(57)【要約】【課題】動翼先端のカバーの有無に関係なく、センサにより検出された動翼の振動応答の定量的な評価が可能なタービン及びタービンの動翼振動監視方法を提供する。【解決手段】タービンは、周方向に配列された複数の動翼４を有する回転体１、回転体１を内包する静止体２、静止体２に設置されて動翼４の振動応答を計測するための第１のセンサ２１を備えている。さらに、複数の動翼４のうち少なくとも１つの動翼４の先端部に設けられ、回転体１の軸方向Ｘの少なくとも所定の範囲に延在するセンサ感知体４０と、静止体２におけるセンサ感知体４０の通過領域に対向する部分に配置された第２のセンサ２１と、第２のセンサ２１からの出力信号のうち少なくともセンサ感知体４０を検出した信号に基づいて、第１のセンサ２１の動翼４に対する軸方向Ｘの計測位置を演算する振動監視ユニット３１を備えた。【選択図】  図４
2017106408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に配列された複数の動翼を有する回転体と、前記回転体を内包する静止体と、前記静止体に設置されて前記複数の動翼の振動応答を計測するための第１のセンサとを備えたタービンにおいて、
前記複数の動翼のうち少なくとも１つの動翼の先端部に設けられ、前記回転体の軸方向の少なくとも所定の範囲に延在するセンサ感知体と、
前記静止体における前記センサ感知体の通過領域に対向する部分に配置された第２のセンサと、
前記第２のセンサからの出力信号のうち少なくとも前記センサ感知体を検出した信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する振動監視ユニットとを更に備えた
ことを特徴とするタービン。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンにおいて、
前記センサ感知体は、前記動翼の先端部における前記回転体の周方向の外縁からの前記周方向における距離が前記軸方向の位置に応じて変化するように延在する少なくとも１つの感知部で構成され、
前記振動監視ユニットは、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記動翼の前記外縁及び前記感知部を検出した信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する
ことを特徴とするタービン。
【請求項３】
請求項１に記載のタービンにおいて、
前記センサ感知体は、前記軸方向の少なくとも所定の範囲に延在する第１の感知部と、前記第１の感知部からの前記回転体の周方向における距離が前記軸方向に沿って単調に増加又は減少する第２の感知部とを備え、
前記振動監視ユニットは、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記センサ感知体の前記第１の感知部及び前記第２の感知部を検出した信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する
ことを特徴とするタービン。
【請求項４】
請求項３に記載のタービンにおいて、
前記センサ感知体は、前記第１の感知部又は前記第２の感知部からの前記周方向における距離が前記軸方向の位置によらず一定となるように延在する第３の感知部を更に備え、
前記振動監視ユニットは、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記センサ感知体の前記第３の感知部を検出した信号と前記第３の感知部からの前記周方向における距離が前記軸方向の位置によらず一定である前記第１の感知部又は前記第２の感知部を検出した信号とに基づいて前記動翼の前記回転体の回転方向に対する傾き分を補正して、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する
ことを特徴とするタービン。
【請求項５】
請求項１に記載のタービンにおいて、
前記センサ感知体は、第１の感知部を備え、
前記第１の感知部は、前記軸方向の少なくとも所定の範囲に延在する第１側部と、前記第１側部からの前記回転体の周方向における距離が前記軸方向に沿って単調に増加又は減少する第２側部とを有し、
前記振動監視ユニットは、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記センサ感知体の前記第１の感知部を検出した信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する
ことを特徴とするタービン。
【請求項６】
請求項５に記載のタービンにおいて、
前記センサ感知体は、前記第１の感知部の前記第１側部又は前記第２側部からの前記周方向における距離が前記軸方向の位置によらず一定となるように延在する第２の感知部を更に備え、
前記振動監視ユニットは、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記センサ感知体の前記第２の感知部を検出した信号と前記第２の感知部からの前記周方向における距離が前記軸方向の位置によらず一定である前記第１の感知部の前記第１側部又は前記第２側部を検出した信号とに基づいて前記動翼の前記回転体の回転方向に対する傾き分を補正して、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する
ことを特徴とするタービン。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のタービンにおいて、
前記各動翼は、翼部と、前記翼部の先端に設けられ、隣接する動翼同士を連結するカバーとを有し、
前記センサ感知体は、前記カバーの外側表面に設けられている
ことを特徴とするタービン。
【請求項８】
請求項７に記載のタービンにおいて、
前記各カバーは、前記軸方向に突出する突起部を有し、
前記第１のセンサは、前記静止体における前記突起部の通過領域に対向する部分に配置された
ことを特徴とするタービン。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のタービンにおいて、
前記各動翼は、カバーを有さない翼構造であり、
前記センサ感知体は、前記翼部の先端面に設けられている
ことを特徴とするタービン。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のタービンにおいて、
前記第１のセンサは、前記第２のセンサに代わって、前記静止体における前記センサ感知体の通過領域に対向する部分に配置され、
前記振動監視ユニットは、前記第１のセンサからの出力信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する
ことを特徴とするタービン。
【請求項１１】
周方向に配列された複数の動翼を有する回転体と、前記回転体を内包する静止体と、前記静止体に設置されて前記複数の動翼の振動応答を計測するための第１のセンサとを備えたタービンの動翼振動を監視するタービンの動翼振動監視方法において、
前記動翼の先端部に設けられて前記回転体の軸方向の少なくとも所定の範囲に延在するセンサ感知体と、前記動翼における前記回転体の周方向の外縁とを、静止体に配置した第２のセンサにより検出する工程と、
前記第２のセンサの出力信号のうち、少なくとも前記センサ感知体を検出した信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する工程とを備える
ことを特徴とするタービンの動翼振動監視方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のタービンの動翼振動監視方法において、
前記第１のセンサの計測位置を演算する工程は、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記動翼の前記外縁及び前記センサ感知体を検出した信号に基づいて行われる
ことを特徴とするタービンの動翼振動監視方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載のタービンの動翼振動監視方法において、
前記第１のセンサの計測位置を演算する工程は、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記センサ感知体を検出した信号のみに基づいて行われる
ことを特徴とするタービンの動翼振動監視方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のタービンの動翼振動監視方法において、
前記第１のセンサの計測位置を演算する工程は、前記第２のセンサからの出力信号のうち、前記センサ感知体を検出した信号のみに基づいて、前記動翼の前記回転体の回転方向に対する傾き分を補正する工程を含む
ことを特徴とするタービンの動翼振動監視方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のタービンの動翼振動監視方法において、
前記センサ感知体及び前記動翼の前記外縁を検出する工程は、前記第２のセンサに代わりに前記第１のセンサが検出し、
前記第１のセンサの計測位置を演算する工程は、前記第１のセンサからの出力信号に基づいて行われる
ことを特徴とするタービンの動翼振動監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンや蒸気タービン等の動翼を有するタービン及びそのタービンの動翼振動監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンやガスタービン等のタービンは、ケーシング内に、動翼が組み込まれたロータを備えている。タービンでは、ロータの周方向に配列された複数の動翼とケーシングの周方向に配列された複数の静翼とで段落が構成されており、複数の段落がロータの軸方向に並設されている。
【０００３】
蒸気タービンの場合、複数の段落の動翼のうち、下流側・低圧側に位置する段落群（以下、最終翼群という）は、タービン全体の出力に与える影響が大きいので、健全に動作するよう管理される必要がある。最終翼群の動翼は、上流側・高圧側に位置する段落群よりも翼長が長く、翼の剛性が低いので、励振されると、その分、振動変位が大きくなりやすい。また、最終翼群の動翼は、その下流側に設けられた排気室の真空度や圧力等の変化を受けて、流れの乱れが生じると、翼が励振されやすい性質がある。
【０００４】
