叶片异常检测装置、叶片异常检测系统、旋转机械系统以及叶片异常检测方法制造方法及图纸

一种叶片异常检测装置、叶片异常检测系统、旋转机械系统以及叶片异常检测方法，叶片异常检测装置具有：振动取得部(52)，其在转子的转速变化时与所述转速一起取得蒸汽涡轮的振动；频率解析部，其基于振动取得部(52)的取得结果进行频率解析，而取得动叶片列的各转速下的固有振动频率；接触转速取得部(54)，其基于频率解析部的解析结果取得成为临界的接触转速，该临界为相邻的动叶片的护罩彼此相互接触的状态和相互离开的状态的临界；以及判断部(55)，其基于由该接触转速取得部(54)取得的接触转速判断动叶片列是否异常。

Blade anomaly detection device, blade anomaly detection system, rotating machinery system and blade anomaly detection method

A blade anomaly detection device, a blade anomaly detection system, a rotating mechanical system and a blade anomaly detection method are provided. The blade anomaly detection device has a vibration acquisition unit (52), which obtains the vibration of the steam turbine together with the rotating speed when the rotating speed of the rotor changes; a frequency analysis unit, which performs frequency analysis based on the results obtained by the vibration acquisition unit (52), obtains a moving blade The natural vibration frequency at each speed of the train; the contact speed acquisition unit (54), which obtains the critical contact speed based on the analytical result of the frequency analysis unit, which is the critical state of the adjacent moving blade shields contacting with each other and leaving each other; and the judgment unit (55), which judges the moving blade train based on the contact speed obtained by the contact speed acquisition unit (54) Whether it is abnormal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】叶片异常检测装置、叶片异常检测系统、旋转机械系统以及叶片异常检测方法
本专利技术涉及叶片异常检测装置、叶片异常检测系统、旋转机械系统以及叶片异常检测方法。本申请基于2017年3月28日向日本申请的特愿2017-063267号而主张优先权，并在此援引其内容。
技术介绍
例如蒸汽轮机、燃气轮机等旋转机械具有：旋转轴；以及动叶片列组，其包括设置于该旋转轴的外周的多个动叶片列。在旋转机械运转时，测量旋转的动叶片列的振动。通过进行这种测量，能够验证动叶片列的振动特性是否依照设计计划。另外，能够确认由运转条件的变化引起的动叶片的振动特性的变化，从而能够实现涡轮制品的可靠性的提高。例如，在专利文献1中公开有如下技术：在不与动叶片接触的静止部设置位移传感器，通过该位移传感器监视动叶片的振动。特别是，在动叶片的叶片高度大的低压级多应用非接触监视器，该非接触监视器从静止侧测量各动叶片的通过时间并运算该结果而计算动叶片的振动方式以及振动量。另外，在专利文献2中公开有在与转子滑动接触的静止部设置振动检测部的技术。例如，通过将作为振动检测部的加速度计设置于轴承箱，由该加速度计检测传递到该轴承箱的来自叶片列组的振动。在先技术文献专利文献1：日本特开2003-177059号公报专利文献2：日本特开昭53-28806号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在上述专利文献1所记载的技术中，特别是在动叶片的叶片高度小的高压级，位移传感器的设置环境恶劣，并且动叶片的振动振幅小，因此不能够适当地监视振动。另外，存在如下情况：由于蒸汽或燃烧气体等工作流体的性质状态而位移传感器的检测值产生误差，不能够适当地检测振动。另外，在上述专利文献2所记载的技术中，振动从动叶片列组传递至轴承箱，因此需要经由轴承油膜、轴承、轴承壳体等振动衰减要素。因此，信号本身的品质差，另外，由于暗振动使信号被屏蔽的可能性高。因而，任一项技术都难以容易地检测动叶片列的异常。本专利技术提供能够容易地检测动叶片列的异常的叶片异常检测装置、叶片异常检测系统、旋转机械系统以及叶片异常检测方法。用于解决课题的方案本专利技术的第一方式涉及旋转机械的叶片异常检测装置，该旋转机械具备：旋转轴，其绕轴线旋转；转子，其具有由多个动叶片构成的动叶片列，该多个动叶片从该旋转轴呈放射状延伸并在前端具有护罩，所述叶片异常检测装置具有：振动取得部，其与所述转子的转速一起取得所述转速变化时的所述旋转机械的振动；频率解析部，其基于所述振动取得部的取得结果进行频率解析，而取得所述动叶片列的各转速下的固有振动频率；接触转速取得部，其基于所述频率解析部的解析结果取得成为临界的接触转速，该临界为相邻的所述动叶片的护罩彼此相互接触的状态和相互离开的状态的临界；以及判断部，其基于由该接触转速取得部所取得的接触转速判断所述动叶片列是否异常。