JP2014059234A - 軸受監視システム、回転機械、及び軸受の監視方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸2と、回転軸2の外周面2aを支持するティルティングパッド軸受3と、回転軸2の外周面2aの位置を水平方向から検出する水平変位計9と、回転軸2の外周面2aの位置を上下方向から検出する上下変位計10と、水平変位計9からの入力を回転軸2の熱膨張量とみなし、水平変位計9からの入力と上下変位計10からの入力との差分により回転軸2の上下方向の移動量を演算する制御装置12とを備えることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
即ち、本発明に係る軸受監視システムは、回転軸と、該回転軸の外周面を支持するティルティングパッド軸受と、前記回転軸の外周面の位置を水平方向から検出する水平変位計と、前記回転軸の外周面の位置を上下方向から検出する上下変位計と、前記水平変位計からの入力を前記回転軸の熱膨張量とみなし、該水平変位計からの入力と前記上下変位計からの入力との差分により前記回転軸の前記上下方向の移動量を演算する制御装置と、を備えることを特徴とする。
以下、本発明の第一実施形態に係る回転機械1について説明する。
回転機械1は、蒸気やガス等の流体を羽根車に接触させて流体エネルギーを回転エネルギーに変換することで動力を得る原動機である。ここで、本実施形態における回転機械1は、蒸気タービンであるとして説明を行うが、例えばガスタービンや原子力タービン等であってもよい。
またタービン本体5の概略構成としては、例えば回転軸2に突設された複数の動翼(羽根車)と、複数の動翼を収容するケーシングと、ケーシングの内周面に突設された静翼と、を備えている。上記複数の動翼は、回転軸2を中心にして放射状に配設されており、またこれら複数の動翼と上記複数の静翼とは軸方向に交互に配設されている。
監視部4は、ティルティングパッド軸受3によって支持される回転軸2の挙動を監視して、回転軸2の外周面2aの位置の検出、回転軸2の軸心位置の演算を行う。
そして、この監視部4は、回転軸2の外周面2aの外側に設けられて、回転軸2の外周面2aの位置を検出する水平変位計9及び上下変位計10と、これら水平変位計9及び上下変位計10から入力された検出値より、回転軸2の軸心位置を演算する制御装置12とを有している。
ここで、水平変位計9及び上下変位計10は、回転機械1の停止時(回転軸2への入熱がない状態)での回転軸2の外周面2aの位置を検出するように検出位置を固定して設置されたものである。即ち、回転機械1が停止時から運転時(回転軸2への入熱がある状態)へ移行して回転軸2に挙動が生じた際に、回転軸2とともに検出位置が移動するものではない。
なお、上下変位計10は、例えば超音波式、レーザー式等の非接触式変位センサや、差動トランス式等の接触式変位センサであってもよい。
eh=r[1−{1−(ev/r)2}1/2]・・・(1)
通常、回転軸2の半径rは、上下方向変位量evに比べて十分大きな値であるため、上下方向変位量evに対して水平方向変位量ehは微小となり、水平変位計9からの入力によって得た停止時から運転時までの外周面2a位置の変化量を回転軸2の熱膨張量とみなす。
E=ΔHA−ΔHB・・・(2)
次に、本発明の第二実施形態に係る回転機械21について説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、上下変位計25の配置位置が第一実施形態と異なっている。
ここで上述した45°の二箇所の外周面2aの位置を検出するように変位計が設けられていることは一般的となっている。従って、上下変位計25を新たに設置することなく、既設の変位計をそのまま上下変位計25として使用し、水平変位計9を追加するのみによって回転軸2の軸心の位置を正確に把握することができる。よって設置の手間を省き、コストダウン等も可能である。
次に、本発明の第三実施形態に係る回転機械31について説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、回転機械31が、第一実施形態の回転機械1を基本構成として変位計支持治具33をさらに備えている点で第一実施形態と異なっている。
次に、本発明の第四実施形態に係る回転機械41について説明する。
なお、第一実施形態から第三実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第一実施形態の回転機械1を基本構成として、制御装置43が第一実施形態とは異なっている。
さらに、第二実施形態及び第三実施形態の回転機械21、31に本実施形態の制御装置43を適用してもよい。
例えば、水平変位計9は、水平ラインL1上でなくとも、この水平ラインL1に平行なライン上に配置されていてもよく、即ち検出する外周面2aの位置は交点Aの近傍ではなく、この交点Aから周方向にズレた外周面2a上の点の近傍であってもよい。つまり水平変位計9は、少なくとも外周面2a上の点を水平方向から検出可能であればよい。
同様に、第二実施形態の上下変位計25の配置位置も鉛直ラインL2、第一傾斜ラインL3、第二傾斜ラインL4上でなくともよく、少なくとも外周面2a上の点を上下方向から検出可能であればよい。
Claims (6)
- 回転軸と、
該回転軸の外周面を支持するティルティングパッド軸受と、
前記回転軸の外周面の位置を水平方向から検出する水平変位計と、
前記回転軸の外周面の位置を上下方向から検出する上下変位計と、
前記水平変位計からの入力を前記回転軸の熱膨張量とみなし、該水平変位計からの入力と前記上下変位計からの入力との差分により前記回転軸の前記上下方向の移動量を演算する制御装置と、
を備えることを特徴とする軸受監視システム。 - 前記上下変位計は、前記回転軸の前記外周面における前記回転軸の頂部から前記回転軸の軸線回りに±45°の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の軸受監視システム。
- 前記水平変位計と前記上下変位計とが相対移動不能となるように、該水平変位計及び該上下変位計を支持する変位計支持治具をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受監視システム。
- 前記制御装置は、前記水平変位計及び前記上下変位計からの入力値より、前記回転軸の軸心移動成分と前記回転軸の振動成分とを分離抽出する抽出部と、
前記軸心移動成分から前記回転軸の前記上下方向の移動量を演算する第一演算部と、
該第一演算部で演算された前記移動量が、所定の第一閾値と比較して該第一閾値より大きくなる場合に異常状態であると判断する第一判断部と、
前記振動成分から前記回転軸の振動値を演算する第二演算部と、
前記第二演算部で演算された前記振動値が、所定の第二閾値と比較して該第二閾値より大きくなる場合に異常状態であると判断する第二判断部とを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の軸受監視システム。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の軸受監視システムを備えることを特徴とする回転機械。
- 回転軸の外周面の位置を水平方向から検出する水平位置検出工程と、
前記外周面の位置を上下方向から検出する上下位置検出工程と、
前記水平位置検出工程で検出した値を熱膨張量とみなし、該水平位置検出工程で検出した値と、前記上下位置検出工程で検出した値との差分から前記回転軸の前記上下方向の移動量を演算する移動量演算工程と、
を備えることを特徴とする軸受の監視方法。
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