旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法制造方法及图纸

状态监视装置(30)通过ADC(37)以低速采样周期对基于间隙传感器(21)的检测信号进行数字化，并通过分选部(38)，将被数字化的检测信号分选为可视为检测到压缩机叶轮的叶片的叶片检测信号及不可视为检测到叶片的非叶片检测信号。而且，通过判定部(39)，对叶片检测信号用其他与叶片对应的叶片检测信号及非叶片检测信号进行比较，由此提取可视为叶片峰值的叶片峰值检测信号，并根据所提取的叶片峰值检测信号，判定轴振动及顶隙来作为压缩机叶轮的状态。因此，状态监视装置(30)无需进行高速采样而能够监视旋转机械的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法
本专利技术涉及一种旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法。
技术介绍
在涡轮机械等旋转机械中设置有与转子一体旋转的叶轮。该叶轮具有多个叶片，并且收容于壳体。而且，为了可靠地防止叶轮的叶片与壳体的接触，在叶片与壳体之间需要规定量的间隙。然而，在旋转机械运行时，有时会发生由转子的旋转频率引起的同步振动、支承转子的轴承部的松动及由所流通的流体的紊乱等引起的非同步振动等。因此，因上述振动叶片超出间隙而摆动，有可能导致叶片与壳体接触。因此，专利文献1中所公开的监视涡轮机械的状态的状态监视装置中，通过输出与旋转体的旋转同步的信号的1个传感器，测定作为叶轮的旋转体的转速、轴振动及作为旋转体与壳体的间隙的顶隙，按转速存储初始运行时的振动幅值、放大系数及顶隙，对振动幅值、放大系数及顶隙进行加权，当它们的总和超过预先设定的阈值时，评价为处于异常状态，并发出警告。以往技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开2013-224847号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题专利文献1中所记载的状态监视装置中，旋转体高速旋转，例如叶片以如几微秒那样极短时间间隔通过传感器，因此需要通过高速采样来对传感器的输出信号进行数字化。为了实现该高速采样，需要能够进行频率特性较高的高速采样的模数转换器，从而导致整个装置的成本的增加。本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种无需进行高速采样而能够监视旋转机械的状态的旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法。用于解决技术课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法采用以下方式。本专利技术的第一方式所涉及的旋转机械的状态监视装置具备：检测机构，其在与旋转机械的叶轮之间沿半径方向隔着间隔设置，且检测与所述叶轮之间的距离；转换机构，其以规定的采样周期对基于所述检测机构的检测信号进行数字化；分选机构，其将通过所述转换机构被数字化的检测信号分选为可视为检测到所述叶轮的叶片的叶片检测信号及不可视为检测到所述叶片的非叶片检测信号；及判定机构，其通过对所述叶片检测信号用其他与所述叶片对应的所述叶片检测信号及所述非叶片检测信号进行比较，提取可视为所述叶片的顶点的所述叶片检测信号，并根据所提取的所述叶片检测信号判定所述叶轮的状态。根据本结构，在与旋转机械的叶轮之间沿半径方向隔着间隔设置有检测机构，基于检测机构的检测信号通过转换机构以规定的采样周期被数字化。在此，例如涡轮机械等的叶轮作为一例以3000rpm这种高速旋转。因此，为了以高精确度来检测与叶轮之间的距离，优选转换机构以高速采样来对检测信号进行数字化。在此所说的高速采样是指对1片叶片进行例如3次以上采样而可明确地判定叶片的顶点的采样周期。但是，为了进行高速采样，需要高性能的转换机构等的成本随之增加。另一方面，作为非高速的采样周期，例如以对1片叶片仅能够检测1次或2次程度的采样周期来对检测信号进行数字化，由此不需要高性能的转换机构。因此，本结构中，由分选机构将通过转换机构被数字化的检测信号分选为可视为检测到叶轮的叶片的叶片检测信号及不可视为检测到叶片的非叶片检测信号。作为分选方法的一例，可利用使用规定阈值来分选检测信号的方法。然而，若以对1片叶片采样1次或2次程度的采样周期来对检测信号进行数字化，则被数字化的叶片检测信号未必一定表示叶片的顶点，从而存在表示从顶点偏离的叶片位置的检测信号被数字化的可能性。如此，以非高速的采样周期来被数字化的叶片检测信号中，叶片的顶点的检测结果及从顶点偏离的叶片位置的检测结果混在一起。因此，通过判定机构，用其他与叶片对应的叶片检测信号及非叶片检测信号来比较叶片检测信号，以提取可视为叶片的顶点的叶片检测信号。作为比较方法，例如由各叶片检测信号及非叶片检测信号的差计算叶片的高度，并根据各叶片检测信号所表示的叶片的高度，提取可视为叶片的顶点的叶片检测信号。而且，根据所提取的可视为叶片的顶点的叶片检测信号，通过判定机构判定叶轮的状态。