(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータダイナミックシステムの更なる進歩により、内蔵または現場でのねじり振動監視を提供する必要があり、この振動監視は、連続的または断続的に、あるいは必要に応じて動作することができ、ターボ機械の稼働中にシステムを停止させる必要なく実行できるものとする必要がある。したがって、ターボ機械の角振動およびねじり振動測定のための方法およびシステムを設計することが望ましい。【解決手段】例示的実施形態は、回転要素の表面に、位相基準マークおよび複数の追加マークの両方を設ける。位相基準マークおよび複数の追加マークが回転して検出ゾーンを通るときに、近接プローブが両マークの通過を検出する。位相基準信号および振動基準信号の両方が発生され、これらの信号を使用して、回転要素の横振動および角（任意選択としてねじり）振動を計算する。【選択図】図３
2010286483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横振動と、回転要素（５２）を有するロータダイナミックシステムに関連した角振動との両方を測定するための方法であって、
前記回転要素（５２）上の位相基準マーク（２４）が回転して、検出装置に関連した検出ゾーンを通るときに、前記位相基準マーク（２４）の通過を検出するステップと、
前記位相基準マーク（２４）と区別可能な回転要素（５２）上の追加マーク（３２）が回転して前記検出ゾーンを通るときに、前記追加マーク（３２）の通過を検出するステップと、
前記位相基準マーク（２４）の前記検出に基づき位相基準信号（３４）を発生するステップと、
前記追加マーク（３２）の前記検出に基づき振動基準信号（３８）を発生し、前記振動基準信号（３８）を使用して前記角振動を測定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記位相基準マーク（２４）の前記回転要素（２２）上の深さ（５４）が、前記追加マーク（３２）の深さとは異なる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
振動基準信号（３８）を発生し、前記振動基準信号（３８）を使用して前記振動を測定するステップが、
前記振動基準信号（３８）を使用して、前記回転要素（２２）に関連した角振動を計算するステップをさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記計算された角振動（３８）の振幅を補正するステップをさらに含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記補正するステップが、前記計算された角振動（３８）に関連した、測定された振幅に、補正関数を掛けるステップをさらに含み、前記補正関数がシミュレーション結果に基づいて求められる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
表面（５０）周囲に位相基準マーク（２４）および複数の追加マーク（３２）が配置された回転要素（２２）を備え、
前記位相基準マーク（２４）および前記追加マーク（３２）が前記表面（５０）の凹みとして形成され、
さらに前記位相基準マーク（２４）の深さが前記追加マークの深さとは異なる、ロータダイナミック機械。
【請求項７】
前記ロータダイナミック機械が圧縮機（１２、１４）を備え、前記回転要素（２２）が前記圧縮機（１２、１４）のシャフトである、請求項６記載のロータダイナミック機械。
【請求項８】
前記回転要素（２２）が前記ロータダイナミック機械上のボルトである、請求項６記載のロータダイナミック機械。
【請求項９】
前記回転要素（２２）に形成された前記追加マーク（３２）の数がπｄ／２ｘに等しく、ｄは位相基準マーク（２４）および前記複数の追加マーク（３２）が配置された表面の直径であり、ｘは前記位相基準マーク（２４）の幅である、請求項６乃至８のいずれか１項記載のロータダイナミック機械。
【請求項１０】
検出ゾーンを有し、前記回転要素（２２）に近接して配置され、前記位相基準マーク（２４）および前記複数の追加マーク（３２）が回転して前記検出ゾーンを通るときに、前記位相基準マーク（２４）および前記複数の追加マーク（３２）の通過を検出するように構成された検出装置をさらに備えた、請求項６乃至９のいずれか１項記載のロータダイナミック機械。
【請求項１１】
