JP7316027B2

JP7316027B2 - Torsional vibration measurement device for rotating shaft system

Info

Publication number: JP7316027B2
Application number: JP2018099581A
Authority: JP
Inventors: 正吉田; 秀一三浦; 由実阪森; 和義本郷; 潤也井手口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: JP2019203814A

Description

本開示は、回転軸系の捩れ振動計測装置及び捩れ振動計測方法に関する。 The present disclosure relates to a torsional vibration measuring device and a torsional vibration measuring method for a rotating shaft system.

タービン及び発電機が回転軸を介して結合された回転軸系を備える発電設備などでは、装置の大型化、送電の大容量化及び長距離化、電力系統校正の複雑化、電力負荷の多様化等が進んでいる。その結果、種々の送電擾乱（負荷遮断、２相短絡、高速再閉路等）が起ったとき、これらが回転軸系の安定稼働に大きく影響することがわかってきた。回転軸系においては、特に、捩れ振動の抑制及び回転軸系の疲労強度の向上が重要視され、これらに関し今まで多くの提案がなされている。 In power generation equipment with a rotating shaft system in which a turbine and a generator are coupled via a rotating shaft, the size of the equipment increases, the transmission capacity increases and the distance increases, the power system calibration becomes more complicated, and the power load diversifies. etc. is progressing. As a result, it has been found that various power transmission disturbances (load shedding, two-phase short circuit, high-speed reclosing, etc.) greatly affect the stable operation of the rotating shaft system. In a rotating shaft system, suppression of torsional vibration and improvement of fatigue strength of the rotating shaft system are particularly important, and many proposals have been made in this regard.

特許文献１には、タービン及び発電機を備える回転軸系の捩れ振動を検出し監視する装置が開示されている。この捩れ振動検出装置は、回転軸の軸方向の異なる位置に複数の歯車を設け、この歯車に対向する静止位置に設けた電磁ピックアップで回転する歯車の歯形状から回転パルスを得ている。回転軸系の捩れ振動は、回転軸上の軸方向で異なる２点で検出した回転パルス間の相対位相の変化として表れるため、これら２点間の回転パルスの位相差を検出することで捩れ振動を検出している。この装置では、歯車の取付角差やピッチ誤差などの影響を除去するため、負荷が十分に小さい時の捩れ振動信号を記憶器に記憶させ、逐次捩れ振動信号よりこれを差し引くようにしている。 Patent Literature 1 discloses a device for detecting and monitoring torsional vibration of a rotating shaft system including a turbine and a generator. In this torsional vibration detector, a plurality of gears are provided at different positions in the axial direction of a rotating shaft, and an electromagnetic pickup provided at a stationary position facing the gears obtains rotation pulses from the tooth shape of the rotating gears. The torsional vibration of a rotating shaft system appears as a change in the relative phase between rotation pulses detected at two different points on the rotating shaft in the axial direction. is detected. In this device, in order to eliminate the effects of gear mounting angle difference and pitch error, the torsional vibration signal when the load is sufficiently small is stored in a memory and is sequentially subtracted from the torsional vibration signal.

特開昭６３－７５６２５号公報JP-A-63-75625

特許文献１に開示された装置は、回転軸系から得られる捩れ振動信号より捩れ固有振動モードによって決まる連立方程式を解いて各固有モード毎の応答を求め、この解から捩れ振動による応力波形を合成し、回転軸系各部の疲労寿命を求めている。そのため、複雑な演算を行う必要があり、演算器などを含む処理装置が複雑かつ高コストとなっている。 The device disclosed in Patent Document 1 solves simultaneous equations determined by torsional natural vibration modes from a torsional vibration signal obtained from a rotating shaft system, obtains the response for each natural mode, and synthesizes a stress waveform due to torsional vibration from this solution. Then, the fatigue life of each part of the rotating shaft system is obtained. Therefore, it is necessary to perform complicated calculations, and a processing device including a calculator is complicated and expensive.

一実施形態は、回転軸系に発生する捩れ振動を計測する場合に、回転軸系に設けられた歯車などのマークの取付角差やピッチ誤差等の影響を除去可能で、かつ簡易かつ低コストな計測手段を提案することを目的とする。 In one embodiment, when measuring torsional vibration generated in a rotating shaft system, it is possible to remove the influence of mounting angle difference and pitch error of marks such as gears provided on the rotating shaft system, and it is simple and low cost. The purpose is to propose a suitable measurement method.

（１）一実施形態に係る回転軸系の捩れ振動計測装置は、
前記回転軸系を構成する構成要素に対向する位置に設けられ、前記構成要素に形成された一つの回転数マーク、及び前記構成要素の回転方向に沿って間隔を置いて形成された複数の間隔マーク、の各々の通過を検出して検出信号を発信する少なくとも一つの検出器と、
前記検出器から発信される前記一つの回転数マークに対応する前記検出信号から、前記回転軸系が１回転するのに要する１回転時間（Ｔｏ）をカウントする回転数カウンタと、
前記検出器から発信される前記複数の間隔マークのそれぞれに対応する前記検出信号から、前記複数の間隔マークの一つである第ｎマークが通過してから第ｎ＋１マークが通過するまでの時間であるマーク間隔時間（Ｔｐｎ）をカウントする間隔カウンタと、
前記１回転時間（Ｔｏ）と前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）との比である第１比を算出する除算器と、
前記回転軸系が基準状態にある時に求めた前記第１比を基準比として記憶するための記憶器と、
前記除算器において求めた前記第１比と、前記記憶器に記憶されている前記基準比との比である第２比を求める判定器と、
を備える。 (1) A torsional vibration measuring device for a rotating shaft system according to one embodiment includes:
One rotation speed mark provided at a position facing a component constituting the rotating shaft system and formed on the component, and a plurality of intervals formed at intervals along the rotation direction of the component. at least one detector for detecting passage of each of the marks and emitting a detection signal;
a rotation speed counter that counts one rotation time (To) required for one rotation of the rotating shaft system from the detection signal corresponding to the one rotation speed mark transmitted from the detector;
The time from the detection signal corresponding to each of the plurality of spacing marks transmitted from the detector to the passage of the n-th mark, which is one of the plurality of spacing marks, to the passage of the (n+1)-th mark an interval counter that counts a mark interval time (Tpn);
a divider for calculating a first ratio that is the ratio of the one rotation time (To) and the mark interval time (Tpn);
a memory for storing the first ratio obtained when the rotating shaft system is in a reference state as a reference ratio;
a determiner that determines a second ratio that is the ratio of the first ratio determined by the divider and the reference ratio stored in the storage device;
Prepare.

回転軸系（回転軸、及び該回転軸に設けられた機器、例えば、タービン、発電機等を含む系）において、回転軸が一定の回転速度で回転しているとき、即ち、回転軸系に捩れ振動が発生していないとき、各間隔マークにおけるマーク間隔時間Ｔｐｎは一定であり変動しない（ｎ≧１）。他方、回転軸系に捩れ振動が生じると、各間隔マークにおけるマーク間隔時間Ｔｐｎは微小に変化して周波数変調を起す。この微小な回転速度の変動分を求めることで、捩れ振動の角速度が得られる。 In a rotating shaft system (a system including a rotating shaft and equipment provided on the rotating shaft, such as a turbine, a generator, etc.), when the rotating shaft rotates at a constant rotational speed, that is, in the rotating shaft system When no torsional vibration occurs, the mark interval time Tpn for each interval mark is constant and does not fluctuate (n≧1). On the other hand, when torsional vibration occurs in the rotating shaft system, the mark interval time Tpn of each interval mark changes slightly, causing frequency modulation. The angular velocity of the torsional vibration can be obtained by obtaining the minute fluctuation of the rotational speed.

