JP2014126473A - Method for measuring transmission torque allowance of magnet coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排熱回収発電装置の動力伝動機構として使用されるマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring a transmission torque tolerance of a magnet coupling used as a power transmission mechanism of an exhaust heat recovery power generator.
従来よりＣＯ２排出削減の社会的、国策的ニーズに基づいて、各種産業用プラント、船舶や車両用の動力源の排ガス等の排熱を回収して発電する技術として、有機ランキンサイクル（ Organic Rankine Cycle ）によって発電する排熱回収発電装置がある。例えば、船舶用の排熱回収発電装置では、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの熱によって、水よりも沸点の低い代替フロン（例えば、Ｒ２４５ｆａ）等の有機流体を加圧した状態で加熱して沸騰させ、その蒸気によってタービンを駆動し、発電を行っている。このように、水よりも沸点の低い有機流体をタービン駆動用の作動流体とすることにより、１５０℃以下の比較的温度の低い排熱まで回収して発電エネルギーに変換できるため、排熱回収発電装置による発電効率が向上する。 Organic Rankine Cycle (Organic Rankine Cycle) is a technology that collects exhaust heat from exhaust gas from various industrial plants, power sources for ships and vehicles based on social and national policy needs to reduce CO2 emissions. ). For example, in an exhaust heat recovery power generation apparatus for ships, boiling is performed by heating an organic fluid such as an alternative chlorofluorocarbon (for example, R245fa) having a boiling point lower than that of water by heat of exhaust gas discharged from a diesel engine. The turbine is driven by the steam to generate electricity. In this way, by using an organic fluid having a boiling point lower than that of water as a working fluid for driving a turbine, it is possible to recover exhaust heat at a relatively low temperature of 150 ° C. or lower and convert it into power generation energy. The power generation efficiency by the device is improved.
上記の排熱回収発電装置では、タービンの回転軸がハウジングの隔壁を貫通して隔壁の外部に導設されるため、タービンを回転させる流入流体である代替フロンが回転軸とその軸受との間から外部に漏れるおそれがある。当該流入流体の外部漏れを防止するために、駆動側から受動側に非接触式で回転力を伝達できるマグネットカップリングを用いて、気密性を保持したまま回転力を伝達する技術が開発されている。マグネットカップリングは、許容トルクを超えて使用すると、駆動側から受動側への接続がスリッピングする脱調が起きる。当該脱調が起きると、駆動側の回転を伝達不能になり、また、タービンがオーバースピードとなり装置が損傷するおそれがある。マグネットカップリングの動力伝動部の脱調を防止する従来技術として、駆動側と受動側のそれぞれにセンサとセンサ感知体を設けて、動力伝動時の動作を監視する運転監視装置が特許文献１に開示されている。 In the exhaust heat recovery power generator described above, the rotating shaft of the turbine passes through the partition wall of the housing and is guided to the outside of the partition wall. Therefore, an alternative chlorofluorocarbon, which is an inflowing fluid that rotates the turbine, is interposed between the rotating shaft and its bearing. May leak to the outside. In order to prevent external leakage of the inflowing fluid, a technology has been developed to transmit the rotational force while maintaining airtightness using a magnet coupling that can transmit the rotational force in a non-contact manner from the drive side to the passive side. Yes. When the magnetic coupling is used exceeding the allowable torque, a step-out occurs in which the connection from the drive side to the passive side slips. When the step-out occurs, it becomes impossible to transmit the rotation on the driving side, and the turbine may be overspeeded and the device may be damaged. As a conventional technique for preventing the power transmission portion of the magnet coupling from being stepped out, Patent Document 1 discloses an operation monitoring device that provides a sensor and a sensor sensing body on each of the drive side and the passive side to monitor the operation during power transmission. It is disclosed.
特許文献１に開示されている回転伝動機構における運転監視装置では、スリッピングを防止するために、駆動側と受動側のそれぞれにセンサとセンサ感知体を設けて動力伝動時の運転動作を監視している。しかしながら、センサによる位相差の検出結果に基づいて、スリッピング防止するための具体的な方策について言及していない。 In the operation monitoring device in the rotation transmission mechanism disclosed in Patent Document 1, in order to prevent slipping, a sensor and a sensor sensing body are provided on each of the driving side and the passive side to monitor the driving operation during power transmission. ing. However, there is no mention of a specific measure for preventing slipping based on the detection result of the phase difference by the sensor.
