(57)【要約】【課題】軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定して停止期間を短縮し点検作業の頻度を低下させる。【解決手段】ロータ１０と、ロータ１０を内部に収容するハウジング２０と、ハウジング２０に取り付けられるとともにロータ１０を支持する軸受部３０と、ハウジング２０の外周に設けた複数の基準位置に対してからロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測する計測部４０と、計測部４０の複数の基準位置での計測結果に基づいて、軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部と、を備え、複数の基準位置の計測結果は、少なくともロータ１０の回転軸心から鉛直上端の第１位置Ｐ１で計測した第１距離Ｌ１と、鉛直上端とは異なる第２位置Ｐ２で計測した第２距離Ｌ２とを備える回転機械１００を提供する。【選択図】図３
2019120658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸体と、
前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、
前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離を計測する計測部と、
前記計測部の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部と、を備え、
前記計測部の複数の前記基準位置での計測結果は、少なくとも該回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置で計測した第１距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第２位置で計測した第２距離とを備える回転機械。
【請求項２】
前記計測部の複数の前記基準位置の計測結果は、前記計測結果の管理を開始した時点の前記第１距離である第１初期値と、前記第２距離である第２初期値を有し、
前記判定部は、前記第１距離から前記第１初期値を減算して前記第１位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第１隙間間隔を算出し、前記第２距離から前記第２初期値を減算して前記第２位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第２隙間間隔を算出し、前記第１隙間間隔と前記第２隙間間隔とに基づいて、前記軸受部に前記所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記計測部は、前記回転軸体の回転が停止している状態において、前記ハウジングを貫通する棒状部材の先端を前記回転軸体の外周面に接触させることにより前記ハウジングの前記基準位置から前記回転軸体の外周面までの距離を計測する請求項１または請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記計測部は、前記回転軸体が回転している状態において、前記ハウジングを貫通する棒状部材の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部により該距離計測部から前記回転軸体の外周面までの距離を計測する請求項１または請求項２に記載の回転機械。
【請求項５】
前記判定部が判定した前記所定の摩耗状態の発生に対する判定結果と、前記判定結果を得た際の前記計測部の計測結果と、前記判定結果を得た際の前記回転機械の運転パラメータに対応した摩耗管理情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記摩耗管理情報と前記計測部による計測結果とに基づいて、前記軸受部の交換時期を予測する予測部と、を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
回転軸体と、前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、を備える回転機械の摩耗状態判定方法であって、
前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離を計測する計測工程と、
前記計測工程の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定部で判定する判定工程と、を備え、
前記計測工程の複数の前記基準位置の計測結果は、少なくとも回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置で計測した第１距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第２位置で計測した第２距離とを備える摩耗状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械および摩耗状態判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば翼を取付けて回転する回転機械は、大きな径のロータ（回転軸体）と、ロータを支持する大型の軸受部を備えている。軸受部の摩耗状態を確認するにあたり、回転機械を停止した後に、軸受台および軸受などを開放して、軸受パット自体を計測する場合がある。この軸受パット自体を計測するには、各開放作業に加えて、逆の組立作業と再アライメント作業が必要になり、多工程と多時間を要する。このため、例えば、軸受台および軸受などを開放することなく、軸受部の摩耗状態を計測する方法として特許文献１が知られている。