(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト列（２）を具備する機械設備（１）を運転するための方法において、
前記方法が、
ａ）前記シャフト列（２）の少なくとも１つの捩じり振動モードについての固有振動数をコンピュータ計算上決定し、前記捩じり振動モードで振動している際に発生する前記シャフト列（２）の機械的応力をコンピュータ計算上決定するステップと、
ｂ）前記捩じり振動モードそれぞれについてコンピュータ計算上決定された機械的応力に基づいて、ストレス破壊が発生している可能性がある前記シャフト列（２）の所定の位置において生じる第１の応力振幅と、前記シャフト列（２）の計測地点（７〜１１）において生じる第２の応力振幅との間における、前記捩じり振動モードそれぞれについての相関関係を決定するステップと、
ｃ）前記位置における最大の前記第１の応力振幅を確立するステップであって、最大の前記第１の応力振幅が、共振外乱が発生しない機械設備の通常運転の際には到達しない値である、前記ステップと、
ｄ）前記相関関係に基づいて、前記計測地点（７〜１１）についての、最大の前記第１の応力振幅に対応する最大の前記第２の応力振幅を決定するステップと、
ｅ）前記計測地点（７〜１１）において、前記シャフト列（２）が回転している際における前記シャフト列（２）の機械的応力を経時的に計測するステップと、
ｆ）計測された機械的応力から、前記固有振動数それぞれにおける応力振幅を決定するステップと、
ｇ）前記固有振動数のうち一の固有振動数において前記計測された機械的応力から決定される応力振幅が最大の前記第２の応力振幅に達した場合に、信号を発するステップと、
を備えており、
前記ステップｅ）において、前記機械的応力が、前記シャフト列（２）の異なるアキシアル方向位置に配置されている複数の前記計測地点（７〜１１）で計測され、
前記ステップｆ）において決定された複数の前記計測地点（７〜１１）における応力振幅の実測値の比が算出され、コンピュータ計算上決定された複数の前記計測地点（７〜１１）における応力振幅のコンピュータ計算上の比が算出され、前記実測値の比が前記コンピュータ計算上の比と比較されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップｅ）において、機械的応力が、磁歪センサ（１８）及び歪ゲージのうち少なくとも１つによって計測され、無線送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｆ）において、前記ステップｅ）で計測された前記機械的応力が、バンドパスフィルターによってフィルタリングされ、これにより、前記固有振動数に近い周波数帯域が通過可能とされること、及び、前記ステップｅ）で計測された前記機械的応力が、フーリエ変換されることのうち少なくとも１つを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップａ）においてコンピュータ計算上決定された、選択された捩じり振動モードについての最大の機械的応力を有している前記計測地点のみが、前記ステップｆ）において利用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップａ）においてコンピュータ計算上決定された前記固有振動数は、前記シャフト列の回転周波数の２．５倍以下とされるか、又は、
前記機械設備が電気を発生させるための発電所とされる場合に、発電所の送電網の周波数が、前記回転周波数より高く、前記送電網の周波数の２．５倍以下とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップａ）において、前記機械設備の運転の際に前記シャフト列（２）に作用する遠心負荷が、前記固有振動数及び機械的応力のコンピュータ計算上の決定の際に利用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の応力振幅と前記ステップｂ）において決定される前記第２の応力振幅との相関関係が、比例関係とされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップｃ）において、最大の前記第１の応力振幅より大きい最大の第３の応力振幅であって、応力破壊がシャフト列に発生しない値である最大の前記第３の応力振幅が、前記位置について確立され、