前記位相基準マーク（２４）および前記複数の追加マーク（３２）の検出に関連したデータを前記検出装置から受信するように構成され、前記データを処理して横振動（３０）と、前記回転要素の角振動およびねじり振動（３８）の少なくとも一方との測定値を発生するように構成されたプロセッサ（２８）をさらに備えた、請求項１０記載のロータダイナミック機械。
【請求項１２】
前記プロセッサ（３６）がさらに、前記測定された角振動およびねじり振動（３８）の少なくとも一方の振幅を補正するように構成された、請求項１１記載のロータダイナミック機械。
【請求項１３】
前記プロセッサ（３６）が、前記測定された角振動（３８）およびねじり振動（３８）の少なくとも一方に関連した、測定された振幅に補正関数を掛けることにより、前記振幅を補正し、前記補正関数がシミュレーション結果に基づいて求められる、請求項１２記載のロータダイナミック機械。
【請求項１４】
ねじり振動（３８）を測定するための方法であって、
位相基準マーク（２４）が携帯型センサの検出ゾーンを通過するのを感知して位相基準信号を発生するステップと、
前記位相基準信号（３７）に基づいて、携帯型ハードウェアにより角振動を求めるステップと、
前記求められた角振動（３８）の振幅を補正するステップと、
前記求められた角振動の前記補正された振幅を使用して、ねじり振動（３８）を求めるステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記求めるステップが、前記位相基準信号（３７）のみを入力として使用して、前記角振動を求めるステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にロータダイナミックシステムに関し、詳細には、ターボ機械のシャフト等の、回転機械の１つまたは複数の軸平面それぞれにおける振動の測定、監視、および／または分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械（例えば、ガスタービン、蒸気タービン、圧縮機）、発電機、およびその他の回転機械（例えば、電動機駆動システム）等のロータダイナミックシステムは、例えば、動作の制御、故障（破局的かつ／または危険なもの）の防止、疲労の評価、問題の診断、および／またはメンテナンスの要否の判断を行うために、一般に、連続的または断続的に監視される。通常、ターボ機械は、半径方向（横）振動および軸方向（長手方向）変位監視装置を備えており、この装置は、ターボ機械を停止させる必要なく長時間、連続的かつ／または断続的な監視を行うように構成されている。
【０００３】
しかし、ターボ機械は、通常、角振動またはねじり振動監視装置を装備していない。さらに、ロータダイナミックシステムのねじり振動監視のための公知の技術の大半は、連続的（または断続的）な監視に適しておらず、通常、ねじり振動監視装置の設置（および検査後の装置の取り外し）のためにシステムを停止させる必要がある。さらに、このようなシステムは、内部に突出しており、例えば、パージシステムや、時によって、高温領域（例えば、ガスタービン排気ダクトの隣）で測定を実施すべき場合には冷却システムを含むことがある、爆発の可能性のある分類された領域での作業に関して保証されていない。石油産業やガス産業では、システムの停止は、例えば石油やガスの生産の損失および／またはエネルギー生成の損失のため、しばしば大きな金銭的損害につながる。
【０００４】
さらに、石油産業やガス産業では、ますます複雑化する応用や、個々の顧客に合わせた設計により、新しいさらに複雑なロータダイナミックの課題が生じている。その結果、（例えば、設計の妥当性を検査するため）検査中、および現場での長時間にわたる（例えば、連続的または周期的等の断続的に行う、あるいは予期しない問題が生じたときに要求に応じてまたは必要に応じて行う）動作中に、横振動および／または軸方向変位監視に加えて、ねじり振動を監視し調査する必要がある。言い換えると、ロータダイナミックシステムの更なる進歩により、内蔵または現場でのねじり振動監視を提供する必要があり、この振動監視は、連続的または断続的に、あるいは必要に応じて動作することができ、ターボ機械の稼働中にシステムを停止させる必要なく実行できるものとする必要がある。したがって、ターボ機械の角振動およびねじり振動測定のための方法およびシステムを設計することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４３１７３７１号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的実施形態は、回転要素の表面に、位相基準マークおよび複数の追加マークの両方を設ける。位相基準マークおよび複数の追加マークが回転して検出ゾーンを通るときに、近接プローブが両マークの通過を検出する。位相基準信号と回転要素の角振動を計算するのに使用される信号との両方が発生される。
