(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光等の光線を出力する出力装置と、
出力された光線のビーム径を調節して回転体に照射するビーム調整装置と、
軸方向に離間した２位置で前記回転体の表面に取り付けられ、前記回転体に照射された光線の反射光線に対し前記回転体の回転に応じた光強度変化を与える一組の反射手段と、
前記一組の反射手段から反射される各反射光線の光強度変化をそれぞれ検出する一組の光検出手段と、
前記一組の光検出手段で検出された各反射光線の光強度変化について相関処理を行って各反射光線間の時間的な位相差を求め、前記回転体の捩り歪み量を検出することにより前記回転体のトルクを求める信号処理装置とを備えており、
前記ビーム調整装置は、前記出力装置からの光線を前記回転体の表面に照射する複数の照射光学系を備えるとともに、前記照射光学系は、前記回転体に離接する方向に微調節自在に設けられ、さらに、
前記反射手段は、前記回転体の軸方向に離間した２位置に貼り付けられた一組の反射シールと、前記回転体の周方向に前記一組の反射シールと１８０度異なる２位置に貼り付けられた他の組の反射シールとで構成され、かつ、前記一組の光検出手段は、前記一組の反射シールからの各反射光線及び前記他の組の反射シールからの各反射光線を検出するよう構成されており、
前記一組の光検出手段で検出された前記一組の反射シールからの各反射光線と前記他の組の反射シールからの各反射光線とにより、それぞれ求められた捩り歪み量を、前記信号処理手段で平均化処理して前記回転体の振れ回り偏心の補正を行うことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項２】
前記一組の反射シールと前記他の組の反射シールとが、前記回転体の周方向にそれぞれ複数組貼り付けられており、前記回転体の１回転において、前記一組の光検出手段で検出された各々の組の反射シールからの各反射光線により求められた捩り歪み量を、前記信号処理手段で平均化処理する請求項１に記載のトルク計測装置。
【請求項３】
前記一組の光検出手段が複数組設けられており、各々の組の光検出手段により求められる平均化された捩り歪み量を、前記信号処理手段でさらに平均化処理する請求項１又は請求項２に記載のトルク計測装置。
【請求項４】
前記反射シールがＭ系列反射シールである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のトルク計測装置。
【請求項５】
前記回転体は、タービンの回転軸である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のトルク計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機器の回転速度および軸トルクを非接触で光学的に計測するトルク計測装置に係り、特に、コンバインドサイクル発電プラントや蒸気タービンプラントに適用されるトルク計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントの熱効率の向上は、燃料の節約および発電コストの低減を図る上で益々重要になっている。火力発電プラントの中でも高効率、高運用性を図る立場からコンバインドサイクル発電プラントが注目されている。
【０００３】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを組み合せたもので、ガスタービンプラントからの排熱を蒸気タービンプラントに積極的に活用し、燃料の節約とエネルギ効率の向上を図るようにしたプラントである。
【０００４】
我国では、１０年程度前にコンバインドサイクル発電プラントが初めて導入されて以来、広く利用されているが、燃料の節約や発電コストの低減を図る観点からコンバインドサイクル発電プラントがより一層注目され、近年その利用率の向上が図られている。
【０００５】
しかし、高効率、高運用性の特徴を有するコンバインドサイクル発電プラントも、運転開始後長期間経過すると、経年劣化が生じ、ユニットによっては熱効率が低下しているものがある。
【０００６】
コンバインドサイクル発電プラントは１つのプラントに複数のユニットを備え、各ユニットは１つのユニット中にガスタービン（ＧＴ）と蒸気タービン（ＳＴ）が存在し、１つの発電機（Ｇ）に接続される一軸型の構成になっているものがある。一軸型のコンバインドサイクル発電プラントでは、プラント熱効率が変化した場合、その原因が発電プラントのどの構成機器にあるのかを特定することは、熱効率管理上重要である。
【０００７】
しかしながら、一軸型のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、プラント熱効率が低下した場合、個々の構成機器の効率精度を精度よく検出できないために、熱効率低下原因がガスタービン側にあるのか、蒸気タービン側にあるのか、あるいは他の主要構成機器にあるのかを把握し、判断することは大変難しく、困難であった。
【０００８】
従来は、コンバインドサイクル発電プラントの熱効率の変化原因を特定するために、本発明者等は特開２０００−２０５９７７号公報に開示した回転体の光学的なトルク計測装置を開発した。
【０００９】
このトルク計測装置は、回転体に反射体を軸方向に異なる位置に貼着し、両反射体にレーザ装置から発振されたレーザ光を照射して両反射体からの反射光を検出して信号処理するようになっている。従来のトルク計測装置は、反射体から反射される反射レーザ光で回転体の回転周期を検出することで回転体の回転速度を検出し、両反射体から反射される反射レーザ光の位相差を検出することで回転体の軸トルクを検出するようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトルク計測装置は、光反射率が一様な反射体や等間隔（等ピッチ）のバー配置のバーコード型反射体を用いて、回転体の回転速度や軸トルクを光学的に非接触検出しているが、軸トルク等の検出に際し、反射レーザ光の位相がバーコードのピッチ分だけずれると、検出誤差を生じ易く、また雑音に対する対策や回転体の軸偏心に対する対策が施されていない。
【００１１】
このため、従来のトルク計測装置では、軸トルクを正確に精度よく計測することが困難であったり、雑音に弱い。例えば、等間隔配置のバーコードに雑音が乗ったとき、両反射レーザ光間の位相差がバーコードのピッチ分だけずれて算出されると、反射レーザ光間の位相差を正確に精度よく検出できず、軸トルクの検出誤差が大きくなる課題があった。
【００１２】
また、従来のトルク計測装置は、レーザ光を回転体の表面上に軸方向に異なる２位置に照射し、軸トルクを検出しているが、回転体の軸偏心により、回転体に振れ廻りが生じると、軸トルクの検出にバラツキが生じ、このバラツキが計測誤差要因となる虞があった。
【００１３】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、回転体の回転速度や軸トルクを雑音の影響を受けることなく、正確に精度よく光学的に非接触にて計測することができるトルク計測装置を提供することを目的とする。
【００１４】
この目的を達成するため、本発明は、回転体の振れ廻りの軸偏心による影響を排除して回転体の軸トルクを正確に精度よく検出することができるトルク計測装置を提供するものである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、回転体の回転速度や軸トルクを精度よく測定して熱効率が変化した機器を正確に特定でき、熱効率管理が容易で、高精度に性能診断を行なうことができるトルク計測装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトルク計測装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、
「レーザ光等の光線を出力する出力装置と、
出力された光線のビーム径を調節して回転体に照射するビーム調整装置と、
軸方向に離間した２位置で前記回転体の表面に取り付けられ、前記回転体に照射された光線の反射光線に対し前記回転体の回転に応じた光強度変化を与える一組の反射手段と、
前記一組の反射手段から反射される各反射光線の光強度変化をそれぞれ検出する一組の光検出手段と、
前記一組の光検出手段で検出された各反射光線の光強度変化について相関処理を行って各反射光線間の時間的な位相差を求め、前記回転体の捩り歪み量を検出することにより前記回転体のトルクを求める信号処理装置とを備えており、
前記ビーム調整装置は、前記出力装置からの光線を前記回転体の表面に照射する複数の照射光学系を備えるとともに、前記照射光学系は、前記回転体に離接する方向に微調節自在に設けられ、さらに、
前記反射手段は、前記回転体の軸方向に離間した２位置に貼り付けられた一組の反射シールと、前記回転体の周方向に前記一組の反射シールと１８０度異なる２位置に貼り付けられた他の組の反射シールとで構成され、かつ、前記一組の光検出手段は、前記一組の反射シールからの各反射光線及び前記他の組の反射シールからの各反射光線を検出するよう構成されており、
前記一組の光検出手段で検出された前記一組の反射シールからの各反射光線と前記他の組の反射シールからの各反射光線とにより、それぞれ求められた捩り歪み量を、前記信号処理手段で平均化処理して前記回転体の振れ回り偏心の補正を行う」
ことを特徴とするトルク計測装置となっている。
【００１７】
本発明のトルク計測装置では、請求項２に記載したように、前記一組の反射シールと前記他の組の反射シールとを、前記回転体の周方向にそれぞれ複数組貼り付け、前記回転体の１回転において、前記一組の光検出手段で検出された各々の組の反射シールからの各反射光線により求められた捩り歪み量を、前記信号処理手段で平均化処理するよう構成することができる。さらに、請求項３に記載したように、前記一組の光検出手段を複数組設け、各々の組の光検出手段により求められる平均化された捩り歪み量を、前記信号処理手段でさらに平均化処理することが好ましい。
