 신호 (E) 로부터 취득한 진동 정보가 미리 설정되어 있는 임계값을 초과한 경우, 경고음이나 경고등을 발생시키는 경고 장치여도 된다.
＜제 4 실시형태＞
본 개시의 제 4 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 대해 설명한다. 제 4 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 있어서, 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 공통의 부호는, 특기하지 않는 한 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 동일한 구성을 나타내는 것으로 하고, 설명을 생략한다.
(제 4 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성)
도 13 은, 제 4 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 3 실시형태에 관련된 구성에 더하여, 벡터 모니터 (30) (표시 장치) 를 추가로 구비한다.
벡터 모니터 (30) 에는, 회전 센서 (2) 의 출력 신호 (도시하는 예에서는 분주부 (122) 의 출력인 회전 펄스 신호 (B)) 와, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 가 입력된다. 벡터 모니터 (30) 는, 입력된 이들 신호 (회전 펄스 신호 (B) 및 진동 신호 (G)) 에 기초하여, 진동 신호 (G) 의 진폭과 진동 신호 (G) 의 위상각 (예를 들어 회전 펄스 신호 (B) 의 펄스 (130) 를 기준으로 한 위상각) 을 검출하는 검출부 (32) 와, 검출부 (32) 에 의해 검출된 진동 신호 (G) 의 진폭과 진동 신호 (G) 의 위상각을 표시하는 표시부 (34) 를 포함한다.
(제 4 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 작용·효과)
회전축 (102) 의 회전에 동기한 진동 (회전수 (C) 의 1 배의 진동수를 갖는 진동) 의 진폭 및 위상을 검출하여 표시부 (34) 에 표시함으로써, 회전축 (102) 의 회전에 동기한 진동을 고정밀도로 평가할 수 있고, 예를 들어 과급기 (100) 의 축계의 위험 속도, 접촉 사상, 상기 서술한 언밸런스의 판정을 고정밀도로 실시하는 것이 가능해진다.
＜제 5 실시형태＞
본 개시의 제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 대해 설명한다. 제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 있어서, 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 공통의 부호는, 특기하지 않는 한 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 동일한 구성을 나타내는 것으로 하고, 설명을 생략한다.
(제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성)
도 14 는, 제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 는, 제 3 실시형태에 관련된 구성에 더하여, 과급기 (100) 에 접속된 엔진 (도시 생략) 의 진동을 검출하기 위한 MEMS 센서 (40) (MEMS : Micro Electro Mechanical Systems) 를 추가로 구비한다. MEMS 센서 (40) 는 엔진의 진동을 검출하기 위한 가속도 센서이다.
제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 는, 회전 센서 (2) 를 수용하는 케이싱 (42) (정션 박스) 을 구비하고 있고, MEMS 센서 (40) 는, 회전 센서 (2) 와 함께 케이싱 (42) 의 내부에 설치되어 있다. 케이싱 (42) 은, 예를 들어 과급기 (100) 와 엔진 사이에 배치되어 있고, 과급기 (100) 가 엔진 상에 장착되어 있는 경우에는, 과급기 (100) 의 하부에 케이싱 (42) 이 배치된다.
또, 진동 감시 장치 (1) 는, MEMS 센서 (40) 의 출력으로부터 취득된 엔진의 진동 정보와, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보와, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보를 동시에 표시하도록 구성된 표시부 (44) 를 구비한다. 이들 진동 정보는, 예를 들어 진동수, 진동의 크기 (진폭), 또는 진동의 속도 등이다.
도 15 는, 표시부 (44) 의 표시 내용의 일례를 나타내는 도면이다. 도 15 에 나타내는 예에서는, 표시부 (44) 는, MEMS 센서 (40) 의 출력으로부터 취득된 엔진의 진동 정보로서, 엔진의 진동의 진폭을 표시하고 있다. 또, 표시부 (44) 는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보로서, 진동 신호 (E) 의 진폭 (오버올 진폭) 을 표시하고 있다. 또, 표시부 (44) 는, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보로서, 진동 신호 (G) 의 진폭 (회전 1 배 진폭 : 회전수 (C) 의 1 배의 진동수를 갖는 진동의 진폭) 을 표시하고 있다.