上記（１）の構成によれば、回転軸系が基準状態（例えば、回転軸系に捩れ振動が発生していない状態）にある時に求めた各間隔マークにおける基準比と、捩れ振動の計測のために求めた第１比との比（第２比）を求めることで、回転数マーク及び間隔マークの取付角差やピッチ誤差等の影響を排除した捩れ振動の状態を計測できる。また、第２比の数値から捩れ振動の発生を定量的に把握できる。このため、特許文献１のように、捩れ振動を表す回転角度変位を直接求めるのではなく、捩れ振動を基準比との比（第２比）として求めることで、複雑な演算が不要となり、従って、計測装置を簡易かつ低コスト化できる。 According to the above configuration (1), the reference ratio at each interval mark obtained when the rotating shaft system is in a reference state (for example, a state in which no torsional vibration is generated in the rotating shaft system), and the measurement of torsional vibration. By obtaining the ratio (second ratio) to the first ratio obtained for the purpose, it is possible to measure the state of torsional vibration excluding the effects of the installation angle difference and pitch error of the rotation speed mark and the interval mark. Also, the occurrence of torsional vibration can be quantitatively grasped from the numerical value of the second ratio. For this reason, as in Patent Document 1, instead of directly obtaining the rotation angle displacement representing the torsional vibration, by obtaining the torsional vibration as a ratio (second ratio) to the reference ratio, complicated calculation becomes unnecessary. , the measuring device can be simplified and the cost can be reduced.

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記基準状態とは、前記回転軸系に捩り振動が発生していないと評価できる状態である。ここで、「捩り振動が発生していないと評価できる状態」とは、通常用いられる検出器によって捩れ振動の発生有無を検出したとき、実質的に捩れ振動の発生を検出できない状態を言う。
上記（２）の構成によれば、捩れ振動の計測のために求めた第１比を上記基準比と比較することで、回転数マーク及び間隔マークの取付角差やピッチ誤差等の影響を排除した捩れ振動の状態を計測できると共に、第２比の数値から捩れ振動の発生を定量的に把握できる。 (2) In one embodiment, in the configuration of (1),
The reference state is a state in which it can be evaluated that no torsional vibration is generated in the rotating shaft system. Here, "a state in which it can be evaluated that no torsional vibration has occurred" refers to a state in which the occurrence of torsional vibration cannot be substantially detected when the presence or absence of torsional vibration is detected by a commonly used detector.
According to the configuration (2) above, by comparing the first ratio obtained for measuring the torsional vibration with the reference ratio, the effects of the installation angle difference and pitch error of the rotation speed mark and the interval mark are eliminated. It is possible to measure the state of the generated torsional vibration, and to quantitatively grasp the generation of the torsional vibration from the numerical value of the second ratio.

（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記マーク間隔時間より短い周期を有する基準クロックを発信する基準クロック発信器をさらに備え、
前記回転数カウンタ、及び前記間隔カウンタは、前記基準クロックの数をカウントすることで前記１回転時間（Ｔｏ）、及び前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）を計測するように構成される。
上記（３）の構成によれば、上記基準クロック発信器から発信される基準クロックによって１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを計測するため、１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを正確に計測でき、かつ計測するための装置を簡易かつ低コスト化できる。 (3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2),
further comprising a reference clock generator that generates a reference clock having a period shorter than the mark interval time;
The rotation number counter and the interval counter are configured to measure the one rotation time (To) and the mark interval time (Tpn) by counting the number of the reference clocks.
According to the configuration (3) above, since the one rotation time To and the mark interval time Tpn are measured by the reference clock transmitted from the reference clock generator, the one rotation time To and the mark interval time Tpn can be measured accurately. In addition, the device for measuring can be simplified and the cost can be reduced.

（４）一実施形態では、前記（３）の構成において、
前記検出信号をパルス信号に変換するパルス整形器をさらに備え、
前記回転数カウンタ及び前記間隔カウンタは、前記パルス信号間の前記基準クロックの数をカウントするカウンタで構成される。
上記（４）の構成によれば、上記パルス整形器で検出信号をパルス信号に変換し、回転数カウンタ及び間隔カウンタにおいて、検出信号としてパルス信号を用い、パルス信号間で基準クロックの数をカウントするように構成したため、１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを正確に計測できる。 (4) In one embodiment, in the configuration of (3),
further comprising a pulse shaper for converting the detected signal into a pulse signal;
The rotation number counter and the interval counter are composed of counters that count the number of the reference clocks between the pulse signals.
According to the configuration (4) above, the pulse shaper converts the detection signal into a pulse signal, the rotation speed counter and the interval counter use the pulse signal as the detection signal, and counts the number of reference clocks between the pulse signals. 1 rotation time To and mark interval time Tpn can be accurately measured.

（５）一実施形態では、前記（１）～（４）の何れかの構成において、
前記判定器で求めた前記第２比を表示する表示部を備える。
上記（５）の構成によれば、上記表示部で第２比を表示することで、捩れ振動の発生有無を迅速に把握できる。 (5) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (4),
A display unit for displaying the second ratio determined by the determiner is provided.
According to the configuration (5) above, by displaying the second ratio on the display unit, it is possible to quickly grasp whether or not torsional vibration occurs.

（６）一実施形態では、前記（１）～（５）の何れかの構成において、
前記第２比の閾値が設定され、
前記第２比が前記閾値を超えたとき警報を発信する警報器を備える。
上記閾値は、例えば、回転軸系を構成する構成要素の破損限界となる捩れ振動に設定される。
上記（６）の構成によれば、第２比が閾値を超えたとき、上記警報器で警報を発信することで、捩れ振動の発生が要注意領域に入ったことを周囲の作業員に迅速に伝達でき、これによって、必要な是正処置を迅速に行うことができる。 (6) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (5),
a threshold for the second ratio is set;
An alarm is provided for issuing an alarm when the second ratio exceeds the threshold.
The threshold value is set, for example, to the torsional vibration that is the damage limit of the components that make up the rotating shaft system.
According to the configuration of (6) above, when the second ratio exceeds the threshold value, the alarm is issued by the alarm device, thereby quickly notifying surrounding workers that the occurrence of torsional vibration has entered the caution area. can be communicated to the customer so that necessary corrective action can be taken quickly.