如此，本结构通过相对比较多个叶片的叶片检测信号及非叶片检测信号，提取可视为叶片的顶点的叶片检测信号而判定叶轮的状态。因此，只要表示至叶片的距离的检测信号对每一叶片最低采样1次即可，因此本结构无需进行高速采样而能够监视旋转机械的状态。在上述第一方式中，可以是如下方式：从表示最高值的所述叶片检测信号的偏离量越大，所述判定机构对所述叶片检测信号进行更小的加权。本结构中，相对于叶轮的状态的判定，能够减少从顶点的偏离量较大的叶片检测信号的影响。在上述第一方式中，可以根据每一片所述叶片通过与所述检测机构对置的位置的时间间隔来确定所述规定的采样周期。本结构中，作为非高速的采样周期，能够确定适当的采样周期。本专利技术的第二方式所涉及的旋转机械具备叶轮、收容叶轮的壳体及上述记载的状态监视装置。本专利技术的第三方式所涉及的旋转机械的状态监视方法包括：第1工序，其通过在与旋转机械的叶轮之间沿半径方向隔着间隔设置的检测机构，检测与所述叶轮之间的距离；第2工序，其以规定的采样周期对基于所述检测机构的检测信号进行数字化；第3工序，其将被数字化的检测信号分选为可视为检测到所述叶轮的叶片的叶片检测信号及不可视为检测到所述叶片的非叶片检测信号；及第4工序，其通过对所述叶片检测信号用其他与所述叶片对应的所述叶片检测信号及所述非叶片检测信号进行比较，提取可视为所述叶片的顶点的所述叶片检测信号，并根据所提取的所述叶片检测信号判定所述叶轮的状态。专利技术效果根据本专利技术，具有无需进行高速采样而能够监视旋转机械的状态这样优异的效果。附图说明图1是本专利技术的实施方式所涉及的增压器的结构图。图2是本专利技术的实施方式所涉及的叶片的结构图。图3是表示本专利技术的实施方式所涉及的状态监视装置的电结构的框图。图4是表示本专利技术的实施方式所涉及的间隙传感器的检测信号的示意图。图5是表示本专利技术的实施方式所涉及的低速采样的一例的示意图。图6是表示本专利技术的实施方式所涉及的基于低速采样的叶片检测位置的一例的示意图。图7是表示本专利技术的实施方式所涉及的叶轮状态判定处理的流程的流程图。图8是表示本专利技术的实施方式所涉及的轴振动判定处理的流程的流程图。图9是表示本专利技术的实施方式所涉及的顶隙判定处理的流程的流程图。具体实施方式以下，参考附图对本专利技术所涉及的旋转机械的状态监视装置、旋转机械及旋转机械的状态监视方法的一实施方式进行说明。图1是本实施方式所涉及的增压器1的结构图。如图1所示，增压器1为所谓的涡轮增压器，且具备将发动机的排气E的能量转换为旋转的涡轮2及通过该涡轮2驱动的压缩机11。压缩机11压缩所吸入的空气W而设为压缩空气PW，并将压缩空气PW强制送入发动机。涡轮2由涡轮主体3和从外周侧覆盖涡轮主体3且具有排气E的入口通道5及出口通道6的涡轮壳体4构成。涡轮主体3具有安装在涡轮壳体4的静叶片7及安装在以轴P为中心旋转的轮盘9的动叶片8。关于静叶片7，在入口通道5与出口通道6的连接部分，从涡轮壳体4向轴P的半径方向内侧突出而设置，且沿轴P的周向隔着间隔配置有多个。关于动叶片8，从轮盘9的外周面向半径方向外侧突出而设置，且在静叶片7的下游侧(图1的纸面左侧)，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转机械的状态监视装置，其具备：检测机构，其在与旋转机械的叶轮之间沿半径方向隔着间隔设置，且检测与所述叶轮之间的距离；转换机构，其以规定的采样周期对基于所述检测机构的检测信号进行数字化；分选机构，其将通过所述转换机构被数字化的检测信号分选为可视为检测到所述叶轮的叶片的叶片检测信号及不可视为检测到所述叶片的非叶片检测信号；及判定机构，其通过对所述叶片检测信号用其他与所述叶片对应的所述叶片检测信号及所述非叶片检测信号进行比较，提取可视为所述叶片的顶点的所述叶片检测信号，并根据所提取的所述叶片检测信号判定所述叶轮的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.09 JP 2014-2491441.一种旋转机械的状态监视装置，其具备：检测机构，其在与旋转机械的叶轮之间沿半径方向隔着间隔设置，且检测与所述叶轮之间的距离；转换机构，其以规定的采样周期对基于所述检测机构的检测信号进行数字化；分选机构，其将通过所述转换机构被数字化的检测信号分选为可视为检测到所述叶轮的叶片的叶片检测信号及不可视为检测到所述叶片的非叶片检测信号；及判定机构，其通过对所述叶片检测信号用其他与所述叶片对应的所述叶片检测信号及所述非叶片检测信号进行比较，提取可视为所述叶片的顶点的所述叶片检测信号，并根据所提取的所述叶片检测信号判定所述叶轮的状态。2.根据权利要求1所述的旋转机械的状态监视装置，其中，从表示最高值的所述叶片检测信号的偏离量越大，所述判定机构对所述叶片检测信号进...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田正，小川真司，坂元浩一，岩佐幸博，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP