KR102386283B1

KR102386283B1 - 회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서, 센서의 위치 조절 방법 및 회전 기계

Info

Publication number: KR102386283B1
Application number: KR1020207014274A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 다무라; 다케오 바바
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-04-14
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: JP7116541B2; WO2019107474A1; US20200347747A1; US11248489B2; JP2019100238A; CN111386385A; CN111386385B; DE112018005393T5; KR20200066718A

Abstract

회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서는, 회전 기계의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 센서와, 상기 회전 기계의 케이싱에 고정되도록 구성된 제1 부분과, 상기 센서를 보유 지지함과 함께, 상기 케이싱의 축 방향에 있어서의 상기 센서의 위치를 조절 가능하게 상기 제1 부분에 지지된 제2 부분을 구비한다.

Description

회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서, 센서의 위치 조절 방법 및 회전 기계

본 개시는, 회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서, 센서의 위치 조절 방법 및 회전 기계에 관한 것이다.

회전 기계에서는, 블레이드나 로터축 등의 각 부의 상태를 감시하기 위해 감시 센서가 마련되는 경우가 있다. 이러한 감시 센서로 감시 대상물을 적절하게 감시하기 위해서는, 감시 대상물에 대해 감시 센서를 적절한 위치에 배치할 필요가 있다. 예를 들어, 압축기의 로터축의 직경 방향의 변위를 검출하는 센서에 관하여, 직경 방향 외측의 케이싱에 설치된 센서와 로터축의 거리를 조절 가능하게 하는 센서의 설치 구조가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2012-88200호 공보

예를 들어, 회전 기계의 동익의 진동을 검출하는 경우, 동익의 진동을 검출하기 위한 센서는, 동익의 직경 방향 외측의 케이싱에 설치되는 일이 많다.

그러나 회전 기계의 운전 중에는, 운전에 의한 온도 상승에 의해 동익이나 케이싱이 열연신 등에 의해 변형되어, 동익과 센서의 상대 위치가 변화되는 경우가 있다. 예를 들어, 동익과 센서의 상대 위치가 케이싱의 축 방향으로 변화되면, 센서의 검출 범위로부터 동익이 일탈해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 센서의 위치를 케이싱의 축 방향으로 조절 가능하게 할 것이 요망된다.

그러나 상술한 특허문헌 1에 기재된 센서의 설치 구조에서는, 센서와 로터축의 거리를 조절 가능하지만, 센서의 위치를 케이싱의 축 방향으로 조절할 수 없다.

상술한 사정에 비추어, 본 발명의 적어도 일 실시 형태는, 열연신 등에 의해 블레이드나 케이싱이 변형되어도 블레이드의 상태를 감시할 수 있는, 회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서는,

회전 기계의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 센서와,

상기 회전 기계의 케이싱에 고정되도록 구성된 제1 부분과,

상기 센서를 보유 지지함과 함께, 상기 케이싱의 축 방향에 있어서의 상기 센서의 위치를 조절 가능하게 상기 제1 부분에 지지된 제2 부분을 구비한다.

상기 (1)의 구성에서는, 회전 기계의 운전 중의 온도 상승에 의해 블레이드나 케이싱이 열연신 등에 의해 변형되어, 블레이드와 센서의 상대 위치가 케이싱의 축 방향으로 변화되어도, 센서의 위치를 케이싱의 축 방향으로 변경할 수 있기 때문에, 블레이드의 상태를 감시할 수 있다.

(2) 몇 실시 형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,

상기 제2 부분은, 상기 제2 부분의 중심축 둘레로 상기 제1 부분에 대해 회동 가능하게 구성되고,

상기 센서는, 상기 제1 부분의 중심축에 대해 편심된 위치에 마련된다.

상기 (2)의 구성에서는, 제1 부분의 중심축이 케이싱의 직경 방향을 따르도록 제1 부분을 케이싱에 고정하면, 제2 부분의 중심축 둘레로 제2 부분을 제1 부분에 대해 회동시킴으로써, 센서의 위치를 케이싱의 축 방향으로 이동시킬 수 있다.

(3) 몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서,

상기 제1 부분은, 상기 제1 부분의 중심축에 대해 동심인 원 형상의 오목부 또는 볼록부에 의해 구성되는 제1 끼워 맞춤부를 포함하고,

상기 제2 부분은, 상기 제1 끼워 맞춤부의 상기 오목부 또는 상기 볼록부와 끼워 맞추어지는 원형의 볼록부 또는 오목부에 의해 구성되는 제2 끼워 맞춤부를 포함한다.

상기 (3)의 구성에서는, 제1 끼워 맞춤부에 대해 제2 끼워 맞춤부가 제1 부분의 중심축에 대한 직경 방향으로의 위치 어긋남을 규제하면서 제1 부분에 대해 제2 부분을 회동시킬 수 있다.

(4) 몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 구성에 있어서,

상기 제1 부분은, 복수의 체결 부재가 각각 삽입 관통되는 복수의 제1 구멍부를 갖는 제1 플랜지부를 포함하고,

상기 제2 부분은, 상기 복수의 체결 부재가 각각 삽입 관통되는 복수의 제2 구멍부를 갖고, 상기 복수의 체결 부재에 의해 상기 제1 플랜지부와 결합되는 제2 플랜지부를 포함하고,

상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부는 상대적으로 회동 가능하고,

상기 복수의 제1 구멍부 또는 상기 복수의 제2 구멍부 중 적어도 한쪽은, 상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부의 상대적인 회동의 방향을 따라 연장되는 긴 구멍이다.

상기 (4)의 구성에서는, 체결 부재가 삽입 관통되는 복수의 제1 구멍부 또는 복수의 제2 구멍부 중 적어도 한쪽이 긴 구멍이기 때문에, 긴 구멍의 연장 범위 내에서 제1 부분에 대해 제2 부분을 임의의 각도 위치에서 고정할 수 있다.

(5) 몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 구성에 있어서, 상기 센서는, 상기 제1 부분의 중심축과 평행인 상기 센서의 중심축 둘레로 회동 가능하게 상기 제2 부분에서 보유 지지된다.

중심축에 대해 비대칭인 구조이며, 블레이드에 대해 소정의 배향으로 측정할 필요가 있는 센서를 사용하는 경우, 센서의 배향을 조절 가능할 것이 요망된다.

그 점에서, 상기 (5)의 구성에서는, 센서가 블레이드에 대해 소정의 배향으로 측정할 수 있도록 센서를 회동시킬 수 있다.

(6) 몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 구성에 있어서,

상기 제2 부분은,

상기 제1 부분에 대해 동심인 중심축 둘레로 회동 가능하게 상기 제1 부분에 대해 고정되는 피고정부와,

상기 센서를 보유 지지함과 함께, 상기 피고정부의 중심축에 대해 편심되어, 상기 피고정부에 대해 회동 가능하게 마련되는 센서 보유 지지부

를 포함한다.

상기 (6)의 구성에서는, 피고정부의 중심축이 케이싱의 직경 방향을 따르고 있으면, 제1 부분에 대해 피고정부를 회동시킴으로써, 피고정부의 중심축에 대해 편심되어 있는 센서 보유 지지부를 케이싱의 축 방향으로 이동시킬 수 있으므로, 센서를 케이싱의 축 방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 센서 보유 지지부를 피고정부에 대해 회동시킴으로써, 케이싱에 대해 센서를 회동시킬 수 있다.

(7) 몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 구성에 있어서, 상기 제2 부분이 상기 제1 부분에 대해 상기 케이싱의 직경 방향의 위치를 변경 가능하게 구성되어 있다.

상기 (7)의 구성에서는, 블레이드의 직경 방향 외측의 단부와 센서의 위치 사이의 거리를 변경할 수 있다.

(8) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 센서의 위치 조절 방법은,

회전 기계의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 센서의 위치 조절 방법이며,

상기 회전 기계의 케이싱에 제1 부분이 고정되어 있고, 상기 센서를 보유 지지하는 제2 부분이 상기 제1 부분에 지지되어 있고,

상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 위치 관계를 변경함으로써, 상기 케이싱의 축 방향에 있어서의 상기 센서의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 구비한다.

