(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械のケーシングの内側に座を介して配設された管状のセンサーケース、同ケース内を貫通し上記回転機械の回転体の中心軸方向に向かって移動可能なセンサープローブ、同プローブ内を貫通し上記回転体に対向する先端の突出長さが互いに一定の差を有して上記センサープローブ内に固着された複数本の熱電対、上記座のケーシング外側に配設され上記センサープローブを回転体の中心軸方向に向けて移動させるプローブ移動手段、および同移動手段に設けられ上記センサープローブの移動量を測定するプローブ移動量測定手段を備えたことを特徴とする接触式クリアランス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンやガスタービンの動翼等の延び量の測定に適用される接触式クリアランス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転体の変位測定においては、一般に、電磁誘導、超音波、あるいはレーザ光等を利用した変位計が用いられていた。
【０００３】
高速回転中の蒸気タービンの動翼の延び量を測定する場合、図４に示す渦電流式変位計２７を使用することが多いが、この変位計２７を使用する場合には、これを動翼２５からわずかに離れたケーシング２１に取付け、動翼２５の先端の延び量を測定していた。
【０００４】
なお、蒸気タービンは、１段に１００枚位の動翼２５が取付けられており、これが高速回転すると、１秒間に６０００回以上変位計２７の前を通過することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蒸気タービンの動翼の延び量の測定においては、前記のように渦電流式変位計を使用することが多いが、この変位計を用いた場合には、次の課題があった。
【０００６】
即ち、動翼の先端形状は複雑で小さいために変位計の出力波形に乱れを生じたり、あるいは雰囲気温度、振動などにより変位計で測定される動翼の延び量が安定せず、正確に測定できない場合があった。
本発明は上記の課題を解決しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の接触式クリアランス測定装置は、回転機械のケーシングの内側に座を介して配設された管状のセンサーケース、同ケース内を貫通し上記回転機械の回転体の中心軸方向に向かって移動可能なセンサープローブ、同プローブ内を貫通し上記回転体に対向する先端の突出長さが互いに一定の差を有して上記センサープローブ内に固着された複数本の熱電対、上記座のケーシング外側に配設され上記センサープローブを回転体の中心軸方向に向けて移動させるプローブ移動手段、および同移動手段に設けられ上記センサープローブの移動量を測定するプローブ移動量測定手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る接触式クリアランス測定装置を用いて、遠心力による回転体の直径方向の延び量を測定する場合には、あらかじめ、プローブ移動手段とプローブ移動量測定手段とによりセンサープローブの位置を調節し、最も突出した熱電対の先端と回転体との間隔を所定の初期設定距離とする。
【０００９】
次に、この状態で、回転機械を起動して回転体を回転させ、所定の高速回転とする。回転体が高速回転になると、回転体は遠心力によりその直径が延び、熱電対の先端に接触する。
【００１０】
この先端が回転体と接触した熱電対は、回転体との摩擦熱による温度上昇を検知して出力するため、熱電対の出力信号により回転体と接触した熱電対を検出することができ、最も突出した熱電対の先端と、回転体に接触し最も突出長さの短い熱電対の先端との間の距離に、上記初期設定値を加えることにより、回転体の延び量を検出することができる。
【００１１】
本発明においては、先端をずらして配設した熱電対に回転中の動翼を接触させて測定するため、従来の装置のように電磁誘導、雰囲気温度などの影響を受けることがなく、回転体の直径方向の延び量を精度よく確実に測定することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態に係る接触式クリアランス測定装置について、図１により説明する。なお、本実施形態は、蒸気タービン動翼の延び量の測定に適用された場合である。
【００１３】
図１において、６は蒸気タービンのケーシング２１に取付けられた座であり、この座６の下部には管状のセンサーケース３が結合され、上部には内部にベアリング８が設けられたベアリングケース７が接続されている。
【００１４】
２は上記センサーケース３とベアリングケース７を上下に貫通するセンサープローブであり、上部側面にはストッパ２０と目盛１４が設けられ、中央部側面には上記ベアリングケース７に螺合したセットボルト１０がセットされるキー溝９と、上記ベアリングケース７との間をシールするＯリング１１が設けられている。
【００１５】
４は上記ベアリングケース７内のベアリング８の内側に下部外周が接合した管状の回転軸であり、その下部内面には上記センサープローブ２の側面に設けられた移動用ねじ５と螺合するめねじが設けられている。
【００１６】
また、この回転軸４の中央部側面には上記ベアリングケース７の上部側面に設けられた指針１９と対向する目盛１５が側面に設けられた円板状の目盛板１３が配設され、この目盛板１３上にはグリップレバー１６が設けられており、上部側面にはセットナット１７とロックナット１８が螺合するねじ１２が設けられている。
