JP6468511B2

JP6468511B2 - Vibration detection device, rotating machine, vibration detection method and program

Info

Publication number: JP6468511B2
Application number: JP2014226362A
Authority: JP
Inventors: 森　一石; 一石森; 大山　宏治; 宏治大山
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-11-06
Also published as: JP2016090442A

Description

本発明は、振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a vibration detection device, a rotating machine, a vibration detection method, and a program.

蒸気タービン等において、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の振動を、ケーシング側に配列した複数のセンサを用いて把握する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、動翼の先端面がセンサを通過する際に検出される検出信号（パルス信号）から、通過タイミングの時間軸上のずれを計測することで、回転中の動翼に生じている振動の度合い（振幅）を把握することができる。 In a steam turbine or the like, there has been proposed a technique for grasping vibration of a moving blade rotating around a rotation axis of a rotor by using a plurality of sensors arranged on the casing side (see, for example, Patent Document 1). In this case, the vibration generated in the rotating rotor blade is measured by measuring the deviation on the time axis of the passage timing from the detection signal (pulse signal) detected when the tip surface of the rotor blade passes the sensor. Can be grasped.

特開２００１−１６５０８９号公報JP 2001-165089 A

上述の複数のセンサは周方向に回転する動翼の通過を検出することから、その通過タイミングに基づいて動翼の周方向の振動の度合い（振幅）を観測することができる。しかしながら、動翼の先端面の外縁は、周方向（通過方向）に対し傾斜する形状を有している。そうすると、動翼が回転軸線方向にも振動していた場合において、当該回転軸線方向の検出点のずれが、センサに対する周方向の通過タイミングのずれを生じさせる。即ち、センサの検出信号に基づいて取得した振幅は、実際には周方向の振動成分と回転軸線方向の振動成分とが混合されたものとなり、そのため、動翼の振動の態様を正確に把握することができなかった。 Since the plurality of sensors described above detect the passage of the moving blade rotating in the circumferential direction, the degree (amplitude) of the vibration in the circumferential direction of the moving blade can be observed based on the passage timing. However, the outer edge of the tip surface of the rotor blade has a shape that is inclined with respect to the circumferential direction (passing direction). Then, when the moving blade is also vibrating in the direction of the rotation axis, the deviation of the detection point in the direction of the rotation axis causes a deviation in the passage timing in the circumferential direction with respect to the sensor. In other words, the amplitude acquired based on the detection signal of the sensor is actually a mixture of the vibration component in the circumferential direction and the vibration component in the rotation axis direction, and therefore accurately grasps the vibration mode of the moving blade. I couldn't.

本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibration detection device, a rotating machine, a vibration detection method, and a program that can accurately grasp the mode of vibration generated in a moving blade. .

本発明の一態様は、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じた前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部と、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部と、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得部と、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得部と、前記傾斜取得部が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得部が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得部が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得部と、を備える振動検出装置である。 In one aspect of the present invention, detection points at the outer edge of the tip surface are arranged in the circumferential direction in the stationary portion so as to face the tip surface of the rotor blade rotating around the rotation axis of the rotor, and according to the rotation of the rotor blade A tip detection signal input unit that receives input of detection signals from a plurality of tip sensors that detect the passage of the blade, and acquires an observed vibration waveform corresponding to the vibration of the moving blades based on the detection signals from the plurality of tip sensors An observation vibration waveform acquisition unit, an inclination acquisition unit for acquiring a degree of inclination of the outer edge of the tip surface at the detection point with respect to the rotation axis direction, an amplitude of the moving blade in the rotation axis direction, and the circumference of the moving blade An amplitude ratio acquisition unit that acquires an amplitude ratio that is a ratio to a direction amplitude, the degree of inclination acquired by the inclination acquisition unit, the amplitude ratio acquired by the amplitude ratio acquisition unit, and the observation vibration waveform acquisition Department takes And the observation vibration waveform, based on a vibration detection device and a real oscillation waveform acquisition unit that acquires an actual vibration waveform indicating the actual vibration of the circumferential direction of the rotor blade.

また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記実振動波形取得部が、前記傾斜の度合いと前記振幅比とに基づいて算出される補正係数を、前記観測振動波形に乗じることによって前記実振動波形を取得する。 According to another aspect of the present invention, in the above-described vibration detection device, the actual vibration waveform acquisition unit multiplies the observed vibration waveform by a correction coefficient calculated based on the degree of inclination and the amplitude ratio. To obtain the actual vibration waveform.

また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置を検出する基端センサから検出信号の入力を受け付ける基端検出信号入力部と、前記基端センサからの前記検出信号に基づいて、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置と、前記検出点における前記傾斜の度合いと、の対応関係が規定された対応情報から、前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する傾斜特定部と、を備える。 Further, according to one aspect of the present invention, in the above-described vibration detection device, the inclination acquisition unit receives a detection signal input from a proximal sensor that detects a position in the rotation axis direction at the proximal end of the moving blade. Based on the detection signal input unit and the detection signal from the base end sensor, a correspondence relationship between the position in the rotation axis direction at the base end of the moving blade and the degree of inclination at the detection point is defined. An inclination specifying unit that specifies the degree of inclination at the detection point from the correspondence information.

また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記先端センサが通過を検出する前記検出点を撮影可能に取り付けられた撮影部から撮像データの入力を受け付ける撮像データ入力部と、前記撮影部によって取得された前記検出点を含む撮像データに基づいて前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する撮像データ解析部と、を備える。 According to another aspect of the present invention, in the above-described vibration detection device, the tilt acquisition unit receives an input of imaging data from an imaging unit that is attached so that the detection point at which the tip sensor detects passage can be imaged. A data input unit; and an imaging data analysis unit that specifies the degree of inclination at the detection point based on imaging data including the detection point acquired by the imaging unit.

また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第１検出点の通過を検出する第１先端センサからの検出信号と、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第２検出点の通過を検出する第２先端センサからの検出信号と、の入力を受け付ける副検出信号入力部と、前記第１検出点及び前記第２検出点の前記回転軸線方向における間隔と、前記第１検出点の通過の検出時刻及び前記第２検出点の通過の検出時刻の差分と、に基づいて、前記第１検出点における傾斜の度合いを特定する検出信号解析部と、を備える。 According to another aspect of the present invention, in the above-described vibration detection device, the inclination acquisition unit is the tip sensor, and the first tip sensor detects the passage of the first detection point at the outer edge of the tip surface. A sub-detection signal input unit that receives an input of a detection signal and a detection signal from the second tip sensor that detects passage of a second detection point at an outer edge of the tip surface; The first detection based on an interval between the detection point and the second detection point in the rotation axis direction and a difference between a detection time of passage of the first detection point and a detection time of passage of the second detection point. A detection signal analysis unit that specifies the degree of inclination at the point.

また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、上述の振動検出装置と、複数の前記先端センサと、前記動翼と、を備える回転機械である。 Another embodiment of the present invention is a rotary machine including the above-described vibration detection device, the plurality of tip sensors, and the moving blade in the above-described vibration detection device.

