JP7269770B2

JP7269770B2 - Vibration measuring device for rotating machine and vibration measuring method

Info

Publication number: JP7269770B2
Application number: JP2019058316A
Authority: JP
Inventors: 和浩田村; 慶一郎宮島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020159820A

Description

本開示は、動翼が設けられた回転体を備える回転機械の振動計測装置、及び、振動計測方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a vibration measuring device and a vibration measuring method for a rotary machine including a rotating body provided with rotor blades.

蒸気タービンやガスタービンのような回転機械では、信頼性向上を目的に、回転体上に設けられた動翼の振動特性を評価するための振動計測が行われる。この種の振動計測技術は様々あるが、その一つとして、テレメータ計測技術が知られている。テレメータ計測技術では、回転機械の動翼に応力を検出するためのひずみゲージを取り付け、運転中にひずみゲージで検出した結果を、無線通信によって外部に送ることで振動計測が行われる。テレメータ計測技術の課題としては、ひずみゲージを動翼に施工するが必要であることからコストが高くなりやすく、また外部への無線通信を行うための電力源（バッテリ）を動翼側に搭載する必要があることから、計測期間がバッテリの持続期間に制限されてしまい、長期にわたる計測が難しいことがある。 2. Description of the Related Art In rotating machines such as steam turbines and gas turbines, vibration measurement is performed to evaluate the vibration characteristics of moving blades provided on a rotating body for the purpose of improving reliability. There are various vibration measurement techniques of this type, and telemetry measurement technique is known as one of them. In telemetry measurement technology, strain gauges are attached to the rotor blades of rotating machinery to detect stress, and the results detected by the strain gauges during operation are sent to the outside via wireless communication to measure vibration. The problem with telemetry measurement technology is that it is necessary to install strain gauges on the rotor blades, which tends to increase the cost, and it is necessary to mount a power source (battery) on the rotor blade side for wireless communication to the outside. Therefore, the measurement period is limited to the duration of the battery, and long-term measurement may be difficult.

このようなテレメータ計測技術の課題を解決する手法として、回転体の周囲に存在する静止体にセンサを取り付け、動翼の振動を非接触方式で計測する非接触翼振動計測技術（ＢＴＴ：ＢｌａｄｅＴｉｐＴｉｍｉｎｇ）がある（例えば特許文献１を参照）。 As a method to solve such problems of telemetry measurement technology, a non-contact blade vibration measurement technology (BTT: Blade Tip Timing) (see Patent Literature 1, for example).

特表２０１３－５４１６６８号公報Japanese Patent Publication No. 2013-541668

非接触翼振動計測技術では、非接触センサとして主にレーザセンサもしくは光学式センサが採用される。この場合、レーザセンサから照射されるレーザの光路上を動翼が通過することで、動翼の通過タイミングを検出し、その時間的変化から振動計測が行われる。しかしながら、このようなレーザを用いた振動計測は、例えば、ガスタービン、航空機エンジン、ターボチャージャのような回転機械の動翼を流れる作動流体が空気や燃焼ガスであれば計測が可能であるものの、蒸気タービンのように作動流体が蒸気である環境では、蒸気の影響により光学式センサが動翼の通過を正常に検出することができない場合があり、安定して連続的な計測を行うことが難しいのが現状である。 Non-contact blade vibration measurement technology mainly employs a laser sensor or an optical sensor as a non-contact sensor. In this case, when the rotor blade passes through the optical path of the laser emitted from the laser sensor, the passage timing of the rotor blade is detected, and vibration measurement is performed based on the change over time. However, although vibration measurement using such a laser is possible, for example, if the working fluid flowing through the moving blades of rotating machines such as gas turbines, aircraft engines, and turbochargers is air or combustion gas, In environments where the working fluid is steam, such as in steam turbines, optical sensors may not be able to detect passage of moving blades normally due to the influence of steam, making it difficult to perform stable and continuous measurements. is the current situation.

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、蒸気雰囲気中においても振動をロバストに測定可能な回転機械の振動計測装置、及び、振動計測方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION At least one embodiment of the present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vibration measuring apparatus and a vibration measuring method for a rotating machine capable of robustly measuring vibration even in a steam atmosphere. do.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の振動計測装置は上記課題を解決するために、
動翼が設けられた回転体を備える回転機械の振動計測装置であって、
前記動翼に対する距離に応じて連続的な電磁的信号を検出可能な非接触センサと、
前記電磁的信号の発生時間を計測可能なタイムカウンタと、
前記タイムカウンタで計測された前記発生時間の変化量に基づいて、前記動翼の振動振幅を算出する振動振幅算出部と、
を備える。 (1) In order to solve the above problems, a vibration measuring device for a rotating machine according to at least one embodiment of the present invention includes:
A vibration measuring device for a rotating machine comprising a rotating body provided with rotor blades,
a non-contact sensor capable of detecting continuous electromagnetic signals according to the distance to the moving blade;
a time counter capable of measuring the generation time of the electromagnetic signal;
a vibration amplitude calculator that calculates the vibration amplitude of the rotor blade based on the amount of change in the occurrence time measured by the time counter;
Prepare.

上記（１）の構成によれば、非接触センサによって動翼との距離に応じた連続的な電磁的信号が検出される。回転機械の運転中に検出された電磁的信号は、タイムカウンタによって発生時間が特定され、当該発生時間の変化量に基づいて動翼の振動振幅が算出される。このような構成を採用することで、例えば蒸気雰囲気中においてもロバストな振動計測が可能となる。 According to the configuration (1) above, the non-contact sensor detects continuous electromagnetic signals corresponding to the distance to the rotor blade. The electromagnetic signal detected during the operation of the rotating machine is identified by a time counter, and the vibration amplitude of the rotor blade is calculated based on the amount of change in the generation time. By employing such a configuration, robust vibration measurement becomes possible even in a steam atmosphere, for example.

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記振動振幅から前記動翼に作用する振動応力を求めるための応力変換関数を、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に規定するデータベースを記憶する記憶部と、
前記電磁的信号に基づいて前記非接触センサと前記動翼との位置関係を推定する位置関係推定部と、
前記位置関係推定部で推定された前記位置関係に対応する前記応力変換関数を前記データベースから求め、前記応力変換関数に基づいて前記振動振幅に対応する前記振動応力を算出する振動応力算出部と、
を更に備える。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
a storage unit that stores a database that defines a stress conversion function for determining the vibration stress acting on the rotor blade from the vibration amplitude for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade;
a positional relationship estimation unit that estimates a positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade based on the electromagnetic signal;
a vibration stress calculation unit that obtains from the database the stress conversion function corresponding to the positional relationship estimated by the positional relationship estimation unit, and calculates the vibration stress corresponding to the vibration amplitude based on the stress conversion function;
Further prepare.

回転機械の運転状態によって動翼と非接触センサとの位置関係が変化することがある（例えば運転時に生じる発熱によって、回転機械の構成部材間に熱伸び差が生じることで、動翼と非接触センサとの距離が変化することがある）。上記（２）の構成では、非接触センサと動翼との位置関係毎に、振動振幅から動翼に作用する振動応力を求めるための応力変換関数が、予めデータベースとして規定される。そして、実測した電磁的信号に基づいて推定された位置関係に対応する応力変換関数をデータベースから特定することで、動翼と非接触センサとの位置関係が変化した場合においても、ロバストに振動応力を算出することができる。 The positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor may change depending on the operating state of the rotating machine (for example, heat generated during operation may cause a difference in thermal elongation between the components of the rotating machine, distance to the sensor may change). In the configuration (2) above, a stress conversion function for obtaining the vibration stress acting on the rotor blade from the vibration amplitude is defined in advance as a database for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade. Then, by specifying the stress conversion function corresponding to the positional relationship estimated based on the actually measured electromagnetic signals from the database, even if the positional relationship between the moving blade and the non-contact sensor changes, the vibration stress can be robustly generated. can be calculated.

（３）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、
前記データベースには、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に前記電磁的信号の波形が登録されており、
前記位置関係推定部は、前記非接触センサで検出された前記電磁的信号の波形を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する。 (3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
Waveforms of the electromagnetic signals are registered in the database for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade,
The positional relationship estimator estimates the positional relationship by collating the waveform of the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor with the database.

上記（３）の構成によれば、動翼と非接触センサとの位置関係毎に、電磁的信号の波形を登録しておくことで、実測した電磁的信号の波形をデータベースに照合することにより、動翼と非接触センサとの位置関係を的確に推定できる。 According to the above configuration (3), by registering the waveform of the electromagnetic signal for each positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor, the actually measured waveform of the electromagnetic signal can be compared with the database. , the positional relationship between the moving blade and the non-contact sensor can be accurately estimated.

（４）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、
前記データベースには、前記回転機械の運転状態量と、前記非接触センサ及び前記動翼間の位置関係とが関連付けて登録されており、
前記位置関係推定部は、前記回転機械で検出された運転状態量を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する。 (4) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
the operating state quantity of the rotating machine and the positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade are associated and registered in the database;
The positional relationship estimating unit estimates the positional relationship by collating the operating state quantities detected by the rotating machine with the database.

上記（４）の構成によれば、データベースに運転状態量と位置関係とを予め関連付けて登録しておくことで、回転機械で検出された運転状態量から位置関係を精度よく推定できる。 According to the above configuration (4), by pre-associating and registering the operating state quantity and the positional relationship in the database, the positional relationship can be accurately estimated from the operating state quantity detected by the rotary machine.

