(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じた前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部と、
複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部と、
前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得部と、
前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得部と、
前記傾斜取得部が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得部が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得部が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得部と、
を備える振動検出装置。
【請求項２】
前記実振動波形取得部は、
前記傾斜の度合いと前記振幅比とに基づいて算出される補正係数を、前記観測振動波形に乗じることによって前記実振動波形を取得する
請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記傾斜取得部は、
前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置を検出する基端センサから検出信号の入力を受け付ける基端検出信号入力部と、
前記基端センサからの前記検出信号に基づいて、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置と、前記検出点における前記傾斜の度合いと、の対応関係が規定された対応情報から、前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する傾斜特定部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。
【請求項４】
前記傾斜取得部は、
前記先端センサが通過を検出する前記検出点を撮影可能に取り付けられた撮影部から撮像データの入力を受け付ける撮像データ入力部と、
前記撮影部によって取得された前記検出点を含む撮像データに基づいて前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する撮像データ解析部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。
【請求項５】
前記傾斜取得部は、
前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第１検出点の通過を検出する第１先端センサからの検出信号と、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第２検出点の通過を検出する第２先端センサからの検出信号と、の入力を受け付ける副検出信号入力部と、
前記第１検出点及び前記第２検出点の前記回転軸線方向における間隔と、前記第１検出点の通過の検出時刻及び前記第２検出点の通過の検出時刻の差分と、に基づいて、前記第１検出点における傾斜の度合いを特定する検出信号解析部と、
を備える請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の振動検出装置と、
複数の前記先端センサと、
前記動翼と、
を備える回転機械。
【請求項７】
ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付けるステップと、
複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を算出するステップと、
前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得するステップと、
前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得するステップと、
前記傾斜の度合いと、前記振幅比と、前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得するステップと、
を有する振動検出方法。
【請求項８】
振動検出装置のコンピュータを、
ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力手段、
複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得手段、
前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得手段、
前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得手段、