また、本発明の一態様は、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付けるステップと、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を算出するステップと、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得するステップと、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得するステップと、前記傾斜の度合いと、前記振幅比と、前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得するステップと、を有する振動検出方法である。 Also, one aspect of the present invention is arranged in the circumferential direction in the stationary portion so as to face the tip surface of the moving blade rotating around the rotation axis of the rotor, and at the outer edge of the tip surface according to the rotation of the moving blade. Receiving detection signal inputs from a plurality of tip sensors that detect passage of detection points; calculating an observed vibration waveform corresponding to the vibration of the moving blade based on the detection signals from the plurality of tip sensors; , A step of obtaining the degree of inclination of the outer edge of the tip surface at the detection point with respect to the rotation axis direction, and the ratio of the amplitude of the moving blade in the rotation axis direction and the amplitude of the moving blade in the circumferential direction. Based on the step of acquiring the amplitude ratio, the degree of inclination, the amplitude ratio, and the observed vibration waveform, a step of acquiring an actual vibration waveform indicating actual vibration in the circumferential direction of the moving blade. When a vibration detection method with.

また、本発明の一態様は、振動検出装置のコンピュータを、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力手段、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得手段、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得手段、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得手段、前記傾斜取得手段が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得手段が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得手段が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得手段、として機能させるプログラムである。 According to another aspect of the present invention, the computer of the vibration detection device is arranged in the circumferential direction in the stationary portion so as to face the tip surface of the moving blade that rotates about the rotation axis of the rotor, and is adapted to the rotation of the moving blade. Tip detection signal input means for receiving input of detection signals from a plurality of tip sensors for detecting passage of detection points at the outer edge of the tip surface, and the vibration of the moving blades based on the detection signals from the plurality of tip sensors. Observation vibration waveform acquisition means for acquiring the corresponding observation vibration waveform, inclination acquisition means for acquiring the degree of inclination of the outer edge of the tip surface at the detection point with respect to the rotation axis direction, and the amplitude of the rotor blade in the rotation axis direction; Amplitude ratio acquisition means for acquiring an amplitude ratio that is a ratio with the circumferential amplitude of the rotor blade, the degree of inclination acquired by the inclination acquisition means, and the amplitude ratio acquisition means acquired Based on the amplitude ratio and the observed vibration waveform obtained by the observed vibration waveform obtaining means, an actual vibration waveform obtaining means for obtaining an actual vibration waveform indicating the actual vibration in the circumferential direction of the moving blade, It is a program that makes it work.

上述の振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムによれば、動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる。 According to the above-described vibration detection device, rotating machine, vibration detection method, and program, it is possible to accurately grasp the mode of vibration generated in the moving blade.

第１の実施形態に係る蒸気タービンの概要を示す図である。It is a figure showing the outline of the steam turbine concerning a 1st embodiment. 第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第１の図である。It is the 1st figure showing the structure of the steam turbine concerning a 1st embodiment. 第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the structure of the steam turbine which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第３の図である。It is a 3rd figure which shows the structure of the steam turbine which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the vibration detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第１の図である。It is a 1st figure explaining the function of the observation vibration waveform acquisition part which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第２の図である。It is a 2nd figure explaining the function of the observation vibration waveform acquisition part which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る傾斜取得部の機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of the inclination acquisition part which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る実振動波形取得部の機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of the real vibration waveform acquisition part which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the steam turbine which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the vibration detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the steam turbine which concerns on 3rd Embodiment. 第３の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the vibration detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る蒸気タービンについて、図１から図９を参照しながら詳細に説明する。 <First Embodiment>
Hereinafter, the steam turbine according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.

［蒸気タービンの構造］
図１は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの概要を示す図である。
回転機械の一態様である蒸気タービン１は、図１に示すように、流入する蒸気Ａを動力源として回転軸線Ｏ回りに回転駆動するロータ２と、ロータ２全体を包んで車室を形成するケーシング３（静止部）と、を備えている。
ロータ２の外周には、径方向に延びる動翼２０が複数設けられている。複数の動翼２０は、ロータ２と一体に回転軸線Ｏ回りに回転する。また、ケーシング３の内壁面には、動翼２０と交互に配されるように、複数の静翼３０が取り付けられている。 [Structure of steam turbine]
FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a steam turbine according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, a steam turbine 1 that is an embodiment of a rotating machine forms a casing by enclosing a rotor 2 that rotates around a rotation axis O using an inflowing steam A as a power source, and the entire rotor 2. A casing 3 (stationary portion).
A plurality of moving blades 20 extending in the radial direction are provided on the outer periphery of the rotor 2. The plurality of moving blades 20 rotate around the rotation axis O together with the rotor 2. A plurality of stationary blades 30 are attached to the inner wall surface of the casing 3 so as to be alternately arranged with the moving blades 20.

ケーシング３の内壁面には、ロータ２に設けられた動翼２０の各々に対応する複数の先端センサＳ１が設けられている。先端センサＳ１は、動翼２０の回転に応じた先端面の外縁における検出点の通過を検出する。 A plurality of tip sensors S 1 corresponding to the moving blades 20 provided on the rotor 2 are provided on the inner wall surface of the casing 3. The tip sensor S 1 detects passage of a detection point at the outer edge of the tip surface according to the rotation of the moving blade 20.

図２は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第１の図である。
具体的には、図２は、ケーシング３に配置される複数の先端センサＳ１の態様を示している。
図２に示すように、複数の先端センサＳ１は、ケーシング３の内壁面において動翼２０（図１）の先端面と対向するように、回転軸線Ｏ回りの周方向に間隔を空けながら配置される。先端センサＳ１は、このように配置されることで、動翼２０の回転に応じて、順次、動翼２０の先端面の通過を検出する。 FIG. 2 is a first diagram illustrating the structure of the steam turbine according to the first embodiment.
Specifically, FIG. 2 shows an aspect of a plurality of tip sensors S1 arranged in the casing 3.
As shown in FIG. 2, the plurality of tip sensors S 1 are arranged at intervals in the circumferential direction around the rotation axis O so as to face the tip surface of the moving blade 20 (FIG. 1) on the inner wall surface of the casing 3. The The tip sensor S 1 is thus arranged, and sequentially detects passage of the tip surface of the blade 20 according to the rotation of the blade 20.

図３は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第２の図である。
具体的には、図３は、動翼２０とその周辺に配されるロータ２、ケーシング３及び室内壁４との位置関係を示している。
図３に示すように、動翼２０は、その基端において、ロータ２の径方向に突出するディスク２ａに固定設置される。 FIG. 3 is a second diagram illustrating the structure of the steam turbine according to the first embodiment.
Specifically, FIG. 3 shows the positional relationship between the rotor blade 20 and the rotor 2, the casing 3, and the indoor wall 4 disposed around the rotor blade 20.
As shown in FIG. 3, the moving blade 20 is fixedly installed on a disk 2 a protruding in the radial direction of the rotor 2 at the base end.

複数の先端センサＳ１（図２参照）は、ケーシング３の内壁面の回転軸線方向において、動翼２０の先端面２０Ｓに対向する位置に設けられる。先端センサＳ１と動翼２０との位置関係については後述する（図４参照）。 The plurality of tip sensors S 1 (see FIG. 2) are provided at positions facing the tip surface 20 S of the moving blade 20 in the rotation axis direction of the inner wall surface of the casing 3. The positional relationship between the tip sensor S1 and the moving blade 20 will be described later (see FIG. 4).