特許文献１には、船舶の推進軸のケーシングに設けた取付穴にゲージ棒を挿入することにより船尾管軸受の摩耗量を計測することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される方法では、軸受部の摩耗状態をロータの外周面の単一の位置のみで計測している。そのため、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合に、軸受部が所定の摩耗状態にあるとの判定をしてしまう。この場合、軸受部が所定の摩耗状態まで消耗していないにも関わらず回転機械を停止させて軸受部の点検を行うこととなり、多大な点検作業が発生してしまい回転機械の停止期間が長時間必要になるという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定して点検作業の頻度を低減し、停止期間を短縮することが可能な回転機械および摩耗状態判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の回転機械は以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかる回転機械は、回転軸体と、前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離計測する計測部と、前記計測部の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部と、を備え、前記計測部の複数の前記基準位置の計測結果は、少なくとも該回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置で計測した第１距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第２位置で計測した第２距離と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様にかかる回転機械によれば、ハウジング外周に設けた複数の基準位置から回転軸体の外周面までの距離を、回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置で計測した第１距離と、第１位置とは異なる第２位置で計測した第２距離とに基づいて軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定部で判定する。第１位置で計測した第１距離のみに基づいて所定の摩耗状態を判定すると、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合があり、所定の摩耗状態であると誤判定してしまう可能性がある。本発明の一態様にかかる回転機械によれば、第２位置で計測した第２距離を考慮して所定の摩耗状態を判定しているため、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定することができる。よって、点検作業の頻度を低減して回転機械の停止期間を短縮することができる。
【０００８】
本発明の一態様にかかる回転機械において、前記計測部の複数の前記基準位置の計測結果は、前記計測結果の管理を開始した時点の前記第１距離である第１初期値と、前記第２距離である第２初期値を有し、前記判定部は、前記第１距離から前記第１初期値を減算して前記第１位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第１隙間間隔を算出し、前記第２距離から前記第２初期値を減算して前記第２位置における前記軸受部と前記回転軸体との間の第２隙間間隔を算出し、前記第１隙間間隔と前記第２隙間間隔とに基づいて、前記軸受部に前記所定の摩耗状態が発生したか否かを判定してもよい。
計測部が計測した距離から初期値を減算して軸受部と回転軸体との間の隙間間隔を第１位置と第２位置を含む複数箇所で算出し、これらに基づいて所定の摩耗状態を判定部が判定するため、時間経過により軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを複数位置における隙間間隔に基づいて確実に判定することができる。
【０００９】
本発明の一態様にかかる回転機械において、前記計測部は、前記回転軸体の回転が停止している状態において、前記ハウジングを貫通する棒状部材の先端を前記回転軸体の外周面に接触させることにより前記ハウジングの前記基準位置から前記回転軸体の外周面までの距離を計測してもよい。
このようにすることで、棒状部材の先端を回転軸体の外周面に接触させるという比較的簡素な構造により、ハウジングから回転軸体の外周面までの距離を計測することができる。また、回転軸体の回転が停止している状態において計測を行うため、棒状部材の先端が回転軸体の外周面に接触したまま回転軸体が回転して回転軸体が損傷する不具合が発生することがない。
【００１０】
本発明の一態様にかかる回転機械において、前記計測部は、前記回転軸体が回転している状態において、前記ハウジングを貫通する棒状部材の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部により該距離計測部から前記回転軸体の外周面までの距離を計測してもよい。
非接触式の距離計測部により距離計測部から回転軸体の外周面までの距離を計測するため、計測部による計測時であっても回転機械を停止させる必要がなく、回転機械の停止期間を短縮することができる。また、回転軸体が軸受部で支持されている状況で回転軸体の外周面までの距離を計測するため、軸受部の作動状況や軸受部での油面状況を反映した運転中での計測が可能となるので、信頼性の高い計測が可能となり、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かをより確実に判定することができる。