【０００７】
したがって、一例示的実施形態によれば、横振動のために使用される位相基準と、回転要素を有するロータダイナミックシステムに関連した角振動との両方を測定するための方法は、回転要素上の位相基準マークが回転して、検出装置に関連した検出ゾーンを通るときに、位相基準マークの通過を検出するステップと、位相基準マークと区別可能な回転要素上の追加マークが回転して検出ゾーンを通るときに、追加マークの通過を検出するステップと、位相基準マークの検出に基づき位相基準信号を発生するステップと、追加マークの検出に基づき信号を発生し、この信号を使用して角振動を測定するステップとを含む。
【０００８】
別の例示的実施形態によれば、ロータダイナミック機械は、表面周囲に位相基準マークおよび複数の追加マークが配置された回転要素を備え、位相基準マークおよび追加マークが表面の凹みとして形成され、さらに位相基準マークの深さが追加マークの深さとは異なる。
【０００９】
添付の図面は、例示的な実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的実施形態を実施可能な例示的ターボ機械の駆動トレインを示す図である。
【図２】背景技術による横振動測定値を示す図である。
【図３】例示的実施形態による横振動および角振動複合測定システムを示す図である。
【図４】例示的実施形態による位相基準および角振動複合測定システムに関連した波形を示す図である。
【図５】例示的実施形態による位相基準マークおよび複数の追加マークの配置を示す図である。
【図６】例示的実施形態による位相基準マークおよび複数の追加マークの検出から生成されたデータの処理を示すフローチャートである。
【図７】例示的実施形態による、横振動と、角振動およびねじり振動の少なくとも一方とを測定するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明は、本発明の一部の実施形態を例示的に示すものであり、実施形態に限定するものでも、本発明により達成可能な利点を限定するものでもないことを当業者は理解すべきである。さらに、以下の説明は、本発明の一部の実施形態を代表するものであり、本発明の範囲内のすべての主題および実施形態を含む必要はないことを理解されたい。
【００１２】
さらに、当業者に理解されるように、ターボ機械の実施形態に関して以下の説明を行うが、本発明の実施形態は、無数のロータダイナミックシステムにおいて、横振動位相基準および角振動の両方を分析、測定、監視、診断、評価、および／または判定するためのシステムおよび方法を含む。最初に振動自体についての説明を行うと、文脈の理解に有用であろう。振動は、平衡位置周りの振動運動として説明される動的現象である。振動は、１または複数の力の作用の結果である、物体内でのエネルギーの伝達または蓄積により生じる。振動は、並進振動（すなわち、１または複数の直線自由度で作用）または角振動（すなわち、１または複数の角自由度で作用）のいずれかに分類することができる。角振動では、駆動機能が、物体に作用する「直線」力の代わりに１または複数のモーメントを伴う。最後に、ねじり振動は、別個の２箇所で測定された角振動の差に２箇所間のシャフト剛性を掛けることにより求めることができる。
【００１３】
横振動または半径方向振動信号の位相は、振動信号（通常、周期の最大値）の事象と位相基準信号により与えられるパルスとのタイミング関係である。横振動位相に関する情報を有することは、診断作業や、例えば、蒸気／ガスタービン、圧縮機、電動機、発電機、負荷ギヤボックスを含むターボ機械の回転要素上で機械のバランスをとる必要があるときに、非常に役に立つ。このような装置に関連した駆動トレインでは、振動は装置要素に意図しない応力を発生させるため、故障の重要な原因となり得る。単に例として、図１は、振動応力を打ち消すため、またはこれに対処するために、横振動および角（および／またはねじり）振動を測定するのに有用となり得る、典型的なターボ機械駆動トレインを示す。ここでは、ガスタービン１０が軸流圧縮機１２に接続され、軸流圧縮機１２は遠心圧縮機１４に接続され、遠心圧縮機１４は補助モータ１６に接続される。相互に接続された複数の回転軸１８およびギヤボックス（図示せず）、ならびに当業者により理解される他の相互接続部が動作して、駆動トレインにより接続されたユニット間の回転エネルギーを伝達する。
