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JPS6251407B2 - - Google Patents
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JPS6251407B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6251407B2
JPS6251407B2 JP55119713A JP11971380A JPS6251407B2 JP S6251407 B2 JPS6251407 B2 JP S6251407B2 JP 55119713 A JP55119713 A JP 55119713A JP 11971380 A JP11971380 A JP 11971380A JP S6251407 B2 JPS6251407 B2 JP S6251407B2
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JP
Japan
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vibration
unbalanced
data
vector
time
Prior art date
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Application number
JP55119713A
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Japanese (ja)
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JPS5744819A (en
Inventor
Kazuo Sato
Masakazu Takazumi
Motohiro Shiga
Hironori Shiohata
Mototsugu Oomori
Fumio Fujisawa
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6251407B2 publication Critical patent/JPS6251407B2/ja
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14Determining imbalance
    • G01M1/16Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転機の振動診断方法及び装置に係
り、特に火力及び原子力発電プラントのタービ
ン、発電機等に使用するに好適な回転機の振動診
断方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vibration diagnosing method and apparatus for a rotating machine, and more particularly to a vibration diagnosing method and apparatus for a rotating machine suitable for use in turbines, generators, etc. of thermal and nuclear power plants.

最近、発電プラントの蒸気タービン及び発電機
ロータは大容量化の進展と共に大形化し、軸剛性
の低下等により振動が発生し易い状況になつてい
る。また、比較的大容量の発電プラントがピーク
ロードに対する負荷調整用として用いられるよう
になり、起動・停止が頻繁に行なわれるので、こ
の頻繁な起動・停止に対しする安全性の向上が叫
ばれている。このため、安全性監視のための有効
な手段である振動監視の重要性が一段とクローズ
アツプされ、単なる振動値の大小の監視にとどま
らず、振動現象あるいは振動原因の監視・診断が
要望されている。これらの回転機において回転数
に同期した振動成分を持つ不釣合振動は、最も頻
繁に発生するので診断の対象として重要な振動で
ある。
Recently, steam turbines and generator rotors in power plants have become larger as the capacity has increased, and vibrations are more likely to occur due to reduced shaft rigidity. In addition, relatively large-capacity power generation plants are now being used for load adjustment against peak loads, and as they are started and stopped frequently, there is a need to improve safety against these frequent starts and stops. There is. For this reason, the importance of vibration monitoring, which is an effective means of monitoring safety, has become even more important, and there is a demand for monitoring and diagnosing vibration phenomena and causes of vibration, not just monitoring the magnitude of vibration values. . Unbalanced vibration, which has a vibration component synchronized with the rotation speed, occurs most frequently in these rotating machines and is therefore an important vibration to be diagnosed.

不釣合振動は、釣合せによつて低減させること
ができ、ロータの製造及び組立過程で生じた不釣
合いを運転当初に軽減させることができる。しか
し、運転当初は不釣合振動は小さいが、ロータの
曲りの発生、静止部との接触(ラビング)又は部
材の欠損等により運転中に不釣合振動が発生する
ことがある。これらのうちで、ロータの曲り発生
は、ロータ系の負荷あるいは電流等の変化によつ
てロータに熱的な不釣合いが生ずることが主な原
因であつて、しばしば「熱曲り」とよばれるもの
である。
Unbalanced vibrations can be reduced by balancing, and unbalances created during the manufacturing and assembly process of the rotor can be reduced at the beginning of operation. However, although the unbalanced vibration is small at the beginning of operation, unbalanced vibration may occur during operation due to bending of the rotor, contact with a stationary part (rubbing), damage to a member, etc. Among these, the occurrence of rotor bending is mainly caused by thermal imbalance occurring in the rotor due to changes in the load or current of the rotor system, and is often referred to as "thermal bending." It is.