(제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 작용·효과)
MEMS 센서 (40) 로 엔진의 진동 정보를 간접적으로 취득할 수 있고, 엔진의 진동 정보와 과급기 (100) 의 회전축 (102) 의 진동 정보를 표시부 (44) 에 동시에 표시시킴으로써, 과급기 (100) 의 회전축 (102) 의 진동과 엔진의 진동을 혼동하지 않고 평가할 수 있기 때문에, 과급기 (100) 의 회전축 (102) 의 진동을 양호한 정밀도로 평가하여 판정할 수 있다. 또, MEMS 센서 (40) 는 저렴하여, 가설의 진동 센서를 설치하지 않고 과급기 (100) 의 회전축 (102) 의 진동을 저렴하고 또한 양호한 정밀도로 평가할 수 있다.
또한, 몇 가지 실시형태에서는, 도 14 에 나타내는 예에 있어서, MEMS 센서 (40) 의 출력으로부터 취득된 엔진의 진동 정보와, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보와, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보를 수록하도록 구성된 데이터 수록부를, 표시부 (44) 대신에 또는 표시부 (44) 와 함께, 구비하고 있어도 된다.
＜제 6 실시형태＞
본 개시의 제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 대해 설명한다. 제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 에 있어서, 제 5 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 공통의 부호는, 특기하지 않는 한 제 3 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 각 구성과 동일한 구성을 나타내는 것으로 하고, 설명을 생략한다.
(제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 구성)
도 16 은, 제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치 (1) 는, 제 5 실시형태에 관련된 구성에 더하여, 과급기 (100) 에 있어서의 회전축 (102) (도 10 참조) 을 회전 가능하게 지지하는 베어링 (50) 의 온도를 검출하는 베어링 온도 센서 (52) 와, 과급기 (100) 에 있어서의 윤활유 (베어링 (50) 에 공급된 윤활유) 의 출구의 온도를 검출하는 윤활유 출구 온도 센서 (54) 를 추가로 구비한다.
제 6 실시형태에 있어서의 표시부 (44) 는, MEMS 센서 (40) 의 출력으로부터 취득된 엔진의 진동 정보와, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보와, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보와, 베어링 온도 센서 (52) 에 의해 검출된 베어링 (50) 의 온도와, 윤활유 출구 온도 센서 (54) 에 의해 검출된 과급기 (100) 의 윤활유의 출구에 있어서의 윤활유의 온도를 동시에 표시한다.
도 17 은, 표시부 (44) 의 표시 내용의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17 에 나타내는 예에서는, 표시부 (44) 는, 도 15 에 예시한 내용에 더하여, 베어링 (50) 의 온도 (베어링 온도) 와, 과급기 (100) 의 윤활유의 출구에 있어서의 윤활유의 온도 (윤활유 출구 온도) 를 동시에 표시하고 있다.
(제 6 실시형태에 관련된 진동 감시 장치의 작용·효과)
제 5 실시형태에서 설명한 효과가 얻어짐과 함께, 베어링 (50) 의 온도와 과급기 (100) 에 있어서의 윤활유의 출구의 온도로부터 과급기 (100) 의 상태를 양호한 정밀도로 평가할 수 있어, 과급기 (100) 의 예방 보전의 평가 정밀도의 향상으로 연결된다.
또한, 몇 가지 실시형태에서는, 도 16 에 나타내는 예에 있어서, MEMS 센서 (40) 의 출력에 기초하는 엔진의 진동 정보와, 제 1 로우 패스 필터 (6) 에 의해 추출된 진동 신호 (E) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보와, 밴드 패스 필터 (20) 에 의해 추출된 진동 신호 (G) 로부터 취득된 회전축 (102) 의 진동 정보와, 베어링 온도 센서 (52) 에 의해 검출된 베어링 (50) 의 온도와, 윤활유 출구 온도 센서 (54) 에 의해 검출된 과급기 (100) 에 있어서의 윤활유의 출구의 온도를 수록하도록 구성된 데이터 수록부 (도시 생략) 를, 표시부 (44) 대신에 또는 표시부 (44) 와 함께, 구비하고 있어도 된다.