（７）一実施形態に係る回転軸系の捩れ振動計測方法は、
前記回転軸系を構成する構成要素に対向する位置に設けられ、前記構成要素に形成された一つの回転数マーク、及び前記構成要素の回転方向に沿って間隔を置いて形成された複数の間隔マーク、の各々の通過を検出して検出信号を発信するマーク検出ステップと、
前記一つの回転数マークに対応する前記検出信号から、前記回転軸系が１回転するのに要する１回転時間（Ｔｏ）を回転数カウンタでカウントする回転数カウントステップと、
前記複数の間隔マークの各々に対応する検出信号から、前記複数の間隔マークの一つである第ｎマークが通過してから第ｎ＋１マークが通過するまでの時間であるマーク間隔時間（Ｔｐｎ）を間隔カウンタでカウントする間隔カウントステップと、
前記１回転時間（Ｔｏ）と前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）との比である第１比を算出する除算ステップと、
前記回転軸系が基準状態にある時に求めた前記第１比を基準比として記憶する記憶ステップと、
前記除算器において求めた前記第１比と、前記記憶器に記憶されている前記基準比との比である第２比を求める判定ステップと、
を備える。 (7) A method for measuring torsional vibration of a rotating shaft system according to one embodiment includes:
One rotation speed mark provided at a position facing a component constituting the rotating shaft system and formed on the component, and a plurality of intervals formed at intervals along the rotation direction of the component. a mark detection step for detecting passage of each of the marks and emitting a detection signal;
a rotation speed counting step of counting, with a rotation speed counter, one rotation time (To) required for one rotation of the rotating shaft system from the detection signal corresponding to the one rotation speed mark;
A mark interval time (Tpn), which is the time from the passage of the n-th mark, which is one of the plurality of interval marks, to the passage of the (n+1)-th mark, is determined from the detection signals corresponding to each of the plurality of interval marks. an interval count step counting with an interval counter;
a division step of calculating a first ratio that is the ratio of the one rotation time (To) and the mark interval time (Tpn);
a storage step of storing, as a reference ratio, the first ratio obtained when the rotating shaft system is in a reference state;
a determining step of determining a second ratio that is the ratio of the first ratio determined by the divider and the reference ratio stored in the storage device;
Prepare.

上記（７）の方法によれば、上記判定ステップにおいて、回転軸系が基準状態（例えば、回転軸系に捩れ振動が発生していない状態）にある時に求めた各間隔マークにおける基準比と、捩れ振動の計測のために求めた第１比との比（第２比）を求めることで、回転数マーク及び間隔マークの取付角差やピッチ誤差等の影響を排除した捩れ振動の状態を計測できる。また、第２比の数値から捩れ振動の発生を定量的に把握できる。このため、特許文献１のように、捩れ振動を表す回転角度変位を直接求めるのではなく、捩れ振動を基準比との比（第２比）として求めることで、複雑な演算が不要となり、従って、簡易な方法で捩れ振動の発生を把握することができる。 According to the method (7) above, in the determination step, the reference ratio for each spacing mark obtained when the rotating shaft system is in a reference state (for example, a state in which no torsional vibration is generated in the rotating shaft system); By obtaining the ratio (second ratio) to the first ratio obtained for the measurement of torsional vibration, the state of torsional vibration can be measured without the influence of pitch error, etc. can. Also, the occurrence of torsional vibration can be quantitatively grasped from the numerical value of the second ratio. For this reason, as in Patent Document 1, instead of directly obtaining the rotation angle displacement representing the torsional vibration, by obtaining the torsional vibration as a ratio (second ratio) to the reference ratio, complicated calculation becomes unnecessary. , the occurrence of torsional vibration can be grasped by a simple method.

幾つかの実施形態によれば、回転軸の回転位相を計測するために回転軸系に形成された歯車などのマークの取付角差やピッチ誤差等の影響を除去可能であって、かつ簡易かつ低コストな手段で捩れ振動を計測できる。 According to some embodiments, it is possible to remove the influence of mounting angle difference, pitch error, etc. of marks such as gears formed on a rotating shaft system in order to measure the rotation phase of the rotating shaft, simply and Torsional vibration can be measured by low-cost means.

回転軸系の一構成例を示す概略的構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing one configuration example of a rotating shaft system; FIG. 一実施形態に係る回転軸系の捩れ振動計測装置の概略的系統図である。1 is a schematic system diagram of a torsional vibration measuring device for a rotating shaft system according to an embodiment; FIG. 一実施形態に係る回転数マーク検出部の概略的横断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a rotational speed mark detector according to one embodiment; 一実施形態に係る間隔マーク検出部の概略的横断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a spacing mark detector according to one embodiment; 一実施形態に係る検出信号としてのパルス信号を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a pulse signal as a detection signal according to one embodiment; 一実施形態に係る基準クロックを示す線図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a reference clock according to one embodiment; 捩れ振動を計測するための一実施形態に係る処理手順を示す工程図である。FIG. 4 is a process diagram showing a processing procedure according to one embodiment for measuring torsional vibration; 一実施形態に係る回転軸系の捩れ振動計測方法の工程図である。FIG. 4 is a process diagram of a method for measuring torsional vibration of a rotating shaft system according to one embodiment;

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、これらの実施形態に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、形状及び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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 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 in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely illustrative examples. It's nothing more than
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.

図１は、回転軸系の構成の一例を示す。同図に示す回転軸系１では、モータ５、増速機７及びタービン９が回転軸３（３ａ、３ｂ）の軸方向に沿って設けられる。増速機７では入力軸３ａから歯車等を介して出力軸３ｂに回転を伝達し、回転数を増幅している。 FIG. 1 shows an example of the configuration of a rotating shaft system. In the rotating shaft system 1 shown in the figure, a motor 5, a gearbox 7 and a turbine 9 are provided along the axial direction of a rotating shaft 3 (3a, 3b). The gearbox 7 transmits the rotation from the input shaft 3a to the output shaft 3b through a gear or the like to amplify the rotation speed.

図２は、一実施形態に係る捩れ振動計測装置１０を示す。捩れ振動計測装置１０では、図３及び図４に示すように、回転軸系１を構成する構成要素（回転軸３、モータ５、増速機７及びタービン９等）には、回転軸系１に生じる捩れ振動を計測するために、一つの回転数マーク１２と、複数の間隔マーク１４とが形成される。図３及び図４に図示された矢印は、回転数マーク１２及び間隔マーク１４が対向して配置された回転軸３（３ａ）の回転方向を示す。回転数マーク１２は回転軸３（３ａ）の周方向に１個設けられ、間隔マーク１４は該回転方向に沿って互いに間隔を置いて複数個設けられる。 FIG. 2 shows a torsional vibration measuring device 10 according to one embodiment. In the torsional vibration measuring device 10, as shown in FIGS. A rotational speed mark 12 and a plurality of spacing marks 14 are formed in order to measure the torsional vibrations occurring in the . The arrows illustrated in FIGS. 3 and 4 indicate the rotation direction of the rotation shaft 3 (3a) on which the rotation speed mark 12 and the interval mark 14 are arranged to face each other. One rotational speed mark 12 is provided in the circumferential direction of the rotating shaft 3 (3a), and a plurality of interval marks 14 are provided at intervals along the rotational direction.

捩れ振動計測装置１０は、検出器１６及び１８を備える。検出器１６は、回転数マーク１２に対向する位置に静止して設けられ、回転数マーク１２の通過を検出すると共に、回転数マーク１２の通過を検出したとき、検出信号を発信する。検出器１８は、複数の間隔マーク１４に対向する位置に静止した状態で設けられ、複数の間隔マーク１４を一つずつ検出すると共に、これらを検出したとき、検出信号を発信する。 The torsional vibration measuring device 10 comprises detectors 16 and 18 . A detector 16 is provided stationary at a position facing the rotation speed mark 12, detects passage of the rotation speed mark 12, and emits a detection signal when the passage of the rotation speed mark 12 is detected. The detector 18 is provided in a stationary state at a position facing the plurality of spacing marks 14, detects the plurality of spacing marks 14 one by one, and emits a detection signal when detecting these.