ロータの熱曲りの具体的原因を挙げると、発電
プラントの発電ロータに関しては界磁コイルの通
風アンバランス、層間短縮あるいはウエツジ固さ
の不平衡のび、またタービンロータに関しては、
材料の熱膨脹係数の不均一、表面の発錆又は塗料
の厚みの差による熱輻射の差及び焼嵌め式ロータ
におけるキーによる伝熱の不均一等がある。
Specific causes of thermal bending of the rotor include, for power generation rotors in power generation plants, unbalanced ventilation in field coils, interlayer shortening, or unbalanced growth in wedge stiffness, and for turbine rotors,
There are non-uniform thermal expansion coefficients of materials, differences in heat radiation due to surface rust or differences in paint thickness, and non-uniform heat transfer due to keys in shrink-fit rotors.

振動データのみによる診断方法では、上記の具
体的原因までを明らかにすることは容易でない
が、不釣合振動がロータの熱曲りに起因すると判
別できると、その直接の原因対策上有効である。
Although it is not easy to determine the specific cause of the vibration using only vibration data, if it can be determined that the unbalanced vibration is caused by thermal bending of the rotor, it is effective in dealing with the direct cause.

従来各種の振動原因の要因判別に関しては、時
間又は回転機の変化に対する振動変化を記録し
て、これを要因別特徴パターンと比較する方法が
考えられているが、ロータの熱曲りの診断に関し
てはまだ有効な方法が見出されていない。
Conventionally, methods have been considered for determining the causes of various vibrations by recording vibration changes over time or changes in the rotating machine and comparing this with characteristic patterns for each cause.However, when it comes to diagnosing thermal bending of the rotor, No effective method has been found yet.

本発明の目的は、運転中のロータの熱曲りによ
る振動の発生を自動的に診断、表示できる回転機
の振動診断方法及び装置を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a vibration diagnosing method and apparatus for a rotating machine that can automatically diagnose and display the occurrence of vibrations due to thermal bending of a rotor during operation.

本発明は、この目的を達成するために、一定時
間内の振動データについて回転数に同期した不釣
合振幅を分析し、その不釣合振動ベクトルの時間
的変化を逐次求め、その変化の方向及び振動の増
減の傾向がそれぞれほぼ一定であることを確認し
て、不釣合振動の原因がロータの熱曲りであると
診断することを特徴としている。
In order to achieve this objective, the present invention analyzes the unbalanced amplitude synchronized with the rotation speed of vibration data within a certain period of time, sequentially determines the temporal changes in the unbalanced vibration vector, and determines the direction of the change and increase/decrease in vibration. The present invention is characterized in that it is confirmed that the trends of are almost constant, and a diagnosis is made that the cause of the unbalanced vibration is thermal bending of the rotor.

以下、本発明の方法を添付した図を用いて説明
する。第1図は、熱曲り振動発生時の回転に同期
した振動成分(不釣合振動成分)の振幅と位相を
ベクトル図に表わしたもので、時間の経過と共に
振動ベクトルx1,x2,……xNは番号1からNの
方へ変化したことを示している。この図で注目す
べきことは、個々の振動ベクトルの先端〇印を結
ぶ線は、1〜Nまで全体的に見るとほぼ直線にな
つていることである。別言すれば、個々の振動ベ
クトルの差の方向はほぼ一定である。このことは
熱曲り振動の大きな特徴と考えられ、本発明はこ
の点に着目してなされたものである。
Hereinafter, the method of the present invention will be explained using the attached figures. Figure 1 is a vector diagram showing the amplitude and phase of the vibration component (unbalanced vibration component) synchronized with rotation when thermal bending vibration occurs, and as time passes, the vibration vectors x 1 , x 2 , ... x N indicates a change from number 1 to N. What should be noted in this figure is that the lines connecting the tips of the individual vibration vectors (○) form a nearly straight line from 1 to N when viewed as a whole. In other words, the direction of the difference between the individual vibration vectors is approximately constant. This is considered to be a major feature of thermal bending vibration, and the present invention has been made with attention to this point.