【００１７】
１は上記センサープローブ２を上下に貫通する３本の熱電対であり、その下端は蒸気タービン動翼２５の先端と対向し、上端は温度計２２と処理装置２３を介して記録計２４に接続されている。なお、この３本の熱電対１は、図２に示すようにそれぞれの先端をずらして配設されており、最も突出した熱電対１ａと中間の熱電対１ｂの間、中間の熱電対１ｂと最も突出の少ない熱電対１ｃの間の突出長さの差はそれぞれ０．５ｍｍとしている。
【００１８】
なお、上記回転軸４、移動用ねじ５、ベアリングケース７、ベアリング８、キー溝９、セットボルト１０、目盛板１３及びグリップレバー１６によりセンサープローブ２のケーシング２１内への挿入、引抜きのためのプローブ移動手段が形成され、上記目盛１４，１５及び指針１９によりセンサープローブ２の移動量測定のためのブローブ移動量測定手段が形成されている。
【００１９】
次に、本実施形態に係る接触式クリアランス測定装置を用いて蒸気タービン動翼の延び量の測定を行う場合の要領について、図１乃至図３を用いて以下に説明する。
【００２０】
上記測定を行う場合には、蒸気タービンの起動前にあらかじめ次の操作を行い、初期設定を行う。即ち、グリップレバー１６を操作して回転軸４を回転させ、熱電対１ａの先端が動翼２５に接触するまでセンサープローブ２を下降させ、停止したときのセンサープローブ２の目盛１４と目盛板１３の目盛１５より熱電対１ａの先端の正確な位置を求めておく。
【００２１】
つづいて、目盛１４と目盛１５を読みながらグリップレバー１６を操作することにより回転軸４を逆転させてセンサープローブ２を上昇させ、熱電対１ａの先端が動翼２５の先端から所定の初期設定距離Ｌだけ離れた位置とする。
【００２２】
この状態で、セットナット１７でその位置をセットし、ロックナット１８でロックした後、ストッパ２０で回転軸４が回転しないよう固定する。なお、センサープローブ２にはキー溝９とセットボルト１０を設けているため、回転軸４を回転させてもセンサープローブ２は回転することがなく、上下方向にのみ移動する。
【００２３】
上記初期設定を完了した後は、蒸気タービンを起動し、回転を上昇させる。蒸気タービンが高速回転状態になると、動翼２５が遠心力で延び、初期設定された動翼２５と熱電対１ａ間の距離は減少し、やがて図３に示すように動翼２５の先端が熱電対１ａの先端に接触し、熱電対１ａが摩擦熱により同図下方に示す出力波形ａを出力する。さらに動翼２５が延びて熱電対１ｂに達すると、熱電対１ｂは出力波形ｂを出力する。
【００２４】
そのため、動翼２５が熱電対１ａ，１ｂに到達するまでの時間を測定により求めることができ、動翼２５の延び量は初期設定距離Ｌに熱電対１ａ，１ｂ間の距離（０．５ｍｍ）を加えることにより求めることができる。なお、図３に示す場合は、動翼２５の延びが熱電対１ｃに達しない場合のため、出力波形ｃは変化が見られない。
【００２５】
本実施形態においては、蒸気タービンへの適用例について説明したが、一般の産業機器の回転体の延び量測定にも適用することもできる。また、初期設定距離Ｌ、及び熱電対１の本数と先端のずらし量（長さ）は、回転機械の機種により決定されるものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の接触式クリアランス測定装置は、回転機械のケーシングの内側に設けられた管状のセンサーケースと、同ケース内を貫通し上記回転機械の回転体の中心軸方向に向かって移動可能なセンサープローブと、同プローブより突出し上記回転体に対向する先端の突出長さが互いに一定の差を有して上記プローブ内に固着された複数本の熱電対と、上記ケーシングの外側に設けられたプローブ移動手段と、同移動手段に設けられたプローブ移動量測定手段を備えたものとしたことによって、先端をずらして配設した熱電対に回転中の動翼を接触させて測定するため、従来の装置のように電磁誘導、雰囲気温度などの影響を受けることがなく、回転体の直径方向の延び量を精度よく確実に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る接触式クリアランス測定装置の説明図である。
【図２】上記一実施形態に係る熱電対と動翼の位置関係の説明図である。
【図３】上記一実施形態に係る熱電対の作用説明図である。
【図４】従来の装置の説明図である。
【符号の説明】
１            熱電対
２            センサープローブ
３            センサーケース
４            回転軸
５            移動用ねじ
６            座
７            ベアリングケース
８            ベアリング
９            キー溝
１０          セットボルト
１１          Ｏリング
１２          ねじ
１３          目盛板
１４，１５    目盛
１６          グリップレバー
１７          セットナット
１８          ロックナット
１９          指針
２０          ストッパ
２１          ケーシング
２５          動翼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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