또한, 본 개시는 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 상기 서술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다. 예를 들어, 상기 서술한 제 3 실시형태에서는, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 와 밴드 패스 필터 (20) 를 구비하는 구성을 예시하였지만, 진동 감시 장치 (1) 는, 제 1 로우 패스 필터 (6), 제 2 로우 패스 필터 (10) 및 밴드 패스 필터 (20) 중 적어도 1 개의 필터를 구비하고 있으면 된다.
상기 각 실시형태에 기재된 내용은, 예를 들어 이하와 같이 파악된다.
[1] 본 개시에 관련된 진동 감시 장치 (1) 는,
회전축 (102) 의 회전에 동기한 회전 신호 (A) 를 출력하는 회전 센서 (2) 와,
상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 회전수 (C) 에 대응하는 필터 지령값 (D) 을 출력하는 출력 장치 (4) 와,
상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호 (E 또는 G) 를 상기 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호 (E 또는 G) 로서 상기 회전 신호로부터 추출하는 적어도 1 개의 필터 (6, 10, 20) 를 구비한다.
상기〔1〕에 기재된 구성에 의하면, 적어도 1 개의 필터의 통과 대역을 회전축의 회전수에 따라 적절히 설정함으로써, 회전축의 회전에 동기한 회전 신호로부터 회전축의 진동의 평가에 적합한 통과 대역의 신호를 추출할 수 있다. 이 때문에, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 진동을 평가할 수 있다.
〔2〕몇 가지 실시형태에서는, 상기〔1〕에 기재된 구성에 있어서,
상기 적어도 1 개의 필터는, 제 1 로우 패스 필터 (6) 를 포함하고,
상기 제 1 로우 패스 필터는, 상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 제 1 차단 주파수 (P1) 보다 작은 통과 대역의 신호 (E) 를 상기 진동 신호 (E) 로서 추출한다.
본 발명자들에 의하면, 회전축의 회전 신호로부터 제 1 차단 주파수보다 작은 회전 신호를 추출하면, 회전축의 진동에 의해 발생하는 정미의 실진동 신호와 파형이 유사한 것을 알아냈다. 또, 본 발명자들에 의하면, 회전축의 회전수에 따라 제 1 차단 주파수를 설정함으로써, 회전 신호로부터 진동 신호를 고정밀도로 추출할 수 있는 것을 알아냈다. 상기 [2] 에 기재된 구성에 의하면, 제 1 로우 패스 필터는, 회전축의 회전 신호와 필터 지령값이 입력됨으로써, 필터 지령값에 따라 설정되는 제 1 차단 주파수보다 작은 회전축의 회전 신호를 진동 신호로서 추출한다. 이 때문에, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 진동을 평가할 수 있다.
또, 상기 [2] 에 기재된 구성에 의하면, 필터 지령값은 회전축의 회전수에 대응하고 있는 값이기 때문에, 회전축의 회전수에 따라 제 1 차단 주파수가 설정된다. 요컨대, 제 1 차단 주파수는 회전수에 추종하도록 설정되므로, 회전축의 회전 신호로부터 진동 신호를 고정밀도로 추출할 수 있다.
[3] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [2] 에 기재된 구성에 있어서,
상기 적어도 1 개의 필터는, 상기 제 1 차단 주파수보다 작은 제 2 차단 주파수 (P2) 를 갖는 제 2 로우 패스 필터 (10) 를 추가로 구비한다.
상기 [3] 에 기재된 구성에 의하면, 제 2 차단 주파수보다 작은 신호 (예를 들어, 제 2 차단 주파수보다 작은 진동 신호) 를 추출할 수 있다.