前記ステップｄ）において、最大の前記第３の応力振幅に対応する最大の第４の応力振幅が、前記相関関係に基づいて、前記計測地点について決定され、
前記ステップｇ）において、前記ステップｆ）において決定される前記固有振動数における応力振幅が最大の前記第４の応力振幅に到達した場合に、前記機械設備（１）の運転停止を開始させるための停止信号が発せされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、試験装置を介して所定の機械的応力が作用しているシャフトに設けられている、前記磁歪センサ（１８）及び歪ゲージのうち少なくとも１つを調整するステップｄ１）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記機械設備が、発電機（６）を有しており、
前記方法が、前記発電機（３）によって伝送される電力によって決定される前記計測地点（７〜１１）における機械的応力を利用することによって、前記シャフト列（２）が回転している際に前記磁歪センサ（１８）及び歪ゲージのうち少なくとも１つを調整するステップｄ２）を備えており、
前記発電機が前記シャフト列に作用させるトルクが、前記発電機によって伝送される電力に基づいて決定され、
前記シャフト列に発生する機械的応力が、前記トルクから決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｂ）において、前記相関関係が、応力破壊が発生している可能性がある前記シャフト列（２）の複数の位置について決定され、
前記ステップｃ）において、最大の前記第１の応力振幅が、前記位置それぞれについて確立され、
前記ステップｄ）において、対応する最大の前記第２の応力振幅が、前記位置それぞれについて確立され、
前記ステップｇ）において、前記位置それぞれについて確立された最大の前記第２の応力振幅のうち、一の最大の第２の応力振幅に到達した場合に、前記信号が発せられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記シャフト列（２）の前記計測地点（７〜１１）が、前記シャフト列（２）の露出部分の領域に、前記シャフト列（２）の計測のためにアクセス可能とされる前記シャフト列（２）の一部分の領域に、及びコンピュータ計算上決定された最大応力の領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフト列を具備する機械設備を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気を発生させるための発電所のような機械設備は、発電機と当該発電機を駆動するための少なくとも１つのタービンとを有している。電気を発生させるために、タービンと発電機とは共通するシャフト列に配置されている。タービンそれぞれをシャフト列に結合するか、又はタービンそれぞれをシャフト列から結合解除するために、シャフト列にカップリングを設けることができる。
【０００３】
発電所の運転の際に、発電機が送電網に給電する。送電網における電気妨害は、発電機によってシャフト列の捩じれ振動が誘因されるという影響を及ぼす場合がある。最悪の場合には、シャフト列は、当該シャフト列の固有振動数のうち一の固有振動数で振動するように誘因される。固有振動数で振動するように誘因されることによって、高い捩じり応力がシャフト列に負荷されるように影響が及ぼされるので、耐用寿命が短くなるか、又は応力亀裂が形成される。将来、送電網における電気妨害が頻繁に発生することが予見される。送電網の構造が、エネルギの新しい形態に変換される途中で変化するからである。
【０００４】
従来技術では、シャフト列の負荷は、シャフト列の多数のアキシアル方向位置においてシャフト列の回転速度を高精度で計測することによって測定される。シャフト列の負荷は、異なるアキシアル方向位置における回転速度の差から導出される。しかしながら、このような方法では、計測技術及び関連する強化が複雑であった。代替的には、発電所が電気エネルギを伝送する際における振動を計測することができる。
【０００５】
しかしながら、潜在的な振動がエネルギ伝送時に特定された場合には、シャフト列に作用する実際の負荷に関して結論を得ることができない。
【０００６】
