(57)【要約】【課題】回転機の回転翼部に発生した異常状態を回転部に非接触で検知することのできる状態監視技術を提供する。【解決手段】回転機の回転翼近傍の非回転部に永久磁石もしくは電磁石を配置し、回転翼が磁場中を横切ることによって発生する磁場の乱れを回転翼近傍に配置した誘導コイルやホール素子などの磁場センサを用いて検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機の回転翼近傍の非回転部に永久磁石もしくは電磁石を配置し、回転翼が磁場中を横切ることによって発生する磁場の乱れを回転翼近傍に配置した誘導コイルやホール素子などの磁場センサを用いて検出する状態監視技術であり、測定された磁場の乱れから回転翼の異常状態を検知することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、電磁現象を用いて回転翼の異常状態を早期に検出することを実現する状態監視および状態診断技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】タービンやポンプなどの回転機においては、長時間運転に伴う損傷および劣化は避けることができない。用いられている部位によっては、回転機における不具合の発生がシステム全体の停止につながる可能性もあるため、定期的もしくは連続的に回転機の状態診断を行い、不具合の発生の兆候を可能な限り早期に検知することは重要である。従来は、回転機器の軸振動における変位、速度、加速度、およびその振動スペクトルデータ等を収集し、それらの値に基づいて回転機器の状態診断を行うという技術が主として用いられてきた。たとえば、特許公開平０８−２５４４０２においては、回転軸又は回転軸外周部に設けられた部品に磁気物質を装着し、磁気センサにて外部磁場を検知することにより、回転軸の軸ぶれ量、軸方向移動量を計測する方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】回転機の損傷の多くは、軸受けの磨耗に起因するものであり、これまでの研究により、軸受けの磨耗に起因する損傷であれば、回転軸の物理量を測定することで、実用上十分な精度で故障を予知することができるとされている。しかしながら、回転機の損傷は軸受けの磨耗に起因するものであるとは限らず、回転機の健全性を回転軸の物理量を測定するだけで診断できていると言うことはできない。特に、回転翼の端部に発生したきずは軸の回転に与える影響は小さく、既に回転機の機能に深刻な影響を与えるほどに成長した状態のきずでなければ、回転軸の物理量の変化からは検知することはできない。本発明はこのような背景に鑑み創案されたものであり、回転機の回転翼部に発生したきずの早期段階での検出を可能とする状態診断手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】上述した課題を解決するための発明は、回転機の回転翼近傍の非回転部に永久磁石もしくは電磁石を配置し、回転翼が磁場中を横切ることによって発生する磁場の乱れを回転翼近傍に配置した誘導コイルやホール素子などの磁場センサを用いて検出する状態監視技術であり、測定された磁場の乱れから回転翼の異常状態を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】以上のような状態監視技術においては、回転機の回転翼部に発生した異常状態を、回転部に非接触にて検知することができる。また、回転翼端部の異常は回転機の回転軸の振動測定からでは検知しづらいという問題があるが、本技術は回転翼を直接診断するものであるため、回転軸の振動では検知することができない回転翼の異常状態を早期に検知することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】次に、本発明における実施例について、添付図面に基づいてより詳細に説明する。各図に共通の部分は同じ符号を使用している。【０００７】図１は、本発明の実施形態の一例を示す。図１（ａ）が側面図、図１（ｂ）が正面図である。図は、回転軸１１に取り付けられた４枚の回転翼２１、２２、２３、２４からなる回転機をあらわしており、回転翼は回転軸のまわりを、３１に示す矢印の方向に回転するものとする。４１は磁場を発生させるための永久磁石もしくは電磁石であり、５１は磁場センサである。【０００８】いま、図１と同様に４枚の回転翼を持つ回転機が毎秒１０回転しているとし、磁場センサとしては誘導コイルを用いて信号を測定した場合を考える。翼に何も異常が無く、すべての翼の形状が同一である場合、磁場センサの出力信号波形は、図２のように０．１秒間に同一の波形が４つ含まれる周期的なものとなる。それに対して、たとえば回転翼２３が欠損している場合には、得られる信号には図３のように回転翼２３の寄与が無くなることにより、０．０７５秒間に３つの同一波形が確認された後に０．０２５秒間の間は信号が確認されないという、図３に示すような信号が得られることになる。【０００９】さらに、４枚の翼のうち１枚にねじれが生じている場合も、当該翼からの信号に変化がみられる。回転翼２３にねじれが生じていたとすると、ねじれによって翼と磁場センサの距離が近づいたのであれば、図４のように、回転翼２３による信号のみ振幅値が大きなものとなる。また、逆に翼と磁場センサの距離が離れるようなねじれが生じた場合には、信号振幅は小さなものとなることは明白である。一般的に磁場センサは被検査物からの距離により大きく信号が変化するという特性を有するため、わずかな変形であっても本発明によると有意な信号変化を確認することができる。また、図５に示すように、回転翼２３の先端にひび割れが発生した場合、回転翼２３に誘導される電流はこのき裂を迂回して流れることになるため、結果として得られる信号は図６のように、あたかも翼が分裂したかのようなものとなる。【００１０】以上のように、本発明の実施形態においては、回転翼の異常を容易に検知することができ、また得られる信号から異常状態を評価することも容易である。
【実施形態の効果】
【００１１】このように、この実施形態によれば、回転機の回転翼に発生した微細なきずの検出を簡便かつ容易に行うことが可能となり、回転翼の損傷に起因する回転機の劣化を早期に発見することができるようになる。
【他の実施形態】
【００１２】以上にて説明した図１の実施形態では、磁場発生源と磁場センサは回転翼を挟み込むように配置されていたが、回転翼による磁場の乱れを検知することが肝要であり、磁場発生源および磁場センサの配置位置は必ずしも図１に従う必要はないということは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の側面図（図１（ａ））および正面図（図１（ｂ））である。
【図２】図１に示す本発明の一実施形態において、軸が毎秒１０回転しており、いずれの回転翼にも損傷が無いときに得られる信号を表現したものである。
【図３】図１に示す本発明の一実施形態において、軸が毎秒１０回転しており、回転翼２３が欠落しているときに得られる信号を表現したものである。
【図４】図１に示す本発明の一実施形態において、軸が毎秒１０回転しており、回転翼２３にねじれが生じているときに得られる信号を表現したものである。
【図５】本発明の一実施形態において、回転翼２３先端にひび割れが生じている場合を表現したものの正面図である。
【図６】図１に示す本発明の一実施形態において、軸が毎秒１０回転しており、かつ図５のように回転翼２３の先端にひび割れが生じているときに得られる信号を表現したものである。
【符号の説明】
【００１４】１１、回転機の回転軸である
２１、２２、２３、２４、回転機の回転翼である。
３１、回転翼の回転方向を表現したものである。
４１、磁場を発生させるための永久磁石もしくは電磁石である。
５１、磁場を検知するための磁場センサである。
６１、６２、６３、６４、それぞれ、回転翼２１、２２、２３、２４が磁場を横切ることによって発生した磁場の乱れに起因する信号である。
７１、回転翼先端に発生したひび割れである。
【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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