第2図は、本発明になる振動診断法の手順を示
したもので、以下この手順に従つて説明する。ま
ず一定速度で回転中のロータの振動を測定する。
この振動は通常軸受部の軸振動(ジヤーナル振
動)を用いる。測定された振動はオーバオールの
振動でありすべての周波数成分を含んでいるか
ら、この中から回転に同期した振動数を持つ成分
を抽出しなければならない。この回転同期の振動
成分が大部分であるかどうかにより診断の対象と
する振動が不釣合振動かどうか判定する。これ
は、例えば次のようにして行なうことができる。
FIG. 2 shows the procedure of the vibration diagnosis method according to the present invention, and this procedure will be explained below. First, the vibration of a rotor rotating at a constant speed is measured.
This vibration usually uses shaft vibration (journal vibration) of the bearing section. Since the measured vibration is an overall vibration and includes all frequency components, it is necessary to extract the component whose frequency is synchronized with the rotation. It is determined whether the vibration to be diagnosed is an unbalanced vibration or not, depending on whether the rotational synchronous vibration component is the majority. This can be done, for example, as follows.

|xN|≧αXN …(1) ここで、|xN|は振動測定時点Nすなわち診
断開始時点における回転同期の振動成分の振幅、
Nは同じくオーバオールの振幅、αは不釣合判
定係数である。(1)式を満足する場合が不釣合振動
である。測定された振動が不釣合振動と判定され
た場合には、予め記録されていた過去のデータの
中から現時点より診断時間Tぶんだけの不釣合振
動成分をとり出し、各データについて順次変化ベ
クトルの演算を行なう。ここで変化ベクトルと
は、第3図に示したように現時点の不釣合振動ベ
クトルxNを最も新しいデータとして合計N個の
データが診断時間Tに含まれるとしたときに、最
も古い不釣合振動ベクトルx1と各不釣合振動ベク
トルとの差である。この変化ベクトルを式で表わ
すと次のようになる。
|x N |≧αX N …(1) Here, |x N | is the amplitude of the rotation-synchronized vibration component at the vibration measurement time N, that is, at the start of diagnosis;
Similarly, X N is the overall amplitude, and α is the unbalance determination coefficient. Unbalanced vibration occurs when formula (1) is satisfied. If the measured vibration is determined to be an unbalanced vibration, extract the unbalanced vibration component for the diagnosis time T from the present time from the past data recorded in advance, and calculate the change vector for each data one after another. Let's do it. Here, the change vector is the oldest unbalanced vibration vector x when a total of N pieces of data are included in the diagnosis time T, with the current unbalanced vibration vector 1 and each unbalanced vibration vector. This change vector can be expressed as follows.

o=xo−x1 …(2) ここでn=2,……Nである。 y o = x o −x 1 ...(2) where n=2, ...N.

次に変化ベクトルyoの位相変化が一定である
かどうかを調べる。これは次式によつて行なう。
Next, it is checked whether the phase change of the change vector y o is constant. This is done using the following equation.

|θN−θo|=θB …(3) ここでθNは、最新の変化ベクトルyNの位相
角、θoは変化ベクトルyoの位相角、θBは位相
変化判定角であり、nは2からN−1までの数を
とる。θNは診断時間Tの区間全体の振動変化の
方向を決定するものであり、個々の時点における
る変化ベクトルの位相角θoと比較して、それが
ある一定の範囲内θBに入つているかどうかを判
定する。
N −θ o |=θ B …(3) Here, θ N is the phase angle of the latest change vector y N , θ o is the phase angle of the change vector y o , and θ B is the phase change judgment angle. , n takes a number from 2 to N-1. θ N determines the direction of the vibration change over the entire interval of the diagnostic time T, and when it is compared with the phase angle θ o of the change vector at each point in time, it is determined that when it falls within a certain range θ B. Determine whether there is.

次に、変化ベクトルの振幅変化の傾向を調べる
のであるが、これは振動ベクトルが時間経過と共
に増減いずれかの方向へ変化しつつあるかを知る
ためである。すなわち、(3)式による方向のチエツ
クだけでは、途中で振動ベクトルの変化がなくな
るような、例えば第3図においてxo以降のベク
トル点がその近傍で一定してしまうような場合を
区別することができない。熱曲りの場合は、緩や
かながらも振幅の連続した変化を伴なうものであ
り、上記の状態は熱曲りでない。この振幅変化の
チエツクは次式によつて行なう。
Next, the tendency of the amplitude change of the change vector is investigated in order to find out whether the vibration vector is increasing or decreasing over time. In other words, checking the direction using equation (3) alone can distinguish cases where the vibration vector does not change midway, for example, in Figure 3, the vector point after x o remains constant in its vicinity. I can't. In the case of thermal bending, there is a gradual but continuous change in amplitude, and the above state is not thermal bending. This amplitude change is checked using the following equation.

|yo+1|−|yo|>0 …(4) ここで、|yo+1|,|yo|はそれぞれ相隣れ
る変化ベクトルの振幅であり、nは2からN−1
までの数をとる。
|y o+1 |−|y o |>0 …(4) Here, |y o+1 |, |y o | are the amplitudes of adjacent change vectors, and n is from 2 to N−1.
Take the number up to.