【００１４】
このような駆動トレインで横振動位相基準を測定する１つの方法が、概念的に図２に示される。ここでは、近接プローブ２０、例えば、渦電流センサまたは光学検出器が、マークまたは凹み２４が形成された回転要素２２の表面、例えば、前記軸１８の１つの周囲近くに配置される。マークまたは凹み２４を含む回転要素２２の表面の部分を近接プローブ２０が通過するたびに、近接プローブは、例えば、マーク２４により示される、表面の残りの部分に対して異なる深さによって表面の変化を認識し、１回転当たり１つの回転信号２６を発生する。この信号は、「位相基準信号」と呼ばれることがある。これは、１回転当たり１つの信号を使用して回転要素２２に対する位相角基準を提供することができるためであり、ここではその位相も使用して特定の信号を説明する。したがって、マークまたは凹み２４を位相基準マーク２４と呼ぶことができるが、場合によってはＢｅｎｔｌｅｙ  Ｎｅｖａｄａ  Ｃｏｍｐａｎｙの商標である「ＫＥＹＰＨＡＳＯＲ」マークと呼ぶ。位相基準信号をデータ分析器または他のプロセッサ２８に渡し、これを使用して、フィルタに通した横（半径方向）振動測定値３０の位相を計算することができる。したがって、近接プローブ２０と位相基準マーク２４との組み合わせを検出システムで使用して、回転要素の２２の回転速度情報および位相角情報のいずれかまたは両方を提供することができる。
【００１５】
ねじり振動は、シャフトがまず軸周りで一方向にねじれ、次に軸周りで他方向にねじれるときに生じる。したがって、ねじり振動は、シャフト上の異なる２箇所で角振動測定を行って、その差を取ることにより求められる。ねじり振動はターボ機械の駆動トレインで生じ、検出されない場合には、システムの故障を生じ得る。本発明の例示的実施形態によれば、ロータダイナミックシステムにおいて、トルクを伝達する少なくとも１つの回転部品（例えば、カップリングまたはシャフト）、あるいはトルクを伝達することはできないがトルク伝達部品（例えば、直接、あるいは１つまたは複数の他の部品を通して間接的にシャフトに取り付けられたナット、ボルト、またはホイール）に機械的に連結されてトルク伝達部品とともに回転する少なくとも１つの回転部品が、位相基準マークも含むように製造される。
【００１６】
単一の位相基準マーク２４と複数の追加マーク３２との組み合わせを示す例示的実施形態が図３に示される。ここでは、追加マーク３２は位相基準マーク２４と区別可能であり、位相基準マーク２４を感知したときに、トランスデューサ２０が位相基準信号２６を発生する。位相基準信号２６は、追加マーク３２を感知したときにトランスデューサ２０により発生される信号３４と区別可能である。図３には２つの矢印２６、３４が示され、異なるタイプのマーク２４、３２をそれぞれ感知して引き出される異なる情報を概念的に説明しているが、物理的には、この情報は近接プローブ２０からプロセッサ３６へ単一の信号として、またはデータの信号流として送信されることを当業者は理解すべきである。例えば、図４に示すように、近接プローブ２０は、サンプリング時に、例えばプロセッサ３６により関連するディスプレイ（図示せず）に波形４０として表示可能なデータの連続波形を発生することができる。図４からわかるように、波形４０は比較的多数のパルス、例えばパルス４２を有し、このパルス４２は近接プローブ２０が追加マークを通過することにより生じる。位相基準マーク２４を通過することにより生じる、より少数のパルス４４も示されている。閾値４６、４８を所望の通りに設定して、プロセッサ３６がパルス４２、４４をそれぞれ区別することができるように、すなわち正しいパルスを位相基準マーク２４に関連させて特徴付けることができるようにする。
【００１７】
このようにして、これらの例示的実施形態によるロータダイナミックシステムのシャフトに沿った所与の軸方向位置で、近接トランスデューサ２０により得られた情報は、位相基準横振動測定値３７および角（および／またはねじり）振動測定値３８の両方を発生するデータを提供するのに（例えば、追加マークによって）適している。所与のプローブ２０が、位相基準マーク２４および追加マーク３２の両方を所与の回転要素上で検出するが、２本以上の近接プローブを位置合わせして所与の回転要素上のマークを検出し、横振動による成分を打ち消すことができることを理解されたい。複数のプローブのそれぞれを、所与の回転要素から位相基準マークおよび追加マークの両方をそれぞれ検出するように位置合わせすることができる。