以上のことから、最終翼群の動翼に対して運転中の振動特性をモニタリングし、動翼の余寿命評価や危険の感知を行う場合がある。このモニタリングでは、特に長期監視の場合、動翼近傍のケーシングやダイヤフラム等の静止体に非接触センサ（以下、センサという）を設置する手法がとられる場合がある。このセンサは、動翼がセンサ前を通過する際に動翼とセンサの間に生じる光の反射率や磁場等の変化を感知することで、動翼の通過タイミングや動翼とセンサ間のクリアランス、動翼の振動変位等（以下、まとめて応答という）を計測するものである。
【０００５】
このセンサは、動翼の半径方向外側に配置されることが多い。この場合、センサは動翼先端部の通過を感知することで応答を得る。前記配置のセンサによる計測では、動翼が隣接する動翼間で連結されない翼構造の場合に、動翼通過の感知が容易になる。しかし、蒸気タービンの最終翼群では、動翼の剛性確保や性能向上のために、翼先端に備えたカバーによって隣接する動翼同士を連結するものもある。その中でも、特に、全動翼が一体連結される全周連結翼構造の場合には、全翼のカバーが周方向に連なるので、センサによる動翼通過の感知が難しくなりやすい。センサは、各カバーの一部突出した端部や、隣接するカバー間に存在する微小な間隙を感知することで、各動翼の通過を計測できるが、この感知可能な範囲は、翼先端部の断面形状全体で感知可能な翼構造に比べると狭くなる。
【０００６】
単独翼構造の動翼の振動応答を監視する方法として、動翼振動量の検出精度を向上させるために、動翼の半径方向外側に位置するケーシングに設置されたセンサが動翼の反射光を受光した際の出力に基づき、センサと動翼との相対的な位置関係を検出すると共に、そのセンサの出力値に基づき動翼の振動量を検出し、検出された振動量が、検出されたセンサと動翼との相対的な位置関係に応じて予め設定された翼振動制限値を超えているか否かを判定することで、翼振動応答を監視するものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
カバーを備えた動翼の振動応答を監視する方法として、動翼の振動モードを特定するために、動翼のカバーの外側表面に近接するようにセンサを設置すると共にカバーの外側表面に複数のトリガーパターンを配置し、それらのトリガーパターンをセンサに感知させるものが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１３７０１８号公報
【特許文献２】ＵＳ２０１３／００７８０９４  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記センサは、単独翼構造の動翼が同じ振動モードで励振されていても、動翼に対する軸方向の計測位置、例えば、動翼の前縁部や後縁部、軸方向中央部に応じて異なる応答を検出する。また、動翼が隣接する動翼同士を連結するカバーを備える場合、カバーの外形が複雑なので、動翼が同じ振動モードで励振されていても、センサはカバーに対する軸方向の計測位置に応じて異なる応答を検出する。このため、動翼の振動応答のモニタリングでは、センサの計測位置毎に対応した異なる評価基準を適用しなくては、動翼の振動応答の定量的な評価を高精度に行うことはできない。
【００１０】
ところで、蒸気タービンの運転中には、動翼が組み込まれたロータとセンサが設置された静止体との間に熱伸び差が生じるので、センサと動翼とのロータ軸方向における相対的な位置関係（以下、センサと動翼の相対位置という）が変化する。このことによりセンサの動翼に対する計測位置が不明となると、動翼の振動応答の定量的な評価を行うことができなくなる。
【００１１】
上記した特許文献１に記載の動翼の振動応答の監視方法においては、単独翼構造、つまりカバーを有さない動翼を対象としており、動翼先端部の周方向の厚みの軸方向における変化をセンサが感知することで、センサと動翼との相対位置を計測している。しかし、カバーを備えた全周連結翼構造の動翼を対象とした場合には、センサはカバーの存在により動翼先端部の周方向の厚みを感知できない。また、カバーを有さない動翼を対象としても、翼先端部の周方向の厚みの変化が乏しい場合には、センサと動翼の相対位置が変化してもセンサの応答の変化が乏しいので、前記相対位置を計測することは難しい。
【００１２】
また、上記した特許文献２に記載の動翼の振動応答の監視方法においては、カバーを備えた全周連結翼構造の動翼を対象として振動モードを特定することを目的としている。しかし、ロータと静止体の間に生じた熱伸び差等の影響によるセンサと動翼の相対位置の変化を計測することについての言及はない。つまり、この監視方法では、センサの動翼に対する計測位置のずれを想定しておらず、動翼の振動応答の定量的な評価を行うことは困難であると考えられる。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、動翼先端のカバーの有無に関係なく、センサにより計測された動翼の振動応答の定量的な評価が可能なタービン及びタービンの動翼振動監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、周方向に配列された複数の動翼を有する回転体と、前記回転体を内包する静止体と、前記静止体に設置されて前記複数の動翼の振動応答を計測するための第１のセンサとを備えたタービンにおいて、前記複数の動翼のうち少なくとも１つの動翼の先端部に設けられ、前記回転体の軸方向の少なくとも所定の範囲に延在するセンサ感知体と、前記静止体における前記センサ感知体の通過領域に対向する部分に配置された第２のセンサと、前記第２のセンサからの出力信号のうち少なくとも前記センサ感知体を検出した信号に基づいて、前記第１のセンサの前記動翼に対する前記軸方向の計測位置を演算する振動監視ユニットとを更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、動翼の先端部において軸方向の所定の範囲に延在するセンサ感知体を設けると共にこのセンサ感知体を検出する第２のセンサを静止体に設置したので、動翼先端のカバーの有無に関係なく、センサ感知体を検出した第２のセンサの出力信号に基づいて、動翼の振動応答を計測する第１のセンサの動翼に対する軸方向の計測位置を特定できる。そのため、計測された動翼の振動応答の評価の際に、特定した第１のセンサの計測位置を考慮することで、動翼の振動応答の定量的な評価が可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１の実施の形態を適用した蒸気タービンの要部構造を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼列の全周連結構造の一部を示す斜視図である。
【図３】本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成するセンサの設置位置を示す概略図である。
【図４】本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図である。
【図５】本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼振動監視システムを示すブロック図である。
【図６】図４に示す本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体をセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図である。
【図７】本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。
【図８】本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼振動監視システムの演算方法の一例を示すフローチャート図である。
【図９】本発明のタービンの第２の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図である。
【図１０】図９に示す本発明のタービンの第２の実施の形態の一部を構成するカバーの突起部を第１のセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明のタービンの第３の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図である。
【図１２】図１１に示す本発明のタービンの第３の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体をセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図である。
【図１３】本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第３の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。
【図１４】本発明のタービンの第４の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図である。
【図１５】本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第４の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。
【図１６】本発明のタービンの第５の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図であり、動翼の捩れ時におけるセンサの通過ラインに対するセンサ感知体の相対位置の変位を示す説明図である。
【図１７】本発明のタービンの第６の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図であり、動翼の捩れ時におけるセンサの通過ラインに対するセンサ感知体の相対位置の変位を示す説明図である。
【図１８】本発明のタービンの第７の実施の形態の一部を構成する動翼及びセンサ感知体を示す平面図である。
【図１９】図１８に示す本発明のタービンの第７の実施の形態の一部を構成する動翼及びセンサ感知体をセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図である。
【図２０】本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第７の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、ここでは、本発明を蒸気タービンに適用した例を説明するが、本発明はガスタービン等の各種タービンに適用可能である。
［第１の実施の形態］