【００１８】
本発明のトルク計測装置においては、請求項４に記載したように、前記反射シールがＭ系列反射シールであることが好ましい。また、請求項５に記載したように、本発明のトルク計測装置は、タービンの回転軸のトルク計測装置として好適なものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るトルク計測装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るトルク計測装置が適用されるコンバインドサイクル発電プラントの設備概要を示す図である。
【００２１】
符号１０で示すコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラント１１と蒸気タービンプラント１２とを組み合せて構成され、ガスタービンプラント１１から排出される排気ガスを排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１３に導き、この排熱回収ボイラ１３で排気ガスの廃熱が回収されるようになっている。
【００２２】
ガスタービンプラント１１は、空気を圧縮する空気圧縮機１５と、この圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器１６と、この燃焼器１６で燃焼せしめられる燃焼ガスにより回転駆動せしめられるガスタービン（ＧＴ）１７と、このガスタービン１７の回転駆動により仕事をさせられる発電機（Ｇ）１８とを有する。ガスタービン１７で仕事をした排気ガスは排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１３に案内されて熱回収が行なわれた後、煙突１９から大気中に放出されるようになっている。
【００２３】
一方、ガスタービンプラント１１の発電機１８は蒸気タービンプラント１２の発電機を兼ねており、ガスタービン１７、発電機１８および蒸気タービン２０が回転体としての動力伝達軸２１で互いに連結され、一軸上に整列配置されるようになっている。
【００２４】
蒸気タービンプラント１２は、蒸気発生器を兼ねる排熱回収ボイラ１３と、この排熱回収ボイラ１３で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン２０と、この蒸気タービン２０で仕事をした蒸気を凝縮させる復水器２３と、復水器２３で凝縮された復水を復水給水系２４を経て排熱回収ボイラ１３に案内する給水ポンプ２５と、排熱回収ボイラ１３でガスタービン１７からの排ガスで加熱された流体を気液分離させる低圧ドラム２６および高圧ドラム２７とを有する。
【００２５】
排熱回収ボイラ１３は、ボイラ内に低圧節炭器３０、低圧蒸発器３１、高圧節炭器３２、高圧蒸発器３３，３４、過熱器３５が排気ガスの上流側に向って順次配設される。また、並設配置の高圧蒸発器３３と３４の間に硫黄分を除去する脱硝装置３６が設けられる。この脱硝装置３６の設置位置は高圧蒸発器３３と３４の間に限定されず、より上流側であっても、あるいは下流側であってもよい。
【００２６】
蒸気タービンプラント１２の復水給水系２４から排熱回収ボイラ１３に案内された給水は、低圧節炭器３０で加熱されて低圧ドラム２６に送られる。低圧ドラム２６では低圧節炭器３０から送られる流体と低圧蒸発器３１から送られる流体が合流して気液分離させる一方、気液分離させられた液分は低圧蒸発器３１および高圧節炭器３２に各ポンプ３７，３８のポンプ作用を受けて送られ、加熱作用を受ける。
【００２７】
低圧蒸発器３１に送られた液分は加熱作用を受けて蒸気となり、再び低圧ドラム２６に送られる。低圧ドラム２６の蒸気分は、蒸気配管４０を通って直接あるいは図示しない低圧過熱器を経て蒸気タービン２２の途中段落に供給される。
【００２８】
一方、高圧節炭器３２にて加熱された流体は高圧ドラム２７に送られて高圧蒸発器３３，３４から送られる流体と合流し、気液分離せしめられる。気液分離された液分は、高圧蒸発器３３，３４にポンプ３９の作動により送られて加熱作用を受け、蒸気となって再び高圧ドラム２７に還流される。
【００２９】
高圧ドラム２７内の蒸気分は、過熱器３５でスーパーヒートされて過熱蒸気となった後、主蒸気配管４１を経て蒸気タービン２２に送られ、この蒸気タービン２２を回転駆動させている。蒸気タービン２２の回転駆動により発電機１８を駆動させる一方、蒸気タービン２２で仕事をした蒸気は膨張して復水器２３に導かれて冷却水（海水）と熱交換され、復水となる。
【００３０】
図１に示されたコンバインドサイクル発電プラント１０は、ガスタービン１７と発電機１８と蒸気タービン２２とが一軸上に整列配置された一軸型コンバインドサイクルを構成している。コンバインドサイクル発電プラント１０は、１つのユニット中にガスタービン１７と蒸気タービン２２とが存在し、１つの発電機１８に接続される構成となっており、１つの発電プラント１０は複数のユニット、例えば３ユニットから７ユニットを備えている。
【００３１】
コンバインドサイクル発電プラント１０は、高効率、高運用性を特徴とするが、運転開始後長期間経過すると、経年劣化により各ユニット効率が設計時の効率より相当程度低下しているものがある。
【００３２】
コンバインドサイクル発電プラント１０は、１ユニット当り１５万ｋＷ、改良型コンバインドサイクル発電プラントでは３５万ｋＷ程度の出力を有するが、ユニットによっては新設時のプラント効率より１％程度低下しているものがある。このプラント効率低下の原因を診断して原因機器を特定し、補修することができれば、エネルギ効率が向上し、燃料の節約を図ることができる。診断特定箇所の補修により、プラント効率が１％程度向上させることができれば、１ユニット当り、年間約１億円の燃料経費を軽減させることができる。このため、コンバインドサイクル発電プラント１０の熱効率管理は、燃料節約、発電コストの低減の双方から重要である。
【００３３】
しかし、一軸型コンバインドサイクル発電プラント１０では、熱効率が低下した場合、主要プラント構成機器の熱効率検出精度が低く、数％以下の熱効率検出が不可能なために、熱効率低下原因がガスタービン１７側に起因するのか、あるいは蒸気タービン２２側に起因するのか、あるいは他の主要構成機器に起因するのかを特定することが困難となっている。
【００３４】
これに対し、本発明の適用されるコンバインドサイクル発電プラント１０においては、発電機１８を回転駆動させる回転軸２１に光学的なトルク計測装置４５が図２に示すように非接触にて計測可能に設けられる。トルク計測装置４５は、蒸気タービン２０と発電機１８とを連結する回転軸２１の回転速度および軸トルクを光学的に非接触にて計測精度よく測定できるようになっている。これにより蒸気タービン２０の出力を正確に測定し、発電機１８の出力は別途計測されているので、１つの発電機１８に連結されるガスタービン１７と蒸気タービン２０との出力を切り分けて個別に測定できる構成となっている。
【００３５】
このトルク計測装置４５は、図２に示すように構成される。トルク計測装置４５は、レーザ光等の光線を出力する出力装置４６と、この出力装置からの光線を伝送する光伝送手段４７と、この光伝送手段４７で伝送される光線を第１および第２の光線に分岐させ、各光線のビーム径を調整して被測定体として回転軸である回転体２１に照射するビーム調整装置４８と、上記回転体２１の表面に取り付けられて、第１および第２の光線の反射状態を変化させる反射手段としての第１および第２の反射体５０，５１と、第１および第２の光線の反射光の強度変化を検出する光検出手段としての第１および第２の光検知装置５２，５３と、これらの光検知装置５２，５３の出力信号から回転周期を計算し、かつ、回転体２１の軸トルクを求める信号処理装置５４とを有する。
つまり、このトルク計測装置４５では、前述の特開２０００−２０５９７７号公報に開示したトルク計測装置と同様に、回転体２１の軸方向に離間した２位置に対をなす一組の反射体（第１および第２の反射体５０，５１）が貼着されている。また、一組の反射体から反射される各反射レーザ光をそれぞれ検出するため、やはり対をなす一組の光検出手段（第１および第２の光検知装置５２，５３）が設けられており、各出力信号は、信号処理装置５４に入力される。回転体２１の軸トルクの計測は、信号処理装置５４において一組の反射体から反射される各反射レーザ光の時間的な位相差を求め、回転体２１の離間した２位置間の捩り歪み量を検出することにより行われる。信号処理装置５４は所定レベル以下の検出信号をカットするフィルタリング装置や第１の光検知装置の検出信号（又は第２の光検知装置の検出信号）のある回転周期と次の回転周期の相関関数を算出したり、第１および第２の光検知装置の検出信号間の相関関数を算出する相関処理装置（共に図示せず）が内蔵されている。第１および第２の光検知装置５２，５３はビーム調整装置４８内に内蔵させてもよい。
【００３６】
出力装置４６は、指向性を持つ光線を出力する光源で構成される。ここでは、波長６３２．８ｎｍのレーザ光を出力するＨｅ−Ｎｅレーザ発振装置で構成される。しかし、Ｈｅ−Ｎｅレーザに限定されることなく、各種レーザ装置も適用可能であり、また、発光ダイオードやランプなどにレンズやミラー、リフレクタを組み合せて特定方向に高強度の光線を出力できる光源も適用可能である。
【００３７】
出力装置４６から出力された光線を伝送する光伝送手段４７は、出力光線を光ファイバに入射させるレンズ５６と光ファイバ５７とから構成される。光ファイバ５７は、例えばコア径φｆが５μｍの石英ファイバが用いられるが、多成分系ファイバ、プラスチック等の各種光ファイバが適用可能である。ビーム調整装置４８に設置された光コネクタ５８は光ファイバ５７を着脱可能に接続するものである。
