JP5701723B2 - Wing vibration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、各種タービンの動翼等において発生する振動を計測するための翼振動計測装置に関する。 The present invention relates to a blade vibration measuring apparatus for measuring vibrations generated in moving blades of various turbines.
蒸気タービンやガスタービン等の各種タービンの設計開発、製造においては、性能を向上させると共に事故を防止し信頼性を確保するためにタービンの動翼に発生する振動を計測する必要がある。 In the design and development and manufacture of various turbines such as steam turbines and gas turbines, it is necessary to measure vibrations generated in turbine blades in order to improve performance, prevent accidents and ensure reliability.
従来の翼の振動を計測する装置では、下記の特許文献１、２に記載された装置のように、近接センサを用いて翼の通過タイミングを計測し、通過タイミングの時間差に基づいて振動を求める手法を用いていた。
In the conventional device for measuring the vibration of the blade, as in the devices described in
しかし、上述した従来の翼振動計測装置では、翼の通過タイミングを数百ＭＨｚ以上の高いサンプリング周波数で計測する必要があると共に、測定した位相差（時間差）を変位に変換しなければならなかった。このため、測定の準備や測定データの解析に多くの時間やコストを要するという課題があった。 However, in the conventional blade vibration measuring device described above, it is necessary to measure the passage timing of the blade at a high sampling frequency of several hundred MHz or more and to convert the measured phase difference (time difference) into displacement. . Therefore, there is a problem that much time and cost are required for measurement preparation and measurement data analysis.
本発明は上記事情に鑑み、翼の通過タイミングを計測する替わりに翼の回転軸方向の変位を直接計測することにより、計測に要する時間及びコストを低減することが可能な翼振動計測装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a blade vibration measuring device capable of reducing the time and cost required for measurement by directly measuring the displacement of the blade in the rotational axis direction instead of measuring the passage timing of the blade. The purpose is to do.
本発明の一態様による翼振動計測装置は、
タービン動翼の回転軸方向の変位を計測して変位計測信号を出力する非接触型変位計と、
前記非接触型変位計から出力された前記変位計測信号を与えられ、前記非接触型変位計と前記タービン動翼の先端位置との間の距離に基づいて前記先端位置を同定する翼先端位置同定信号を出力する翼先端位置同定装置と、
前記翼先端位置同定装置から出力された前記翼先端位置同定信号を与えられ、前記非接触型変位計から前記タービン動翼の先端位置までの距離の時間的変化に基づき、前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とを算出する翼振動算出装置と、
を備え、
前記非接触型変位計が１個配置され、
前記非接触型変位計を前記タービン動翼の周方向に沿って同一半径内で回転移動させる回転治具と、
前記回転治具により回転移動された前記非接触型変位計のそれぞれの位置毎に、前記翼振動算出装置から算出された前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とに基づいて、前記タービン動翼の振動モード次数を同定する振動モード同定装置とをさらに備えることを特徴とする。
A blade vibration measuring apparatus according to an aspect of the present invention is provided.
A non-contact displacement meter that measures the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction and outputs a displacement measurement signal;
Blade tip position identification that is provided with the displacement measurement signal output from the non-contact displacement meter and identifies the tip position based on the distance between the non-contact displacement meter and the tip position of the turbine blade A blade tip position identification device that outputs a signal;
The blade tip position identification signal output from the blade tip position identification device is given, and the vibration of the turbine blade is determined based on the temporal change in the distance from the non-contact displacement meter to the tip position of the turbine blade. A blade vibration calculation device for calculating amplitude and vibration frequency;
Equipped with a,
One non-contact displacement meter is disposed;
A rotating jig for rotating the non-contact displacement meter within the same radius along the circumferential direction of the turbine rotor blade,
Based on the vibration amplitude and vibration frequency of the turbine blade calculated from the blade vibration calculation device for each position of the non-contact displacement meter rotated and moved by the rotating jig, the turbine blade And a vibration mode identification device for identifying the vibration mode order .
本発明の翼振動計測装置によれば、タービン動翼の回転軸方向の変位を直接計測することにより、計測に要する時間及びコストを低減することが可能である。 According to the blade vibration measuring device of the present invention, it is possible to reduce the time and cost required for measurement by directly measuring the displacement of the turbine blade in the direction of the rotation axis.