前記傾斜取得手段が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得手段が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得手段が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン等において、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の振動を、ケーシング側に配列した複数のセンサを用いて把握する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、動翼の先端面がセンサを通過する際に検出される検出信号（パルス信号）から、通過タイミングの時間軸上のずれを計測することで、回転中の動翼に生じている振動の度合い（振幅）を把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の複数のセンサは周方向に回転する動翼の通過を検出することから、その通過タイミングに基づいて動翼の周方向の振動の度合い（振幅）を観測することができる。しかしながら、動翼の先端面の外縁は、周方向（通過方向）に対し傾斜する形状を有している。そうすると、動翼が回転軸線方向にも振動していた場合において、当該回転軸線方向の検出点のずれが、センサに対する周方向の通過タイミングのずれを生じさせる。即ち、センサの検出信号に基づいて取得した振幅は、実際には周方向の振動成分と回転軸線方向の振動成分とが混合されたものとなり、そのため、動翼の振動の態様を正確に把握することができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じた前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力部と、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得部と、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得部と、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得部と、前記傾斜取得部が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得部が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得部が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得部と、を備える振動検出装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記実振動波形取得部が、前記傾斜の度合いと前記振幅比とに基づいて算出される補正係数を、前記観測振動波形に乗じることによって前記実振動波形を取得する。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置を検出する基端センサから検出信号の入力を受け付ける基端検出信号入力部と、前記基端センサからの前記検出信号に基づいて、前記動翼の基端における前記回転軸線方向の位置と、前記検出点における前記傾斜の度合いと、の対応関係が規定された対応情報から、前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する傾斜特定部と、を備える。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記先端センサが通過を検出する前記検出点を撮影可能に取り付けられた撮影部から撮像データの入力を受け付ける撮像データ入力部と、前記撮影部によって取得された前記検出点を含む撮像データに基づいて前記検出点における前記傾斜の度合いを特定する撮像データ解析部と、を備える。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、前記傾斜取得部が、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第１検出点の通過を検出する第１先端センサからの検出信号と、前記先端センサであって、前記先端面の外縁における第２検出点の通過を検出する第２先端センサからの検出信号と、の入力を受け付ける副検出信号入力部と、前記第１検出点及び前記第２検出点の前記回転軸線方向における間隔と、前記第１検出点の通過の検出時刻及び前記第２検出点の通過の検出時刻の差分と、に基づいて、前記第１検出点における傾斜の度合いを特定する検出信号解析部と、を備える。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述の振動検出装置において、上述の振動検出装置と、複数の前記先端センサと、前記動翼と、を備える回転機械である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付けるステップと、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を算出するステップと、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得するステップと、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得するステップと、前記傾斜の度合いと、前記振幅比と、前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得するステップと、を有する振動検出方法である。