診断時間T内のN個すべてのデータについて、
以上による変化ベクトルの位相及び振幅のチエツ
クが終了したら、最終的に熱曲りであるかどうか
の判定を行なう。すべてのデータについて(3)式と
(4)式の関係が満たされれば完全な熱曲り振動であ
るが、実際はデータの局部的なバラツキによつて
熱曲りであつても、上記式の関係が満たされない
場合があるので上記条件を満たすデータの数に多
少余裕を持たせておくことが実際的である。すな
わち、例えばデータ数の10%程度のものが上記条
件を満たさない場合でも熱曲りであると判定する
のである。
For all N data within diagnosis time T,
After checking the phase and amplitude of the change vector as described above, it is finally determined whether or not it is thermal bending. For all data, equation (3) and
If the relationship in equation (4) is satisfied, it is a perfect thermal bending vibration, but in reality, even if it is thermal bending, the relationship in the above equation may not be satisfied due to local variations in the data. It is practical to allow some margin for the number of data to be satisfied. That is, even if, for example, about 10% of the data does not satisfy the above conditions, it is determined that there is thermal bending.

最後に、判定結果をCRT(カソードレイチユ
ーブ)表示管やラインプリンタ等の適当な表示装
置に表示あるいは出力させる。
Finally, the judgment results are displayed or output on a suitable display device such as a CRT (cathode tube) display tube or a line printer.

以上の説明における熱曲りの振動変化速度は、
発電プラントにおけるロータの機種あるいは運転
状況により変るので、診断時間Tは一定していな
いが、通常は10〜60分程度に選べばよい。
The vibration change rate of thermal bending in the above explanation is
Diagnosis time T is not fixed because it varies depending on the type of rotor or operating conditions in the power plant, but normally it should be selected to be about 10 to 60 minutes.

以上詳述したように、本発明による方法を用い
ることにより、ロータの熱曲りによる異常振動の
診断を確実に行うことができ、しかもこの方法は
診断の自動化に適する。
As described in detail above, by using the method according to the present invention, it is possible to reliably diagnose abnormal vibrations caused by thermal bending of the rotor, and this method is suitable for automating the diagnosis.

次に本発明の診断方法を実施するのに最適な回
転機の振動診断装置の一例について、第4図を用
いて説明する。
Next, an example of a vibration diagnosing device for a rotating machine that is most suitable for implementing the diagnosing method of the present invention will be described with reference to FIG.

第4図において、11ないし13は振動診断の
対象となるタービン・発電機ロータから成る多軸
受ロータ系で、軸受41ないし46により支持さ
れている。振動検出器51ないし56で検出され
た軸受部の振動は振動計7により増幅され、多点
データ入力装置8を介してA/D変換器9に入力
される。多点データ入力装置8は多点のアナログ
振動信号を同時に取込むためのサンプルホールド
回路と信号取込時の不要な周波数成分を除去する
ためのフイルタとで構成される。
In FIG. 4, reference numerals 11 to 13 indicate a multi-bearing rotor system consisting of a turbine/generator rotor to be subjected to vibration diagnosis, and are supported by bearings 41 to 46. The vibrations of the bearing detected by the vibration detectors 51 to 56 are amplified by the vibration meter 7 and input to the A/D converter 9 via the multipoint data input device 8. The multi-point data input device 8 is comprised of a sample-hold circuit for simultaneously capturing analog vibration signals from multiple points and a filter for removing unnecessary frequency components during signal capture.