以下、本発明の実施の形態による翼振動計測装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a blade vibration measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態による翼振動計測装置の構成を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a blade vibration measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この装置は、非接触型変位計３と、翼先端位置同定装置４と、翼振動算出装置５とを備えている。
This apparatus includes a
非接触型変位計３は、タービン動翼２に近接するように回転軸１に平行な向きに１個取り付けられており、図中紙面に垂直な方向に回転するタービン動翼２の回転軸方向の変位を直接計測して変位計測信号を出力する。
One
翼先端位置同定装置４は、非接触型変位計３から出力された変位計測信号を与えられ、翼先端位置の同定を行って同定した結果を示す翼先端位置同定信号を出力する。
The blade tip
翼振動算出装置５は、翼先端位置同定信号を与えられてタービン動翼２の振動振幅と振動周波数を算出する。
The blade
図２を用いて、渦電流変位計１１を非接触型変位計３として用いた場合にタービン動翼２の先端位置を同定する手順を説明する。
A procedure for identifying the tip position of the
図２（ａ）に示されたように、タービン動翼２の翼列が回転し矢印で示された方向に移動し、渦電流変位計１１の前を通過することで、渦電流変位計１１からは図２（ｂ）に示されたような出力電圧波形が得られる。ここで、図２（ａ）において四角で示された渦電流変位計１１によるタービン動翼２の検出位置が、図２（ｂ）において出力電圧波形上で四角で示された位置に対応する。
As shown in FIG. 2A, the blade row of the
また、図２（ａ）においてドット２ａ１、２ａ２、２ａ３で示されたタービン動翼２の先端位置が、図２（ｂ）においてドット１０１、１０２、１０３で示された出力電圧波形の最下端のピーク値に対応する。
Further, the tip position of the
翼先端位置同定装置４は、渦電流変位計１１から与えられた出力電圧波形におけるピーク値から、翼先端位置の同定を行い翼先端位置同定信号を出力し、翼振動算出装置５に与える。
The blade tip
図３を用いて、翼振動算出装置５による翼振動算出の手法を説明する。
A method of blade vibration calculation by the blade
図３（ａ）に示されたように、タービン動翼２に振動が発生すると、ドット２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ａ４、２ａ５、２ａ６、２ａ７で示されたタービン動翼２の先端位置と渦電流変位計１１までの距離Ｘが変動する。この変動が、図２（ｂ）を用いて説明したドット１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７で示された出力電圧波形の最下端のピーク値の変動となる。そこで、翼先端位置同定装置４から出力された翼先端位置に対応した電圧を、翼振動算出装置５において図３（ｂ）に示されたように、翼先端位置と渦電流変位計１１との間の相対的な距離に換算し、得られた相対的な距離を時系列に記録する。このように記録された時系列データから、タービン動翼２の振動振幅と振動周波数を算出することができる。
As shown in FIG. 3A, when vibration occurs in the
第１の実施の形態によれば、タービン動翼の回転軸方向の変位を渦電流変位計により直接計測することにより、計測に要する時間及びコストを低減することが可能である。 According to the first embodiment, the time and cost required for measurement can be reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotation axis direction by the eddy current displacement meter.
尚、第１の実施の形態では、非接触型変位計３の一例として渦電流変位計１１を用いているが、これに限定されず非接触でタービン動翼２までの変位を計測し得るものであればよい。例えば、光ファイバ等を用いてもよい。光ファイバを用いた場合には、渦電流変位計とは逆にタービン動翼までの距離が近づくほど出力が高くなる関係にある。
In the first embodiment, the eddy
（第２の実施の形態）
図４に、本発明の第２の実施の形態による翼振動計測装置の構成を示す。尚、上記第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a configuration of a blade vibration measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the said 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
上記第１の実施の形態では１個の非接触型変位計３が使用されていたが、第２の実施の形態では、複数の非接触型変位計３がタービン動翼２の周方向に沿って配置された点で相違する。
In the first embodiment, one
ここでは図４に示されたように、４個の非接触型変位計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄがタービン動翼２の周方向に沿って配置されている。４個の非接触型変位計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが配置されたことに対応し、それぞれ独立して４個の翼先端位置同定装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、及び翼振動算出装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが配置されており、さらに翼振動算出装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから出力されたタービン動翼の振動振幅と振動周波数を示す翼振動信号を与えられ振動モード次数を同定する振動モード同定装置６が配置されている。
Here, as shown in FIG. 4, four
非接触型変位計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが回転するタービン動翼２との距離をそれぞれ計測し、得られた変位計測信号が対応する翼先端位置同定装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにそれぞれ入力される。翼先端位置同定装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより、それぞれ変位計測信号の電圧波形に基づいて同定された翼先端位置を示す翼先端位置同定信号がそれぞれ対応する翼振動算出装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに出力される。
The non-contact displacement gauges 3a, 3b, 3c, and 3d are each measured for the distance from the rotating
翼振動算出装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにおいて、与えられたそれぞれの翼先端位置を示す翼先端位置同定信号に基づいてタービン動翼２の振動振幅及び振動周波数が算出され、得られた結果が振動モード同定装置６に出力される。
In the blade
振動モード同定装置６において、タービン動翼２における非接触型変位計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが配置された周方向の位置において検出された振動振幅及び振動周波数に基づいて、タービン動翼２の振動モード次数が同定される。
In the vibration
第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することにより、計測に要する時間及びコストを低減することが可能であることに加えて、複数の非接触型変位計を用いたことで振動モード次数を同定することができる。 According to the second embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for the measurement can be reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotation axis direction by the non-contact displacement meter. In addition to being able to reduce, the vibration mode order can be identified by using a plurality of non-contact displacement meters.