【００１３】
また、本発明の一態様は、振動検出装置のコンピュータを、ロータの回転軸線回りに回転する動翼の先端面に対向するように静止部において周方向に配列され、前記動翼の回転に応じて前記先端面の外縁における検出点の通過を検出する複数の先端センサから検出信号の入力を受け付ける先端検出信号入力手段、複数の前記先端センサからの前記検出信号に基づいて前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する観測振動波形取得手段、前記検出点における前記先端面の外縁の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを取得する傾斜取得手段、前記動翼の前記回転軸線方向の振幅と、前記動翼の前記周方向の振幅との比である振幅比を取得する振幅比取得手段、前記傾斜取得手段が取得した前記傾斜の度合いと、前記振幅比取得手段が取得した前記振幅比と、前記観測振動波形取得手段が取得した前記観測振動波形と、に基づいて、前記動翼の実際の前記周方向の振動を示す実振動波形を取得する実振動波形取得手段、として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
上述の振動検出装置、回転機械、振動検出方法及びプログラムによれば、動翼に生じている振動の態様を精度良く把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る蒸気タービンの概要を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第１の図である。
【図３】第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第２の図である。
【図４】第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第３の図である。
【図５】第１の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第１の図である。
【図７】第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第２の図である。
【図８】第１の実施形態に係る傾斜取得部の機能を説明する図である。
【図９】第１の実施形態に係る実振動波形取得部の機能を説明する図である。
【図１０】第２の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
【図１３】第３の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る蒸気タービンについて、図１から図９を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
［蒸気タービンの構造］
図１は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの概要を示す図である。
回転機械の一態様である蒸気タービン１は、図１に示すように、流入する蒸気Ａを動力源として回転軸線Ｏ回りに回転駆動するロータ２と、ロータ２全体を包んで車室を形成するケーシング３（静止部）と、を備えている。
ロータ２の外周には、径方向に延びる動翼２０が複数設けられている。複数の動翼２０は、ロータ２と一体に回転軸線Ｏ回りに回転する。また、ケーシング３の内壁面には、動翼２０と交互に配されるように、複数の静翼３０が取り付けられている。
【００１８】
ケーシング３の内壁面には、ロータ２に設けられた動翼２０の各々に対応する複数の先端センサＳ１が設けられている。先端センサＳ１は、動翼２０の回転に応じた先端面の外縁における検出点の通過を検出する。
【００１９】
図２は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第１の図である。
具体的には、図２は、ケーシング３に配置される複数の先端センサＳ１の態様を示している。
図２に示すように、複数の先端センサＳ１は、ケーシング３の内壁面において動翼２０（図１）の先端面と対向するように、回転軸線Ｏ回りの周方向に間隔を空けながら配置される。先端センサＳ１は、このように配置されることで、動翼２０の回転に応じて、順次、動翼２０の先端面の通過を検出する。
【００２０】
図３は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第２の図である。
具体的には、図３は、動翼２０とその周辺に配されるロータ２、ケーシング３及び室内壁４との位置関係を示している。
図３に示すように、動翼２０は、その基端において、ロータ２の径方向に突出するディスク２ａに固定設置される。
【００２１】
複数の先端センサＳ１（図２参照）は、ケーシング３の内壁面の回転軸線方向において、動翼２０の先端面２０Ｓに対向する位置に設けられる。先端センサＳ１と動翼２０との位置関係については後述する（図４参照）。
【００２２】