室内壁４は、回転軸線方向（±Ｚ方向）に延在するロータ２の一端側に配される壁である。室内壁４には、基端センサＳ２が設けられている。基端センサＳ２は、ロータ２の回転軸線方向の一端側に配されるディスク２ａ（即ち、動翼２０の基端）における回転軸線方向の位置（基端側回転軸線方向位置ａ）を検出可能に設けられている。
ここで、蒸気タービン１の稼働中において、ロータ２は、構造上、ケーシング３（及び室内壁４）に対し、回転軸線方向の位置が変動し得る。室内壁４に設けられた基端センサＳ２の検出信号を取得することで、稼働中におけるケーシング３に対するロータ２の回転軸線方向の位置を特定することができる。 The indoor wall 4 is a wall disposed on one end side of the rotor 2 extending in the rotation axis direction (± Z direction). The indoor wall 4 is provided with a proximal sensor S2. The base end sensor S2 can detect the position in the rotational axis direction (the base end side rotational axis direction position a) of the disk 2a (that is, the base end of the moving blade 20) disposed on one end side in the rotational axis direction of the rotor 2. Is provided.
Here, during the operation of the steam turbine 1, the rotor 2 may vary in position in the rotational axis direction with respect to the casing 3 (and the indoor wall 4) due to its structure. By acquiring the detection signal of the proximal sensor S2 provided on the indoor wall 4, the position of the rotor 2 in the rotation axis direction relative to the casing 3 during operation can be specified.

複数の先端センサＳ１が検出した検出信号、及び、室内壁４に設けられた基端センサＳ２が検出した検出信号は、共に、オンラインで通信可能とされた端末装置である振動検出装置５に向けて出力される。 Both the detection signals detected by the plurality of distal end sensors S1 and the detection signal detected by the proximal end sensor S2 provided on the indoor wall 4 are directed to the vibration detection device 5 which is a terminal device capable of communicating online. Is output.

図４は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第３の図である。
図４に示すように、動翼２０の先端面２０Ｓは、回転軸線方向後端側（−Ｚ方向側端部）から回転軸線方向先端側（＋Ｚ方向側端部）までの全体に渡り、周方向（＋Ｙ方向）に凸型となるカーブを有している。また、先端面２０Ｓは、回転軸線方向後端側から回転軸線方向中央付近に向かうに連れて徐々に肉厚となるように、回転軸線方向中央付近から回転軸線方向先端側に向かうに連れて徐々に肉薄となるように形成されている。 FIG. 4 is a third diagram illustrating the structure of the steam turbine according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the front end surface 20S of the rotor blade 20 extends over the entire area from the rear end side in the rotation axis direction (end on the −Z direction side) to the front end side in the rotation axis direction (end on the + Z direction side). It has a convex curve in the direction (+ Y direction). Further, the front end surface 20S gradually increases from the vicinity of the center in the rotation axis direction toward the front end side in the rotation axis direction so as to gradually increase in thickness from the rear end side in the rotation axis direction toward the vicinity of the center in the rotation axis direction. It is formed to be thin.

先端センサＳ１は、図４に示すような形状に形成された先端面２０Ｓの通過を検出する。例えば、先端センサＳ１は、先端面２０Ｓの通過の際、当該先端面２０Ｓの外縁２０ｅに属する一点の通過を検出点Ｐとして検出信号（パルス信号）を出力する。ここで、検出点Ｐにおける外縁２０ｅ接線方向の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを傾斜角θで表す。 The tip sensor S1 detects passage of the tip surface 20S formed in a shape as shown in FIG. For example, the tip sensor S1 outputs a detection signal (pulse signal) with the passage of one point belonging to the outer edge 20e of the tip surface 20S as a detection point P when the tip surface 20S passes. Here, the degree of inclination with respect to the rotational axis direction in the tangential direction of the outer edge 20e at the detection point P is represented by an inclination angle θ.

［振動検出装置の機能構成］
図５は、第１の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図５に示すように、振動検出装置５は、先端検出信号入力部５０と、観測振動波形取得部５１と、傾斜取得部５２と、振幅比取得部５３と、実振動波形取得部５４と、を備えている。 [Functional configuration of vibration detection device]
FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration of the vibration detection device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, the vibration detection device 5 includes a tip detection signal input unit 50, an observed vibration waveform acquisition unit 51, an inclination acquisition unit 52, an amplitude ratio acquisition unit 53, an actual vibration waveform acquisition unit 54, It has.

先端検出信号入力部５０は、周方向に配列された複数の先端センサＳ１の各々（図２参照）から検出信号の入力を受け付ける。
観測振動波形取得部５１は、複数の先端センサＳ１からの検出信号に基づいて、前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する。
傾斜取得部５２は、検出点Ｐ（図４）における傾斜角θを取得する。
振幅比取得部５３は、動翼２０の回転軸線方向の振幅と、動翼２０の周方向の振幅との比である振幅比を取得する。
実振動波形取得部５４は、傾斜取得部５２が取得した傾斜角θと、振幅比取得部５３が取得した振幅比と、観測振動波形取得部５１が取得した観測振動波形と、に基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動を示す実振動波形を取得する。 The tip detection signal input unit 50 receives a detection signal input from each of the plurality of tip sensors S1 arranged in the circumferential direction (see FIG. 2).
The observed vibration waveform acquisition unit 51 acquires an observed vibration waveform corresponding to the vibration of the moving blade based on detection signals from the plurality of tip sensors S1.
The inclination acquisition unit 52 acquires the inclination angle θ at the detection point P (FIG. 4).
The amplitude ratio acquisition unit 53 acquires an amplitude ratio that is a ratio of the amplitude in the rotation axis direction of the moving blade 20 and the amplitude in the circumferential direction of the moving blade 20.
The actual vibration waveform acquisition unit 54 is based on the inclination angle θ acquired by the inclination acquisition unit 52, the amplitude ratio acquired by the amplitude ratio acquisition unit 53, and the observed vibration waveform acquired by the observed vibration waveform acquisition unit 51. An actual vibration waveform indicating the actual circumferential vibration of the rotor blade 20 is acquired.

また、本実施形態に係る傾斜取得部５２は、基端検出信号入力部５２１ａと、傾斜特定部５２１ｂと、を有している。
基端検出信号入力部５２１ａは、基端センサＳ２から、動翼２０の基端における回転軸線方向の位置（基端側回転軸線方向位置ａ（図３））を示す検出信号の入力を受け付ける。
傾斜特定部５２１ｂは、基端センサＳ２からの検出信号に基づいて、基端側回転軸線方向位置ａと、検出点Ｐ（図４）における傾斜の度合い（傾斜角θ）と、の対応関係が規定された対応情報から、傾斜角θを特定する。傾斜特定部５２１ｂの機能の詳細については後述する。 Moreover, the inclination acquisition part 52 which concerns on this embodiment has the base end detection signal input part 521a and the inclination specific | specification part 521b.
The proximal detection signal input unit 521a receives an input of a detection signal indicating the position in the rotational axis direction at the proximal end of the moving blade 20 (the proximal rotational axis position a (FIG. 3)) from the proximal sensor S2.
Based on the detection signal from the base end sensor S2, the tilt specifying unit 521b has a correspondence relation between the base end side rotational axis direction position a and the degree of tilt (inclination angle θ) at the detection point P (FIG. 4). The inclination angle θ is specified from the prescribed correspondence information. Details of the function of the inclination specifying part 521b will be described later.