【００１８】
当業者に理解されるように、追加マークは１回転ごとに追加のサンプルを提供するため、追加マークは先端タイミング分析に基づく角振動測定を可能にし、かつ／または改善させる。例えば、一般に、１回転ごとにサンプルを増やすと、角振動スペクトルの帯域幅が増大し、また、角振動スペクトルを求めることのできる回転数の範囲も増大する（例えば、ランプアップまたはランプダウン中等の低回転数での分析を提供する）。位相基準マークと同じ回転要素上に追加マークを設けることにより、例えば、ロータダイナミックシステムのより容易で費用効果の高い設計および／または後付けに、長時間の（例えば、内蔵または現場での）角振動およびねじり振動監視が含まれるようになる。例えば、位相基準マークを従来含む回転要素を、区別可能な追加マークを含むように製造することができ、これにより、現在のシステム設計に大幅な修正を加えることなく（例えば、追加の近接プローブが不要、マークを有する追加の回転要素を加える必要がない等）、角（ねじり）振動監視を提供する。種々の実施によれば、位相基準マークを従来含むターボ圧縮機システム（例えば、トレイン）の各面を、位相基準マーク２４と区別可能な1つまたは複数の追加マークも含むように修正することができる。
【００１９】
図５は、例示的実施形態による、位相基準マーク２４も含む回転要素５２の表面５０上に追加マーク３２を設ける別の例を示す。ここでは、位相基準マーク２４が追加マーク３２よりも深く、各追加マーク３２の深さが同一または同様であることがわかる。このようなマークの区別方法は、例えば、近接プローブ２０を、近接プローブ２０により発生した磁界の変化に基づき近接プローブ２０から回転要素５２の表面５０までの距離を検出する過電流センサとして実施する場合に適している。位相基準マーク２４と追加マーク３２の深さが異なるため、回転要素５２が回転して近接プローブ２０に関連した検出ゾーンを通るときに、異なる距離が検出される。単なる一例によれば、位相基準マーク２４の深さ５４は、追加マーク３２の深さ５６の１．５〜２倍である。しかし、当業者は、実施の詳細に基づいて相対的な深さの差が変化し得ることを理解するだろう。本例示的実施形態では、すべてのマークの幅が同一またはほぼ同一である。一部の例示的実施形態によれば、表面に形成された、または表面上に配置された追加マーク３２の数Ｎは、以下の関係式により求めることができる。
【００２０】
Ｎ＝πｄ／２ｘ
ここで、ｄは位相基準マークおよび複数の追加マークが配置された表面の直径であり、ｘは既存の位相基準マークの幅である。関係式により求められたマークの数Ｎが整数でない場合、例えばこの数の端数を切り捨てて最も近似の整数に丸めることができる。
【００２１】
位相基準マーク２４および複数の追加マーク３２が検出用に回転要素の表面に設けられる特定の実施に関わらず、近接プローブ２０は、マークが回転して検出ゾーンを通るときにマークのそれぞれを検出し、関連するデータを生成する。プロセッサ３６は、そのデータを受信して処理し、横振動位相基準測定値３７および角振動測定値３８の両方を発生する。一例示的実施形態によれば、これは図６のフローチャートに示す処理方法を使用して達成することができる。ここでは、ステップ６０で、プロセッサ３６が、近接プローブ２０（トランスデューサ）から受信した生データを受信して処理する。例えば、トランスデューサにより出力された信号を分析して、各マークがトランスデューサを通過した時間を特定することができる。このようなトランスデューサ通過事象（または、言い換えると、トランスデューサから見た場合、各マーク到達事象）の各々のタイミングを、信号がユーザ設定閾値に等しい時間として求めることができる。種々の信号処理技術（例えば、補間および／または生信号立ち上がりへの曲線の当てはめ）を適用して、トランスデューサ通過事象またはマーク到達事象のそれぞれの判定精度を高めることができる。次に、ステップ６２で、回転要素５２の回転速度対時間をｄｑ／ｄｔとして計算する。ここで、ｄｑ（°）は歯間角度であり、ｄｔは歯間時間遅れである。
【００２２】