A/D変換器9によりデイジタル化された振動
信号はデータ処理装置10に入力される。データ
処理装置10は入力振動データより回転同期の振
動成分を抽出するとともに、波形変換器11とク
ロツク13の入力を受け振動分析の基準信号と時
間信号の処理を行なう。波形変換器11には、パ
ルスピツクアツプ6で検出された1回転1パルス
のパルス信号が入力され、これを正弦波に変換し
てデータ処理装置の振動分析の基準信号を得る。
一方、パルスピツクアツプ6の出力は、同時に回
転計12で増幅・デイジタル化されデータ処理装
置10に入力される。
The vibration signal digitized by the A/D converter 9 is input to a data processing device 10 . A data processing device 10 extracts a rotationally synchronous vibration component from input vibration data, and receives input from a waveform converter 11 and a clock 13 to process reference signals and time signals for vibration analysis. A pulse signal of one pulse per rotation detected by the pulse pickup 6 is inputted to the waveform converter 11, and this is converted into a sine wave to obtain a reference signal for vibration analysis of the data processing device.
On the other hand, the output of the pulse pickup 6 is simultaneously amplified and digitized by a tachometer 12 and input to a data processing device 10.

データ処理装置10で分析された多点の振動デ
ータは、時間及び回転数と共に記憶装置14に記
憶される一方、判定器15に入る。第1判定器1
5では入力された回転同期成分の振動が一定レベ
ル以上であるかどうかにより診断の対象とする振
動が不釣合振動であるかどうかの判定を行なう。
この結果不釣合運動であれば、ベクトル演算器1
6により予め指定された診断時間の不釣合振動デ
ータについて前述の(2)式に基づくベクトル演算を
行なう。このとき診断時間Tのデータとして記憶
装置14に記憶されている、現時点から時間T
(例えばT秒)前までの回転同期成分のデータを
用いる。続いて比較器17によつて(3)式に基づく
位相変化の傾向がチエツクされ、更に比較器18
によつて(4)式に基づく振幅変化の傾向がチエツク
される。
The multi-point vibration data analyzed by the data processing device 10 is stored in the storage device 14 together with the time and the number of rotations, while being input to the determining device 15. First determiner 1
In step 5, it is determined whether the vibration to be diagnosed is an unbalanced vibration based on whether the vibration of the input rotation synchronous component is above a certain level.
If the result is unbalanced motion, vector calculator 1
6, vector calculation based on the above-mentioned equation (2) is performed on the unbalanced vibration data of the diagnosis time specified in advance. At this time, the time T from the present time is stored in the storage device 14 as data of the diagnosis time T.
(For example, data of the rotation synchronization component up to T seconds ago) is used. Next, the comparator 17 checks the tendency of the phase change based on equation (3), and the comparator 18
The tendency of amplitude change based on equation (4) is checked by.

第2伴定器19では、比較器17及び18の結
果を受けて、最終的に熱曲り振動であるかどうか
の判定を行なう。この判定条件として、この例で
は比較器17及び18の結果が正であるデータの
個数すなわち(3)式および(4)式を同時にそれぞれ満
足するデータの個数が全データ数の80%以上であ
ることを用いている。
The second accompaniment determiner 19 receives the results of the comparators 17 and 18 and finally determines whether or not it is thermal bending vibration. As a condition for this judgment, in this example, the number of data for which the results of comparators 17 and 18 are positive, that is, the number of data that simultaneously satisfy equations (3) and (4), respectively, is 80% or more of the total number of data. I use that.

第2判定器19の結果は、制御装置20を介し
て表示装置21に表示される。表示内容は、表示
装置に応じグラフあるいは文字として表わすこと
ができるが、直観的にわかり易く表現できる表示
装置の例として、CRTがある。第5図は、本発
明になる診断装置の診断結果の表示例として、
CRTを用いた例を示す。同図では診断結果のコ
メントと共に診断に用いた不釣合振動データをベ
クトル図で表示している。表示が終ると、次の時
点のデータに対して以上の経過が自動的に繰返え
される。
The result of the second determiner 19 is displayed on the display device 21 via the control device 20. Display contents can be expressed as graphs or text depending on the display device, and a CRT is an example of a display device that can be expressed in an intuitive and easy-to-understand manner. FIG. 5 shows a display example of the diagnostic results of the diagnostic device according to the present invention.
An example using CRT is shown. In the figure, the unbalanced vibration data used for diagnosis is displayed in a vector diagram along with comments on the diagnosis results. When the display ends, the above process is automatically repeated for the data at the next point in time.