[4] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [3] 에 기재된 구성에 있어서,
상기 제 2 로우 패스 필터는, 상기 제 1 로우 패스 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호가 입력됨으로써 상기 제 2 차단 주파수보다 작은 통과 대역의 신호 (E) 를 상기 회전축의 부상 정보를 취득 가능한 부상 신호 (F) 로서 추출한다.
본 발명자들에 의하면, 진동 신호로부터 제 2 차단 주파수보다 작은 진동 신호를 추출하면, 회전축의 부상 정보를 취득 가능한 부상 신호에 상당하는 것을 알아냈다. 상기 [4] 에 기재된 구성에 의하면, 제 2 로우 패스 필터는, 또한 제 2 차단 주파수에서 진동 신호를 삭제하여 직류 신호 (부상 신호) 로서 추출한다. 이 때문에, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 부상을 평가할 수 있다.
[5] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 구성에 있어서,
상기 적어도 1 개의 필터는, 밴드 패스 필터를 포함하고,
상기 밴드 패스 필터는, 상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 중심 주파수 (Fc) 를 포함하는 통과 대역의 신호 (G) 를 상기 진동 신호 (G) 로서 상기 회전 신호로부터 추출한다.
상기 [5] 에 기재된 구성에 의하면, 밴드 패스 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 회전축의 회전수와 동일 또는 대략 동일하게 설정함으로써, 밴드 패스 필터에 의해 추출된 진동 신호에 기초하여 회전축의 회전에 동기한 진동 (회전수 (C) 의 1 배 또는 대략 1 배의 진동수를 갖는 진동) 을 고정밀도로 평가할 수 있다. 이로써, 과급기의 로터의 언밸런스 (예를 들어 스케일 부착에 의한 언밸런스), 로터의 구부러짐, 또는 로터와 차실의 접촉 등을 평가 및 판정하는 것이 가능해지고, 과급기의 최적인 메인터넌스의 제안이나 고장을 미연에 방지하는 것 등이 가능해진다.
[6] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [5] 에 기재된 구성에 있어서,
상기 중심 주파수를 Fc, 상기 회전축의 회전수를 C 로 하면, 0.8 C ≤ Fc ≤ 1.2 C 를 만족한다.
상기 [6] 에 기재된 구성에 의하면, 밴드 패스 필터의 통과 대역의 중심 주파수가 회전축의 회전수와 동일 또는 대략 동일 (0.8 C ≤ Fc ≤ 1.2 C) 하게 설정되기 때문에, 밴드 패스 필터에 의해 추출된 진동 신호에 기초하여 회전축의 회전에 동기한 진동을 고정밀도로 평가할 수 있다. 이로써, 과급기의 로터의 언밸런스, 로터의 구부러짐, 또는 로터와 차실의 접촉 등을 평가 및 판정하는 것이 가능해지고, 과급기의 최적인 메인터넌스의 제안이나 고장을 미연에 방지하는 것 등이 가능해진다.
[7] 몇 가지 실시형태에서는, [5] 또는 [6] 에 기재된 구성에 있어서,
상기 회전 신호와, 상기 밴드 패스 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호에 기초하여, 상기 진동 신호의 진폭과, 상기 회전 신호를 기준으로 한 상기 진동 신호의 위상각을 표시하는 표시부 (34) 를 추가로 구비한다.
상기 [7] 에 기재된 구성에 의하면, 회전축의 회전에 동기한 진동 (회전수 (C) 의 1 배의 진동수를 갖는 진동) 의 진폭 및 위상을 검출하여 표시부에 표시함으로써, 회전축의 회전에 동기한 진동을 고정밀도로 평가할 수 있고, 예를 들어 과급기의 축계의 위험 속도, 접촉 사상, 상기 서술한 언밸런스의 판정을 고정밀도로 실시하는 것이 가능해진다.
[8] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 구성에 있어서,
상기 필터 지령값은, 상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 상기 회전수를 변환한 전류값 또는 전압값이다.