まず、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１の実施の形態を適用した蒸気タービンの主要構成を図１乃至図３を用いて説明する。図１は本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１の実施の形態を適用した蒸気タービンの要部構造を示す概略縦断面図、図２は本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼列の全周連結構造の一部を示す斜視図、図３は本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成するセンサの設置位置を示す概略図である。図１乃至３中、矢印Ｘ、矢印Ｒ、矢印Ｃは、それぞれ回転体の軸方向、半径方向、回転方向又は周方向を示している。なお、図３以降の図中に示す矢印Ｘ、矢印Ｒ、矢印Ｃもそれぞれ、図１乃至図３に示す方向と同じ方向を示すものである。
【００１８】
図１において、蒸気タービンは、回転体１と、回転体１を内包する静止体２とで構成されている。回転体１は、タービンロータ３と、タービンロータ３の外周に周方向Ｃに配列された複数の動翼４とを備えている。静止体２は、タービンロータ３を内包すると共に作動流体である蒸気の流路を画成するケーシング５と、蒸気流れＡの上流側で動翼４に対向するようにケーシング５の内周側に周方向Ｃに配列された複数のノズル６とを備えている。ケーシング５の内周には、環状のノズルダイヤフラム外輪７が固定されており、このノズルダイヤフラム外輪７を介してノズル６がケーシング５に保持されている。複数のノズル６の内周側先端には、環状のノズルダイヤフラム内輪８が設けられており、ノズルダイヤフラム内輪８は蒸気の流路の内周壁の一部を形成している。ノズルダイヤフラム外輪７及びノズルダイヤフラム内輪８も静止体２の構成の一部である。
【００１９】
各動翼４は、図１及び図２に示すように、半径方向Ｒに延在する翼部１１と、翼部１１の半径方向Ｒの外側端部（先端部）に翼部１１と一体に形成されたカバー１２とを有している。各カバー１２は、例えば、幅（軸方向の長さ）が略一定の本体部１３と、本体部１３の回転方向Ｃの前側端部（図２の上側端部）に設けられた、接触面１４ａを含む凸状の第１連結部１４とを有している。本体部１３の回転方向Ｃの後側端部（図２の下側端部）には、接触面１５ａを含む凹状の第２連結部１５が形成されている。これらのカバー１２は、接触面１４ａ、１５ａを介して隣接するカバー１２と接触することで互いが連結されるように構成されている。
【００２０】
つまり、これら複数の動翼４に対しては、周方向Ｃに隣接する動翼同士を連結する構造、いわゆる全周連結翼構造が採用されている。全周連結翼構造では、回転体１の回転数上昇に伴う動翼４の翼部１１の捩り戻りやカバー１２の強制的な捩りにより、隣接するカバー１２の第１連結部１４の接触面１４ａと第２連結部１５の接触面１５ａとが接触することで、隣接する動翼同士が連結される。動翼４を強制的に捩って連結する方法では、タービンの組立直後から運転時までの全ての状態において、カバー１２の接触面１４ａ、１５ａが接触状態にある。一方、動翼４の捩り戻りにより連結する方法において、定格回転時には接触面１４ａ、１５ａが接触状態にあるが、静止時には接触面１４ａ、１５ａ間に微小な間隙がある。なお、隣接するカバー１２の第１連結部１４と第２連結部１５の嵌合部分における所定部分には、動翼４の連結手法の違いによらず、定格回転時においてギャップ部１６が存在している。
【００２１】
また、図３に示すように、動翼４のカバー１２の外側表面に対向するケーシング５（図１参照）やノズルダイヤフラム外輪７（図１参照）等の静止体２の部分には、複数のセンサ２１（図３では１つのみ図示）が周方向に間隔をあけて配置されている。各センサ２１は、各動翼４の通過、動翼４とセンサ２１の間のクリアランス、動翼４の振動変位等（以下、まとめて応答という）を非接触で検出する非接触センサであり、その応答に対応した信号を出力する。詳細は後述するが、各センサ２１の出力信号に基づいて、各動翼４の振動特性が演算される。センサ２１として、例えば、光学式や磁気式等の各種非接触センサを用いることができる。
【００２２】
ところで、蒸気タービンの運転中、回転するタービンロータ３（図１参照）と静止しているケーシング５の間には、それらの材質等の違いにより熱伸び差が生じることがある。この場合、各センサ２１の各動翼４に対する軸方向Ｘの計測位置（以下、センサ２１の計測位置という）が変位するので、センサ２１の設置位置によっては、動翼４の検出が不可能となる場合がある。したがって、運転中のタービンロータ３とケーシング５の熱伸び差を考慮して、センサ２１の設置位置が決定されている。
【００２３】
また、動翼４が同じ振動モードで励振されている場合であっても、センサ２１の計測位置に応じて異なる応答が検出される。このため、動翼４の振動応答を定量的に評価するには、センサ２１の計測位置に応じて異なる基準を適用する必要がある。つまり、タービン運転中のセンサ２１の計測位置を把握しておく必要がある。しかし、上述したように、センサ２１の計測位置は熱伸び差により運転前の位置からずれてしまう。
【００２４】
そこで、本実施の形態は、動翼４の振動応答を計測するための複数のセンサ２１で、後述のセンサ感知体４０（図４参照）を検出させることにより、センサ２１の計測位置を特定できるように構成されている。
【００２５】
次に、本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成するセンサ感知体の構造を図４を用いて説明する。
図４は本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図である。なお、図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
各カバー１２の外側表面には、それぞれセンサ感知体４０が設けられている。各センサ感知体４０は、例えば、カバー１２の軸方向Ｘの上流端から下流端（図４の左端から右端）に亘って軸方向Ｘ及び周方向Ｃに対して斜めに延在する１つの感知部、例えば溝幅が略一定の溝部で構成されている。センサ感知体４０は、軸方向Ｘ及び周方向Ｃに対して斜めに延在する第１側面４１と、第１側面４１の回転方向Ｃの後側（図４の下側）に位置し、第１側面４１に対向する第２側面４２とを有しており、カバー１２の周方向Ｃの外縁（図４の上端縁又は下端縁）からセンサ感知体４０の第１側面４１又は第２側面４２までの周方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘの位置に応じて変化するように形成されている。
【００２７】
センサ感知体４０は、動翼４の回転に伴い回転することで、各センサ２１により検出される。これら複数のセンサ感知体４０及び複数のセンサ２１は、動翼４の振動応答を監視する後述の動翼振動監視システム２０（図５参照）の一部を構成するものである。
【００２８】
次に、本発明のタービンの第１の実施の形態の動翼振動監視システムの構成を図５を用いて説明する。
図５は本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼振動監視システムを示すブロック図である。なお、図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
図５において、動翼振動監視システム２０は、前述したセンサ２１とセンサ感知体４０とで構成される計測体に加えて、センサ２１からの出力信号が入力される振動監視ユニット３１を備えており、動翼４の振動応答を定量的に評価できる監視システムである。振動監視ユニット３１は、所定の特性図等のデータ及び設定値を予め記憶する記憶部３２と、センサ２１からの出力信号に基づき、動翼４の定常状態の振動特性（例えば、振動変位、固有振動数、減衰比等）及びセンサ２１の計測位置を演算する演算器３３と、演算器３３の２つの演算結果及び記憶部３２に記憶されている所定のデータに基づいて、動翼４に作用する振動応力を演算する応答出力器３４と、応答出力器３４の演算結果と記憶部３２に記憶されている設定値との比較判断を行うアラーム・トリップ出力器３５とで構成されている。
【００３０】
記憶部３２には、演算器３３がセンサ２１の計測位置を演算するために、カバー１２の周方向Ｃの外縁形状とセンサ感知体４０の構成・形状により定まる、時間幅Ｔ１とセンサ２１の軸方向Ｘの計測位置の関係（図４参照）を示す特性図（後述の図７参照）等のデータが記憶されている。また、応答出力器３４が動翼４の振動応力を演算するために、動翼４の軸方向Ｘの計測位置毎に対応付けられた振動変位と振動応力との関係を示すデータが記憶されている。この振動変位と振動応力との関係は有限要素法（ＦＥＭ）等で予め得られたものである。さらに、動翼４の振動応答が許容範囲内か否かをアラーム・トリップ出力器３５が判断するための設定値が記憶されている。
【００３１】
演算器３３は、詳細は後述するが、センサ２１の出力信号を取り込み、出力信号に基づき動翼４の振動特性を演算し、演算結果を応答出力器３４へ出力する。さらに、センサ２１の出力信号に基づきセンサ２１の計測位置を演算し、演算結果を応答出力器３４へ出力する。
【００３２】
応答出力器３４は、記憶部３２に予め記憶されたセンサ２１の計測位置毎に対応付けられた振動変位と振動応力との関係を示すデータを参照し、演算器３３で演算された各動翼４の振動変位及びセンサ２１の計測位置に基づき、動翼４の振動応力を演算し、演算結果をアラーム・トリップ出力器３５へ出力する。
【００３３】
アラーム・トリップ出力器３５は、応答出力器３４で演算された動翼４の振動応力と記憶部３２に予め記憶した設定値とを比較することで、動翼４の振動応答が許容範囲内か否かを判断する。動翼４の振動応答が許容範囲を超えていると判断した場合には、アラーム信号又はトリップ信号をタービン制御装置（図示せず）へ出力する。
【００３４】
次に、本発明のタービンの第１の実施の形態におけるセンサの計測位置の特定方法を図４、図６及び図７を用いて説明する。
図６は図４に示す本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体をセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図、図７は本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。図６中、縦軸Ｖ１はセンサ応答を、横軸ｔは時間を示している。また、図７中、縦軸Ｔ１は図６に示すセンサ応答の所定の時間幅又は図４に示すカバーの回転方向の前端縁とセンサ感知体の第１側面との間の回転方向の距離に応じて定まる時間幅を、横軸はカバーの軸方向長さに対するセンサの軸方向の計測位置を示している。なお、図６及び図７において、図１乃至図５に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図４に示すセンサ２１が例えばラインＬ１上に沿って計測する場合、図６に示すように、動翼４のカバー１２を検出したときの波形Ｂと、検出対象物が存在しないとき、つまり隣接するカバー１２の境界部分であるギャップ部１６を検出したときの波形Ｎと、センサ感知体４０を検出したときの波形Ｍとで構成されたセンサ応答Ｖ１の波形が出力される。このセンサ応答Ｖ１のうち、波形Ｎから波形Ｂに切り換わるとき、つまり各カバー１２の回転方向Ｃの前端縁を検出したときと、波形Ｍの前端、つまり感知体４０の第１側面４１を検出したときの間の時間幅をＴ１とする。この時間幅Ｔ１は、図４に示すカバー１２の回転方向Ｃの前端縁からセンサ感知体４０の第１側面４１までの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものであり、センサ２１の軸方向Ｘの変位、例えば、ラインＬ２やＬ３上への変位に応じて変化する。なぜなら、図４に示すように、カバー１２の回転方向Ｃの前端縁形状が複雑で、かつ、センサ感知体４０が軸方向Ｘ及び周方向Ｃに対して斜めに延在するので、カバー１２の回転方向Ｃの前端縁からセンサ感知体４０の第１側面４１までの回転方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘの位置に応じて変化するからである。なお、図４において、カバー１２の回転方向Ｃの前端縁からセンサ感知体４０の第１側面４１までの回転方向Ｃにおける距離が図６に示す応答波形の時間幅Ｔ１と対応関係にあることを表すために、便宜上、この距離をＴ１で表している。
【００３６】
したがって、図６に示すセンサ応答Ｖ１の時間幅Ｔ１は、センサ２１の計測位置に応じて、図７に示す特性図のように変化する。例えば、静止時に図４に示すラインＬ１上に位置していたセンサ２１が、過渡時に生じた回転体１と静止体２間の熱伸び差により、ラインＬ１より軸方向Ｘの上流側のラインＬ２上に変位した場合、検出される時間幅Ｔ１は、図７に示す特性図の点αから左側の点βまで変化し、ラインＬ１上の時間幅Ｔ１よりも大きくなる。また、過渡時にラインＬ２上に変位していたセンサ２１が定常運転時に、図４に示すラインＬ２より下流側でラインＬ１より上流側のラインＬ３上に変位した場合、検出される時間幅Ｔ１は、図７に示す特性図の点βから右側の点γまで変化し、ラインＬ２上の時間幅Ｔ１よりも大きくなる。つまり、時間幅Ｔ１を検出することで、センサ２１の計測位置を特定することができる。
【００３７】
そこで、カバー１２の回転方向Ｃの前端縁からセンサ感知体４０までの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる、時間幅Ｔ１とセンサ２１の軸方向Ｘの計測位置との関係を示すデータ、例えば、図７に示す特性図を記憶部３２に予め記憶しておく。センサ２１が検出した応答波形の時間幅Ｔ１に対して予め記憶した図７に示す特性図を参照することで、センサ２１の計測位置の特定が可能となる。この特性図は、例えば、カバー１２及びセンサ感知体４０の設計形状から設定することができる。
【００３８】
なお、図６に示す時間幅Ｔ１は計測時の回転数に応じて変化するので、センサ２１の計測時の回転数に応じて検出された時間幅Ｔ１を補正する。また、本実施の形態においては、検出された時間幅Ｔ１に対して、センサ２１の計測位置として、複数の候補が存在する場合がある。そのため、センサ２１の応答波形の時間幅Ｔ１を計測開始時から継続的に検出しておき、時間幅Ｔ１の変動を追跡することで、センサ２１の計測位置を複数の候補から確実に特定する。
【００３９】
次に、本発明のタービンの第１の実施の形態における動翼振動監視方法を図４乃至図７及び図８に示すフローチャート図を用いて説明する。
図８は本発明のタービンの第１の実施の形態の一部を構成する動翼振動監視システムの演算方法の一例を示すフローチャート図である。なお、図８において、図１乃至図７に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
先ず、蒸気タービンの静止時において、各センサ２１の動翼４に対する軸方向Ｘの相対的な位置を予め把握しておく。センサ２１は、例えば、初期時に図４に示すラインＬ１上に配置されている。蒸気タービンが稼動すると、各センサ２１はそれぞれ、回転する動翼４及びセンサ感知体４０を検出し、その検出信号を動翼振動監視システム２０の振動監視ユニット３１（図５参照）へ出力する。センサ２１の検出信号は、蒸気タービンの運転中、振動監視ユニット３１へ常時出力される。
【００４１】
このとき、振動監視ユニット３１では、図８に示すように、演算器３３（図５参照）が各センサ２１からの出力信号（図６参照）を取り込む（ステップＳ１０）。演算器３３は、取り込んだ出力信号に基づいて、各動翼４の振動特性を演算し（ステップＳ２０）、演算結果を応答出力器３４（図５参照）へ出力する。
【００４２】
動翼４の振動特性の算出方法の一例として、従来技術と同様な手法を用いることが可能である。具体的には、先ず、振動が発生せず動翼４が正規位置にあるとみなせる基準回転数での回転中に、動翼４の通過をセンサ２１で検出する。次に、計測回転数での回転中に、振動により変位した動翼４の通過をセンサ２１で検出する。次いで、ある基準点を始点として、基準回転数での検出波形と計測回転数での検出波形を比較する。ただし、基準回転数と計測回転数の差分を補正した状態で比較する。比較した検出波形のずれに基づいて、動翼４の振動変位や振動振幅、振動周波数、減衰比等の振動特性を得ることができる。
【００４３】
また、演算器３３は、動翼４の振動特性の演算と同時に又はその演算の前後に、センサ２１からの出力信号に基づいてセンサ２１の計測位置を演算し（ステップＳ３０）、演算結果を応答出力器３４へ出力する。具体的には、先ず、センサ２１が出力した応答波形（図６参照）から時間幅Ｔ１を求める。次に、記憶部３２（図５参照）に予め記憶した図７に示す特性図を参照して、応答波形の時間幅Ｔ１に対応するセンサ２１の計測位置を特定する。
【００４４】
なお、センサ２１の応答波形の時間幅Ｔ１は計測時の回転数によっても変化するので、計測時の計測回転数に応じて時間幅Ｔ１を補正してセンサ２１の計測位置を特定する。また、本実施の形態において、図７に示す特性図は、時間幅Ｔ１に対して、センサ２１の計測位置として複数の候補が存在する場合がある。そのため、振動監視ユニット３１は、始動時から継続的に時間幅Ｔ１を計測し、時間幅Ｔ１の変動を追跡することで、センサ２１の計測位置を特定する。
【００４５】
次に、振動監視ユニット３１の応答出力器３４は、記憶部３２に予め記憶された計測位置毎に対応付けられた振動変位と振動応力との関係を参照し、演算器３３で演算された動翼４の振動変位及びセンサ２１の計測位置に基づき、動翼４に生じる振動応力を演算する（ステップＳ４０）。その演算結果をアラーム・トリップ出力器３５（図５参照）へ出力する。
【００４６】
アラーム・トリップ出力器３５は、応答出力器３４の演算結果に基づいて、動翼４の振動応答が許容範囲内か否かを判断する（ステップＳ５０）。具体的には、応答出力器３４で演算した動翼４の振動応力が記憶部３２に予め記憶した設定値を下回っているか否かで判断する。
【００４７】
ステップＳ５０において、少なくとも１つの動翼４の振動応力が設定値以上であると判断した場合（ＮＯの場合）には、アラーム信号又はトリップ信号をタービン制御装置（図示せず）へ出力する（ステップＳ６０）。これにより、タービン制御装置が警報器（図示せず）に警報を出力させるか、又は、タービンを緊急停止させる。一方、ステップＳ５０において、すべての動翼４の振動応力が設定値を下回ったと判断した場合（ＹＥＳの場合）には、リターンしてステップＳ１０からステップＳ５０の手順を順に継続する。つまり、動翼振動監視システム２０（図５参照）は、動翼４の振動応答の監視を継続する。
【００４８】
このように、動翼振動監視システム２０は、動翼４のカバー１２の外側表面に設けたセンサ感知体４０を静止体２に設置したセンサ２１で検出することで、センサ２１の計測位置を特定している。また、特定したセンサ２１の計測位置に基づき動翼４の振動応答の高精度の定量的な評価を行い、動翼振動を監視している。したがって、動翼４の破損を防止でき、蒸気タービンの運転安全性の向上を図ることができる。
【００４９】
上述したように、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１の実施の形態によれば、動翼４のカバー１２の外側表面に軸方向Ｘの所定の範囲に延在するセンサ感知体４０を設けると共にそのセンサ感知体４０を検出するセンサ２１を静止体２に設置したので、翼部１１の先端にカバー１２を備えている場合でも、センサ感知体４０を検出したセンサ２１の出力信号に基づいて、センサ２１の動翼４に対する軸方向Ｘの計測位置を特定できる。そのため、計測された動翼４の振動応答の評価の際に、特定されたセンサ２１の計測位置を考慮することで、動翼４の振動応答の高精度の定量的な評価が可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、センサ感知体４０を、動翼４の先端部における周方向Ｃの外縁からの周方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘの位置に応じて変化するように延在する１つの感知部で構成しているので、センサ感知体の構成が簡易である。
【００５１】
さらに、本実施の形態によれば、動翼４の振動応答を計測するためのセンサ２１がセンサ感知体４０を検出するためのセンサを兼ねているので、これら２種類のセンサを別個に設置する場合よりも部品点数を削減することができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第２の実施の形態を図９及び図１０を用いて説明する。
図９は本発明のタービンの第２の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図、図１０は図９に示す本発明のタービンの第２の実施の形態の一部を構成するカバーの突起部を第１のセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図である。図１０中、縦軸Ｖ２はセンサ応答を、横軸ｔは時間を示している。なお、図９及び図１０において、図１乃至図８に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
図９に示す本発明のタービンの第２の実施の形態は、第１の実施の形態が軸方向Ｘの長さ（幅）が略一定のカバー１２を備えた動翼４の振動応答を監視するものであるのに対して（図４参照）、軸方向Ｘに突出する突起部１８を有するカバー１２Ａを備えた動翼４Ａの振動応答を監視するものである。
【００５４】
具体的には、各動翼４Ａのカバー１２Ａは、幅（軸方向Ｘの長さ）が周方向Ｃで異なる本体部１３Ａと、本体部１３Ａの周方向Ｃの他方側端部（図９の下側端部）に設けられ、接触面１５ｂを含む凸状の第２連結部１５Ａと、本体部１３Ａの周方向Ｃの他方側端部から軸方向Ｘに突出する突起部１８とを備えている。本体部１３Ａの周方向Ｃの一方側端部（図９の上側端部）には、接触面１４ｂを含む凹状の第１連結部１４Ａが形成されている。これらのカバー１２Ａは、第１の実施の形態のカバー１２と同様に、接触面１４ｂ、１５ｂを介して隣接するカバー１２Ａと接触することで互いが連結されるように構成されている。カバー１２Ａの本体部１３Ａには、第１の実施の形態と同様に、センサ感知体４０が設けられている。
【００５５】
本実施の形態においては、第１の実施の形態とは異なり、第１のセンサ２１Ａと第２のセンサ２２の２種類のセンサが配置されている。第１のセンサ２１Ａは、カバー１２Ａの突起部１８の通過領域に対向する静止体２の部分、例えばラインＬ４上に複数配置されており、各動翼４Ａ（各カバー１２Ａ）の通過を検出するものである。ラインＬ４は、カバー１２Ａの本体部１３Ａが存在しないラインである。一方、第２のセンサ２２は、センサ感知体４０の通過領域に対向する静止体２の部分、例えばラインＬ５上に少なくとも１つ配置されており、センサ感知体４０を検出するものである。つまり、動翼４Ａの振動応答を計測するための第１のセンサ２１Ａと、第１のセンサ２１Ａの計測位置を特定するための第２のセンサ２２とを別個に設けるものである。なお、第１のセンサ２１Ａの計測位置を特定するために、第１のセンサ２１Ａと第２のセンサ２２の軸方向Ｘの相対的な位置関係、つまり、図９に示すセンサ間隔Ｄを予め把握し、このセンサ間隔Ｄを記憶部３２（図５参照）に予め記憶させておく。
【００５６】
このように配置された第１のセンサ２１Ａのセンサ応答Ｖ２は、図１０に示すように、カバー１２Ａの突起部１８を検出したときの波形Ｂ１と、検出対象物が存在しないときの波形Ｎ１とで構成される。本実施の形態においては、突起部１８を利用して各動翼４Ａの通過を検出するので、第１の実施の形態のように隣接するカバー１２のギャップ部１６等の小さい間隙を利用して各動翼４Ａの通過を検出する場合と比べて、各動翼４Ａの通過の検出が容易となる。一方、第２のセンサ２２のセンサ応答は、第１の実施形態のセンサ２１のセンサ応答Ｖ１（図６参照）と同様なものとなる。
【００５７】
本実施の形態において、振動監視ユニット３１（図５参照）は、第１のセンサ２１Ａからの出力信号（図１０参照）を取り込み、この出力信号に基づいて動翼４Ａの振動特性を演算する（図８のステップＳ２０）。上述したように、第１のセンサ２１Ａの出力信号から動翼４Ａの通過を容易に検出できるので、動翼４Ａの通過の検出困難による振動特性の演算不能を回避することができる。
【００５８】
また、振動監視ユニット３１は、第２のセンサ２２からの出力信号を取り込み、この出力信号に基づいて第１のセンサ２１Ａの計測位置を演算する（図８のステップＳ３０）。具体的には、第１の実施の形態の特定方法と同様に、第２のセンサ２２からの出力信号に基づき、第２のセンサ２２の動翼４Ａに対する軸方向Ｘの相対的な位置を演算する。この演算結果に対して、記憶部３２に予め記憶されていたセンサ間隔Ｄを考慮して、第１のセンサ２１Ａの計測位置を特定する。
【００５９】
その後の振動監視ユニット３１の演算手順は、第１の実施の形態の監視方法の場合と同様である。すなわち、振動監視ユニット３１は、演算結果の動翼４Ａの振動特性及び第１のセンサ２１Ａの計測位置に基づいて動翼４Ａの振動応答を定量的に評価して動翼振動の監視を行う（図８のステップＳ４０〜ステップＳ６０）。
【００６０】
上述した本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態の動翼４のカバー１２と形状が異なるカバー１２Ａを備える動翼４Ａの振動応答を監視する場合でも、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
［第３の実施の形態］
次に、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第３の実施の形態を図１１乃至図１３を用いて説明する。
図１１は本発明のタービンの第３の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図、図１２は図１１に示す本発明のタービンの第３の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体をセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図、図１３は本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第３の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。図１２中、縦軸Ｖ３はセンサ応答を、横軸ｔは時間を示している。また、図１３中、縦軸Ｔ２は図１２に示すセンサ応答における所定の時間幅又は図１１に示すセンサ感知体の２つの感知部間の回転方向の距離に応じて定まる時間幅を、横軸はカバーの軸方向長さに対するセンサの軸方向の計測位置を示している。なお、図１１乃至図１３において、図１乃至図１０に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
図１１に示す本発明のタービンの第３の実施の形態は、以下の点において第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態はセンサ感知体４０を１つの感知部（溝部）で構成し、カバー１２の外縁を検出した信号とセンサ感知体４０を検出した信号とに基づいてセンサ２１の計測位置を演算するものである。それに対して、本実施の形態は、センサ感知体４０Ｂを２つの感知部４４、４５で構成し、センサ感知体４０Ｂ（２つの感知部４４、４５）を検出した信号のみに基づいて、センサ２１の計測位置の演算を可能とするものである。
【００６３】
具体的には、センサ感知体４０Ｂは、カバー１２の軸方向Ｘの上流端から下流端（図１１の左端から右端）に亘って軸方向Ｘに対して平行に延在する第１の感知部４４と、第１の感知部４４より回転方向Ｃの後側（図１１の下側）に配置され、第１の感知部４４に対して斜めに延在する第２の感知部４５とで構成されている。第１の感知部４４及び第２の感知部４５は、例えば、それぞれ溝幅が略一定の溝部であり、第１側面４４ａ、４５ａと、第１側面４４ａ、４５ａの回転方向Ｃの後側に位置し、第１側面４４ａ、４５ａに対向する第２側面４４ｂ、４５ｂとを有している。つまり、センサ感知体４０Ｂは、第１の感知部４４の第１側面４４ａ又は第２側面４４ｂから第２の感知部４５の第１側面４５ａ又は第２側面４５ｂまでの回転方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘに沿って単調に増加又は減少するように形成されている。
【００６４】
動翼４のカバー１２及びセンサ感知体４０Ｂをセンサ２１が検出する場合、センサ応答Ｖ３は、図１２に示すように、カバー１２を検出したときの波形Ｂと、ギャップ部１６等の隣接するカバー１２の境界部分の波形Ｎと、センサ感知体４０Ｂの第１の感知部４４を検出したときの波形Ｍ１と、第２の感知部４５を検出したときの波形Ｍ２とで構成される。このセンサ応答Ｖ３のうち、第１の感知部４４の第１側面４４ａを検出した波形Ｍ１の前端と第２の感知部４５の第１側面４５ａを検出した波形Ｍ２の前端の間の時間幅をＴ２とする。
【００６５】
この時間幅Ｔ２は、図１１に示す第１の感知部４４の第１側面４４ａから第２の感知部４５の第１側面４５ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものである。第１の感知部４４に対して第２の感知部４５が斜めに延在しているので、時間幅Ｔ２は、図１３に示す特性図のように、カバー１２の軸方向Ｘの上流側から下流側（図１１の左側から右側）に向かって単調に減少する。つまり、時間幅Ｔ２がセンサ２１の軸方向Ｘの計測位置毎に１対１に対応して異なる値となる。したがって、センサ２１の出力波形から得られる時間幅Ｔ２に基づきセンサ２１の計測位置を確実に特定することができる。例えば、静止時に図１１に示すラインＬ１上に位置していたセンサ２１が、過渡時にラインＬ２上に変位し、その後、定常運転時にラインＬ３に変位した場合、検出される時間幅Ｔ２のうち、過渡時の時間幅Ｔ２（図１３の点β）が最も長くなり、定常運転時の時間幅Ｔ２（図１３の点γ）は、運転開始直後（静止時と略同じ）の時間幅Ｔ２（図１３の点α）よりも長く、過渡時の時間幅Ｔ２よりも短くなる。なお、図１１において、第１の感知部４４の第１側面４４ａから第２の感知部４５の第１側面４５ａまでの回転方向Ｃにおける距離が図１２に示す応答波形の時間幅Ｔ２と対応関係にあることを表すために、便宜上、この距離をＴ２で表している。
【００６６】
本実施の形態においては、感知体４０Ｂの第１の感知部４４から第２の感知部４５までの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる、時間幅Ｔ２とセンサ２１の軸方向Ｘの計測位置との関係、例えば、図１３に示す特性図を予め記憶部３２に記憶しておく。センサ２１の計測位置の演算は、センサ２１が検出した応答波形の時間幅Ｔ２に対して、記憶部３２に記憶された上記特性図等の時間幅Ｔ２とセンサの軸方向の計測位置との関係を参照することで行われる。なお、センサ２１の計測位置の特定方法以外の監視方法については、上述した第１の実施の形態の場合と同様である。
【００６７】
本実施の形態においては、センサ２１の出力波形のうち、センサ感知体４０Ｂを検出した信号Ｍ１及びＭ２のみに基づいて時間幅Ｔ２が規定されている。したがって、振動監視ユニット３１（図５参照）は、第１の実施の形態の場合と異なり、カバー１２の外縁を検出した信号を用いることなく、センサ感知体４０Ｂを検出した信号のみに基づいてセンサ２１の計測位置の演算が可能となる。センサ２１によるカバー１２の外縁の検出は、ギャップ部１６や接触面等の隣接するカバー１２の境界部分の小さな形状変化を利用するものなので、困難な場合がある。それに対して、センサ感知体４０Ｂの第１の感知部４４及び第２の感知部４５がそれぞれセンサ２１に感知可能に形成された溝部であるので、センサ感知体４０Ｂの検出は、カバー１２の外縁の場合よりも容易である。したがって、第１の実施の形態の場合よりも、センサ２１の計測位置を確実に演算できる。
