JP2980465B2 - 偏心量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばタービン発電機
の車軸の偏心量を測定する偏心量測定装置に係り、特に
偏心量の中心がずれた場合においても、正確にしかも最
少時間で偏心量を測定し得るようにした偏心量測定装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用発電システムおよび自家
発電システムにおいては、タービン車軸の偏心量を監視
する装置が用いられている。

【０００３】すなわち、タービン発電機は、蒸気でター
ビンを回転させ、タービンの回転で発電機を回して電気
を得ている。タービン発電機を回転させて、定格回転数
まで上昇させる前段階では、タービン車軸の軸の曲が
り、つまり偏心量を測定し、この偏心量がある一定値に
なるまでターニング（２〜３回転でタービン車軸を回転
させ、車軸の曲がりを小さくさせる）状態を継続し、偏
心量がある一定値になってから回転上昇させている。こ
の場合、偏心量の測定には、非接触式変位計が使用さ
れ、この変位計の出力のＰＥＡＫ ＴＯ ＰＥＡＫを捕
らえて、車軸の偏心量を求めている。図３は、この種の
従来の偏心量測定装置の構成例を示すブロック図であ
る。

【０００４】図３において、タービン車軸２１に対向し
て取付けられた偏心検出器２２からの出力信号（偏心
量）を、バッファ２３により受けてインピーダンス変換
した後、ＰＥＡＫ ＴＯ ＰＥＡＫ検出演算回路２４の
正側ピーク値ホールド回路２４Ａにより、タービン車軸
２１の偏心量の正側ピークホールド値をホールドする。

【０００５】次に、ＰＥＡＫ ＴＯ ＰＥＡＫ検出演算
回路２４の差動増幅部２４Ｂにより、入力信号の反転し
た信号と先にホールドした正側のピーク値とを加算し、
入力信号のＰＥＡＫ ＴＯ ＰＥＡＫ信号を、次段のＰ
ＥＡＫ ＴＯ ＰＥＡＫホールド回路２４Ｃによりホー
ルドする。

【０００６】このピークホールド値は、一定時間でリセ
ットする回路とホールド回路２５に対し、ＰＥＡＫ Ｔ
Ｏ ＰＥＡＫ値をホールドさせるために一定時間毎にス
イッチを“ＯＮ”させるためのリセット・ホールドクロ
ック生成回路２６により、一定周期毎にリセットとホー
ルド値出力を繰り返すように構成されている。

【０００７】この場合、リセット周期は、タービン車軸
２１のターニングの周期によって一定時間が決められて
おり、この時間はターニング時の信号波形のＰＥＡＫ
ＴＯＰＥＡＫが必ず２回くるように設定されている。こ
れは、リセットパルスが回転数と同期していないため、
信号波形の途中でリセットがされた時でも、必ずＰＥＡ
Ｋ ＴＯ ＰＥＡＫを検出演算するように考慮したもの
である。

【０００８】次に、ゼロースパン調整回路２７により、
ホールド回路２５のホールド値を所定の出力信号となる
ようにゼロ−スパン調整し、さらにＶ／Ｉ変換回路２８
により、ゼロースパン調整した信号を外部計器の操作信
号に変換する。

【０００９】ところで、このような偏心量測定装置にお
いて、タービン車軸２１のターニング中の偏心検出器２
２からの出力信号は、概ね正弦波に近い繰り返し波形と
なっている。

【００１０】すなわち、偏心検出器２２からの入力信号
を、バッファ２３で受けてインピーダンス変換した後、
正側ピークホールド回路２４Ａで正側のピーク値をホー
ルドする。次に、差動増幅部２４Ｂで入力信号の反転し
た信号、すなわち負側のピーク値を加算することで、入
力信号のＰＥＡＫ ＴＯ ＰＥＡＫ値を次段のＰＥＡＫ
ＴＯ ＰＥＡＫホールド回路２４Ｃでホールドするよ
うになっている。