以上の実施例では、不釣合振動ベクトルの変化
方向を調べるための位相基準角度は、第3図に示
したように対象とする初めと終りの振動ベクトル
の差の方向、すなわち振動ベクトルx1とxNの先
端を結ぶ直線の方向を用いているが、この直線の
代りに、第6図に示すようにx1ないしxNの各デ
ータのバラツキが最小となるように最小自乗法で
近似した直線bを用いることもできる。このと
き、最初と最後のデータの位置は、それぞれ1→
1′,N→N′に移動する。このように最小自乗法
を用いるとデータのバラツの影響が小さくなり、
ベクトル変化の方向の判定が一層確実になる。ま
た、x1ないしxNの振動データの間隔を1分間と
して、1分おきのデータを診断に用いてもよい
が、1分間隔のあいだに、例えば数秒毎に診断デ
ータが得られる場合には、1分間おきにそれらの
データの平均値を用いるならば、データのばらつ
きは少なくなりデータの信頼性が向上する。ま
た、診断対象のデータとして月単位のデータを用
いれば経年的なロータの曲りも診断できる。
In the above embodiment, the phase reference angle for investigating the direction of change of the unbalanced vibration vector is the direction of the difference between the target vibration vectors at the beginning and end, as shown in FIG. The direction of the straight line connecting the tips of N is used, but instead of this straight line, as shown in Figure 6, a straight line approximated by the method of least squares so that the variation in each data of x 1 to x N is minimized is used. b can also be used. At this time, the positions of the first and last data are 1 →
1', move from N to N'. Using the least squares method in this way reduces the influence of data variations,
The direction of vector change can be determined more reliably. Furthermore, the interval of vibration data x 1 to x N may be set to 1 minute, and the data every minute may be used for diagnosis, but if diagnostic data is obtained every few seconds during the 1 minute interval, , if the average value of these data is used every minute, the variation in the data will be reduced and the reliability of the data will be improved. Furthermore, if monthly data is used as the data to be diagnosed, rotor bending over time can also be diagnosed.

第7図は、本発明になる振動診断法の変形例の
原理を説明するための図である。同図において、
x0は熱曲りによる不釣合発生以前の初期不釣合に
よる振動ベクトルxt1,xt2……xtNは、曲り発
生後、時間の経過tと共に変化する不釣合振動ベ
クトルである。そこで、この二つの不釣合振動ベ
クトルの合成ベクトルztNは ztN=xt1+xtN …(7) となり、熱曲り発生後はこの振動が観測されるわ
けであるが、二つの合成ベクトルの差である変化
ベクトルの方向は、y1,……yNについて一定で
ある。すなわち、熱曲りによる発生不釣合ベクト
ルxtNの方向が一定であれば、変化ベクトルの方
向は一定である。そこで、曲り発生の位置を推定
して、その不釣合位置に対する影響係数αが既知
であるとすると、曲りによる発生アンバランスW
oは次式で求めることができる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of a modification of the vibration diagnosis method according to the present invention. In the same figure,
x 0 is a vibration vector due to initial unbalance before the occurrence of unbalance due to thermal bending. x t1 , x t2 . . . x tN is an unbalance vibration vector that changes with the passage of time t after the occurrence of bending. Therefore, the resultant vector z tN of these two unbalanced vibration vectors is z tN = x t1 + x tN (7), and this vibration is observed after thermal bending occurs, but the difference between the two resultant vectors is The direction of a certain change vector is constant for y 1 , . . . y N . That is, if the direction of the unbalance vector x tN caused by thermal bending is constant, the direction of the change vector is constant. Therefore, if the position of occurrence of bending is estimated and the influence coefficient α for the unbalance position is known, then the unbalance W caused by bending is
o can be calculated using the following formula.

o=yo/α …(8) 従つて、yoは測定可能であるから、(8)式から
求まる不釣合ベクトルの位相と振幅の時間的変化
を調べれば、熱曲り発生の有無を診断することが
できる。すなわち、Woの位相角に変化がなく、
その振幅|Wo|のみが一定方向に増減して行く
かどうかを調べれば熱曲り発生の有無を診断でき
る。
W o = y o /α ...(8) Therefore, since y o can be measured, by examining the temporal changes in the phase and amplitude of the unbalance vector found from equation (8), it is possible to diagnose whether thermal bending has occurred. can do. That is, there is no change in the phase angle of W o ,
By checking whether only the amplitude |W o | increases or decreases in a certain direction, it is possible to diagnose whether or not thermal bending has occurred.