一実施形態では、回転数マーク１２及び間隔マーク１４は、歯車などのように、表面に凹凸が繰り返し形成された磁性体で構成され、検出器１６及び１８は、マグネットとコイルを有する電磁ピックアップで構成される。該磁性体の凹凸が検出器１６、１８に近づき又は離れることで、該コイルを貫通する磁束が増減し、これによって、該コイルに発生する起電力も増減する。この起電力の繰り返し周波数を検出信号として発信する。 In one embodiment, the rotation speed mark 12 and the interval mark 14 are made of a magnetic material with repeated unevenness on the surface, such as a gear, and the detectors 16 and 18 are electromagnetic pickups having magnets and coils. Configured. As the unevenness of the magnetic material approaches or moves away from the detectors 16 and 18, the magnetic flux passing through the coil increases or decreases, thereby increasing or decreasing the electromotive force generated in the coil. The repetition frequency of this electromotive force is transmitted as a detection signal.

一実施形態では、回転数マーク１２及び間隔マーク１４は、回転軸系１の構成要素に貼付された光の反射率が大きい反射マークで構成され、検出器１６及び１８は、ある特定波長の光を該反射マークに照射し、反射マークで反射した反射光を検出可能な光電式プローブ等の光学機器で構成される。検出器１６及び１８は反射マークで反射した反射光を検出したとき検出信号を発信する。 In one embodiment, the rotation speed mark 12 and the spacing mark 14 are composed of reflective marks with high light reflectance attached to the components of the rotating shaft system 1, and the detectors 16 and 18 detect light of a certain wavelength. is applied to the reflective mark, and an optical device such as a photoelectric probe capable of detecting the reflected light reflected by the reflective mark is used. Detectors 16 and 18 emit detection signals when they detect the reflected light reflected by the reflective marks.

一実施形態では、図４に示すように、複数の間隔マーク１４が回転軸３（３ａ又は３ｂ）の外周面に設けられる。一実施形態では、１６個の間隔マーク１４が回転軸３（３ａ又は３ｂ）の外周面（回転軸３の一横断面上）に配置される。さらに、一実施形態では、複数の間隔マーク１４が回転軸３の周方向に沿って等間隔に配置される。しかし、等間隔に配置するのは必須の要件ではない。 In one embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of spacing marks 14 are provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft 3 (3a or 3b). In one embodiment, 16 spacing marks 14 are arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft 3 (3a or 3b) (on one transverse plane of the rotating shaft 3). Furthermore, in one embodiment, a plurality of spacing marks 14 are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the rotating shaft 3 . However, equidistant placement is not an essential requirement.

図２に示すように、回転数マーク１２が通過したとき検出器１６から発信される検出信号は、周期カウンタ２０に設けられた回転数カウンタ２２に送られる。回転数カウンタ２２は、回転軸３（３ａ）が１回転するのに要する１回転時間Ｔｏをカウントする。また、複数の間隔マーク１４の一つ一つが通過したとき検出器１８から発信される検出信号は、周期カウンタ２０に設けられた間隔カウンタ２４に送られる。間隔カウンタ２４は、検出器１８から発信される複数の間隔マーク１４の夫々に対応する検出信号から、複数の間隔マーク１４の一つである第ｎマークが通過してから第ｎ＋１マークが通過するまでの時間であるマーク間隔時間Ｔｐｎをカウントする（ｎ≧１）。第ｎ＋１マークは第ｎマークに対して回転軸３などの構成要素の回転方向の下流側に隣接して配置される。こうして、回転数カウンタ２２で１回転時間Ｔｏが計測され、間隔カウンタ２４で各間隔マーク１４におけるマーク間隔時間Ｔｐｎが計測される。 As shown in FIG. 2, the detection signal emitted by detector 16 when revolution mark 12 passes is sent to revolution counter 22 provided in period counter 20 . The number-of-revolutions counter 22 counts one rotation time To required for one rotation of the rotating shaft 3 (3a). A detection signal emitted from the detector 18 when each of the plurality of interval marks 14 passes is sent to an interval counter 24 provided in the period counter 20 . The interval counter 24 detects the passage of the n+1th mark, which is one of the plurality of interval marks 14, from the detection signals corresponding to each of the plurality of interval marks 14 transmitted from the detector 18. Count the mark interval time Tpn (n≧1). The n+1th mark is arranged adjacent to the nth mark on the downstream side in the rotational direction of the component such as the rotating shaft 3 . In this way, the revolution counter 22 measures the one rotation time To, and the interval counter 24 measures the mark interval time Tpn for each interval mark 14 .

なお、図２に示す実施形態では、回転数カウンタ２２及び間隔カウンタ２４は、周期カウンタ２０の内部で、夫々１回転時間Ｔｏをカウントするカウンタ部及びマーク間隔時間Ｔｐｎをカウントするカウンタ部として構成されているが、別な実施形態では、回転数カウンタ２２及び間隔カウンタ２４は、周期カウンタ２０内の部品としてではなく、夫々独立したカウンタとして構成されてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 2, the rotation speed counter 22 and the interval counter 24 are configured inside the period counter 20 as a counter section for counting one rotation time To and a counter section for counting mark interval time Tpn, respectively. However, in an alternative embodiment, revolution counter 22 and interval counter 24 may be constructed as separate counters rather than as components within period counter 20 .

一実施形態では、図４に示すように、検出器１６及び１８から発信される検出信号を夫々パルス信号に変換するパルス整形器３２及び３４をさらに備える。そして、回転数カウンタ２２及び間隔カウンタ２４は、パルス整形器３２及び３４から夫々発信されるパルス信号間の基準クロック数をカウントするように構成される。
この実施形態によれば、回転数カウンタ２２及び間隔カウンタ２４はパルス信号を用い、パルス信号間の基準クロック数をカウントするため、１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを正確に計測できる。 In one embodiment, as shown in FIG. 4, there are further pulse shapers 32 and 34 for converting the detection signals emitted by detectors 16 and 18, respectively, into pulse signals. Revolution counter 22 and interval counter 24 are then configured to count the number of reference clocks between pulse signals emitted from pulse shapers 32 and 34, respectively.
According to this embodiment, the rotation number counter 22 and the interval counter 24 use pulse signals and count the number of reference clocks between pulse signals, so that one rotation time To and mark interval time Tpn can be accurately measured.

図５は、間隔マーク１４が回転軸３の周囲に等間隔に１６個設けられたときの実施形態を示す。パルス信号Ｐ_１はパルス整形器３２から発信されるパルス信号であり、パルス信号Ｐ_２はパルス整形器３４から発信されるパルス信号である。パルス信号Ｐ_１は周期がＴｏであり、パルス信号Ｐ_２は周期がＴｐｎ（ｎ＝１～１６）である。 FIG. 5 shows an embodiment in which 16 spacing marks 14 are provided around the rotating shaft 3 at regular intervals. Pulse signal P ₁ is the pulse signal emitted by pulse shaper 32 and pulse signal P ₂ is the pulse signal emitted by pulse shaper 34 . The pulse signal _P1 has a period To, and the pulse signal _P2 has a period Tpn (n=1 to 16).