ここで、観測が必要な振動モード次数の２倍の非接触型変位計が必要であり、例えば２次モードを観測するためには４個の非接触型変位計が必要である。しかし、非接触型変位計の数に伴いそれぞれ翼先端位置同定装置及び翼振動算出装置を同数設ける必要があり、コスト上昇を招く。このため、観測が必要な振動モード次数を設定する際にはこのようなコストを考慮する必要がある。 Here, a non-contact displacement meter that is twice the vibration mode order that needs to be observed is necessary. For example, four non-contact displacement meters are necessary to observe the secondary mode. However, it is necessary to provide the same number of blade tip position identification devices and blade vibration calculation devices with the number of non-contact type displacement meters, resulting in an increase in cost. For this reason, it is necessary to consider such costs when setting the vibration mode order that requires observation.
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について、その構成を示した正面図及びブロック図としての図５（ａ）及び側面図としての図５（ｂ）を用いて説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5A as a front view and a block diagram showing the configuration and FIG. 5B as a side view.
上記第１の実施の形態、第２の実施の形態では、非接触型変位計３がタービン動翼２の回転軸１と平行に取り付けられている。これに対し第３の実施の形態では、非接触型変位計３が回転軸１に対し垂直かつ回転軸と同心に回転駆動可能な回転治具７に１個設置された点に特徴がある。尚、上記第１、第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
In the first embodiment and the second embodiment, the
回転治具７が回転駆動され非接触型変位計３が移動することで、タービン動翼２における同一半径内の異なる位置で、タービン動翼２の振動を非接触型変位計３で計測することができる。具体的には、タービン動翼２が回転している最中に、所望の位置まで回転治具７を用いて非接触型変位計３を移動させて測定を行う。これにより、１個の非接触型変位計３を用いて、複数の非接触型変位計３を用いてタービン動翼２の複数箇所における振動を計測した場合と同様の作用、効果が得られる。
The vibration of the
非接触型変位計３から出力された変位計測信号が、上記第１の実施の形態と同様に翼先端位置同定装置４に与えられてタービン動翼２の先端位置が同定され、その結果が翼先端位置同定信号として翼振動算出装置５に与えられてタービン動翼２の振動振幅及び振動周波数が算出される。さらに、上記第２の実施の形態と同様に、タービン動翼２の同一半径内の異なる位置に移動された非接触型変位計３から出力された変位計測信号により翼先端位置同定装置４がタービン動翼２の先端位置を同定し、翼振動算出装置５により振動振幅及び振動周波数を算出し、これに基づいて振動モード同定装置６によりタービン動翼２の振動モード次数が同定される。
The displacement measurement signal output from the
第３の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、１個の非接触型変位計により複数の非接触型変位計を用いた場合と同様に振動モード次数を同定することができるので、コスト低減に寄与する。 According to the third embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. In addition, the vibration mode order can be identified by a single non-contact type displacement meter as in the case of using a plurality of non-contact type displacement meters, which contributes to cost reduction.
