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公開番号2024175860
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023093910
出願日2023-06-07
発明の名称計測装置、計測方法およびプログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/14 20060101AFI20241212BHJP(測定;試験)
要約【課題】非接触で精度よく、回転機械における回転体とケーシングのクリアランスを計測する方法を提供する。
【解決手段】計測装置は、回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングと間のクリアランスを計測する計測装置であって、回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体の間の距離の計測データを取得する手段と、前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去する手段と、ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出する手段と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングとの間のクリアランスを計測する計測装置であって、
回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体との間の距離の計測データとを取得する手段と、
前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去する手段と、
ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出する手段と、
を備える計測装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記ノイズを除去する手段は、前記反射光の強度が所定の第１閾値より小さい前記反射光に基づく前記距離の計測データを除去する、
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記回転体は、回転自在に支持されたロータと前記ロータの外周に周方向に沿って複数設けられた動翼であって、
前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記反射光の強度の計測データおよび前記距離の計測データを前記動翼ごとに分割する手段、
をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記取得する手段は、前記回転体の回転中に計測された、時系列の前記反射光の強度の計測データと、時系列の前記距離の計測データとを取得し、
前記分割する手段は、時系列の前記反射光の強度の計測データに基づいて、前記強度が所定の第２閾値以上となった時点を開始点とし、前記開始点の後に前記強度が前記第２閾値を下回ってから所定の保持時間が経過する時点を終了点とした場合に、前記開始点から前記終了点までの間に計測された前記反射光の強度の計測データおよび前記距離の計測データを１つの前記動翼の計測データとして切り出すことにより、前記反射光の強度の計測データおよび前記距離の計測データを前記動翼ごとに分割する、
請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記クリアランスの計測値を算出する手段は、ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データのヒストグラムを算出し、前記距離の最頻値を前記クリアランスの計測値として算出する、
請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項６】
前記クリアランスの計測値を算出する手段は、ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データの度数分布に近似する正規分布を算出し、前記正規分布における所定の区間の最小値を前記クリアランスの計測値として算出する、
請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項７】
前記反射光の強度を計測する手段と、
前記距離を計測する手段と、
をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項８】
共焦点式センサをさらに備え、
前記取得する手段は、前記共焦点式センサによって計測された前記反射光の強度の計測データと、前記距離の計測データとを取得する、
請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項９】
回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングとの間のクリアランスを計測する計測方法であって、
回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体との間の距離の計測データとを取得するステップと、
前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去するステップと、
ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出するステップと、
を有する計測方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングとの間のクリアランスを計測する計測処理であって、
回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体との間の距離の計測データとを取得するステップと、
前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去するステップと、
ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出するステップと、
を有する計測処理を実行させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、計測装置、計測方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機などの回転機械において、動翼の先端と動翼を囲むケーシングの内周面とのクリアランスは性能に影響する。その為、回転機械の組み立て時、試運転時、定期検査時などにクリアランスを計測して、適切な値かどうかを確認することが重要である。
【０００３】
クリアランスの計測に関し、特許文献１には、ケーシングに形成された開口部から接触式のセンサを挿入して、センサの先端を動翼に押し当ててクリアランスを計測する方法が開示されている。特許文献１に記載の方法では、ロータを低速で回転させながら、センサを動翼へ接触させてクリアランスを計測するため、変形や損傷等の可能性がある。これに対し、特許文献２には、ケーシングに設置した光源から動翼へ光を照射し、その反射光を受光してクリアランスを計測するシステムが開示されている。特許文献２に記載の方法では、非接触でクリアランスを計測することができるため、翼やセンサの損傷を防ぐことができるが、反射光に含まれるノイズの扱いを適切に行わなければ、計測精度の低下を招いてしまう。なお、特許文献３には、クリアランスを計測するセンサを、ケーシングの外部から抜き差し可能に取り付けることを可能とするセンサの設置構造が開示されている。この設置構造によれば、ケーシングの開放や分解の必要がなく、接触式、非接触式にかかわらず、クリアランス計測用のセンサの設置および取り外しが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５９８４６４８号公報
特許第６９５９０２７号公報
特許第４４７６１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非接触で精度よく、動翼とケーシングのクリアランスを計測することができる方法が求められている。
【０００６】
本開示は、上記課題を解決することができる計測装置、計測方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の計測装置は、回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングとの間のクリアランスを計測する計測装置であって、回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体との間の距離の計測データを取得する手段と、前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去する手段と、ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出する手段と、を備える。
【０００８】
本開示の計測方法は、回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングとの間のクリアランスを計測する計測方法であって、回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体との間の距離の計測データを取得するステップと、前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去するステップと、ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出するステップと、を有する。
【０００９】
また、本開示のプログラムは、コンピュータに、回転機械における回転体と前記回転体を囲むケーシングとの間のクリアランスを計測する計測処理であって、回転中の前記回転体へ前記ケーシングから照射した光の反射光の強度の計測データと、前記反射光に基づく前記ケーシングと前記回転体との間の距離の計測データを取得するステップと、前記反射光の強度の計測データに基づいて、取得された前記距離の計測データからスパイク状のノイズを除去するステップと、ノイズ除去後の複数の前記距離の計測データを統計処理し、前記クリアランスの計測値を算出するステップと、を有する計測処理を実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
上述の計測装置、計測方法およびプログラムによれば、非接触で精度よく、回転機械における動翼などの回転体の先端部と、回転体を収容するケーシングとのクリアランスを計測することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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