【００１１】しかしながら、偏心検出器２２は、タービ
ン車軸２１と一定のギャップを持って取付けられている
が、取付ギャップが階段状の変化をして、偏心量の中心
がずれた時は、偏心検出器２２の出力信号の中心も階段
状の変化をする。

【００１２】すなわち、正弦波状の偏心量出力の中心が
階段状に変化し、ＰＥＡＫ ＴＯＰＥＡＫ検出演算回路
２４はこの階段状の変化をとらえ、リセットがかかる次
の周期まで実際の偏心量よりも高目の偏心量を出力する
という問題がある。

【００１３】この場合、偏心量測定装置としては、この
階段状の変化も一種の偏心量であるため、とらえること
が正しいと考えるが、タービン車軸２１の中心のずれ
は、回転上昇前段階の動きとしては何んら問題がないた
め、一定時間高目の出力をし、タービンが起動できない
状態は、非常に問題となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
偏心量測定装置においては、偏心検出器の取付ギャップ
が階段状の変化をして、車軸の偏心量の中心がずれた場
合には、車軸の偏心量を正確に測定することができない
という問題があった。

【００１５】本発明の目的は、車軸の偏心量の中心がず
れた場合においても、正確にしかも最少時間で偏心量を
測定することが可能な極めて信頼性の高い偏心量測定装
置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、被監視対象である車軸の偏心量を測定
する偏心量測定装置において、車軸に対向して設けら
れ、当該車軸の偏心量を検出する偏心検出手段と、偏心
検出手段により検出された偏心量に基づいて偏心量最大
振幅値を検出演算し、かつ相互に異なるタイミングで所
定周期毎にサンプルホールドする第１および第２の偏心
量最大振幅値検出演算ホールド手段と、各々の偏心量最
大振幅値検出演算ホールド手段のホールド値をある一定
時間毎にそれぞれホールドする第１および第２のホール
ド手段と、各々の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手
段のサンプルホールド周期が車軸の回転数に同期するよ
うに、偏心検出手段により検出された偏心量に基づいて
動作し、各々の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段
のサンプルホールド信号を生成すると共に、各々のホー
ルド手段のホールド信号を生成するサンプルホールド信
号生成手段と、２つの偏心量最大振幅値検出演算ホール
ド手段による各ホールド値のうち低い方のホールド値を
選択し外部に出力する低ホールド値選択手段と備えて成
り、サンプルホールド信号生成手段は、サンプルホール
ド周期が各々の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段
において全く逆のタイミングで動作するようにサンプル
ホールド信号を生成すると共に、各々の偏心量最大振幅
値検出演算ホールド手段がサンプルする直前にホールド
するようにホールド信号を生成するようにしている。

【００１７】ここで、特に上記サンプルホールド信号生
成手段としては、偏心検出手段により検出された偏心量
を入力とし、車軸の１回転に１回のゼロクロス点で動作
する第１のフリップフロップ回路と、この第１のフリッ
プフロップ回路からの出力信号を入力とし、車軸の２回
転に１回の周期で動作する第２のフリップフロップ回路
と、この第２のフリップフロップ回路の出力信号をそれ
ぞれ遅延させる第１および第２のフィルタと、この第１
および第２のフィルタの出力信号と第２のフリップフロ
ップ回路の出力信号との論理積をそれぞれとり、第１お
よび第２の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段のサ
ンプルホールド信号として出力する第１および第２の論
理積回路と、この第１および第２の論理積回路の出力信
号と第１および第２のフィルタの出力信号との排他的論
理和をとり、第１および第２のホールド手段のホールド
信号として出力する第１および第２の排他的論理和回路
とからなる。