特許文献１は、回転可能な要素を監視するための方法であって、当該回転可能な要素に関するラジアル方向における当該回転可能な要素の振動運動と、当該回転可能な回転要素の回転位置とが、時間依存して計測される、方法を開示している。特許文献２は、回転するシャフトの亀裂を容易に検出するための方法を開示している。特許文献３は、発電機の瞬時電力を計測するために、シャフトの捩じり振動を監視するための方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第４０３２２９９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０５８５６２３号明細書
【特許文献３】ドイツ国特許出願公開第２７３４３９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、シャフト列を具備する機械設備を運転するための方法であって、捩じり振動によってシャフト列に作用する負荷を容易に決定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における、シャフト列を具備する機械設備を運転するための方法は、ａ）シャフト列の少なくとも１つの捩じり振動モードについての固有振動数をコンピュータ計算上決定するステップであって、捩じり振動モードで振動している際に発生するシャフト列の機械的応力をコンピュータ計算上決定するステップと、ｂ）捩じり振動モードそれぞれについてコンピュータ計算上決定された応力に基づいて、応力破壊が発生している可能性があるシャフト列の所定の位置において生じる第１の応力振幅と、シャフト列の計測地点において生じる第２の応力振幅との間における、捩じり振動モードそれぞれについての相関関係を決定するステップと、ｃ）シャフト列の所定の位置における最大の第１の応力振幅を確立するステップと、ｄ）相関関係に基づいて、計測地点についての、最大の第１の応力振幅に対応する最大の第２の応力振幅を決定するステップと、ｅ）計測地点において、シャフト列が回転している際におけるシャフト列の応力を時間依存した状態で計測するステップと、ｆ）計測された応力から、固有振動数それぞれにおける応力振幅を決定するステップと、ｇ）固有振動数のうち一の固有振動数において計測された応力から決定される応力振幅が最大の第２の応力振幅に達した場合に、信号を発するステップとを備えている。
【００１０】
シャフト列の所定の位置に発生する応力振幅と計測地点に発生する応力振幅との間における相関関係をコンピュータ上決定された応力から決定することによって、計測のためのアクセスすることができないシャフト列の計測地点における応力振幅を決定することができる点において優位である。シャフト列の単一の計測地点は、所定の位置における応力振幅を決定するのに十分であるが、任意の地点を計測地点として選択することができる。その結果として、当該方法を容易に実施することができる点において優位である。捩じりモードそれぞれについての相関関係を決定することによって、所定の位置における応力振幅を高精度で決定することができる点において優位である。
【００１１】
信号に応答して、シャフト列の捩じり振動を低減するために計測を実施することができる。機械設備が電力グリッドに給電するための発電所である場合には、例えば振動を誘発させる当該電力グリッドの因子とシャフト列の捩じり振動とが同期しなくなる。このことは、例えばシャフト列の固有振動数を変化させるために１つ以上のタービンをシャフト列から結合解除することによって起きる。また、送電線を接続解除することによって発電所を電力グリッドから結合解除することもできる。
【００１２】
好ましくは、ステップｅ）において、磁歪センサ及び／又は歪ゲージによって、応力が計測され、歪ゲージによって計測された応力が、無線送信される。磁歪センサは、送信コイルによって高周波磁場を発生させ、当該高周波磁場をシャフト列の表面に印加する。磁歪センサは、１つ以上の受信コイルを有しており、受信コイルは、送信コイルと共に、磁気回路を形成しており、特に捩り振動を検出するように配置されている。送信コイル及び受信コイルの特定の配置によって、シャフト列の表面における磁化率が決定可能とされる。本体の磁化率が当該本体の機械的応力に依存するので、ビラリ効果の結果として、受信コイルによって検出された信号もシャフト列の表面の機械的応力に依存する。磁歪センサは、シャフト列の捩じり応力に比例するアナログ出力信号を発する。捩じり応力に対して出力信号が比例しているので、その結果として、データ処理に関するコンピュータ負荷が小さくなり、これにより当該方法を容易に且つ急速に実施可能とされる点において優位である。磁歪センサ及び歪ゲージの両方が、シャフト列の応力を直接決定するので、当該方法は同様に容易に実施可能である。