【００３８】
光コネクタ５８によってビーム調整装置４８に案内された光線は光ファイバ５９によりビームスプリット光学系６０に案内される。光ファイバ５９は光ファイバ５７と同じ光ファイバが用いられる。ビームスプリット光学系６０はレンズおよびミラーを組み合せた分岐光学系で構成され、光ファイバ５９から出力される光線を平行光にするレンズ６１と、この平行光線を２又に分岐させるビームスプリッタとしてのハーフミラー６２と、反射ミラー６３とを有する。ビームスプリット光学系６０はレンズおよびミラーを組み合せた光学系に代えてビームスプリッタのプリズムを用いた分岐光学系でもよい。レンズ６１は球面収差を補正可能なアクロマティックレンズで構成したり、また、非球面レンズで構成することもできる。
【００３９】
また、ビームスプリット光学系６０のハーフミラー６２を透過した光線は第１の照射光学系６５に案内される一方、ハーフミラー６２で反射した光線は第２の照射光学系６６に案内される。これらの第１および第２の照射光学系６５，６６は、光学センサをそれぞれ構成しており、図示しない駆動装置により回転体４４の軸方向に移動調節自在にかつ回転体２１に離接する方向（回転体２１の半径方向）に微調整可能に設けられる。第１の照射光学系６５を回転体２１の半径方向に微調整する場合、ビームスプリット光学系６０の反射ミラー６３も一体に移動せしめられる。第２の照射光学系６６を回転体２１の半径方向に微調整移動させる場合には、ビームスプリット光学系６０のハーフミラー６２も一体に移動せしめられる。回転体２１の半径方向の微調整は、集光レンズ６９，７２の微調整移動で行なってもよい。
【００４０】
第１の照射光学系６５は、レンズおよびミラーを組み合せた光学系からなり、この光学系６５は反射ミラー６７、ハーフミラー６８および集光レンズ６９を組み合せて構成される。第１の照射光学系６５は、ビームスプリット光学系６０で分岐せしめられた第１の光線を入力しており、入力された第１の光線は反射ミラー６７からハーフミラー６８を透過させて集光レンズ６９で絞り込まれ、回転体４４の第１の反射体５０上に照射される。集光レンズ６９は第１の光線を回転体４４の表面上に絞り込み、好ましくは焦点を結ぶように照射せしめられる。
【００４１】
回転体４４に装着された第１の反射体５０で第１の照射光学系６５の光軸上に反射せしめられた第１の光線の反射光は第１の照射光学系６５のハーフミラー６８で反射せしめられて光検出手段としての第１の光検知装置５２に入力される。第１の光検知装置５２に入力された反射光はここで反射光強度に応じた電気信号に光電変換されて信号処理装置５４に送信される。
【００４２】
一方、第２の照射光学系６６は、第１の照射光学系６５と同様、レンズおよびミラーを組み合せた光学系で構成される。第２の照射光学系６６は、ビームスプリット光学系６０で分岐せしめられた第２の光線を反射ミラー７０からハーフミラー７１を透過させて集光レンズ７２で絞り込み、回転体４４の第２の反射体５１上に照射させるようになっている。
【００４３】
第２の反射体５１で反射せしめられた第２の光線の反射光は、第２の照射光学系６６のハーフミラー７２で反射せしめられて光検出手段としての第２の光検知装置５３に入力される。第２の光検知装置５３に入力された第２の光線の反射光はここで光電変換されて相関処理装置内蔵の信号処理装置５４に電気信号として入力される。
【００４４】
このように、信号処理装置５４では、一組の反射体である第１および第２の反射体５０、５１からの各反射光をそれぞれ検出する一組の光検出装置、つまり、第１の光検知装置５２および第２の光検知装置５３からの電気信号が入力されて信号処理され、回転体２１の回転周期やトルクが算出されるようになっている。
【００４５】
なお、符号７３，７４は第１および第２の光線の反射光をカットするビームストッパである。
【００４６】
ところで、回転体４４に貼着される第１および第２の反射体５０，５１には、Ｍ系列（Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｅｎｇｔｈ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｓｈｉｆｔ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の反射シールが用いられる。Ｍ系列は周期的な擬似不規則信号（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ  Ｓｉｇｎａｌ）を対象とするものである。Ｍ系列の信号は自己相関関数がデルタ関数に近く、近似的に白色雑音（ホワイトノイズ）と見なせるように、人為的にある規則に基づいて作られた不規則信号である。Ｍ系列の他に平方剰余列（Ｌ系列）や双素数列がある。
【００４７】
Ｍ系列の信号は、再現性もよく、規則性と不規則性を兼ね備えた便利な信号で、このＭ系列を回転体４４の反射シールとして利用することにより、雑音による悪影響を効率よく、有効的に排除できる。
【００４８】
図３は、反射手段としてＭ系列の反射シール７７の長手方向（回転体２１の回転方向）に沿う断面図を示すものである。図３に示すＭ系列反射シール７７の上方からレーザ光（光線）が照射されるようになっている。この反射シール７７は図３に示された左の上側部分がＭ系列のバーコード領域７８となっている。このＭ系列反射シール７７は、例えば厚さ０．１ｍｍ，長さ１３．７ｍｍのステンレス鋼をエッチング処理して、０．０５ｍｍの深さの溝を配列し、バーコード状に構成したものである。Ｍ系列反射シール７７は他の金属材料で形成してもよい。
【００４９】
Ｍ系列の反射シール７７は、図示例ではエッチング形状の縮尺率が縦・横で異なる例を示しており、反射体としての少なくともバーコード領域７８が回転体２１に貼着される。バーコード領域７８は、光の反射率が大きなホワイト部分（バー状斜線）７９とバー状間隙部分で成形される光の反射率の小さな溝部分（白色部）８０とからなる。
【００５０】
次に、トルク計測装置４５の作用を説明する。
【００５１】
出力装置４６から、例えばビーム径０．６５ｍｍのレーザ光が出力され、この出力レーザ光はレンズ５６によって絞られて光ファイバ５７に導かれ、光コネクタ５８によりビーム調整装置４８に案内される。ビーム調整装置４８に導かれたレーザ光は、ビームスプリット光学系６０により平行光にされ、第１のレーザ光および第２のレーザ光に均等に分岐される。
【００５２】
第１のレーザ光は、ビームスプリット光学系６０のハーフミラー６２を通過した後、反射ミラー６３で反射されて第１の照射光学系６５に導かれ、第１の照射光学系６５を通り、集光レンズ６９によって絞られて回転体２１の表面に照射される。
【００５３】
この場合、第１のレーザ光のビーム径が、回転体２１の表面で焦点を結ぶように第１照射光学系６５または集光レンズ６９の位置調整を行なう。回転体４４の表面に照射される第１のレーザ光のビーム径は例えば２．２μｍである。
【００５４】
回転体２１に照射された第１のレーザ光は、Ｍ系列の反射シール７７からなる第１の反射体５０で反射せしめられる。第１の反射体５０からの反射光は、反射率の小さな溝部分からの反射光と、反射率の大きな表面部分からの反射光と第１の反射体５０以外の部分からの反射光とからなる。これらの反射光は第１の照射光学系６５のビームスプリッタとしてのハーフミラー６８で反射されて第１の光検知装置５２に入力され、この第１の光検知装置５２で光電変換される。光電変換された反射光の強度に応じた電気信号が信号処理装置に出力される。
【００５５】
また、ビームスプリット光学系６０のハーフミラー６２により第２のレーザ光が分岐される。第２のレーザ光はハーフミラー６２で反射されて第２の照射光学系６６に導かれ、この照射光学系６６を通って回転体２１の表面に照射される。この場合、第２の照射光学系６６でも集光レンズ７２により第１のレーザ光と全く同様の作用を受け、回転体２１の表面に焦点を結ぶように照射される。
【００５６】
回転体２１に照射された第２のレーザ光は、Ｍ系列反射シールからなる第２の反射体５１で反射せしめられる。第２の反射体５１からの反射光は、反射率の小さな溝部分８０からの反射光と反射率の大きな表面部分７９からの反射光と第２の反射体５１以外の部分からの反射光となる。第２のレーザ光の反射光は第２の照射光学系６６のハーフミラー７１で反射されて第２の光検知装置５３に入力される。入力された第２のレーザ光の反射光は、第２の光検知装置５３で光電変換された後、電気信号となって信号処理装置５４に送信されて信号処理される。
【００５７】
信号処理装置５４では、第１の光検知装置５２からの検出信号と第２の光検知装置５３からの検出信号を入力して回転体２１の回転周期およびトルクを算出するようになっている。
【００５８】
図４は、１５万ｋＷ級のコンバインドサイクル発電プラント１０のタービンと発電機とを結ぶ実際の動力回転軸にＭ系列反射シール７７を貼着した場合の計測データを示すものである。
【００５９】
Ｍ系列反射シール７７は、回転体としての動力回転軸２１の蒸気タービン２０側と発電機１８側との軸方向に異なる２位置にかつ回転体２１の周方向に少しずらして貼着した場合の例である。
【００６０】
図４の上２段に示されるグラフ（Ａ）および（Ｂ）は、動力伝達軸２１の蒸気タービン２０側および発電機１８側に貼られたＭ系列反射シール７７に照射されたレーザ光の反射光強度の経時変化を示している。図４（Ａ）および（Ｂ）は横軸に時間、縦軸に反射光強度を電圧でそれぞれ表わしたものである。
【００６１】
最上段に示される図４（Ａ）は、動力伝達軸２１側の蒸気タービン側のＭ系列反射シール７７からのレーザ光の反射光強度を示すもので、実線は動力回転軸１周期目の波形を、破線は２周期目の波形をそれぞれ示す。図４（Ａ）において、ａ部分がＭ系列反射シール７７のＭ系列バーコード領域７８からの反射光強度をそれぞれ示しており、２つの波形は反射シール７７に印されたバーコードの形を良く表わしている。
【００６２】
また、２段目の図４（Ｂ）は、動力伝達軸４４の発電機側Ｍ系列反射シール７７からの反射光強度を示すもので、実線は動力回転軸１周期目の波形を、破線は２周期目の波形をそれぞれ表わしている。両波形のｂ部分が反射シール７７のＭ系列バーコード領域７８からの反射光強さを示すものである。
【００６３】
図４において、上から３段目のグラフ（Ｃ）の右側部分は、動力回転軸４４の軸トルク算出に必要な回転周期を求めるために、図４（Ａ）のＭ系列反射シール７７の１周期目の実線波形と２周期目の破線波形を、相関関数ピーク位置で重ね合せたグラフである。横軸に時間、縦軸に反射光強度を電圧値で表わしている。
【００６４】
上から３段目のグラフ（Ｃ）の左側部分は、回転周期の相関関数を示すもので、横軸に時間、縦軸に相関関数（相関値）を表わしている。この左側部分は、Ｍ系列反射シール７７の１周期目の実線波形と２周期目の破線波形の回転周期を中心として、ある程度の時間幅をずらして回転周期の相関関数を計算したものである。この回転周期の相関関数は、ピークが鋭く出ており、雑音の影響を受けていないことが示されている。
【００６５】
図４の４段目のグラフ（Ｄ）の右側部分は、動力伝達軸４４の軸トルクの算出に必要な回転軸の捩り歪みを求めるために、蒸気タービン側のＭ系列反射シール７７の実線波形と、発電機側のＭ系列反射シールの破線波形を、捩り歪み量（時間換算）だけずらせて重ね合せた状態を示している（横軸に時間、縦軸に反射光強度をそれぞれ示す）。
【００６６】
４段目のグラフ（Ｄ）の左側部分は、蒸気タービン側のＭ系列反射シールの実線波形と発電機側のＭ系列反射シールの破線波形をある程度の時間幅ずらせて捩り歪み量の相関関数を計算させたものである。横軸に時間、縦軸に捩り歪み量の相関関数（相関値）を表わしている。捩り歪み量の相関関数は、ピークが鋭く出ており、雑音の影響をほとんど受けないことを表わしている。
【００６７】
これに対し、コンバインドサイクル発電プラント１０の動力伝達軸２１にバー部分の間隔が等しいバーコード型反射シールを貼付して図４（Ａ）〜（Ｄ）と同様の実験を行なったときの計測データを図５（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示す。横軸と縦軸の関係および実線と破線の関係は図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すものと同様である。
【００６８】
図５の（Ａ）および（Ｂ）に示される波形は、ａ部分およびｂ部分がバーコード型反射シールに印されたバーコードの形を良く表わしているものの反射光の波形に若干雑音が乗っている。この雑音は、測定環境下における埃や振動の影響と考えられる。
【００６９】
図５（Ｃ）に示される３段目のグラフの左側部分に示される回転周期の相関関数のピークははっきり分かるものの、基準レベルＳＬを超える相関値を示すものがあり、雑音の影響が認められる。
【００７０】
また、図５（Ｄ）に示される４段目のグラフの左側部分に示される捩り歪み量の相関関数に雑音の影響がはっきりと認められる。両波形が重なり合った真のピークよりも一山分ずれた間違った位置に相関関数のピークが現われており、間違ったトルクが算出される原因となる。
【００７１】
ところが、第１の反射体５０および第２の反射体５１にＭ系列の反射シール７７を用いると、図４（Ｃ）および（Ｄ）の左側部分にそれぞれ示されるように、動力伝達軸２１の回転周期の相関関数や捩り歪み量の相関関数は、バーコード型反射シールに比較してピークが正確な位置に鋭く出ており、ピーク値以下の領域の信号レベルはいずれも基準レベルＳＬを大きく下廻っており、雑音の影響を殆ど受けないことを初めて知見した。
【００７２】
図６（Ａ）〜（Ｄ）はコンバインドサイクル発電プラント１０の動力伝達軸４４にバー部分の間隔が徐々に拡がるバーコード型反射シールを貼付した場合の計測データをそれぞれ示す。横軸と縦軸の関係および実線と破線の関係は図４および図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すものと同様である。
【００７３】
図６の（Ａ）および（Ｂ）に示される波形は、ａ部分およびｂ部分がバーコード型反射シールに印されたバーコードの形を良く表わしているものの反射光の波形に若干雑音が乗っている。この雑音は、測定環境下における埃や振動の影響と考えられる。
【００７４】
図６（Ｃ）に示される３段目のグラフの左側部分に示される回転周期の相関関数のピークははっきり分かるものの、基準レベルＳＬを超える相関値を示すものがあり、雑音の影響が認められる。
【００７５】
また、図６（Ｄ）に示される４段目のグラフの左側部分に示される捩り歪み量の相関関数に大きなレベルの雑音の影響が認められる。雑音の相関値がこれ以上大きくなると、間違った位置に相関関数のピークが現われる可能性がある。
【００７６】
図５（Ａ）〜（Ｄ）および図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、バーコード型反射シールのように等間隔配置やバーコード間隔が所定の比率で拡がるバーコード等は雑音が乗ると、バーコード間の距離だけずれて位相差が算出され易くなるが、Ｍ系列反射シールは両波形が正確に重なり合う相関ピーク位置から少しでも位相がずれると、相関がゼロとなるホワイトノイズであり、雑音に強い。
【００７７】
［回転体の回転周期および軸トルクの算出方法］図２に示されるトルク計測装置４５においては、回転体である動力伝達軸２１の軸方向異なる２位置に第１および第２の反射体５０，５１、つまり一組の反射体として図３に示すＭ系列反射シール７７を貼り付けたので、コンバインドサイクル発電プラント１０を運転させると、Ｍ系列反射シール７７からのレーザ光の反射光は、強弱が周期性をもって繰り返される。
【００７８】
このため、第１および第２の光検知装置５２，５３、つまり一組の光検出手段で検出される反射光は、強弱が繰り返され、Ｍ系列反射シール７７以外からの雑音を除去すると、変形櫛歯形状の第１および第２の検出信号を、図７に示すように、動力伝達軸２１の回転毎に得ることができる。図７には、第１および第２の検出信号を櫛歯形状に簡略化した例を示す。Ｍ系列反射シール７７以外からの反射光の雑音は、信号処理装置５４に備えられたフィルタリング装置で除去される。
【００７９】
第１および第２の検出信号は実際には、信号処理装置５４に取り込まれてフィルタリング装置で雑音処理されて図７に示すように簡略的に表わされ、信号処理装置５４に組み込まれた相関処理装置に送られる。この相関処理装置では、時間的に異なる２つの第１の検出信号の相関関数から動力伝達軸２１の回転周期を求める。一方、次の回転周期における検出信号の検出位置が予測できるようになっている。この回転周期から動力伝達軸２１の直径Ｄが例えば４０ｃｍと既知であるから、動力伝達軸２１の周速を求めることができる。
【００８０】
また、動力伝達軸２１の回転周期は、時間的に異なる２つの第１の検出信号の相関関数から求めることができ、時間的に異なる第１の検出信号を抽出して関数Ｆ（ｔ）とすると、２つの第１検出信号における回転周期の相関関数φ（τ）は、
【数１】
0003917387.tif 000002
で表わされる。
【００８１】
（１）式から遅れ時間τを０から増加させて相関関数φ（τ）の値を計算する。この計算は、図８に示す最初の検出（パルス）信号を時間的に遅れさせて次のパルス信号との重なり度合を調べる操作に相当する。遅れ時間τが回転周期に近付くと、最初のパルス信号が次のパルス信号で一致するようになり、相関関数φ（τ）の値が大きくなる。この相関関数は、双方のパルス信号が最も一致した場合に最大となり、この時の遅れ時間τが回転周期となる。
【００８２】
そして、この相関関数φ（τ）の計算結果を図９に示す。図９に示された計算結果から、相関関数φ（τ）による回転周期は、２０．９２１２５６ｍｓとなる。この回転周期は、第１の検出信号と同様に、第２の検出信号から求めることができる。
【００８３】
また、動力伝達軸２１のトルクは、第１の検出信号と第２の検出信号の相関関数φｉ（τ）から求めることができる。図１３に示すように、第１の検出信号の出力信号を抽出して関数Ｇ１（ｔ）とし、第２の検出信号の出力信号を抽出して関数Ｇ２（ｔ）とすると、捩り歪み量の相関関数φｉ（τ）は、
【数２】
0003917387.tif 000003
で表わされる。
【００８４】
（２）式より、遅れ時間τを０から増加させていき、捩り歪み量の相関関数φｉ（τ）を計算する。この計算は、第１の検出信号のパルス信号を時間的に遅れさせ、第２の検出信号のパルス信号との重なり度合を調べる操作に相当する。第１および第２の検出信号のパルス信号は同一形状の信号であるため、動力伝達軸２１に負荷が存在しない場合、遅れ時間τがなく一致する。
【００８５】
一方、動力伝達軸２１に負荷が存在する場合には、第２の検出信号のパルス信号に遅れ時間τが発生する。この遅れ時間τは、時間的にずらした第１の検出信号のパルス信号が第２の検出信号のパルス信号と一致して相関関数φｉ（τ）が最大になった場合の遅れ時間τである。
【００８６】
この相関関数φｉ（τ）の計算結果を図１１に示す。この結果、遅れ時間τは、τ＝１１．１μｓとなる。この遅れ時間τと次式から動力伝達軸２１の軸トルクＦｔを計算することができる。軸トルクＦｔは、
【数３】
Ｆｔ＝２πＫｘ・ｔ／Ｔ        ……（３）
但し、Ｋ：動力伝達軸の捩ればね定数（捩り剛性係数）
ｘ：測定間距離
Ｔ：パルス信号の周期
で表わされる。
【００８７】