【００１８】

【作用】従って、本発明の偏心量測定装置においては、
被監視対象である車軸のある一定の偏心量を、２つの偏
心量最大振幅値検出演算ホールド手段にて相互に異なる
タイミングで所定周期毎に、すなわち互いに逆の周期で
サンプルホールドし、各ホールド値のうち常に低い値の
方を正しいホールド値として選択して出力することによ
り、偏心検出手段の取付ギャップが階段状の変化をし、
車軸のずれが発生して高目の偏心量をホールドしても、
高目の出力は外部に対して出力されず、正常な偏心量を
出力し続けることができる。

【００１９】また、２つの偏心量最大振幅値検出演算ホ
ールド手段のサンプル信号、および２つのホールド手段
のホールド信号は、偏心検出手段の出力信号である偏心
量に基づいて生成していることにより、車軸の回転数に
同期した偏心量の測定ができ、最少時間での偏心量測定
と偏心量出力ができる。以上により、車軸の偏心量の中
心がずれた場合においても、正確にしかも最少時間で偏
心量を測定することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明による偏心量測定装置の全
体構成例を示すブロック図である。すなわち、本実施例
の偏心量測定装置は、図１に示すように、被監視対象で
あるタービン車軸１と対向して一定のギャップを持って
取付けられた偏心検出器２と、バッファ３と、第１，第
２の正側ピーク値ホールド回路４Ａ，５Ａ、第１，第２
の差動増幅部４Ｂ，５Ｂ、第１，第２の偏心量最大振幅
値（以下、Ｐ−Ｐと称する）ホールド回路４Ｃ，５Ｃよ
りなる第１，第２のＰ−Ｐ検出演算ホールド回路４，５
と、第１，第２のホールド回路６，７と、低ホールド値
選択回路８と、ゼロースパン調整回路９と、Ｖ／Ｉ変換
回路１０と、サンプルホールド信号生成手段であるリセ
ット・ホールドクロック生成回路１１とから構成してい
る。ここで、偏心検出器２は、タービン車軸１の偏心量
を検出するものである。また、バッファ３は、偏心検出
器２により検出された偏心量信号ａをインピーダンス変
換し出力するものである。一方、第１，第２の正側ピー
ク値ホールド回路４Ａ，５Ａは、バッファ３の出力信号
を入力とし、その正側のピークホールド値をホールドす
るものである。

【００２２】また、第１，第２の差動増幅部４Ｂ，５Ｂ
は、第１，第２の正側ピーク値ホールド回路４Ａ，５Ａ
の出力信号の反転した信号と、先にホールドした正側の
ピーク値とを加算してＰ−Ｐを検出演算するものであ
る。さらに、第１，第２のＰ−Ｐホールド回路４Ｃ，５
Ｃは、第１，第２の差動増幅部４Ｂ，５ＢのＰ−Ｐをサ
ンプルホールドするものである。

【００２３】一方、第１，第２のホールド回路６，７
は、第１，第２のＰ−Ｐホールド回路４Ｃ，５Ｃのホー
ルド値ｌ，ｍをある一定時間毎に外部出力信号用として
ホールドするものである。また、低ホールド値選択回路
８は、第１，第２のホールド回路６，７による各ホール
ド値ｎ，ｐのうち、低い方のホールド値を選択して出力
するものである。さらに、ゼロースパン調整回路９は、
低ホールド値選択回路８の出力値ｑを所定の出力信号と
なるようにゼロ−スパン調整するものである。さらにま
た、Ｖ／Ｉ変換回路１０は、ゼロースパン調整回路９の
出力信号を外部計器の操作信号に変換して出力するもの
である。

【００２４】一方、リセット・ホールドクロック生成回
路１１は、偏心検出器２の出力信号ａを基準にして動作
し、第１，第２のＰ−Ｐ検出演算ホールド回路４，５の
サンプルホールド周期がタービン車軸１の回転数に同期
するように、第１，第２のＰ−Ｐ検出演算ホールド回路
４，５の第１，第２の正側ピーク値ホールド回路４Ａ，
５Ａおよび第１，第２のＰ−Ｐホールド回路４Ｃ，５Ｃ
のサンプルホールド信号ｄ，ｈを生成すると共に、第
１，第２のホールド回路６，７のホールド信号、すなわ
ち第１，第２の信号通過スイッチ６Ａ，７Ａのオン／オ
フを行なう信号ｆ，ｋを生成するものである。