【００１３】
好ましくは、ステップｆ）において、ステップｅ）で計測された応力が、バンドパスフィルターによってフィルタリングされ、これにより、固有振動数に近い周波数帯域が通過可能とされ、及び／又は、ステップｅ）で計測された応力が、フーリエ変換、特に高速フーリエ変換される。これにより、異なる捩じり振動モードの応力振幅を容易に決定することができる点において優位である。バンドバスフィルターが利用される場合には、ステップｇ）において、最大の第２の応力振幅に到達した後に、信号が短時間のみ発せられる。フーリエ変換又は高速フーリエ変換が利用される場合には、計算完了後に信号が伝送される。
【００１４】
好ましくは、ステップｅ）において、応力が、シャフト列の異なるアキシアル方向位置に配置されている複数の計測地点で計測される。ここで、複数の計測地点において決定された固有振動数を相加平均することによって、固有振動数を高精度で計測することができる。さらに、一の計測地点が一の捩じり振動モードの振動ノードと一致する事態が発生し、その結果として、計測地点が捩じり振動モードを検出することができなくなる場合がある。複数の計測地点を設けることによって、計測地点における、捩じり振動モードについてのすべての振動ノードを非常に小さくすることができる。結論として、すべての関連する捩じり振動モードを高確率で検出することができる。
【００１５】
好ましくは、選択された捩じり振動モードについてステップａ）においてコンピュータ計算上決定された最大の機械的応力を有している計測地点のみが、ステップｆ）において、当該選択された捩じり振動モードについて利用される。その結果として、応力振幅の決定の際に、高い信号対雑音比が実現される点において優位である。好ましくは、ステップｆ）において、応力振幅が、固有振動数のうち一の固有振動数に割り当てられ、ステップｆ）において決定された複数の計測地点における応力振幅及び／又は振動位相の実験上の比が算出され、コンピュータ計算上決定された複数の計測地点における応力振幅及び／又は振動位相のコンピュータ計算上の比が算出され、実験上の比がコンピュータ計算上の比と比較される。実験上の比を計算上の比と比較することによって、シャフト列を振動させる捩り振動モードを高確率で正確に決定することができる点において優位である。
【００１６】
好ましくは、ステップａ）においてコンピュータ計算上決定された固有振動数は、シャフト列の回転周波数の２．５倍以下とされるか、又は、
機械設備が電気を発生させるための発電所とされる場合に、発電所のグリッド周波数が、回転周波数より高く、グリッド周波数の２．５倍以下とされる。当該固有振動数において、シャフト列に作用する応力が特に大きくなるので、当該固有振動数を監視することは特に有効である。ステップａ）において、機械設備の運転の際にシャフト列に作用する遠心負荷が、固有振動数及び機械的負荷のコンピュータ計算上の決定の際に利用される。これにより、第１の応力振幅を高精度で決定することができる。第１の応力振幅とステップｂ）において決定される第２の応力振幅との相関関係が、比例関係とされる。
【００１７】
好ましくは、ステップｃ）において、最大の第１の応力振幅より大きい最大の第３の応力振幅が、シャフト列の所定の位置について確立され、ステップｄ）において、最大の第３の応力振幅に対応する最大の第４の応力振幅が、相関関係に基づいて、計測地点について決定され、ステップｇ）において、ステップｆ）において決定される固有振動数における応力振幅が最大の第４の応力振幅に到達した場合に、機械設備の運転停止を開始させるための停止信号が発せされる。このようにして、過度に大きい応力がシャフト列に作用することが自ずと防止される点において優位である。
【００１８】