【００１１】
本発明の一態様にかかる回転機械においては、前記判定部が判定した前記所定の摩耗状態の発生に対する判定結果と、前記判定結果を得た際の前記計測部の計測結果と、前記判定結果を得た際の前記回転機械の運転パラメータとを対応付けた摩耗管理情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記摩耗管理情報と前記計測部による計測結果とに基づいて、前記軸受部の交換時期を予測する予測部と、を備えていてもよい。
このようにすることで、計測部が計測する現在の計測結果だけではなく、過去に所定の摩耗状態の判定結果に対応付けられた摩耗管理情報を考慮して軸受部の交換時期が予測されるため、過去の実績に応じた適切な交換時期の予測が可能となり、メンテナンス工事の時期と納期を要する交換部品の準備を事前に計画することが可能となる。
【００１２】
本発明の一態様にかかる摩耗状態判定方法は、回転軸体と、前記回転軸体を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転軸体を支持する軸受部と、を備える回転機械の摩耗状態判定方法であって、前記ハウジングの外周に設けた複数の基準位置に対して前記回転軸体の外周面までの距離を計測する計測工程と、前記計測工程の複数の前記基準位置での計測結果に基づいて、前記軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定部で判定する判定工程と、を備え、前記計測工程の複数の前記基準位置の計測結果は、少なくとも該回転軸体の鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置で計測した第１距離と、前記鉛直上端及び前記鉛直下端とは異なる第２位置で計測した第２距離とを備える。
【００１３】
本発明の一態様にかかる摩耗状態判定方法によれば、ハウジング外周に設けた複数の基準位置から回転軸体の外周面までの距離を、回転軸体の回転軸心から鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置で計測した第１距離と、第１位置とは異なる第２位置で計測した第２距離とに基づいて軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定工程が判定することができる。第１位置で計測した第１距離のみに基づいて所定の摩耗状態を判定すると、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合であっても、所定の摩耗状態であると誤判定してしまう可能性がある。本発明の一態様にかかる摩耗状態判定方法によれば、第２位置で計測した第２距離を考慮して所定の摩耗状態を判定しているため、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定することができる。よって、この摩耗状態判定方法により回転機械の停止期間を短縮し点検作業の頻度を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軸受部に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定して点検作業の頻度を低減し、停止期間を短縮することが可能な回転機械および摩耗状態判定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の回転機械のロータに直交する平面における断面図である。
【図２】図１に示す回転機械のI-I矢視断面図である。
【図３】図１に示す回転機械の部分拡大図である。
【図４】第１実施形態の回転機械の機能構成を示すブロック図である。
【図５】判定部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の回転機械の部分拡大図である。
【図７】第３実施形態の回転機械の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態にかかる回転機械１００について、図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態の回転機械１００のロータ（回転軸体）１０に直交する平面における断面図である。
図１に示すように、本実施形態の回転機械１００は、回転軸心Ｘ回りに回転する断面視が円形のロータ１０と、ロータ１０を内部に収容するハウジング２０と、軸受部３０と、計測部４０と、を備える。
本実施形態の回転機械１００は、例えば、地熱発電や火力発電等に用いられる蒸気タービンのロータについての記載であるが、蒸気タービンに限定することはない。ガスタービンや送風機などを含め、回転軸体を回転支持する軸受部を保有する他の回転機械であってもよい。
【００１７】
図１に示すように、ハウジング２０は、回転軸心Ｘを中心に回転軸心Ｘに沿ってその内面側は円筒状に形成されている。ハウジング２０には、計測部４０を挿入して計測の基準位置とするための計測用部材２１が取り付けられている。図１に示すように、計測用部材２１は、回転軸心Ｘから鉛直上方向に延びる軸線Ｙ１が通過するハウジング２０の上端位置と、軸線Ｙ１から角度θだけ回転軸心Ｘ回りに紙面左へ傾斜した軸線Ｙ２が通過する位置と、軸線Ｙ１から角度θだけ回転軸心Ｘ回りに紙面右へ傾斜した軸線Ｙ３が通過する位置との３箇所に取り付けられている。図２に示すように、ハウジング２０は、軸受部３０を取り付けるための軸受台２２が設けられている。
【００１８】
