概要 General - 三協インタナショナル

1.
概要
General
†
回転翼振動モニタリングは、回転翼に接触しないセンサを使用して、回転機械に関して行われる
測定に関連するものです。回転翼振動モニタリングシステム（Vlade Bibration Monitoring = BVM
system）は、歪ゲージの従来のターボ機械の測定方法に比較して、多くの利点を持っています。:
ステージのすべての回転翼に関して、データが取得され、分類されます。そして、機器は接触して
いません。即ち、このシステムは、必要に応じて、回転機械を停止させないで交換することができ
ます。Hood Technology は、1999 年以来、回転翼先端タイミングシステム（blade tip timing
systems ）を設計し製造してきました。そして、5cm 直径のターボ加給器から4m 直径の蒸気ター
ビンまでの200件以上のテストをサポートしました。
図1 は、回転翼振動モニタリングのための、一般化した3分野の使用について表示しています。最
も普及した使用は、ロータとブレードの特性評価を行うためのものです。同期性と非同期性の振動
の測定、品質評価、数値化を行うことができます。さらに、航空力学のイベント（例えば、旋回失
速（ rotating stall ）、翼フラッタ（ flutter ）、サージ（ surge ）、チップクリアランス（ tip
clearance）、食い違い角（stagger angle）、および、モード形の測定ができます。これらの測定
は、真空の回転ピット（spin pits）、テストスタンド、または稼動エンジンの現場で実施されま
す。
図1 の中にある第二番目の使用は、リスク緩和です。Hood Technology Corporation の回転翼振動モ
ニタリングシステムは、リアルタイムで、振動、クリアランス、および回転翼のたわみを測定する
ことができます。視覚アラーム、聴覚アラームにより、オペレータは潜在的故障となる操作条件を
避けることにより、テスト中のデバイスの損傷リスクを軽減することができます。この機能はHood
Technology の 4016C システムを使用して、飛行中（in-flight）で使用されてきました。
第三番目の使用は、初期故障の検出のために行われます。リスク緩和とは対照的に、損傷するかも
しれない操作条件が中断/回避できるところでは、回転翼振動モニタリングシステムが、最終的に損
傷に導く亀裂（cracks）の検出と傾向の判定を行います。
図１：Hood Technology Corporation の回転翼振動モニタリングシステムの機能
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Rotor/Blade
Characterization
Measurement and
analysis of dynamic
blade responses and
aeromechanical events.
Risk Mitigation
Real-time monitoring of
vibration, clearance, and
blade deflection to warn of
and avoid potentially
damaging situations.
Failure Detection/Prediction
Long term monitoring of
machines to detect the existence
and monitor the progression of
incipient blade/rotor failures.
ロータ/ブレードの
特性評価
測定と
動的回転翼応答と
航空力学のイベント
リスク緩和
振動、クリアランス、および
潜在的な損害状態を警告、回避
するために、回転翼のたわみの
リアルタイムのモニタリング
故障検出/予測
初期の回転翼/ロータの損傷の
存在の検出と損傷の進行のモニタを
行うために、回転機械の長期間のモ
ニタリング
†
回転翼先端タイミング（Blade Tip Timing (BTT)）、非貫入応力測定システム（ Non-intrusive Stress
Measurement System (NSMS)）にも関連します。
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1.1.
経験の範囲 Range of Experience
Hood Technology は操作パラメータで次のレンジをカバーする、200件のテストを実施し
ました。:
ガス温度 Gas Temp: -40 ～ 1050C
最大 200,000 rpm
ロータ速度 Rotor Speed:
最大 800 m/sec
リム速度 Rim Speed:
直径
たわみ
5 cm ～ 4 m
Diameter:
Deflections:
3 µm ～ 5cm
ブレード数 Blade count:
マルチスプール
Multi-spool:
チャンネル数 Channel count:
‡
最大 1 million blades/sec 総体
yes
データシステムあたり30 チャンネル
これらのテストは真空スピンチャンバー、ガスタービン、蒸気タービン、ターボ加給器、
および軸流圧縮機で実施されました。
2.
システムコンポーネントの概要
Overview of System Components
Hood Technology の回転翼振動モニタリングシステムのコンポーネントは図2 に表示されています。
センサはセンサの正面をブレードが通過するたびにアナログパルスを発生します。遠隔起動されるプリア
ンプがテスト中のロータの近くに配置され、センサに接続されています。光学センサの場合、レーザと光ダ
イオードがプリアンプの中に含まれています。このプリアンプが電力を受領して、バッファリングされた信
号を長いケーブルを介して Hood Technology の回転翼振動センサのインタフェース装置（ Blade Vibration
Sensor Interface (BVSI) unit）に送信します。プリアンプに電力を供給する以外に、この回転翼振動センサ
インタフェース装置（BVSI）は、各ブレードのパルスでトリガーして、正確なタイムのデジタル信号を発生
します。
データ制御盤（data console）は、Hood Technology Corporation のブレードデータ収集のソフトウエア
（Acquire Blade Data software）を操作します。このソフトウエアにより、ユーザは簡単に、各センサ信号
のコンディショニングパラメータとトリガーパラメータの設定を行い、ブレード振動、クリアランス、およ
びブレードの食い違いを閲覧するためのソフトウエアを設定し、視覚アラームと聴覚アラームの設定を行う
ことができます。
より詳細なオフライン分析とレポート作成のために、ブレード振動分析ソフトウエア（ Analyze Blade
Vibration software ）の使用が可能です。インタネット経由の遠隔操作でテストをモニタすることも可能で
す。
‡
チャンネル数にブレード数を乗じて、ロータ速度を乗じたものです。
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回転翼振動モニタリングシステムのコンポーネント(BVM 8030)
センサケーブル配線（通常 3 ～ 10meters)
Preamplifier
プリアンプ
Preamplifier to Data System DB-9 Cabling ケーブル長
(Typically 35-150 meters) 通常35～150 meters
センサ
データシステム
Data System
オプショナル・リモート接続
Optional Remote Connection
特許取得のソフトウエア
Proprietary Software:
・Acquire Blade Data
・Analyze Blade Vibration
・ Monitor
ロータ
図 2: Blade Vibration Monitoring System のコンポーネント。写真はデータの30チャンネルのシステムです。
650mmX900mmX1100mm のサイズのハウジングにすべて含まれています。
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