상기 (8)의 방법에서는, 회전 기계의 운전 중의 온도 상승에 의해 블레이드나 케이싱이 열연신 등에 의해 변형되어, 블레이드와 센서의 상대 위치가 케이싱의 축 방향으로 변화되어도, 센서의 위치를 케이싱의 축 방향으로 변경할 수 있다.

(9) 몇 실시 형태에서는, 상기 (8)의 방법에 있어서,

상기 센서는, 상기 제1 부분의 중심축과 평행인 상기 센서의 중심축 둘레로 회동 가능하게 상기 제2 부분에서 보유 지지되어 있고,

상기 센서를 상기 센서의 중심축 둘레로 회동시키는 회동 공정을 구비한다.

상기 (9)의 방법에서는, 블레이드에 대해 소정의 배향으로 측정할 필요가 있는 센서라도, 센서가 블레이드에 대해 소정의 배향으로 측정할 수 있도록 센서의 중심축 둘레의 각도 위치를 조절할 수 있다.

(10) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 회전 기계는,

복수의 블레이드가 설치되는 회전축과,

상기 회전축을 수용하는 케이싱과,

상기 복수의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 감시 센서이며, 상기 케이싱의 직경 방향을 따라 마련된 상기 케이싱의 관통 구멍에 삽입 관통되어, 선단이 상기 케이싱의 내측으로 돌출되는 감시 센서와,

상기 케이싱의 내주면에 있어서, 상기 관통 구멍에 대해 상기 블레이드의 회전 방향의 상류측에 설치되는 센서 보호 부재를 구비한다.

예를 들어, 작동 유체에 의해 진애나 액적이 운반됨으로써, 케이싱의 내주면으로부터 돌출된 감시 센서의 선단 부분에 이로젼이 발생할 우려가 있다.

그 점에서, 상기 (10)의 구성에서는, 케이싱의 내주면에 있어서, 관통 구멍에 대해 블레이드의 회전 방향의 상류측에 센서 보호 부재가 설치되어 있기 때문에, 감시 센서의 이로젼을 억제할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 형태에 따르면, 열연신 등에 의해 블레이드나 케이싱이 변형되어도 블레이드의 상태를 감시 센서로 감시할 수 있다.

도 1은 몇 실시 형태에 관한 증기 터빈을 도시하는 개략 구성도다.
도 2는 동익의 진동 검출에 관한 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 동익의 진동 검출에 관한 진동 파형 처리의 설명도다.
도 4는 제1 동익의 진동 파형을 나타내는 그래프다.
도 5는 로터에 설치된 복수의 인테그랄 슈라우드 블레이드로 이루어지는 동익 열을 동익의 직경 방향 외측에서 본 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시 형태의 감시 센서의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 케이싱의 직경 방향을 따른 단면을 동익의 회전 방향에서 본 도면이다.
도 7은 제1 플랜지부를 케이싱의 직경 방향 외측에서 본 도면이다.
도 8은 제1 부분에 대한 피고정부의 각도 위치가 도 6에 도시한 상태와는 다른 경우의 일례에 대해 도시하는 도면이다.
도 9는 다른 실시 형태의 감시 센서의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 케이싱의 직경 방향을 따른 단면을 동익의 회전 방향에서 본 도면이다.
도 10은 제1 부분에 대한 제2 부분의 각도 위치가 도 9에 도시한 상태와는 다른 경우의 일례에 대해 도시하는 도면이다.
도 11은 중심축에 대해 비대칭인 구조를 갖는 센서의 일례로서의 전자 픽업식 센서를 중심축을 따라 보았을 때의 모식적인 구조를 도시하는 도면이다.
도 12a는 감시 센서(9)의 이로젼 대책에 대해 설명하기 위한, 일 실시 형태의 감시 센서의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 케이싱의 직경 방향을 따른 단면을 케이싱의 축 방향을 따라 본 도면이다.
도 12b는 감시 센서(9)의 이로젼 대책에 대해 설명하기 위한, 일 실시 형태의 감시 센서의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 센서 보호 부재를 설치한 상태를 도시하고 있다.
도 13은 변형예에 관한 제2 부분의 단면도다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 실시 형태에 대해 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되어 있거나, 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심(同心)」, 「동심(同芯)」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타내는 것뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어질 정도의 각도나 거리에 의해 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동등」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태임을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타내는 것뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어질 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 것뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 「갖추다」, 「지니다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는 「갖다」라고 하는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

우선, 몇 실시 형태에 관한 회전 기계의 일례로서, 도 1에 도시하는 증기 터빈(1)에 대해 설명한다. 또한, 도 1은, 몇 실시 형태에 관한 증기 터빈(1)을 도시하는 개략 구성도다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 몇 실시 형태에 관한 증기 터빈(1)은, 증기 입구(4)로부터 케이싱(차실)(7a) 내에 도입된 증기에 의해, 로터(회전축)(2)를 회전 구동시키도록 구성되어 있다. 또한, 동 도면에 있어서, 배기실 등의 증기 배출 기구는 생략되어 있다.

구체적으로는, 증기 터빈(1)은, 로터(2)측에 마련된 복수의 동익(6)과, 케이싱(7a) 및 당해 케이싱(7a)측에 마련된 복수의 정익(7b)을 포함하는 스테이터(정지부)(7)를 갖춘다.

복수의 동익(6)과 복수의 정익(7b)은, 로터(2)의 중심축 O의 방향으로 교대로 배열되어 있다. 로터(2)의 중심축 O의 방향을 따라 흐르는 증기가 동익(6) 및 정익(7b)을 통과함으로써 로터(2)가 회전하고, 로터(2)에 부여된 회전 에너지가 축단으로부터 취출되어 발전 등에 이용되도록 되어 있다.

이하의 설명에서는, 로터(2)의 중심축 O의 방향을 케이싱(7a)의 축 방향이라고도 칭한다. 또한, 로터(2)의 직경 방향을 케이싱(7a)의 직경 방향이라고 칭하는 경우도 있고, 동익(6)의 직경 방향이라고 칭하는 경우도 있다.

이와 같이 구성되는 증기 터빈(1)과 같은 회전 기계에서는, 회전에 의해 블레이드가 진동한다는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 회전 기계의 가동 중인 블레이드의 진동을 검출하는 일도 행해지고 있다. 예를 들어, 동익의 진동을 검출하는 경우에는, 동익의 직경 방향 외측단과 대향하는 케이싱에 복수의 센서를 설치하여, 이들 복수의 센서에 의해 동익의 진동을 검출하는 경우가 있다.

몇 실시 형태에서는, 동익(6)의 직경 방향 외측단과 대향하는 케이싱(7a)에는, 동익(6)의 진동을 검출하기 위한 센서(8)를 갖는 감시 센서(9)가 복수 설치되어 있다.

이하, 동익(6)의 진동 검출 방법의 일례에 대해, 개요를 설명한다. 또한, 감시 센서(9)의 상세에 대해서는, 후술한다.

도 2는, 동익(6)의 진동 검출에 관한 구성을 도시한 도면이다. 로터(2)의 주위에는 n매의 동익(6)인 제1 동익(6-1), 제2 동익(6-2), 제3 동익(6-3) … 제n 동익(6-n)이 설치되어 있다. 각 동익(6)의 직경 방향 외측의 단부, 즉 외주측(선단측)의 단부와 대향하는 위치에는, 동익(6)의 통과를 검출하는 복수의 센서(8)가 배치된다. 센서(8)는, 도 2에 있어서 도시하지 않은 케이싱(7a)에 대해 둘레 방향으로 등피치 또는 부등 피치로 예를 들어 m개 배치된다. 예를 들어, 복수의 센서(8)에 대해, 로터(2)의 회전 방향을 따라 차례로, 제1 센서(8-1), 제2 센서(8-2), 제3 센서(8-3) … 제m 센서(8-m)라고 칭한다.