また、本実施形態に係る振幅比取得部５３は、振動モード情報記憶部５３ａを有している。
振動モード情報記憶部５３ａは、一般的なメモリ（記憶媒体）であって、蒸気タービン１について予め実行された有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）による構造解析に基づく動翼２０に生じる振動の振幅比が記憶される。ここで、振幅比とは、動翼２０の回転に応じて生じる特定の振動モードで規定される、動翼２０の回転軸線方向の振幅φｚと、周方向の振幅φｙとの比（φｚ／φｙ）である。なお、動翼２０の振幅φは、回転軸線方向の振幅φｚ及び周方向の振幅φｙに基づいて、φ＝（φｚ^２＋φｙ^２）^１／２で表すものとする。
振幅比取得部５３は、予め振動モード情報記憶部５３ａに記憶された振幅比（φｚ／φｙ）を参照して、当該振幅比を実振動波形取得部５４に出力する。 The amplitude ratio acquisition unit 53 according to the present embodiment includes a vibration mode information storage unit 53a.
The vibration mode information storage unit 53a is a general memory (storage medium), and the vibration generated in the moving blade 20 based on the structural analysis by the Finite Element Method (FEM) executed in advance for the steam turbine 1. The amplitude ratio is stored. Here, the amplitude ratio is a ratio (φz / φy) between the amplitude φz in the rotation axis direction of the moving blade 20 and the amplitude φy in the circumferential direction, which is defined by a specific vibration mode generated according to the rotation of the moving blade 20. ). The amplitude φ of the moving blade 20 is represented by φ = (φz ² + φy ² ) ^1/2 based on the amplitude φz in the rotation axis direction and the amplitude φy in the circumferential direction.
The amplitude ratio acquisition unit 53 refers to the amplitude ratio (φz / φy) stored in advance in the vibration mode information storage unit 53 a and outputs the amplitude ratio to the actual vibration waveform acquisition unit 54.

また、本実施形態に係る実振動波形取得部５４は、補正係数演算部５４ａを有している。
補正係数演算部５４ａは、傾斜取得部５２が取得した傾斜角θと、振幅比取得部５３が取得した振幅比（φｚ／φｙ）と、に基づいて補正係数αを算出する。 In addition, the actual vibration waveform acquisition unit 54 according to the present embodiment includes a correction coefficient calculation unit 54a.
The correction coefficient calculation unit 54a calculates the correction coefficient α based on the inclination angle θ acquired by the inclination acquisition unit 52 and the amplitude ratio (φz / φy) acquired by the amplitude ratio acquisition unit 53.

図６は、第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第１の図である。
具体的には、図６は、振幅φで振動する動翼２０の先端面２０Ｓの様子と、先端センサＳ１（図３）の検出信号によって把握される情報（観測振幅δｙ）を示している。
図６に示す例において、動翼２０の振動が全くない（φ＝０）と仮定すると、ある先端センサＳ１は、周方向（＋Ｙ方向）に回転移動する先端面２０Ｓのうち、実線で示す外縁２０ｅにおける検出点Ｐの通過を検出する。
しかし、動翼２０は、実際には回転軸線方向に振幅φｚ、周方向に振幅φｙで振動している。したがって、実際に先端センサＳ１が通過を検出する検出点は、破線で示す外縁２０ｅにおける検出点Ｐ’となる。
図６に示すように、先端センサＳ１が検出点Ｐ’を検出するタイミングの時刻のずれは、検出点Ｐの位置に対する検出点Ｐ’の位置の差分である観測振幅δｙに相当する。ここで、幾何学的に、観測振幅δｙは、以下の式（１）で表される。 FIG. 6 is a first diagram illustrating the function of the observed vibration waveform acquisition unit according to the first embodiment.
Specifically, FIG. 6 shows a state of the tip surface 20S of the moving blade 20 that vibrates with an amplitude φ and information (observation amplitude δy) grasped by a detection signal of the tip sensor S1 (FIG. 3).
In the example shown in FIG. 6, if it is assumed that there is no vibration of the moving blade 20 (φ = 0), a certain tip sensor S1 has an outer edge indicated by a solid line in the tip surface 20S that rotates in the circumferential direction (+ Y direction). The passage of the detection point P at 20e is detected.
However, the rotor blade 20 actually vibrates with an amplitude φz in the rotation axis direction and an amplitude φy in the circumferential direction. Therefore, the detection point at which the tip sensor S1 actually detects passage is a detection point P ′ at the outer edge 20e indicated by a broken line.
As shown in FIG. 6, the time lag of the timing at which the tip sensor S1 detects the detection point P ′ corresponds to the observation amplitude δy that is the difference between the position of the detection point P ′ and the position of the detection point P. Here, geometrically, the observation amplitude δy is expressed by the following equation (1).

式（１）で分かる通り、検出点Ｐにおいて傾斜角θを有しているため、検出点Ｐに対する検出点Ｐ’の位置の差分である観測振幅δｙは、周方向の振幅φｙのみならず回転軸線方向の振幅φｚにも依存する。 As can be seen from Equation (1), since the detection point P has the inclination angle θ, the observation amplitude δy, which is the difference in the position of the detection point P ′ with respect to the detection point P, rotates as well as the circumferential amplitude φy. It also depends on the amplitude φz in the axial direction.

図７は、第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第２の図である。
具体的には、図７は、観測振動波形取得部５１が、周方向に配列された複数の先端センサＳ１（図２参照）の各々から入力される複数の検出信号に基づいて取得する観測振動波形Ｗ１を示している。
図７に示すように、観測振動波形取得部５１は、動翼２０に振動が生じていないと仮定した場合における各先端センサＳ１の通過時刻（ｔ１、ｔ２、・・・）別に、当該センサＳ１ごとに実際に観測された観測振幅δｙを対応付けることで、観測振動波形Ｗ１を取得する。 FIG. 7 is a second diagram illustrating the function of the observed vibration waveform acquisition unit according to the first embodiment.
Specifically, FIG. 7 illustrates the observed vibration acquired by the observed vibration waveform acquisition unit 51 based on a plurality of detection signals input from each of the plurality of tip sensors S1 (see FIG. 2) arranged in the circumferential direction. Waveform W1 is shown.
As shown in FIG. 7, the observed vibration waveform acquisition unit 51 determines the sensor S1 for each passing time (t1, t2,...) Of each tip sensor S1 when it is assumed that no vibration is generated in the moving blade 20. The observed vibration waveform W1 is acquired by associating the actually observed observation amplitude δy for each.

図８は、第１の実施形態に係る傾斜取得部の機能を説明する図である。
上述したように、傾斜取得部５２が有する傾斜特定部５２１ｂは、基端側回転軸線方向位置ａと、傾斜角θと、の対応関係が規定された対応情報を有している。
ここで、傾斜特定部５２１ｂは、上記対応情報として、図８に示すような関数θ（ａ）を予め記憶している。ここで、関数θ（ａ）は、外縁２０ｅの形状に応じて規定される関数であって、予め計測した基端側回転軸線方向位置ａと傾斜角θとの対応関係を示している。即ち、振動成分（各方向の振幅φｙ、φｚ）の影響が小さい動翼２０の基端側の位置（基端側回転軸線方向位置ａ）が特定されれば、当該動翼２０の先端面２０Ｓと、ケーシング３に固定された先端センサＳ１との位置関係は固定される。例えば、基端側回転軸線方向位置ａが“ａ１”であった場合、外縁２０ｅの検出点Ｐ（ａ１）における傾斜角θは、“θ１”であり、また、基端側回転軸線方向位置ａが“ａ２”であった場合、外縁２０ｅの検出点Ｐ（ａ２）における傾斜角θは、“θ２”となる（図８参照）。
傾斜特定部５２１ｂは、基端センサＳ２の検出信号に示される基端側回転軸線方向位置ａを、上述の対応情報（関数θ（ａ））に代入することで、傾斜角θを特定する。 FIG. 8 is a diagram illustrating the function of the inclination acquisition unit according to the first embodiment.
As described above, the inclination specifying unit 521b included in the inclination acquisition unit 52 has correspondence information in which a correspondence relationship between the base-side rotation axis direction position a and the inclination angle θ is defined.
Here, the inclination specifying unit 521b stores in advance a function θ (a) as shown in FIG. 8 as the correspondence information. Here, the function θ (a) is a function defined according to the shape of the outer edge 20e, and indicates a correspondence relationship between the base-side rotation axis direction position a and the inclination angle θ measured in advance. That is, when the position on the base end side (base end side rotational axis direction position a) of the moving blade 20 that is less influenced by the vibration components (the amplitudes φy and φz in each direction) is specified, the tip surface 20S of the moving blade 20 is identified. And the positional relationship between the tip sensor S1 fixed to the casing 3 is fixed. For example, when the base end side rotation axis direction position a is “a1”, the inclination angle θ at the detection point P (a1) of the outer edge 20e is “θ1”, and the base end side rotation axis direction position a Is “a2”, the inclination angle θ of the outer edge 20e at the detection point P (a2) is “θ2” (see FIG. 8).
The inclination specifying unit 521b specifies the inclination angle θ by substituting the base end side rotational axis direction position a indicated by the detection signal of the base end sensor S2 into the correspondence information (function θ (a)).