（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか一構成において、
前記非接触センサは電磁式センサ又は渦電流式センサである。 (5) In some embodiments, in any one configuration of (1) to (4) above,
The non-contact sensor is an electromagnetic sensor or an eddy current sensor.

上記（５）の構成によれば、電磁式センサ又は渦電流式センサのような非接触センサを用いて、ロバストな振動計測が可能である。 According to the configuration (5) above, robust vibration measurement is possible using a non-contact sensor such as an electromagnetic sensor or an eddy current sensor.

（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、
前記振動振幅算出部又は前記応力算出部の少なくとも一方の算出結果を出力可能に構成された出力部を更に備える。 (6) In some embodiments, in any one configuration of (1) to (5) above,
It further comprises an output unit capable of outputting a calculation result of at least one of the vibration amplitude calculation unit and the stress calculation unit.

上記（６）の構成によれば、振動振幅又は応力の少なくとも一方の算出結果が出力可能に構成される。出力部は、例えば、ディスプレイ等の表示装置のように人間の五感によって認識可能な態様とすることでオペレータなどの作業員が算出結果を把握可能に構成されてもよいし、制御信号や指令信号として出力することで他の装置で利用可能に構成されてもよい。 According to the configuration (6) above, the calculation result of at least one of the vibration amplitude and the stress can be output. For example, the output unit may be configured so that a worker such as an operator can grasp the calculation result by making it recognizable by the five human senses, such as a display device such as a display, or a control signal or a command signal. It may be configured to be usable in other devices by outputting as .

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の振動計測方法は上記課題を解決するために、
動翼が設けられた回転体を備える回転機械の振動計測方法であって、
非接触センサを用いて、前記動翼に対する距離に応じて連続的な電磁的信号を検出する工程と、
前記電磁的信号の発生時間を計測する工程と、
前記発生時間の変化量に基づいて、前記動翼の振動振幅を算出する工程と、
を備える。 (7) In order to solve the above problems, a method for measuring vibration of a rotating machine according to at least one embodiment of the present invention includes:
A vibration measurement method for a rotating machine having a rotating body provided with rotor blades,
using a non-contact sensor to detect a continuous electromagnetic signal as a function of distance to the rotor blade;
measuring the generation time of the electromagnetic signal;
calculating the vibration amplitude of the rotor blade based on the amount of change in the occurrence time;
Prepare.

上記（７）の方法によれば、非接触センサによって動翼との距離に応じた連続的な電磁的信号が検出される。回転機械の運転中に検出された電磁的信号は、例えばタイムカウンタによって発生時間が特定され、当該発生時間の変化量に基づいて動翼の振動振幅が算出される。このような構成を採用することで、例えば蒸気雰囲気中においてもロバストな振動計測が可能となる。 According to the method (7) above, the non-contact sensor detects continuous electromagnetic signals according to the distance to the rotor blade. The electromagnetic signal detected during the operation of the rotating machine is identified by, for example, a time counter, and the vibration amplitude of the rotor blade is calculated based on the amount of change in the occurrence time. By employing such a configuration, robust vibration measurement becomes possible even in a steam atmosphere, for example.

（８）幾つかの実施形態では上記（７）の方法において、
前記振動から前記動翼に作用する応力を求めるための応力変換関数を、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に規定するデータベースを予め用意する工程と、
前記電磁的信号に基づいて前記非接触センサと前記動翼との位置関係を推定する工程と、
前記位置関係に対応する前記応力変換関数を前記データベースから求め、前記応力変換関数に基づいて前記振動振幅に対応する前記振動応力を算出する工程と、
を更に備える。 (8) In some embodiments, in the method of (7) above,
a step of preparing in advance a database defining a stress conversion function for determining the stress acting on the rotor blade from the vibration for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade;
estimating a positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade based on the electromagnetic signal;
obtaining the stress conversion function corresponding to the positional relationship from the database, and calculating the vibration stress corresponding to the vibration amplitude based on the stress conversion function;
Further prepare.

回転機械の運転状態によって動翼と非接触センサとの位置関係が変化することがある（例えば運転時に生じる発熱によって、回転機械の構成部材間に熱伸び差が生じることで、動翼と非接触センサとの距離が変化することがある）。上記（８）の構成では、非接触センサと動翼との位置関係毎に、振動振幅から動翼に作用する振動応力を求めるための応力変換関数が、予めデータベースとして規定される。そして、実測した電磁的信号に基づいて推定された位置関係に対応する応力変換関数をデータベースから特定することで、動翼と非接触センサとの位置関係が変化した場合においても、ロバストに振動応力を算出することができる。 The positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor may change depending on the operating state of the rotating machine (for example, heat generated during operation may cause a difference in thermal elongation between the components of the rotating machine, distance to the sensor may change). In the configuration (8) above, a stress conversion function for obtaining the vibration stress acting on the rotor blade from the vibration amplitude is defined in advance as a database for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade. Then, by specifying the stress conversion function corresponding to the positional relationship estimated based on the actually measured electromagnetic signals from the database, even if the positional relationship between the moving blade and the non-contact sensor changes, the vibration stress can be robustly generated. can be calculated.

（９）幾つかの実施形態では上記（８）の方法において、
前記データベースには、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に前記電磁的信号の波形が登録されており、
前記位置関係を推定する工程では、前記非接触センサで検出された前記電磁的信号の波形を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する。 (9) In some embodiments, in the method of (8) above,
Waveforms of the electromagnetic signals are registered in the database for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade,
In the step of estimating the positional relationship, the positional relationship is estimated by collating the waveforms of the electromagnetic signals detected by the non-contact sensor with the database.

上記（９）の構成によれば、動翼と非接触センサとの位置関係毎に、電磁的信号の波形を登録しておくことで、実測した電磁的信号の波形をデータベースに照合することにより、動翼と非接触センサとの位置関係を的確に推定できる。 According to the above configuration (9), by registering the waveform of the electromagnetic signal for each positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor, the actually measured waveform of the electromagnetic signal can be compared with the database. , the positional relationship between the moving blade and the non-contact sensor can be accurately estimated.

（１０）幾つかの実施形態では上記（８）の方法において、
前記データベースには、前記回転機械の運転状態量と、前記非接触センサ及び前記動翼間の位置関係とが関連付けて登録されており、
前記位置関係を推定する工程では、前記回転機械で検出された運転状態量を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する。 (10) In some embodiments, in the method of (8) above,
the operating state quantity of the rotating machine and the positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade are associated and registered in the database;
In the step of estimating the positional relationship, the positional relationship is estimated by collating the operating state quantities detected by the rotating machine with the database.

上記（１０）の方法によれば、データベースに運転状態量と位置関係とを予め関連付けて登録しておくことで、回転機械で検出された運転状態量から位置関係を精度よく推定できる。 According to the above method (10), the positional relationship can be accurately estimated from the operating state quantity detected by the rotary machine by previously associating and registering the operating state quantity and the positional relationship in the database.

（１１）幾つかの実施形態では上記（８）から（１０）のいずれか一方法において、
前記データベースは、前記回転機械と同一又は類似の構成を有する試験機を用いた予備試験によって作成される。 (11) In some embodiments, in any one of (8) to (10) above,
The database is created by preliminary testing using a testing machine having the same or similar configuration as the rotating machine.

上記（１１）の方法によれば、上述の振動計測方法の実施に先立って、試験機を用いた予備試験を実施することで、信頼性の高いデータベースを構築できる。 According to the method (11) above, a highly reliable database can be constructed by performing a preliminary test using a testing machine prior to implementing the vibration measuring method described above.

（１２）幾つかの実施形態では上記（１１）の方法において、
前記予備試験は真空環境下で実施される。 (12) In some embodiments, in the method of (11) above,
The preliminary test is performed in a vacuum environment.

上記（１２）の方法によれば、雰囲気中に計測誤差に影響を及ぼす可能性が最も少なくなる真空環境下で予備試験を実施することで、より信頼性の高いデータベースを構築できる。 According to the method (12) above, a more reliable database can be constructed by conducting a preliminary test in a vacuum environment that minimizes the possibility of affecting measurement errors in the atmosphere.

（１３）幾つかの実施形態では上記（８）から（１０）のいずれか一方法において、
前記データベースは数値シミュレーションによって作成される。 (13) In some embodiments, in any one of (8) to (10) above,
The database is created by numerical simulation.

上記（１３）の方法によれば、上述の振動計測方法の実施に先立って、例えばＦＥＭ解析のような数値シミュレーションを実施することで、信頼性の高いデータベースを構築できる。 According to the method (13) above, a highly reliable database can be constructed by performing numerical simulation such as FEM analysis prior to implementing the vibration measuring method described above.

（１４）幾つかの実施形態では上記（７）から（１３）のいずれか一方法において、
前記非接触センサは電磁式センサ又は渦電流式センサである。 (14) In some embodiments, in any one of (7) to (13) above,
The non-contact sensor is an electromagnetic sensor or an eddy current sensor.

上記（１４）の方法によれば、電磁式センサ又は渦電流式センサのような非接触センサを用いて、ロバストな振動計測が可能である。 According to the method (14) above, robust vibration measurement is possible using a non-contact sensor such as an electromagnetic sensor or an eddy current sensor.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、蒸気雰囲気中においても振動をロバストに測定可能な回転機械の振動計測装置、及び、振動計測方法を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a vibration measuring device and a vibration measuring method for a rotating machine that can robustly measure vibration even in a steam atmosphere.

