旋转机械的监视装置、监视程序、监视方法以及旋转机械设备与流程

1.本发明涉及旋转机械的监视装置、监视程序、监视方法以及旋转机械设备。
2.本技术基于在2020年11月10日向日本国专利厅申请的日本特愿2020-186961号而主张优先权，并将其内容援引于此。


背景技术：

3.在汽轮机等旋转机械中，为了防止旋转部(转子)与静止部(壳体等)的接触，而谋求适当地监视旋转部与静止部之间的间隙。
4.在专利文献1中，公开有包括在蒸气轮机的密封套部处的转子的外周的4个部位设置的空隙传感器的摩擦保护装置。在该装置中，基于由空隙传感器检测的检测结果，运算空隙传感器的设置位置(密封套部)处的最小半径方向间隙，并使用该运算结果，监视密封套部处的转子与静止部的接触。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开平7-54606号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.另外，为了适当地抑制旋转机械的机室内的旋转部与静止部的接触，期望监视机室内部的旋转部与静止部的间隙(以下，也称为内部间隙。)。然而，在专利文献1所记载的装置中，不监视内部间隙，因此存在无法适当地抑制机室内的旋转部与静止部的接触情况。另一方面，能够使用设置于机室的内部的间隙传感器来计测内部间隙。然而在该情况下，为了间隙传感器的设置、保养，每次都需要将机室开放，用于设置、保养的成本变高。另外，机室内部为高温高压环境，容易产生间隙传感器的不良情况，存在无法进行间隙的适当的监视的情况。
10.鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式的目的在于提供能够兼顾传感器的容易的设置以及管理与旋转机械的内部间隙的适当的监视的旋转机械的监视装置、监视程序、监视方法以及旋转机械设备。
11.用于解决课题的方案
12.本发明的至少一实施方式的旋转机械的监视装置是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视装置，其中，
13.所述旋转机械的监视装置具备：
14.至少一个位置传感器，其设置于所述机室外，并用于检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置；以及
15.预测部，其构成为基于由所述至少一个位置传感器检测出的计测值，来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值。
16.另外，本发明的至少一实施方式的旋转机械设备具备：
17.旋转机械，其包括收容旋转部以及静止部的机室；以及
18.上述的监视装置，其用于监视所述旋转机械的间隙。
19.另外，本发明的至少一实施方式的旋转机械的监视程序是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视程序，其中，
20.所述旋转机械的监视程序构成为使计算机执行如下工序：
21.接收表示由设置于所述机室外的位置传感器检测出的、所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置的计测值的信号的工序；以及
22.基于所述计测值来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值的工序。
23.另外，本发明的至少一实施方式的旋转机械的监视方法是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视方法，其中，
24.所述旋转机械的监视方法包括：
25.使用设置于所述机室外的位置传感器来检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置的步骤；以及
26.基于由所述位置传感器检测出的计测值来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值的步骤。
27.发明效果
28.根据本发明的至少一实施方式，提供能够兼顾传感器的容易的设置以及管理与旋转机械的内部间隙的适当的监视的旋转机械的监视装置、监视程序、监视方法以及旋转机械设备。
附图说明
29.图1是一实施方式的包括蒸气轮机的旋转机械设备的概要图。
30.图2是图1所示的蒸气轮机的概要剖视图。
31.图3a是图2的部分放大图。
32.图3b是另一实施方式的蒸气轮机的局部剖视图。
33.图4是一实施方式的监视/控制装置的概要结构图。
34.图5是一实施方式的旋转机械的监视/控制方法的流程图。
具体实施方式
35.以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式而记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而只不过是说明例。
36.以下，对几个实施方式的构成旋转机械设备的旋转机械为蒸气轮机的情况进行说明，但本发明中的旋转机械并不限定于蒸气轮机，也可以是其他旋转机械(例如燃气轮机等)。
37.(旋转机械设备的结构)
38.图1是一实施方式的包括蒸气轮机的旋转机械设备的概要图，图2是图1所示的蒸
气轮机的概要剖视图。图3a以及图3b分别是一实施方式的构成旋转机械设备的蒸气轮机的机室的轴向端部的概要剖视图。需要说明的是，图3a是图2的局部放大图，图3b是另一实施方式的蒸气轮机的概要剖视图。图4是一实施方式的监视/控制装置的概要结构图。
39.几个实施方式的旋转机械设备100具备蒸气轮机(旋转机械)1(参照图1～图3b)、用于监视和/或控制蒸气轮机1的旋转部与静止部的间隙的监视/控制装置90(参照图4)。
40.(蒸气轮机(旋转机械)的结构)
41.如图1以及图2所示那样，蒸气轮机1具备能够绕中心轴o旋转的转子12(在图1中未图示)以及收容包括转子12的旋转部及静止部的外侧机室(机室)2。
42.外侧机室2构成为将成为大气压的空间与相比于大气压成为高压或低压的空间分隔。外侧机室2包括在上下方向(即铅垂方向)上位于上侧的机室上半部2a以及位于下侧的机室下半部2b，设置于机室上半部2a的上侧凸缘部3a与设置于机室下半部2b的下侧凸缘部3b通过未图示的螺栓而紧固连结。
43.外侧机室2支承于在基座10固定的机室支承部8。在图示的实施方式中，机室上半部2a具有向轴向(转子的中心轴o的方向)突出的猫足部4，并经由该猫足部4而支承于机室支承部8。需要说明的是，在图1所示的外侧机室2中，在机室上半部2a的轴向的两端部分别在俯视下中心轴o的两侧设置有一对猫足部4，即设置有合计4个猫足部4。
44.如图2所示那样，收容于外侧机室2的旋转部包括被轴承(未图示)支承为能够旋转的转子12以及以从转子12沿径向突出的方式设置于转子12的多个动叶片14。如图2所示那样，转子12以将外侧机室2贯通的方式设置。需要说明的是，在图2所示的例示性的实施方式中，在转子12设置有沿轴向分离地配置的多级动叶片14。
45.如图2所示那样，收容于外侧机室2的静止部包括支承于外侧机室2的内侧机室16、支承于内侧机室16的叶片环18、静叶片19及气密环20、以及在轴向上的外侧机室2的两端部设置的内密封套部22。需要说明的是，静叶片19经由叶片环18而支承于内侧机室16，并设置为在轴向上位于各级的动叶片14的上游侧。
46.在外侧机室2的内部，在径向上的旋转部与静止部之间存在间隙。在本说明书中，将外侧机室2(机室)的内部的旋转部与静止部之间的径向的间隙称为内部间隙。内部间隙例如是动叶片14的末端与叶片环18之间的间隙、转子12与静叶片19的末端之间的间隙或转子12与设置于气密环20的密封翅片(未图示)之间的间隙等。
47.如图2～图3b所示那样，在外侧机室2的轴向上的端部设置有用于抑制流体从外侧机室2的内部向外部的泄漏、或空气从外侧机室2的外部向内部的侵入的外密封套部24。外密封套部24安装于外侧机室2的轴向端面2a，由此外侧机室2的轴向端部的开放部被闭塞。外密封套部24包括被供给密封蒸气的蒸气室26以及面向转子12而设置的密封套垫28。
48.在几个实施方式中，旋转机械设备100包括用于对外侧机室2或机室支承部8的至少一部分进行加热或冷却的温度调节部60。通过利用温度调节部60对外侧机室2或机室支承部8的至少一部分进行加热或冷却，能够调节外侧机室2或机室支承部8的热伸长量，由此，能够调节外侧机室2的形状或位置。因此，通过利用温度调节部60适当地调节外侧机室2的形状或位置，能够将蒸气轮机1的内部间隙维持在适当的范围。
49.在一实施方式中，例如如图1所示那样，温度调节部60包括用于对支承外侧机室2的机室支承部8进行加热的加热部62以及用于对外侧机室2的猫足部4进行冷却的冷却部
64。在该情况下，通过利用加热部62加热机室支承部8，从而沿机室支承部8的铅垂方向热伸长，并以外侧机室2抬起的方式变更外侧机室2的位置。另一方面，通过利用冷却部冷却猫足部4，从而以外侧机室2下降的方式使外侧机室2变形。
50.加热部62也可以是构成为使用电能进行发热的加热器。在如图1所示的例示性的实施方式中，加热部62包括在支承猫足部4的机室支承部8的表面设置的板状的加热器。
51.冷却部64也可以构成为向猫足部4供给冷却流体。在图1所示的例示性的实施方式中，冷却部64包括构成为将作为冷却流体的空气朝向猫足部4喷出的喷嘴。