軸受部３０は、ハウジング２０の軸受台２２に取り付けられるとともにロータ１０を回転支持する部材である。図１に示すように、本実施形態では、軸受部３０は、ロータ１０の鉛直上方に配置されるとともにロータ１０と略同径の内周面を有する上部スリーブ軸受３１と、ロータ１０の鉛直下方に配置されるとともにロータ１０と略同径の内周面を有する下部スリーブ軸受３２と、を備える。軸受部３０の内周面とロータ１０の外周面との隙間には、給油ノズル（図示略）により潤滑油が給油される。
なお、図１に示す軸受部３０は、上部と下部に配置される２個のスリーブ軸受であるものとしたが、他の態様であってもよく、３個、４個などから構成されてもよい。例えば、ロータ１０の回転軸心Ｘ回りの複数箇所に軸受部３０を取り付け、それらを取り付けた位置で揺動可能としたティルティングパット軸受であってもよい。
【００１９】
計測部４０は、図３の拡大図に示すように、先端部がロータ１０と接触する棒状部材であるゲージ棒４１と、ゲージ棒４１の基端部に取り付けられるダイヤルゲージ４２とを備える。ダイヤルゲージ４２はゲージ棒４１が延びる軸線Ｙ１に沿って先端部が移動可能となっており、ダイヤルゲージ４２の先端部からゲージ棒４１の先端部までの距離を表示する目盛が設けられている。
【００２０】
図３に示すように、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの第１距離Ｌ１を、計測部４０を用いて計測する場合、作業者は、計測部４０のゲージ棒４１をハウジング２０の鉛直上端位置に取り付けられた計測用部材２１の挿入穴２１ａに挿入する。そして、作業者は、ゲージ棒４１をロータ１０の外周面１０ａとの間で隙間のある状態でダイヤルゲージ４２を締め込むことで、ゲージ棒４１の先端部がロータ１０の外周面１０ａに接触し、かつダイヤルゲージ４２の先端部が計測用部材２１に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより、第１距離Ｌ１を計測する。第１距離Ｌ１は、計測の基準位置となる計測用部材２１とロータ１０の外周面との間の軸線Ｙ１に沿う距離となる。
【００２１】
同様に、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの第２距離Ｌ２を、計測部４０を用いて計測する場合、作業者は、計測部４０のゲージ棒４１を軸線Ｙ１から角度θ（例えば、３０度〜６０度、好ましくは４５度）だけ回転軸心Ｘ回りに紙面左へ傾斜した軸線Ｙ２の位置に取り付けられた計測用部材２１の挿入穴２１ａに挿入する。そして、作業者は、ゲージ棒４１をロータ１０の外周面との間で隙間のある状態でダイヤルゲージ４２を締め込むことでゲージ棒４１の先端部がロータ１０の外周面１０ａに接触し、かつダイヤルゲージ４２の先端部が計測用部材２１に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより、第２距離Ｌ２を計測する。第２距離Ｌ２は、計測の基準位置となる計測用部材２１とロータ１０の外周面との間の軸線Ｙ２に沿う距離となる。
【００２２】
同様に、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの第３距離Ｌ３を、計測部４０を用いて計測する場合、作業者は、計測部４０のゲージ棒４１を軸線Ｙ１から角度θ（例えば、３０度〜６０度、好ましくは４５度）だけ回転軸心Ｘ回りに紙面右へ傾斜した軸線Ｙ３の位置に取り付けられた計測用部材２１の挿入穴２１ａに挿入する。そして、作業者は、ゲージ棒４１をロータ１０の外周面との間で隙間のある状態でダイヤルゲージ４２を締め込むことでゲージ棒４１の先端部がロータ１０の外周面１０ａに接触し、かつダイヤルゲージ４２の先端部が計測用部材２１に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより、第３距離Ｌ３を計測する。第３距離Ｌ３は、計測の基準位置となる計測用部材２１とロータ１０の外周面との間の軸線Ｙ３に沿う距離となる。
【００２３】
以上のように、計測部４０は、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を、回転軸心Ｘより鉛直上端の第１位置Ｐ１と、第１位置Ｐ１から回転軸心Ｘ回りに角度θだけ反時計回り（紙面左へ）及び時計回りに（紙面右へ）傾斜した第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３とで計測する。
【００２４】
なお、以上の説明において、第１位置Ｐ１はロータ１０およびハウジング２０の鉛直上端位置に取り付けられた計測用部材２１から計測実施であるものとしたが、第１位置Ｐ１を回転軸心Ｘより鉛直下端位置に取り付けられた計測用部材２１から計測実施としてもよい。すなわち、第１位置Ｐ１は、回転軸心Ｘの鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方とすることができる。第１位置Ｐ１を回転軸心Ｘの鉛直下端とする場合も、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３は、第１位置Ｐ１から回転軸心Ｘ回りに角度θだけ反時計回り及び時計回りに傾斜した位置となる。
【００２５】
なお、計測部４０は、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測する場合、ロータ１０が回転しない状態において、ハウジング２０を貫通するゲージ棒４１の先端をロータ１０の外周面１０ａに接触させる。これは、ゲージ棒４１の先端がロータ１０の外周面１０ａに接触したままロータ１０が回転してロータ１０が損傷する不具合を防止するために効果的である。