室内壁４は、回転軸線方向（±Ｚ方向）に延在するロータ２の一端側に配される壁である。室内壁４には、基端センサＳ２が設けられている。基端センサＳ２は、ロータ２の回転軸線方向の一端側に配されるディスク２ａ（即ち、動翼２０の基端）における回転軸線方向の位置（基端側回転軸線方向位置ａ）を検出可能に設けられている。
ここで、蒸気タービン１の稼働中において、ロータ２は、構造上、ケーシング３（及び室内壁４）に対し、回転軸線方向の位置が変動し得る。室内壁４に設けられた基端センサＳ２の検出信号を取得することで、稼働中におけるケーシング３に対するロータ２の回転軸線方向の位置を特定することができる。
【００２３】
複数の先端センサＳ１が検出した検出信号、及び、室内壁４に設けられた基端センサＳ２が検出した検出信号は、共に、オンラインで通信可能とされた端末装置である振動検出装置５に向けて出力される。
【００２４】
図４は、第１の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す第３の図である。
図４に示すように、動翼２０の先端面２０Ｓは、回転軸線方向後端側（−Ｚ方向側端部）から回転軸線方向先端側（＋Ｚ方向側端部）までの全体に渡り、周方向（＋Ｙ方向）に凸型となるカーブを有している。また、先端面２０Ｓは、回転軸線方向後端側から回転軸線方向中央付近に向かうに連れて徐々に肉厚となるように、回転軸線方向中央付近から回転軸線方向先端側に向かうに連れて徐々に肉薄となるように形成されている。
【００２５】
先端センサＳ１は、図４に示すような形状に形成された先端面２０Ｓの通過を検出する。例えば、先端センサＳ１は、先端面２０Ｓの通過の際、当該先端面２０Ｓの外縁２０ｅに属する一点の通過を検出点Ｐとして検出信号（パルス信号）を出力する。ここで、検出点Ｐにおける外縁２０ｅ接線方向の回転軸線方向に対する傾斜の度合いを傾斜角θで表す。
【００２６】
［振動検出装置の機能構成］
図５は、第１の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図５に示すように、振動検出装置５は、先端検出信号入力部５０と、観測振動波形取得部５１と、傾斜取得部５２と、振幅比取得部５３と、実振動波形取得部５４と、を備えている。
【００２７】
先端検出信号入力部５０は、周方向に配列された複数の先端センサＳ１の各々（図２参照）から検出信号の入力を受け付ける。
観測振動波形取得部５１は、複数の先端センサＳ１からの検出信号に基づいて、前記動翼の振動に応じた観測振動波形を取得する。
傾斜取得部５２は、検出点Ｐ（図４）における傾斜角θを取得する。
振幅比取得部５３は、動翼２０の回転軸線方向の振幅と、動翼２０の周方向の振幅との比である振幅比を取得する。
実振動波形取得部５４は、傾斜取得部５２が取得した傾斜角θと、振幅比取得部５３が取得した振幅比と、観測振動波形取得部５１が取得した観測振動波形と、に基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動を示す実振動波形を取得する。
【００２８】
また、本実施形態に係る傾斜取得部５２は、基端検出信号入力部５２１ａと、傾斜特定部５２１ｂと、を有している。
基端検出信号入力部５２１ａは、基端センサＳ２から、動翼２０の基端における回転軸線方向の位置（基端側回転軸線方向位置ａ（図３））を示す検出信号の入力を受け付ける。
傾斜特定部５２１ｂは、基端センサＳ２からの検出信号に基づいて、基端側回転軸線方向位置ａと、検出点Ｐ（図４）における傾斜の度合い（傾斜角θ）と、の対応関係が規定された対応情報から、傾斜角θを特定する。傾斜特定部５２１ｂの機能の詳細については後述する。
【００２９】
また、本実施形態に係る振幅比取得部５３は、振動モード情報記憶部５３ａを有している。
振動モード情報記憶部５３ａは、一般的なメモリ（記憶媒体）であって、蒸気タービン１について予め実行された有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）による構造解析に基づく動翼２０に生じる振動の振幅比が記憶される。ここで、振幅比とは、動翼２０の回転に応じて生じる特定の振動モードで規定される、動翼２０の回転軸線方向の振幅φｚと、周方向の振幅φｙとの比（φｚ／φｙ）である。なお、動翼２０の振幅φは、回転軸線方向の振幅φｚ及び周方向の振幅φｙに基づいて、φ＝（φｚ２＋φｙ２）１／２で表すものとする。
振幅比取得部５３は、予め振動モード情報記憶部５３ａに記憶された振幅比（φｚ／φｙ）を参照して、当該振幅比を実振動波形取得部５４に出力する。
【００３０】
また、本実施形態に係る実振動波形取得部５４は、補正係数演算部５４ａを有している。
補正係数演算部５４ａは、傾斜取得部５２が取得した傾斜角θと、振幅比取得部５３が取得した振幅比（φｚ／φｙ）と、に基づいて補正係数αを算出する。
【００３１】
図６は、第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第１の図である。
具体的には、図６は、振幅φで振動する動翼２０の先端面２０Ｓの様子と、先端センサＳ１（図３）の検出信号によって把握される情報（観測振幅δｙ）を示している。
図６に示す例において、動翼２０の振動が全くない（φ＝０）と仮定すると、ある先端センサＳ１は、周方向（＋Ｙ方向）に回転移動する先端面２０Ｓのうち、実線で示す外縁２０ｅにおける検出点Ｐの通過を検出する。