以上、詳述したように、本発明による回転機の
振動診断方法及び装置によれば、運転中のロータ
の熱曲りによる振動の発生を自動的に、診断、表
示できる効果を有する。
As described above in detail, the method and apparatus for diagnosing vibrations of a rotating machine according to the present invention has the effect of automatically diagnosing and displaying the occurrence of vibrations due to thermal bending of the rotor during operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は不釣合振動成分の振幅と位相を示すベ
クトル図、第2図は、本発明による振動診断法の
処理手順を示す図、第3図は変化ベクトルの位相
角を示すベクトル図、第4図は本発明による振動
診断装置の一例を示す構成図、第5図は診断結果
の一例を示す説明図、第6図及び第7図は本発明
の別の実施例の原理を説明するための図である。 11,12…タービンロータ、13…発電機ロ
ータ、41,46…軸受、51〜56…振動検出
器、6…パルス検出器、7…振動計、8…多点デ
ータ入力装置、9…A/D変換器、10…データ
処理装置、15…第1判定器、16…ベクトル演
算器、17,18…比較器、19…第2判定器、
21…表示装置。
FIG. 1 is a vector diagram showing the amplitude and phase of the unbalanced vibration component, FIG. 2 is a diagram showing the processing procedure of the vibration diagnosis method according to the present invention, FIG. 3 is a vector diagram showing the phase angle of the change vector, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a diagnosis result, and FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the principle of another embodiment of the present invention. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12... Turbine rotor, 13... Generator rotor, 41, 46... Bearing, 51-56... Vibration detector, 6... Pulse detector, 7... Vibration meter, 8... Multi-point data input device, 9... A/ D converter, 10... data processing device, 15... first determiner, 16... vector calculator, 17, 18... comparator, 19... second determiner,
21...Display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回転機のロータ変形による振動性状を診断す
る方法であつて、一定時間内における複数個の振
動データを採り、ロータ回転に同期する不釣合振
動成分の振動ベクトルの時間的変化を逐次求め、
不釣合振動ベクトルの変化の方向が一定であるか
どうかを対象とする振動データのうち、最初と最
後の不釣合振動ベクトルの差を求め、このベクト
ル差の方向を基準として、最初の不釣合振動ベク
トルとそれ以後の時点における不釣合振動ベクト
ルとの差の方向を逐次比較することにより、不釣
合振動ベクトルの変化の方向を判定し、それらの
振動ベクトルの変化の方向及び振幅変化の傾向
が、それぞれほぼ一定である場合に、振動の原因
がロータの熱曲りであると診断することを特徴と
する回転機の振動診断方法。 2 不釣合振動ベクトルの変化の方向を比較する
ための基準方向として、対象とする個々の不釣合
振動ベクトルに対して最小自乗法近似による直線
の方向を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の回転機の振動診断方法。 3 不釣合振動ベクトルの振幅変化が、時間に対
してほぼ一定の傾向を有するかどうかを、最初の
不釣合振動データを基準とし、これに対する各時
点の不釣合振動ベクトルとの差を逐次求め、その
振幅が時間経過とともに大きくなつていくかある
いは小さくなつていくかどうかの比較により行な
うことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の回転機の振動診断方法。 4 一定時間内における複数個の振動データが、
記憶装置に記憶させておいたデータであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の回転機
の振動診断方法。 5 一定時間内における複数個の振動データが、
前記一定時間を前記複数個に分割した単位時間毎
に得られた複数の振動データの平均値であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の回転
機の振動診断方法。 6 一定時間内における複数個の振動データが、
月単位における数ケ以上の振動データであつて、
経年的なロータの曲りの診断を可能とすることを
特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の回転機
の振動診断方法。 7 回転機のロータ変形による振動性状を診断す
る装置であつて、回転機の振動を検出する振動検
出器と、多くの測定点における前記振動検出器の
信号のA/D変換を容易にするための多点データ
入力装置と、該入力装置からの出力をA/D変換
するためのA/D変換器と、A/D変換された振
動信号より回転同期成分を抽出するデータ処理装
置と、該データ処理装置に位相基準信号と時間信
号を与えるための波形変換器及びクロツクと、該
波形変換器に回転信号を与えるための回転信号検
出器と、前記データ処理装置から入力された回転
同期成分の振動が不釣合振動であるかどうかを判
定する第1判定器と、不釣合振動ベクトルの演算
を行なう演算器と、不釣合振動のベクトル差の位
相及び振幅の変化を比較する比較器と、不釣合振
動が熱曲り振動であるかどうかを判定する第2判
定器と、該第2判定器の結果を表示する表示装置
とを具備したことを特徴とする回転機の振動診断
装置。
[Scope of Claims] 1. A method for diagnosing vibration properties due to rotor deformation of a rotating machine, which collects a plurality of pieces of vibration data within a certain period of time, and detects temporal changes in vibration vectors of unbalanced vibration components that are synchronized with rotor rotation. Find sequentially,