각 센서(8)는, 예를 들어 전자식 센서여도 되고, 광학식 센서여도 되고, 정전 용량식 센서여도 되고, 와전류식 센서여도 된다. 동익(6)의 통과를 검출할 수 있는 것이면, 센서(8)에는, 다양한 검출 방식의 센서를 사용할 수 있다.

각 센서(8)의 검출 신호는, 컨트롤러(50)에 입력되어 컨트롤러(50)에서 처리되도록 구성되어 있다.

또한, 컨트롤러(50)에는, 로터(2)의 제로 위치(기준 위치)를 검출하기 위한 기준 위치 센서인, 회전 검출기(51)의 신호도 입력된다.

도 3은, 동익(6)의 진동 검출에 관한 진동 파형 처리의 설명도다. 도 3에 있어서, 상부로부터 차례로 제1 센서(8-1), 제2 센서(8-2), 제3 센서(8-3)…의 출력을 나타내고, 최하단에는 회전 검출기(51)의 출력을 나타낸다. 또한, 실선은 동익(6)이 진동하고 있지 않은 기준 상태에 있어서의 각 센서(8)로부터의 출력을 나타낸다. 파선은 동익(6)이 진동하고 있는 상태(진동 상태)에 있어서의 각 센서(8)로부터의 출력을 나타낸다.

제1 센서(8-1)는, 제1 동익(6-1)의 통과에 의한 신호 S11, 제2 동익(6-2)의 통과에 의한 신호 S12, 제3 동익(6-3)의 통과에 의한 신호 S13…을 출력한다. 제2 센서(8-2)는, 제1 동익(6-1)의 통과에 의한 신호 S21, 제2 동익(6-2)의 통과에 의한 신호 S22…을 출력한다. 마찬가지로, 제3 센서(8-3)는, 제1 동익(6-1)의 통과에 의한 신호 S31…을 출력한다.

컨트롤러(50)는, 동익(6)이 진동하고 있지 않다고 가정하였을 때에 각 센서(8)를 각 동익(6)이 통과하는 제1 통과 타이밍을 각각 산출한다. 즉, 컨트롤러(50)는, 도 3에서 실선으로 나타낸, 기준 상태에 있어서 출력된다고 추정되는 각 센서(8)로부터의 신호의 출력 타이밍을 제1 통과 타이밍으로서 산출한다.

또한, 컨트롤러(50)는, 도 3에서 파선으로 나타낸 바와 같은, 각 센서(8)에 의해 실제로 검출한 신호에 기초하여, 각 동익(6)의 통과 타이밍을 제2 통과 타이밍으로서 취득한다.

그리고 컨트롤러(50)는, 산출한 상기 제1 통과 타이밍과 각 센서(8)에 의해 실제로 검출한 각 동익(6)의 제2 통과 타이밍을 비교하여, 통과 시간 차 Δτ를 산출한다.

구체적으로는, 컨트롤러(50)는, 제1 동익(6-1)에 대해, 제1 센서(8-1)의 설치 위치에 있어서의 제1 동익(6-1)의 기준 상태와 진동 상태에서의 통과 시간 차 Δτ1, 제2 센서(8-2)의 설치 위치에 있어서의 제1 동익(6-1)의 기준 상태와 진동 상태에서의 통과 시간 차 Δτ2, 제3 센서(8-3)의 설치 위치에 있어서의 제1 동익(6-1)의 기준 상태와 진동 상태에서의 통과 시간 차 Δτ3…을 산출한다. 마찬가지로, 컨트롤러는, 다른 동익(6-2) 내지 동익(6-n)에 대해, 각 센서(8)의 설치 위치에 있어서의 각 동익(6-2) 내지 동익(6-n)의 기준 상태와 진동 상태에서의 통과 시간 차 Δτ를 각각 산출한다.

컨트롤러(50)는, 상술한 바와 같이 하여 산출한 통과 시간 차 Δτ와, 동익(6)의 주속 u에 기초하여, 제1 동익(6-1)에 대한 변위(진폭) δ1-1, δ1-2, δ1-3…을 구한다.

이와 같이 하여 얻어진 진폭 δ1-1, δ1-2, δ1-3…을 도 4에 나타내는 바와 같이 시간축을 횡축에 취하여 플롯함으로써, 제1 동익(6-1)의 진동 파형이 얻어진다. 도 4는, 제1 동익(6-1)의 진동 파형을 나타내는 그래프다. 즉, 컨트롤러(50)는, 산출한 진폭 δ1-1, δ1-2, δ1-3…을 도 4에 나타내는 바와 같이 시간축을 횡축에 취하여 플롯함으로써, 제1 동익(6-1)의 진동 파형을 취득한다.

컨트롤러(50)는, 다른 동익(6-2) 내지 동익(6-n)에 대해서도 마찬가지로, 진동 파형을 취득한다. 그리고 컨트롤러(50)는, 취득한 이들 진동 파형에 기초하여 동익(6)의 면외 방향으로의 진동 변위를 산출하여, 동익(6)의 진동 상태(진동 모드)를 검출한다.

그런데, 증기 터빈(1)과 같은 회전 기계의 운전 중에는, 운전에 의한 온도 상승에 의해 동익(6)이나 케이싱(7a)이 열연신 등에 의해 변형되어, 동익(6)과 센서(8)의 상대 위치가 변화되는 경우가 있다. 예를 들어, 동익(6)과 센서(8)의 상대 위치가 케이싱(7a)의 축 방향으로 변화되면, 센서(8)의 검출 범위로부터 동익(6)이 일탈해 버릴 우려가 있다. 특히, 인테그랄 슈라우드 블레이드라고 칭해지는 동익의 경우, 동익과 센서의 케이싱의 축 방향의 상대 위치에 대해, 다음에 설명하는 제약이 발생하는 일이 있다.

예를 들어, 인테그랄 슈라우드 블레이드라고 칭해지는 동익에서는, 동익의 직경 방향 외측의 단부에 슈라우드가 형성되어 있다. 도 5는, 로터에 설치된 복수의 인테그랄 슈라우드 블레이드로 이루어지는 동익 열을 동익의 직경 방향 외측에서 본 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 5에 도시한 인테그랄 슈라우드 블레이드(60)는, 블레이드형을 갖는 블레이드형부(61)와, 블레이드형부(61)에 있어서의 동익의 직경 방향 외측 단부에 마련된 슈라우드(62)를 갖는다. 도 5에 있어서, 화살표 x는, 케이싱의 축 방향을 나타내고, 화살표 R1은, 인테그랄 슈라우드 블레이드(60)의 회전 방향을 나타낸다. 슈라우드(62)의 단부면은, 인접하는 다른 인테그랄 슈라우드 블레이드(60)의 슈라우드(62)의 단부면에 압접된다.

예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같은 인테그랄 슈라우드 블레이드로 이루어지는 동익 열에서는, 센서에 의해 인테그랄 슈라우드 블레이드(60) 각각을 검출하기 위해서는, 센서의 검출 범위는, 예를 들어 대략, 케이싱의 축 방향에 있어서 두 2점 쇄선 사이에 끼인 범위 a의 사이가 아니면 안된다. 예를 들어, 케이싱의 축 방향에 있어서의 센서의 위치가, 2개의 2점 쇄선 사이에 끼인 범위 a로부터 도 5에 있어서 좌측으로 어긋난 경우, 인테그랄 슈라우드 블레이드(60)가 센서의 검출 범위로부터 벗어날 우려가 있다. 또한, 예를 들어 케이싱의 축 방향에 있어서의 센서의 위치가, 범위 a로부터 도 5에 있어서 우측으로 어긋난 경우, 인접하는 인테그랄 슈라우드 블레이드(60)의 슈라우드(62)끼리가 접촉하고 있기 때문에, 인테그랄 슈라우드 블레이드(60)를 개별로 검출할 수 없을 우려가 있다.

