(57)【要約】【課題】従来の偏心検出装置は精密に加工した偏心検出用ディスクをロータに取り付け、ロータの回転により、このディスクの外周が触れ回るときの触れの程度をセンサーにより検出していた。偏心検出専用ディスクの加工は精密でなければならないためコスト高となっていた。【解決手段】ロータ１１の外周面に直接接するシュー１２を設ける。ロータ１１が偏心して回転するとき、シュー１２の動きは接続された内管１６によりケーシング２１の外部のターゲット１９に伝えられる。ターゲット１９の動きはセンサー２２とモニター２５により検出される。【選択図】        図１
2004191326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機のローターの軸心に直交する方向に配置された外管、
前記外管の内部に配置され前記外管の軸方向に移動可能な内管、
前記内管の一端に取り付けられ前記ロータの外周面に接触して、前記ロータの偏心量を前記内管に伝達するシュー、
前記内管の他端の近傍に設けられ、前記内管により伝達された前記ロータの偏心量を検出するセンサーを備えたことを特徴とする偏心検出装置。
【請求項２】
前記内管の他端付近に取り付けられた磁性材を備え、前記センサーは前記磁性材の位置変化を磁気的に検出する磁気センサーであることを特徴とする請求項１記載の偏心検出装置。
【請求項３】
前記内管の他端付近に取り付けられ光を反射又は遮蔽する光学材、前記センサーは前記光学材の位置変化を光学的に検出する光センサーであることを特徴とする請求項１記載の偏心検出装置。
【請求項４】
前記ロータの軸に直交する方向の前記内管の位置を直読する計測ゲージを備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の偏心検出装置。
【請求項５】
前記内管を介して前記シューを前記ロータへ押しつける押しつけばねを備えたことを特徴とする請求項１に記載の偏心検出装置。
【請求項６】
前記シューを、前記ロータへ接触しない位置に保持する引き上げ装置を備えたことを特徴とする請求項に１記載の偏心検出装置。
【請求項７】
前記シューと前記押しつけばねとの間に電気絶縁材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の偏心検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転機のローターのたわみ量を検出する偏心検出装置に関し、特にタービン発電機に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転機、例えばタービン発電機のローターなど大型で高速回転する機器は、回転を停止した状態で長時間経過すると軸にたわみ（偏心）が生じ、そのまま発電のための数千ｒｐｍの高速回転を開始すると偏心によりローターが激しく振動し、タービン発電機が破壊される場合がある。そのため、回転開始前に２〜３ｒｐｍの極低速回転を所定の時間継続させることによりタービン発電機のローターの偏心量を少なくする。そしてこのとき、ローターの偏心量を偏心検出装置により計測する。
【０００３】
従来の偏心検出装置は、例えば特許文献１の図１に開示されているように、予め精密に加工した円筒または円板（以下偏心検出用ディスクという）をロータに取り付けてロータを回転し、円筒又は円板の外周の位置の変動を例えば渦電流センサーなどにより精密に測定し、ロータの偏心を電気信号として検出するものである。
【０００４】
渦電流センサーは、渦電流センサー内で電流を流すことにより発信する磁界により近接して存在する円筒または円板上に渦電流が発生し、渦電流センサーに流れる電流が変化することにより偏心検出用ディスクと渦電流センサーの先端との間の距離を計測することができる。
最近の偏心検出装置は、タービン発電機ローターに専用の偏心検出用ディスクを取り付け、 渦電流センサーとのギャップを計測する。渦電流センサーは専用の治具に支えられ、 タービン発電機外部にあるモニター装置とケーブルで接続される。タービン発電機ローターの偏心量はモニター装置で確認され、偏心量が小さくなったことを確認した後、発電のための高速回転を開始する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１０７０５号公報  図１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の偏心検出装置は以上のように構成されているので、ローターに専用に精密な偏心検出用ディスクを取り付ける必要がある上、偏心検出用ディスクの表面の加工精度や、組成、粗度、材料などの違いにより渦電流センサーの検出値と実際の偏心量との間に差異が生じる場合があるという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、偏心検出用の専用ディスクを使用しないで偏心量検出ができる偏心検出装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る接触式偏心検出装置は、回転機のローターの軸心に直交する方向に配置された外管、