図９は、第１の実施形態に係る実振動波形取得部の機能を説明する図である。
実振動波形取得部５４の補正係数演算部５４ａは、傾斜取得部５２が取得した傾斜角θと、振幅比取得部５３が取得した振幅比（φｚ／φｙ）と、に基づいて補正係数αを算出する。具体的には、実振動波形取得部５４は、式（２）に、傾斜角θと振幅比（φｚ／φｙ）を代入して補正係数αを算出する。 FIG. 9 is a diagram illustrating the function of the actual vibration waveform acquisition unit according to the first embodiment.
The correction coefficient calculation unit 54a of the actual vibration waveform acquisition unit 54 calculates the correction coefficient α based on the inclination angle θ acquired by the inclination acquisition unit 52 and the amplitude ratio (φz / φy) acquired by the amplitude ratio acquisition unit 53. calculate. Specifically, the actual vibration waveform acquisition unit 54 calculates the correction coefficient α by substituting the inclination angle θ and the amplitude ratio (φz / φy) into Equation (2).

図９に示すように、実振動波形取得部５４は、式（２）により算出された補正係数αを、観測振動波形Ｗ１（図７参照）に乗じることで、実振動波形Ｗ２を取得する。このようにして取得された実振動波形Ｗ２は、動翼２０の周方向の振幅φｙを表している。 As shown in FIG. 9, the actual vibration waveform acquisition unit 54 acquires the actual vibration waveform W2 by multiplying the observed vibration waveform W1 (see FIG. 7) by the correction coefficient α calculated by the equation (2). The actual vibration waveform W2 acquired in this way represents the circumferential amplitude φy of the rotor blade 20.

以上、第１の実施形態に係る振動検出装置５によれば、動翼２０の先端面２０Ｓと対向するように、回転軸線Ｏ回りの周方向に配列された複数の先端センサＳ１の検出信号に基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動（振幅φｙ）を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼２０に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。 As described above, according to the vibration detection device 5 according to the first embodiment, the detection signals of the plurality of tip sensors S1 arranged in the circumferential direction around the rotation axis O so as to face the tip surface 20S of the moving blade 20 are used. Based on this, the actual circumferential vibration (amplitude φy) of the rotor blade 20 can be detected with high accuracy. Thereby, the operator can grasp | ascertain the aspect of the vibration which has arisen in the moving blade 20 with sufficient precision.

また、本実施形態に係る振動検出装置５は、ロータ２の回転軸線方向の一端側における動翼２０の基端（ディスク２ａ（図３参照））付近の回転軸線方向の位置を特定可能な基端センサＳ２を用いることで、傾斜角θを特定している。このようにすることで、単一の基端センサＳ２のみで、検出点における傾斜の度合い（傾斜角θ）を特定することができるので、装置全体を簡素な構成とすることができる。 Further, the vibration detection device 5 according to the present embodiment is a base that can specify the position in the rotation axis direction near the base end (disk 2a (see FIG. 3)) of the rotor blade 20 on one end side in the rotation axis direction of the rotor 2. The inclination angle θ is specified by using the end sensor S2. By doing in this way, since the degree of inclination (inclination angle θ) at the detection point can be specified only by the single base end sensor S2, the entire apparatus can be configured in a simple manner.

以上、第１の実施形態に係る振動検出装置５について詳細に説明したが、当該振動検出装置５の具体的態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、傾斜取得部５２の態様は、以下に説明する第２、第３の実施形態のようにしてもよい。 As described above, the vibration detection device 5 according to the first embodiment has been described in detail. However, the specific mode of the vibration detection device 5 is not limited to the above-described one, and various types can be used without departing from the scope of the invention. It is possible to add design changes.
For example, the aspect of the inclination acquisition unit 52 may be as in the second and third embodiments described below.

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る振動検出装置５の態様について、図１０、図１１を参照しながら詳細に説明する。 <Second Embodiment>
Next, the aspect of the vibration detection apparatus 5 according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11.

図１０は、第２の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
図１０に示すように、第２の実施形態に係る蒸気タービン１のケーシング３内壁面には、先端センサＳ１の近傍に撮影部Ｖが配置されている。撮影部Ｖは、例えば、小型の高感度カメラである。撮影部Ｖは、先端センサＳ１と同様に、動翼２０の先端面２０Ｓと対向しながら、その撮影範囲内に、先端センサＳ１が通過を検出する検出点Ｐが含まれるように配置される。
撮影部Ｖは、先端センサＳ１が先端面２０Ｓ（検出点Ｐ）の通過を検出したタイミングで撮影処理を行い、撮像データを取得する。そして、撮影部Ｖは、取得した撮像データを本実施形態に係る振動検出装置５に出力する。 FIG. 10 is a diagram illustrating a structure of a steam turbine according to the second embodiment.
As shown in FIG. 10, an imaging unit V is disposed in the vicinity of the tip sensor S1 on the inner wall surface of the casing 3 of the steam turbine 1 according to the second embodiment. The imaging unit V is, for example, a small high sensitivity camera. Similarly to the tip sensor S1, the imaging unit V is disposed so as to face the tip surface 20S of the moving blade 20 and include a detection point P at which the tip sensor S1 detects passage within the imaging range.
The imaging unit V performs imaging processing at the timing when the tip sensor S1 detects passage of the tip surface 20S (detection point P), and acquires imaging data. And the imaging | photography part V outputs the acquired imaging data to the vibration detection apparatus 5 which concerns on this embodiment.

図１１は、第２の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図１１に示すように、第２の実施形態に係る振動検出装置５の傾斜取得部５２は、撮像データ入力部５２２ａと、撮像データ解析部５２２ｂと、を有している。 FIG. 11 is a diagram illustrating a functional configuration of the vibration detection apparatus according to the second embodiment.
As illustrated in FIG. 11, the inclination acquisition unit 52 of the vibration detection device 5 according to the second embodiment includes an imaging data input unit 522a and an imaging data analysis unit 522b.