好ましくは、当該方法は、試験装置を介して所定の応力が作用しているシャフトに設けられている、磁歪センサ及び／又は歪ゲージを粗調整するステップｄ１）を備えている。好ましくは、機械設備が、発電機を有しており、当該方法が、発電機によって伝送される電力を利用することによって計測地点において決定される応力を利用することによって、シャフト列が回転している際に磁歪センサ及び／又は歪ゲージを精密調整するステップｄ２）を備えている。発電機がシャフト列に作用させるトルクが、発電機によって伝送される電力に基づいて決定される。シャフト列に発生する応力が、トルクから決定される。これにより、機械設備の運転の際に実際のシャフト列を調整することができる点において優位である。
【００１９】
好ましくは、ステップｂ）において、相関関係が、応力破壊が発生している可能性があるシャフト列（２）の複数の位置について決定され、ステップｃ）において、最大の第１の応力振幅が、シャフト列の位置それぞれについて確立され、ステップｄ）において、対応する最大の第２の応力振幅が、シャフト列の位置それぞれについて確立され、ステップｇ）において、最大の第２の応力振幅のうち一の最大の第２の応力振幅に到達した場合に、信号が発せられる。これにより、単一の計測地点のみによって、シャフト列の複数の臨界地点を監視することができる点において優位である。この場合には、様々なシャフト列の位置における最大の第１の応力振幅が同一とされる場合もあれば、互いに相違する場合もある。また、複数のシャフト列の位置についての最大の第３の応力振幅を確立することができるが、最大の第３の応力振幅が同一とされる場合もあれば、互いに相違する場合もある。
【００２０】
好ましくは、シャフト列の計測地点が、シャフト列の露出部分の領域に、シャフト列の手段のためにアクセス可能とされるシャフト列（２）の一部分の領域に、及び／又は、コンピュータ計算上決定された最大応力の領域に配置されている。好ましくは、シャフト列の位置が、軸受、カップリング、及び／又はブレード根元部分の領域に配置されている。当該シャフト列の位置は、特に応力破壊が発生している可能性がある位置とされる。好ましくは、ステップａ）において、固有振動数及び応力が、有限要素法を介してコンピュータ計算上決定される。
【００２１】
本発明における方法について、添付図面に基づいて、以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】コンピュータ計算上決定された４つの捩じれモードを示すシャフト列の側面図である。
【図２】磁歪センサを具備するシャフト列の断面図である。
【図３】例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に表わすように、機械設備１は、発電機３と少なくとも１つのタービンとを有しており、発電機３とタービンとは、共通するシャフト列２に配置されている。また、機械設備１は、複数のシャフト列を有している場合があり、この場合には、本発明に係る方法は、シャフト列それぞれにおいて実施される。図１に表わす機械設備１は、第１のタービン４と第２のタービン５と第３のタービン６と第４のタービン２１とを有しており、これらタービンは、発電機３のアキシアル方向の一方の向きにおいて発電機３からの距離が大きくなるように順々に配置されている。シャフト列２は、第１の計測地点７と第２の計測地点８と第３の計測地点９と第４の計測地点１０と第５の計測地点１１を有しており、これら計測地点は、計測するためにアクセス可能とされるシャフト列２の様々なアキシアル方向位置に配置されている。
【００２４】
同様に、図１は、コンピュータ計算上決定された捩り振動モードを表わす。図１は、４つの最小周波数の捩じり振動モード１４〜１７を表わすが、第１の捩じり振動モード１４は最小の固有振動数を有しており、第２の捩じり振動モード１５は２番目に低い固有振動数を有しており、第３の捩じり振動モード１６は３番目に低い固有振動数を有しており、第４の捩じり振動モード１７は４番目に低い固有振動数を有している。この場合には、４つの固有振動数は、シャフト列の回転周波数とグリッド周波数とのいずれが高いのかに依存するが、シャフト列の回転周波数の２．５倍又はグリッド周波数の２．５倍より低い。捩じり振動モード１４〜１７それぞれが、プロットそれぞれに示されており、当該プロットでは、ｘ軸１２はシャフト列２のアキシアル方向位置を示しており、ｙ軸１３はシャフト列３の捩じれ角を示している。捩じれ角の勾配は機械的応力に比例するので、捩じれ角の勾配を算出することによって、機械的応力はコンピュータ計算によって決定される。また、有限要素法によって、機械的応力を決定することもできる。