前記外管の内部に配置され前記外管の軸方向に移動可能な内管、
前記内管の一端に取り付けられ前記ロータの外周面に接触して、前記ロータの偏心量を前記内管に伝達するシュー、
前記内管の他端の近傍に設けられ、前記内管により伝達された前記ロータの偏心量を検出するセンサーを備えたものである。
センサーはロータの偏心を直接検出するシューの動きをとらえているので、偏心検出用ディスクを必要としない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の偏心検出装置を図に基づいて説明する。外殻（ケーシング）２１を持つタービン発電機の場合について説明する。ケーシング２１にはベース２０が固定されている。ベース２０にはローター１１の中心軸と直交する方向に延びる外管１７が固定されている。外管１７の内部には管軸方向に自由に移動する内管１６が挿入されている。内管１６には絶縁管１４を介して接続管１３が固着されている。接続管１３の先端には例えばホワイトメタルなどの低摩擦材で製作されたシュー１２が固定されこのシュー１２はロータ１１の外周面に接触している。
【００１０】
内管１６または絶縁管１４は外管１７の内部でがたつかないよう、かつ、管軸方向の自由度をなくさないよう板バネ１５により外管１７に緩やかに保持されている。内管１６は外管１７の内部に設けた押し付けバネ１８によりロータ１１の方向に所定の強さで押しつけられているのでシュー１２はロータ１１に押しつけられている。
内管１６の図示の上端には例えばＳＢ４５０などの磁性材料で作られたターゲット１９が設けられ、固定治具２３に固定された渦電流センサー２２との距離を計ることができるように構成されている。渦電流センサー２２は外部のモニター装置２５とケーブル２４により接続されている。センサ２２、治具２３、ケーブル２４はハウジング２６に収納され、ハウジング２６はベース２０に取り付けられる。図１では説明の都合上、ハウジング２６はベース２０から浮かせて図示している。
【００１１】
次に動作について説明する。ベース２０をタービン発電機本体へ取り付け、シュー１２が タービン発電機ローター１１に接触するようにする。シュー１２は接続管１３で絶縁管１４とつながってお り、絶縁管１４は内管１６とつながっている。また、内管１６は、外管１７と接続されている板バネ１５およ び外管１７内にある押し付けバネ１８でタービン発電機ローター１１の側へ押し付けられている。内管１６は外管１７の中を管軸方向に自由に動くので、タービン発電機ローター１１が１回転する時の偏心量は直接ターゲット１９へ伝えられる。ハウジング２６はベース２０と固定されることにより、ハウジング２６内に固定された渦電流センサー２２がターゲット１９の位置の変動を計測することができるため、タービン発電機ローターの偏心量を計測することができる。
絶縁管１４によりロータ１１とケーシング２１との間の電位差により内管１６に流れる電流は生ずることがなく、測定に影響を与えない。
【００１２】
実施の形態１では、タービン発電機ローター１１の偏心量を直接ターゲット１９に伝 えているので、専用の偏心検出用ディスクを必要とせず、既存のモニター装置を使用し、信頼性の高い装置を得ることができる。磁気センサーは従来の説明で示した渦電流センサーなども含み、一般に安価に適用することが出来る。
【００１３】
以上の説明においてはタービン発電機のロータを例として説明したが、この発明はこれに限らず大型で回転する回転機全般に応用できる。また、図１に示す構成は部分的には以下に示すように変形して構成させることが出来る。即ち、センサーは渦電流式と説明したが、磁性素材で構成されたターゲット１９の位置の変動を検出できさえすれば磁気センサーの種類はなんでもよい。また内管１６は管と呼称しているがいわゆるパイプである必要はなく、棒状のものでもよい。また、ターゲット１９を設ける代わりに内管１６の端をそのまま利用しても良い。押しつけばね１８の代わりに内管１６等の重量を利用しても良い。図１ではロータ１１の上面にシュー１２を押しつけた図としているがロータ１１の下方から上方に押しつけても良い。内管１６をたとえば絶縁素材で構成すれば絶縁管１４は特に設けなくても良い。図には示さないがケーシング２１の内部を気密に保持する必要がある場合にはハウジング２６をケーブル２４が貫通する部分で気密処理をおこなう。