그래서 몇 실시 형태에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절 가능하게 감시 센서(9)를 구성하였다.

(감시 센서(9)에 대해)

도 6은, 일 실시 형태의 감시 센서(9)의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 케이싱(7a)의 직경 방향을 따른 단면을 동익(6)의 회전 방향에서 본 도면이다. 또한, 도 9는, 다른 실시 형태의 감시 센서(9)의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 케이싱(7a)의 직경 방향을 따른 단면을 동익(6)의 회전 방향으로부터 본 도면이다. 또한, 설명의 편의상, 도 6 및 도 9에 있어서 케이싱(7a)의 직경 방향 외측이 되는 도시 상측 방향을 단순히 상측 방향 혹은 상방이라고도 칭하고, 도 6 및 도 9에 있어서 케이싱(7a)의 직경 방향 내측이 되는 도시 하측 방향을 단순히 하측 방향 혹은 하방이라고도 칭한다. 도 6 및 도 9에 있어서, 케이싱(7a)의 축 방향은 도시 좌우 방향이다. 도 6 및 도 9에 있어서, 화살표 x는 케이싱(7a)의 축 방향을 나타내고 있다.

몇 실시 형태의 감시 센서(9)는, 동익(6)의 진동을 검출하기 위한, 즉, 동익(6)의 상태를 감시하기 위한 센서(8)를 구비한다. 몇 실시 형태의 감시 센서(9)는, 케이싱(7a)에 고정되도록 구성된 제1 부분(10)을 구비한다. 몇 실시 형태의 감시 센서(9)는, 센서(8)를 보유 지지함과 함께, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절 가능하게 제1 부분(10)에 지지된 제2 부분(20)을 구비한다.

제2 부분(20)은, 후술하는 바와 같이, 제2 부분(20)의 중심축 AX2 둘레로 제1 부분(10)에 대해 회동 가능하게 구성되어 있다.

센서(8)는, 제1 부분(10)의 중심축 AX1에 대해 편심된 위치에 마련되어 있다.

몇 실시 형태에서는, 케이싱(7a)에 있어서의 동익(6)의 직경 방향 외측단과 대향하는 위치에는, 센서(8)를 동익(6)의 직경 방향 외측단과 대향시키기 위해 관통 구멍부(7c)가 복수 개소에 마련되어 있다. 관통 구멍부(7c)에 있어서의 케이싱(7a)의 직경 방향 외측의 내주면에는, 예를 들어 암나사부(7d)가 형성되어 있다.

(제1 부분(10))

몇 실시 형태의 제1 부분(10)에는, 케이싱(7a)의 암나사부(7d)와 결합되는 수나사부(11)가 형성되어 있다. 몇 실시 형태의 제1 부분(10)은, 수나사부(11)가 케이싱(7a)의 암나사부(7d)와 결합됨으로써, 케이싱(7a)에 고정된다. 또한, 케이싱(7a)에 대한 제1 부분(10)의 고정 방법은, 상술한 고정 방법에 한정되지 않고, 예를 들어 케이싱(7a)에 마련한 니플의 암나사부에 대해 수나사부(11)를 결합시켜도 된다. 또한, 나사부끼리의 결합이 아닌, 제1 부분(10)의 하부에 플랜지부를 마련함과 함께, 케이싱(7a)에도 플랜지부를 마련하고, 이들 플랜지부끼리를 결합시켜도 된다.

몇 실시 형태의 제1 부분(10)에는, 제2 부분(20)의 후술하는 센서 보유 지지부(220, 232)가 삽입 관통되는 관통 구멍(12)이 형성되어 있다. 관통 구멍(12)의 중심축은, 제1 부분(10)의 중심축 AX1과 일치하고 있다.

몇 실시 형태의 제1 부분(10)의 상부에는, 제1 끼워 맞춤부(13)가 형성되어 있다. 제1 끼워 맞춤부(13)는, 제1 부분(10)의 상면으로부터 하방을 향해 오목하게 들어가 있고, 제1 부분(10)의 중심축 AX1에 대해 동심인 원 형상의 오목부이다.

몇 실시 형태의 제1 부분(10)의 상부에는, 제1 플랜지부(14)가 형성되어 있다. 도 7은, 제1 플랜지부(14)를 케이싱(7a)의 직경 방향 외측에서 본 도면이다. 제1 플랜지부(14)에는, 제1 끼워 맞춤부(13)보다도 외측의 부분에, 중심축 AX1을 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 복수의 긴 구멍(15)이 형성되어 있다.

(제2 부분(20))

몇 실시 형태의 제2 부분(20)은, 다음에 설명하는 바와 같이, 제2 부분(20)의 중심축 AX2 둘레로 제1 부분(10)에 대해 회동 가능하게 구성되어 있다.

몇 실시 형태의 제2 부분(20)은, 제1 부분(10)의 제1 끼워 맞춤부(13)와 끼워 맞추어지는 원형의 볼록부에 의해 구성되는 제2 끼워 맞춤부(21)를 포함한다. 제2 끼워 맞춤부(21)는, 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 동심인 원 형상의 볼록부이다.

도 6에 도시한 일 실시 형태의 제2 부분(20)은, 피고정부(210)와, 센서 보유 지지부(220)를 포함하고, 제2 끼워 맞춤부(21)는, 후술하는 바와 같이, 피고정부(210)의 하부에 마련되어 있다. 또한, 도 9에 도시한 다른 실시 형태의 제2 부분(20)에서는, 제2 끼워 맞춤부(21)는, 후술하는 바와 같이, 플랜지부(231)의 하부에 마련되어 있다.

먼저, 도 6에 도시한 일 실시 형태의 제2 부분(20)에 대해 설명한다.

일 실시 형태의 제2 부분(20)에서는, 피고정부(210)는, 하부 플랜지부(211)와, 중간부(212)와, 상부 플랜지부(213)를 갖는다. 피고정부(210)에는, 상하 방향으로 연장되는 관통 구멍부(214)가 형성되어 있다. 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)은, 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 편심되어 있다.

하부 플랜지부(211)는, 피고정부(210)의 하부에 마련된 플랜지부이며, 제1 부분(10)의 제1 플랜지부(14)와 플랜지 결합된다. 즉, 하부 플랜지부(211)는, 제1 플랜지부(14)와 플랜지 결합되는 제2 플랜지부이다.

하부 플랜지부(제2 플랜지부)(211)의 하면에는, 상술한 제2 끼워 맞춤부(21)가 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 제2 끼워 맞춤부(21)는, 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 동심인 원 형상의 볼록부이며, 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)은, 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 편심되어 있다. 따라서, 제2 끼워 맞춤부(21)에 대해 관통 구멍부(214)는 편심되어 있다.

하부 플랜지부(211)에는, 제2 끼워 맞춤부(21)보다도 외측의 부분에, 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 상에 복수의 볼트 구멍(215)이 형성되어 있다. 볼트 구멍(215)은, 원형의 구멍이며, 도 7에 도시한 제1 플랜지부(14)의 긴 구멍(15)과 같은 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 긴 구멍은 아니지만, 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 긴 구멍이어도 된다.

중간부(212)는, 하부 플랜지부(211)와 상부 플랜지부(213)를 접속하는 중공축형의 부위이며, 내주면이 관통 구멍부(214)를 형성하고 있다.

상부 플랜지부(213)는, 예를 들어 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)과 동심인 원반형의 플랜지부이다. 상부 플랜지부(213)에는, 상부 플랜지부(213)의 상면으로부터 하방을 향해 오목하게 들어가 있는 오목부(216)가 형성되어 있다. 이 오목부(216)에는, 후술하는 바와 같이, 케이싱의 직경 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절하기 위한 스페이서(271)가 수납된다.

상부 플랜지부(213)에는, 오목부(216)보다도 외측의 부분에, 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)을 중심으로 하는 원주 상에 복수의 볼트 구멍(217)이 형성되어 있다. 볼트 구멍(217)은, 하부 플랜지부(211)의 볼트 구멍(215)과 마찬가지로 원형의 구멍이며, 도 7에 나타낸 제1 플랜지부(14)의 긴 구멍(15)과 같은 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 긴 구멍은 아니지만, 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 긴 구멍이어도 된다.