【００６８】
また、本実施の形態においては、第２の感知部４５が第１の感知部４４に対して斜めに延在しているので、第１の感知部４４から第２の感知部４５までの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅Ｔ２がセンサ２１の計測位置毎に１対１に対応して異なる値となる。第１の実施の形態では、時間幅Ｔ１に対してセンサ２１の計測位置が必ずしも１対１に対応していないので、時間幅Ｔ１の変動を蒸気タービンの運転中に継続して追跡する必要があった。それに対して、本実施の形態では、検出した時間幅Ｔ２によりセンサ２１の計測位置を確実に特定できるので、振動監視ユニット３１を必要に応じて稼動させて振動応答の評価を行い、動翼振動を監視することも可能である。
【００６９】
上述した本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第３の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００７０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第４の実施の形態を図１４及び図１５を用いて説明する。
図１４は本発明のタービンの第４の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図、図１５は本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第４の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。図１５中、縦軸Ｔ３は図６に示す応答波形における所定の時間幅又は図１４に示すセンサ感知体の回転方向の距離に応じて定まる時間幅を、横軸はカバーの軸方向長さに対するセンサの軸方向の計測位置を示している。なお、図１４及び図１５において、図１乃至図１３に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１４に示す本発明のタービンの第４の実施の形態は、以下の点において第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態は、センサ感知体４０を１つの感知部（溝部）で構成し、カバー１２の外縁を検出した信号とセンサ感知体４０を検出した信号とに基づいてセンサ２１の計測位置を演算するものである。それに対して本実施の形態は、センサ感知体４０Ｃを幅が軸方向Ｘで変動する１つの感知部（溝部）で構成し、センサ感知体４０Ｃを検出した信号のみに基づいて、センサ２１の計測位置の演算を可能とするものである。
【００７２】
具体的には、センサ感知体４０Ｃは、幅が軸方向Ｘの一方側に向かって単調に増加又は減少するように延在する１つの感知部で構成されている。センサ感知体４０Ｃは、例えば溝部であり、軸方向Ｘに対して回転方向Ｃの前側（図１４の上側）に傾斜するように延在する第１側面４１Ｃと、第１側面４１Ｃの回転方向Ｃの後側（図１４の下側）に位置し、第１側面４１Ｃに対して回転方向Ｃの後側に傾斜するように延在する第２側面４２Ｃとを有している。つまり、センサ感知体４０Ｃは、第１側面４１Ｃから第２側面４２Ｃまでの回転方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘに沿って単調に増加又は減少するように形成されている。
【００７３】
センサ感知体４０Ｃ及び動翼４のカバー１２をセンサ２１が検出すると、第１の実施の形態と同様なセンサ応答Ｖ１の波形が出力される（図６参照）。本実施の形態においては、このセンサ応答Ｖ１のうち、センサ感知体４０Ｃの第１側面４１Ｃを検出した波形Ｍの前端と、センサ感知体４０Ｃの第２側面４２Ｃを検出した波形Ｍの後端との間の時間幅をＴ３とする。この時間幅Ｔ３は、図１４に示すセンサ感知体４０Ｃの第１側面４１Ｃから第２側面４２Ｃまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものである。センサ感知体４０Ｃの幅が軸方向Ｘの上流側から下流側（図１４の左側から右側）に向かって単調に増加するので、時間幅Ｔ３は、図１５に示す特性図のように、カバー１２の軸方向Ｘの上流側から下流側に向かって単調に増加する。つまり、時間幅Ｔ３がセンサ２１の軸方向Ｘの計測位置毎に１対１に対応して異なる値となる。したがって、センサ２１の出力波形から得られる時間幅Ｔ３に基づきセンサ２１の計測位置を確実に特定することができる。なお、図１４において、センサ感知体４０Ｃの第１側面４１Ｃから第２側面４２Ｃまでの回転方向Ｃにおける距離が図６に示す応答波形の時間幅Ｔ３と対応関係にあることを表すために、便宜上、この距離をＴ３で表している。
【００７４】
本実施の形態においては、センサ感知体４０Ｃの第１側面４１Ｃから第２側面４２Ｃまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる、時間幅Ｔ３とセンサ２１の軸方向Ｘの計測位置との関係、例えば、図１５に示す特性図を予め記憶部３２に記憶しておく。センサ２１の計測位置の演算は、センサ２１が検出した応答波形の時間幅Ｔ３に対して、記憶部３２に記憶された上記特性図等の時間幅Ｔ３とセンサの軸方向の計測位置との関係を参照することで行われる。なお、センサ２１の計測位置の特定方法以外の監視方法については、上述した第１の実施の形態の場合と同様である。
【００７５】
本実施形態においては、センサ２１の出力波形のうち、センサ感知体４０Ｃを検出した信号Ｍのみに基づいて時間幅Ｔ３が規定されている。したがって、振動監視ユニット３１（図５参照）は、第１の実施の形態の場合と異なり、カバー１２の外縁を検出した信号を用いることなく、センサ感知体４０Ｃを検出した信号のみに基づいて、センサ２１の計測位置の演算が可能となる。センサ感知体４０Ｃの検出は、カバー１２の外縁の場合よりも容易なので、第１の実施の形態の場合よりも、センサ２１の計測位置を確実に演算することができる。
【００７６】
また、本実施形態においては、センサ感知体４０Ｃを、その溝幅が軸方向Ｘの一方側に向かって単調に増加又は縮小するように形成したので、センサ感知体４０Ｃの第１側面４１Ｃから第２側面４２Ｃまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅Ｔ３がセンサ２１の計測位置毎が１対１に対応して異なる値となる。したがって、検出した時間幅Ｔ３によりセンサ２１の計測位置を確実に特定することができるので、時間幅Ｔ３を常時検出する必要がなく、振動監視ユニット３１を必要に応じて稼動させて動翼４の振動応答の評価を行い、動翼振動を監視することができる。
【００７７】
上述した本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第４の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、センサ感知体４０Ｃを１つの感知部のみで構成したので、２つの感知部４４、４５によりセンサ感知体４０Ｂを構成した第３の実施の形態と比較して、センサ感知体の製作工数を低減することができる。
【００７９】
［第５の実施の形態］
次に、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第５の実施の形態を図１６を用いて説明する。
図１６は本発明のタービンの第５の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図であり、動翼の捩れ時におけるセンサの通過ラインに対するセンサ感知体の相対位置の変位を示す説明図である。なお、図１６において、図１乃至図１５に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１６に示す本発明のタービンの第５の実施の形態は、以下の点において第３の実施の形態と異なる。第３の実施の形態は、センサ感知体４０Ｂを２つの感知部４４、４５で構成し、センサ感知体４０Ｂを検出した信号のみに基づいて、センサ２１の計測位置の演算を行うものである（図１１参照）。それに対して、本実施の形態は、センサ感知体４０Ｄを、第３の実施の形態と同様な形状の２つの感知部４４、４５と追加した感知部４６の３つの感知部で構成し、動翼４が捩れてカバー１２が回転方向Ｃに対して傾いた場合であっても、追加した感知部４６を検出した信号に基づいてカバー１２の傾き分を補正することで、センサ２１の正確な計測位置の特定を可能とするものである。
【００８１】
具体的には、センサ感知体４０Ｄは、第３の実施の形態の感知体４０Ｂと同様な形状の第１の感知部４４及び第２の感知部４５に加えて、第１の感知部４４に対して平行に延在する第３の感知部４６とで構成されている。第３の感知部４６は、例えば、溝幅が略一定の溝部であり、第１側面４６ａと、第１側面４６ａの回転方向Ｃの後側（図１６の下側）に位置し、第１側面４６ａに対向する第２側面４６ｂとを有している。つまり、センサ感知体４０Ｄは、第３の感知部４６の第１側面４６ａ又は第２側面４６ｂから第１の感知部４４の第１側面４４ａ又は第２側面４４ｂまでの回転方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘの位置によらず一定となるように形成されている。
【００８２】
本実施の形態において、時間幅Ｔ２は、第３の実施の形態と同様である。つまり、図１６の上図に示すように、第１の感知部４４の第１側面４４ａから第２の感知部４５の第１側面４５ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものであり、センサ２１の軸方向Ｘの計測位置毎に１対１に対応して異なる値となる。また、第３の感知部４６の第１側面４６ａと第１の感知部４４の第１側面４４ａとを検出した信号の間の時間幅をＴ４としている。つまり、時間幅Ｔ４は、互いに平行な第３の感知部４６の第１側面４６ａから第１の感知部４４の第１側面４４ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものであり、センサ２１の計測位置によらず一定となる。センサ２１の軸方向Ｘの各計測位置と時間幅Ｔ２との関係（例えば、図１３に示す特性図）及び一定値の時間幅Ｔ４を予め記憶部３２に記憶しておく。