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態１ではターゲット１９に磁性素材のものを用いたので、その磁気特性をある程度管理する必要がある。そこで図２に示すように、光位置検出センサー２７とそれに合うモニター装置２８を設け、ターゲット１９の磁気特性にかかわらずにターゲット１９の変動量を計測するようにしても良い。この場合、ターゲット１９は光を反射または遮蔽するような鏡またはシャッター状のもの（光学材と言う）とし、光位置検出センサー２７はターゲット１９の移動に伴う光量の変化、または波長の変化などを検出する。これによりターゲット１９に磁性素材を使用するよりもターゲットの管理コストが削減できる。光学位置検出センサー２７は電磁気の影響を受けにくいのでタービン発電機の低速運転のためタービン発電機にわずかな電流が流れていても影響を受けにくい。
【００１５】
実施の形態３．
偏心量がわずかであるときには、偏心の測定にはセンサーが不可欠であるが、例えばタービン発電機の据え付け直後など、偏心量が大きいときにはセンサーによるまでもなく目視により偏心を確認した方が作業効率が高い場合もある。そこで、図３に示すように、ターゲット１９に直接接触するゲージ２９と、ゲージ２９をターゲット１９に押し付けるバネ３０、ゲージの目盛を読み取る指針３１とを取付けることにより、現場で直接偏心量を計測することができる。ここでゲージ２９と指針３１は例えば市販のマイクロゲージ等を用いても良く、ばね３０の代わりにゲージ２９の重量を利用しても良い。なお、ハウジング２６にゲージ２９を貫通させる穴を設けたくないときには、ゲージ２９はハウジングから突き出させない構造とし、また、ハウジング２６の上面又は側面に気密のガラス窓を設けて内部のゲージ２９の目盛りを外から読みとればよい。
【００１６】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３の構成ではシュー１２は常時ロータ１１に押しつけられている。したがってこのままロータ１２を高速回転させるとシュー１２の摩耗が早くなるおそれがある。また偏心の測定はタービンが高速回転中には必ずしも常時測定する必要はない。そこで図４に示すように、絶縁管１４の下方から固定板３２により、内管１６とシュー１２などを機械的にタービン発電機ローター１１から離れるように引っ張る金属棒３３を設ける。また金属棒３３を上下に移動して固定させるネジ／ナット３４を取付けることにより偏心検出装置を使用しないタービン発電機の高速回転中はローター１１とシュー１２とを離しておくことが出来る。これによりシュー１２の磨耗を減少させ高速回転中のトラブルを防ぐことができる。金属棒３３がハウジング２６を貫通する部分は必要に応じて気密に封止する。固定板３２と金属棒３３、ネジ／ナット３４はこの発明に言う引き上げ装置である。
ここで引き上げ装置は要するにシュー１２をロータの外周面から引き離せばよいのであるから、必ずしも図４に示す構造である必要はなく、例えばターゲット１９を下方から上方へ押し上げる板構造のようなものでもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の偏心検出装置によれば、ロータの外周面に直接接触するシューにより、ロータの偏心を直接外部に取り出す構成としているので、専用の偏心測定用ディスクを設置する必要がないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の偏心検出装置を示す断面側面図である。
【図２】この発明の実施の形態２の偏心検出装置を示す断面側面図である。
【図３】この発明の実施の形態３の偏心検出装置を示す断面側面図である。
【図４】この発明の実施の形態４の偏心検出装置を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１１  ロータ、  １２  シュー、    １３  接続管、
１４  絶縁管、  １５  板ばね、  １６  内管、  １７  外管、
１８  押しつけばね、  １９  ターゲット、  ２０  ベース、
２１  ケーシング、  ２２  センサー、  ２３  取り付け治具、
２５  モニター、  ２６  ハウジング、  ２７  光センサー、
２９  ゲージ、  ３０  板ばね、  ３１  指針、  ３２  固定板、
３３  金属棒、    ３４  ねじ／ナット。
【図１】
2004191326.tif 000003
【図２】
2004191326.tif 000004
【図３】
2004191326.tif 000005
【図４】
2004191326.tif 000006