本発明の少なくとも一実施形態に係る振動計測装置の全体構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a vibration measuring device according to at least one embodiment of the present invention; FIG. 図１の回転機械の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of the rotating machine of FIG. 1; FIG. 動翼に加振力が付与されていない基準状態における、動翼と非接触センサとの位置関係、非接触センサで検出される電磁的信号、当該時間変化に基づいて生成されるＴＴＬ信号、及び、基準位置が回転数センサを通過する際に発生する基準信号をそれぞれ関連付けて示す図である。The positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor, the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor, the TTL signal generated based on the time change in the reference state where no excitation force is applied to the rotor blade, and , and reference signals generated when the reference position passes the rotation speed sensor in association with each other. 動翼に加振力が付加されている振動状態において、動翼と非接触センサとの位置関係、非接触センサで検出される電磁的信号の時間変化、当該時間変化に基づいて生成されるＴＴＬ信号、及び、基準位置が回転数センサを通過する際に発生する基準信号をそれぞれ関連付けて示す図である。In a vibrating state in which an excitation force is applied to the rotor blade, the positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor, the time change of the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor, and the TTL generated based on the time change FIG. 3 is a diagram showing a signal and a reference signal generated when the reference position passes the rotation speed sensor in association with each other; 動翼と非接触センサとの位置関係が変化した場合に、非接触センサで検出される電磁的信号が変化する様子を示している。It shows how the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor changes when the positional relationship between the rotor blade and the non-contact sensor changes. データベースを作成するための予備試験を実施する様子を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing how a preliminary test for creating a database is performed; データベースを作成するための予備試験を工程毎に示すフローチャートである。4 is a flow chart showing each step of a preliminary test for creating a database; データベースに登録された応力変換関数の一例である。It is an example of a stress conversion function registered in the database. 本発明の少なくとも一実施形態に係る振動計測方法を工程毎に示すフローチャートである。4 is a flow chart showing each step of a vibration measurement method according to at least one embodiment of the present invention. 回転体を周辺構成とともに軸方向から示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the rotating body along with its peripheral configuration from the axial direction;

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely illustrative examples. do not have.

以下の実施形態に係る振動計測装置１００は、例えば蒸気タービンのような回転機械１を計測対象とする。図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る振動計測装置１００の全体構成を示す模式図である。図２は図１の回転機械１の概略断面図である。 A vibration measuring device 100 according to the following embodiments is intended for measurement of a rotary machine 1 such as a steam turbine, for example. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a vibration measuring device 100 according to at least one embodiment of the invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the rotating machine 1 of FIG.

回転機械１は、回転体２と、回転体２の周囲に設けられた静止体４（図２を参照）と、を備える。回転体２は、例えばタービン軸（回転軸）であり、その径方向外側には、タービン翼である動翼６が設けられている。回転体２を囲む静止体４はケーシングであり、動翼６の外周が静止体４の内周と対向するように回転体２を収容する。回転機械１の運転時には、回転体２と静止体４との間に形成されるクリアランスに対して、蒸気等の作動媒体が導入されることで、回転体２が回転駆動される。 The rotary machine 1 includes a rotating body 2 and a stationary body 4 (see FIG. 2) provided around the rotating body 2 . The rotor 2 is, for example, a turbine shaft (rotating shaft), and rotor blades 6, which are turbine blades, are provided radially outwardly of the rotor 2 . A stationary body 4 surrounding the rotating body 2 is a casing, and accommodates the rotating body 2 so that the outer circumference of the moving blades 6 faces the inner circumference of the stationary body 4 . During operation of the rotating machine 1 , a working medium such as steam is introduced into a clearance formed between the rotating body 2 and the stationary body 4 , thereby rotating the rotating body 2 .

尚、動翼６は図１に示すように、回転体２の回転方向（周方向）に沿って複数配列されている。以下の説明において複数の動翼６を個々に区別して言及する場合には、符号６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・を用いるが、これらをまとめて総称する場合には符号６を用いることとする。 As shown in FIG. 1, a plurality of moving blades 6 are arranged along the rotating direction (circumferential direction) of the rotor 2 . In the following description, reference numerals 6a, 6b, 6c, . .

振動計測装置１００は、動翼６の振動を非接触で計測する非接触翼振動計測技術（ＢＴＴ：ＢｌａｄｅＴｉｐＴｉｍｉｎｇ）を利用する装置である。動翼６の振動とは、回転体２の回転駆動時に、動翼６の回転体２に対する相対位置が、回転体２の停止時における動翼６の回転体２に対する相対位置から変位することである。振動計測装置１００は、非接触センサ１１０と、回転数センサ１２０と、演算部１３０と、出力部１４０と、を備える。 The vibration measuring device 100 is a device that uses a non-contact blade vibration measuring technology (BTT: Blade Tip Timing) that measures the vibration of the rotor blade 6 without contact. Vibration of the moving blades 6 means that the relative position of the moving blades 6 with respect to the rotating body 2 is displaced from the relative position of the moving blades 6 with respect to the rotating body 2 when the rotating body 2 is stopped when the rotating body 2 is rotationally driven. be. The vibration measuring device 100 includes a non-contact sensor 110 , a rotational speed sensor 120 , a calculation section 130 and an output section 140 .

非接触センサ１１０は、静止体４の所定位置に配置されるＢＴＴ計測センサである。非接触センサ１１０は、静止体４の内周面において、動翼６に対向するように設置される。非接触センサ１１０は、電磁式センサ又は渦電流式センサであり、回転駆動時に通過する動翼６との距離に対応する電磁的信号を検知する。 The non-contact sensor 110 is a BTT measurement sensor arranged at a predetermined position on the stationary body 4 . The non-contact sensor 110 is installed on the inner peripheral surface of the stationary body 4 so as to face the rotor blade 6 . The non-contact sensor 110 is an electromagnetic sensor or an eddy current sensor, and detects an electromagnetic signal corresponding to the distance from the moving blade 6 that passes during rotational driving.

ここで図３は、動翼６に加振力が付与されていない基準状態における、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係、非接触センサ１１０で検出される電磁的信号、当該時間変化に基づいて生成されるＴＴＬ信号、及び、基準位置Ｋが回転数センサ１２０を通過する際に発生する基準信号をそれぞれ関連付けて示す図である。図３（ａ）では、インテグラルシュラウド翼（ＩＳＢ：ＩｎｔｅｇｒａｌＳｈｒｏｕｄＢｌａｄｅ）である動翼６が径方向外側からヘッド部が示されており、回転方向（周方向）に沿って配列された複数の動翼６に対して、静止体４側に設けられた非接触センサ１１０の計測範囲１１０ａが部分的に交差する様子が示されている。 Here, FIG. 3 shows the positional relationship between the moving blade 6 and the non-contact sensor 110, the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110, and the time change in the reference state where no excitation force is applied to the moving blade 6. and a reference signal generated when the reference position K passes the rotation speed sensor 120 in association with each other. In FIG. 3( a ), the rotor blade 6 , which is an integral shroud blade (ISB), is shown from the radially outer side, and a plurality of blades arranged along the rotational direction (circumferential direction). A state in which the measurement range 110a of the non-contact sensor 110 provided on the side of the stationary body 4 partially intersects with the rotor blade 6 is shown.

非接触センサ１１０では、回転機械１の運転時に近傍を通過する動翼６に対する距離に応じて電磁的信号が検出される。非接触センサ１１０で検知される電磁的信号は、図３（ｂ）に示すように、複数の動翼６が非接触センサ１１０の近傍を次々に通過するタイミングに対応して周期的に変化する波形を示している。このような電磁的信号は、後に詳述するように、予めトリガレベルとして設定された閾値と比較されることで図３（ｃ）に示すＴＴＬ信号に変換され、振動振幅の算出に用いられる。 The non-contact sensor 110 detects an electromagnetic signal according to the distance to the rotor blade 6 passing near the rotary machine 1 during operation. As shown in FIG. 3B, the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110 changes periodically corresponding to the timing at which the plurality of moving blades 6 successively pass the vicinity of the non-contact sensor 110. Waveforms are shown. Such an electromagnetic signal is converted to a TTL signal shown in FIG. 3(c) by being compared with a threshold set as a trigger level in advance, as will be described in detail later, and used to calculate the vibration amplitude.

尚、本実施形態では、動翼６がインテグラルシュラウド翼（ＩＳＢ）である場合が例示されているが、動翼６の形状はこれに限られない。 In this embodiment, the moving blade 6 is an integral shroud blade (ISB), but the shape of the moving blade 6 is not limited to this.

図１に戻って、回転数センサ１２０は、回転体２の基準位置Ｋを検出することで、回転体２の回転数を検出する。より詳しくは、回転数センサ１２０は、回転体２が回転駆動された際に基準位置Ｋが通過する毎にパルス状の基準信号を出力することで、演算部１３０は当該基準信号に基づいて回転体２の周期を特定可能に構成される。 Returning to FIG. 1 , the rotational speed sensor 120 detects the rotational speed of the rotating body 2 by detecting the reference position K of the rotating body 2 . More specifically, the rotation speed sensor 120 outputs a pulse-shaped reference signal each time the reference position K passes when the rotating body 2 is rotationally driven, and the calculation unit 130 rotates based on the reference signal. It is configured so that the period of the body 2 can be specified.

演算部１３０は、メモリ及びＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：中央演算装置）により構成される。演算部１３０は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても、演算部１３０の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。 The calculation unit 130 is configured by a memory and a CPU (Central Processing Unit). Calculation unit 130 may be realized by dedicated hardware, or may be realized by loading a program for realizing the function of calculation unit 130 into memory and executing it. good.