このように、回転体である動力伝達軸２１の外周面に貼られた反射シール７７で反射したレーザ光が受光素子である光検知装置５２，５３（図２参照）を通してパソコン等の信号処理装置５４に入力されて信号処理される。
【００８８】
反射レーザ光の経時変化は反射シール７７における部分が波形状になっており、その他の部分は変化のない平らな形状になっており、回転体２１が回転する毎に波形部分が周期的に現われる。回転体２１の軸方向に異なる２位置からの反射レーザ光の出力信号を１チャンネル（ｃｈ）、２チャンネル（ｃｈ）として得、両チャンネルの出力信号波形部の相関処理を行ない、位相時間を計算することで回転体２１の軸トルクを算出できる。
【００８９】
すなわち、一組の反射シールの各反射光を一組の光検出手段でそれぞれ検出した検出結果である第１および第２検出信号の一方を、信号処理装置５４に内蔵された相関処理装置において回転毎に相関処理することで、回転体である動力伝達軸２１の回転毎の回転周期を正確に精度よく計算することができる。さらに、第１の検出信号と第２の検出信号とを相関処理することで図１４に示す遅れ時間τを求めることができ、この遅れ時間τと式（３）から回転体である動力伝達軸２１の回転トルクを所定の高精度で求めることができる。
【００９０】
［回転体の回転周期の予測］
従来は、回転体２１の反射レーザ光の出力信号処理により得られる波形部を検知するに当り、パソコンに内蔵のデータ解析プログラム上で回転体２１の回転周期を予想し、一定値として入力しており、一つの波形が現れると、一定時間（入力した回転周期）後に次の波形が現れ、また、一定時間（入力した回転周期）後に次の波形が現れると想定していた。
【００９１】
この場合、実際に回転体２１の回転周期が変動したり、回転数周期の値が正確でなかったりすると、次の波形の予想した位置と実際の位置との間にずれが生じ、位相時間の算出に影響を及ぼすことがあった。
【００９２】
そこで、回転体２１の回転周期を変動時にも正確に予想できる予測方法を開発した。この回転体２１の回転周期の予測方法では、回転体２１の１回転毎に波形間の回転周期を正確に求め、次の波形位置を予測する方法である。
【００９３】
以下に、回転体２１の回転周期を予測する具体的手順を説明する。
【００９４】
▲１▼レベルトリガによって、初めの波形と次の２番目の波形から大まかな回転体２１の回転周期を特定する。
【００９５】
▲２▼初めの波形と次の２番目の波形とを相関処理することによって正確に回転周期を求める。
【００９６】
▲３▼その回転周期からまた次の３番目の波形位置を予想する。
【００９７】
▲４▼レベルトリガによって、２番目の波形と次の３番目の波形の大まかな回転周期を特定する。
【００９８】
▲５▼次に、２番目の波形と次の３番目の波形から正確に回転体２１の次（２番目）の回転周期を求める。
【００９９】
▲６▼その回転周期からまた次の４番目の波形位置を予想する。
【０１００】
▲７▼この手順を繰り返すことにより、次々に回転体２１の回転周期を正確に予想し、求めることができる。
【０１０１】
図１２は、図２に示されるトルク計測装置４５を用いた回転体２１の回転周期の予測データである。
【０１０２】
図１２（Ａ）は回転体２１の軸方向に異なる２位置に貼られた反射シール５０，５１のうち、反射シール５０からの反射レーザ光で得られる第１チャンネルの出力波形を回転周期毎に重ね合せた１５回転分のデータ、図１２（Ｂ）は、反射シール５１からの反射レーザ光で得られる第２チャンネルの出力波形を回転周期毎に重ね合せた１５回転分のデータである。
【０１０３】
図１２（Ｃ）の右側は、第１チャンネルの最初の出力波形と次の出力波形の相関をとる相関処理したデータであり、図１２（Ｃ）の左側は、相関処理によって得られる回転体２１の各回転毎の回転周期を表したデータである。
【０１０４】
図１２（Ｄ）の右側は、第１チャンネルと第２チャンネルの出力波形の相関をとって相関値データであり、左側は、両チャンネルの出力波形の相関処理によって得られる軸トルクを表わすデータである。
【０１０５】
発電機器における回転体２１の回転周期は、変動する場合でも、１回転毎の変動は微少なので、この具体的な手法によって回転体２１の回転周期の解析精度の向上が可能である。
【０１０６】
［マスキング］
回転体２１の軸トルクは、回転体２１の軸方向に異なる２位置に貼られた反射シール５０，５１からの反射レーザ光を信号処理し、両チャンネルの出力波形部の相関処理を行ない、位相時間を計算することが行なっている。
【０１０７】
しかし、両チャンネルの出力波形部同士で相関処理を行ない、位相時間を算出する場合、出力波形領域の所定値部分にノイズがあると、そのノイズと本来の出力波形部との間で相関が取れてしまい、軸トルク計算結果に影響が生じる場合がある。
【０１０８】
このため、回転体２１の軸トルクを正確に精度よく検出するために、このトルク計算装置４５（図２参照）では、図１３に示すように、出力波形部以外にマスキングを施し、ノイズの影響をなくす信号処理を行なっている。
【０１０９】
図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、両チャンネルの出力波形部にマスキングを施した例を示し、図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、両チャンネルの出力波形部にマスキングを施さない例を示す。
【０１１０】
図１３および図１４において、（Ａ）は回転体２１の１周期目と２周期目の第１チャンネルによる出力波形を、（Ｂ）は第２チャンネルの出力波形をそれぞれ示す。図１３（Ｃ）および図１４（Ｃ）の右側は、第１チャンネル（または２チャンネル）の出力波形同士で相関を取るように相関処理したデータであり、その左側は相関処理データから得られる回転体２１の回転周期（回転速度）を示すデータである。
【０１１１】
図１３（Ｄ）および図１４（Ｄ）の右側は、第１チャンネルと第２チャンネルの出力波形同士の相関を取った相関処理データであり、図１３（Ｄ）および図１４（Ｄ）の左側は、その右側の相関処理データから算出される回転体２１の軸トルクを示す。
【０１１２】
図１３（Ｄ）の右側に示すように、出力波形部以外にマスキングを施すマスキング処理した場合、第１チャンネルと第２チャンネルの出力波形同士で相関が取れていることがわかり、図１３（Ｄ）の左側に示すように、ピーク値が明瞭に表われ、回転体２１の軸トルクを正確に精度よく検出できる。図１４（Ｄ）の右側に示すように、マスキングを施さない場合には、出力波形とノイズで相関が取れてしまい、図１４（Ｄ）の左側に示すようにピーク値が不明瞭となって、回転体２１の軸トルクを正確に測定できない場合がある。
【０１１３】
ところで、図１に示すコンバインドサイクル発電プラント１０においては、プラント熱効率管理のために、ガスタービン（ＧＴ）設備全体、排熱回収ボイラ設備全体、蒸気タービン（ＳＴ）設備全体に関し、個別にヒートバランス解析法を用いた性能計算を現状で行なっている。
【０１１４】
コンバインドサイクル発電プラント１０で計測された管理用データを基に直接、ガスタービン１１、排熱回収ボイラ１３および蒸気タービン１２の各主要設備の性能計算をした場合、現状の性能計算方法では、ガスタービンの効率ηＧＴ、排熱回収ボイラの効率ηＨＲＳＧ、および蒸気タービンの効率ηＳＴに、それぞれ７．８％、３．２％、１５．６％程度と数％以上のバラツキがある。
【０１１５】
現状の各主要設備の性能計算の精度では、通常起こり得る２％程度のコンバインドサイクル発電プラント１０のプラント熱効率変化に対してその性能劣化原因を診断するには不充分であった。
【０１１６】
コンバインドサイクル発電プラント１０のＧＴ効率ηＧＴは、算出式
【数４】
0003917387.tif 000004
で表わされ、この（４）式の算出式から両辺を微分して整理すると、ＧＴ効率の精度は、
【数５】
0003917387.tif 000005
で表わされる。
【０１１７】
同様に、排熱回収ボイラの効率ηＨＲＳＧの算出式は、
【数６】
0003917387.tif 000006
で表わされ、この算出式（６）から両辺を微分して整理すると、排熱回収ボイラ効率の精度は、
【数７】
0003917387.tif 000007
となる。
【０１１８】
さらに、蒸気タービン（ＳＴ）の効率の算出式は、
【数８】
0003917387.tif 000008
で表わされ、この算出式（８）の両辺を微分して整理すると、
【数９】
0003917387.tif 000009
で表わされる。
【０１１９】
しかしながら、図２に示されるトルク計測装置４５を用いて回転体である動力伝達軸２１の軸トルクを算出し、計測された軸トルクからガスタービン１１および蒸気タービン１２の出力切分けを行ない、ヒートバランス解析法により熱効率診断を行なうと、各主要機器の性能誤差評価は、表１に示すように、桁違いに算出精度が向上し、１％以下の精度で熱効率診断を行なうことができる。
【０１２０】
【表１】
0003917387.tif 000010
【０１２１】
［プラント熱効率算出に関して］
トルク計測装置４５を用いたコンバインドサイクル発電プラント１０の熱効率の算出の根拠を以下に示す。この熱効率算出は、蒸気タービン側のカップリングにＭ系列反射シール７７を貼付して計測した例を示す。
【０１２２】
（１）蒸気タービン効率ηＳＴの算出式は式（１０）で表わされる。
【０１２３】
【数１０】
0003917387.tif 000011
【０１２４】
この算出式の両辺を微分して整理すると、蒸気タービン効率の精度は、
【数１１】
0003917387.tif 000012
となる。
【０１２５】
（２）ガスタービン効率ηＧＴの算出式は式（１２）で
【数１２】
0003917387.tif 000013
【０１２６】
この式（１２）の算出式の両辺を微分して整理すると、ガスタービン効率の精度は、
【数１３】
0003917387.tif 000014