52.(监视/控制装置的结构)
53.监视/控制装置(监视装置)90包括在外侧机室的外部设置的至少一个位置传感器30以及用于对来自位置传感器30的信号进行接收并进行处理的处理部50。监视/控制装置90也可以还包括用于计测表示蒸气轮机1的状态的状态量的状态量传感器40(在图1～图3b中未图示)。
54.位置传感器30构成为在外侧机室2的外部的位置检测蒸气轮机1的外侧机室2相对于旋转部的径向上的相对位置。
55.设置位置传感器30的外侧机室2的外部的位置(即外密封套部24附近的位置)处的温度为100℃左右。与此相对，外侧机室2的内部为大致300℃～500℃左右，温度比较高。另外，外密封套部24被密封蒸气冷却，因此外侧机室2的外部的温度比较恒定。
56.在几个实施方式中，例如如图3a所示那样，位置传感器30也可以设置为与大气压接触。
57.在几个实施方式中，例如如图3a以及图3b所示那样，位置传感器30支承于外侧机室2或在外侧机室2安装的构件，并且在外侧机室2的外部的位置与转子12对置地设置。
58.在图3a所示的例示性的实施方式中，位置传感器30设置于外密封套部24的外部，并经由支承构件32而支承于外密封套部24。在该情况下，位置传感器30与大气压接触。在图3b所示的例示性的实施方式中，位置传感器30设置于外密封套部24之中，并经由支承构件32而支承于外密封套部24。在该情况下，位置传感器30与密封蒸气压和大气压之间的压力接触。
59.位置传感器30构成为对位置传感器30与和该位置传感器30对置的转子12的径向上的距离g(参照图3a以及图3b)进行检测。这样，检测位置传感器30的安装位置(外侧机室2的外部的位置)处的外侧机室2相对于转子12(旋转部)的径向上的相对位置。
60.位置传感器30也可以是非接触式的空隙传感器，例如也可以是涡电流式传感器、电容式传感器或光学式传感器。
61.在一实施方式中，与位置传感器30对置的转子12的面在该转子12的周向的整个区域的范围内具有相同直径。另外，在一实施方式中，与位置传感器30对置的转子12的直径与外密封套部24处的转子12的直径相同。
62.以下，方便起见，将由位置传感器30检测出的上述相对位置(或者距离g)称呼为外部间隙。
63.在图2所示的例示性的实施方式中，至少一个位置传感器30包括用于对转子12的最上部处的上述相对位置(外部间隙)进行检测的上侧传感器30a以及用于对转子12的最下部处的上述相对位置(外部间隙)进行检测的下侧传感器30b。这样，通过使用由在转子12的
最上部以及最下部设置的上侧传感器30a以及下侧传感器30b各自检测的上述相对位置(外部间隙)的检测结果，能够提高由后述的预测部54(处理部50)预测的内部间隙的预测精度。
64.另外，在几个实施方式中，至少一个位置传感器30包括在轴向上设置于外侧机室2的两侧的一对位置传感器30。在图2所示的例示性的实施方式中，至少一个位置传感器30包括在轴向上设置于外侧机室2的两侧的一对上侧传感器30a以及一对下侧传感器30b。这样，通过使用由在转子12的轴向上的两侧设置的一对位置传感器30各自检测的上述相对位置(外部间隙)的检测结果，能够提高由后述的预测部54(处理部50)预测的内部间隙的预测精度。
65.由状态量传感器40检测的状态量的检测结果被用于后述的预测部54(处理部50)中的内部间隙的预测值的算出。状态量传感器40例如也可以包括用于计测蒸气轮机1的入口蒸气温度的温度传感器、用于计测入口压力的压力传感器、用于计测出口蒸气温度的温度传感器、用于计测出口压力的压力传感器、用于计测转子12的转速的转速传感器、用于计测转子12的表面温度的温度传感器以及用于计测机室(外侧机室2等)的温度的温度传感器中的至少一个。
66.处理部50构成为对来自位置传感器30和/或状态量传感器40的信号进行接收并进行处理。如图4所示那样，处理部50具备传感器数据取得部52、预测部54、判定部56以及控制部58。
67.传感器数据取得部52构成为从位置传感器30和/或状态量传感器40接收表示由各传感器计测的计测值的信号。
68.预测部54构成为基于由位置传感器30检测出的计测值(由传感器数据取得部52接收到的信号)，得到外侧机室2内的旋转部与静止部之间的内部间隙的预测值。
69.判定部56构成为基于由预测部54预测的内部间隙的预测值，来判定是否需要变更外侧机室2的形状或位置。
70.控制部58构成为在由判定部56判断为需要变更外侧机室2的形状或位置时，以使内部间隙成为规定范围内的方式变更外侧机室2的形状或位置。控制部58例如也可以构成为以使上述的内部间隙成为规定范围内的方式控制温度调节部60。