【００２５】
当該方法では、応力破壊が発生する可能性があるシャフト列２の少なくとも１つの位置が特定される。応力破壊は、応力亀裂及び／又は強制断裂の形態とされる場合がある。このような位置は、例えば支持領域、結合領域、及び／又はブレード根元部分に存在する。当該位置それぞれについて、最大の第１の応力振幅は確立されるが、当該位置は、共振外乱が発生しない機械設備の通常運転の際には到達しないように選定される。また、第１の応力振幅は、第１の応力振幅に到達した場合に当該位置において応力破壊が発生しないように選定される。この場合には、最大の第１の応力振幅は、すべての捩じり振動モード１４〜１７のついて同一である。また、当該位置について、最大の第１の応力振幅より大きい最大の第３の応力振幅を確立することもできる。この場合には、最大の第３の応力振幅は、最大の第３の応力振幅に到達した場合であっても、応力破壊がシャフト列に発生しないように選定される。
【００２６】
コンピュータ計算上決定された応力に基づいて、捩じり振動モードそれぞれについて、当該位置における応力振幅と計測地点７〜１１のうち少なくとも１つの計測地点における応力振幅との間における比例する相関関係が決定される。当該相関関係に基づいて、計測地点７〜１１について、最大の第２の応力振幅が決定される。最大の第２の応力振幅は、最大の第１の応力振幅が当該位置において発生した場合に、計測地点７〜１１において発生する。また、当該相関関係に基づいて、計測地点７〜１１についての最大の第４の応力振幅も決定される。最大の第４の応力振幅は、最大の第３の応力振幅が当該位置において発生した場合に、計測地点７〜１１において発生する。
【００２７】
シャフト列２の径方向外側表面の機械的応力は、少なくとも１つの磁歪センサ１８それぞれによって、計測地点７〜１１それぞれにおいて計測される。冗長性を確保するために、複数の磁歪センサが計測地点７〜１１それぞれに設けられている。磁歪センサ１８は、磁場を発生させるための送信コイルを有している。シャフト列２の表面には、磁場が印加されている。磁歪センサ１８は、シャフト列２の表面の磁化率を決定することができる適切な態様で、送信コイルとシャフト列２の印加された表面と共に磁場回路に配置されている１つ以上の受信コイルを有している。ビラリ効果の結果として、シャフト列２の磁化率はシャフト列２の機械的応力に依存する。この場合には、磁歪センサが発信する信号は磁場の捩じり応力に比例する。図１に表わすように、励振コイルと受信コイルとは、磁歪センサ１８の計測ヘッド１９に一体化されている。空隙２０は、計測ヘッド１９とシャフト列２との間に配置されているので、当該方法は、磁歪センサ１８によって非接触で実施することができる。
【００２８】
当該方法では、機械的応力が、磁歪センサ１８によって時間分解された態様で計測される。計測された機械的応力は、バンドパスフィルターによってフィルタリングされるので、捩り振動モードの固有振動数に近い周波数帯域が通過可能である。代替的には、フーリエ変換によって、特に高速フーリエ変換によって、計測された機械的応力を評価することができる。このようにフィルタリングされた機械的応力又はフーリエ変換によって得られた応力振幅が、最大の第２の応力振幅に到達するか、又は超えるとすぐに、信号が発信される。固有振動数が互いに近い場合には、複数の捩じり振動についての固有振動数を通過させることができるバンドパスフィルターを設ける必要がある。この場合には、フィルタリングされた機械的応力が複数の捩じり振動モードについての最大の第２の応力振幅のうち最も低い応力振幅に到達するか、又は超えた場合に、信号が発信される。最大の第４の応力振幅が存在する場合には、フィルタリングされた応力が最大の第４の応力振幅に到達するか、又は超えた場合に、機械設備１が運転停止する。
【００２９】