【００２５】ここで、リセット・ホールドクロック生成
回路１１は、上記サンプルホールド周期が第１，第２の
Ｐ−Ｐ検出演算ホールド回路４，５において相互に異な
るタイミングで所定周期毎に、すなわち全く逆のタイミ
ングで動作するようにサンプルホールド信号を生成する
と共に、第１，第２のＰ−Ｐ検出演算ホールド回路４，
５がサンプルする直前にホールドするように第１，第２
のホールド回路６，７のホールド信号を生成するように
なっている。

【００２６】すなわち、リセット・ホールドクロック生
成回路１１は、図１に示すように、バッファ３の出力信
号を入力とし、タービン車軸１の１回転に１回のゼロク
ロス点で動作する第１のフリップフロップ回路１１Ａ
と、この第１のフリップフロップ回路１１Ａからの出力
信号を入力とし、タービン車軸１の２回転に１回の周期
で動作する第２のフリップフロップ回路１１Ｂと、この
第２のフリップフロップ回路１１Ｂの出力信号をそれぞ
れ遅延させる第１，第２のフィルタ１１Ｃ，１１Ｄと、
この第１，第２のフィルタ１１Ｃ，１１Ｄの出力信号
と、第２のフリップフロップ回路１１Ｂの出力信号との
論理積をそれぞれとり、第１，第２の正側ピーク値ホー
ルド回路４Ａ，５Ａおよび第１，第２のＰ−Ｐホールド
回路４Ｃ，５Ｃのサンプルホールド信号として出力する
第１，第２の論理積（ＡＮＤ）回路１１Ｅ，１１Ｆと、
この第１，第２の論理積回路１１Ｅ，１１Ｆの出力信号
と、第１，第２のフィルタ１１Ｃ，１１Ｄの出力信号と
の排他的論理和をとり、第１，第２のホールド回路６，
７のホールド信号として出力する第１，第２の排他的論
理和回路１１Ｇ，１１Ｈとからなっている。次に、以上
のように構成した本実施例の偏心量測定装置の動作につ
いて、図２に示すタイムチャートを用いて説明する。

【００２７】図１において、第１，第２のＰ−Ｐ検出演
算ホールド回路４，５における第１，第２の正側ピーク
ホールド回路４Ａ，５Ａでは、偏心検出器２からの出力
信号ａを受けて、その正側のピーク値がホールドされ
る。次に、第１，第２の差動増幅部４Ｂ，５Ｂでは、第
１，第２の正側ピークホールド回路４Ａ，５Ａからの出
力信号の反転した信号と、先にホールドした正側ピーク
値とを加算してＰ−Ｐが検出演算された後、第１，第２
のＰ−Ｐホールド回路４Ｃ，５ＣでＰ−Ｐがホールドさ
れる。

【００２８】一方、リセット・ホールドクロック生成回
路１１からは、第１，第２のＰ−Ｐ検出演算ホールド回
路４，５のＰ−Ｐリセット／ホールドと、第１，第２の
ホールド回路６，７に接続された第１，第２の信号通過
スイッチ６Ａ，７Ａのオン／オフを行なう信号ｄ，ｈと
ｆ，ｋが出力される。

【００２９】すなわち、このリセット・ホールドクロッ
ク回路１１は、偏心検出器２からの出力信号ａで動作
し、タービン車軸１の１回転に１回のゼロクロス点で、
第１のフリップフロップ回路１１Ａが動作する。また、
この第１のフリップフロップ回路１１Ａの出力信号は第
２のフリップフロップ回路１１Ｂに入力され、２回転に
１回の周期でリセットとホールド回路が動作する。