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について、その構成を示した図６を用いて説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
上記第３の実施の形態では、非接触型変位計３が回転軸１に対し垂直かつ回転軸と同心に回転駆動可能な回転治具７に１個設置されている。これに対し第４の実施の形態では、複数の非接触型変位計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈが、回転軸１に垂直かつ回転軸と同心に設置された回転駆動可能な回転冶具７に設置された点に特徴がある。これに伴い、８個の非接触型変位計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈのそれぞれに対応して８個の翼先端位置同定装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、及び８個の翼振動算出装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈが設けられ、さらに振動モード同定装置６が設けられている。尚、上記第１〜第３の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
In the third embodiment, one
８個の非接触型変位計３ａ〜３ｈからそれぞれの位置における変位計測信号が出力され、対応する翼先端位置同定装置４ａ〜４ｈにより翼先端位置が同定され、その結果が翼振動算出装置５ａ〜５ｈに与えられてタービン動翼２の振動周波数及び振動振幅が算出され、振動モード同定装置６により振動モード次数が同定される。
Displacement measurement signals at the respective positions are output from the eight non-contact displacement gauges 3a to 3h, and the blade tip position is identified by the corresponding blade tip
第４の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、さらに回転冶具７を回転駆動させて、同一半径内における異なる位置においてタービン動翼２の振動を非接触型変位計３ａ〜３ｈにより計測することにより、非接触型変位計３の個数を増加させた場合と同様の効果が得られると共に、非接触型変位計３の個数を減らしてコストを低減することが可能である。
According to the fourth embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. Further, by rotating the
この第４の実施の形態では８個の非接触型変位計３ａ〜３ｈが設けられており、さらに回転治具７によりそれぞれの位置を移動させることができるため、４次モード以上の振動モード次数を検出することができる。
In the fourth embodiment, eight
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について、その構成を示した図７を用いて説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第５の実施の形態は、上記第４の実施の形態の構成において、少なくとも２個の非接触型変位計３が、タービン動翼２の周方向に沿って隣接するように設けられた構成を備えている。他の構成は上記第４の実施の形態と同様であり、重複する説明を省略する。
The fifth embodiment has a configuration in which at least two non-contact displacement gauges 3 are provided adjacent to each other along the circumferential direction of the
少なくとも２個の非接触型変位計３が隣接することで、隣接した２箇所の測定点における変位を計測した信号が後段の対応する翼先端位置同定装置にそれぞれ出力される。この変位計測信号が示す回転軸方向の変位を表した変位曲線において、図７に示されたようにドット１１１、１１２で示された隣接する２箇所の位置が特定される。これにより、タービン動翼２の振動モード次数に対応する変位曲線を同定することができる。
Since at least two non-contact displacement gauges 3 are adjacent to each other, signals obtained by measuring displacements at two adjacent measurement points are respectively output to the corresponding blade tip position identification devices in the subsequent stage. In the displacement curve representing the displacement in the rotation axis direction indicated by the displacement measurement signal, two adjacent positions indicated by
即ち、測定したい振動モード次数に対応した変位曲線の半周期分に対応したタービン動翼２上の距離に少なくとも２個の非接触型変位計３を設置することにより、タービン動翼２の振動モード次数に対応する変位曲線を同定することが可能となる。
That is, by installing at least two
第５の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、少なくとも２個の非接触型変位計を隣接配置したことにより振動モード次数に対応する変位曲線を同定することが可能である。 According to the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotation axis direction using a non-contact displacement meter. It is possible to identify the displacement curve corresponding to the vibration mode order by arranging at least two non-contact displacement meters adjacent to each other.
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態について、その構成を示した図８を用いて説明する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第６の実施の形態では、上記第１の実施の形態における構成に加えて、さらに回転軸１に回転数調整装置８が設けられ、翼振動算出装置５から出力された振動振幅及び振動周波数に基づいて共振周波数を検出する共振周波数検出装置１２が設けられた点に特徴がある。他の構成は上記第１の実施の形態と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
In the sixth embodiment, in addition to the configuration in the first embodiment, a rotation
回転数調整装置８により回転軸１の回転数を少しずつ変化させていき、その都度計測され翼振動算出装置５により算出されたタービン動翼２の振動振幅が極大となるときの振動振幅を共振周波数検出装置１２が検出することで、タービン動翼２に共振現象が発生するときの共振周波数を求めることが可能である。
The rotational speed of the
第６の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、回転軸に回転数調整装置を設けたことにより共振周波数を求めることが可能である。 According to the sixth embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. In addition, it is possible to obtain the resonance frequency by providing a rotation speed adjusting device on the rotating shaft.
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態について、図９を用いて説明する。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第７の実施の形態は、図８に示された上記第６の実施の形態と同様の構成を備えており、重複する説明は省略する。 The seventh embodiment has a configuration similar to that of the sixth embodiment shown in FIG. 8, and a duplicate description is omitted.