次に速度対時間分布をステップ６４でまとめて、角度対時間波形を得る。任意選択として、ステップ６６で、この波形をフィルタに通して角振動対均一時間分布を得ることにより角振動スペクトルを提供することができ、かつ／またはこの波形を要求スペクトル帯域幅に基づき再びサンプリングすることができる。ねじり振動をさらに計算したい場合、このパラメータを、回転要素５２の異なる２箇所で求められた角振動の差として計算することができる。さらに、回転要素５２の剛性がある場合、交互のトルクを計算することもできる。角振動測定値３８を周波数および振幅で表すことができる。しかし、測定された角振動振幅は、前記構造および方法を使用すると実際より小さく見積もられることがわかっている。
【００２３】
すなわち、測定された角振動振幅は、実際の角振動振幅、事象（マーク）の数、および角振動の周波数の関数であることが確認されている。例示的実施形態によれば、位相基準マークのみを使用した場合、正しい振幅値に到達するために、角振動測定値を発生するプロセスの一部として、例えば前記ステップ６４または６６の後で、測定された結果に補正関数を適用すべきである。公知の角振動入力（すなわち公知の周波数および公知の振幅Ａ１を有する角振動入力）を使用したシミュレーションにより、また上記の方法で測定された角振動振幅Ａｍｅａｓｕｒｅｄを求めることにより、補正関数Ｃを求めることができる。次に補正関数ＣをＣ＝Ａｍｅａｓｕｒｅｄ／Ａ１として求めることができる。システムの動作時に、補正関数Ｃを使用して、角振動測定信号３８の振幅部ＡがＡ＝Ａｍｅａｓｕｒｅｄ×Ｃとして計算されるように、測定された角振動を打ち消すことができる。有利なことに、このような補正関数により精度が高まり、１秒当たりの事象数が少ない状況で（例えば、低回転数で、かつ／または回転要素のマーク／回転数が少ない場合に）角振動の正確な判定が可能になる。
【００２４】
したがって、例示的実施形態による、横振動位相基準と、回転要素を有するロータダイナミックシステムに関連した角振動の少なくとも一方との両方を測定するための方法は、図７のフローチャートに示すステップを含む。ここでは、ステップ７０で、位相基準マークが回転して検出装置に関連した検出ゾーンを通るときに、位相基準マークが検出される。同様に、ステップ７２に示すように、位相基準マークと区別可能な追加マークが検出ゾーンを通るときに、追加マークが検出される。次にステップ７４で、位相基準マークの検出に基づいて位相基準信号が発生される。ステップ７６で、追加マークの検出に基づいて振動基準信号が発生され、この信号を使用して角振動およびねじり振動の一方を測定する。
【００２５】
前述の説明について多くの変形や変更が考えられる。例えば、横振動測定ハードウェアがすでに定位置にある後付けの実施について、例示的実施形態により角（および任意選択としてねじり）振動測定ハードウェアを加えて、位相基準マークにより発生された位相基準信号のみを使用して角振動を求め、その後、結果として得られた角振動測定値の振幅を前記したように補正することにより角振動を測定することができることを理解されたい。このように、すでに動作中の機械について、機械を停止させることなく角／ねじり振動を監視することができる。あるいは、前記追加マークが動作中の機械上にある実施については、横振動測定および角振動測定を別個におよび／または並行して行うことができる。このような実施形態では、図７のフローチャートを修正して２つの平行な支線を持つようにし、例えば、一方をステップ７０および７４を含む横振動（位相基準）測定用、他方をステップ７２および７６を含む角（またはねじり）振動測定用とすることができる。
【００２６】
ここで使用されるように、回転要素は、ロータダイナミックシステム（例えば、ターボ機械）のロータまたはシャフトに（例えば、ボルトを使用して）着脱可能に固定され、（例えば、溶接により）着脱不可能に固定され、または一体に形成され（例えば、フランジ部）、ロータまたはシャフトとともに回転する機械的構造または特徴を有する。例えば、回転要素は、限定されないが、ハブ、フランジ、ナット（例えば、軸受ロックナット）、ギヤまたは振動板またはディスクカップリング、このようなカップリングに固着された（例えばボルト締め、または溶接された）歯車を含む。例として、このような回転要素は、所与の軸方向位置でシャフトに取り付けられた（例えば溶接、またはボルト締めされた）連結部品またはその他の部品を含むことができる。本発明の一部の実施形態によれば、このような回転要素はいずれも、ロータダイナミックシステムの動作中に回転要素が回転するときに、トランスデューサ（例えば、渦電流プローブ等の近接センサ）により検出可能な、周方向に配置されたマーク（例えば、歯、溝、長孔、ボルト等）を含むように構成される。一部の実施形態では、回転要素が、位相基準マークおよび追加マークが（例えば、縁取りにより）形成されたシャフト自体の部分を含む。