71.需要说明的是，处理部50包括具备处理器(cpu等)、存储装置(存储器器件；ram等)、辅助存储部以及接口等的计算机。处理部50经由接口而接收来自上述的位置传感器30和/或状态量传感器40的信号。处理器构成为对这样接收到的信号进行处理。另外，处理器构成为对在存储装置中展开的程序进行处理。由此，实现上述的各功能部(预测部54等)的功能。
72.处理部50中的处理内容作为由处理器执行的程序而安装。程序也可以存储于辅助存储部。在程序执行时，这些程序在存储装置中展开。处理器从存储装置读出程序，并执行程序所包括的命令。
73.在具有上述的结构的监视/控制装置(监视装置)90中，在蒸气轮机(旋转机械)1的外侧机室2外设置有用于对机室相对于旋转部的径向上的相对位置进行检测的位置传感器30，因此与在外侧机室2内设置位置传感器的情况相比，能够容易地进行位置传感器30的设置、管理。即，能够在不将外侧机室2开放的情况下进行位置传感器30的设置、更换、或者进行位置传感器30的精度确认。另外，与在高温高压环境的外侧机室2的内部设置位置传感器
的情况相比，不易产生位置传感器30的故障。另外，在具有上述的结构的监视/控制装置(监视装置)90中，基于由位置传感器30检测的上述相对位置(外部间隙)的检测结果来得到蒸气轮机1的内部间隙的预测值，因此能够基于该预测值适当地监视蒸气轮机1的内部间隙。由此，例如，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。因而，根据上述的监视/控制装置(监视装置)90，能够兼顾位置传感器30的容易的设置以及管理与蒸气轮机1的内部间隙的适当的监视。
74.(旋转机械的监视/控制流程)
75.接着，对几个实施方式的蒸气轮机(旋转机械)1的监视/控制方法的流程进行说明。需要说明的是，以下，对使用上述的监视/控制装置90进行旋转机械的监视/控制的情况进行说明，但也可以手动进行以下说明的工序的一部分或全部。
76.图5是一实施方式的旋转机械的监视/控制方法的流程图。在一实施方式中，首先，使用上述的位置传感器30，计测蒸气轮机1的外侧机室2相对于旋转部的径向上的相对位置(外部间隙)(s102)。另外，使用上述的状态量传感器40，取得表示蒸气轮机1的状态的状态量(s104)。在此，状态量例如包括蒸气轮机1的入口蒸气温度、入口压力、出口蒸气温度、出口压力、转子12的转速、转子12的表面温度或机室(外侧机室2等)的温度中的至少一个。
77.需要说明的是，上述的步骤s102与步骤s104的执行顺序并没有限定。即，也可以以任意的顺序进行步骤s102与步骤s104，或者也可以同时进行步骤s102与s104。
78.接着，预测部54基于在步骤s102中得到的外部间隙的计测值，算出外侧机室2内的旋转部与静止部之间的内部间隙的预测值(s106)。在步骤s106中，也可以基于在步骤s102中得到的外部间隙的计测值以及在步骤s104中得到的状态量的计测值，算出上述的内部间隙的预测值。
79.在步骤s106中，也可以算出周向上的多个位置各自处的内部间隙的预测值。例如，也可以取得转子12的最上部处的内部间隙的预测值和/或转子12的最下部处的内部间隙的预测值。
80.在步骤s106中，也可以算出轴向上的多个位置各自处的内部间隙的预测值。例如，也可以分别算出多级的动叶片14各自的末端与叶片环18之间的间隙、和/或多级的静叶片19各自的末端与转子12之间的间隙、和/或设置于气密环20的多个密封翅片各自与转子12之间的间隙的预测值。
81.需要说明的是，关于步骤s106中的内部间隙的预测方法的几个例子在后文叙述。
82.接着，判定部56基于在步骤s106中得到的内部间隙的预测值，判定是否需要变更外侧机室2的形状或位置(s108)。
83.在步骤s108中，例如在内部间隙的预测值处于规定范围内(适当范围内)时，判定为无需变更外侧机室2的形状或位置(在s108中为是)。在该情况下，直接结束该流程。另一方面，在内部间隙的预测值处于规定范围外(适当范围外)时，判定为需要变更外侧机室2的形状或位置(在s108中为否)。在该情况下，进入到步骤s110。
84.在步骤s110中，以使内部间隙成为规定范围内的方式变更外侧机室2的形状或位置。在步骤s110中，也可以通过利用控制部58适当地控制温度调节部60(加热部62以及冷却部64)，而使外侧机室2成为期望的形状或位置。
85.例如，在步骤s108中判定为转子12的最上部处的内部间隙的预测值比规定范围小
的情况下，在步骤s110中，通过利用加热部62加热机室支承部8，从而以调节机室支承部8的热伸长量将外侧机室2抬起的方式变更外侧机室2的位置。或者，在步骤s108中判定为转子12的最下部处的内部间隙的预测值比规定范围小的情况下，在步骤s110中，通过利用冷却部64向猫足部4供给冷却流体，从而以使外侧机室2下降的方式变形。