【００８３】
ところで、動翼４は、回転時の遠心力により、捩れ又は捩り戻りが生じる構造を有する場合がある。この場合、カバー１２は、センサ２１の通過ラインに対して相対的に傾いた状態となる。例えば、静止時には、図１６の上図に示すように、センサ２１がラインＬ１上に位置し、カバー１２が回転方向Ｃに対して傾きのない状態にある。定常運転時には、図１６の下図に示すように、回転体１と静止体２の熱伸び差によりセンサ２１がラインＬ３上に変位し、遠心力による動翼４の捩れ又は捩り戻りによりカバー１２の回転方向Ｃ（ラインＬ３）に対する傾きＴｗが生じる。
【００８４】
この場合、第３の実施の形態と同様な方法でセンサ２１の計測位置の演算を行うと、カバー１２の回転方向Ｃに対する相対的な傾きＴｗ（以下、カバー１２の傾きＴｗという）の分だけ、演算したセンサ２１の計測位置と実際のセンサ２１の計測位置との間にずれが生じる。なぜなら、演算の際に参照される記憶部３２に記憶されたセンサ２１の軸方向Ｘの各計測位置と時間幅Ｔ２との関係（例えば、図１３に示す特性図）は、カバー１２の回転方向Ｃに対する傾きがない状態の関係（図１６の上図に示すＴ２と軸方向Ｘの位置の関係）を示すものである。一方、センサ２１は、傾いた状態のセンサ感知体４０Ｄを感知し、図１６の下図に示すＴ２に対応した時間幅Ｔ２を検出する。したがって、記憶部３２に記憶された関係を参照し、この検出された時間幅Ｔ２に基づき、センサ２１の軸方向Ｘの計測位置を演算すると、カバー１２の傾きＴｗの分、計測位置にずれが生じることになる。
【００８５】
そこで、本実施の形態においては、センサ２１の検出する時間幅Ｔ４が、軸方向Ｘの位置によらず一定であり、記憶部３２に記憶した時間幅Ｔ４に対してカバー１２の傾きＴｗの大きさに応じて増加することを利用して、センサ２１の正確な計測位置を特定する。具体的には、センサ２１で検出された時間幅Ｔ４と記憶部３２に記憶された時間幅Ｔ４との比に基づいて、センサ２１で検出された時間幅Ｔ２をカバー１２の傾きがない状態の値に補正する。補正した時間幅Ｔ２に対して、記憶部３２に記憶した時間幅Ｔ２とセンサの軸方向Ｘの計測位置との関係を参照することで、センサ２１の計測位置を演算する。
【００８６】
このように、本実施の形態においては、カバー１２が回転方向Ｃに対して傾いた場合であっても、互いに平行な第３の感知部４６及び第１の感知部４４を検出した信号に基づき、カバー１２の傾き分を補正することで、センサ２１の正確な計測位置を特定することができる。
【００８７】
上述した本発明のタービンの第５の実施の形態によれば、前述した第３の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００８８】
また、本実施の形態によれば、センサ２１の計測位置を演算する際に、互いに平行な第３の感知部４６と第１の感知部４４の２つの感知部を検出した信号に基づいてカバー１２の傾き分を補正するので、センサ２１の正確な計測位置の特定を簡易な構成で行うことができる。
【００８９】
［第６の実施の形態］
次に、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第６の実施の形態を図１７を用いて説明する。
図１７は本発明のタービンの第６の実施の形態の一部を構成する動翼のカバー及びセンサ感知体を示す平面図であり、動翼の捩れ時におけるセンサの通過ラインに対するセンサ感知体の相対位置の変位を示す説明図である。なお、図１７において、図１乃至図１６に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
図１７に示す本発明のタービンの第６の実施の形態は、以下の点において第４の実施の形態と異なる。第４の実施の形態は、センサ感知体４０Ｃを溝幅が軸方向Ｘにおいて変動する１つの感知部で構成し、センサ感知体４０Ｃを検出した信号のみに基づいて、センサ２１の計測位置の演算を行うものである（図１４参照）。それに対して、本実施の形態は、センサ感知体４０Ｅを、第４の実施の形態と同様な形状の特徴を有する感知部４８と追加した感知部４９の２つの感知部で構成し、動翼４が捩れてカバー１２が回転方向Ｃに対して傾斜した場合であっても、追加した感知部４９を検出した信号に基づいてカバー１２の傾き分を補正することで、センサ２１の正確な計測位置の特定を可能とするものである。
【００９１】
具体的には、センサ感知体４０Ｅは、軸方向Ｘの上流端から下流端（図１７上図の左端から右端）に幅が単調に増加するように延在する第１の感知部４８と、第１の感知部４８の回転方向Ｃの前側（図１７上図の上側）に位置し、軸方向Ｘに対して平行に延在する幅が略一定の第２の感知部４９とで構成されている。第１の感知部４８は、例えば、溝部であり、軸方向Ｘに対して平行に延在する第１側面４８ａと、第１側面４８ａの回転方向Ｃの後側（図１７上図の下側）に位置し、第１側面４８ａに対して回転方向Ｃの後側に傾斜するように延在する第２側面４８ｂとを有している。第２の感知部４９は、例えば、溝部であり、第１側面４９ａと、第１側面４９ａの回転方向Ｃの後側に位置し、第１側面４９ａに対向する第２側面４９ｂとを有している。つまり、センサ感知体４０Ｅは、第２の感知部４９の第１側面４９ａ又は第２側面４９ｂから第１の感知部４８の第１側面４８ａまでの回転方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘの位置によらず一定となるように形成されている。
【００９２】
本実施の形態において、時間幅Ｔ３は、第４の実施の形態と同様である。つまり、図１７上図に示すように、第１の感知部４８の第１側面４８ａから第２側面４８ｂまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものであり、センサ２１の軸方向Ｘの計測位置毎に１対１に対応して異なる値となる。また、第２の感知部４９の第１側面４９ａと第１の感知部４８の第１側面４８ａとを検出した信号の間の時間幅をＴ４としている。つまり、時間幅Ｔ４は、互いに平行な第２の感知部４９の第１側面４９ａから第１の感知部４８の第１側面４８ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものであり、センサ２１の計測位置によらず一定となる。センサ２１の軸方向Ｘの各計測位置と時間幅Ｔ３との関係（例えば、図１５に示す特性図）及び一定値の時間幅Ｔ４を予め記憶部３２に記憶しておく。このセンサ２１の軸方向Ｘの各計測位置と時間幅Ｔ３との関係は、カバー１２の回転方向Ｃに対する傾きがない状態の関係（図１７上図に示すＴ３と軸方向Ｘの位置の関係）を示すものである。
【００９３】
本実施の形態においては、第５の実施の形態の場合と同様に、センサ２１の検出する時間幅Ｔ４が、軸方向Ｘの位置によらず一定であり、記憶部３２に記憶した時間幅Ｔ４に対してカバー１２の傾きＴｗの大きさに応じて増加することを利用して、センサ２１の正確な計測位置を特定する。つまり、センサ２１で検出された時間幅Ｔ４と記憶部３２に記憶された時間幅Ｔ４との比に基づいて、センサ２１で検出された時間幅Ｔ３をカバー１２の傾きがない状態の値に補正する。補正した時間幅Ｔ３に対して、記憶部３２に記憶した時間幅Ｔ３とセンサの軸方向Ｘの計測位置との関係を参照することで、センサ２１の計測位置を演算する。
【００９４】
このように、カバー１２が回転方向Ｃに対して傾いた場合であっても、互いに平行な第２の感知部４９の第１側面４９ａ及び第１の感知部４８の第１側面４８ａを検出した信号に基づき、カバー１２の傾き分を補正することで、センサ２１の正確な計測位置を特定することができる。
【００９５】
上述した本発明のタービンの第６の実施の形態によれば、前述した第４の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、センサ２１の計測位置を演算する際に、互いに平行な第２の感知部４９の第１側面４９ａ及び第１の感知部４８の第１側面４８ａの２つの感知部を検出した信号に基づいてカバー１２の傾き分を補正するので、センサ２１の正確な計測位置の特定を簡易な構成で行うことができる。
【００９７】
［第７の実施の形態］
次に、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第７の実施の形態を図１８乃至図２０を用いて説明する。
図１８は本発明のタービンの第７の実施の形態の一部を構成する動翼及びセンサ感知体を示す平面図、図１９は図１８に示す本発明のタービンの第７の実施の形態の一部を構成する動翼及びセンサ感知体をセンサが検出したときの応答波形の一例を示す説明図、図２０は本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第７の実施の形態におけるセンサの軸方向の計測位置に対するセンサ感知体の構成や形状に応じて定まる時間幅の関係を示す特性図である。図１９中、縦軸Ｖ４はセンサ応答を、横軸ｔは時間を示している。また、図２０中、縦軸Ｔ５は図１９に示すセンサ応答の波形における所定の時間幅又は図１８に示す動翼先端部における回転方向の前端縁とセンサ感知体との間の回転方向における距離に応じて定まる時間幅を、横軸はカバーの軸方向距離に対するセンサの軸方向の計測位置を示している。なお、図１８乃至図２０において、図１乃至図１７に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
図１８に示す本発明のタービンの第７の実施の形態は、第１乃至第６の実施の形態がカバー１２、１２Ａを備えた動翼４、４Ａの振動応答を監視するものであるのに対して、カバーのない翼構造の動翼４Ｆの振動応答を監視するものである。
【００９９】
具体的には、各動翼４Ｆの翼部１１の先端面には、感知体４０Ｆが設けられている。感知体４０Ｆは、例えば、第１の感知部５１と第２の感知部５２の２つの感知部で構成されており、翼部１１の先端面における軸方向Ｘの所定の範囲（少なくとも運転中のセンサ２１の位置ずれの範囲）に亘って延在するよう形成されている。第１の感知部５１は、翼部１１の前縁部から軸方向Ｘに対して平行に延在して負圧面に達している。第２の感知部５２は、第１の感知部５１よりも回転方向Ｃの後側（図１８の下側）に位置し、正圧面における第１の感知部５１の負圧面に達した軸方向Ｘの位置から軸方向Ｘに対して平行に延在して負圧面に達している。第１の感知部５１及び第２の感知部５２は、例えば、それぞれ溝幅が略一定の溝部であり、第１側面５１ａ、５２ａと、第１側面５１ａ、５２ａの回転方向Ｃの後側に位置し、第１側面５１ａ、５２ａに対向する第２側面５１ｂ、５２ｂとを有している。つまり、センサ感知体４０Ｆは、翼部１１の回転方向Ｃの外縁（負圧面又は正圧面）から第１の感知部５１の第１側面５１ａ（第２側面５１ｂ）及び第２の感知部５２の第１側面５２ａ（第２側面５２ｂ）までの回転方向Ｃにおける距離が軸方向Ｘの位置に応じて変化するように形成されている。