マグネットカップリングは、上述したように、許容トルクを超えて使用すると、脱調する危険性がある。すなわち、マグネットカップリングで回転動力を伝達する際には、動力の駆動側と受動側との間に作用する伝達トルクが最大トルク値となる許容トルクを越えない範囲で使用することが重要となる。換言すると、マグネットカップリングの脱調を防止するためには、伝達トルクの許容範囲を事前に測定することが重要となる。 As described above, when the magnet coupling is used exceeding the allowable torque, there is a risk of stepping out. That is, when transmitting rotational power with a magnet coupling, it is important to use the torque within a range in which the transmission torque acting between the driving side and the passive side of the power does not exceed the allowable torque that is the maximum torque value. . In other words, in order to prevent the magnetic coupling from stepping out, it is important to measure the allowable range of the transmission torque in advance.
例えば、駆動側のインナー軸外周面と受動側のアウター支持部材の内周面の周方向に、永久磁石をＮ極とＳ極のそれぞれ１０個ずつを交互になるように設けると、図９に示すように、インナーとアウターとのねじれ角が１８度のときに、伝達トルクが最大値となる。すなわち、動力の駆動側と受動側との間のねじれ角が１８度を越えると、双方間に作用する伝達トルクが下がり、脱調するリスクが高まる。このことから、駆動側と受動側との間のねじれ角が最大トルクである許容トルクを示すねじれ角を閾値として、この閾値を越えない範囲にマグネットカップリングの動力伝動動作を制御することが必要となる。換言すると、マグネットカップリングによる回転出力の伝達を安定させるためには、許容トルクでのねじれ角を把握することが極めて重要となる。 For example, when 10 permanent magnets are alternately provided in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the drive side inner shaft and the inner peripheral surface of the passive outer support member, FIG. As shown, when the torsion angle between the inner and outer is 18 degrees, the transmission torque becomes the maximum value. That is, if the twist angle between the driving side and the passive side of the power exceeds 18 degrees, the transmission torque acting between the two decreases, and the risk of stepping out increases. For this reason, it is necessary to control the power transmission operation of the magnet coupling within a range that does not exceed this threshold, with the torsion angle between the drive side and the passive side indicating the allowable torque that is the maximum torque. It becomes. In other words, in order to stabilize the transmission of the rotation output by the magnet coupling, it is extremely important to grasp the torsion angle at the allowable torque.
しかしながら、マグネットカップリングを構成する永久磁石の経年劣化により、磁力が低下する可能性がある。このため、図９に示す場合において、許容トルク時のねじれ角が１８度とならずに、多少の誤差が出ることがある。すなわち、マグネットカップリングの永久磁石の経年劣化度を検査するために、定期的にマグネットカップリングの伝達トルクと、当該伝達トルクが最大値となる許容トルクでのねじれ角を確認する必要がある。また、排熱回収発電装置を安定して運転するために、マグネットカップリングの定期的な確認作業に基づいて、マグネットカップリングの交換時期を判断することも必要となる。 However, there is a possibility that the magnetic force is reduced due to the aging of the permanent magnets constituting the magnet coupling. For this reason, in the case shown in FIG. 9, the torsion angle at the allowable torque does not become 18 degrees, and some errors may occur. That is, in order to inspect the aging deterioration degree of the permanent magnet of the magnet coupling, it is necessary to periodically check the transmission torque of the magnet coupling and the twist angle at the allowable torque at which the transmission torque becomes the maximum value. In addition, in order to stably operate the exhaust heat recovery power generator, it is also necessary to determine the replacement timing of the magnet coupling based on periodic confirmation work of the magnet coupling.
さらに、マグネットカップリングは、図１０に示すように、マグネットの温度上昇により、許容トルクが低下することが判明している。排熱回収発電装置のタービンからの回転出力を伝達する際に、マグネットカップリングの周辺で熱が発生することから、マグネットカップリングでの回転出力を伝達する際に脱調するリスクが高まる。すなわち、マグネットカップリングの温度特性を踏まえて、永久磁石の経年劣化の検査も必要となる。 Furthermore, it has been found that the allowable torque of the magnet coupling decreases as the temperature of the magnet increases as shown in FIG. When the rotational output from the turbine of the exhaust heat recovery power generator is transmitted, heat is generated around the magnet coupling, so that the risk of stepping out when transmitting the rotational output at the magnet coupling increases. In other words, it is necessary to inspect the permanent magnet over time in consideration of the temperature characteristics of the magnet coupling.
そこで、本発明は、従来の回転伝動機構における運転監視装置が有する上記課題に鑑みてなされたものであり、マグネットカップリングの伝達トルクに基づいて伝達トルク許容量を測定することの可能な、新規かつ改良されたマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the operation monitoring device in the conventional rotation transmission mechanism, and is a novel device capable of measuring the allowable transmission torque based on the transmission torque of the magnet coupling. Another object of the present invention is to provide an improved method for measuring an allowable transmission torque of a magnetic coupling.
本発明の一態様は、排熱回収発電装置に備わるタービンの回転出力を駆動側回転軸及び受動側回転軸を介して発電機に伝達するマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法であって、前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか一方を回転しないように固定する工程と、前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか他方から前記駆動側回転軸及び前記受動側回転軸の何れか一方にトルク負荷を付与する工程と、前記駆動側回転軸又は前記受動側回転軸の何れかにトルク負荷を付与したときの前記駆動側回転軸と前記受動側回転軸とのねじれ角を測定する工程と、前記トルク負荷及び前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する工程と、前記許容トルクに到達するときの前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの許容範囲を設定する工程と、を含むことを特徴とするマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法に関係する。 One aspect of the present invention is a method for measuring a transmission torque tolerance of a magnet coupling that transmits a rotational output of a turbine provided in an exhaust heat recovery power generator to a generator via a drive side rotary shaft and a passive side rotary shaft. And after stopping the exhaust heat recovery power generation device, the step of fixing either one of the end of the turbine or the end of the passive side rotation shaft so as not to rotate, and after stopping the exhaust heat recovery power generation device, Applying a torque load to either the drive side rotary shaft or the passive side rotary shaft from the other end of the turbine or the passive side rotary shaft; and the drive side rotary shaft or the passive side Measuring a twist angle between the drive-side rotary shaft and the passive-side rotary shaft when a torque load is applied to any one of the side rotary shafts, and based on the torque load and the twist angle, the transmission torque Maximum value And determining the allowable torque, and setting the allowable range of the transmission torque based on the torsion angle when the allowable torque is reached. It is related to the capacity measurement method.
本発明の一態様によれば、マグネットカップリングの許容トルク時でのねじれ角の値を確認できるので、マグネットカップリングの伝達トルクの許容量の確認が容易となり、より適切なマグネットカップリングの交換時期や運転条件の設定値を調べられる。 According to one aspect of the present invention, since the value of the torsion angle at the allowable torque of the magnet coupling can be confirmed, it is easy to confirm the allowable amount of the transmission torque of the magnet coupling, and more appropriate replacement of the magnet coupling. You can check the set values of time and operating conditions.
このとき、本発明の一態様では、前記ねじれ角は、前記駆動側回転軸の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することにより測定されることとしてもよい。 At this time, in one aspect of the present invention, the torsion angle may be measured by measuring the displacement of the outer periphery of the drive-side rotation shaft with a wire-type displacement sensor.
このようにすれば、タービンを介して駆動側回転軸に所望の伝達トルクを加えながら、許容トルク時のねじれ角を容易に確認することができる。 If it does in this way, the twist angle at the time of permissible torque can be checked easily, applying desired transmission torque to a drive side rotating shaft via a turbine.
また、本発明の一態様では、前記トルク負荷を付与する前に、少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の何れかの周囲の温度を所望の温度に設定する工程を更に含み、前記許容トルクを判定する工程では、前記トルク負荷、前記ねじれ角及び前記温度設定工程で設定した温度に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定することとしてもよい。 The aspect of the invention may further include a step of setting a temperature around at least one of the drive-side magnet and the passive-side magnet to a desired temperature before applying the torque load, and the allowable torque. In the step of determining, the allowable torque that is the maximum value of the transmission torque may be determined based on the torque load, the torsion angle, and the temperature set in the temperature setting step.
このようにすれば、マグネットカップリングの温度特性を踏まえて、マグネットカップリングの伝達トルク許容量を容易に計測できる。 By doing so, it is possible to easily measure the allowable torque transmission torque of the magnet coupling based on the temperature characteristics of the magnet coupling.
また、本発明の一態様では、リボンヒーターを少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の何れかに巻きつけることによって、前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の周囲の温度を所望の温度に設定することとしてもよい。 In one aspect of the present invention, the temperature around the drive side magnet and the passive side magnet is set to a desired temperature by winding a ribbon heater around at least one of the drive side magnet and the passive side magnet. It is good to do.