演算部１３０は、動翼６の振動振幅を算出する振動振幅算出部１３２と、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係を推定する位置関係推定部１３３と、動翼６に作用する振動応力の算出を行う振動応力算出部１３４と、各種演算に必要な情報等を記憶する記憶部１３６と、を備える。 The calculation unit 130 includes a vibration amplitude calculation unit 132 that calculates the vibration amplitude of the moving blade 6, a positional relationship estimating unit 133 that estimates the positional relationship between the moving blade 6 and the non-contact sensor 110, and a vibration acting on the moving blade 6. A vibration stress calculation unit 134 for calculating stress and a storage unit 136 for storing information necessary for various calculations are provided.

振動振幅算出部１３２は、非接触センサ１１０で検出された電磁的信号に基づいて動翼６の振動を算出する。振動振幅算出部１３２は、回転体２が回転し、回転体２に存在する基準位置Ｋが回転数センサ１２０の前を通過した際に回転数センサ１２０が出力するパルス状の基準信号の発生時間Ｔ０と、非接触センサ１１０で動翼６の通過時に出力される電磁的信号の発生時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’、・・・）との時間差ΔＴを求めることにより、動翼６の振動振幅の算出を行う（動翼６の振動振幅が大きければ、基準信号Ｔ０と電磁的信号の発生時間との時間差も大きくなる）。 The vibration amplitude calculator 132 calculates vibration of the rotor blade 6 based on the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110 . The vibration amplitude calculator 132 calculates the generation time of a pulse-shaped reference signal output by the rotational speed sensor 120 when the rotational body 2 rotates and the reference position K existing on the rotational body 2 passes in front of the rotational speed sensor 120. The time difference between T0 and the generation time (T1, T2, T3, . . . , T1′, T2′, T3′, . By obtaining ΔT, the vibration amplitude of the rotor blade 6 is calculated (the greater the vibration amplitude of the rotor blade 6, the greater the time difference between the reference signal T0 and the generation time of the electromagnetic signal).

具体的に説明すると、振動振幅算出部１３２は、まず基準状態について非接触センサ１１０で検出された電磁的信号（図３（ｂ）を参照）を取得し、予めトリガレベルとして設定された閾値を適用することでＴＴＬ信号（図３（ｃ）を参照）を生成する。ＴＴＬ信号は、電磁的信号のうち閾値を超えた範囲において所定レベルを有するパルス波形を有するように生成される。基準状態におけるＴＴＬ信号の発生時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・）は、例えばＭＨｚオーダのタイムカウンタ１３７でカウントすることによって求められ、所定のメモリにＴＴＬ信号発生時刻として記録される。振動振幅算出部１３２は、このようなＴＴＬ信号の発生時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・）と基準信号の発生時間（Ｔ０）との時間差ΔＴ（Ｔ１－Ｔ０、Ｔ２－Ｔ０、Ｔ３－Ｔ０、・・・）に基づいて、基準状態における振動振幅を算出可能である。 Specifically, the vibration amplitude calculator 132 first acquires an electromagnetic signal (see FIG. 3B) detected by the non-contact sensor 110 in the reference state, and calculates a threshold set in advance as a trigger level. The application produces a TTL signal (see FIG. 3(c)). A TTL signal is generated to have a pulse waveform having a predetermined level in a range exceeding a threshold among electromagnetic signals. TTL signal generation times (T1, T2, T3, . . . ) in the reference state are obtained by counting, for example, with a time counter 137 on the order of MHz, and recorded in a predetermined memory as TTL signal generation times. The vibration amplitude calculator 132 calculates the time difference ΔT (T1-T0, T2-T0, T3- T0, . . . ), the vibration amplitude in the reference state can be calculated.

図４は、動翼６に加振力が付加されている振動状態において、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係、非接触センサ１１０で検出される電磁的信号の時間変化、当該時間変化に基づいて生成されるＴＴＬ信号、及び、基準位置Ｋが回転数センサ１２０を通過する際に発生する基準信号をそれぞれ関連付けて示す図である。 4 shows the positional relationship between the moving blade 6 and the non-contact sensor 110, the time change of the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110, and the time FIG. 3 is a diagram showing the relationship between a TTL signal generated based on a change and a reference signal generated when a reference position K passes a rotation speed sensor 120;

振動振幅算出部１３２は、振動状態（回転機械１の運転時を含む）における電磁的信号（図４（ｂ）を参照）に、予めトリガレベルとして設定された閾値を適用することでＴＴＬ信号（図４（ｃ）を参照）を生成する。ＴＴＬ信号は、電磁的信号のうち閾値を超えた範囲において所定レベルを有するパルス波形を有するように生成される。振動状態におけるＴＴＬ信号の発生時間（Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’、・・・）は、例えばＭＨｚオーダのタイムカウンタでカウントすることによって求められ、所定のメモリにＴＴＬ信号発生時刻として記録される。振動振幅算出部１３２は、このようなＴＴＬ信号の発生時間（Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’、・・・）と基準信号の発生時間（Ｔ０）との時間差ΔＴ（Ｔ１’－Ｔ０、Ｔ２’－Ｔ０、Ｔ３’－Ｔ０、・・・）に基づいて、振動状態における振動振幅を算出可能である。 The vibration amplitude calculator 132 applies a threshold set in advance as a trigger level to the electromagnetic signal (see FIG. 4B) in a vibration state (including when the rotating machine 1 is in operation), thereby generating a TTL signal ( (see FIG. 4(c)). A TTL signal is generated to have a pulse waveform having a predetermined level in a range exceeding a threshold among electromagnetic signals. The TTL signal generation times (T1′, T2′, T3′, . . The vibration amplitude calculator 132 calculates the time difference ΔT (T1′−T0, T2′) between the generation time (T1′, T2′, T3′, . . . ) of the TTL signal and the generation time (T0) of the reference signal. −T0, T3′−T0, . . . ), the vibration amplitude in the vibration state can be calculated.

尚、図４では、図３に示す基準状態と比較しやすいように、図３に示す基準状態に対応する各データを破線で重ねて示している。 In FIG. 4, each data corresponding to the reference state shown in FIG. 3 is superimposed with dashed lines so as to facilitate comparison with the reference state shown in FIG.

このように振動振幅算出部１３２は、基準状態におけるＴＴＬ信号の発生時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・）及び振動状態におけるＴＴＬ信号の発生時間（Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’、・・・）と基準信号（Ｔ０）との時間差ΔＴ（Ｔ１－Ｔ０、Ｔ２－Ｔ０、Ｔ３－Ｔ０、・・・、Ｔ１’－Ｔ０、Ｔ２’－Ｔ０、Ｔ３’－Ｔ０，・・・）に基づいて、基準状態及び振動状態における動翼６の振動振幅をそれぞれ算出可能に構成される。尚、時間差ΔＴに基づいて、動翼６の振動振幅を算出する方法は、例えば、公知の一点法を含む小数点法や多点法などを用いればよい。一点法は、一つの非接触センサ１１０を静止体４に配置し、動翼６が非接触センサ１１０を通過する時間差を計測して動翼６の振動振幅を再現する方法である。多点法は多数の非接触センサ１１０を静止体４に配置し、動翼６が個々の非接触センサ１１０を通過するときの時間を計測して動翼６の振動波形を再現する方法である。 In this way, the vibration amplitude calculator 132 calculates the TTL signal generation times (T1, T2, T3, . . . ) in the reference state and the TTL signal generation times (T1′, T2′, T3′, .・) and the reference signal (T0) based on the time difference ΔT (T1-T0, T2-T0, T3-T0, ..., T1'-T0, T2'-T0, T3'-T0, ...) Therefore, the vibration amplitude of the rotor blade 6 in the reference state and the vibration state can be calculated. As a method of calculating the vibration amplitude of the rotor blade 6 based on the time difference ΔT, for example, a decimal point method including a known one-point method, a multi-point method, or the like may be used. The one-point method is a method of arranging one non-contact sensor 110 on the stationary body 4 and measuring the time difference in which the rotor blade 6 passes the non-contact sensor 110 to reproduce the vibration amplitude of the rotor blade 6 . The multi-point method is a method of arranging a large number of non-contact sensors 110 on the stationary body 4 and measuring the time when the moving blade 6 passes through each non-contact sensor 110 to reproduce the vibration waveform of the moving blade 6. .

ここで回転機械１の運転中に、回転体２、静止体４及び動翼６等の各構成要素間に熱伸び差が生じることで、計測対象となる動翼６と非接触センサ１１０との位置関係が変化することがある。図５は動翼６と非接触センサ１１０との位置関係が変化した場合に、非接触センサ１１０で検出される電磁的信号が変化する様子を示している。図５（ａ）は、動翼６と非接触センサ１１０の位置関係が軸方向に沿って変化することで、４つの位置関係Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを取りうることを示しており、図５（ｂ）は図５（ａ）の各位置関係に対応する電磁的信号を示している。 Here, during operation of the rotating machine 1, a difference in thermal expansion occurs between each component such as the rotating body 2, the stationary body 4, and the moving blades 6, so that the moving blades 6 to be measured and the non-contact sensor 110 The positional relationship may change. FIG. 5 shows how the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110 changes when the positional relationship between the rotor blade 6 and the non-contact sensor 110 changes. FIG. 5A shows that four positional relationships A, B, C, and D can be obtained by changing the positional relationship between the moving blade 6 and the non-contact sensor 110 along the axial direction. 5(b) shows electromagnetic signals corresponding to each positional relationship in FIG. 5(a).