【００３０】そして、この第２のフリップフロップ回路
１１Ｂの出力信号は第１，第２のフィルタ１１Ｃ，１１
Ｄで遅延され、この遅延した第１，第２のフィルタ１１
Ｃ，１１Ｄの出力信号と第２のフリップフロップ回路１
１Ｂの出力信号は、第１，第２の論理積回路１１Ｅ，１
１Ｆで論理積（ＡＮＤ）がとられることにより、第１，
第２のＰ−Ｐホールド回路４，５のリセット・ホールド
信号として得られる。さらに、第１，第２の論理積回路
１１Ｅ，１１Ｆの出力信号と遅延した第１，第２のフィ
ルタ１１Ｃ，１１Ｄの出力信号は、第１，第２の排他的
論理和回路１１Ｇ，１１Ｈで排他的論理和がとられるこ
とにより、第１，第２のホールド回路６，７のホールド
信号として得られる。

【００３１】この場合、第２のＰ−Ｐホールド回路５の
リセット・ホールド信号は、第１のＰ−Ｐホールド回路
４のリセット・ホールド信号と全く逆の周期でリセット
・ホールドが動作するように得られる。すなわち、第１
のＰ−Ｐホールド回路４がホールドしている時は第２の
Ｐ−Ｐホールド回路５はリセット（サンプル）されてお
り、また逆に、第２のＰ−Ｐホールド回路５がホールド
している時は、第１のＰ−Ｐホールド回路４はリセット
（サンプル）されており、お互いに異なるタイミングで
Ｐ−Ｐが検出演算される。

【００３２】次に、この第１，第２のホールド回路６，
７で得られたホールド値ｌ，ｍは、低ホールド値選択回
路８にてその低い方のホールド値が選択され、またゼロ
ースパン調整回路９にて所定の出力信号となるようにゼ
ロ−スパン調整され、さらにＶ／Ｉ変換回路１０にて外
部計器の操作信号に変換して出力される。

【００３３】上述したように、本実施例の偏心量測定装
置においては、タービン車軸１のある一定の偏心量を、
２つのＰ−Ｐホールド回路４，５により互いに逆の周期
でサンプルホールドし、常に低い値のホールド値を選択
するようにしているため、タービン車軸１のずれが発生
して、高目の偏心量をホールドしても高目の出力は外部
に対して送出されず、正確な偏心量を送出し続けること
が可能となる。

【００３４】また、リセット・ホールド信号を、偏心検
出器２の出力信号を基準として生成するようにしている
ため、タービン車軸１の回転数に同期した偏心量の測定
を行なうことができ、最少時間で偏心量測定を行なうこ
とが可能となる。以上により、タービン車軸１の偏心量
の中心がずれた場合においても、正確にしかも最少時間
で偏心量を測定することができる。尚、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、次のようにしても同様
に実施できるものである。

【００３５】（ａ）上記実施例においては、リセット・
ホールドクロック生成回路１１を、２つのフリップフロ
ップ回路１１Ａ，１１Ｂ、２つのフィルタ１１Ｃ，１１
Ｄ、２つの論理積（ＡＮＤ）回路１１Ｅ，１１Ｆ、２つ
の排他的論理和回路１１Ｇ，１１Ｈにより構成する場合
について説明したが、何んらこれに限られるものではな
いことは言うまでもない。

【００３６】（ｂ）上記実施例において、第１，第２の
Ｐ−Ｐ検出演算ホールド回路４，５、および第１，第２
のホールド回路６，７としては、前述した回路構成に限
られるものではないことは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
監視対象である車軸のある一定の偏心量を、２つの偏心
量最大振幅値検出演算ホールド手段にて互いに逆の周期
でサンプルホールドし、各ホールド値のうち常に低い値
のホールド値を選択して出力するようにしたので、車軸
の偏心量の中心がずれた場合においても、正確にしかも
最少時間で偏心量を測定することが可能な極めて信頼性
の高い偏心量測定装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による偏心量測定装置の一実施例を示す
ブロック図。