図８に示された構成において、先ずタービン動翼２を所定回転数で回転させてその時に計測され算出された振動振幅を共振周波数検出装置１２において基準振動振幅として記憶する。
In the configuration shown in FIG. 8, first, the
次に、回転数調整装置８により回転軸１の回転数を変化させ、この時に計測され算出された振動振幅と基準振動振幅との振幅差分値を共振周波数検出装置１２が算出する。このような手順で、回転数を変化させる毎に、その時の振動振幅と基準振動振幅との振幅差分値を算出していく。図９に、このようにして得られた回転数に対する振幅差分値をドット１２１、１２２、１２３、…で示されたようにプロットしたグラフを示す。
Next, the rotational speed of the
このグラフにおけるドット１２４で示された極大値あるいは図示されていない極小値に基づいて、共振周波数検出装置１２によりタービン動翼２の共振周波数を算出することができる。
Based on the maximum value indicated by the
尚、上述した振幅差分値を求める処理をタービン翼２の１枚ごとに行うことによって、タービン翼２毎の取り付け誤差や形状誤差がもたらす計測誤差が相殺される。
In addition, by performing the process for obtaining the amplitude difference value described above for each
また、上述の振幅差分値を求める処理は、回転軸１の回転数を変えるごとに逐次行っていく。このため、回転数が変化する際に生じるタービン動翼２の熱膨張や、遠心力による伸び、回転によるタービン動翼２の倒れ込み等の影響がもたらす計測誤差についても相殺される。
Further, the above-described processing for obtaining the amplitude difference value is sequentially performed every time the rotational speed of the
第７の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、回転軸１の回転数を変えて振幅差分値を求めていくことで、共振周波数を共振周波数を求めることが可能である。
According to the seventh embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. In addition, it is possible to obtain the resonance frequency as the resonance frequency by obtaining the amplitude difference value by changing the rotation speed of the
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態について、その構成を示した図１０を用いて説明する。
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第８の実施の形態は、図４に示された第２の実施の形態における構成に加えて、さらに回転軸１に回転数調整装置８が設けられている。
In the eighth embodiment, in addition to the configuration in the second embodiment shown in FIG. 4, a rotation
回転数調整装置８により回転軸１の回転数を変化させていき、タービン動翼２に共振現象が発生した状態を図１１に示す。ここでは、４個の非接触型変位計３ａ〜３ｄを用いて一点鎖線１３１で示された３次の共振モードにおけるタービン動翼２の回転軸方向の変位を捉えた状態が模式的に示されている。非接触型変位計３ａ及び３ｃが配置された位置では、振幅が殆ど零であり節に相当する。非接触型変位計３ｂが配置された位置では、振幅が極大値をとり腹に相当する。非接触型変位計３ｄが配置された位置では、振幅が極小値をとる。
FIG. 11 shows a state where a resonance phenomenon occurs in the
第７の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、複数の非接触型変位計を適当な間隔をおいてタービン動翼２の周方向に配置し、さらに回転数調整装置８により共振現象を発生させこの時の振動振幅を求めることにより、共振モードを同定することが可能である。
According to the seventh embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. In addition, a plurality of non-contact type displacement gauges are arranged in the circumferential direction of the
（第９の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態について、図１２、図１３を参照して説明する。
(Ninth embodiment)
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第８の実施の形態は、図１２に示されたように、図１に示された上記第１の実施の形態の構成に加えて、非接触型変位計３の角度を調整する角度調整装置９をさらに備えている。上記第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 12, in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the angle adjusting device for adjusting the angle of the
一般に、非接触型変位計は、平行平板との距離を計測するために用いられ、対象物の平面に対する相対的な角度が垂直であるときに出力電圧が最大となる。 In general, the non-contact type displacement meter is used to measure the distance from the parallel plate, and the output voltage becomes maximum when the relative angle with respect to the plane of the object is vertical.
図１３（ａ）に示されたように、非接触型変位計３がタービン動翼２の平面に対して９０度と異なる角度θ１を有する場合に得られる出力電圧を、図１３（ｃ）の直線１３１に示す。さらに、図１３（ｂ）に示されたように、非接触型変位計３がタービン動翼２の平面に対して９０度である場合に得られる出力電圧を、図１３（ｃ）の直線１３２に示す。直線１３２のように最大となる出力電圧を得るためには、非接触型変位計３がタービン動翼２の平面に対して９０度となるように設定する必要がある。
As shown in FIG. 13A, the output voltage obtained when the
例えば、非接触型変位計３が回転軸１に対して平行に設けられている場合、回転軸１に対してタービン動翼２の平面が約１０度傾斜していると、非接触型変位計３はタービン動翼２の平面に対して９０度に設置されていない状態になる。
For example, when the
そこで、測定開始前に予め角度調整装置９を用いて非接触型変位計３の角度を調整し、タービン動翼２との相対的な角度が９０度となるように設定する。
Therefore, the angle of the
第８の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、非接触型変位計の出力を最大化することが可能である。 According to the eighth embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. It is possible to maximize the output of the non-contact displacement meter.