前述したようにＴＴＬ信号を生成するために用いられる閾値は、トリガレベルである一定値として予め設定されるが、図５に示すように、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係が変化すると、電磁的信号との相対的関係が変化し、同じ振動であっても、異なる振動計測結果となってしまう。本実施形態では、後述の計測方法を採用することで、このような課題を解決可能である。 As described above, the threshold used to generate the TTL signal is set in advance as a constant value that is the trigger level. However, as shown in FIG. Then, the relative relationship with the electromagnetic signal changes, and the same vibration results in different vibration measurement results. In this embodiment, such a problem can be solved by adopting a measurement method which will be described later.

図１に戻って位置関係推定部１３３は、基準状態で非接触センサ１１０で検出された電磁的信号に基づいて、非接触センサ１１０と動翼６との位置関係を推定する。本実施形態では、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係毎に、電磁的信号の波形を後述するデータベース１３５に登録しておくことで、実測した電磁的信号の波形をデータベース１３５に照合することにより、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係を的確に推定できる。 Returning to FIG. 1, the positional relationship estimator 133 estimates the positional relationship between the non-contact sensor 110 and the rotor blade 6 based on the electromagnetic signals detected by the non-contact sensor 110 in the standard state. In this embodiment, by registering the waveform of the electromagnetic signal in the database 135 described later for each positional relationship between the moving blade 6 and the non-contact sensor 110, the actually measured waveform of the electromagnetic signal is compared with the database 135. By doing so, the positional relationship between the rotor blade 6 and the non-contact sensor 110 can be accurately estimated.

振動応力算出部１３４は振動振幅算出部１３２で算出された振動振幅に基づいて、動翼６に作用する振動応力を算出する。このような振動応力の算出は、詳しくは後述するが、データベース１３５に登録された応力変換関数を用いて、振動振幅算出部１３２で算出された振動振幅を振動応力に変換することにより行われる。 The vibration stress calculator 134 calculates the vibration stress acting on the rotor blade 6 based on the vibration amplitude calculated by the vibration amplitude calculator 132 . Calculation of such vibration stress is performed by converting the vibration amplitude calculated by the vibration amplitude calculator 132 into vibration stress using a stress conversion function registered in the database 135, which will be described later in detail.

記憶部１３６は、例えばハードディスクやメモリなどの記憶装置から構成され、振動計測に必要な各種情報が記憶される。記憶部１３６には、このような記憶情報の一つとして、振動計測に用いられるデータベース１３５が記憶され、必要に応じて適宜読み出し可能に構成される。 The storage unit 136 is configured by a storage device such as a hard disk or memory, and stores various information necessary for vibration measurement. The storage unit 136 stores a database 135 used for vibration measurement as one of such stored information, and is configured to be appropriately readable as needed.

尚、出力部１４０は例えばディスプレイ等であり、振動振幅算出部１３２及び応力算出部１３４等の算出結果を表示することで、オペレータに把握させるためのものである。 The output unit 140 is, for example, a display, and displays the calculation results of the vibration amplitude calculation unit 132, the stress calculation unit 134, etc., so that the operator can understand them.

＜データベースの作成方法＞
ここで、記憶部１３６に記憶されるデータベース１３５の具体的な作成方法とその内容について説明する。ここではまず、データベース１３５の作成方法の一つとして、計測対象である回転機械１と同一、又は、類似する試験機を用いた予備試験を実施することにより、データベース１３５を作成する場合について説明する。図６はデータベース１３５を作成するための予備試験を実施する様子を示す模式図であり、図７はデータベース１３５を作成するための予備試験を工程毎に示すフローチャートである。 <How to create a database>
Here, a specific creation method and contents of the database 135 stored in the storage unit 136 will be described. First, as one method for creating the database 135, a case of creating the database 135 by performing a preliminary test using a testing machine that is the same as or similar to the rotating machine 1 to be measured will be described. . FIG. 6 is a schematic diagram showing how a preliminary test for creating the database 135 is performed, and FIG. 7 is a flow chart showing each step of the preliminary test for creating the database 135. As shown in FIG.

まず予備試験に使用する試験機１’を用意する（ステップＳ１００）。試験機１’は計測対象である回転機械１と同一、又は、類似する構成を有する。すなわち試験機１’は、計測対象である回転機械１そのものを用いてもよいし、それと同等と見なせる程度の類似構成を有する他の回転機械を用いてもよい。尚、以下の説明では試験機１’を回転機械１と区別して示し、また試験機１’は、回転機械１が備える回転体２及び動翼６にそれぞれ対応する回転体２’及び動翼６’を備えるとして述べる。 First, the testing machine 1' used for the preliminary test is prepared (step S100). The testing machine 1' has the same or similar configuration as the rotary machine 1 to be measured. That is, the tester 1' may use the rotating machine 1 itself to be measured, or may use another rotating machine having a similar configuration that can be regarded as equivalent. In the following description, the test machine 1' is distinguished from the rotary machine 1, and the test machine 1' is the rotor 2' and the rotor blades 6 corresponding to the rotor 2 and the rotor blades 6 provided in the rotary machine 1, respectively. '.

続いてステップＳ１０１で用意した試験機１’を、真空チャンバ（不図示）内に設置する（ステップＳ１０１）。真空チャンバは、試験機１’の全体を収容可能なケーシングであり、ポンプ等によって内部を減圧可能に構成される。 Subsequently, the testing machine 1' prepared in step S101 is installed in a vacuum chamber (not shown) (step S101). The vacuum chamber is a casing capable of housing the entire testing machine 1', and is configured such that the inside can be evacuated by a pump or the like.

続いて、試験機１’の動翼６’の周囲に非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄを設置する（ステップＳ１０２）。この非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄは、前述の振動計測装置１００が備える非接触センサ１１０と同一又は類似のものである。非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄの設置位置は、図５を参照して前述した動翼６と非接触センサ１１０との位置関係Ａ～Ｄに対応するように設定される。すなわち予備試験では、実機である回転機械１において動翼６及び非接触センサ１１０の位置関係がどのように変化するかに基づいて非接触センサ１１０の設置位置が決定される。 Subsequently, the non-contact sensors 110A to 110D are installed around the moving blade 6' of the testing machine 1' (step S102). The non-contact sensors 110A to 110D are the same as or similar to the non-contact sensor 110 included in the vibration measuring device 100 described above. The installation positions of the non-contact sensors 110A-110D are set so as to correspond to the positional relationships A-D between the rotor blade 6 and the non-contact sensor 110 described above with reference to FIG. That is, in the preliminary test, the installation position of the non-contact sensor 110 is determined based on how the positional relationship between the rotor blade 6 and the non-contact sensor 110 changes in the rotating machine 1 which is the actual machine.

このような非接触センサ１１０の設置関係の決定は、例えば実機である回転機械１において、運転中に非接触センサ１１０と動翼６’との位置関係がどのように変化するかを予測して行われる。例えば、実際の回転機械１では運転中に発生する熱量によって、回転体２、静止体４及び動翼６間に熱伸び差が生じることによって、非接触センサ１１０と動翼６との位置関係が変化することがある。ステップＳ１０２では、このような実機に生じる熱伸び差の向きや量を考慮して非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄの設置位置Ａ～Ｄの選定が行われる。 The installation relationship of the non-contact sensor 110 is determined by, for example, predicting how the positional relationship between the non-contact sensor 110 and the rotor blade 6' changes during operation in the rotating machine 1, which is an actual machine. done. For example, in the actual rotating machine 1, the amount of heat generated during operation causes a difference in thermal expansion between the rotating body 2, the stationary body 4, and the moving blades 6, causing the positional relationship between the non-contact sensor 110 and the moving blades 6 to change. Subject to change. In step S102, installation positions A to D of the non-contact sensors 110A to 110D are selected in consideration of the direction and amount of thermal expansion difference occurring in the actual machine.

尚、本実施形態では非接触センサ１１０と動翼６との間における熱伸び差に着目して設置位置Ａ～Ｄの選定を行っているが、これに代えて又は加えて、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係が変化する要因を広く考慮することができる。 In this embodiment, the installation positions A to D are selected by focusing on the thermal expansion difference between the non-contact sensor 110 and the rotor blade 6. Factors that change the positional relationship with the non-contact sensor 110 can be widely considered.

続いて試験機１’の動翼６’に対して、応力を測定するためのひずみゲージ１５０を設置する（ステップＳ１０３）。ひずみゲージ１５０の検出信号は、例えばテレメータ又はスリップリングを介して静止側に取り出し可能に構成される。本実施形態ではテレメータ計測が行われるため、駆動用電源となるバッテリ（不図示）もまた試験機１’の回転体２’に設置される。そのため、ひずみゲージ１５０による検出は、バッテリに駆動用電力が残存している期間に限定されるが、予備試験はデータベース１３５の作成時に一時的に実施される試験であるため、問題となることはない。 Subsequently, a strain gauge 150 for measuring stress is installed on the moving blade 6' of the testing machine 1' (step S103). A detection signal of the strain gauge 150 is configured to be able to be extracted to the stationary side via, for example, a telemeter or a slip ring. Since telemeter measurement is performed in this embodiment, a battery (not shown) serving as a driving power source is also installed on the rotating body 2' of the testing machine 1'. Therefore, the detection by the strain gauge 150 is limited to the period in which the driving power remains in the battery. do not have.