こうして計測された１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎは除算器２６に送られ、除算器２６で１回転時間Ｔｏとマーク間隔時間Ｔｐｎとの比（第１比）が算出される。回転軸系１が基準状態にある時に第１比が基準比として算出され、この基準比は記憶器２８に記憶される。次に、判定器３０において、回転軸系１の捩れ振動を計測したいときに除算器２６で求めた第１比と、記憶器２８に記憶されている基準比との比である第２比を求める。 The one-rotation time To and the mark-interval time Tpn thus measured are sent to the divider 26, which calculates the ratio (first ratio) between the one-rotation time To and the mark-interval time Tpn. The first ratio is calculated as the reference ratio when the rotating shaft system 1 is in the reference state, and this reference ratio is stored in the memory 28 . Next, in the determiner 30, the second ratio, which is the ratio between the first ratio obtained by the divider 26 when the torsional vibration of the rotating shaft system 1 is to be measured, and the reference ratio stored in the memory 28 is calculated. demand.

回転軸系１において、回転軸３が一定の回転速度で回転しているとき、各マーク間隔時間Ｔｐｎは変動せず一定である。一方、１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎは回転軸系１の回転速度が変化すると変動する。また、回転軸系１に捩れ振動が生じると、マーク間隔時間Ｔｐｎの各々は微小に変化する。捩れ振動はこの変化量として表れる。 In the rotating shaft system 1, when the rotating shaft 3 rotates at a constant rotational speed, each mark interval time Tpn does not fluctuate and remains constant. On the other hand, the one-rotation time To and the mark-interval time Tpn fluctuate when the rotation speed of the rotating shaft system 1 changes. Further, when torsional vibration occurs in the rotating shaft system 1, each of the mark interval times Tpn slightly changes. Torsional vibration appears as this amount of change.

上記構成によれば、同一の間隔マーク間において、回転軸系が基準状態にある時に求めた第１比（基準比）と、捩れ振動の計測のために求めた第１比との比（第２比）を求めることで、回転数マーク１２及び間隔マーク１４の取付角差やピッチ誤差等の影響を排除した捩れ振動の状態を計測できる。また、第２比の数値から捩れ振動の発生を定量的に把握できる。さらに、特許文献１のように、捩れ振動を表す回転角度変位を直接求めるのではなく、捩れ振動を基準比との比（第２比）として求めることで、複雑な演算が不要となり、従って、計測装置を簡易かつ低コスト化できる。
既存の回転数マーク１２及び間隔マーク１４の位置の修正や、複数の間隔マーク１４を正確に等間隔に配置することは容易ではない。上記構成はこのような修正や配置を必要としない。 According to the above configuration, between the same interval marks, the ratio between the first ratio (reference ratio) obtained when the rotating shaft system is in the reference state and the first ratio (reference ratio) obtained for measuring torsional vibration (first 2 ratio), it is possible to measure the state of torsional vibration excluding the effects of the installation angle difference and pitch error of the rotation speed mark 12 and the spacing mark 14 . Also, the occurrence of torsional vibration can be quantitatively grasped from the numerical value of the second ratio. Furthermore, as in Patent Document 1, instead of directly obtaining the rotation angle displacement representing the torsional vibration, by obtaining the torsional vibration as a ratio (second ratio) to the reference ratio, complicated calculation becomes unnecessary. The measuring device can be simplified and the cost can be reduced.
It is not easy to correct the positions of the existing rotation speed mark 12 and the spacing marks 14 and to arrange the plurality of spacing marks 14 at exactly equal intervals. The above configuration does not require such modifications or arrangements.

一実施形態では、上記「基準状態」とは、回転軸系１に捩り振動が発生していないと評価できる状態であり、「基準比」とは、回転軸系１に捩り振動が発生していないと評価できる状態の時に求めた第１比である。
従って、捩れ振動の計測のために求めた第１比を上記基準比と比較することで、捩れ振動発生の有無を明瞭に把握できると共に、回転数マーク１２及び間隔マーク１４の取付角差やピッチ誤差等の影響を排除した捩れ振動の状態を計測できる。 In one embodiment, the "reference state" is a state in which it can be evaluated that no torsional vibration is occurring in the rotating shaft system 1, and the "reference ratio" is a state in which torsional vibration is occurring in the rotating shaft system 1. This is the first ratio obtained when it can be evaluated that there is no
Therefore, by comparing the first ratio obtained for measuring the torsional vibration with the reference ratio, it is possible to clearly grasp the presence or absence of the torsional vibration, and the installation angle difference and pitch of the rotation speed mark 12 and the interval mark 14. It is possible to measure the state of torsional vibration excluding the effects of errors and the like.

一実施形態では、複数の間隔マーク１４のうちの一つを回転軸３の１回転を検出するための回転数マークとして動作させるように構成してもよい。この場合、検出器１８は、回転数マークとして動作する間隔マーク１４の通過を検出したとき、回転軸３の１回転を示す検出信号を発信する。この実施形態では、回転数マーク１２及び回転数マーク１２の通過を検出するための検出器１６は不要となり、装置を簡素化できる。 In one embodiment, one of the plurality of spacing marks 14 may be configured to operate as a rotation number mark for detecting one rotation of the rotating shaft 3 . In this case, the detector 18 emits a detection signal indicative of one revolution of the rotary shaft 3 when it detects the passage of the spacing mark 14 acting as a revolution number mark. In this embodiment, the rotation speed mark 12 and the detector 16 for detecting the passage of the rotation speed mark 12 are not required, and the device can be simplified.

一実施形態では、複数の間隔マーク１４の間でマーク間隔時間Ｔｐｎを求める必要はない。極論すれば、一つのマーク間隔時間Ｔｐｎのみを計測対象とし、このマーク間隔時間Ｔｐｎから第２比を求めれば、捩れ振動を計測できる。また、複数の間隔マーク１４のうち、偶数番目のマーク間隔時間Ｔｐｎのみを計測対象としてもよく、あるいは、奇数番目のマーク間隔時間Ｔｐｎのみを計測対象としてもよい。 In one embodiment, it is not necessary to determine mark interval time Tpn between multiple interval marks 14 . In the extreme, torsional vibration can be measured by measuring only one mark interval time Tpn and obtaining the second ratio from this mark interval time Tpn. Further, only the even-numbered mark interval time Tpn among the plurality of interval marks 14 may be measured, or only the odd-numbered mark interval time Tpn may be measured.

一実施形態では、図２に示すように、マーク間隔時間Ｔｐｎより短い周期Ｔｃを有する基準クロックを発信する基準クロック発信器３６を備える。そして、回転数カウンタ２２及び間隔カウンタ２４は、基準クロックの数をカウントすることで１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを計数するように構成される。
この実施形態によれば、基準クロックをカウントすることで、１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを計数するため、１回転時間Ｔｏ及びマーク間隔時間Ｔｐｎを計測するための装置を簡易かつ低コスト化できる。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, a reference clock generator 36 is provided that generates a reference clock having a period Tc shorter than the mark interval time Tpn. The rotation number counter 22 and the interval counter 24 are configured to count the one rotation time To and the mark interval time Tpn by counting the number of reference clocks.
According to this embodiment, since the single rotation time To and the mark interval time Tpn are counted by counting the reference clock, the apparatus for measuring the single rotation time To and the mark interval time Tpn can be made simple and at a low cost. can.