일 실시 형태의 제2 부분(20)에 있어서의 센서 보유 지지부(220)는, 플랜지부(221)와, 축부(222)와, 단차부(223)를 갖는다.

플랜지부(221)는, 피고정부(210)의 상부 플랜지부(213)와 플랜지 결합되는 플랜지부이다. 플랜지부(221)는, 도 7에 나타낸 제1 플랜지부(14)의 긴 구멍(15)과 마찬가지로, 센서 보유 지지부(220)의 중심축(220a)을 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 복수의 긴 구멍(224)을 갖는다.

축부(222)는, 플랜지부(221)로부터 하방으로 연장되고, 센서 보유 지지부(220)의 중심축(220a)과 동심인 축형의 부위이다. 축부(222)는, 하단 근방에서 센서(8)를 보유 지지하고 있다. 센서(8)는, 그 중심축(8a)이 센서 보유 지지부(220)의 중심축(220a)과 동심이 되도록 축부(222)에 보유 지지되어 있다. 축부(222)는, 피고정부(210)의 관통 구멍부(214) 및 제1 부분(10)의 관통 구멍(12)에 삽입 관통됨과 함께, 케이싱(7a)의 관통 구멍부(7c)에 삽입 관통된다. 또한, 축부(222)가 피고정부(210)의 관통 구멍부(214)에 삽입 관통되면, 센서 보유 지지부(220)의 중심축(220a)과 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)이 동심이 된다.

또한, 도 6에서는, 케이싱(7a)의 직경 방향에 있어서의 축부(222)의 하단의 위치가 케이싱(7a)의 내주면의 위치와 대략 동일한 위치이다. 그러나 축부(222)의 하단은 케이싱(7a)의 내주면으로부터 케이싱(7a)의 직경 방향 내측으로 돌출되어 있어도 되고, 케이싱(7a)의 내주면으로부터 케이싱(7a)의 직경 방향 외측으로 들어가 있어도 된다.

단차부(223)는, 축부(222)의 상부에서 축부(222)보다도 큰 직경을 갖는 단차가 있는 부분이다. 후술하는 바와 같이, 피고정부(210)에 센서 보유 지지부(220)를 설치할 때, 피고정부(210)의 오목부(216)의 상면과 단차부(223)의 하면 사이에 스페이서(271)가 배치된다.

다음으로, 도 9에 도시한 다른 실시 형태의 제2 부분(20)에 대해 설명한다. 도 9에 도시한 다른 실시 형태의 제2 부분(20)은, 플랜지부(231)와, 제2 끼워 맞춤부(21)와, 센서 보유 지지부(232)를 갖는다. 플랜지부(231)와, 제2 끼워 맞춤부(21)와, 센서 보유 지지부(232)는, 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 동심이 되도록 배치되어 있다.

플랜지부(231)는, 제1 부분(10)의 상부의 제1 플랜지부(14)와 플랜지 결합되는 플랜지부이다. 즉, 플랜지부(231)는, 제1 플랜지부(14)와 플랜지 결합되는 제2 플랜지부이다.

플랜지부(제2 플랜지부)(231)에는, 제2 부분(20)의 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 상에 복수의 볼트 구멍(233)이 형성되어 있다. 볼트 구멍(233)은, 원형의 구멍이며, 도 7에 도시한 제1 플랜지부(14)의 긴 구멍(15)과 같은 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 긴 구멍은 아니지만, 중심축 AX2를 중심으로 하는 원주 방향으로 연장되는 긴 구멍이어도 된다.

다른 실시 형태의 제2 부분(20)에서는, 제2 끼워 맞춤부(21)는, 플랜지부(231)의 하부에 마련되어 있다.

센서 보유 지지부(232)는, 제2 끼워 맞춤부(21)로부터 하방으로 연장되고, 상술한 바와 같이 제2 부분(20)의 중심축 AX2와 동심인 축형의 부위이다. 센서 보유 지지부(232)는, 하단 근방에서 센서(8)를 보유 지지하고 있다. 센서(8)는, 그 중심축(8a)이 제2 부분(20)의 중심축 AX2로부터 편심되도록 센서 보유 지지부(232)에 보유 지지되어 있다. 센서 보유 지지부(232)는, 제1 부분(10)의 관통 구멍(12)에 삽입 관통됨과 함께, 케이싱(7a)의 관통 구멍부(7c)에 삽입 관통된다.

또한, 도 9에서는, 케이싱(7a)의 직경 방향에 있어서의 센서 보유 지지부(232)의 하단의 위치가 케이싱(7a)의 내주면의 위치와 대략 동일한 위치이다. 그러나 센서 보유 지지부(232)의 하단은 케이싱(7a)의 내주면으로부터 케이싱(7a)의 직경 방향 내측으로 돌출되어 있어도 되고, 케이싱(7a)의 내주면으로부터 케이싱(7a)의 직경 방향 외측으로 들어가 있어도 된다.

이와 같이 구성되는 몇 실시 형태의 감시 센서(9)의 각 부는, 다음과 같이 조립되어 있다.

도 6에 도시한 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 케이싱(7a)에 고정된 제1 부분(10)의 제1 끼워 맞춤부(13)와 제2 부분(20)의 피고정부(210)의 제2 끼워 맞춤부(21)가 끼워 맞추어진다. 제1 부분(10)의 제1 플랜지부(14)와 피고정부(210)의 하부 플랜지부(211)는, 긴 구멍(15)과 볼트 구멍(215)에 삽입 관통된 볼트(71)가 너트(72)로 체결됨으로써 결합된다. 이에 의해, 제1 부분(10)에 피고정부(210)가 고정된다.

도 6에 나타낸 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 피고정부(210)에 센서 보유 지지부(220)가 고정된다. 구체적으로는, 피고정부(210)의 상부 플랜지부(213)와 센서 보유 지지부(220)의 플랜지부(221)는, 볼트 구멍(217)과 긴 구멍(224)에 삽입 관통된 볼트(71)가 너트(72)로 체결됨으로써 결합된다. 또한, 상술한 바와 같이, 피고정부(210)의 오목부(216)에는, 스페이서(271)가 수납되어 있고, 오목부(216)의 상면과 센서 보유 지지부(220)의 단차부(223)의 하면 사이에서 스페이서(271)가 끼움 지지되어 있다. 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 제2 부분(20) 중, 센서 보유 지지부(220)가 제1 부분(10)에 대해 케이싱(7a)의 직경 방향의 위치를 변경 가능하게 구성되어 있다. 즉, 스페이서(271)의 두께를 변경함으로써, 케이싱(7a)의 직경 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절할 수 있기 때문에, 동익(6)의 직경 방향 외측의 단부와 센서(8)의 위치 사이의 거리를 변경할 수 있다.

도 9에 나타낸 다른 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 케이싱(7a)에 고정된 제1 부분(10)의 제1 끼워 맞춤부(13)와 제2 부분(20)의 제2 끼워 맞춤부(21)가 끼워 맞추어진다. 제1 부분(10)의 제1 플랜지부(14)와 제2 부분(20)의 플랜지부(231)는, 긴 구멍(15)과 볼트 구멍(233)에 삽입 관통된 볼트(71)가 너트(72)로 체결됨으로써 결합된다. 이에 의해, 제1 부분(10)에 제2 부분(20)이 고정된다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된, 도 6에 나타내는 일 실시 형태의 감시 센서(9)에 있어서, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치가 조절 가능한 점에 대해 설명한다.

도 6에 도시하는 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 피고정부(210)는, 제1 부분(10)에 대해 동심인 중심축 둘레로 회동 가능하게 제1 부분(10)에 대해 고정된다. 구체적으로는, 다음과 같다.