続いて真空チャンバを減圧することにより、試験機１’の周辺雰囲気を真空状態にする（ステップＳ１０４）。そして真空雰囲気中において試験機１’の回転体２’を回転させる（ステップＳ１０５）。このように予備試験では、実機を用いた振動計測とは異なり、真空状態で実施されることで蒸気のような計測に影響を与える要因が排除された環境下で実施される。 Subsequently, the atmosphere around the testing machine 1' is brought into a vacuum state by reducing the pressure in the vacuum chamber (step S104). Then, the rotor 2' of the testing machine 1' is rotated in a vacuum atmosphere (step S105). In this way, unlike the vibration measurement using the actual machine, the preliminary test is performed in an environment where factors such as steam that affect the measurement are eliminated by being performed in a vacuum state.

続いて非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄの検出値をそれぞれ計測することにより、基準状態（加振力が付与されていない状態）における位置関係Ａ～Ｄに対応する電磁的信号の時間変化を取得する（ステップＳ１０６）。このように取得された各電磁的信号は、それぞれ対応する位置関係Ａ～Ｄに関連付けて記録される（ステップＳ１０７）。 Subsequently, by measuring the detection values of the non-contact sensors 110A to 110D respectively, the time change of the electromagnetic signals corresponding to the positional relationships A to D in the reference state (state in which the excitation force is not applied) is acquired ( step S106). Each electromagnetic signal thus obtained is recorded in association with the corresponding positional relationship A to D (step S107).

続いて回転中の動翼６’に対して加振装置を用いて加振力を付与し、動翼６’を強制的に振動させる（ステップＳ１０８）。このような振動状態（加振力が付与されている状態）において非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄの検出値を取得し（ステップＳ１０９）、位置関係Ａ～Ｄに対応する振動振幅を算出する（ステップＳ１１０）。
尚、非接触センサ１１０Ａ～１１０Ｄの検出値に基づく振動振幅の算出方法については、前述の振動振幅算出部１３２で用いられる算出方法と同様である。 Subsequently, a vibrating device is used to apply an excitation force to the rotor blade 6' during rotation, thereby forcibly vibrating the rotor blade 6' (step S108). In such a vibrating state (a state in which an excitation force is applied), the detection values of the non-contact sensors 110A to 110D are obtained (step S109), and the vibration amplitudes corresponding to the positional relationships A to D are calculated (step S110 ).
The calculation method of the vibration amplitude based on the detection values of the non-contact sensors 110A to 110D is the same as the calculation method used in the vibration amplitude calculator 132 described above.

続いて振動状態（加振力が付与されている状態）においてひずみゲージ１５０の検出値を取得し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１０で算出された位置関係Ａ～Ｄに対応する振動振幅に関連付けて記録する（ステップＳ１１２）。 Subsequently, the detected value of the strain gauge 150 is acquired in the vibrating state (the state in which the excitation force is applied) (step S111), and is recorded in association with the vibration amplitude corresponding to the positional relationships A to D calculated in step S110. (step S112).

続いてステップＳ１０７及びＳ１１２の記録内容を、データベース１３５として記憶部１３６に登録する。これによりデータベース１３５には、図６に示すように、（ｉ）非接触センサ１１０と動翼６との位置関係Ａ～Ｄ、（ｉｉ）各位置関係Ａ～Ｄにおける非接触センサ１１０で検出された電磁的信号の時間変化、（ｉｉｉ）各位置関係Ａ～Ｄにおける振動振幅と振動応力との関係がそれぞれ登録され、データベース１３５が完成する。 Subsequently, the contents recorded in steps S107 and S112 are registered in the storage unit 136 as the database 135. FIG. 6, (i) the positional relationships A to D between the non-contact sensor 110 and the moving blade 6, and (ii) the positions detected by the non-contact sensor 110 in each of the positional relationships A to D are stored in the database 135 as shown in FIG. (iii) the relationship between the vibration amplitude and the vibration stress in each of the positional relationships A to D are registered, and the database 135 is completed.

ここで図８はデータベース１３５に登録された応力変換関数の一例である。この例では、各位置関係Ａ～Ｄにおいて振動振幅と振動応力との関係を規定する応力変換関数ＦＡ～ＦＤが一次関数として示されている。この場合、応力変換関数ＦＡ～ＦＤの傾きαＡ～αＤは、振動振幅を振動応力に変換するための応力変換係数に相当する。 Here, FIG. 8 is an example of the stress conversion function registered in the database 135. In FIG. In this example, the stress conversion functions FA to FD that define the relationship between the vibration amplitude and the vibration stress in each of the positional relationships A to D are shown as linear functions. In this case, the slopes αA to αD of the stress conversion functions FA to FD correspond to stress conversion coefficients for converting the vibration amplitude into vibration stress.

尚、上記説明ではデータベース１３５を予備試験に基づいて作成する場合について述べたが、これに代えて、データベース１３５の各登録内容を、例えばＦＥＭ解析のような数値シミュレーションに基づいて作成してもよい。この場合、予備試験の実施が不要となるため、作業コストの低減に有利である。 In the above description, the case where the database 135 is created based on the preliminary test was described, but instead of this, each registered content of the database 135 may be created based on numerical simulation such as FEM analysis. . In this case, there is no need to perform a preliminary test, which is advantageous in reducing work costs.

＜振動計測方法＞
続いて上記構成を有する振動計測装置１００によって実施される振動計測方法について説明する。図９は本発明の少なくとも一実施形態に係る振動計測方法を工程毎に示すフローチャートである。 <Vibration measurement method>
Next, a vibration measuring method performed by the vibration measuring device 100 having the above configuration will be described. FIG. 9 is a flow chart showing steps of a vibration measurement method according to at least one embodiment of the present invention.

まず回転機械１を運転し（ステップＳ２００）、非接触センサ１１０で検出された電磁的信号を取得する（ステップＳ２０１）。ここで回転機器１は前述したように例えば蒸気タービンであり、動翼６が蒸気雰囲気中で回転した状態で、非接触センサ１１０による電磁的信号の検出が行われる。 First, the rotating machine 1 is operated (step S200), and an electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110 is acquired (step S201). Here, the rotary device 1 is, for example, a steam turbine as described above, and the electromagnetic signal is detected by the non-contact sensor 110 while the moving blades 6 are rotating in a steam atmosphere.

続いてステップＳ２０１で取得した電磁的信号に基づいて、動翼６と非接触センサ１１０との位置関係を推定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２における位置関係の推定は、ステップＳ２０１で取得された電磁的信号に含まれる波形を、データベース１３５に登録された波形と比較することにより行われる。 Subsequently, the positional relationship between the rotor blade 6 and the non-contact sensor 110 is estimated based on the electromagnetic signal acquired in step S201 (step S202). The estimation of the positional relationship in step S202 is performed by comparing the waveforms included in the electromagnetic signals acquired in step S201 with the waveforms registered in the database 135. FIG.

尚、ステップＳ２０２における位置関係推定部１３３による位置関係の推定は、実機である回転機械１で予め取得された運転状態量と位置関係との相関関係を用いて行ってもよい。運転状態量は、回転機械１に設置された各種センサによって検出可能な任意のパラメータであってよく、例えば静止体４のケーシング温度である。この場合、実機である回転機械１を用いて試験運転を行うことで、運転状態量であるケーシング温度と、静止体４及び動翼６間における熱伸び差とをそれぞれ実測し、これらを関連付けてデータベース１３５に登録する。そして推定実施時には、回転機械１に設置されたセンサ（不図示）によって運転状態量（ケーシング温度）を取得し、当該運転状態量に対応する静止体４及び動翼６間における熱伸び差を、データベース１３５から読み出すことにより求める。そして当該熱伸び差から幾何学的演算によって、静止体４及び動翼６間における位置関係が求められる。この態様では、データベース１３５に予め登録された相関関係に基づいて位置関係を求めることで、精度のよい位置関係の推定が可能となる。特にデータベース１３５に登録する相関関係を、測定対象となる回転機械１を用いた実機試験によって取得することで、回転機械１の固有特性をも加味した精度のよい推定が可能となる。 The estimation of the positional relationship by the positional relationship estimating unit 133 in step S202 may be performed using the correlation between the operating state quantity and the positional relationship obtained in advance in the rotary machine 1, which is the actual machine. The operating state quantity may be any parameter that can be detected by various sensors installed in the rotating machine 1 , such as the casing temperature of the stationary body 4 . In this case, by performing a test operation using the actual rotating machine 1, the casing temperature, which is an operating state quantity, and the thermal expansion difference between the stationary body 4 and the rotor blade 6 are measured, and these are correlated. Register in database 135 . When performing the estimation, the operating state quantity (casing temperature) is acquired by a sensor (not shown) installed in the rotating machine 1, and the thermal expansion difference between the stationary body 4 and the rotor blade 6 corresponding to the operating state quantity is It is obtained by reading from the database 135 . Then, the positional relationship between the stationary body 4 and the rotor blade 6 is obtained by geometrical calculation from the thermal expansion difference. In this aspect, by obtaining the positional relationship based on the correlation registered in advance in the database 135, it is possible to estimate the positional relationship with high accuracy. In particular, by acquiring the correlations registered in the database 135 through actual machine tests using the rotating machine 1 to be measured, it is possible to make accurate estimations that take into consideration the unique characteristics of the rotating machine 1 as well.