一実施形態では、基準クロック発信器３６から発信された基準クロックはゲート３８（周期カウンタ２０の入力部）に導入される。パルス整形器３２から送られるパルス信号Ｐ_１は、ゲート３８を介して回転数カウンタ２２に送られ、回転数カウンタ２２でパルス間の基準クロック数が計数される。パルス整形器３４から送られるパルス信号Ｐ_２は、ゲート３８を介して間隔カウンタ２４に送られ、間隔カウンタ２４でパルス間の基準クロック数が計数される。
図６は、基準クロック発信器３６から発信される基準クロックＣの一例を示す。基準クロックＣは周期Ｔｃがマーク間隔時間Ｔｐｎの周期よりさらに短いクロックが選択される。 In one embodiment, the reference clock generated by reference clock generator 36 is introduced into gate 38 (the input of period counter 20). The pulse signal _P1 sent from the pulse shaper 32 is sent to the rotation speed counter 22 via the gate 38, and the rotation speed counter 22 counts the number of reference clocks between pulses. The pulse signal _P2 from the pulse shaper 34 is sent via a gate 38 to the interval counter 24, which counts the number of reference clocks between pulses.
FIG. 6 shows an example of the reference clock C generated from the reference clock generator 36. As shown in FIG. As the reference clock C, a clock whose period Tc is shorter than the period of the mark interval time Tpn is selected.

図７は、捩れ振動計測装置１０を用いて捩れ振動を計測する手順の一例を示す。同図において、回転数カウンタ２２では、１回転時間Ｔｏ当たりの基準クロック数Ｋ（Ｔｏ／Ｔｃ）が算出され、間隔カウンタ２４では、各間隔マーク１４におけるマーク間隔時間Ｔｐｎ当たりの基準クロック数（Ｔｐｎ／Ｔｃ）が算出される（ｎ＝１～１６）。除算器２６では、これら基準クロック数の比Ｍ－ｎ（第１比）が求められる。回転軸系１に捩れ振動が発生していないときの第１比Ｍ－ｎが基準比として記憶器２８に記憶される。 FIG. 7 shows an example of a procedure for measuring torsional vibration using the torsional vibration measuring device 10. As shown in FIG. In the figure, the rotation speed counter 22 calculates the reference clock number K (To/Tc) per one rotation time To, and the interval counter 24 calculates the reference clock number (Tpn /Tc) is calculated (n=1 to 16). The divider 26 obtains a ratio M−n (first ratio) of these reference clock numbers. The first ratio Mn when no torsional vibration is generated in the rotating shaft system 1 is stored in the memory 28 as a reference ratio.

同様に、捩れ振動を計測したいときに、１回転時間Ｔｏ当たりの基準クロック数Ｋが算出され、間隔カウンタ２４では、各間隔マーク１４におけるマーク間隔時間Ｔｐｎ’当たりの基準クロック数（Ｔｐｎ’／Ｔｃ）が算出される。除算器２６では、これら基準クロック数の比Ａ－ｎ（第１比）が求められ、記憶器２８に記憶される。
次に、判定器３０で記憶器２８に記憶された基準比Ｍ－ｎと第１比Ａ－ｎとの比Ｊｎ｛（Ａ－ｎ）／（Ｊ－ｎ）｝（第２比）が求められる。第２比Ｊｎに基づいて捩れ振動の発生有無を判定する。
なお、基準比Ｍ－ｎ、第１比Ａ－ｎ及び第２比Ｊｎは、夫々の分子と分母とが入れ替わった比として算出されてもよい。 Similarly, when measuring the torsional vibration, the reference clock number K per rotation time To is calculated, and the interval counter 24 counts the reference clock number (Tpn'/Tc ) is calculated. The divider 26 obtains the ratio An (first ratio) of these reference clock numbers and stores it in the memory 28 .
Next, the ratio Jn {(An)/(Jn)} (second ratio) between the reference ratio Mn stored in the storage unit 28 and the first ratio An stored in the storage unit 28 is obtained by the determiner 30. be done. Whether or not torsional vibration occurs is determined based on the second ratio Jn.
Note that the reference ratio Mn, the first ratio An, and the second ratio Jn may be calculated as ratios in which the respective numerators and denominators are interchanged.

一実施形態では、判定器３０で求めた第２比Ｊｎを表示する表示部４０を備える。表示部４０で第２比Ｊｎを表示することで、捩れ振動の発生有無を迅速に把握できる。 In one embodiment, a display section 40 for displaying the second ratio Jn determined by the determiner 30 is provided. By displaying the second ratio Jn on the display unit 40, it is possible to quickly grasp the presence or absence of the torsional vibration.

一実施形態では、第２比Ｊｎの閾値を設定し、第２比Ｊｎが該閾値を超えたとき警報を発信する警報器４２を備える。この閾値は、例えば、回転軸系１を構成する構成要素の破損限界となる捩れ振動に設定する。一実施形態では、図７に示すように、閾値として、下限閾値Ｓ_１及び上限閾値Ｓ_２を設定する。例えば、Ｓ_１＝０．９７とし、Ｓ_２＝１．０３とする。この実施形態によれば、第２比Ｊｎが閾値を超えたとき、警報器４２で警報を発信することで、捩れ振動の発生が要注意領域に入ったことを周囲の作業員に迅速に伝達でき、これによって、必要な処置を迅速に行うことができる。 In one embodiment, an alarm 42 is provided that sets a threshold for the second ratio Jn and issues an alarm when the second ratio Jn exceeds the threshold. This threshold value is set, for example, to the torsional vibration that is the damage limit of the components that make up the rotating shaft system 1 . In one embodiment, as shown in FIG. 7, a lower threshold _S1 and an upper threshold _S2 are set as thresholds. For example, S ₁ =0.97 and S ₂ =1.03. According to this embodiment, when the second ratio Jn exceeds the threshold value, the alarm device 42 issues an alarm, thereby quickly informing surrounding workers that the occurrence of torsional vibration has entered the caution area. This allows the necessary action to be taken quickly.

一実施形態では、図７に示すように、算出された複数の第２比Ｊｎのうちの最大値が上限閾値Ｓ_２を超えた時、又は第２比Ｊｎの最小値が下限閾値Ｓ_１を下回った時に警報を発信するようにしてもよい。 In one embodiment, as shown in FIG. 7, when the maximum value among the calculated second ratios Jn exceeds the upper threshold value _S2 , or when the minimum value of the second ratios Jn exceeds the lower threshold value _S1 An alarm may be issued when the value falls below.