しかし、動翼２０は、実際には回転軸線方向に振幅φｚ、周方向に振幅φｙで振動している。したがって、実際に先端センサＳ１が通過を検出する検出点は、破線で示す外縁２０ｅにおける検出点Ｐ’となる。
図６に示すように、先端センサＳ１が検出点Ｐ’を検出するタイミングの時刻のずれは、検出点Ｐの位置に対する検出点Ｐ’の位置の差分である観測振幅δｙに相当する。ここで、幾何学的に、観測振幅δｙは、以下の式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
0006468511.tif 000002
【００３３】
式（１）で分かる通り、検出点Ｐにおいて傾斜角θを有しているため、検出点Ｐに対する検出点Ｐ’の位置の差分である観測振幅δｙは、周方向の振幅φｙのみならず回転軸線方向の振幅φｚにも依存する。
【００３４】
図７は、第１の実施形態に係る観測振動波形取得部の機能を説明する第２の図である。
具体的には、図７は、観測振動波形取得部５１が、周方向に配列された複数の先端センサＳ１（図２参照）の各々から入力される複数の検出信号に基づいて取得する観測振動波形Ｗ１を示している。
図７に示すように、観測振動波形取得部５１は、動翼２０に振動が生じていないと仮定した場合における各先端センサＳ１の通過時刻（ｔ１、ｔ２、・・・）別に、当該センサＳ１ごとに実際に観測された観測振幅δｙを対応付けることで、観測振動波形Ｗ１を取得する。
【００３５】
図８は、第１の実施形態に係る傾斜取得部の機能を説明する図である。
上述したように、傾斜取得部５２が有する傾斜特定部５２１ｂは、基端側回転軸線方向位置ａと、傾斜角θと、の対応関係が規定された対応情報を有している。
ここで、傾斜特定部５２１ｂは、上記対応情報として、図８に示すような関数θ（ａ）を予め記憶している。ここで、関数θ（ａ）は、外縁２０ｅの形状に応じて規定される関数であって、予め計測した基端側回転軸線方向位置ａと傾斜角θとの対応関係を示している。即ち、振動成分（各方向の振幅φｙ、φｚ）の影響が小さい動翼２０の基端側の位置（基端側回転軸線方向位置ａ）が特定されれば、当該動翼２０の先端面２０Ｓと、ケーシング３に固定された先端センサＳ１との位置関係は固定される。例えば、基端側回転軸線方向位置ａが“ａ１”であった場合、外縁２０ｅの検出点Ｐ（ａ１）における傾斜角θは、“θ１”であり、また、基端側回転軸線方向位置ａが“ａ２”であった場合、外縁２０ｅの検出点Ｐ（ａ２）における傾斜角θは、“θ２”となる（図８参照）。
傾斜特定部５２１ｂは、基端センサＳ２の検出信号に示される基端側回転軸線方向位置ａを、上述の対応情報（関数θ（ａ））に代入することで、傾斜角θを特定する。
【００３６】
図９は、第１の実施形態に係る実振動波形取得部の機能を説明する図である。
実振動波形取得部５４の補正係数演算部５４ａは、傾斜取得部５２が取得した傾斜角θと、振幅比取得部５３が取得した振幅比（φｚ／φｙ）と、に基づいて補正係数αを算出する。具体的には、実振動波形取得部５４は、式（２）に、傾斜角θと振幅比（φｚ／φｙ）を代入して補正係数αを算出する。
【００３７】
【数２】
0006468511.tif 000003
【００３８】
図９に示すように、実振動波形取得部５４は、式（２）により算出された補正係数αを、観測振動波形Ｗ１（図７参照）に乗じることで、実振動波形Ｗ２を取得する。このようにして取得された実振動波形Ｗ２は、動翼２０の周方向の振幅φｙを表している。
【００３９】
以上、第１の実施形態に係る振動検出装置５によれば、動翼２０の先端面２０Ｓと対向するように、回転軸線Ｏ回りの周方向に配列された複数の先端センサＳ１の検出信号に基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動（振幅φｙ）を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼２０に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る振動検出装置５は、ロータ２の回転軸線方向の一端側における動翼２０の基端（ディスク２ａ（図３参照））付近の回転軸線方向の位置を特定可能な基端センサＳ２を用いることで、傾斜角θを特定している。このようにすることで、単一の基端センサＳ２のみで、検出点における傾斜の度合い（傾斜角θ）を特定することができるので、装置全体を簡素な構成とすることができる。
【００４１】
以上、第１の実施形態に係る振動検出装置５について詳細に説明したが、当該振動検出装置５の具体的態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、傾斜取得部５２の態様は、以下に説明する第２、第３の実施形態のようにしてもよい。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る振動検出装置５の態様について、図１０、図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
図１０は、第２の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