The difference between the first and last unbalanced vibration vectors is determined among the vibration data that targets whether the direction of change of the unbalanced vibration vector is constant, and based on the direction of this vector difference, the first unbalanced vibration vector and the By successively comparing the direction of the difference with the unbalanced vibration vector at subsequent points in time, the direction of change in the unbalanced vibration vector is determined, and the direction of change in the vibration vector and the tendency of amplitude change are each approximately constant. A method for diagnosing vibration of a rotating machine, characterized in that the cause of the vibration is diagnosed as thermal bending of a rotor. 2. Claim 1, characterized in that, as a reference direction for comparing the direction of change of unbalanced vibration vectors, the direction of a straight line based on least squares approximation is used for each unbalanced vibration vector of interest. Vibration diagnosis method for rotating machines described in . 3. To determine whether the amplitude change of the unbalanced vibration vector has a nearly constant tendency over time, use the initial unbalanced vibration data as a reference, and sequentially find the difference between this and the unbalanced vibration vector at each point in time, and check whether the amplitude is 2. The method for diagnosing vibrations of a rotating machine according to claim 1, wherein the diagnosis is carried out by comparing whether the vibrations increase or decrease over time. 4 Multiple pieces of vibration data within a certain period of time are
The vibration diagnosis method for a rotating machine according to claim 1, wherein the data is stored in a storage device. 5 Multiple pieces of vibration data within a certain period of time are
2. The vibration diagnosis method for a rotating machine according to claim 1, wherein the vibration diagnosis method is an average value of a plurality of vibration data obtained for each unit time obtained by dividing the certain period of time into the plurality of vibration data. 6 Multiple pieces of vibration data within a certain period of time are
Vibration data of several units or more on a monthly basis,
6. The vibration diagnosing method for a rotating machine according to claim 5, which enables diagnosis of rotor bending over time. 7. A device for diagnosing vibration properties due to rotor deformation of a rotating machine, which includes a vibration detector that detects vibrations of the rotating machine and facilitates A/D conversion of the signals of the vibration detector at many measurement points. a multi-point data input device, an A/D converter for A/D converting the output from the input device, a data processing device for extracting a rotation synchronous component from the A/D converted vibration signal; A waveform converter and a clock for providing a phase reference signal and a time signal to a data processing device, a rotation signal detector for providing a rotation signal to the waveform converter, and a rotation synchronous component input from the data processing device. A first determining device that determines whether the vibration is an unbalanced vibration, a calculation device that calculates an unbalanced vibration vector, a comparator that compares changes in the phase and amplitude of the vector difference of the unbalanced vibration, and a first determination device that determines whether the vibration is an unbalanced vibration. A vibration diagnostic device for a rotating machine, comprising: a second determiner that determines whether or not it is bending vibration; and a display device that displays the result of the second determiner.
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