一実施形態に係る捩り振動計測方法は、図８に示すように、まず、マーク検出ステップＳ１０を行う。なお、マーク検出ステップＳ１０の前段階として、予め回転軸系１を構成し、回転する構成要素（例えば、回転軸３（３ａ、３ｂ）など）に一つの回転数マーク１２が形成され、かつ該構成要素の回転方向に沿って間隔を置いて複数の間隔マークが形成される。そして、これらのマークに対向する静止側位置に検出器１６及び１８が設けられる。マーク検出ステップＳ１０では、一つの回転数マーク１２及び複数の間隔マーク１４の通過を検出器１６及び１８で検出し、検出器１６及び１８から夫々検出信号が発信される。 As shown in FIG. 8, the torsional vibration measuring method according to one embodiment first performs a mark detection step S10. As a step prior to the mark detection step S10, the rotary shaft system 1 is formed in advance, and one rotation speed mark 12 is formed on a rotating component (for example, the rotary shaft 3 (3a, 3b), etc.). A plurality of spacing marks are formed spaced apart along the direction of rotation of the component. Detectors 16 and 18 are provided at stationary positions facing these marks. In the mark detection step S10, the detectors 16 and 18 detect the passage of one rotation speed mark 12 and a plurality of interval marks 14, and the detectors 16 and 18 emit detection signals, respectively.

次に、回転数カウントステップＳ１２では、一つの回転数マーク１２の通過に対応して検出器１６から発信された検出信号から、回転軸系１が１回転するのに要する１回転時間Ｔｏを回転数カウンタ２２でカウントする．さらに、間隔カウントステップＳ１４では、複数の間隔マーク１４の各々の通過に対応して検出器１８から発信された検出信号から、複数の間隔マーク１４の一つである第ｎマークが通過してから第ｎ＋１マークが通過するまでの時間であるマーク間隔時間Ｔｐｎを間隔カウンタ２４でカウントする。
次に、こうして求めた１回転時間Ｔｏとマーク間隔時間Ｔｐｎから、除算器２６でこれらの比である第１比を算出する（除算ステップＳ１６）。 Next, in the rotation speed counting step S12, one rotation time To required for one rotation of the rotating shaft system 1 is detected from the detection signal transmitted from the detector 16 corresponding to the passage of one rotation speed mark 12. The number counter 22 counts. Further, in the interval counting step S14, from the detection signals transmitted from the detector 18 corresponding to the passage of each of the plurality of interval marks 14, after the n-th mark, which is one of the plurality of interval marks 14, has passed, The interval counter 24 counts the mark interval time Tpn, which is the time until the (n+1)th mark passes.
Next, from the one rotation time To and the mark interval time Tpn thus obtained, the divider 26 calculates a first ratio that is a ratio of these (division step S16).

次に、回転軸系１が基準状態にある時に求めた第１比Ｍ－ｎを基準比として記憶する（記憶ステップＳ１８）。その後、除算器２６において、回転軸系１の捩れ振動の有無を計測するために求めた第１比Ａ－ｎと、記憶器２８に記憶されている基準比Ｍ－ｎとの比である第２比Ｊｎを求める（判定ステップＳ２０）。 Next, the first ratio Mn obtained when the rotating shaft system 1 is in the reference state is stored as the reference ratio (storage step S18). After that, in the divider 26, the ratio of the first ratio An obtained for measuring the presence or absence of torsional vibration of the rotating shaft system 1 and the reference ratio Mn stored in the memory 28 is calculated. A 2 ratio Jn is obtained (determination step S20).

上記方法によれば、判定ステップＳ２０において、回転軸系１が基準状態にある時に求めた各間隔マーク１４における基準比Ｍ－ｎと、捩れ振動の計測のために求めた第１比Ａ－ｎとの比（第２比Ｊｎ）を求めることで、回転数マーク１２及び間隔マーク１４の取付角差やピッチ誤差等の影響を排除した捩れ振動の状態を計測できる。また、第２比Ｊｎの数値から捩れ振動の発生を定量的に把握できる。さらに、特許文献１のように、捩れ振動を表す回転角度変位を直接求めるのではなく、捩れ振動を基準比Ｍ－ｎとの比（第２比Ｊｎ）として求めることで、複雑な演算が不要となり、従って、簡易な方法で捩れ振動の発生を把握することができる。 According to the above method, in the determination step S20, the reference ratio Mn at each spacing mark 14 obtained when the rotating shaft system 1 is in the reference state and the first ratio An obtained for measuring torsional vibration (second ratio Jn), it is possible to measure the state of torsional vibration excluding the effects of the installation angle difference and pitch error of the rotation speed mark 12 and the spacing mark 14 . Also, the generation of torsional vibration can be quantitatively grasped from the numerical value of the second ratio Jn. Furthermore, as in Patent Document 1, instead of directly obtaining the rotation angle displacement representing the torsional vibration, by obtaining the torsional vibration as a ratio (second ratio Jn) to the reference ratio Mn, complicated calculations are unnecessary. Therefore, the occurrence of torsional vibration can be grasped by a simple method.

一実施形態では、図８に示すように、判定器３０で求めた第２比Ｊｎを表示する表示部４０を備え、表示部４０で第２比Ｊｎを表示する（表示ステップＳ２２）。これによって、捩れ振動の発生有無を迅速に把握できる。 In one embodiment, as shown in FIG. 8, a display unit 40 for displaying the second ratio Jn determined by the determiner 30 is provided, and the second ratio Jn is displayed on the display unit 40 (display step S22). As a result, it is possible to quickly grasp the presence or absence of torsional vibration.

一実施形態では、第２比Ｊｎの閾値を設定し、第２比Ｊｎが該閾値を超えたとき警報を発信する警報器４２を備え、第２比Ｊｎが該閾値を超えたとき（Ｓ２４）、警報器４２で警報を発するようにする（警報ステップＳ２６）。この閾値は、例えば、回転軸系１を構成する構成要素の破損限界となる捩れ振動に設定する。一実施形態では、図７に示すように、閾値として、下限閾値Ｓ_１及び上限閾値Ｓ_２を設定する。
この実施形態によれば、第２比Ｊｎが閾値を超えたとき、警報器４２で警報を発信することで、捩れ振動の発生が要注意領域に入ったことを周囲の作業員に迅速に伝達でき、これによって、必要な是正処置を迅速に行うことができる。 In one embodiment, a threshold value for the second ratio Jn is set, and an alarm device 42 that issues an alarm when the second ratio Jn exceeds the threshold value is provided, and when the second ratio Jn exceeds the threshold value (S24). , the alarm device 42 issues an alarm (alarm step S26). This threshold value is set, for example, to the torsional vibration that is the damage limit of the components that make up the rotating shaft system 1 . In one embodiment, as shown in FIG. 7, a lower threshold _S1 and an upper threshold _S2 are set as thresholds.
According to this embodiment, when the second ratio Jn exceeds the threshold value, the alarm device 42 issues an alarm, thereby quickly informing surrounding workers that the occurrence of torsional vibration has entered the caution area. This will allow any necessary corrective action to be taken quickly.

幾つかの実施形態によれば、回転軸系に発生する捩れ振動を計測する場合に、回転軸系に設けられたマークの取付角差やピッチ誤差等の影響を除去可能で、かつ簡易かつ低コストな計測手段を実現できる。 According to some embodiments, when torsional vibration generated in a rotating shaft system is measured, it is possible to remove the effects of mounting angle differences, pitch errors, etc. of marks provided on the rotating shaft system, and to simply and at low cost. A cost-effective measuring means can be realized.