となる。
【０１２７】
（３）排熱回収ボイラの効率ηＨＲＳＧの算出式は式（１４）で表わされる。
【０１２８】
【数１４】
0003917387.tif 000015
【０１２９】
このＨＲＳＧ効率の算出式から両辺を微分して整理すると、
【数１５】
0003917387.tif 000016
となる。
【０１３０】
このように、コンバインドサイクル発電プラント１０の熱効率管理をトルク計測装置４５を用いてヒートバランス解析法による熱効率診断を行なうと、各熱効率性能計算の算出精度が、現状の熱効率管理方法に較べ、桁違いに向上するので、ガスタービン、蒸気タービン、排熱回収ボイラの各主要機器の性能変化診断、特に性能劣化診断を１％以下の熱効率精度で正確に精度よく評価することができ、性能劣化が生じた主要機器の特定が容易となる。
【０１３１】
図１５には、本発明の適用されるトルク計測装置に関し、回転体の水平方向の振動等に伴う誤差を補正するよう、軸方向に離間した位置にそれぞれ複数組の照射光学系および光検出器を設置し、２個の軸振れ補正装置として構成したものを示す。
【０１３２】
この図に示されたトルク計測装置８５は、第１および第２の軸振れ補正装置８６，８７をビーム調整装置８８内に備え、回転軸２１に水平方向移動が生じても、軸トルクを正確に精度よく計測できるようにしたものである。図１に示されたトルク計測装置４５と実質的に同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３３】
第１および第２の軸振れ補正装置８６，８７は回転体２１の軸方向に離間させて備えられる。第１の軸振れ補正装置８６は、光学センサとしての第１の照射光学系６５と第１の補正照射光学系９０とを組み合せたもので、両照射光学系６５，９０は共通の光軸を有するように設けられる。第１の補正照射光学系９０は第１の照射光学系６５と同様に反射ミラー６７、ハーフミラー６８、集光レンズ６９を組み合せて構成される。両照射光学系６５，９０の間にタービンと発電機を連結する動力伝達軸等の回転体２１が配設される。両照射光学系６５，９０は回転体４４のほぼ直径方向に対向配置される。
【０１３４】
両照射光学系６５，９０は回転体２１の軸方向に移動調節自在に、かつ互いに離接する方向（回転体２１の略半径方向）に個別に微調節自在に設けられる。両照射光学系６５または９０を互いに隣接する方向に微調節移動させるときは、ビームスプリット光学系９１のハーフミラー９２または反射ミラー９３と一体に移動せしめられる。
【０１３５】
また、第２の軸振れ補正装置８７は、第２の照射光学系６６と第２の補正照射光学系９５とを備えたもので、両照射光学系６６，９５は共通の光軸を有するように設けられる。両照射光学系６６，９５の間に回転体２１が配設され、両照射光学系６６，９５は回転体２１のほぼ直径方向に対向配置される。
【０１３６】
両照射光学系６６，９５は回転体２１の軸方向に沿って移動調節自在に、かつ互いに離接する方向（回転体２１の略半径方向）と個別に微調節自在に設けられる。両照射光学系６６または９５を互いに隣接する方向に微調節移動させるときは、ビームスプリット光学系９１のハーフミラー９６，９７または反射ミラー９８と一体に移動せしめられる。
【０１３７】
ビームスプリット光学系９１には、出力装置４６から出力される光線としてのレーザ光が光伝送手段４７を経て案内される。光伝送手段４７からのレーザ光はレンズ６１にて平行光とされる。この平行レーザ光はメインハーフミラー９６にて第１のレーザ光と第２のレーザ光に分岐される。
【０１３８】
ハーフミラー９６を透過した第１のレーザ光は、さらにハーフミラー９２にて分岐され、分岐された各レーザ光が第１の軸振れ補正装置８６の第１の照射光学系６５および第１の補正照射光学系９０にそれぞれ導かれるようになっている。
【０１３９】
一方、ビームスプリット光学系９１のメインハーフミラー９６にて反射せしめられた第２のレーザ光は、ハーフミラー９７に導かれて分岐される。分岐された第２のレーザ光は、第２の軸振れ補正装置８７の第２の照射光学系６６および第２の補正照射光学系９５にそれぞれ導かれるようになっている。
【０１４０】
このトルク計測装置８５は、第１の軸振れ補正装置８６および第２の軸振れ補正装置８７により、回転体２１の軸方向に異なる２位置で、回転体２１の表面に焦点が合うように調節されて第１のレーザ光および第２のレーザ光がそれぞれ照射せしめられる。
【０１４１】
第１のレーザ光は、第１の軸振れ補正装置８６の第１の照射光学系８６と第１の補正照射光学系９０とにより、回転体２１の表面上に、回転体２１の略直径方向に対向した２位置から照射される。第２のレーザ光も、第１のレーザ光と同様、第２の軸振れ補正装置８７により回転体２１の表面上に、回転体２１の略直径方向に対向する２位置から照射される。
【０１４２】
第１および第２の軸振れ補正装置８６，８７から回転体４４の表面にほぼ直径方向の２位置から照射された各レーザ光の反射光は、各照射光学系６５，９０：６６，９５内を反射し、そのハーフミラー６８，６８：７１，７１から検出光学系１００，１０１：１０２，１０３に導かれ、受光手段としての光検出装置１０４に入力される。光検出装置１０４では、各反射光の強弱を検出して光電変換している。反射光の強さに比例した電気信号は、続いて汎用計算機である信号処理装置５４に送られて信号処理され、第１実施形態と同様な処理が行なわれて回転体２１の回転周期や軸トルクが算出される。
【０１４３】
各検出光学系１００〜１０３は、レンズと光ファイバを組み合せた光学系を示したが、この検出光学系１００〜１０３はレンズと光ファイバの組合せ以外に種々の光学系が考えられる。また、ビームスプリット光学系９１を設ける代りに、第１の軸振れ補正装置８７の各照射光学系６６，９５に、レーザ光発振器等の出力装置を個別に設けてもよい。個別に出力装置を設けた場合も、ビームスプリット光学系９１は不要となる。
【０１４４】
図１５に示されたトルク計測装置８５は回転体２１の軸方向に異なる２位置に、第１および第２の軸振れ補正装置８６，８７を設け、各軸振れ補正装置８６，８７により回転体２１の表面にレーザ光をほぼ直径方向に対向する２位置から焦点が合うように照射される。反射体５０，５１にはＭ系列反射シールを用いるのが好ましい。
【０１４５】
ビーム調整装置８８が第１および第２の軸振れ補正装置８６，８７を備え、一方の軸振れ補正装置８６は照射光学系６５と補正照射光学系９０を上下に回転体２１の直径方向に対向配置させることにより、回転体２１の軸移動（水平方向の軸振れ）による検出精度誤差を吸収できる。他方の軸振れ補正装置８７も一方の軸振れ補正装置８６と同様に機能する。
【０１４６】
ここで、本発明の回転体の振れ廻りに伴う軸偏心の補正装置について説明する。回転体２１の軸振れには、前述したような回転体２１の水平方向の軸移動と、回転体の振れ廻りによる軸偏心に伴う振動が生じるが、回転体２１の回転中心と回転体２１の中心が異なる軸偏心は、回転体２１の周方向に対向する反射シールを貼付することで検出精度誤差を吸収できる。すなわち、回転体２１の軸方向に離間した２位置に取り付けた１組の反射シールとは別に、周方向に１８０°異なる位置に他の組の反射シールを取り付けることにより、振れ廻りに伴う軸偏心の補正を行うことが可能となる。
【０１４７】
図１６（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、回転体２１の周方向４箇所に反射体５０または５１としての反射シールａ，ｂ，ｃ，ｄを等間隔に取り付けた例を示す。反射シールａとｃ、反射シールｂとｄは回転体２１の直径方向にそれぞれ対向している。
【０１４８】
［回転体２１の軸偏心がトルク測定精度に与える影響について］回転体２１が軸心廻りに回転し、回転体２１に振れ廻りが生じていない図１６（Ａ）の場合には、図２に示されるトルク計測装置４５の光学センサとしての照射光学系６５，６６で回転周期や軸トルクを正確に精度よく測定できる。この場合、回転体２１に貼り付けられた反射体としての反射シールは１つ（軸方向に離間した２位置の１組）でよく、直径方向に対向して複数枚貼り付ける必要はない。
【０１４９】
しかし、図１６（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、回転体２１が振れ廻り偏心がある場合を考慮すると、図１３の破線Ａ，Ｂで示すように、タービン出力の測定値にバラツキが生じ、誤差要因となる。
【０１５０】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）において、回転体２１はいずれも反時計方向に回転するものである。図１６（Ｂ）および（Ｃ）は、明確化のために回転体２１の偏心量を拡大して示しているが、実験では、回転体２１の直径が４０ｃｍφ、偏心量を１０μｍ程度に設定した。
【０１５１】
回転体２１に図１６（Ｂ）に示すように振れ廻り偏心があると、回転体２１に貼り付けられた反射シールａが上側光学センサ１０５の測定ポイントを通過する時間が例えば遅くなる。このため、上側光学センサ１０５で検出される計測角度は、見かけ上大きく測定できる。上側光学センサ１０５は、例えば第１または第２の照射光学系６５，６６で構成される。
【０１５２】
一方、反射シールａと直径方向に対向した回転体２１の反射シールｃは、下側光学センサ１０６の測定ポイントを通過する時間が早くなるため、見かけ上、計測角度は小さく測定される。下側光学センサ１０６は、例えば第１または第２の補正照射光学系９０，９５で構成される。
【０１５３】