続いてステップＳ２０１で取得された電磁的信号の発生時間（Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’，・・・）と基準信号の発生時間（Ｔ０）との時間差ΔＴ（Ｔ１’－Ｔ０、Ｔ２’－Ｔ０、Ｔ３’－Ｔ０，・・・）に基づいて、動翼６の振動振幅を算出する（ステップＳ２０３５）。このような動翼６の振動振幅の算出は、図４を参照して上述したように、電磁的信号を、予めトリガレベルとして設定された閾値と比較することでＴＴＬ信号に変換し、当該ＴＴＬ信号の発生時間と基準信号の発生時間とによって求められる時間差ΔＴに基づいて行われる。
尚、図９ではステップＳ２０３はステップＳ２０２の後に実施されているが、ステップＳ２０２と同時に実施されてもよいし、ステップＳ２０２より前に実施されてもよい。 Subsequently, the time difference ΔT (T1′−T0, T2′− T0, T3'-T0, . . . ), the vibration amplitude of the rotor blade 6 is calculated (step S2035). As described above with reference to FIG. 4, the calculation of the vibration amplitude of the moving blade 6 is performed by converting the electromagnetic signal into a TTL signal by comparing it with a threshold set in advance as a trigger level. This is done based on the time difference ΔT obtained by the signal generation time and the reference signal generation time.
Although step S203 is performed after step S202 in FIG. 9, it may be performed at the same time as step S202 or before step S202.

続いて振動応力算出部１３４は、データベース１３５に基づいて、ステップＳ２０２で推定された位置関係に対応する応力変換関数Ｆを求める（ステップＳ２０４）。図６のデータベース１３５のうち項目（ｉｉｉ）には、位置関係毎に、振動振幅から振動応力を算出するための応力に変換するための応力変換関数が登録されている（詳しくは図８を参照）。ステップＳ２０４では、このようなデータベース１３５を参照することで、ステップＳ２０２で推定された位置関係に対応する応力変換関数を求める。本実施形態では、応力変換関数は一次関数で規定されるため、その傾きは応力変換係数に相当する。 Subsequently, the vibration stress calculator 134 obtains a stress conversion function F corresponding to the positional relationship estimated in step S202 based on the database 135 (step S204). In the item (iii) of the database 135 of FIG. 6, a stress conversion function for converting the vibration amplitude into stress for calculating the vibration stress is registered for each positional relationship (see FIG. 8 for details). ). In step S204, by referring to such a database 135, a stress conversion function corresponding to the positional relationship estimated in step S202 is obtained. In this embodiment, since the stress conversion function is defined by a linear function, its slope corresponds to the stress conversion coefficient.

続いて振動応力算出部１３４は、ステップＳ２０４で求めた応力変換関数Ｆを用いて、ステップＳ２０３で算出された振動振幅に対応する振動応力を算出する（ステップＳ２０５）。このように動翼６と非接触センサ１１０との位置関係の推定結果から求められた応力変換関数Ｆを用いて振動応力を算出することで、動翼と非接触センサ１１０との間に熱伸び差等によって位置関係が変化した場合であっても、ロバストな計測が可能となる。 Subsequently, the vibration stress calculator 134 calculates the vibration stress corresponding to the vibration amplitude calculated in step S203 using the stress conversion function F obtained in step S204 (step S205). By calculating the vibration stress using the stress conversion function F obtained from the result of estimating the positional relationship between the rotor blade 6 and the non-contact sensor 110 in this way, the thermal elongation between the rotor blade and the non-contact sensor 110 can be calculated. Robust measurement is possible even when the positional relationship changes due to a difference or the like.

そして、振動振幅や振動応力の算出結果は、例えばディスプレイのような出力部１４０に出力される（ステップＳ２０６）。尚、ステップＳ２０６では出力部１４０への出力に代えて又は加えて、算出結果を他の装置に入力して各種制御に利用してもよい。 Then, the calculation results of the vibration amplitude and vibration stress are output to the output unit 140 such as a display (step S206). In step S206, instead of or in addition to the output to the output unit 140, the calculation result may be input to another device and used for various controls.

尚、回転体２上には回転方向（周方向）に沿って複数の動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・が配列されているが、上述の振動計測は、各動翼６に対してそれぞれ実施される。この場合、各動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・は回転数センサの検出値に基づいて識別されてもよい。 A plurality of rotor blades 6a, 6b, 6c, . implemented respectively. In this case, each rotor blade 6a, 6b, 6c, . . . may be identified based on the detected value of the rotational speed sensor.

図１０は回転体２を周辺構成とともに軸方向から示す模式図である。回転体２上に設けられた各動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・の設置位置は、回転体２上の基準位置Ｋに対する各動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・の角度Φと、回転数センサ１２０に対する非接触センサ１１０の取付角度θ（設計値）によって特定される。そのため、非接触センサ１１０による電磁的信号の検出とともに、回転数センサ１２０による回転数検出を実施することで、基準位置Ｋの通過タイミングに基づいて、非接触センサ１１０で検出された電磁的信号に含まれる各波形成分が、どの動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・に対応するものであるかを特定できる。これにより、各動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・に対応する波形成分を用いて上述の振動計測方法を実施することで、各動翼６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・における振動計測を個別に実施することもできる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing the rotating body 2 together with its peripheral configuration from the axial direction. . . provided on the rotating body 2 are determined by an angle Φ of each moving blade 6a, 6b, 6c, . , is specified by the mounting angle θ (design value) of the non-contact sensor 110 with respect to the rotational speed sensor 120 . Therefore, by detecting the electromagnetic signal by the non-contact sensor 110 and detecting the rotation speed by the rotation speed sensor 120, the electromagnetic signal detected by the non-contact sensor 110 can be detected based on the passage timing of the reference position K. It is possible to specify which rotor blade 6a, 6b, 6c, . . . corresponds to each included waveform component. By implementing the above-described vibration measurement method using the waveform components corresponding to the rotor blades 6a, 6b, 6c, . It can also be implemented separately.

以上説明したように上述の実施形態によれば、非接触センサ１１０によって動翼６との距離に応じた連続的な電磁的信号が検出される。回転機械の運転中に検出された電磁的信号は、タイムカウンタによって発生時間が特定され、当該発生時間の変化量に基づいて動翼の振動振幅が算出される。このような構成を採用することで、例えば蒸気雰囲気中においてもロバストな振動計測が可能となる。 As described above, according to the above-described embodiment, the non-contact sensor 110 detects continuous electromagnetic signals corresponding to the distance from the rotor blade 6 . The electromagnetic signal detected during the operation of the rotating machine is identified by a time counter, and the vibration amplitude of the rotor blade is calculated based on the amount of change in the generation time. By employing such a configuration, robust vibration measurement becomes possible even in a steam atmosphere, for example.

本発明の少なくとも一実施形態は、動翼が設けられた回転体を備える回転機械の振動計測装置、及び、振動計測方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY At least one embodiment of the present invention can be used for a vibration measuring device and a vibration measuring method for a rotary machine having a rotating body provided with rotor blades.

１回転機械
２回転体
４静止体
６動翼
６動翼
１００振動計測装置
１１０非接触センサ
１２０回転数センサ
１３０演算部
１３２振動振幅算出部
１３３位置関係推定部
１３４振動応力算出部
１３５データベース
１３６記憶部
１３７タイムカウンタ
１４０出力部
１５０ひずみゲージ
1 Rotating machine 2 Rotating body 4 Stationary body 6 Rotor blade 6 Rotor blade 100 Vibration measurement device 110 Non-contact sensor 120 Rotation speed sensor 130 Calculation unit 132 Vibration amplitude calculation unit 133 Positional relationship estimation unit 134 Vibration stress calculation unit 135 Database 136 Storage unit 137 time counter 140 output unit 150 strain gauge

Claims

動翼が設けられた回転体を備え、作動流体として蒸気を用いて駆動される回転機械の振動計測装置であって、
前記動翼に対する距離に応じて連続的な電磁的信号を検出可能な電磁式センサ又は渦電流式センサである非接触センサと、
前記電磁的信号のうち閾値を超えた範囲において所定レベルを有するパルス波形であるＴＴＬ信号の発生時間を計測可能なタイムカウンタと、
前記タイムカウンタで計測された前記発生時間の変化量に基づいて、前記動翼の振動振幅を算出する振動振幅算出部と、
を備える、回転機械の振動計測装置。 A vibration measuring device for a rotating machine that includes a rotating body provided with moving blades and is driven using steam as a working fluid ,
a non-contact sensor , which is an electromagnetic sensor or an eddy current sensor capable of detecting continuous electromagnetic signals according to the distance to the moving blade;
a time counter capable of measuring the generation time of a TTL signal, which is a pulse waveform having a predetermined level in a range exceeding a threshold among the electromagnetic signals;
a vibration amplitude calculator that calculates the vibration amplitude of the rotor blade based on the amount of change in the occurrence time measured by the time counter;
A vibration measuring device for a rotating machine, comprising:

前記振動振幅から前記動翼に作用する振動応力を求めるための応力変換関数を、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に規定するデータベースを記憶する記憶部と、
前記電磁的信号に基づいて前記非接触センサと前記動翼との位置関係を推定する位置関係推定部と、
前記位置関係推定部で推定された前記位置関係に対応する前記応力変換関数を前記データベースから求め、前記応力変換関数に基づいて前記振動振幅に対応する前記振動応力を算出する振動応力算出部と、
を更に備える、請求項１に記載の回転機械の振動計測装置。 a storage unit that stores a database that defines a stress conversion function for determining the vibration stress acting on the rotor blade from the vibration amplitude for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade;
a positional relationship estimation unit that estimates a positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade based on the electromagnetic signal;
a vibration stress calculation unit that obtains from the database the stress conversion function corresponding to the positional relationship estimated by the positional relationship estimation unit, and calculates the vibration stress corresponding to the vibration amplitude based on the stress conversion function;
The vibration measuring device for a rotary machine according to claim 1, further comprising:

前記データベースには、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に前記電磁的信号の波形が登録されており、
前記位置関係推定部は、前記非接触センサで検出された前記電磁的信号の波形を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する、請求項２に記載の回転機械の振動計測装置。 Waveforms of the electromagnetic signals are registered in the database for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade,
3. The vibration measuring device for a rotating machine according to claim 2, wherein said positional relationship estimating unit estimates said positional relationship by collating waveforms of said electromagnetic signals detected by said non-contact sensor with said database.