特定の捩じり振動モード１４〜１７のために、単一の計測地点７〜１１のみを利用することができる。この場合には、特定の捩じり振動モード１４〜１７についてコンピュータ計算上決定された最大応力を有している計測地点７〜１１が、高い信号対雑音比（ＳＮ比）を実現するために利用される。高いＳＮ比を実現するために、図１において捩じり振動モード１４〜１７について、捩じり角度の最大値を有している計測地点７〜１１を特定することができる。代替的には、捩り振動モード１４〜１７それぞれについて、コンピュータ計算上決定された応力の最大値を特定することができる。図１では、これは、第１の捩じり振動モード１４については第３の計測地点９とされ、第２の捩じり振動モード１５については第３の計測地点９とされ、第３の捩じり振動モード１６については第２の計測地点８とされ、第４の捩じり振動モード１７については第５の計測地点１１とされる。
【００３０】
同様に、シャフト列２を振動させる捩じり振動モード１４〜１７を特定するために、複数の計測地点７〜１１において計測された応力を利用することができる。捩じり振動モードの特定のために、Ａｒ１：Ａｒ２：…：Ａｒｎとの形式のコンピュータ計算上の比が、捩り振動モード１４〜１７それぞれについて算出される。ここで、Ａｒｘは、第Ｘの計測地点における、コンピュータ計算上決定される応力振幅であり、ｎは、計測地点の数である。Ａｅ１：Ａｅ２：…：Ａｅｎとの形式の実験上の比は、計測値から決定される応力振幅から算出される。ここで、Ａｅｘは、第Ｘの計測地点における計測値から決定される応力振幅である。コンピュータ計算上の比を実験上の比と比較することによって、シャフト列２を振動させる捩り振動モードは、様々な捩じり振動モードの固有振動数の値が互いに近い場合であっても、一意に割り当て可能とされる。
【００３１】
図３は、当該方法のフロー図である。ステップａでは、ロータの動的計算が実行される。これにより、シャフト列２の少なくとも１つの捩じり振動モードについての固有振動数と、当該捩じり振動モードで振動する際に発生するシャフト列２の機械的応力とは、コンピュータ計算上決定される。ステップｂでは、制限値ｓＳＴＯＲＥ、ｓＷ、及びｓＡが確立される。ここで、ｓＳＴＯＲＥ＜ｓＷ＜ｓＡであり、ｓＷは最大の第２の応力振幅であり、ｓＡは最大の第４の応力振幅である。この場合には、例えばｓＳＴＯＲＥ＝０．５×ｓＡ、及び、ｓＷ＝０．７５×ｓＡとの関係が選定される。
【００３２】
ステップｃでは、シャフト列２の応力が計測され、ステップｄでは、計測された応力が表示される。ステップｅでは、計測された応力が、固有振動数それぞれについての応力振幅を決定するために、バンドパスフィルターによってフィルタリングされる。ステップｆでは、フィルタリングされた応力振幅が表示される。
【００３３】
ステップｇでは、フィルタリングされた応力振幅が制限値ｓＳＴＯＲＥを超えているか否かが判定される。超えている場合には、ステップｈにおいて、計測された応力の値が格納される。代替的には、計測された応力の値を長い時間間隔で常時格納することができ、ステップｈにおいて、計測された応力の値を短い時間間隔で格納することができる。
【００３４】
ステップｉでは、フィルタリングされた応力振幅が制限値ｓＷを超えているか否か判定される。超えている場合には、ステップｊにおいて、警告信号が発せされる。ステップｋでは、フィルタリングされた応力振幅が制限値ｓＡを超えているか否か判定される。超えている場合には、ステップｌにおいて、警告信号が発せられる。警告信号は、機械設備の操作者が手動で当該機械設備を運転停止させることができるという効果を有している。代替的には、警告信号は、機械設備の自動運転停止を可能にするという効果を有している。
【００３５】
本発明について、好ましい典型的な実施例によって詳細に説明したが、本発明は、説明した実施例によって制限される訳ではなく、本発明の保護範囲から逸脱しないことを条件として、当業者であれば、他の変形例を想到することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  機械設備
２  シャフト列
３  発電機
４  第１のタービン
５  第２のタービン
６  第３のタービン
７  第１の計測地点
８  第２の計測地点
９  第３の計測地点
１０  第４の計測地点
１１  第５の計測地点
１２  ｘ軸
１３  ｙ軸
１４  第１の捩じり振動モード
１５  第２の捩じり振動モード
１６  第３の捩じり振動モード
１７  第４の捩じり振動モード
１８  磁歪センサ
１９  （磁歪センサ１８の）計測ヘッド
２０  空隙
２１  第４のタービン
【図１】
0006408139.tif 000002
【図２】
0006408139.tif 000003
【図３】
0006408139.tif 000004