図１０に示すように、第２の実施形態に係る蒸気タービン１のケーシング３内壁面には、先端センサＳ１の近傍に撮影部Ｖが配置されている。撮影部Ｖは、例えば、小型の高感度カメラである。撮影部Ｖは、先端センサＳ１と同様に、動翼２０の先端面２０Ｓと対向しながら、その撮影範囲内に、先端センサＳ１が通過を検出する検出点Ｐが含まれるように配置される。
撮影部Ｖは、先端センサＳ１が先端面２０Ｓ（検出点Ｐ）の通過を検出したタイミングで撮影処理を行い、撮像データを取得する。そして、撮影部Ｖは、取得した撮像データを本実施形態に係る振動検出装置５に出力する。
【００４４】
図１１は、第２の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図１１に示すように、第２の実施形態に係る振動検出装置５の傾斜取得部５２は、撮像データ入力部５２２ａと、撮像データ解析部５２２ｂと、を有している。
【００４５】
撮像データ入力部５２２ａは、検出点Ｐ（図１０）を撮影可能に取り付けられた撮影部Ｖから撮像データの入力を受け付ける。
撮像データ解析部５２２ｂは、撮影部Ｖが取得した撮像データに対し、撮影されている画像の中から先端面Ｓの抽出を行うための所定の解析処理を行う。撮像データ解析部５２２ｂは、上記解析処理に基づいて、先端面２０Ｓの検出点Ｐにおける傾斜角θを取得し、当該傾斜角θを実振動波形取得部５４の補正係数演算部５４ａに出力する。
【００４６】
以上、第２の実施形態に係る振動検出装置５によれば、先端センサＳ１からの検出信号、及び、当該先端センサＳ１の近傍に隣接するように配置された撮影部Ｖからの撮像データに基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動（振幅φｙ）を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼２０に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る振動検出装置５は、撮影部Ｖが取得する撮像データに基づいて傾斜角θを特定している。このようにすることで、検出点Ｐにおける外縁の傾斜の度合い（傾斜角θ）を撮像された画像（撮像データ）により直接的に把握することができる。したがって、より精度よく取得された傾斜角θに基づいて、一層精度の高い実振動波形を取得することができる。
【００４８】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る振動検出装置５の態様について、図１２、図１３を参照しながら詳細に説明する。
【００４９】
図１２は、第３の実施形態に係る蒸気タービンの構造を示す図である。
図１２に示すように、第３の実施形態に係る蒸気タービン１のケーシング３内壁面には、第１先端センサＳ１１及び第２先端センサＳ１２の二つが配置されている。第１先端センサＳ１１、第２先端センサＳ１２は、いずれも、第１、第２の実施形態における先端センサＳ１と同様のセンサである。第１先端センサＳ１１及び第２先端センサＳ１２は、互いに間隔ｄだけ離間して、同一の先端面２０Ｓの通過を検出可能なように設けられている。これにより、第１先端センサＳ１１が検出する第１検出点Ｐ１と、第２先端センサＳ１２が検出する第２検出点Ｐ２と、の回転軸線方向における離間距離も間隔ｄとなる。
【００５０】
図１３は、第３の実施形態に係る振動検出装置の機能構成を示す図である。
図１３に示すように、第３の実施形態に係る振動検出装置５の傾斜取得部５２は、副検出信号入力部５２３ａと、検出信号解析部５２３ｂと、を有している。
副検出信号入力部５２３ａは、第１検出点Ｐ１の通過を検出する第１先端センサＳ１１からの検出信号と、第２検出点Ｐ２の通過を検出する第２先端センサＳ１２からの検出信号と、の入力を受け付ける。
検出信号解析部５２３ｂは、第１検出点Ｐ１及び第２検出点Ｐ２の回転軸線方向における間隔ｄと、第１検出点Ｐ１の通過の検出時刻（時刻Ｔ１とする）及び第２検出点Ｐ２の通過の検出時刻（時刻Ｔ２とする）の差分（時間Ｔ２−Ｔ１）と、に基づいて、第１検出点Ｐ１における傾斜の度合い（傾斜角θ）を特定する。
なお、第１先端センサＳ１１の検出信号は、第１、第２の実施形態と同様に、先端検出信号入力部５０を通じて観測振動波形取得部５１に入力される。
【００５１】
ここで、第１検出点Ｐ１に対する第２検出点Ｐ２の周方向（±Ｙ方向）における位置の変位Δｙは、第１検出点Ｐ１における傾斜角θと正の相関性を有する。即ち、傾斜角θが大きいほど、単位幅（間隔ｄ）当たりの周方向における変位Δｙは大きくなり、傾斜角θが小さいほど、単位幅当たりの周方向における変位Δｙは小さくなる。また、変位Δｙの大小は、第１検出点Ｐ１、第２検出点Ｐ２各々の検出時刻Ｔ１、Ｔ２の差分（時間Ｔ２−Ｔ１）によって把握することができる。
したがって、検出信号解析部５２３ｂは、第１先端センサＳ１及び第２先端センサＳ２からの検出信号に示される検出時刻Ｔ１、Ｔ２に基づいて、一意に傾斜角θを特定することができる。検出信号解析部５２３ｂは、上記解析処理に基づいて、先端面２０Ｓの第１検出点Ｐ１における傾斜角θを取得し、当該傾斜角θを実振動波形取得部５４の補正係数演算部５４ａに出力する。
【００５２】