【００２７】
ここで使用されるように、回転要素上のマークは、例えば、材料の除去により、材料の追加により、または別の部品の追加または取付けにより形成可能な特徴または構造、および回転要素の回転時にマーク（目標）を見る（検出する）ように位置合わせされたプローブ（例えば、近接プローブおよび／または光学プローブ）により検出可能な特徴または構造を含む。例えば、マークを、ホイール、ナットまたはハブの外面または内面に、ノッチ、溝、歯、キー溝として（例えば、縁取りにより）形成することができる。また、例として、マークはボルトまたは塊（例えば、溶接形状）、あるいはホイール、ナット、ハブ、シャフト、フランジ、またはその他の回転要素上のその他の隆起した目標とすることができる。
【００２８】
横振動位相基準、角振動、および任意選択としてねじり振動（２つ以上の測定部を利用可能な場合）を提供するこのような方法および／またはシステムは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実施される。例えば、浮動小数点ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）装置を使用するコンパクトＲＩＯ（ＣＲＩＯ）システムを、複数のトランスデューサチャネルからデータを得て、各チャネルに対応した角振動を求め、チャネル間の角振動の差に基づいてねじり振動を求めるようにプログラムすることができる。このような角振動を求める処理方法およびシステムは、近接プローブにより得られた処理信号に限定されるものではなく、回転要素上のマークや他の表示を監視する、光学（例えば、レーザ）プローブ等の他のタイプのプローブにより得られた信号に適用することもできる。ＣＲＩＯハードウェアを使用する利点として、例えば、ｉ）持ち運びが非常に容易である、ｉｉ）ハードウェアが頑強で信頼性がある（何年も連続して動作させることかできる）、ｉｉｉ）角振動の計算に位相基準信号のみ（１つのマークのみ）を使用して、補正関数とともにソフトウェアを使用することができる。したがって、前記の方法で、緊急時に、装置を機械現場に輸送して、修正することなく動作中のターボ機械ユニットに設置することができる。これに対して、ねじり振動測定についての最新技術の方法は侵入的であり、常にユニットの停止を必要とする。
【００２９】
したがって、例示的実施形態により、例えば、産業上の適用において通常見られる信号を使用した振動測定が可能になることを理解されたい。大抵の機械に見られ、このような振動測定の課題を克服するために使用可能な信号は、限定されないが、（例えば、６０個の歯を持つ窪みとしての）歯車の磁気ピックアップからの速度信号、およびシャフトの単一のマーク上にある過電流プローブによって与えられた、監視システムまたは測定システムの横振動に使用される位相基準信号を含む。
【００３０】
前述した例示的実施形態は、本発明のすべての点を限定せずに例示することを意図している。したがって、本発明は、本明細書に含まれる記載から当業者が引き出すことのできる詳細な実施に種々の変更を加えることができる。このような変更および修正はすべて、特許請求の範囲により定義された本発明の範囲および精神に含まれるものと考えられる。本出願の記載で使用された要素、動作、指示は、明示のない限り、本発明にとって重要な必須のものと考えるべきではない。また、本明細書で使用されているように、冠詞の「ａ」は１つまたは複数のものを含むことを意図している。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ガスタービン
１２  軸流圧縮機
１４  遠心圧縮機
１６  補助モータ
１８  回転軸
２０  近接プローブ（トランスデューサ）
２２  回転要素
２４  位相基準マーク
２６  位相基準信号
２８  プロセッサ
３０  横（半径方向）振動測定値
３２  追加マーク
３４  信号
３６  プロセッサ
３７  横振動測定値
３８  角（ねじり）振動測定値
４０  波形
４２  パルス
４４  パルス
４６、４８  閾値
５０  表面
５２  回転要素
５４、５６  深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2010286483000001.pdf