前記データベースには、前記回転機械の運転状態量と、前記非接触センサ及び前記動翼間の位置関係とが関連付けて登録されており、
前記位置関係推定部は、前記回転機械で検出された運転状態量を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する、請求項２に記載の回転機械の振動計測装置。 the operating state quantity of the rotating machine and the positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade are associated and registered in the database;
3. The vibration measuring device for a rotating machine according to claim 2, wherein said positional relationship estimating unit estimates said positional relationship by collating said operating state quantities detected in said rotating machine with said database.

前記振動振幅算出部又は前記振動応力算出部の少なくとも一方の算出結果を出力可能に構成された出力部を更に備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の回転機械の振動計測装置。 5. The vibration measuring device for a rotary machine according to claim 2 , further comprising an output section capable of outputting calculation results of at least one of said vibration amplitude calculation section and said vibration stress calculation section.

動翼が設けられた回転体を備える回転機械の振動計測装置であって、 A vibration measuring device for a rotating machine comprising a rotating body provided with rotor blades,
前記動翼に対する距離に応じて連続的な電磁的信号を検出可能な非接触センサと、 a non-contact sensor capable of detecting continuous electromagnetic signals according to the distance to the moving blade;
前記電磁的信号の発生時間を計測可能なタイムカウンタと、 a time counter capable of measuring the generation time of the electromagnetic signal;
前記タイムカウンタで計測された前記発生時間の変化量に基づいて、前記動翼の振動振幅を算出する振動振幅算出部と、 a vibration amplitude calculator that calculates the vibration amplitude of the rotor blade based on the amount of change in the occurrence time measured by the time counter;
前記振動振幅から前記動翼に作用する振動応力を求めるための応力変換関数を、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に規定するデータベースを記憶する記憶部と、 a storage unit that stores a database that defines a stress conversion function for determining the vibration stress acting on the rotor blade from the vibration amplitude for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade;
前記電磁的信号に基づいて前記非接触センサと前記動翼との位置関係を推定する位置関係推定部と、 a positional relationship estimation unit that estimates a positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade based on the electromagnetic signal;
前記位置関係推定部で推定された前記位置関係に対応する前記応力変換関数を前記データベースから求め、前記応力変換関数に基づいて前記振動振幅に対応する前記振動応力を算出する振動応力算出部と、 a vibration stress calculation unit that obtains from the database the stress conversion function corresponding to the positional relationship estimated by the positional relationship estimation unit, and calculates the vibration stress corresponding to the vibration amplitude based on the stress conversion function;
を備え、with
前記データベースには、前記回転機械の運転状態量と、前記非接触センサ及び前記動翼間の位置関係とが関連付けて登録されており、 the operating state quantity of the rotating machine and the positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade are associated and registered in the database;
前記位置関係推定部は、前記回転機械で検出された運転状態量を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する、回転機械の振動計測装置。 A vibration measuring device for a rotary machine, wherein the positional relationship estimator estimates the positional relationship by collating operating state quantities detected in the rotary machine with the database.

動翼が設けられた回転体を備え、作動流体として蒸気を用いて駆動される回転機械の振動計測方法であって、
電磁式センサ又は渦電流式センサである非接触センサを用いて、前記動翼に対する距離に応じて連続的な電磁的信号を検出する工程と、
前記電磁的信号のうち閾値を超えた範囲において所定レベルを有するパルス波形であるＴＴＬ信号の発生時間を計測する工程と、
前記発生時間の変化量に基づいて、前記動翼の振動振幅を算出する工程と、
を備える、回転機械の振動計測方法。 A vibration measurement method for a rotating machine having a rotating body provided with moving blades and driven using steam as a working fluid ,
using a non-contact sensor, which is an electromagnetic sensor or an eddy current sensor , to detect a continuous electromagnetic signal according to the distance to the rotor blade;
a step of measuring the generation time of a TTL signal, which is a pulse waveform having a predetermined level in a range exceeding a threshold among the electromagnetic signals;
calculating the vibration amplitude of the rotor blade based on the amount of change in the occurrence time;
A method for measuring vibration of a rotating machine.

前記振動から前記動翼に作用する応力を求めるための応力変換関数を、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に規定するデータベースを予め用意する工程と、
前記電磁的信号に基づいて前記非接触センサと前記動翼との位置関係を推定する工程と、
前記位置関係に対応する前記応力変換関数を前記データベースから求め、前記応力変換関数に基づいて前記振動振幅に対応する振動応力を算出する工程と、
を更に備える、請求項７に記載の回転機械の振動計測方法。 a step of preparing in advance a database defining a stress conversion function for determining the stress acting on the rotor blade from the vibration for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade;
estimating a positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade based on the electromagnetic signal;
obtaining the stress conversion function corresponding to the positional relationship from the database, and calculating the vibration stress corresponding to the vibration amplitude based on the stress conversion function;
The method for measuring vibration of a rotating machine according to claim 7, further comprising:

前記データベースには、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に前記電磁的信号の波形が登録されており、
前記位置関係を推定する工程では、前記非接触センサで検出された前記電磁的信号の波形を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する、請求項８に記載の回転機械の振動計測方法。 Waveforms of the electromagnetic signals are registered in the database for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade,
9. The vibration measuring method for a rotating machine according to claim 8, wherein in the step of estimating the positional relationship, the positional relationship is estimated by collating waveforms of the electromagnetic signals detected by the non-contact sensor with the database. .

前記データベースには、前記回転機械の運転状態量と、前記非接触センサ及び前記動翼間の位置関係とが関連付けて登録されており、
前記位置関係を推定する工程では、前記回転機械で検出された運転状態量を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する、請求項８に記載の回転機械の振動計測方法。 the operating state quantity of the rotating machine and the positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade are associated and registered in the database;
9. The vibration measuring method for a rotating machine according to claim 8, wherein in the step of estimating the positional relationship, the positional relationship is estimated by collating the operating state quantities detected in the rotating machine with the database.

前記データベースは、前記回転機械と同一又は類似の構成を有する試験機を用いた予備試験によって作成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の回転機械の振動計測方法。 11. The vibration measuring method for a rotating machine according to claim 8, wherein said database is created by a preliminary test using a testing machine having the same or similar configuration as said rotating machine.

前記予備試験は真空環境下で実施される、請求項１１に記載の回転機械の振動計測方法。 12. The method for measuring vibration of a rotary machine according to claim 11, wherein said preliminary test is performed in a vacuum environment.

前記データベースは数値シミュレーションによって作成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の回転機械の振動計測方法。 11. The vibration measuring method for a rotating machine according to claim 8, wherein said database is created by numerical simulation.

動翼が設けられた回転体を備え回転機械の振動計測方法であって、 A vibration measurement method for a rotating machine having a rotating body provided with rotor blades,
非接触センサを用いて、前記動翼に対する距離に応じて連続的な電磁的信号を検出する工程と、 using a non-contact sensor to detect a continuous electromagnetic signal as a function of distance to the rotor blade;
前記電磁的信号の発生時間を計測する工程と、 measuring the generation time of the electromagnetic signal;
前記発生時間の変化量に基づいて、前記動翼の振動振幅を算出する工程と、 calculating the vibration amplitude of the rotor blade based on the amount of change in the occurrence time;
前記振動から前記動翼に作用する応力を求めるための応力変換関数を、前記非接触センサと前記動翼との位置関係毎に規定するデータベースを予め用意する工程と、 a step of preparing in advance a database defining a stress conversion function for determining the stress acting on the rotor blade from the vibration for each positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade;
前記電磁的信号に基づいて前記非接触センサと前記動翼との位置関係を推定する工程と、 estimating a positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade based on the electromagnetic signal;
前記位置関係に対応する前記応力変換関数を前記データベースから求め、前記応力変換関数に基づいて前記振動振幅に対応する振動応力を算出する工程と、 obtaining the stress conversion function corresponding to the positional relationship from the database, and calculating the vibration stress corresponding to the vibration amplitude based on the stress conversion function;
を備え、with
前記データベースには、前記回転機械の運転状態量と、前記非接触センサ及び前記動翼間の位置関係とが関連付けて登録されており、 the operating state quantity of the rotating machine and the positional relationship between the non-contact sensor and the rotor blade are associated and registered in the database;
前記位置関係を推定する工程では、前記回転機械で検出された運転状態量を前記データベースに照合することにより前記位置関係を推定する、回転機械の振動計測方法。 A vibration measuring method for a rotating machine, wherein the step of estimating the positional relationship estimates the positional relationship by collating operating state quantities detected in the rotating machine with the database.