撮像データ入力部５２２ａは、検出点Ｐ（図１０）を撮影可能に取り付けられた撮影部Ｖから撮像データの入力を受け付ける。
撮像データ解析部５２２ｂは、撮影部Ｖが取得した撮像データに対し、撮影されている画像の中から先端面Ｓの抽出を行うための所定の解析処理を行う。撮像データ解析部５２２ｂは、上記解析処理に基づいて、先端面２０Ｓの検出点Ｐにおける傾斜角θを取得し、当該傾斜角θを実振動波形取得部５４の補正係数演算部５４ａに出力する。 The imaging data input unit 522a accepts input of imaging data from the imaging unit V attached so as to be able to image the detection point P (FIG. 10).
The imaging data analysis unit 522b performs a predetermined analysis process for extracting the distal end surface S from the captured image on the imaging data acquired by the imaging unit V. The imaging data analysis unit 522b acquires the inclination angle θ at the detection point P of the distal end surface 20S based on the above analysis processing, and outputs the inclination angle θ to the correction coefficient calculation unit 54a of the actual vibration waveform acquisition unit 54.

以上、第２の実施形態に係る振動検出装置５によれば、先端センサＳ１からの検出信号、及び、当該先端センサＳ１の近傍に隣接するように配置された撮影部Ｖからの撮像データに基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動（振幅φｙ）を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼２０に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。 As described above, according to the vibration detection device 5 according to the second embodiment, based on the detection signal from the tip sensor S1 and the imaging data from the imaging unit V arranged so as to be adjacent to the vicinity of the tip sensor S1. Thus, the actual circumferential vibration (amplitude φy) of the rotor blade 20 can be accurately detected. Thereby, the operator can grasp | ascertain the aspect of the vibration which has arisen in the moving blade 20 with sufficient precision.

また、本実施形態に係る振動検出装置５は、撮影部Ｖが取得する撮像データに基づいて傾斜角θを特定している。このようにすることで、検出点Ｐにおける外縁の傾斜の度合い（傾斜角θ）を撮像された画像（撮像データ）により直接的に把握することができる。したがって、より精度よく取得された傾斜角θに基づいて、一層精度の高い実振動波形を取得することができる。 Further, the vibration detection device 5 according to the present embodiment specifies the inclination angle θ based on the imaging data acquired by the imaging unit V. In this way, the degree of inclination of the outer edge (inclination angle θ) at the detection point P can be directly grasped from the captured image (imaging data). Therefore, the actual vibration waveform with higher accuracy can be acquired based on the inclination angle θ acquired with higher accuracy.

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る振動検出装置５の態様について、図１２、図１３を参照しながら詳細に説明する。 <Third Embodiment>
Next, an aspect of the vibration detection device 5 according to the third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 12 and 13.

図１２は、第３の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
図１２に示すように、第３の実施形態に係る蒸気タービン１のケーシング３内壁面には、第１先端センサＳ１１及び第２先端センサＳ１２の二つが配置されている。第１先端センサＳ１１、第２先端センサＳ１２は、いずれも、第１、第２の実施形態における先端センサＳ１と同様のセンサである。第１先端センサＳ１１及び第２先端センサＳ１２は、互いに間隔ｄだけ離間して、同一の先端面２０Ｓの通過を検出可能なように設けられている。これにより、第１先端センサＳ１１が検出する第１検出点Ｐ１と、第２先端センサＳ１２が検出する第２検出点Ｐ２と、の回転軸線方向における離間距離も間隔ｄとなる。 FIG. 12 is a diagram illustrating a structure of a steam turbine according to the third embodiment.
As shown in FIG. 12, two of the first tip sensor S11 and the second tip sensor S12 are arranged on the inner wall surface of the casing 3 of the steam turbine 1 according to the third embodiment. Both the first tip sensor S11 and the second tip sensor S12 are the same sensors as the tip sensor S1 in the first and second embodiments. The first tip sensor S11 and the second tip sensor S12 are provided so as to be able to detect the passage of the same tip face 20S with a distance d therebetween. Thereby, the separation distance in the rotation axis direction between the first detection point P1 detected by the first tip sensor S11 and the second detection point P2 detected by the second tip sensor S12 is also the distance d.

図１３は、第３の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図１３に示すように、第３の実施形態に係る振動検出装置５の傾斜取得部５２は、副検出信号入力部５２３ａと、検出信号解析部５２３ｂと、を有している。
副検出信号入力部５２３ａは、第１検出点Ｐ１の通過を検出する第１先端センサＳ１１からの検出信号と、第２検出点Ｐ２の通過を検出する第２先端センサＳ１２からの検出信号と、の入力を受け付ける。
検出信号解析部５２３ｂは、第１検出点Ｐ１及び第２検出点Ｐ２の回転軸線方向における間隔ｄと、第１検出点Ｐ１の通過の検出時刻（時刻Ｔ１とする）及び第２検出点Ｐ２の通過の検出時刻（時刻Ｔ２とする）の差分（時間Ｔ２−Ｔ１）と、に基づいて、第１検出点Ｐ１における傾斜の度合い（傾斜角θ）を特定する。
なお、第１先端センサＳ１１の検出信号は、第１、第２の実施形態と同様に、先端検出信号入力部５０を通じて観測振動波形取得部５１に入力される。 FIG. 13 is a diagram illustrating a functional configuration of a vibration detection device according to the third embodiment.
As illustrated in FIG. 13, the inclination acquisition unit 52 of the vibration detection device 5 according to the third embodiment includes a sub detection signal input unit 523a and a detection signal analysis unit 523b.
The sub detection signal input unit 523a includes a detection signal from the first tip sensor S11 that detects passage of the first detection point P1, a detection signal from the second tip sensor S12 that detects passage of the second detection point P2, and Accepts input.
The detection signal analysis unit 523b includes the interval d between the first detection point P1 and the second detection point P2 in the rotation axis direction, the detection time of passing the first detection point P1 (referred to as time T1), and the second detection point P2. The degree of inclination (inclination angle θ) at the first detection point P1 is specified based on the difference (time T2−T1) between the detection times of passage (referred to as time T2).
The detection signal of the first tip sensor S11 is input to the observed vibration waveform acquisition unit 51 through the tip detection signal input unit 50, as in the first and second embodiments.

ここで、第１検出点Ｐ１に対する第２検出点Ｐ２の周方向（±Ｙ方向）における位置の変位Δｙは、第１検出点Ｐ１における傾斜角θと正の相関性を有する。即ち、傾斜角θが大きいほど、単位幅（間隔ｄ）当たりの周方向における変位Δｙは大きくなり、傾斜角θが小さいほど、単位幅当たりの周方向における変位Δｙは小さくなる。また、変位Δｙの大小は、第１検出点Ｐ１、第２検出点Ｐ２各々の検出時刻Ｔ１、Ｔ２の差分（時間Ｔ２−Ｔ１）によって把握することができる。
したがって、検出信号解析部５２３ｂは、第１先端センサＳ１及び第２先端センサＳ２からの検出信号に示される検出時刻Ｔ１、Ｔ２に基づいて、一意に傾斜角θを特定することができる。検出信号解析部５２３ｂは、上記解析処理に基づいて、先端面２０Ｓの第１検出点Ｐ１における傾斜角θを取得し、当該傾斜角θを実振動波形取得部５４の補正係数演算部５４ａに出力する。 Here, the displacement Δy of the position in the circumferential direction (± Y direction) of the second detection point P2 with respect to the first detection point P1 has a positive correlation with the inclination angle θ at the first detection point P1. That is, the larger the inclination angle θ, the larger the displacement Δy in the circumferential direction per unit width (interval d), and the smaller the inclination angle θ, the smaller the displacement Δy in the circumferential direction per unit width. The magnitude of the displacement Δy can be grasped by the difference (time T2−T1) between the detection times T1 and T2 of the first detection point P1 and the second detection point P2.
Therefore, the detection signal analysis unit 523b can uniquely identify the inclination angle θ based on the detection times T1 and T2 indicated in the detection signals from the first tip sensor S1 and the second tip sensor S2. Based on the above analysis processing, the detection signal analysis unit 523b acquires the inclination angle θ at the first detection point P1 of the distal end surface 20S, and outputs the inclination angle θ to the correction coefficient calculation unit 54a of the actual vibration waveform acquisition unit 54. To do.