回転体２１が図１６（Ｂ）から１８０度回転し、図１６（Ｃ）に示す状態となった場合、反射シールａが下側光学センサ１０６の測定ポイントを通過する時間が遅くなるため、計測角度は大きくなる。また、反射シールｃが上側光学センサ１０５の測定ポイントを通過する時間が早くなるため、計測角度は小さくなる。つまり、上側光学センサ１０５又は下側光学センサ１０６の測定ポイントを通過する時間をみると、回転体２１に振れ廻り偏心が生じた場合には、反射シールａが通過するときは遅れが発生して計測角度が大きくなるのに対し、１８０°異なる位置の反射シールｃが通過するときは早めに通過して、計測角度が小さくなることとなる。
【０１５４】
このように、回転体２１に振れ廻り偏心が生じると、反射シールａの計測角度は常に大きく、反射シールｃの計測角度は常に小さく、反射シールｂ，ｄの計測角度は常に妥当な値で計測される。
【０１５５】
反射シールａの計測角度に基づくタービン出力は、図１７に破線Ａで示すように、実際のタービン出力より常時高く検出され、反射シールｃで計測されるタービン出力は鎖線Ｃで示すように、実際のタービン出力より小さく検出される。タービン出力のバラツキ幅は１０ＭＷ程度であり、軸偏心によるバラツキの影響が表われているものと思料される。また、反射シールｂ，ｄによる計測角度は実際のタービン出力付近を示す。なお、発電プラントの発電機においては、商用周波数に合わせ回転数が一定に制御されるので、タービン出力は直接軸トルクに比例するものとなる。
【０１５６】
本発明のトルク計測装置では、回転体２１上で１８０度対向する反射シールａとｃ、並びに反射シールｂとｄで検出される計測角度の平均値をとることにより、軸偏心が回転体２１の軸トルク検出の際、トルク測定精度に与える悪影響を除去することができる。図１７の符号Ａは反射シールａおよび軸方向に離間した組をなす反射シールから上側光学センサ１０５で測定されたタービン出力であり、符号Ｃは反射シールｃおよび軸方向に離間した他の組をなす反射シールから下側光学センサ１０６で測定されたタービン出力である。これらの測定値のバラツキ幅は１０ＭＷ程度に及ぶ。
【０１５７】
一方、回転体２１の周方向に１８０度ずれた反射シールａと反射シールｃから測定されたタービン出力の平均値をとると、図１７に実線Ｂで示すように、４２〜４３ＭＷとなり、計測精度であるバラツキ幅は１ＭＷ程度以下に減少させることができ、回転体２１の軸偏心の影響を除去できる。
【０１５８】
また、回転体２１の軸偏心がトルク測定精度に与える影響を除去するためには、回転体２１の周方向に対向して等間隔に貼られる反射シールの数は多いほど、測定誤差のバラツキをより小さくすることができる。
【０１５９】
図１８は回転体として発電機とタービンを連結する４０ｃｍφの動力伝達軸２１を用意し、この動力伝達軸２１の８０ｃｍφの対をなすカップリングフランジ部に反射シールを４５度間隔に８枚ずつ貼り付け、各８枚の反射シールからの反射光をフランジ部上方設置の上側光学センサ１０５とフランジ部下方設置の下側光学センサ１０６で測定された軸トルクから計測された１回転分のタービン出力の計測データである。
【０１６０】
図１８において、符号Ａは動力伝達軸２１の両側カップリングフランジ部に対向してそれぞれ設置された上側光学センサ１０５で計測された１回転分のタービン出力の計測データであり、符号Ｂは、動力伝達軸２１の両側カップリングフランジ部に対向設置された下側光学センサ１０６で計測された１回転分のタービン出力である。各光学センサ１０５と１０６で検出されたタービン出力の１回転分の平均をとると、各々４２ＭＷ程度となり、バラツキなく精度よく測定できる。
【０１６１】
回転体である動力伝達軸２１のカップリングフランジ部に反射シールを所要間隔、例えば４５度間隔で貼着した場合の１回転分のタービン出力は、回転体２１のフランジ部の軸水平方向の移動量に対してひずみ量が小さく、かつカップリングフランジ部間の距離が大きいので、光学センサ１０５，１０６は上側でも、あるいは下側でも１回転分の単純平均をとることにより精度よく測定できる。
【０１６２】
ところで、動力伝達軸２１の胴部に反射シールを所要間隔、例えば４５度間隔で貼着した場合の１回転分のタービン出力は、上側光学センサ１０５，１０５で検出される曲線Ａと下側光学センサ１０６，１０６で検出される曲線Ｂとの間に検出出力差が生じる場合がある。これは、回転体２１胴部のひずみ量に対して軸水平方向移動量の影響を無視できないことと、上側あるいは下側光学センサ１０５，１０５間あるいは１０６，１０６間の間隔がカップリングフランジ部間の間隔の１／３程度と無視できないこと等に起因するものである。
【０１６３】
この場合、照射光学系１１１から照射される照射光は、回転体２１の表面上で楕円状のスポットとなる。この照射光によるスポット状の楕円の長軸が反射シール５０（５１）のバーコードの向きに一致させることにより、反射光による検出分解能を向上させることができる。このため、照射光と反射光を含む平面が回転体２１の長手軸方向に沿うように光学センサ１１３を配置することが分解能を向上させる上で好ましい。
【０１６４】
ただ、照射光学系１１１から照射される照射光にＨｅ−Ｎｅレーザ光（波長６４２８Å）より波長の短い光を用いれば、反射シール５０（５１）のバーコードの向きに対する光学センサ１１３の配置方向は特に限定されない。この場合には、光学センサ１１３の配置自由度を向上させることができる。
【０１６５】
図１９に示された計測データから、上側光学センサ１０５で検出される回転角度０のタービン出力と下側光学センサ１０６で検出される回転角度１８０度のタービン出力の加算平均は４２．５ＭＷ程度となり、１８０度ずつ異なる位置での加算平均を採ると略４２ＭＷ程度のタービン出力値を採り、殆ど測定誤差が生じないことを知見した。
【０１６６】
このことから、回転体２１の直径方向に対向する少なくとも２位置に反射シールを貼り付け、１８０度対向する反射シールからの検出値の加算平均を採ることで、回転体２１の軸偏心がトルク測定精度に与える影響を排除できることが確認できた。すなわち、回転体２１の軸方向に離間した２位置に取り付けた１組の反射シールと、周方向に１８０°異なる位置に他の組の反射シールとを取り付け、同一の光学センサによって検出されるそれぞれの組の反射シールによる計測値を平均化処理すると、振れ廻り偏心に起因する測定誤差が除去できる。また、上述のとおり、複数の光学センサで検出されたタービン出力をさらに平均化すれば、軸水平方向移動等による計測誤差を排除し、さらに検出精度を高めることができる。
【０１６７】
図２０は、本発明が適用されるトルク計測装置に関し、照射光と反射光を分離して測定精度を向上させた実施形態を示すものである。
【０１６８】
図２および図１５に記載のトルク計測装置４５，８５では、第１および第２の照射光学系６５，６６から回転体４４の表面上に略垂直にレーザ光を照射し、照射光学系６５，６６の光軸上に反射される反射光を検出する例を示したが、図２０に示すトルク計測装置１１０は照射光学系１１１から回転体２１の表面上に斜めにレーザ光等の光線を照射し、その反射光線を検出光学系１１２で検出するようにしたものである。
【０１６９】
上記照射光学系１１１と検出光学系１１２とから光学センサ１１３が構成され、この光学センサ１１３は、入射光線と反射光線が回転体２１の表面上の垂線ＶＬに対し、等角度を成すように、照射光学系１１１と検出光学系１１２とが左右対称に配設される。
【０１７０】
トルク計測装置１１０の光学センサ１１３を上述した構成とすることにより、図２および図１５に示すトルク計測装置４５，８５の照射光学系６５，６６と異なり、照射光学系１１１と検出光学系１１２の光軸が異なり、相互の干渉作用を受けない。また、照射光学系１１１にハーフミラーが不要となり、その分、出力装置４６からのレーザ光等の光線出力が同じであれば、照射光および反射光の光強度を大きくとることができ、計測精度をより一層向上させることができる。トルク計測装置１１０の他の構成は図２や図１５に示されるトルク計測装置と実質的に同じ構成とすることができ、このトルク計測装置１１０を用いると、回転体２１の回転周期や軸トルクを出力装置４６のレーザ光等の光線出力が小さくても、正確に測定できる。
【０１７１】
レーザ光を斜めから照射すると回転体２１上の照射スポットが楕円あるいは長円、変形長円になる。照射スポットが楕円の場合、図２１（Ａ）に示すように、反射シール５０（５１）のバーコード縞方向と入射方向を同じにすると、反射シール５０（５１）の長手方向Ｌに照射スポット光が拡がらないため、反射シール５０（５１）のバーコード読み取り分解能が低下しない。
【０１７２】
一方、図２１（Ｂ）に示すように、反射シール５０（５１）の長手方向（バーコード縞方向と直交する方向）から入射すると、バーコードの縞方向に直交する方向が拡がり、バーコード読み取り分解能が低下する。
【０１７３】
図２２は、上述のトルク計測装置の実施形態における第１変形例を示すものである。
【０１７４】
この変形例に示されたトルク計測装置１１５は、光学センサ１１６を構成する照明光学系１１７と検出光学系１１８とを左右対称に配設し、上記光学センサ１１６をレンズ・ファイバからなる光学系で構成したものである。
【０１７５】
トルク計測装置１１５は、図示しない出力装置から出力されるレーザ光等の光線を照射光学系１１７に案内する一方、この照射光学系１１７は、送信用光ファイバ１２０、コリメータレンズ１２１および対物レンズ１２２を組み合せて構成される。
【０１７６】
また、照射光学系１１７から回転体２１の表面に焦点が合うように照射された光線の反射光は検出光学系１１８に導かれ、この検出光学系１１８で検出される。検出光学系１１８は、対物レンズ１２４、コリメータレンズ１２５および受信用光ファイバ１２６で構成される。各光ファイバ１２０，１２６はプラスチックファイバであってもよい。
【０１７７】
この場合にも、図２０に示されたトルク計測装置１１０と同等の作用効果を奏する。図２２に示すように対物レンズ１２２，１２４は、光線が通る部分を除き、その外周を削除する、いわゆる芯取りを行なうことにより、対物レンズ１２２，１２４のレンズ径を小さくすることができ、全体のコンパクト化を図ることができる。