以上、第３の実施形態に係る振動検出装置５によれば、第１先端センサＳ１及び第２先端センサＳ２からの２つの検出信号に基づいて、動翼２０の実際の周方向の振動（振幅φｙ）を精度良く検出することができる。これにより、オペレータは、動翼２０に生じている振動の態様を精度良く把握することができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る振動検出装置５は、第１先端センサＳ１１、第２先端センサＳ１２の２つが検出する検出信号に基づいて傾斜角θを特定している。このようにすることで、検出点Ｐ（第１検出点Ｐ１）における外縁の傾斜の度合い（傾斜角θ）を、検出時刻の差分（時間Ｔ２−Ｔ１）に基づいて直接的に把握することができる。したがって、簡素な構成で、より精度よく傾斜角θを取得することができる。
【００５４】
＜その他の実施形態＞
以上、第１〜第３の実施形態に係る振動検出装置５について詳細に説明したが、当該振動検出装置５の具体的態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
【００５５】
例えば、上述の各実施形態において、振幅比取得部５３は、予め実施されたＦＥＭ解析等の結果（動翼２０の振動モード）に基づいて、動翼２０の振動の振幅比φｚ／φｙを規定するものとして説明した。しかし、動翼２０の振動モードは、実際には、動翼２０及び静翼３０（図１参照）等の構造や形式によっては、ロータ２の回転数に応じて変化する場合がある。
したがって、他の実施形態に係る振幅比取得部５３は、予めロータ２の回転数別に複数の振幅比φｚ／φｙを予め記憶し、その中から、観測される実際のロータ２の回転数に対応する振幅比φｚ／φｙを選択して出力する態様としてもよい。
このようにすることで、ロータ２の回転数ごとに最適な振幅比φｚ／φｙをもって実振動波形Ｗ２が取得されるので、動翼２０の振動をより精度よく把握することができる。
【００５６】
また、上述の各実施形態において、実振動波形取得部５４は、補正係数演算部５４ａによって、傾斜角θと振幅比φｚ／φｙとに基づいて算出される補正係数αを、観測振動波形Ｗ１に乗じることによって実振動波形Ｗ２を取得するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。他の実施形態においては、例えば、傾斜角θと振幅比φｚ／φｙとに基づいて算出される所定の誤差成分を、観測振動波形Ｗ１に加算、減算して実振動波形Ｗ２を取得するものであってもよい。
【００５７】
また、上述の第１〜第３の実施形態に係る傾斜取得部５２の各機能は、２つ以上の任意の組み合わせで用いることも可能である。
【００５８】
また、上述の第１〜第３の実施形態に係る振動検出装置５は、いずれも蒸気タービン１に適用される態様として説明したが、他の実施形態においてはこれに限定されない。即ち、振動検出装置５は、蒸気タービン以外の回転機械、例えば、圧縮機やガスタービン等にも適用可能である。
【００５９】
また、上述の各実施形態における振動検出装置５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより当該振動検出装置５を実現する態様であってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるＨＤＤ（ハードディスク）やＳＳＤ（Solid State drive）等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００６０】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００６１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６２】
１  蒸気タービン
２  ロータ
２ａ  ディスク
２０  動翼
２０Ｓ  先端面
２０ｅ  外縁
３  ケーシング（静止部）
３０  静翼
４  室内壁
５  振動検出装置
５０  先端検出信号入力部
５１  観測振動波形取得部
５２  傾斜取得部
５２１ａ  基端検出信号入力部
５２１ｂ  傾斜特定部
５２２ａ  撮像データ入力部
５２２ｂ  撮像データ解析部
５２３ａ  副検出信号入力部
５２３ｂ  検出信号解析部
５３  振幅比取得部
５３ａ  振動モード情報記憶部
５４  実振動波形取得部
５４ａ  補正係数演算部
Ｓ１  先端センサ
Ｓ１１  第１先端センサ
Ｓ１２  第２先端センサ
Ｓ２  基端センサ
Ｖ  撮影部
Ｗ１  観測振動波形
Ｗ２  実振動波形
【図１】
0006468511.tif 000004
【図２】
0006468511.tif 000005
【図３】
0006468511.tif 000006
【図４】
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【図５】
0006468511.tif 000008
【図６】
0006468511.tif 000009
【図７】
0006468511.tif 000010
【図８】
0006468511.tif 000011
【図９】
0006468511.tif 000012
【図１０】
0006468511.tif 000013
【図１１】
0006468511.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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