【図２】同実施例における動作を説明するためのタイム
チャート図。

【図３】従来の偏心量測定装置の構成例を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…タービン車軸、２…偏心検出器、３…バッファ、
４，５…第１，第２のＰ−Ｐ検出演算ホールド回路、４
Ａ，５Ａ…第１，第２の正側ピーク値ホールド回路、４
Ｂ，５Ｂ…第１，第２の差動増幅部、４Ｃ，５Ｃ…第
１，第２のＰ−Ｐホールド回路、６，７…第１，第２の
ホールド回路、８…低ホールド値選択回路、９…ゼロー
スパン調整回路、１０…Ｖ／Ｉ変換回路、１１…リセッ
ト・ホールドクロック生成回路、１１Ａ…第１のフリッ
プフロップ回路、１１Ｂ…第２のフリップフロップ回
路、１１Ｃ，１１Ｄ…第１，第２のフィルタ、１１Ｅ，
１１Ｆ…第１，第２の論理積（ＡＮＤ）回路、１１Ｇ，
１１Ｈ…第１，第２の排他的論理和回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被監視対象である車軸の偏心量を測定す
   る偏心量測定装置において、 前記車軸に対向して設けられ、当該車軸の偏心量を検出
   する偏心検出手段と、 前記偏心検出手段により検出された偏心量に基づいて偏
   心量最大振幅値を検出演算し、かつ相互に異なるタイミ
   ングで所定周期毎にサンプルホールドする第１および第
   ２の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段と、 前記各々の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段のホ
   ールド値をある一定時間毎にそれぞれホールドする第１
   および第２のホールド手段と、 前記各々の偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段のサ
   ンプルホールド周期が前記車軸の回転数に同期するよう
   に、前記偏心検出手段により検出された偏心量に基づい
   て動作し、前記各々の偏心量最大振幅値検出演算ホール
   ド手段のサンプルホールド信号を生成すると共に、前記
   各々のホールド手段のホールド信号を生成するサンプル
   ホールド信号生成手段と、 前記２つの偏心量最大振幅値検出演算ホールド手段によ
   る各ホールド値のうち低い方のホールド値を選択し外部
   に出力する低ホールド値選択手段と備えて成り、 前記サンプルホールド信号生成手段は、前記サンプルホ
   ールド周期が前記各々の偏心量最大振幅値検出演算ホー
   ルド手段において全く逆のタイミングで動作するように
   サンプルホールド信号を生成すると共に、前記各々の偏
   心量最大振幅値検出演算ホールド手段がサンプルする直
   前にホールドするようにホールド信号を生成するように
   したことを特徴とする偏心量測定装置。
2. 【請求項２】 前記サンプルホールド信号生成手段とし
   ては、 前記偏心検出手段により検出された偏心量を入力とし、
   前記車軸の１回転に１回のゼロクロス点で動作する第１
   のフリップフロップ回路と、 この第１のフリップフロップ回路からの出力信号を入力
   とし、前記車軸の２回転に１回の周期で動作する第２の
   フリップフロップ回路と、 この第２のフリップフロップ回路の出力信号をそれぞれ
   遅延させる第１および第２のフィルタと、 この第１および第２のフィルタの出力信号と前記第２の
   フリップフロップ回路の出力信号との論理積をそれぞれ
   とり、前記第１および第２の偏心量最大振幅値検出演算
   ホールド手段のサンプルホールド信号として出力する第
   １および第２の論理積回路と、 この第１および第２の論理積回路の出力信号と第１およ
   び第２のフィルタの出力信号との排他的論理和をとり、
   前記第１および第２のホールド手段のホールド信号とし
   て出力する第１および第２の排他的論理和回路とからな
   ることを特徴とする請求項１に記載の偏心量測定装置。