【００２６】
また、計測部４０によるハウジング２０の計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測結果は、作業者がダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより計測されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ダイヤルゲージ４２の目盛の数値に対応する信号を後述する記憶部６０に出力するようにしてもよい。
【００２７】
次に、図４を参照して回転機械１００の機能構成について説明する。
図４に示すように、回転機械１００は、計測部４０が計測した第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２と第３距離Ｌ３とに基づいて、軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する判定部５０と、計測部４０による計測結果を記憶する記憶部６０と、を備える。
【００２８】
判定部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
【００２９】
計測部４０による計測結果を作業者がダイヤルゲージ４２の目盛を読み取る場合、入力部（図示略）を介して作業者により入力される第１距離Ｌ１，第２距離Ｌ２，第３距離Ｌ３の数値が、記憶部６０に記憶される。
一方、計測部４０による計測結果が信号として出力される場合、計測部４０から出力される第１距離Ｌ１，第２距離Ｌ２，第３距離Ｌ３の数値が、記憶部６０に記憶される。
【００３０】
次に、判定部５０により軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する方法について説明する。図５は、判定部５０が実行する処理を示すフローチャートである。
計測部４０による計測結果は、計測結果の管理を開始した時点を基準とする。計測結果の管理を開始した時において、第１距離である第１初期値と、第２距離である第２初期値と、第３距離である第３初期値を記憶している。
【００３１】
今回の計測部４０による計測結果に対して、ステップＳ５０１で、計測部４０は第１距離Ｌ１を記憶して記憶部６０へ記憶し、判定部５０は記憶部６０に記憶された第１距離Ｌ１から第１初期値を減算して第１位置Ｐ１における軸受部３０とロータ１０との間の第１隙間間隔Ｇ１を算出する。本実施形態では、計測結果の管理を開始した時点を基準にするにあたり、軸受部３０の交換後の新品状態において計測部４０が第１位置Ｐ１で計測した時を用いており、この時の第１距離Ｌ１が第１初期値である。
【００３２】
また、ステップＳ５０１で、判定部５０は、記憶部６０に記憶された第２距離Ｌ２から第２初期値を減算して第２位置Ｐ２における軸受部３０とロータ１０との間の第２隙間間隔Ｇ２を算出する。ここで、本実施形態では、第２初期値は、軸受部３０の交換後の新品状態において計測部４０が第２位置Ｐ２で計測した第２距離Ｌ２である。
また、ステップＳ５０１で、判定部５０は、記憶部６０に記憶された第３距離Ｌ３から第３初期値を減算して第３位置Ｐ３における軸受部３０とロータ１０との間の第３隙間間隔Ｇ３を算出する。ここで、本実施形態では、第３初期値は、軸受部３０の交換後の新品状態において計測部４０が第３位置Ｐ３で計測した第３距離Ｌ３である。
【００３３】
ステップＳ５０２で、判定部５０は、ステップＳ５０１で算出した第２隙間間隔Ｇ２及び第３隙間間隔Ｇ３から、下記の式（１）を用いて第４隙間間隔Ｇ４を算出する。
ここで、表す角度θは、軸線Ｙ１から軸線Ｙ２、軸線Ｙ３へ回転軸心Ｘ回りに傾斜させた角度である。
Ｇ４＝Ｇ２・ｓｉｎθ＋Ｇ３・ｓｉｎθ          （１）
第４隙間間隔Ｇ４は、第２隙間間隔Ｇ２及び第３隙間間隔Ｇ３から算出した第１位置Ｐ１における第１隙間間隔Ｇ１の推定値である。
【００３４】
ステップＳ５０３で、判定部５０は、ステップＳ５０１で算出した第１位置Ｐ１における第１隙間間隔Ｇ１が所定摩耗量Ｇｔｈを超えたかどうかを判定し、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ５０４に処理を進め、ＮＯと判定した場合はステップＳ５０７へ処理を進める。
【００３５】
ステップＳ５０４で、判定部５０は、ステップＳ５０２で算出した第４隙間間隔Ｇ４が所定摩耗量Ｇｔｈを超えたかどうかを判定し、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ５０５に処理を進め、ＮＯと判定した場合はステップＳ５０６へ処理を進める。
【００３６】
ステップＳ５０４で判定部５０がＹＥＳと判定する場合、第１隙間間隔Ｇ１が所定摩耗量Ｇｔｈを超えており、第１隙間間隔Ｇ１の推定値である第４隙間間隔Ｇ４も所定摩耗量Ｇｔｈを超えていることを示すため、軸受部３０に確実に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗が発生していることを意味する。
一方、ステップＳ５０４で判定部５０がＮＯと判定する場合、第１隙間間隔Ｇ１が所定摩耗量Ｇｔｈを超えているものの、第１隙間間隔Ｇ１の推定値である第４隙間間隔Ｇ４が所定摩耗量Ｇｔｈを超えていないため、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗とは異なる不全が発生していることを意味する。例えば、軸受部３０が、ティルティングパット軸受である場合、軸受に揺動不能となる不全等が発生していることを意味する。
【００３７】