在转子的转速低的状态下彼此相邻的动叶片的护罩彼此隔开间隙而配置。转子的转速上升而达到某程度的转速时，彼此相邻的动叶片的护罩彼此相互在周向接触。像这样动叶片的护罩彼此接触时，成为动叶片列整体连接成圆环状的状态，作为动叶片列整体的固有振动频率增加。即，在动叶片列中，达到护罩彼此相互接触的转速即接触转速，由此固有振动频率急剧地增加。同样地在转子的转速减少时，相互接触的护罩彼此通过达到接触转速而相互离开，作为动叶片列整体的固有振动频率急剧地降低。在本方式中，频率解析部基于振动取得部所取得的旋转机械的实际的振动以及转速进行频率解析，由此取得各转速下的动叶片列的固有振动频率。在接触转速取得部中，例如可以取得动叶片的固有振动频率变化为某阈值以上的转速作为接触转速。需要说明的是，也可以将转速变化时的固有振动频率的变化率在阈值以上的转速作为接触转速。在此，作为动叶片的异常的一个方式，由于由护罩间的微振动引起的摩擦而接触面被切削，结果相邻的护罩间的间隙变宽的情况下，动叶片的接触转速与正常状态相比变高。因此，若观测旋转上升时的固有振动频率，则与正常时相比较，在因护罩被切削引起的异常状态下，护罩彼此接触的接触转速上升。在该发现的前提下，在判断部中，基于取得的接触转速的值判断动叶片列是否异常，即，判断在该动叶片列所具有的动叶片是否产生异常。因此，能够容易地检测出动叶片列的异常。本专利技术的第二方式所涉及的叶片异常检测系统具备：上述的叶片异常检测装置；以及振动传感器，其设置于所述旋转机械用于检测所述旋转机械的振动。由此，与上述同样地，能够容易地检测出动叶片列的异常。在上述的叶片异常检测系统中，所述旋转机械具有：轴承，其支承所述旋转轴使该旋转轴能够绕所述轴线旋转；以及轴承座，其支承该轴承，所述振动传感器也可以是设置于所述轴承座的加速度传感器。由此，即使不在旋转机械的内部设置传感器等，也能够容易地检测出动叶片列的异常。本专利技术的第三方式所涉及的旋转机械系统具备：所述旋转机械以及上述任一个叶片异常检测系统。本专利技术的第四方式涉及旋转机械的叶片异常检测方法，该旋转机械具备：旋转轴，其绕轴线旋转；转子，其具有包含多个动叶片的动叶片列，该多个动叶片从该旋转轴呈放射状延伸，所述叶片异常检测方法包含：振动取得工序，其在使所述转子的转速变化的同时，与所述转速一起取得所述旋转机械的振动；频率解析工序，其基于在该振动取得工序的取得结果进行频率解析，而取得所述转速与振动频率的关系；接触转速取得工序，其基于所述频率解析工序的解析结果取得成为临界的接触转速，该临界为相邻的所述动叶片的护罩彼此相互接触的状态和相互离开的状态的临界；以及判断工序，其基于在该接触转速取得工序取得的接触转速判断所述动叶片列是否异常。专利技术效果通过本专利技术的叶片异常检测装置，叶片异常检测系统，旋转机械系统以及叶片异常检测方法，能够容易地检测动叶片的异常。附图说明图1是第一实施方式所涉及的蒸汽轮机系统(旋转机械系统)的示意性的纵剖视图。图2是示出第一实施方式所涉及的叶片异常检测装置的叶片异常检测装置主体的硬件结构的图。图3是第一实施方式所涉及的叶片异常检测装置的叶片异常检测装置主体的功能的框图。图4是示出动叶片列的动叶片的护罩彼此在非接触的状态下的示意图。图5是示出动叶片列的动叶片的护罩彼此在接触的状态下的示意图。图6是第一实施方式所涉及的蒸汽轮机系统(旋转机械系统)的坎贝尔图。图7是示出第一实施方式所涉及的叶片异常检测方法的步骤的流程图。具体实施方式以下，参照图1～图7对本专利技术的实施方式所涉及的蒸汽轮机系统(旋转机械系统)进行说明。如图1所示，蒸汽轮机系统1具备蒸汽涡轮2(旋转机械)以及叶片异常检测系统30。蒸汽涡轮2是将蒸汽的能量作为旋转动力而取出的外燃机，用于发电所的发电机等。蒸汽涡轮2具备：转子3、推力轴承8、轴颈轴承9(轴承)、轴承座15、定子20。转子3具备旋转轴4和动叶片列组5。旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转机械的叶片异常检测装置，该旋转机械具备：旋转轴，其绕轴线旋转；转子，其具有由多个动叶片构成的动叶片列，该多个动叶片从该旋转轴呈放射状延伸并在前端具有护罩，其中，/n所述叶片异常检测装置具有：/n振动取得部，其与所述转子的转速一起取得所述转速变化时的所述旋转机械的振动；/n频率解析部，其基于所述振动取得部的取得结果进行频率解析，而取得所述动叶片列的各转速下的固有振动频率；/n接触转速取得部，其基于所述频率解析部的解析结果取得成为临界的接触转速，该临界为相邻的所述动叶片的护罩彼此相互接触的状态和相互离开的状态的临界；以及/n判断部，其基于由该接触转速取得部所取得的接触转速判断所述动叶片列是否异常。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170328 JP 2017-0632671.一种旋转机械的叶片异常检测装置，该旋转机械具备：旋转轴，其绕轴线旋转；转子，其具有由多个动叶片构成的动叶片列，该多个动叶片从该旋转轴呈放射状延伸并在前端具有护罩，其中，
所述叶片异常检测装置具有：
振动取得部，其与所述转子的转速一起取得所述转速变化时的所述旋转机械的振动；
频率解析部，其基于所述振动取得部的取得结果进行频率解析，而取得所述动叶片列的各转速下的固有振动频率；
接触转速取得部，其基于所述频率解析部的解析结果取得成为临界的接触转速，该临界为相邻的所述动叶片的护罩彼此相互接触的状态和相互离开的状态的临界；以及
判断部，其基于由该接触转速取得部所取得的接触转速判断所述动叶片列是否异常。


2.一种叶片异常检测系统，其中，具备：权利要求1所述的叶片异常检测装置和振动传感器，该振动传感器设置于所述旋转机械用于检测所述旋转机械的振动。


3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐部利诚司，中庭彰宏，佐藤隆，
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