제 1 로우 패스 필터는, 전류값 또는 전압값에 따라 제 1 차단 주파수가 설정 가능한 경우가 많다. 상기 [8] 에 기재된 구성에 의하면, 필터 지령값은 전류값 또는 전압값이므로, 제 1 차단 주파수를 회전수에 따라 임의로 설정할 수 있다. 또, 상기 서술한 바와 같은 제 1 로우 패스 필터는, 일반적으로 저렴하게 시판되어 있으므로, 비용의 증가를 억제할 수 있다.
[9] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 구성에 있어서,
상기 회전축은, 상기 회전 신호가 펄스 파형을 갖도록 구성되는 마커부 (108) 를 포함한다.
상기 [9] 에 기재된 구성에 의하면, 회전축은 마커부를 포함하므로, 회전 센서는, 마커부를 포함하지 않는 회전축으로부터 회전 신호를 출력하는 경우와 비교하여, 정밀도가 높은 회전 신호를 출력할 수 있다.
[10] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [9] 에 기재된 구성에 있어서,
상기 마커부는, 상기 회전축의 외주면 (116) 에 형성되는 적어도 2 개 이상의 홈 (118) 을 포함하고,
상기 회전 센서는, 상기 회전축의 상기 외주면에 와전류를 발생시킴으로써 상기 회전축의 상기 외주면까지의 거리 (d) 를 검출하는 와전류식 변위 센서이다.
상기 [10] 에 기재된 구성에 의하면, 회전 센서는 와전류식 센서를 적용할 수 있다. 또, 회전축의 외주면에는 적어도 2 개 이상의 홈이 형성되어 있으므로, 회전 센서는, 회전축의 1 회전 중에 2 개 이상의 펄스를 갖는 회전 신호를 출력하므로, 회전축의 1 회전 중에 1 개의 펄스를 갖는 회전 신호를 출력하는 경우와 비교하여, 진동 신호를 고정밀도로 추출할 수 있다.
[11] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [9] 에 기재된 구성에 있어서,
상기 마커부는, 상기 회전축의 외주면에 형성되는 적어도 2 개 이상의 홈을 포함하고,
상기 회전 센서는, 상기 회전축의 상기 외주면에 레이저 광을 조사하고, 상기 레이저 광의 반사광에 의해 상기 회전축의 상기 외주면까지의 거리를 검출하는 레이저식 변위 센서이다.
상기 [11] 에 기재된 구성에 의하면, 회전 센서는, 레이저식 변위 센서를 적용할 수 있다.
[12] 본 개시에 관련된 과급기 (100) 는,
상기 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 진동 감시 장치와,
상기 회전축의 일단부에 형성되는 압축기 (104) 와,
상기 회전축의 타단부에 형성되는 터빈 (106) 을 구비한다.
과급기의 운전 중, 과급기에 형성된 회전축의 회전수는 변동되어 있는 경우가 많다. 상기 [12] 에 기재된 구성에 의하면, 진동 감시 장치의 제 1 로우 패스 필터는, 회전축의 회전수에 따라 제 1 차단 주파수가 설정된다. 이 때문에, 과급기가 진동 감시 장치를 구비함으로써, 과급기의 회전축의 회전 신호로부터 과급기의 회전축의 진동을 평가 가능한 과급기를 제공할 수 있다.
[13] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [12] 에 기재된 구성에 있어서,
엔진의 진동을 검출하기 위한 가속도 센서와,
상기 가속도 센서의 출력으로부터 취득된 상기 엔진의 진동 정보와, 상기 적어도 1 개의 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호로부터 취득된 상기 회전축의 진동 정보를 동시에 표시하는 표시부 (44) 를 추가로 구비한다.