일 실시 형태의 제2 부분(20)의 중심축 AX2는, 피고정부(210)의 중심축이며, 상술한 바와 같이 제1 부분(10)의 중심축 AX1과 동심이다.

그러나 상술한 바와 같이, 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)은, 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 편심되어 있다. 따라서, 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)은, 제1 부분(10)의 중심축 AX1에 대해 편심되어 있다.

그 때문에, 제1 부분(10)의 제1 끼워 맞춤부(13)와 제2 부분(20)의 피고정부(210)의 제2 끼워 맞춤부(21)를 끼워 맞춘 상태에서, 중심축 AX1을 중심으로 하여(중심축 AX2를 중심으로 하여) 제1 부분(10)에 대해 피고정부(210)를 회동시키면, 중심축 AX1을 중심으로 하여 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)이 둘레 방향으로 이동한다. 상술한 바와 같이, 관통 구멍부(214)에는 센서 보유 지지부(220)의 축부(222)가 삽입 관통되어 있고, 센서(8)가 축부(222)에 보유 지지되어 있다. 따라서, 중심축 AX1을 중심으로 하여 제1 부분(10)에 대해 피고정부(210)를 회동시키면, 센서(8)가 중심축 AX1을 중심으로 하는 둘레 방향으로 이동한다. 이와 같이, 센서(8)를 중심축 AX1을 중심으로 하는 둘레 방향으로 이동시킴으로써, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절할 수 있다.

이와 같이, 일 실시 형태의 감시 센서(9)를 사용한 센서의 위치 조절 방법에서는, 제1 부분(10)과 제2 부분(20)의 위치 관계를 변경함으로써, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 구비한다. 또한, 일 실시 형태의 감시 센서(9)를 사용한 센서의 위치 조절 방법에 있어서, 제1 부분(10)과 제2 부분(20)의 위치 관계를 변경하는 것에는, 제1 부분(10)에 대해 피고정부(210)를 회동시키는 것이 포함된다.

도 8은, 제1 부분(10)에 대한 피고정부(210)의 각도 위치가 도 6에 도시한 상태와는 다른 경우의 일례에 대해 도시하는 도면이다. 도 6과 도 8을 비교하면 명백한 바와 같이, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치는, 도 6에 비해 도 8에서는, 도시 우측으로 어긋나 있다.

즉, 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 제1 부분(10)에 대해 피고정부(210)를 회동시킴으로써, 피고정부(210)의 중심축인 제2 부분(20)의 중심축 AX2에 대해 편심되어 있는 센서 보유 지지부(220)를 케이싱(7a)의 축 방향으로 이동시킬 수 있기 때문에, 센서(8)를 케이싱(7a)의 축 방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 제1 플랜지부(14)의 볼트 구멍은 복수의 긴 구멍(15)이기 때문에, 중심축 AX1을 중심으로 하는 원주 방향으로의 긴 구멍(15)의 연장 길이의 범위 내에서, 제1 플랜지부(14)와 하부 플랜지부(제2 플랜지부)(211)를 상대적으로 회동시킬 수 있다. 이와 같이, 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 긴 구멍(15)이 제1 플랜지(14)부와 하부 플랜지부(제2 플랜지부)(211)의 상대적인 회동의 방향을 따라 연장되기 때문에 긴 구멍(15)의 연장 범위 내에서 제1 부분(10)에 대해 제2 부분(20)을 임의의 각도 위치에서 고정할 수 있다.

또한, 도 6에 도시한 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 관통 구멍부(214)의 중심축(214a)(센서 보유 지지부(220)의 중심축(220a))을 중심으로 하여 피고정부(210)에 대해 센서 보유 지지부(220)를 회동시킬 수 있다. 즉, 센서(8)는, 제1 부분(10)의 중심축 AX1과 평행인 센서(8)의 중심축 둘레로 회동 가능하게 제2 부분(20)에서 보유 지지된다. 또한, 센서 보유 지지부(220)는, 센서(8)를 보유 지지함과 함께, 피고정부(210)의 중심축 AX2에 대해 편심되어, 피고정부(210)에 대해 회동 가능하게 마련된다.

따라서, 도 6에 나타낸 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치에 구애되지 않고, 센서(8)의 중심축을 중심으로 하는 센서(8)의 각도 위치를 조절할 수 있다.

이와 같이, 일 실시 형태의 감시 센서(9)를 사용한 센서의 위치 조절 방법에서는, 센서(8)를 센서(8)의 중심축 둘레로 회동시키는 회동 공정을 구비한다.

이에 의해, 다음의 작용 효과를 발휘한다.

예를 들어, 센서(8)로서 사용할 수 있는 센서에는, 중심축에 대해 비대칭인 구조이며, 동익(6)에 대해 소정의 배향으로 측정할 필요가 있는 센서도 포함된다. 이러한 센서의 일례로서, 예를 들어 전자 픽업식 센서이며, 도 11에 도시하는 바와 같이, 영구 자석과 검출 코일이, 칸막이 벽을 개재하여 병렬로 배치되는 것을 들 수 있다. 전자 픽업식 센서에서는, 영구 자석이 형성하는 자계의 변화를 검출 코일에 의해 검출한다. 도 11은, 중심축에 대해 비대칭인 구조를 갖는 센서의 일례로서의 전자 픽업식 센서를 중심축을 따라 보았을 때의 모식적인 구조를 도시하는 도면이다.

도 11에 도시하는 비대칭 센서(80)에서는, 비대칭 센서(80)의 중심축을 따라 보았을 때, 보호 부재(84)의 내부에서, 영구 자석(81)과 검출 코일(82)이, 칸막이 벽(83)을 개재하여 병렬로 배치되어 있다.

예를 들어, 이 비대칭 센서(80)를 몇 실시 형태에 관한 센서(8)로서 사용하고, 비대칭 센서(80)의 중심축의 방향이 케이싱(7a)의 직경 방향을 따르도록 비대칭 센서(80)를 배치한 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 비대칭 센서(80)에 대해, 도 11의 화살표 b로 나타낸 바와 같이 동익(6)이 처음에 영구 자석(81)에 접근하고, 이어서 검출 코일(82)에 접근하도록 비대칭 센서(80)를 배향한 경우에, 비대칭 센서(80)에 있어서의 동익(6)의 검출 감도가 가장 높아진다. 그 때문에, 비대칭 센서(80)를 몇 실시 형태에 관한 센서(8)로서 사용한 경우, 비대칭 센서(80)의 배향을 변경할 수 있도록 감시 센서(9)가 구성되어 있는 것이 바람직하다.

그 점에서, 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 상술한 바와 같이, 센서(8)의 중심축을 중심으로 하는 센서(8)의 각도 위치를 조절할 수 있기 때문에, 센서(8)로서 비대칭 센서(80)를 사용한 경우에, 비대칭 센서(80)가 동익(6)에 대해 소정의 배향으로 측정할 수 있도록 비대칭 센서(80)를 회동시킬 수 있다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된, 도 9에 도시하는 다른 실시 형태의 감시 센서(9)에 있어서, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절 가능한 점에 대해 설명한다.

도 9에 도시하는 다른 실시 형태의 제2 부분(20)에서는, 제2 부분(20)의 중심축 AX2는, 상술한 바와 같이 제1 부분(10)의 중심축 AX1과 동심이다. 또한, 다른 실시 형태의 제2 부분(20)에서는, 상술한 바와 같이, 센서(8)의 중심축(8a)은, 제2 부분(20)의 중심축 AX2로부터 편심되어 있다.

그 때문에, 제1 부분(10)의 제1 끼워 맞춤부(13)와 제2 부분(20)의 제2 끼워 맞춤부(21)를 끼워 맞춘 상태에서, 중심축 AX1을 중심으로 하여(중심축 AX2를 중심으로 하여) 제1 부분(10)에 대해 제2 부분(20)을 회동시키면, 중심축 AX1을 중심으로 하여 센서(8)의 중심축(8a)이, 즉 센서(8)가 둘레 방향으로 이동한다. 이와 같이, 센서(8)를 중심축 AX1을 중심으로 하는 둘레 방향으로 이동시킴으로써, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절할 수 있다.