尚、第９の実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成に対して角度調整装置９を加えるのみならず、上記第２の実施の形態〜第８の実施の形態の構成に加えることも可能である。
In the ninth embodiment, not only the
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態について、その構成を示した図１４を参照して説明する。
(Tenth embodiment)
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 14 showing its configuration.
第１０の実施の形態は、上記第１の実施の形態が備える構成に加えて、非接触型変位計３に距離調整装置１０が取り付けられた点に特徴がある。尚、上記第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
The tenth embodiment is characterized in that a
一般に、非接触型変位計は対象物との距離に出力の大きさが比例すると共に、測定可能な距離が予め決まっている。そこで測定開始前に、図１４において矢印で示されたように、非接触型変位計３をタービン動翼２の回転軸方向に対して移動させて距離Ｘを調整することにより、所望の大きさの出力を得ることができる。
In general, the output of a non-contact displacement meter is proportional to the distance to the object, and the measurable distance is predetermined. Therefore, before the measurement is started, the distance X is adjusted by moving the
第１０の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、タービン動翼の回転軸方向の変位を非接触型変位計により直接計測することで計測に要する時間及びコストを低減することが可能であると共に、非接触型変位計３から所望の大きさの出力が得られるようにタービン動翼２と非接触型変位計３との距離を調整することが可能である。
According to the tenth embodiment, as in the first embodiment, the time and cost required for measurement are reduced by directly measuring the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction using a non-contact displacement meter. In addition, the distance between the
尚、第１０の実施の形態は、上記第１の実施の形態の構成に対して距離調整装置１０を加えるのみならず、上記第２の実施の形態〜第９の実施の形態の構成に加えることも可能である。
In the tenth embodiment, not only the
本発明の幾つかの実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the technical scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the technical scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１ 回転軸
２ タービン動翼
３ 非接触型変位計
４ 翼先端位置同定装置
５ 翼振動算出装置
６ 振動モード同定装置
７ 回転冶具
８ 回転数調整装置
９ 角度調整装置
１０ 距離調整装置
１１ 渦電流変位計
１２ 共振周波数検出装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記非接触型変位計から出力された前記変位計測信号を与えられ、前記非接触型変位計と前記タービン動翼の先端位置との間の距離に基づいて前記先端位置を同定する翼先端位置同定信号を出力する翼先端位置同定装置と、
前記翼先端位置同定装置から出力された前記翼先端位置同定信号を与えられ、前記非接触型変位計から前記タービン動翼の先端位置までの距離の時間的変化に基づき、前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とを算出する翼振動算出装置と、
を備え、
前記非接触型変位計が１個配置され、
前記非接触型変位計を前記タービン動翼の周方向に沿って同一半径内で回転移動させる回転治具と、
前記回転治具により回転移動された前記非接触型変位計のそれぞれの位置毎に、前記翼振動算出装置から算出された前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とに基づいて、前記タービン動翼の振動モード次数を同定する振動モード同定装置とをさらに備えることを特徴とする翼振動計測装置。 A non-contact displacement meter that measures the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction and outputs a displacement measurement signal;
Blade tip position identification that is provided with the displacement measurement signal output from the non-contact displacement meter and identifies the tip position based on the distance between the non-contact displacement meter and the tip position of the turbine blade A blade tip position identification device that outputs a signal;
The blade tip position identification signal output from the blade tip position identification device is given, and the vibration of the turbine blade is determined based on the temporal change in the distance from the non-contact displacement meter to the tip position of the turbine blade. A blade vibration calculation device for calculating amplitude and vibration frequency;
With
One non-contact displacement meter is disposed;
A rotating jig for rotating the non-contact displacement meter within the same radius along the circumferential direction of the turbine rotor blade,
Based on the vibration amplitude and vibration frequency of the turbine blade calculated from the blade vibration calculation device for each position of the non-contact displacement meter rotated and moved by the rotating jig, the turbine blade And a vibration mode identification device for identifying the vibration mode order of the blade vibration measuring device.