상기 [13] 에 기재된 구성에 의하면, 가속도 센서로 엔진의 진동 정보를 간접적으로 취득할 수 있고, 엔진의 진동 정보와 과급기의 회전축의 진동 정보를 표시부에 동시에 표시시킴으로써, 과급기의 회전축의 진동과 엔진의 진동을 혼동하지 않고 평가할 수 있기 때문에, 과급기의 회전축의 진동을 양호한 정밀도로 평가하여 판정할 수 있다. 또, 예를 들어 가속도 센서로서 MEMS 센서를 사용하는 경우, MEMS 센서는 저렴하기 때문에, 과급기의 회전축의 진동을 저렴하고 또한 양호한 정밀도로 평가할 수 있다.
[14] 몇 가지 실시형태에서는, 상기 [12] 또는〔13〕에 기재된 구성에 있어서,
상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링 (50) 과,
상기 베어링의 온도를 검출하는 베어링 온도 센서 (52) 와,
상기 과급기에 있어서의 윤활유의 출구의 온도를 검출하는 윤활유 출구 온도 센서 (54) 와,
상기 베어링 온도 센서에 의해 검출된 상기 베어링의 온도와, 상기 윤활유 온도 센서에 의해 검출된 상기 윤활유의 출구의 온도와, 상기 적어도 1 개의 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호로부터 취득된 상기 회전축의 진동 정보를 동시에 표시하는 표시부 (44) 를 구비한다.
상기 [14] 에 기재된 구성에 의하면, 베어링의 온도 정보와 과급기에 있어서의 윤활유의 출구의 온도 정보로부터 과급기의 상태를 양호한 정밀도로 평가할 수 있어, 과급기의 예방 보전의 평가 정밀도의 향상으로 연결된다.
[15] 본 개시에 관련된 진동 감시 방법은,
회전축의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하는 스텝 (S2) 과,
상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 회전수에 대응하는 필터 지령값을 출력하는 스텝 (S4) 과,
상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를 상기 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호로서 상기 회전 신호로부터 추출하는 스텝 (S6) 을 구비한다.
상기 [15] 에 기재된 방법에 의하면, 적어도 1 개의 필터의 통과 대역을 회전축의 회전수에 따라 적절히 설정함으로써, 회전축의 회전에 동기한 회전 신호로부터 회전축의 진동의 평가에 적합한 통과 대역의 신호를 추출할 수 있다. 이 때문에, 회전축의 회전 신호로부터 회전축의 진동을 평가할 수 있다.
1 : 진동 감시 장치
2 : 회전 센서
4 : 출력 장치
6 : 제 1 로우 패스 필터
10 : 제 2 로우 패스 필터
20 : 밴드 패스 필터
30 : 벡터 모니터
32 : 검출부
34, 44, 126 : 표시부
40 : 센서
42 : 케이싱
50 : 베어링
52 : 베어링 온도 센서
54 : 윤활유 출구 온도 센서
100 : 과급기
102 : 회전축
104 : 압축기
106 : 터빈
108 : 마커부
116 : 회전축의 외주면
118 : 홈
130 : 펄스
A : 회전 신호
C : 회전수
D : 필터 지령값
E : 진동 신호
F : 부상 신호
G : 진동 신호
d : 거리
S2 : 회전 신호 출력 스텝
S4 : 필터 지령값 출력 스텝
S6 : 추출 스텝

Claims (15)

  1. 회전축의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하는 회전 센서와,
    상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 회전수에 대응하는 필터 지령값을 출력하는 출력 장치와,
    상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를 상기 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호로서 상기 회전 신호로부터 추출하는 적어도 1 개의 필터를 구비하는, 진동 감시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 1 개의 필터는, 제 1 로우 패스 필터를 포함하고,