このようにすれば、駆動側磁石や受動側磁石の温度を容易に所望の温度に設定できる。 If it does in this way, the temperature of a drive side magnet or a passive side magnet can be easily set to desired temperature.
以上説明したように本発明によれば、排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリングのメンテナンス時に伝達トルクの許容範囲を容易に確認できるので、マグネットカップリングの交換時期及び伝達トルクの上限等の運転条件の設定値を調べることができる。 As described above, according to the present invention, the allowable range of the transmission torque can be easily confirmed during maintenance of the magnet coupling provided in the exhaust heat recovery power generator, so that the operation such as the replacement timing of the magnet coupling and the upper limit of the transmission torque can be performed. The set value of the condition can be checked.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily.
（第１の実施形態）
まず、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の第１の実施形態のシステム構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法のシステム構成の第１の実施形態の概略構成図である。
(First embodiment)
First, a system configuration of a first embodiment of a method for measuring a transmission torque allowable amount of a magnet coupling according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a system configuration of a method for measuring an allowable amount of transmission torque of a magnet coupling according to the present invention.
本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステム１００は、ねじれ角測定部１０２と、トルク負荷付与装置１５０と、タービン１４と、駆動側回転軸３２と、マグネットカップリング３０と、受動側回転軸４０と、減速ギア４２、４４と、発電機側回転軸４６と、軸部回転止め装置１８０と、発電機１６と、中央制御装置１１０と、記憶部１２２とを備える。
A
マグネットカップリング３０は、タービン１４の回転出力を発電機１６に伝達するための動力伝動機構である。本実施形態では、マグネットカップリング３０は、タービン１４の駆動側回転軸３２の他端側に配置される複数の駆動側磁石３４が、隔壁３７を介して受動側回転軸４０の一端側に配置される複数の受動側磁石３８と対向される構成となっている。すなわち、駆動側磁石３４が設けられている駆動側回転軸３２の他端側をマグネットカップリングのインナーとし、受動側磁石３８が設けられている受動側回転軸４０の一端側をマグネットカップリングのアウターとする。
The
駆動側磁石３４は、一端にタービン１４が設けられ、タービンと共に回転する駆動側回転軸３２の他端側の外周面に複数配置されている。受動側磁石３８は、駆動側磁石３４と非磁性体の隔壁３７を介して対向するように、受動側回転軸４０の一端に設けられる支持部材３６に複数配置される。マグネットカップリング３０は、先端側のタービン１４の回転出力を駆動側回転軸３６の他端側に配置される駆動側磁石３４と、受動側回転軸４０の先端側の支持部材３６に配置される受動側磁石３８との間に作用する伝達トルクを受動側回転軸４０に伝達する。そして、受動側回転軸４０の回転出力は、減速ギア４２、４４で減速されて、発電機側回転軸４６を介して、発電機１６に伝達される。本実施形態では、受動側回転軸４０は、減速ギア４２の減速ピニオン軸である。
The
なお、本実施形態では、マグネットカップリング３０は、駆動側回転軸３２の他端側に配置される駆動側磁石３４を、受動側磁石３８の配置される支持部材３６が隔壁３７を介して外から覆うイン・アウトタイプのものであるが、円盤状のディスクタイプのものでもよい。また、図２では、受動側回転軸４０は、減速ギア４２、４４、発電機側回転軸４６を介して、発電機１６に回転出力を減速させて伝達する構成となっているが、受動側回転軸４０の回転出力を発電機１６に直接伝達する構成としてもよい。
In this embodiment, the
本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステム１００は、不図示の排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定するためのシステムである。本実施形態では、排熱回収発電装置を停止後に、回転止め装置１８０が受動側回転軸４０を回転しないように固定して、タービン１４の端部１４ａに設けられるトルク負荷付与装置１５０が駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与する。なお、トルク負荷付与装置１５０、回転止め装置１８０の構成の詳細については、後述する。
A
また、本実施形態のシステム１００では、トルク負荷付与装置１５０でタービン１４を介して駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸側のインナーと受動側回転軸側のアウターとのねじれ角を測定するねじれ角測定部１０２が設けられている。本実施形態では、ねじれ角測定部１０２は、駆動側回転軸３２（タービン軸）と、受動側回転軸４０（減速機ピニオン軸）の軸外周の位相変位をワイヤー式変位センサ等で計測し、マグネットカップリング３０のねじれ角を計測する。ねじれ角測定部１０２は、トルク負荷付与装置１５０が取り付けられる駆動側回転軸３２の一部に設けられ、例えば、タービン軸の端部に取り付けられる。
Further, in the
本実施形態では、中央制御装置１１０がトルク負荷付与装置１５０で駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部１０２で測定したねじれ角に基づいて、許容トルクを判定する。そして、中央制御装置１１０は、その許容トルクに基づいてマグネットカップリング３０の磁力劣化度を判定する。中央制御装置１１０には、図１に示すように、トルク負荷制御部１１２と、許容トルク判定部１１４と、許容範囲設定部１１６とを備える。