前記非接触型変位計から出力された前記変位計測信号を与えられ、前記非接触型変位計と前記タービン動翼の先端位置との間の距離に基づいて前記先端位置を同定する翼先端位置同定信号を出力する翼先端位置同定装置と、
前記翼先端位置同定装置から出力された前記翼先端位置同定信号を与えられ、前記非接触型変位計から前記タービン動翼の先端位置までの距離の時間的変化に基づき、前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とを算出する翼振動算出装置と、
を備え、
前記非接触型変位計が前記タービン動翼の周方向に沿って複数配置され、
前記非接触型変位計のそれぞれを前記タービン動翼の周方向に沿って同一半径内で回転移動させる回転治具と、
前記回転治具により回転移動された複数の前記非接触型変位計のそれぞれの位置毎に、前記翼振動算出装置から算出された前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とに基づいて、前記タービン動翼の振動モード次数を同定する振動モード同定装置とをさらに備えることを特徴とする翼振動計測装置。 A non-contact displacement meter that measures the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction and outputs a displacement measurement signal;
Blade tip position identification that is provided with the displacement measurement signal output from the non-contact displacement meter and identifies the tip position based on the distance between the non-contact displacement meter and the tip position of the turbine blade A blade tip position identification device that outputs a signal;
The blade tip position identification signal output from the blade tip position identification device is given, and the vibration of the turbine blade is determined based on the temporal change in the distance from the non-contact displacement meter to the tip position of the turbine blade. A blade vibration calculation device for calculating amplitude and vibration frequency;
With
A plurality of the non-contact displacement meters are arranged along the circumferential direction of the turbine blade,
A rotating jig that rotates and moves each of the non-contact type displacement meters within the same radius along the circumferential direction of the turbine rotor blade;
Based on the vibration amplitude and vibration frequency of the turbine blade calculated from the blade vibration calculation device for each position of the plurality of non-contact displacement meters rotated and moved by the rotating jig, the turbine A blade vibration measuring apparatus, further comprising: a vibration mode identification device for identifying a vibration mode order of a moving blade.
前記非接触型変位計から出力された前記変位計測信号を与えられ、前記非接触型変位計と前記タービン動翼の先端位置との間の距離に基づいて前記先端位置を同定する翼先端位置同定信号を出力する翼先端位置同定装置と、
前記翼先端位置同定装置から出力された前記翼先端位置同定信号を与えられ、前記非接触型変位計から前記タービン動翼の先端位置までの距離の時間的変化に基づき、前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とを算出する翼振動算出装置と、
を備え、
前記非接触型変位計が前記タービン動翼の周方向に沿って複数配置され、
前記非接触型変位計のそれぞれを前記タービン動翼の周方向に沿って同一半径内で回転移動させる回転治具と、
前記回転治具により回転移動された複数の前記非接触型変位計のそれぞれの位置毎に、前記翼振動算出装置から算出された前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とに基づいて、前記タービン動翼の振動モード次数を同定する振動モード同定装置とをさらに備え、
複数の前記非接触型変位計のうち少なくとも２個が前記タービン動翼の周方向に沿って隣接するように配置されており、この少なくとも２個の前記非接触型変位計から出力される前記変位計測信号に基づいて、前記タービン動翼の回転軸方向の変位曲線の特定が可能であることを特徴とする翼振動計測装置。 A non-contact displacement meter that measures the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction and outputs a displacement measurement signal;
Blade tip position identification that is provided with the displacement measurement signal output from the non-contact displacement meter and identifies the tip position based on the distance between the non-contact displacement meter and the tip position of the turbine blade A blade tip position identification device that outputs a signal;
The blade tip position identification signal output from the blade tip position identification device is given, and the vibration of the turbine blade is determined based on the temporal change in the distance from the non-contact displacement meter to the tip position of the turbine blade. A blade vibration calculation device for calculating amplitude and vibration frequency;
With
A plurality of the non-contact displacement meters are arranged along the circumferential direction of the turbine blade,
A rotating jig that rotates and moves each of the non-contact type displacement meters within the same radius along the circumferential direction of the turbine rotor blade;
Based on the vibration amplitude and vibration frequency of the turbine blade calculated from the blade vibration calculation device for each position of the plurality of non-contact displacement meters rotated and moved by the rotating jig, the turbine A vibration mode identification device for identifying the vibration mode order of the rotor blade ,
Among the plurality of non-contact type displacement meters, at least two are arranged so as to be adjacent in the circumferential direction of the turbine rotor blade, and the displacement output from the at least two non-contact type displacement meters A blade vibration measuring apparatus characterized in that a displacement curve in the rotation axis direction of the turbine rotor blade can be specified based on a measurement signal.