ステップＳ５０５において、判定部５０は、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗が発生しているため、軸受摩耗が発生していることと、回転機械１００の軸受部３０で摩耗が発生していることを前提とした内容での点検が必要である旨を作業者に通知する。
一方、ステップＳ５０６において、判定部５０は、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗とは異なる不全が発生しているため、軸受不全が発生していることと、回転機械１００の軸受部３０で摩耗以外の不全が発生していることを前提とした内容での点検が必要である旨を作業者に通知する。
ステップＳ５０５およびステップＳ５０６が終了すると、判定部５０は、本フローチャートの処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ５０７で、判定部５０は、ステップＳ５０２で算出した第４隙間間隔Ｇ４が所定摩耗量Ｇｔｈを超えたかどうかを判定し、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ５０８に処理を進め、ＮＯと判定した場合はステップＳ５０９へ処理を進める。
【００３９】
ステップＳ５０７で判定部５０がＹＥＳと判定する場合、第１隙間間隔Ｇ１が所定摩耗量Ｇｔｈを超えていないものの、第１隙間間隔Ｇ１の推定値である第４隙間間隔Ｇ４が所定摩耗量Ｇｔｈを超えていることを示すため、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗とは異なる不全が発生していることを意味する。
一方、ステップＳ５０７でＮＯと判定部５０が判定する場合、第１隙間間隔Ｇ１が所定摩耗量Ｇｔｈを超えておらず、かつ、第１隙間間隔Ｇ１の推定値である第４隙間間隔Ｇ４も所定摩耗量Ｇｔｈを超えていないため、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗が発生していないことを意味する。
【００４０】
ステップＳ５０８において、判定部５０は、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗とは異なる不全が発生していため、軸受不全が発生していることと、回転機械１００の運転パラメータを監視して、軸受作動状態において軸受不全状況などの回復や悪化に注意すべきである旨を作業者に通知する。ここで、運転パラメータとは、例えば、回転機械１００の振動値，軸受部３０の温度，軸受部３０を潤滑する潤滑油の温度等である。軸受部３０の点検が必要である旨を通知せずに運転パラメータを監視すべきである旨を通知しているのは、第１隙間間隔Ｇ１が所定摩耗量Ｇｔｈを超えていないことを示しているため、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗が発生していない可能性が高いためである。
【００４１】
一方、ステップＳ５０９において、判定部５０は、軸受部３０に所定摩耗量Ｇｔｈを超える摩耗が発生していないため、軸受部３０が正常であり、回転機械１００の軸受部３０の点検が不要である旨を作業者に通知する。
ステップＳ５０８およびステップＳ５０９が終了すると、判定部５０は、本フローチャートの処理を終了する。
【００４２】
なお、以上で説明した図５に示す各処理は、ＣＰＵ等から構成される判定部５０が実行するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図５に示す各処理を、回転機械１００を運転する作業者が行うようにしてもよい。
【００４３】
以上説明した本実施形態の作用及び効果について説明する。
本発明の一態様にかかる回転機械１００によれば、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を、回転軸心Ｘよりロータ１０の鉛直上端または鉛直下端のいずれか一方の第１位置Ｐ１で計測した第１距離と、第１位置Ｐ１から角度θだけ回転軸心Ｘ回りに反時計回り及び時計回りに傾斜した第２位置Ｐ２で計測した第２距離と，第３位置Ｐ３で計測した第３距離とに基づいて軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する。第１位置Ｐ１で計測した第１距離Ｌ１のみに基づいて所定の摩耗状態を判定すると、何らかの要因で計測誤差が発生した場合や、軸受部３０の摩耗以外の要因が計測結果に影響を与えてしまう場合があり、所定の摩耗状態であると誤判定してしまう可能性がある。本実施形態にかかる回転機械１００によれば、第２位置Ｐ２，第３位置Ｐ３で計測した第２距離Ｌ２，第３距離Ｌ３を考慮して所定の摩耗状態を判定しているため、軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを確実に判定し、さらには軸受不全状態であるか否かを判断することができる。よって、回転機械１００の点検作業の要否を判断することが出来て、回転機械１００の点検作業の頻度が低減して停止期間を短縮することができる。
【００４４】
本実施形態にかかる回転機械１００において、判定部５０は、第１距離Ｌ１から第１初期値を減算して第１位置Ｐ１における軸受部３０とロータ１０との間の第１隙間間隔Ｇ１を算出し、第２距離Ｌ２から第２初期値を減算して第２位置Ｐ２における軸受部３０とロータ１０との間の第２隙間間隔Ｇ２を算出し、第３距離Ｌ３から第３初期値を減算して第３位置Ｐ３における軸受部３０とロータ１０との間の第３隙間間隔Ｇ３を算出し、第１隙間間隔Ｇ１と第２隙間間隔Ｇ２と第３隙間間隔Ｇ３とに基づいて、軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを判定する。