In the present embodiment, the allowable torque is determined based on the torque load applied by the
トルク負荷制御部１１２は、トルク負荷付与装置１５０で駆動側回転軸３２に付与するトルク負荷の大きさを調整する。許容トルク判定部１１４は、トルク負荷付与装置１５０で駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部１０２で測定したねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定し、その時のねじれ角を定める。許容範囲設定部１１６は、マグネットカップリング３０が許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、伝達トルクの許容範囲を設定する。
The torque
なお、図１では、タービン１４の端部１４ａにトルク負荷付与装置１５０を取り付け、受動側回転軸４０の端部４０ａに回転止め装置１８０を取り付けているが、トルク負荷付与装置１５０、回転止め装置１８０の取り付け位置を逆にしてもよい。すなわち、タービン１４の端部１４ａに回転止め装置１８０を取り付け、受動側回転軸４０の端部４０ａにトルク負荷付与装置１５０を取り付けてもよい。すなわち、何れか一方に回転止め装置１８０を取り付け、何れか他方にトルク負荷付与装置１５０を取り付ければ、本実施形態の検査システム１００によるマグネットカップリング３０の磁力劣化度を検査できる。
In FIG. 1, the torque
次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルクの許容量測定方法を行うシステムに備わるトルク負荷付与装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本実施形態のマグネットカップリングの磁力劣化度の検査システムに備わるトルク負荷付与装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａから見た図である。なお、図２（ａ）では、トルク負荷付与装置の一部が断面図で示されている。 Next, the configuration of the torque load applying device provided in the system that performs the method for measuring the allowable amount of transmission torque of the magnet coupling according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a torque load applying device provided in the inspection system for the degree of magnetic force degradation of the magnet coupling according to the present embodiment, in which (a) is a front view and (b) is an A- in FIG. It is the figure seen from A. In FIG. 2A, a part of the torque load applying device is shown in a sectional view.
本実施形態では、トルク負荷付与装置１５０は、タービン１４の端部１４ａに取り付けられる。トルク負荷付与装置１５０は、図２（ａ）に示すように、ロックナット１５２と、負荷軸１５４と、レバー１５６と、トルク負荷フランジ１５８と、ブラケット１６０と、調整ボルト１６２と、支持軸受ケース１６４と、支持軸受１６６とを備える。
In the present embodiment, the torque
ロックナット１５２は、駆動側回転軸となるタービン回転軸４０の端部４０ａに固定される。負荷軸１５４は、ロックナット１５２と連結され、タービン１４の先端側の方向に延出する。レバー１５６は、タービン回転軸４０（駆動側回転軸）にトルク負荷を付与する機能を有し、負荷軸１５４の先端側に該負荷軸１５４と略鉛直方向に設けられる。トルク負荷フランジ１５８は、タービン１４の端部１４ａに取り付けられ、タービン１４の端部１４ａに対して、トルク負荷付与装置１００を固定する。ブラケット１６０は、トルク負荷フランジ１５８から先端側の方向に略鉛直方向に延出して設けられ、調整ボルト１６２を支持する。調整ボルト１６２は、ブラケット１６０に支持され、レバー１５６によるトルク負荷の大きさを調整する。支持軸受ケース１６４は、支持軸受１６６を介して、タービンロータに曲げモーメントが作用しないように負荷軸１５４を支持する。
The
トルク負荷付与装置１５０をこのような構成とすることにより、図２（ｂ）に示すように、調整ナット１６２ａ、１６２ｂをブラケット１６２ａ、１６２ｂに対して締めつけることによって、調整ナット１６２ａ、１６２ｂの先端がレバー１５６に押圧力Ｆ１、Ｆ２を付与する。調整ナット１６２ａ、１６２ｂからの押圧力Ｆ１、Ｆ２によって、レバー１５６を介して負荷軸１５４にトルク負荷が付与される。そして、負荷軸１５４を介して付与されるトルク負荷は、ロックナット１５２を介して駆動側回転軸４０に伝達される。このようにして、タービン１４の回転軸となる駆動側回転軸４０を介して、駆動側回転軸４０に所望の伝達トルクを加えることができ、最大トルク時におけるねじれ角θを測定することができる。
By configuring the torque
次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムに備わる回転止め装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図３は、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムに備わる回転止め装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂから見た図である。 Next, the configuration of the rotation stopping device provided in the system that performs the method for measuring the allowable transmission torque of the magnet coupling according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 3A and 3B are schematic configuration diagrams of a rotation stopping device provided in a system that performs a method for measuring a transmission torque allowable amount of a magnet coupling according to the present embodiment. FIG. 3A is a front view, and FIG. It is the figure seen from BB.