以上、第３の実施形態に係る振動検出装置５によれば、第１先端センサＳ１及び第２先端センサＳ２からの２つの検出信号に基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動（振幅φｙ）を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼２０に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。 As described above, according to the vibration detection device 5 according to the third embodiment, the actual circumferential vibration (amplitude) of the moving blade 20 based on the two detection signals from the first tip sensor S1 and the second tip sensor S2. φy) can be detected with high accuracy. Thereby, the operator can grasp | ascertain the aspect of the vibration which has arisen in the moving blade 20 with sufficient precision.

また、本実施形態に係る振動検出装置５は、第１先端センサＳ１１、第２先端センサＳ１２の２つが検出する検出信号に基づいて傾斜角θを特定している。このようにすることで、検出点Ｐ（第１検出点Ｐ１）における外縁の傾斜の度合い（傾斜角θ）を、検出時刻の差分（時間Ｔ２−Ｔ１）に基づいて直接的に把握することができる。したがって、簡素な構成で、より精度よく傾斜角θを取得することができる。 Further, the vibration detection device 5 according to the present embodiment specifies the inclination angle θ based on the detection signals detected by the first tip sensor S11 and the second tip sensor S12. By doing in this way, it is possible to directly grasp the degree of inclination of the outer edge (inclination angle θ) at the detection point P (first detection point P1) based on the difference in detection time (time T2-T1). it can. Therefore, the tilt angle θ can be acquired with higher accuracy with a simple configuration.

＜その他の実施形態＞
以上、第１〜第３の実施形態に係る振動検出装置５について詳細に説明したが、当該振動検出装置５の具体的態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。 <Other embodiments>
As described above, the vibration detection device 5 according to the first to third embodiments has been described in detail. However, a specific aspect of the vibration detection device 5 is not limited to the above-described one, and does not depart from the gist. It is possible to make various design changes and so on.

例えば、上述の各実施形態において、振幅比取得部５３は、予め実施されたＦＥＭ解析等の結果（動翼２０の振動モード）に基づいて、動翼２０の振動の振幅比φｚ／φｙを規定するものとして説明した。しかし、動翼２０の振動モードは、実際には、動翼２０及び静翼３０（図１参照）等の構造や形式によっては、ロータ２の回転数に応じて変化する場合がある。
したがって、他の実施形態に係る振幅比取得部５３は、予めロータ２の回転数別に複数の振幅比φｚ／φｙを予め記憶し、その中から、観測される実際のロータ２の回転数に対応する振幅比φｚ／φｙを選択して出力する態様としてもよい。
このようにすることで、ロータ２の回転数ごとに最適な振幅比φｚ／φｙをもって実振動波形Ｗ２が取得されるので、動翼２０の振動をより精度よく把握することができる。 For example, in each of the above-described embodiments, the amplitude ratio acquisition unit 53 defines the amplitude ratio φz / φy of the vibration of the moving blade 20 based on the result of the FEM analysis or the like performed in advance (vibration mode of the moving blade 20). Explained as what to do. However, the vibration mode of the moving blade 20 may actually change according to the rotational speed of the rotor 2 depending on the structure and type of the moving blade 20 and the stationary blade 30 (see FIG. 1).
Therefore, the amplitude ratio acquisition unit 53 according to another embodiment stores a plurality of amplitude ratios φz / φy in advance for each rotation speed of the rotor 2, and corresponds to the actual rotation speed of the rotor 2 observed from among them. Alternatively, the amplitude ratio φz / φy to be selected may be selected and output.
By doing in this way, since the actual vibration waveform W2 is acquired with the optimal amplitude ratio φz / φy for each rotation speed of the rotor 2, the vibration of the moving blade 20 can be grasped more accurately.

また、上述の各実施形態において、実振動波形取得部５４は、補正係数演算部５４ａによって、傾斜角θと振幅比φｚ／φｙとに基づいて算出される補正係数αを、観測振動波形Ｗ１に乗じることによって実振動波形Ｗ２を取得するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。他の実施形態においては、例えば、傾斜角θと振幅比φｚ／φｙとに基づいて算出される所定の誤差成分を、観測振動波形Ｗ１に加算、減算して実振動波形Ｗ２を取得するものであってもよい。 In each of the above-described embodiments, the actual vibration waveform acquisition unit 54 converts the correction coefficient α calculated by the correction coefficient calculation unit 54a based on the inclination angle θ and the amplitude ratio φz / φy into the observed vibration waveform W1. Although it has been described that the actual vibration waveform W2 is acquired by multiplication, the present invention is not limited to this aspect in other embodiments. In another embodiment, for example, a predetermined error component calculated based on the tilt angle θ and the amplitude ratio φz / φy is added to and subtracted from the observed vibration waveform W1 to obtain the actual vibration waveform W2. There may be.

また、上述の第１〜第３の実施形態に係る傾斜取得部５２の各機能は、２つ以上の任意の組み合わせで用いることも可能である。 Moreover, each function of the inclination acquisition part 52 which concerns on the above-mentioned 1st-3rd embodiment can also be used in two or more arbitrary combinations.

また、上述の第１〜第３の実施形態に係る振動検出装置５は、いずれも蒸気タービン１に適用される態様として説明したが、他の実施形態においてはこれに限定されない。即ち、振動検出装置５は、蒸気タービン以外の回転機械、例えば、圧縮機やガスタービン等にも適用可能である。 Moreover, although the vibration detection apparatus 5 which concerns on the above-mentioned 1st-3rd embodiment was demonstrated as an aspect applied to the steam turbine 1, all are not limited to this in other embodiment. That is, the vibration detection device 5 can be applied to a rotating machine other than a steam turbine, such as a compressor or a gas turbine.

また、上述の各実施形態における振動検出装置５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより当該振動検出装置５を実現する態様であってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるＨＤＤ（ハードディスク）やＳＳＤ（Solid State drive）等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 Further, a program for realizing the function of the vibration detection device 5 in each of the above-described embodiments is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. The mode which implement | achieves the said vibration detection apparatus 5 by may be sufficient. The “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, an HDD (hard disk) or an SSD (Solid State drive) incorporated in a computer system. A storage device. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものとする。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These 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 invention described in the claims and equivalents thereof, as long as they are included in the scope and gist of the invention.