計測部４０が計測した距離から初期値を減算して軸受部３０とロータ１０との間の隙間間隔を第１位置Ｐ１，第２位置Ｐ２，第３位置Ｐ３の複数箇所で算出し、これらに基づいて所定の摩耗状態をするため、時間経過により軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かを複数位置における隙間間隔に基づいて確実に判定することができる。
【００４５】
本実施形態にかかる回転機械１００において、計測部４０は、ロータ１０が回転しない状態において、ハウジング２０を貫通するゲージ棒４１の先端をロータ１０の外周面１０ａに接触させることによりハウジング２０からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測してもよい。
このようにすることで、ダイヤルゲージ４２を締め込むことでゲージ棒４１の先端をロータ１０の外周面１０ａに接触させるという比較的簡素な構造により、ハウジング２０からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測することができる。また、ロータ１０が回転しない状態において計測を行うため、ゲージ棒４１の先端がロータ１０の外周面１０ａに接触したままロータ１０が回転してロータ１０が損傷する不具合が発生することがない。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる回転機械１００Ａについて、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態の計測部４０は、ロータ１０が回転しない状態において、ハウジング２０を貫通するゲージ棒４１の先端をロータ１０の外周面１０ａに接触させるものであった。それに対して、本実施形態の計測部４０Ａは、ロータ１０が回転する状態において、ハウジング２０を貫通するゲージ棒４１の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部４３により距離計測部４３からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測するものである。
【００４７】
図６の部分拡大図に示すように、本実施形態の計測部４０Ａは、棒状部材であるゲージ棒４１と、ゲージ棒４１の基端部に取り付けられるダイヤルゲージ４２と、ゲージ棒４１の先端部に取り付けられた距離計測部４３とを備える。ダイヤルゲージ４２はゲージ棒４１が延びる軸線に沿って先端部が移動可能となっており、ダイヤルゲージ４２の先端部からゲージ棒４１の先端部までの距離を表示する目盛が設けられている。距離計測部４３は、ゲージ棒４１の先端部からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測し、計測した距離に応じた信号を出力する非接触式のセンサである。
【００４８】
図６に示すように、ゲージ棒４１の先端に取り付けられた非接触式の距離計測部４３とロータ１０の外周面１０ａまでは、接触せずに隙間距離がある状態に設置する。ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの第１距離Ｌ１を、計測部４０Ａを用いて計測する場合、作業者は、計測部４０のゲージ棒４１を回転軸心Ｘからハウジング２０の鉛直上端位置に取り付けられた計測用部材２１の挿入穴２１ａに挿入する。
【００４９】
そして、作業者は、ダイヤルゲージ４２の先端部が基準位置の計測用部材２１に接触した状態とする。作業者は、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からゲージ棒４１の先端部までの距離Ｌ１１を計測する。また、作業者は、距離計測部４３が出力する信号を読み取ることにより、距離計測部４３からロータ１０の外周面１０ａまでの距離Ｌ１２を計測し、距離Ｌ１１に加算して第１距離Ｌ１を得る。なお、距離計測部４３が出力する距離Ｌ１２の計測信号は、複数回の計測値の平均値あるいは複数回の計測値の最大値を示す信号としてもよい。
【００５０】
同様に、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの第２距離Ｌ２を、計測部４０Ａを用いて計測する場合、作業者は、計測部４０Ａのゲージ棒４１を軸線Ｙ１から角度θ（例えば、３０度〜６０度、好ましくは４５度）だけ回転軸心Ｘ回りに反時計回り傾斜した軸線Ｙ２の位置に取り付けられた計測用部材２１の挿入穴２１ａに挿入する。そして、作業者は、ダイヤルゲージ４２の先端部が基準位置の計測用部材２１に接触した状態とする。
【００５１】
作業者は、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からゲージ棒４１の先端部までの距離Ｌ２１（図示略）を計測する。また、作業者は、距離計測部４３が出力する信号を読み取ることにより、距離計測部４３からロータ１０の外周面１０ａまでの距離Ｌ２２（図示略）を計測し、距離Ｌ２１に加算して第２距離Ｌ２を得る。
【００５２】
同様に、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの第３距離Ｌ３を、計測部４０Ａを用いて計測する場合、作業者は、計測部４０Ａのゲージ棒４１を軸線Ｙ１から角度θ（例えば、３０度〜６０度、好ましくは４５度）だけ回転軸Ｘ回りに時計回り傾斜した軸線Ｙ３の位置に取り付けられた計測用部材２１の挿入穴２１ａに挿入する。そして、作業者は、ダイヤルゲージ４２の先端部が計測用部材２１に接触した状態とする。
【００５３】