回転止め装置１８０は、受動側回転軸４０の端部４０ａに取り付けられる。本実施形態では、受動側回転軸４０は、伝達トルクを減速して発電機１６に伝達する減速機４２、４４のピニオン軸であり、回転止め装置１８０は、当該ピニオン軸に取り付けられる。回転止め装置１８０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、カウンターウェイト１８２と、回転止めフランジ１８４を備える。
The
カウンターウェイト１８２は、ピニオン軸４０の端部４０ａに取り付けられ、受動側回転軸４０を介して、マグネットカップリング３０との重量の釣り合いをとるために設けられる重りである。本実施形態では、カウンターウェイト１８２は、回転止めフランジ１８４に対してネジ１８６で固定されて取り付けられている。回転止めフランジ１８４は、カウンターウェイト１８２を覆うように設けられ、減速機４２、４４のハウジング１７０に対して、ネジ止め部１８８を介して固定されている。このようにして、本実施形態では、マグネットカップリングの伝達トルクの検査をする際に、回転止め装置１８０で減速機４２のピニオン軸４０が回らないように固定できる。このため、マグネットカップリング３０の伝達トルクの検査を容易に行えるようになる。
The
次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作について、図面を使用しながら説明する。図４は、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作を説明するフローチャートである。 Next, the operation of the method for measuring the allowable torque transmission torque of the magnet coupling according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the measuring method of the allowable torque transmission torque of the magnet coupling of this embodiment.
本実施形態の検査方法は、排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリング３０の伝達トルク許容範囲を測定するために使用される。まず、排熱回収発電装置の作動を停止後に、受動側回転軸となる減速機ピニオン軸４０の端部４０ａに回転止め装置１８０を取り付けて、回転しないように固定する（工程Ｓ１１）。次に、タービン１４の端部１４ａにトルク負荷付与装置１５０を装着して（工程Ｓ１２）、駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与する（工程Ｓ１３）。
The inspection method of this embodiment is used to measure the allowable transmission torque range of the
その後、トルク負荷付与工程Ｓ１３で駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を測定する（工程Ｓ１４）。本実施形態では、駆動側回転軸３２の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することによって、タービン軸３２と減速機ピニオン軸４０の位相を計測して、マグネットカップリング３０のねじれ角を計測する。
Thereafter, the torsion angle between the drive side
マグネットカップリング３０のねじれ角を計測したら、次に、トルク負荷付与装置１５０で付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部１０２で測定したねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する（工程Ｓ１５）。工程Ｓ１５では、マグネットカップリング３０の許容トルクを判定する際に、その許容トルクにおけるマグネットカップリング３０のねじれ角も求められる。
Once the torsion angle of the
工程Ｓ１５でマグネットカップリング３０の許容トルクが判定されたら、許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する（工程Ｓ１６）。本実施形態では、工程Ｓ１６で図５に示すように、駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷Ａ１と、当該トルク負荷Ａ１を付与したときのマグネットカップリング３０のねじれ角Ｂ１の関係が時系列でまとめられる。そして、トルクが最大値となる許容トルクのときのねじれ角の大きさを確認して、当該ねじれ角の大きさに基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する。
When the allowable torque of the
また、本実施形態では、図６に示すように、トルク付与を増加させるときのトルクとねじれ角との関係Ｃ１と、トルク付与を低減させるときのトルクとねじれ角との関係Ｄ１に基づいて、トルクが最大値となる許容トルクのときのねじれ角の大きさを確認する。図６に示す例では、トルクが最大値となる許容トルクが点Ｅ１のときであることがわかるので、点Ｅ１のときのねじれ角を確認して、許容トルク時のねじれ角の大きさを求める。 Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 6, based on the relationship C1 between the torque and the twist angle when increasing the torque application, and the relationship D1 between the torque and the twist angle when reducing the torque application, Check the torsional angle when the torque is the maximum allowable torque. In the example shown in FIG. 6, it can be seen that the allowable torque at which the torque reaches the maximum value is at the point E1, so the torsion angle at the point E1 is confirmed, and the magnitude of the torsion angle at the allowable torque is obtained. .