【０１７８】
図２３は、上述のトルク計測装置の実施形態における第２変形例を示すものである。
【０１７９】
この変形例に示されたトルク計測装置１３０は、光学センサ１３１を構成する照射光学系１３２と検出光学系１３３の対物レンズの共通化を図ったものである。
【０１８０】
図２３に示すトルク計測装置１３０は、照射光学系１３２の対物レンズと検出光学系１３３の対物レンズとを各々独立して設ける代りに、１つの対物レンズ１３５で共用させたものである。照射光学系１３２と検出光学系１３３の対物レンズ１３５を共用させることにより、構成の簡素化を図ることができる。照射光学系１３２と検出光学系１３３の他の構成は、図２２に示す光学センサ１１６と異ならないので、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１８１】
図２３に示すトルク計測装置１３０においても、照射光学系１３２と検出光学系１３３のコリメータレンズ１２１，１２５のいわゆる芯取りを行なうことにより、全体をコンパクト化できる。この場合、筒状ユニットケース内に照射光学系１３２と検出光学系１３３とを組み込んでユニット化してコンパクト化させ、１つのユニットで構成できる他、図２０に示されたトルク計測装置１１０と同等の作用効果を奏することができる。
【０１８２】
以上の説明においては、トルク計測装置を一軸型コンバインドサイクル発電プラントの動力伝達軸（発電機とタービンを連結する回転軸）に適用した例を示したが、このトルク計測装置は、蒸気タービンプラントの高圧タービンと中・低圧タービンとを備えた回転軸（動力伝達軸）や、蒸気タービンプラントのボイラ給水ポンプとボイラ給水ポンプ駆動タービンを連結する動力伝達軸に適用することもできる。
【０１８３】
なお、一軸型コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン−発電機−蒸気タービンを一軸で連結した例を説明したが、発電機−蒸気タービン−ガスタービンを一軸で連結した一軸型コンバインドサイクル発電プラントにも適用できる。
【０１８４】
【発明の効果】
本発明の基礎となるトルク計測装置は、回転体の軸方向に異なる位置にそれぞれ取り付けられた１組のＭ系列反射シール等の反射手段から反射される反射光線の強度変化を雑音や外乱を排除した形で検出して回転体の回転速度や軸トルクを光学的に非接触にて精度よく正確に測定することができるものである。そして、本発明においては、回転体の軸方向に離間して取り付けた１組の反射手段とは別に、周方向に１８０°異なる位置に他の組の反射手段を取り付け、同一の光学センサによって検出されるそれぞれの組の反射手段による捩り歪み量を平均化処理して軸トルクを計測する。これにより、回転体の振れ廻り偏心に起因する測定誤差を除去することが可能であり、その際には、基本的には光学センサを追加することなく振れ廻り偏心に伴う測定誤差の補正が可能である。また、複数の光学センサで検出されたタービン出力をさらに平均化すれば、軸水平方向移動等による計測誤差を排除し、さらに計測精度を高めることができる。
【０１８５】
本発明のトルク計測装置においては、Ｍ系列反射シールを用いることにより雑音の影響を排除して回転体の回転速度や軸トルクを１％以下の測定精度で精度よく正確に測定できる。したがって、このトルク計測装置を一軸型コンバインドサイクル発電プラントや蒸気タービンプラントの回転体として動力伝達軸に適用すれば、各プラント主要構成機器の熱効率管理を高精度にかつ容易に行なうことができ、各構成機器の熱効率変化の高精度診断が可能となる。各構成機器の熱効率劣化機器の特定が可能となるので、劣化機器の補修を行なうことが容易となり、プラント熱効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク計測装置を適用した一軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成を簡略的に示す系統図。
【図２】本発明に係るトルク計測装置の第１実施形態を示す原理的な構成図。
【図３】図２のトルク計測装置に用いられる反射手段としてのＭ系列反射シールの一例を示す図。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は、コンバインドサイクル発電プラントの動力回転軸に貼着されたＭ系列シールからの反射光強度を図２に示すトルク計測装置で計測した計測データを示す図。
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は、等間隔バーコード型反射シールを用いて計測した図４と同様な計測データを示す図。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は、所定比率間隔のバーコード型反射シールを用いて計測した図４と同様な計測データを示す図。
【図７】図２に示されるトルク計測装置によって得られる回転周期の計測結果を簡略的に示すタイミングチャート。
【図８】図２のトルク計測装置で回転速度を求める方法を示す図。
【図９】図２のトルク計測装置の相関関係から得られる回転速度を示すタイミングチャート。
【図１０】図２のトルク計測装置によって求められる軸トルクを求める方法を示す図。
【図１１】図９に示された出力関数の相関関数から得られる軸トルクを示す図。
【図１２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は図２のトルク計測装置を用いて回転体の回転周期を予測するデータ。
【図１３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は回転体の反射レーザ光により得られる出力波形部にマスキングを施した場合の処理データ。
【図１４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は回転体の反射レーザ光により得られる出力波形部にマスキングを施さない場合のデータ。
【図１５】本発明に係るトルク計測装置の第２実施形態を示す構成図。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、回転体の周方向４箇所に反射シールを等間隔に設けた例で、回転体の軸振れ廻り偏心を説明した図。
【図１７】図１３に示した回転体の周方向４箇所貼着の反射シールを用いてタービン出力を計測した例を示す図。
【図１８】回転体フランジ部の周方向８箇所に反射シールを貼着して回転体１回転周期におけるタービン出力を計測した例を示す図。
【図１９】回転体胴部の周方向８箇所に反射シールを貼着して回転体１回転周期におけるタービン出力を計測した図。
【図２０】本発明に係るトルク計測装置の第３実施形態を示すもので、回転体への照射光と反射光の関係を示す系統図。
【図２１】（Ａ）および（Ｂ）は回転体への照射スポット光と反射シールのバーコードの縞方向との関係をそれぞれ示す図。
【図２２】本発明に係るトルク計測装置の第３実施形態における第１変形例を示す図。
【図２３】本発明に係るトルク計測装置の第３実施形態における第２変形例を示す図。
【符号の説明】
１０  コンバインドサイクル発電プラント
１１  ガスタービンプラント
１２  蒸気タービンプラント
１３  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１５  空気圧縮機
１６  燃焼器
１７  ガスタービン（ＧＴ）
１８  発電機
１９  煙突
２０  蒸気タービン
２１  動力伝達軸（回転体）
２３  復水器
２４  復水給水系
２５  給水ポンプ
２６  低圧ドラム
２７  高圧ドラム
３０  低圧節炭器
３１  低圧蒸発器
３２  高圧節炭器
３３，３４  高圧蒸発器
３５  過熱器
３６  脱硝装置
３７，３８，３９  ポンプ
４０  蒸気配管
４１  主蒸気管
４５  トルク計測装置
４６  出力装置
４７  光伝送手段
４８  ビーム調整装置
５０  第１の反射体
５１  第２の反射体
５２  第１の光検知装置
５３  第２の光検知装置
５４  信号処理装置
５６  レンズ
５７，５９  光ファイバ
５８  光コネクタ
６０  ビームスプリット光学
６１  レンズ
６２  ハーフミラー
６３  反射ミラー
６５  第１の照射光学系（光学センサ）
６６  第２の照射光学系（光学センサ）
６７，７０  反射ミラー
６７，７１  ハーフミラー
６９，７２  集光レンズ
７３，７４  ビームストッパ
７７  Ｍ系列反射シール
７８  バーコード領域
７９  反射率の大きな表面部分
８０  反射率の小さな溝部分
８５  トルク計測装置
８６  第１の軸振れ補正装置（光学照射センサ）
８７  第２の軸振れ補正装置（光学照射センサ）
９０  第１の補正照射光学系
９１  ビームスプリット光学系
９２  ハーフミラー
９３  反射ミラー
９５  第２の補正照射光学系
９６，９７  ハーフミラー
９８  反射ミラー
１００，１０１，１０２，１０３  検出光学系
１０４  光検知装置
１０５  上側光学センサ
１０６  下側光学センサ
１１０，１１５，１３０  トルク計測装置
１１１，１１７，１３２  照射光学系
１１２，１１８，１３３  検出光学系
１１３  光学センサ
１２０  送信用光ファイバ
１２１，１２５  コリメータレンズ
１２２，１２４，１３５  対物レンズ
１２６  受信用光ファイバ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003917387.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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