前記非接触型変位計から出力された前記変位計測信号を与えられ、前記非接触型変位計と前記タービン動翼の先端位置との間の距離に基づいて前記先端位置を同定する翼先端位置同定信号を出力する翼先端位置同定装置と、
前記翼先端位置同定装置から出力された前記翼先端位置同定信号を与えられ、前記非接触型変位計から前記タービン動翼の先端位置までの距離の時間的変化に基づき、前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とを算出する翼振動算出装置と、
を備え、
前記非接触型変位計が前記タービン動翼の周方向に沿って複数配置され、
前記翼先端位置同定装置及び前記翼振動算出装置が前記非接触型変位計のそれぞれに対応して複数設けられており、
前記翼振動算出装置のそれぞれから算出された前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とに基づいて、前記タービン動翼の振動モード次数を同定する振動モード同定装置をさらに備え、
前記非接触型変位計が前記タービン動翼の周方向に沿って複数配置され、
前記非接触型変位計のそれぞれを前記タービン動翼の周方向に沿って同一半径内で回転移動させる回転治具と、
前記回転治具により回転移動された複数の前記非接触型変位計のそれぞれの位置毎に、前記翼振動算出装置から算出された前記タービン動翼の振動振幅と振動周波数とに基づいて、前記タービン動翼の振動モード次数を同定する振動モード同定装置とをさらに備えることを特徴とする翼振動計測装置。 A non-contact displacement meter that measures the displacement of the turbine rotor blade in the rotational axis direction and outputs a displacement measurement signal;
Blade tip position identification that is provided with the displacement measurement signal output from the non-contact displacement meter and identifies the tip position based on the distance between the non-contact displacement meter and the tip position of the turbine blade A blade tip position identification device that outputs a signal;
The blade tip position identification signal output from the blade tip position identification device is given, and the vibration of the turbine blade is determined based on the temporal change in the distance from the non-contact displacement meter to the tip position of the turbine blade. A blade vibration calculation device for calculating amplitude and vibration frequency;
With
A plurality of the non-contact displacement meters are arranged along the circumferential direction of the turbine blade,
A plurality of the blade tip position identification device and the blade vibration calculation device are provided corresponding to each of the non-contact displacement gauges,
A vibration mode identification device for identifying the vibration mode order of the turbine blade based on the vibration amplitude and vibration frequency of the turbine blade calculated from each of the blade vibration calculation devices ;
A plurality of the non-contact displacement meters are arranged along the circumferential direction of the turbine blade,
A rotating jig that rotates and moves each of the non-contact type displacement meters within the same radius along the circumferential direction of the turbine rotor blade;
Based on the vibration amplitude and vibration frequency of the turbine blade calculated from the blade vibration calculation device for each position of the plurality of non-contact displacement meters rotated and moved by the rotating jig, the turbine A blade vibration measuring apparatus, further comprising: a vibration mode identification device for identifying a vibration mode order of a moving blade.
前記回転数調整装置により前記タービン動翼の回転数が変化され、前記翼振動算出装置により算出された前記タービン動翼の振動振幅が極大となる共振状態における共振周波数を求める共振周波数検出装置とをさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の翼振動計測装置。 A rotational speed adjusting device for changing the rotational speed of the turbine rotor blade;
A resonance frequency detection device for obtaining a resonance frequency in a resonance state in which the rotation speed of the turbine blade is changed by the rotation speed adjusting device and the vibration amplitude of the turbine blade calculated by the blade vibration calculation device is maximized; characterized in that it comprises further, wing vibration measurement apparatus according to claim 1 or 2.
前記回転数調整装置により前記タービン動翼の回転数が変化され、前記翼振動算出装置により算出された前記タービン動翼の振動振幅が極大となる共振状態において、前記翼振動算出装置のそれぞれから算出された前記タービン動翼の振動振幅と、前記非接触型変位計のそれぞれから検出された前記タービン動翼の回転軸方向の変位とに基づいて、前記振動モード同定装置が、前記タービン動翼の前記共振状態における振動モード次数を同定することを特徴とする請求項４に記載の翼振動計測装置。 A rotation speed adjusting device for changing the rotation speed of the turbine rotor blade;
Calculated from each of the blade vibration calculation devices in a resonance state in which the rotation speed of the turbine blade is changed by the rotation speed adjustment device and the vibration amplitude of the turbine blade calculated by the blade vibration calculation device becomes maximum. On the basis of the vibration amplitude of the turbine rotor blade and the displacement in the rotational axis direction of the turbine rotor blade detected from each of the non-contact displacement meters, the vibration mode identification device The blade vibration measuring apparatus according to claim 4 , wherein the vibration mode order in the resonance state is identified.
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