作業者は、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からゲージ棒４１の先端部までの距離Ｌ３１（図示略）を計測する。また、作業者は、距離計測部４３が出力する信号を読み取ることにより、距離計測部４３からロータ１０の外周面１０ａまでの距離Ｌ３２（図示略）を計測し、距離Ｌ３１に加算して第３距離Ｌ３を得る。
【００５４】
計測部４０Ａは、ハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測する場合、ロータ１０が回転する状態において、ハウジング２０を貫通するゲージ棒４１の先端を挿入穴２１ａに挿入することができる。これは、距離計測部４３が、計測した距離に応じた信号を出力する非接触式のセンサであるからである。なお、計測部４０Ａによる計測は、ロータ１０が回転しない状態においても可能である。
【００５５】
また、計測部４０Ａによるハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０のゲージ棒４１の先端部までの距離を計測結果は、作業者がダイヤルゲージ４２の目盛を読み取ることにより計測されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ダイヤルゲージ４２の目盛の数値に対応する信号をＣＰＵ等に出力するようにしてもよい。
【００５６】
以上説明した本実施形態にかかる回転機械１００Ａによれば、非接触式の距離計測部４３により距離計測部４３からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測するため、計測部４０Ａによる計測時であっても回転機械１００Ａを停止させる必要がなく、摩耗状態を監視することが可能となり回転機械１００Ａの停止期間を短縮することができる。
【００５７】
また、ロータ１０が軸受部３０で支持されている状況でハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測するため、軸受部３０の軸受作動状態や軸受部３０での油面状況を反映した運転中での計測が可能となるので、信頼性の高い計測が可能となり、軸受部３０に所定の摩耗状態が発生したか否かをより確実に判定することができる。
【００５８】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態にかかる回転機械１００Ｂについて、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
本実施形態は、計測部４０が計測する現在の計測結果だけではなく、過去に所定の摩耗状態の判定結果に対応付けられた摩耗管理情報を考慮して軸受部３０の交換時期を予測するものである。
図７は、第３実施形態の回転機械１００Ｂの機能構成を示すブロック図である。図７に示す機能構成は、図４に示す機能構成に対して予測部７０が追加されたものである。
【００５９】
図７に示す記憶部６０は、図５のフローチャートに示す処理において判定部５０が判定した所定の摩耗状態の判定結果と、その判定結果を得た際の計測部４０の計測結果と、判定結果を得た際の回転機械１００Ｂの運転パラメータと、回転機械１００Ｂの特性データとを対応付けた摩耗管理情報を記憶する。記憶部６０は、判定部５０による複数回の判定結果に対応する複数組の摩耗管理情報を記憶したデータベースである。
【００６０】
ここで、回転機械１００Ｂの運転パラメータとは、例えば、回転機械１００Ｂの振動値，軸受部３０の温度，軸受部３０を潤滑する潤滑油の温度、ロータ１０の回転数や回転数の変動値等である。また、回転機械１００Ｂの特性データとは、回転機械１００Ｂの型式や軸受部３０の型式を含むデータである。
【００６１】
予測部７０は、記憶部６０に記憶された複数組の摩耗管理情報と計測部４０による計測結果とに基づいて、軸受部３０の交換時期を予測する。具体的には、計測部４０によりハウジング２０の外周に設けた計測用部材２１からロータ１０の外周面１０ａまでの距離を計測するとともに回転機械１００Ｂの運転パラメータを取得する。
【００６２】
記憶部６０に記憶された複数組の摩耗管理情報は、計測部４０の計測結果による第１隙間間隔Ｇ１や第４隙間間隔Ｇ４などの経時的な変化に対して、回転機械１００Ｂの運転パラメータとの関連を統計的に処理されたデータが蓄積されており、計測部４０による第１隙間間隔Ｇ１や第４隙間間隔Ｇ４が所定摩耗量Ｇｔｈを超えるまでの時間との相関関係を参照して軸受部３０の交換時期を予測する。計測部４０が計測する現在の計測結果だけではなく、過去に所定の摩耗状態の判定結果に対応付けられた摩耗管理情報を考慮して軸受部３０の交換時期が予測されるため、過去の実績に応じた適切な交換時期の予測が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１０    ロータ（回転軸体）
１０ａ  外周面
２０    ハウジング
２１    計測用部材
２２    軸受台
３０    軸受部
３１    上部スリーブ軸受
３２    下部スリーブ軸受
４０，４０Ａ  計測部
４１    ゲージ棒（棒状部材）
４２    ダイヤルゲージ
４３    距離計測部
５０    判定部
６０    記憶部
７０    予測部
１００，１００Ａ，１００Ｂ  回転機械
Ｘ      回転軸心
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３  軸線
【図１】
2019120658.tif 000003
【図２】
2019120658.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019120658.tif 000007
【図６】
2019120658.tif 000008
【図７】
2019120658.tif 000009