    상기 제 1 로우 패스 필터는, 상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 제 1 차단 주파수보다 작은 통과 대역의 신호를 상기 진동 신호로서 추출하는, 진동 감시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 1 개의 필터는, 상기 제 1 차단 주파수보다 작은 제 2 차단 주파수를 갖는 제 2 로우 패스 필터를 추가로 구비하는, 진동 감시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 로우 패스 필터는, 상기 제 1 로우 패스 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호가 입력됨으로써, 상기 제 2 차단 주파수보다 작은 통과 대역의 신호를 상기 회전축의 부상 정보를 취득 가능한 부상 신호로서 상기 진동 신호로부터 추출하는, 진동 감시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1 개의 필터는, 밴드 패스 필터를 포함하고,
    상기 밴드 패스 필터는, 상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 중심 주파수를 포함하는 통과 대역의 신호를 상기 진동 신호로서 상기 회전 신호로부터 추출하는, 진동 감시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중심 주파수를 Fc, 상기 회전축의 회전수를 C 로 하면, 0.8 C ≤ Fc ≤ 1.2 C 를 만족하는, 진동 감시 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전 신호와, 상기 밴드 패스 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호에 기초하여, 상기 진동 신호의 진폭과, 상기 회전 신호를 기준으로 한 상기 진동 신호의 위상각을 표시하는 표시부를 추가로 구비하는, 진동 감시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 지령값은, 상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 상기 회전수를 변환한 전류값 또는 전압값인, 진동 감시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축은, 상기 회전 신호가 펄스 파형을 갖도록 구성되는 마커부를 포함하는, 진동 감시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 마커부는, 상기 회전축의 외주면에 형성되는 적어도 2 개 이상의 홈을 포함하고,
    상기 회전 센서는, 상기 회전축의 상기 외주면에 와전류를 발생시킴으로써 상기 회전축의 상기 외주면까지의 거리를 검출하는 와전류식 변위 센서인, 진동 감시 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 마커부는, 상기 회전축의 외주면에 형성되는 적어도 2 개 이상의 홈을 포함하고,
    상기 회전 센서는, 상기 회전축의 상기 외주면에 레이저 광을 조사하고, 상기 레이저 광의 반사광에 의해 상기 회전축의 상기 외주면까지의 거리를 검출하는 레이저식 변위 센서인, 진동 감시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 진동 감시 장치와,
    상기 회전축의 일단부에 형성되는 압축기와,
    상기 회전축의 타단부에 형성되는 터빈을 구비하는, 과급기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    엔진의 진동을 검출하기 위한 가속도 센서와,
    상기 가속도 센서의 출력으로부터 취득된 상기 엔진의 진동 정보와, 상기 적어도 1 개의 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호로부터 취득된 상기 회전축의 진동 정보를 동시에 표시하는 표시부를 추가로 구비하는, 과급기.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과,
    상기 베어링의 온도를 검출하는 베어링 온도 센서와,
    상기 과급기에 있어서의 윤활유의 출구의 온도를 검출하는 윤활유 출구 온도 센서와,
    상기 베어링 온도 센서에 의해 검출된 상기 베어링의 온도와, 상기 윤활유 출구 온도 센서에 의해 검출된 상기 윤활유의 출구의 온도와, 상기 적어도 1 개의 필터에 의해 추출된 상기 진동 신호로부터 취득된 상기 회전축의 진동 정보를 동시에 표시하는 표시부를 구비하는, 과급기.
  15. 회전축의 회전에 동기한 회전 신호를 출력하는 스텝과,
    상기 회전 신호로부터 산출되는 상기 회전축의 회전수에 대응하는 필터 지령값을 출력하는 스텝과,
    상기 회전 신호와 상기 필터 지령값이 입력됨으로써, 상기 필터 지령값에 따라 설정되는 통과 대역의 신호를 상기 회전축의 진동 정보를 취득 가능한 진동 신호로서 상기 회전 신호로부터 추출하는 스텝을 구비하는, 진동 감시 방법.