１回転軸系
３（３ａ、３ｂ）回転軸
５モータ
７増速機
９タービン
１０捩れ振動計測装置
１２回転数マーク
１４間隔マーク
１６、１８検出器
２０周期カウンタ
２２回転数カウンタ
２４間隔カウンタ
２６除算器
２８記憶器
３０判定器
３２、３４パルス整形器
３６基準クロック発信器
３８ゲート
４０表示器
４２警報器
Ａ－ｎ第１比
Ｃ基準クロック
Ｊｎ第２比
Ｍ－ｎ第１比（基準比）
Ｐ_１、Ｐ_２パルス信号
Ｓ_１下限閾値
Ｓ_２上限閾値
Ｔｏ１回転時間
Ｔｐｎ、Ｔｐｎ’ マーク間隔時間 REFERENCE SIGNS LIST 1 rotating shaft system 3 (3a, 3b) rotating shaft 5 motor 7 gearbox 9 turbine 10 torsional vibration measuring device 12 revolution mark 14 interval mark 16, 18 detector 20 period counter 22 revolution counter 24 interval counter 26 divider 28 storage device 30 decision device 32, 34 pulse shaper 36 reference clock generator 38 gate 40 display device 42 alarm device An first ratio C reference clock Jn second ratio Mn first ratio (reference ratio)
P ₁ , P ₂ pulse signals S ₁ lower threshold S ₂ upper threshold To 1 rotation time Tpn, Tpn' mark interval time

Claims

回転軸系を構成する構成要素に対向する位置に設けられ、前記構成要素に形成された一つの回転数マーク、及び前記構成要素の回転方向に沿って間隔を置いて形成された複数の間隔マーク、の各々の通過を検出して検出信号を発信する少なくとも一つの検出器と、
前記検出器から発信される前記一つの回転数マークに対応する前記検出信号から、前記回転軸系が１回転するのに要する１回転時間（Ｔｏ）をカウントする回転数カウンタと、
前記検出器から発信される前記複数の間隔マークのそれぞれに対応する前記検出信号から、前記複数の間隔マークの一つである第ｎマークが通過してから第ｎ＋１マークが通過するまでの時間であるマーク間隔時間（Ｔｐｎ）をカウントする間隔カウンタと、
前記１回転時間（Ｔｏ）と前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）との比である第１比を算出する除算器と、
前記回転軸系が基準状態にある時に求めた前記第１比を基準比として記憶するための記憶器と、
前記除算器において求めた前記第１比と、前記記憶器に記憶されている前記基準比との比である第２比を求め、前記第２比に基づいて前記回転軸系に発生する捩れ振動の発生有無を判定する判定器と、を備え、
前記マーク間隔時間より短い周期を有する基準クロックを発信する基準クロック発信器をさらに備え、
前記回転数カウンタは、前記１回転時間（Ｔｏ）当たりの前記基準クロックの数をカウントすることで前記１回転時間（Ｔｏ）を計測するように構成され、前記間隔カウンタは、前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）当たりの前記基準クロックの数をカウントすることで前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）を計測するように構成され、前記第１比は、前記１回転時間（Ｔｏ）当たりの前記基準クロックの数と前記マーク間隔時間（Ｔｐｎ）当たりの前記基準クロックの数との比であり、
前記検出器から発信される前記検出信号および前記基準クロック発信器から発信される前記基準クロックが入力される入力部をさらに備え、
前記入力部は、前記基準クロックおよび前記検出信号のうち前記一つの回転数マークに対応する前記検出信号を前記回転数カウンタに送ると共に、前記基準クロックおよび前記検出信号のうち前記複数の間隔マークのそれぞれに対応する前記検出信号を前記間隔カウンタに送るように構成される
回転軸系の捩れ振動計測装置。 One rotational speed mark provided at a position facing a component constituting a rotating shaft system and formed on the component, and a plurality of interval marks formed at intervals along the rotation direction of the component. at least one detector for detecting passage of each of the , and emitting a detection signal;
a rotation speed counter that counts one rotation time (To) required for one rotation of the rotating shaft system from the detection signal corresponding to the one rotation speed mark transmitted from the detector;
The time from the detection signal corresponding to each of the plurality of spacing marks transmitted from the detector to the passage of the n-th mark, which is one of the plurality of spacing marks, to the passage of the (n+1)-th mark an interval counter that counts a mark interval time (Tpn);
a divider for calculating a first ratio that is the ratio of the one rotation time (To) and the mark interval time (Tpn);
a memory for storing the first ratio obtained when the rotating shaft system is in a reference state as a reference ratio;
A second ratio, which is a ratio of the first ratio obtained by the divider and the reference ratio stored in the storage unit , is obtained, and the torsion generated in the rotating shaft system is obtained based on the second ratio. and a determiner for determining whether or not vibration occurs ,
further comprising a reference clock generator that generates a reference clock having a period shorter than the mark interval time;
The revolution counter is configured to measure the one revolution time (To) by counting the number of the reference clocks per one revolution time (To), and the interval counter measures the mark interval time (To). The mark interval time (Tpn) is measured by counting the number of the reference clocks per rotation time (Tpn), and the first ratio is the number of the reference clocks per rotation time (To). a ratio to the number of reference clocks per mark interval time (Tpn);
an input unit to which the detection signal emitted from the detector and the reference clock emitted from the reference clock generator are input;
The input unit sends the detection signal corresponding to the one rotation number mark out of the reference clock and the detection signal to the rotation number counter, and sends the detection signal corresponding to the one rotation number mark out of the reference clock and the detection signal to the rotation number counter, A torsional vibration measuring device for a rotating shaft system configured to send the corresponding detection signals to the interval counter.

前記基準状態とは、前記回転軸系に捩り振動が発生していないと評価できる状態である
請求項１に記載の回転軸系の捩れ振動計測装置。 2. The apparatus for measuring torsional vibration of a rotating shaft system according to claim 1, wherein said reference state is a state in which it can be evaluated that no torsional vibration is generated in said rotating shaft system.

前記検出信号をパルス信号に変換するパルス整形器をさらに備え、
前記回転数カウンタ及び前記間隔カウンタは、前記パルス信号間の前記基準クロックの数をカウントするカウンタで構成される
請求項１又は２に記載の回転軸系の捩れ振動計測装置。 further comprising a pulse shaper for converting the detected signal into a pulse signal;
3. The apparatus for measuring torsional vibration of a rotating shaft system according to claim 1, wherein the number of revolutions counter and the interval counter are composed of counters for counting the number of the reference clocks between the pulse signals.

前記判定器で求めた前記第２比を表示する表示部を備える
請求項１乃至３の何れか一項に記載の回転軸系の捩れ振動計測装置。 4. The torsional vibration measuring device for a rotating shaft system according to claim 1, further comprising a display unit for displaying the second ratio determined by the determiner .

前記第２比の閾値が設定され、
前記第２比が前記閾値を超えたとき警報を発信する警報器を備える
請求項１乃至４の何れか一項に記載の回転軸系の捩れ振動計測装置。
a threshold for the second ratio is set;
5. The torsional vibration measuring device for a rotating shaft system according to claim 1, further comprising an alarm that issues an alarm when the second ratio exceeds the threshold.