なお、本実施形態では、駆動側回転軸３２に配置される駆動側磁石３４の伝達トルクの許容量を測定しているが、駆動側磁石３４及び受動側磁石３８の少なくとも何れか一方の伝達トルクの許容量を設定すればよい。すなわち、受動側磁石３８のみの伝達トルクの許容量を測定することとしてもよく、また、駆動側磁石３４及び受動側磁石３８の双方の伝達トルクの許容量を設定することにしてもよい。
In this embodiment, the allowable amount of transmission torque of the
以上説明したように、本実施形態では、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態でマグネットカップリング３０の許容トルクを把握でき、その時のねじれ角の値を計測できる。このため、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態でマグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲の確認が容易となるので、より適切なマグネットカップリングの交換時期や運転条件の設定値を調べられる。すなわち、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態で、マグネットカップリング３０の特性計測が可能となるので、メンテナンスが容易となる。
As described above, in the present embodiment, the allowable torque of the
（第２の実施形態）
次に、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムの第２の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図７は、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムの第２の実施形態の概略構成図である。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the second embodiment of the system that performs the method of measuring the allowable transmission torque of the magnet coupling according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of a system that performs the method of measuring the allowable amount of transmission torque of the magnet coupling according to the present invention.
本実施形態では、マグネットカップリング２３０のねじれ角計測方法が第１の実施形態と異なる。すなわち、図７に示すシステム２００では、温度設定部２１８が温度調整部材となるリボンヒーター２２０を用いて、マグネットカップリング３０の周囲の温度を任意に設定する。そして、許容トルク判定部２１４は、トルク負荷、ねじれ角及び温度設定部２１８で設定した温度に基づいて、マグネットカップリング３０の許容トルクを判定する。
In the present embodiment, the method for measuring the twist angle of the magnet coupling 230 is different from that of the first embodiment. That is, in the
前述したように、マグネットカップリング３０を構成する駆動側磁石３４、受動側磁石３８は、温度上昇により磁力が低下し、許容トルクが低下する温度特性を有している。このため、本実施形態では、マグネットカップリング３０の温度特性を踏まえて、マグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定が容易に行えるようにしている。
As described above, the drive-
このように、本実施形態では、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態でマグネットカップリング３０の温度特性も踏まえた特性計測ができるので、当該温度特性を加味した上でマグネットカップリング３０の伝達トルク許容量の測定が容易に行える。このため、排熱回収発電装置に用いるマグネットカップリングにおいて、メンテナンス時に伝達トルクを確認し、交換時期及び伝達トルクの上限等の運転条件の設定値を容易に調べることができる。
As described above, in the present embodiment, since the temperature measurement of the
次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作について、図面を使用しながら説明する。図８は、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作を説明するフローチャートである。 Next, the operation of the method for measuring the allowable torque transmission torque of the magnet coupling according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the method for measuring the allowable torque for transmission torque of the magnet coupling according to this embodiment.
本実施形態の検査方法は、排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリング３０の伝達トルク許容量を測定するために使用される。まず、排熱回収発電装置の作動を停止後に、受動側回転軸となる減速機ピニオン軸４０の端部４０ａに回転止め装置２８０を取り付けて、回転しないように固定する（工程Ｓ２１）。次に、タービン１４の端部１４ａにトルク負荷付与装置２５０を装着してから（工程Ｓ２２）、リボンヒーターを駆動側回転軸３２に巻きつけることによって、マグネットカップリング３０の周辺温度を所望の温度に設定する（工程Ｓ２３）。そして、駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与する（工程Ｓ２４）。
The inspection method of the present embodiment is used to measure the allowable transmission torque of the
その後、工程Ｓ２４で駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を測定する（工程Ｓ２５）。本実施形態では、駆動側回転軸３２の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することによって、タービン軸３２と減速機ピニオン軸４０の位相を計測して、マグネットカップリング３０のねじれ角を計測する。
Thereafter, the torsion angle between the drive side
次に、トルク負荷付与装置２５０で付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部２０２で測定したねじれ角と、リボンヒーター２２０で設定したマグネットカップリング３０の温度に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する（工程Ｓ２６）。工程Ｓ２６では、マグネットカップリング３０の許容トルクを判定する際に、その許容トルクにおけるマグネットカップリング３０のねじれ角も求められる。
Next, based on the torque load applied by the torque
工程Ｓ２６でマグネットカップリング３０の許容トルクが判定されたら、許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する（工程Ｓ２７）。本実施形態では、工程Ｓ２７で図５に示すように、駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷Ａ１と、当該トルク負荷Ａ１を付与したときのマグネットカップリング３０のねじれ角Ｂ１の関係が時系列でまとめられる。そして、トルクが最大値となる許容トルクのときのねじれ角の大きさを確認して、当該ねじれ角の大きさに基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する。
If the allowable torque of the
なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although each embodiment of the present invention has been described in detail as described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. It will be possible. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、マグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステム、マグネットカップリングの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. In addition, the system for performing the method for measuring the allowable transmission torque of the magnet coupling, the configuration and operation of the magnet coupling are not limited to those described in the embodiments of the present invention, and various modifications can be made.