도 10은, 제1 부분(10)에 대한 제2 부분(20)의 각도 위치가 도 9에 도시한 상태와는 다른 경우의 일례에 대해 도시하는 도면이다. 도 9와 도 10을 비교하면 명백한 바와 같이, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치는, 도 9에 비해 도 10에서는, 도시 우측으로 어긋나 있다.

또한, 도 6에 도시한 일 실시 형태의 감시 센서(9)와 마찬가지로, 도 9에 도시한 다른 실시 형태의 감시 센서(9)에 대해서도, 제1 플랜지부(14)의 볼트 구멍은 복수의 긴 구멍(15)이기 때문에, 중심축 AX1을 중심으로 하는 원주 방향으로의 긴 구멍(15)의 연장 길이의 범위 내에서, 제1 플랜지부(14)와 플랜지부(제2 플랜지부)(231)는 상대적으로 회동시켜 서로 결합될 수 있다.

이와 같이, 몇 실시 형태의 감시 센서(9)는, 상술한 바와 같이, 동익(6)의 상태를 감시하기 위한 센서(8)와, 케이싱(7a)에 고정되도록 구성된 제1 부분(10)과, 센서(8)를 보유 지지하는 제2 부분(20)을 구비한다. 제2 부분(20)은, 케이싱(7a)의 축 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절 가능하게 제1 부분(10)에 지지된다.

이에 의해, 증기 터빈(1)의 운전 중의 온도 상승에 의해 열연신 등이 생김으로써, 동익(6)과 센서(8)의 상대 위치가 케이싱(7a)의 축 방향으로 변화되어도, 센서(8)의 위치를 케이싱(7a)의 축 방향으로 변경할 수 있기 때문에, 동익(6)의 상태를 감시할 수 있다.

또한, 몇 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 상술한 바와 같이, 제2 부분(20)은, 제2 부분(20)의 중심축 AX2 둘레로 제1 부분(10)에 대해 회동 가능하게 구성되고, 센서(8)는, 제1 부분(10)의 중심축 AX1에 대해 편심된 위치에 마련되어 있다. 이에 의해, 제2 부분(20)의 중심축 AX2 둘레로 제2 부분(20)을 제1 부분(10)에 대해 회동시킴으로써, 센서(8)의 위치를 케이싱(7a)의 축 방향으로 이동시킬 수 있다.

몇 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 상술한 바와 같이, 제1 부분(10)은, 중심축 AX1에 대해 동심인 원 형상의 오목부에 의해 구성되는 제1 끼워 맞춤부(13)를 포함한다. 또한, 제2 부분(20)은, 제1 끼워 맞춤부(13)의 오목부와 끼워 맞추어지는 원형의 볼록부에 의해 구성되는 제2 끼워 맞춤부(21)를 포함한다.

이에 의해, 제1 끼워 맞춤부(13)에 대해 제2 끼워 맞춤부(21)가 제1 부분(10)의 중심축 AX1에 대한 직경 방향으로의 위치 어긋남을 규제하면서 제1 부분(10)에 대해 제2 부분(20)을 회동시킬 수 있다.

(감시 센서(9)의 이로젼 대책에 대해)

회전 기계의 작동 유체에 의해 진애나 액적이 운반됨으로써, 케이싱의 내주면으로부터 돌출된 감시 센서의 선단 부분에 이로젼이 발생할 우려가 있다.

예를 들어, 증기 터빈(1)에서는, 작동 유체인 증기가 응축되어 드레인이 발생하는 경우가 있다.

도 12a는, 일 실시 형태의 감시 센서(9)의 단면을 모식적으로 도시한 도면이며, 케이싱(7a)의 직경 방향을 따른 단면을 케이싱의 축 방향을 따라 본 도면이다. 도 12a에 있어서, 화살표 R2는, 동익(6)의 회전 방향을 나타낸다. 예를 들어 도 12a에 도시하는 바와 같이, 감시 센서(9)의 축부(222)의 하단이 케이싱(7a)의 내주면으로부터 케이싱(7a)의 직경 방향 내측으로 돌출되어 있는 경우, 드레인은, 동익(6)의 회전 방향을 따라 운반되어, 축부(222)에 있어서의 케이싱(7a)의 내주면으로부터의 돌출 부분(222a)에 대해, 동익(6)의 회전 방향의 상류측으로부터 충돌한다. 그 때문에, 돌출 부분(222a) 중, 동익(6)의 회전 방향의 상류측에 이로젼이 발생할 우려가 있다.

그래서 몇 실시 형태에서는, 도 12b에 도시하는 바와 같이, 케이싱(7a)의 내주면에 있어서의, 관통 구멍부(7c)에 대해 동익(6)의 회전 방향의 상류측이 되는 위치에 센서 보호 부재(75)를 설치하고 있다. 이에 의해, 동익(6)의 회전 방향의 상류측으로부터 운반되는 드레인 등이 돌출 부분(222a)에 충돌하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 축부(222)의 이로젼을 억제할 수 있다. 또한, 도 12b는, 도 12a와 마찬가지의 도면이며, 센서 보호 부재(75)를 설치한 상태를 나타내고 있다.

센서 보호 부재(75)는, 동익(6)의 회전 방향의 상류측에서 보았을 때에 돌출 부분(222a)이 센서 보호 부재(75)에 의해 가려지는 형상 및 크기이면, 이로젼의 억제 효과가 높아진다.

센서 보호 부재(75)의 재질은, 금속이나 세라믹스 등으로 할 수 있다. 또한, 센서(8)의 종류가 와전류 센서이거나 하여, 센서 보호 부재(75)의 재질을 금속으로 하는 것이 바람직하지 않은 경우에는, 센서 보호 부재(75)의 재질을 세라믹스 등의 비금속 재료로 하면 된다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시 형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절하게 조합한 형태도 포함한다.

예를 들어, 상술한 몇 실시 형태에서는, 제1 플랜지부(14)의 복수의 볼트 구멍을 각각 긴 구멍(15)으로 함으로써, 제1 부분(10)에 대해 제2 부분(20)을 임의의 각도 위치에서 고정할 수 있도록 구성하였다. 그러나 제1 플랜지부(14)의 복수의 볼트 구멍은, 긴 구멍(15)이 아닌, 원형의 구멍이어도 된다. 이 경우라도 복수의 볼트 구멍의 배치 피치 단위로 제1 부분(10)에 대한 제2 부분(20)의 각도 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 플랜지부(14)의 복수의 볼트 구멍이 30도 피치로 원주 상에 배치되어 있으면, 제1 부분(10)에 대한 제2 부분(20)의 각도 위치를 30도 피치로 변경할 수 있다.

센서 보유 지지부(220)의 플랜지부(221)에 있어서의 긴 구멍(224)에 대해서도 마찬가지이다.

상술한 몇 실시 형태에서는, 제2 부분(20)의 중심축 AX2 둘레로, 즉 제1 부분(10)의 중심축 AX1 둘레로 제1 부분(10)에 대해 회동 가능하게 제2 부분(20)을 구성하였다. 그리고 센서(8)를 제1 부분(10)의 중심축 AX1에 대해 편심된 위치에 마련함으로써, 제1 부분(10)에 대해 제2 부분(20)을 회동시켜 센서(8)의 위치를 케이싱(7a)의 축 방향으로 조절할 수 있도록 구성하였다. 그러나 센서(8)의 위치를 케이싱(7a)의 축 방향으로 조절하기 위한 구성은, 이러한 구성에 한정되지 않는다.

예를 들어, 중심축 AX1을 따라 보았을 때의 제1 부분(10)의 관통 구멍(12)의 형상을, 케이싱(7a)의 축 방향으로 연장되는 긴 구멍 형상으로 해도 된다. 그리고 제2 부분(20)의 축부(222)나 센서 보유 지지부(232)를 관통 구멍(12) 내에 있어서의 케이싱(7a)의 축 방향의 임의의 위치로 이동시킨 상태에서 제1 부분(10)과 제2 부분(20)을 고정할 수 있도록 해도 된다.