KR1020237026301A 2021-03-05 2022-02-15 진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법 KR20230127333A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2021-035140 2021-03-05
JP2021035140 2021-03-05
JPJP-P-2021-117896 2021-07-16
JP2021117896A JP7257456B2 (ja) 2021-03-05 2021-07-16 振動監視装置、過給機、及び振動監視方法
PCT/JP2022/005806 WO2022185895A1 (ja) 2021-03-05 2022-02-15 振動監視装置、過給機、及び振動監視方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230127333A true KR20230127333A (ko) 2023-08-31

Family

ID=83154094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237026301A KR20230127333A (ko) 2021-03-05 2022-02-15 진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240118170A1 (ko)
EP (1) EP4283262A1 (ko)
KR (1) KR20230127333A (ko)
WO (1) WO2022185895A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013224847A (ja) 2012-04-20 2013-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 状態監視装置、及び回転機械

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159525A (ja) * 1988-12-13 1990-06-19 Toshiba Corp 回転機の振動診断装置
JPH0626919A (ja) * 1992-07-06 1994-02-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸振動監視装置
JPH1183616A (ja) * 1997-09-09 1999-03-26 Toshiba Corp 必要振動成分抽出型振動測定装置
JP2001194222A (ja) * 2000-01-13 2001-07-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転捩り振動計測方法及び装置
US7920973B2 (en) * 2006-12-21 2011-04-05 General Electric Company System and method for converting clearance data into vibration data
US8725451B2 (en) * 2011-06-21 2014-05-13 General Electric Company Systems and methods for use in monitoring operation of a rotating device
JP6958068B2 (ja) * 2017-07-27 2021-11-02 日本精工株式会社 回転機械設備の異常診断システム及び異常診断方法
JP7296821B2 (ja) 2019-08-22 2023-06-23 三菱電機株式会社 直流電源装置、モータ駆動装置および空気調和機
JP2021117896A (ja) 2020-01-29 2021-08-10 キヤノン株式会社 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013224847A (ja) 2012-04-20 2013-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 状態監視装置、及び回転機械

Also Published As

Publication number Publication date
EP4283262A1 (en) 2023-11-29
WO2022185895A1 (ja) 2022-09-09
US20240118170A1 (en) 2024-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6410572B2 (ja) 電流診断装置および電流診断方法
US6092029A (en) Method and apparatus for diagnosing and controlling rotating stall and surge in rotating machinery
US8225671B2 (en) Apparatus and method for non-contacting blade oscillation measurement
JP5738711B2 (ja) 回転機械状態監視装置、回転機械状態監視方法及び回転機械状態監視プログラム
US7677090B2 (en) Method and device for determining the occurrence of rotating stall in a compressor's turbine blade II
CN105675113B (zh) 基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置和方法
EP3232178B1 (en) Rotary machine state observation device, rotary machine, and rotary machine state observation method
GB2455798A (en) Monitoring a rotating shaft in a gas turbine
JPH08503042A (ja) 軸流圧縮機の励振を監視するための方法および装置
US20070261492A1 (en) Turbine engine stall warning system
JP5916496B2 (ja) 状態監視装置、及び回転機械
US20120330578A1 (en) Severity analysis apparatus and method for shafts of rotating machinery
JP7136726B2 (ja) 信号処理装置、信号処理方法
EP1980719A2 (en) Turbomachine with microwave sensor
JP7257456B2 (ja) 振動監視装置、過給機、及び振動監視方法
US5747680A (en) Multiple parameter sensor and method of operation thereof
CN110411558A (zh) 一种航空发动机振动测试值限定方法及振动故障判断方法
KR20230127333A (ko) 진동 감시 장치, 과급기, 및 진동 감시 방법
Courrech et al. Condition monitoring of machinery
KR101662125B1 (ko) 배기가스 터보차저 마찰 베어링의 베어링 유극을 확인하는 방법
CN116997784A (zh) 振动监视装置、增压器及振动监视方法
RU2411466C1 (ru) Способ обнаружения резонансных колебаний лопаток ротора турбомашины
JP2019128179A (ja) 振動センサの脱落検知方法及び異常診断装置
WO2024080159A1 (ja) 振動監視装置、過給機、及び振動監視方法
KR20200134019A (ko) 무한영역 인지가 가능한 선박용 엔진 크랭크축의 종방향 진동 감시를 위한 장치