１４ タービン
１４ａ （タービンの）端部
１６ 発電機
３０ マグネットカップリング
３２ 駆動側回転軸（タービン軸）
３４ 駆動側磁石
３６ 支持部材
３７ 隔壁
３８ 受動側磁石
４０ 受動側回転軸（ピニオン軸）
４０ａ （受動側回転軸の）端部
４２、４４ 減速機
４６ 発電機側回転軸
５０ 流量調整部（流量調整バルブ）
１００、２００ システム
１０２、２０２ ねじれ角測定部（ワイヤー式変位センサ）
１１０、２１０ 中央制御装置
１１２、２１２ トルク負荷付与制御部
１１４、２１４ 許容トルク判定部
１１６、２１６ 許容範囲設定部
１２２、２２２ 記憶部
１５０、２５０ トルク負荷付与装置
１８０、２８０ 回転止め装置
２２０ リボンヒーター
14
34
100, 200 System 102, 202 Torsion angle measurement unit (wire displacement sensor)
110, 210
Claims (4)
前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか一方を回転しないように固定する工程と、
前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか他方から前記駆動側回転軸及び前記受動側回転軸の何れか一方にトルク負荷を付与する工程と、
前記駆動側回転軸又は前記受動側回転軸の何れかにトルク負荷を付与したときの前記駆動側回転軸と前記受動側回転軸とのねじれ角を測定する工程と、
前記トルク負荷及び前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する工程と、
前記許容トルクに到達するときの前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの許容範囲を設定する工程と、を含むことを特徴とするマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法。 A method for measuring a transmission torque allowable amount of a magnet coupling that transmits a rotational output of a turbine provided in an exhaust heat recovery power generator to a generator via a drive side rotary shaft and a passive side rotary shaft,
Fixing the end of the turbine or the end of the passive side rotation shaft so as not to rotate after stopping the exhaust heat recovery power generation device;
After stopping the exhaust heat recovery power generation device, a torque load is applied to either the drive-side rotary shaft or the passive-side rotary shaft from the other end of the turbine or the passive-side rotary shaft. Process,
Measuring a twist angle between the drive side rotary shaft and the passive side rotary shaft when a torque load is applied to either the drive side rotary shaft or the passive side rotary shaft;
Determining an allowable torque that is a maximum value of the transmission torque based on the torque load and the twist angle;
And a step of setting an allowable range of the transmission torque based on the torsion angle when the allowable torque is reached.
前記許容トルクを判定する工程では、前記トルク負荷、前記ねじれ角及び前記温度設定工程で設定した温度に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法。 Before applying the torque load, further comprising the step of setting a temperature around at least one of the drive-side magnet and the passive-side magnet to a desired temperature;
The step of determining the allowable torque determines an allowable torque that is a maximum value of the transmission torque, based on the torque load, the torsion angle, and the temperature set in the temperature setting step. Or the measuring method of the allowable torque of transmission torque of the magnet coupling of 2.
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| CN115493837A (en) * | 2022-10-13 | 2022-12-20 | 北京航空航天大学 | Shafting characteristic research mechanism of three-degree-of-freedom controllable rigidity permanent magnet eddy coupling |
| CN116952437A (en) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 航天泰心科技有限公司 | Motor torque measuring device |
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| CN115493837B (en) * | 2022-10-13 | 2024-05-10 | 北京航空航天大学 | Three-degree-of-freedom rigidity-controllable permanent magnet eddy current coupler shafting characteristic research mechanism |
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