１蒸気タービン
２ロータ
２ａディスク
２０動翼
２０Ｓ先端面
２０ｅ外縁
３ケーシング（静止部）
３０静翼
４室内壁
５振動検出装置
５０先端検出信号入力部
５１観測振動波形取得部
５２傾斜取得部
５２１ａ基端検出信号入力部
５２１ｂ傾斜特定部
５２２ａ撮像データ入力部
５２２ｂ撮像データ解析部
５２３ａ副検出信号入力部
５２３ｂ検出信号解析部
５３振幅比取得部
５３ａ振動モード情報記憶部
５４実振動波形取得部
５４ａ補正係数演算部
Ｓ１先端センサ
Ｓ１１第１先端センサ
Ｓ１２第２先端センサ
Ｓ２基端センサ
Ｖ撮影部
Ｗ１観測振動波形
Ｗ２実振動波形 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam turbine 2 Rotor 2a Disk 20 Moving blade 20S Tip end surface 20e Outer edge 3 Casing (stationary part)
30 Stator blade 4 Indoor wall 5 Vibration detection device 50 Tip detection signal input unit 51 Observation vibration waveform acquisition unit 52 Inclination acquisition unit 521a Base end detection signal input unit 521b Inclination specification unit 522a Imaging data input unit 522b Imaging data analysis unit 523a Sub-detection Signal input unit 523b Detection signal analysis unit 53 Amplitude ratio acquisition unit 53a Vibration mode information storage unit 54 Actual vibration waveform acquisition unit 54a Correction coefficient calculation unit S1 Tip sensor S11 First tip sensor S12 Second tip sensor S2 Base end sensor V Imaging unit W1 Observation vibration waveform W2 Actual vibration waveform

Claims

ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じた前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部と、
複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部と、
前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得部と、
前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得部と、
前記傾斜取得部が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得部が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得部が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得部と、
を備える振動検出装置。 A plurality of blades that are arranged in a circumferential direction in a stationary portion so as to face a tip surface of a rotor blade that rotates about the rotation axis of the rotor, and that detect detection points passing through the outer edge of the tip surface according to the rotation of the rotor blade. A tip detection signal input unit for receiving a detection signal input from the tip sensor;
An observed vibration waveform acquisition unit that acquires an observed vibration waveform according to the vibration of the moving blade based on the detection signals from a plurality of the tip sensors;
An inclination acquisition unit that acquires the degree of inclination of the outer edge of the tip surface at the detection point with respect to the rotation axis direction;
An amplitude ratio acquisition unit that acquires an amplitude ratio that is a ratio of an amplitude in the rotational axis direction of the moving blade and an amplitude in the circumferential direction of the moving blade;
Based on the degree of inclination acquired by the inclination acquisition unit, the amplitude ratio acquired by the amplitude ratio acquisition unit, and the observed vibration waveform acquired by the observed vibration waveform acquisition unit, the actual moving blade An actual vibration waveform acquisition unit for acquiring an actual vibration waveform indicating vibration in the circumferential direction of
A vibration detection apparatus comprising:

前記実振動波形取得部は、
前記傾斜の度合いと前記振幅比とに基づいて算出される補正係数を、前記観測振動波形に乗じることによって前記実振動波形を取得する
請求項１に記載の振動検出装置。 The actual vibration waveform acquisition unit
The vibration detection apparatus according to claim 1, wherein the actual vibration waveform is acquired by multiplying the observed vibration waveform by a correction coefficient calculated based on the degree of inclination and the amplitude ratio.

前記傾斜取得部は、
前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置を検出する基端センサから検出信号の入力を受け付ける基端検出信号入力部と、
前記基端センサからの前記検出信号に基づいて、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置と、前記検出点における前記傾斜の度合いと、の対応関係が規定された対応情報から、前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する傾斜特定部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。 The inclination acquisition unit
A base end detection signal input unit that receives an input of a detection signal from a base end sensor that detects a position of the base end of the moving blade in the rotational axis direction;
Based on the detection signal from the base end sensor, from the correspondence information in which the correspondence between the position in the rotation axis direction at the base end of the moving blade and the degree of inclination at the detection point is defined, An inclination specifying unit for specifying the degree of inclination at the detection point;
The vibration detection apparatus according to claim 1, further comprising:

前記傾斜取得部は、
前記先端センサが通過を検出する前記検出点を撮影可能に取り付けられた撮影部から撮像データの入力を受け付ける撮像データ入力部と、
前記撮影部によって取得された前記検出点を含む撮像データに基づいて前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する撮像データ解析部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。 The inclination acquisition unit
An imaging data input unit that receives input of imaging data from an imaging unit that is attached to be capable of imaging the detection point at which the tip sensor detects passage;
An imaging data analysis unit that specifies the degree of inclination at the detection point based on imaging data including the detection point acquired by the imaging unit;
The vibration detection apparatus according to claim 1 , further comprising:

前記傾斜取得部は、
前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第１検出点の通過を検出する第１先端センサからの検出信号と、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第２検出点の通過を検出する第２先端センサからの検出信号と、の入力を受け付ける副検出信号入力部と、
前記第１検出点及び前記第２検出点の前記回転軸線方向における間隔と、前記第１検出点の通過の検出時刻及び前記第２検出点の通過の検出時刻の差分と、に基づいて、前記第１検出点における傾斜の度合いを特定する検出信号解析部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。 The inclination acquisition unit
A detection signal from a first tip sensor for detecting passage of a first detection point at an outer edge of the tip surface, and the tip sensor, the second sensor at the outer edge of the tip surface; A sub-detection signal input unit that receives an input of a detection signal from the second tip sensor that detects passage;
Based on the interval between the first detection point and the second detection point in the rotational axis direction, and the difference between the detection time of passage of the first detection point and the detection time of passage of the second detection point, A detection signal analyzer that identifies the degree of inclination at the first detection point;
The vibration detection apparatus according to claim 1 , further comprising:

請求項１から請求項５の何れか一項に記載の振動検出装置と、
複数の前記先端センサと、
前記動翼と、
を備える回転機械。 The vibration detection device according to any one of claims 1 to 5,
A plurality of the tip sensors;
The moving blade;
Rotating machine with

ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付けるステップと、
複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を算出するステップと、
前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得するステップと、
前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得するステップと、
前記傾斜の度合いと、前記振幅比と、前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得するステップと、
を有する振動検出方法。 A plurality of blades that are circumferentially arranged in the stationary portion so as to face the tip surface of the rotor blade that rotates about the rotation axis of the rotor, and that detect the passage of detection points at the outer edge of the tip surface according to the rotation of the rotor blade. Receiving an input of a detection signal from the tip sensor;
Calculating an observed vibration waveform corresponding to the vibration of the moving blade based on the detection signals from a plurality of tip sensors;
Obtaining a degree of inclination of the outer edge of the tip surface at the detection point with respect to the rotation axis direction;
Obtaining an amplitude ratio that is a ratio of the amplitude of the rotor blade in the rotational axis direction and the amplitude of the rotor blade in the circumferential direction;
Obtaining an actual vibration waveform indicating actual vibration in the circumferential direction of the moving blade based on the degree of inclination, the amplitude ratio, and the observed vibration waveform;
A vibration detection method comprising:

振動検出装置のコンピュータを、
ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力手段、
複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得手段、
前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得手段、
前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得手段、
前記傾斜取得手段が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得手段が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得手段が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得手段、
として機能させるプログラム。 The vibration detection computer
A plurality of blades that are circumferentially arranged in the stationary portion so as to face the tip surface of the rotor blade that rotates about the rotation axis of the rotor, and that detect the passage of detection points at the outer edge of the tip surface according to the rotation of the rotor blade. Tip detection signal input means for receiving detection signal input from the tip sensor;
Observation vibration waveform acquisition means for acquiring an observation vibration waveform corresponding to the vibration of the moving blade based on the detection signals from a plurality of the tip sensors;
Inclination acquisition means for acquiring the degree of inclination with respect to the rotation axis direction of the outer edge of the tip surface at the detection point;
Amplitude ratio acquisition means for acquiring an amplitude ratio that is a ratio of the amplitude of the moving blade in the rotational axis direction and the amplitude of the moving blade in the circumferential direction;
Based on the degree of inclination acquired by the inclination acquisition means, the amplitude ratio acquired by the amplitude ratio acquisition means, and the observed vibration waveform acquired by the observed vibration waveform acquisition means, the actual moving blade An actual vibration waveform acquiring means for acquiring an actual vibration waveform indicating vibration in the circumferential direction of
Program to function as.