상술한 다른 실시 형태에서는, 제2 부분(20)에 대해, 센서(8)의 중심축(8a)을 중심으로 센서(8)를 회동시킬 수 없었다. 그러나 예를 들어 도 13에 도시하는 바와 같이, 센서 보유 지지부(232)에 대해 중심축 AX2와 평행인 방향으로 연장되는 구멍부(232a)를 마련하고, 이 구멍부(232a)에 축부(235)를 삽입 관통시킨다. 축부(235)에는, 하단 근방에서 센서(8)를 보유 지지시킨다.

그리고 중심축 AX2와 평행인 축부(235)의 중심축 둘레로 구멍부(232a) 내에서 축부(235)를 회동시킴으로써, 제2 부분(20)에 대해 중심축(8a)을 중심으로 센서(8)를 회동시킬 수 있다. 축부(235)의 중심축은, 예를 들어 센서(8)의 중심축과(8a)과 일치하도록 해도 된다. 또한, 도 13은, 변형예에 관한 제2 부분(20)의 단면도다.

상술한 몇 실시 형태에서는, 감시 센서(9)는, 동익(6)의 진동을 검출하기 위해 마련되어 있었다. 그러나 몇 실시 형태의 감시 센서(9)에 관한 구성을 정익(7b)의 진동 검출을 위한 감시 센서에 적용해도 된다.

또한, 감시 센서(9)의 용도는 동익(6)의 진동 검출에 한정되지 않고, 예를 들어 몇 실시 형태에 관한 감시 센서(9)에 의해, 동익(6)의 직경 방향 외측의 단부와, 케이싱(7a)의 내주면의 클리어런스인, 팁 클리어런스를 검출하도록 해도 된다.

상술한 일 실시 형태의 감시 센서(9)에서는, 스페이서(271)에 의해 센서 보유 지지부(220)와 피고정부(210)의 상대 위치를 조절함으로써 케이싱(7a)의 직경 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절하도록 구성되어 있다. 그러나 스페이서(271)에 의해 피고정부(210)와 제1 부분(10)의 상대 위치를 조절하도록 구성해도 되고, 이와 같이 구성함으로써도, 케이싱(7a)의 직경 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절할 수 있다.

또한, 도 9에 도시한 다른 실시 형태에 관한 감시 센서(9)에 있어서, 제1 부분(10)과 제2 부분(20) 사이에 스페이서(271)를 개재시켜, 스페이서(271)의 두께를 변경함으로써 케이싱(7a)의 직경 방향에 있어서의 센서(8)의 위치를 조절할 수 있도록 해도 된다.

또한, 상술한 몇 실시 형태에 있어서, 서로 결합되는 두 플랜지부에 있어서의 한쪽 플랜지부의 볼트 구멍을 긴 구멍으로 하고, 다른 쪽 플랜지부의 볼트 구멍을 원형의 구멍으로 하고 있는 경우에, 한쪽 플랜지부의 볼트 구멍을 원형의 구멍으로 하고, 다른 쪽 플랜지부의 볼트 구멍을 긴 구멍으로 해도 된다.

1: 증기 터빈
2: 로터(회전축)
6: 동익
7a: 케이싱(차실)
7b: 정익
8: 센서
9: 감시 센서
10: 제1 부분
13: 제1 끼워 맞춤부
14: 제1 플랜지부
15: 긴 구멍
20: 제2 부분
21: 제2 끼워 맞춤부
75: 센서 보호 부재
210: 피고정부
211: 하부 플랜지부(제2 플랜지부)
220, 232: 센서 보유 지지부
231: 플랜지부(제2 플랜지부)

Claims

회전 기계의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 센서와,
상기 회전 기계의 케이싱에 고정되도록 구성된 제1 부분과,
상기 센서를 보유 지지함과 함께, 상기 케이싱의 축 방향에 있어서의 상기 센서를 블레이드에 대해 소정의 배향으로 측정할 수 있도록 조절 가능하게 상기 제1 부분에 지지된 제2 부분을 구비하고,
상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 중심축과 상기 센서의 중심축이 항상 평행이 되도록 상기 센서를 유지하는
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
제1항에 있어서,
상기 제2 부분은, 또한, 상기 제2 부분의 중심축 둘레로 상기 제1 부분에 대해 회동 가능하게 구성되고,
상기 센서는, 상기 제1 부분의 중심축에 대해 편심된 위치에 마련된
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 부분은, 상기 제1 부분의 중심축에 대해 동심인 원 형상의 오목부 또는 볼록부에 의해 구성되는 제1 끼워 맞춤부를 포함하고,
상기 제2 부분은, 상기 제1 끼워 맞춤부의 상기 오목부 또는 상기 볼록부와 끼워 맞추어지는 원형의 볼록부 또는 오목부에 의해 구성되는 제2 끼워 맞춤부를 포함하는
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 부분은, 복수의 체결 부재가 각각 삽입 관통되는 복수의 제1 구멍부를 갖는 제1 플랜지부를 포함하고,
상기 제2 부분은, 상기 복수의 체결 부재가 각각 삽입 관통되는 복수의 제2 구멍부를 갖고, 상기 복수의 체결 부재에 의해 상기 제1 플랜지부와 결합되는 제2 플랜지부를 포함하고,
상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부는 상대적으로 회동 가능하고,
상기 복수의 제1 구멍부 또는 상기 복수의 제2 구멍부 중 적어도 한쪽은, 상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부의 상대적인 회동의 방향을 따라 연장되는 긴 구멍인
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센서는, 상기 제1 부분의 중심축과 평행인 상기 센서의 중심축 둘레로 회동 가능하게 상기 제2 부분에서 보유 지지되는
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 부분은,
상기 제1 부분에 대해 동심인 중심축 둘레로 회동 가능하게 상기 제1 부분에 대해 고정되는 피고정부와,
상기 센서를 보유 지지함과 함께, 상기 피고정부의 중심축에 대해 편심되어, 상기 피고정부에 대해 회동 가능하게 마련되는 센서 보유 지지부
를 포함하는
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 부분이 상기 제1 부분에 대해 상기 케이싱의 직경 방향의 위치를 변경 가능하게 구성되어 있는
회전 기계의 블레이드의 상태의 감시 센서.
회전 기계의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 센서의 위치 조절 방법이며,
상기 회전 기계의 케이싱에 제1 부분이 고정되어 있고, 상기 센서를 보유 지지하는 제2 부분이 상기 제1 부분에 지지되어 있고,
상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 위치 관계를 변경함으로써, 상기 케이싱의 축 방향에 있어서의 상기 센서의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 구비하고,
상기 위치 조절 공정에서는 상기 제1 부분의 중심축과 상기 센서의 중심축이 항상 평행이 되도록 상기 케이싱의 축 방향에서 상기 센서의 위치를 조절하는
센서의 위치 조절 방법.
제8항에 있어서,
상기 센서는, 상기 제1 부분의 중심축과 평행인 상기 센서의 중심축 둘레로 회동 가능하게 상기 제2 부분에서 보유 지지되어 있고,
상기 센서를 상기 센서의 중심축 둘레로 회동시키는 회동 공정을 구비하는
센서의 위치 조절 방법.
복수의 블레이드가 설치되는 회전축과,
상기 회전축을 수용하는 케이싱과,
상기 복수의 블레이드의 상태를 감시하기 위한 감시 센서이며, 상기 케이싱의 직경 방향을 따라 마련된 상기 케이싱의 관통 구멍에 삽입 관통되어, 선단이 상기 케이싱의 내측으로 돌출되는 제1항에 따른 감시 센서와,
상기 케이싱의 내주면에 있어서, 상기 관통 구멍에 대해 상기 블레이드의 회전 방향의 상류측에 설치되는 센서 보호 부재를 구비하는
회전 기계.