【０１００】
このように構成された感知体４０Ｆをセンサ２１が検出する場合、センサ２１のセンサ応答Ｖ４は、図１９に示すように、検出対象物が存在しないときの波形Ｎと、動翼４Ｆの翼部１１を検出したときの波形Ｂ３と、センサ感知体４０Ｆを検出したときの波形Ｍ３とで構成される。このセンサ応答Ｖ４のうち、各翼部１１の回転方向Ｃの前端縁を検出したときの波形Ｂ３の前端と、感知体４０Ｆの第１の感知部５１又は第２の感知部５２の第１側面５１ａ、５２ａを検出したときの波形Ｍ３の前端の間の時間幅をＴ５とする。この時間幅Ｔ５は、図１８に示す各翼部１１の回転方向Ｃの前端縁（負圧面）からセンサ感知体４０Ｆの第１の感知部５１又は第２の感知部５２の第１側面５１ａ、５２ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まるものであり、センサ２１の軸方向Ｘの変位、例えば、ラインＬ１やＬ２、Ｌ３上への変位に応じて変化する。なお、図１８において、翼部１１の回転方向Ｃの前端縁（負圧面）からセンサ感知体４０Ｆの第１の感知部５１又は第２の感知部５２の第１側面５１ａ、５２ａまでの回転方向Ｃにおける距離が図１９に示す応答波形の時間幅Ｔ５と対応関係にあることを表すために、便宜上、この距離をＴ５で表している。
【０１０１】
したがって、図１９に示すセンサ応答Ｖ４の時間幅Ｔ５は、センサ２１の計測位置に応じて、図２０に示す特性図のように変化する。時間幅Ｔ５は、センサ２１の計測位置に応じて異なるので、センサ２１の応答波形から得られる時間幅Ｔ５に基づきセンサ２１の計測位置を特定することができる。ただし、本実施の形態においては、図２０に示すように、検出された時間幅Ｔ５に対して、センサ２１の軸方向Ｘの計測位置として、複数の候補が存在するので、時間幅Ｔ５を計測開始時から継続的に検出しておき、時間幅Ｔ５の変動を追跡することで、センサ２１の計測位置を確実に特定する。
【０１０２】
上述したように、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第７の実施の形態によれば、動翼４Ｆの翼部１１の先端面に軸方向Ｘの所定の範囲に延在するセンサ感知体４０Ｆを設けると共にそのセンサ感知体４０Ｆを検出するセンサ２１を静止体２に設置したので、動翼４Ｆがカバーのない翼構造の場合でも、センサ感知体４０Ｆを検出したセンサ２１の出力信号に基づいて、センサ２１の動翼４Ｆに対する軸方向Ｘの計測位置を特定できる。そのため、計測された動翼４Ｆの振動応答の評価の際に、特定されたセンサ２１の計測位置を考慮することで、動翼４Ｆの振動応答の高精度の定量的な評価が可能となる。
【０１０３】
上述したように、本発明のタービン及びタービンの動翼振動監視方法の第１乃至第７の実施の形態によれば、動翼４、４Ａ、４Ｆの先端部（翼部１１の先端面又はカバー１２、１２Ａの外側表面）において軸方向Ｘの所定の範囲に延在するセンサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを設けると共にそのセンサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを検出する第２のセンサ（センサ２１、第２のセンサ２２）を静止体２に設置したので、動翼先端部のカバー１２、１２Ａの有無に関係なく、センサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを検出した第２のセンサ（センサ２１、第２のセンサ２２）の出力信号に基づいて、第１のセンサ（センサ２１、第１のセンサ２１Ａ）の動翼４、４Ａ、４Ｆに対する回転体１の軸方向Ｘの計測位置を特定することができる。そのため、計測された動翼４、４Ａ、４Ｆの振動応答の評価の際に、特定された第１のセンサ（センサ２１、第１のセンサ２１Ａ）の計測位置を考慮することで、動翼４、４Ａ、４Ｆの振動応答の高精度の定量的な評価が可能となる。
【０１０４】
［その他の実施形態］
なお、上述した第１乃至第７の実施の形態においては、センサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを溝部で構成した例を説明したが、センサ感知体として、例えば、突条部で構成することも可能である。
【０１０５】
また、センサ２１や第２のセンサ２２が光学式の場合には、動翼４、４Ａ、４Ｆの材料よりも光の反射率の高い材料で形成した薄膜等の部材でセンサ感知体を構成することも可能である。この場合、センサ感知体は、例えば、幅が略一定又は軸方向に単調に増減するものであり、軸方向Ｘの所定の範囲に延在する第１側部と、第１側部の回転方向Ｃの後側に位置する第２側部を有する。
【０１０６】
また、上述した実施の形態においては、動翼４、４Ａ、４Ｆの振動応答を計測するための複数のセンサ２１を静止体２における動翼４の半径方向外側に対向する部分に配置した例を示したが、それらのセンサ２１を、図３の二点鎖線で示すように、静止体２における動翼４の軸方向Ｘの上流側に対向する部分に配置することも可能である。この場合、センサ２１とは別に、静止体２におけるセンサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆの通過領域に対向する部分に、センサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを検出するための第２のセンサを少なくとも１つ配置する必要がある。このような構成のタービンでも、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【０１０７】
なお、上述した実施の形態においては、センサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを各カバー１２、１２Ａ又は各翼部１１に設けた例を示したが、複数のカバー１２、１２Ａ又は翼部１１のうち、少なくとも１つのカバー１２、１２Ａ又は翼部１１にセンサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを設けることも可能である。この場合、各動翼４、４Ａ、４Ｆに対して、センサ２１の計測位置を特定することはできないが、各動翼４、４Ａ、４Ｆに対するセンサ２１の計測位置として、センサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆを設けた動翼４、４Ａ、４Ｆに対するセンサ２１の計測位置で代表させることにより、各動翼４、４Ａ、４Ｆの振動応答を評価することができる。
【０１０８】
上述した第１乃至第６の実施の形態においては、センサ感知体として、カバー１２の軸方向Ｘの上流端から下流端に亘って設けたセンサ感知体４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの例を示したが、センサ感知体は、センサ２１又は第２のセンサ２２の運転中の軸方向Ｘの位置ずれの範囲に対応した所定の範囲に延在するものであればよい。
【０１０９】
また、上述した第１、第２及び第７の実施の形態においては、カバー１２、１２Ａや翼部１１の回転方向Ｃの前端縁からセンサ感知体４０、４０Ｆの第１側面４１、５１ａ、５２ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅をＴ１、Ｔ５とした例を示した。しかし、時間幅Ｔ１、Ｔ５を、カバー１２、１２Ａや翼部１１の回転方向Ｃの外縁（前端縁又は後端縁）から、センサ感知体４０、４０Ｆの両側面（第１側面及び第２側面）のいずれか一方の側面までの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅とすることが可能である。
【０１１０】
同様に、上述した第３及び第５実施の形態においては、第１の感知部４４の第１側面４４ａから第２の感知部４５の第１側面４５ａまでの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅をＴ２とした例を示したが、時間幅Ｔ２を、第１の感知部４４の第１側面４４ａ及び第２側面４４ｂのいずれか一方の側面から第２の感知部４５の第１側面４５ａ及び第２側面４５ｂのいずれか一方までの回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅とすることが可能である。
【０１１１】
また同様に、上述した第５及び第６の実施の形態においては、互いに平行な２つの感知部の第１側面間の回転方向Ｃにおける距離に応じて定まる時間幅をＴ４とした例を示したが、時間幅Ｔ２を、平行な２つの感知部の第１側面及び第２側面のいずれか一方間の回転方向Ｃにおける距離に対応した時間幅とすることも可能である。
【０１１２】
なお、本発明は上述した第１乃至第７の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【０１１３】
また、上記の各構成、演算機能、演算手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１…回転体、  ２…静止体、  ４、４Ａ、４Ｆ…動翼、  １１…翼部、  １２、１２Ａ…カバー、  １８…突起部、  ２１…センサ（第１のセンサ、第２のセンサ）、２１Ａ…第１のセンサ、  ２２…第２のセンサ、  ３１…振動監視ユニット、  ４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ…センサ感知体、  ４１Ｃ…第１側面（第１側部）、  ４２Ｃ…第２側面（第２側部）、  ４４…第１の感知部、  ４５…第２の感知部、  ４６…第３の感知部、  ４８…第１の感知部、  ４８ａ…第１側面（第１側部）、  ４８ｂ…第２側面（第２側部）、  ４９…第２の感知部、  ５１…第１の感知部、  ５２…第２の感知部
【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】
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【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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