86.需要说明的是，也可以反复进行步骤s102～s110的工序，直到内部间隙的预测值成为规定范围内。
87.(内部间隙的预测方法)
88.在步骤s106中，例如也可以通过以下所述的方法，使用外部间隙的计测值来取得内部间隙的预测值。
89.例如，在步骤s106中，也可以通过基于蒸气轮机1的状态量的简易推定，来取得内部间隙的预测值。在该情况下，首先，基于在步骤s104中取得的蒸气轮机1的状态量的计测值，通过使用了预先取得的推定式等的简易推定，来算出内部间隙以及外部间隙的暂定预测值(临时的预测值)。需要说明的是，上述的推算式是表现蒸气轮机1的状态量与内部/外部间隙的关系的式子。并且，通过基于在步骤s102中取得的外部间隙的计测值以及上述的外部间隙的暂定预测值来修正上述的内部间隙的暂定预测值，从而取得内部间隙的预测值。例如，也可以通过取得外部间隙的计测值与外部间隙的暂定预测值的差量，并将该差量与上述的内部间隙的暂定预测值相加，从而取得内部间隙的预测值。
90.或者，在步骤s106中，也可以使用基于有限元法(finite element method；fem)的数值解析、对有限元法的模型进行了简化的解析方法(model order reduction；mor)，来取得内部间隙的预测值。在该情况下，首先，将在步骤s104中取得的蒸气轮机1的状态量的计测值作为输入(边界条件)，并通过fem或mor的方法，而算出内部间隙以及外部间隙的暂定预测值(临时的预测值)。然后，通过基于在步骤s102中取得的外部间隙的计测值以及上述的外部间隙的暂定预测值来修正上述的内部间隙的暂定预测值，从而取得内部间隙的预测值。例如，也可以通过取得外部间隙的计测值与外部间隙的暂定预测值的差量，并将该差量与上述的内部间隙的暂定预测值相加，从而取得内部间隙的预测值。
91.或者，在步骤s106中，通过使用了机器学习等ai(artificial intelligence)的分析，从而使用预测模型取得内部间隙的预测值。该预测模型是将蒸气轮机1的状态量以及外部间隙作为输入并将蒸气轮机1的内部间隙作为输出的预测模型。在该情况下，将在步骤s102中取得的外部间隙的计测值以及在步骤s104中取得的蒸气轮机1的状态量的计测值作为上述的预测模型的输入来使用，作为使用了预测模型的运算结果的输出而取得内部间隙的预测值。需要说明的是，上述的预测模型也可以是已经使用教示数据进行了机器学习的学习完毕的预测模型。
92.上述各实施方式所述的内容例如如以下那样掌握。
93.(1)本发明的至少一实施方式的旋转机械(例如上述的蒸气轮机1)的监视装置(例如上述的监视/控制装置90)是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室(例如上述的外侧机室2)的旋转机械的间隙进行监视的监视装置，其中，
94.所述旋转机械的监视装置具备：
95.至少一个位置传感器(30)，其设置于所述机室外，并用于检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置；以及
96.预测部(54)，其构成为基于由所述至少一个位置传感器检测出的计测值，来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值。
97.在上述(1)的结构中，在旋转机械的机室外设置有用于检测机室相对于旋转部的径向上的相对位置的位置传感器，因此与在机室内设置位置传感器的情况相比，能够容易地进行位置传感器的设置、管理。另外，在上述(1)的结构中，基于由位置传感器检测的上述相对位置的检测结果来得到旋转机械的内部间隙的预测值，因此能够基于该预测值来适当地监视旋转机械的内部间隙。由此，例如，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。因而，根据上述(1)的结构，能够兼顾位置传感器的容易的设置以及管理与旋转机械的内部间隙的适当的监视。
98.(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，
99.所述旋转机械包括在所述机室的轴向上的端部设置的外密封套部，
100.所述位置传感器支承于所述外密封套部。
101.根据上述(2)的结构，将位置传感器设置为支承于外密封套部，因此能够容易地进行位置传感器的设置、管理。
102.(3)在几个实施方式中，在上述(1)或(2)的结构的基础上，
103.所述至少一个位置传感器包括在轴向上设置于所述机室的两侧的一对位置传感器。
104.根据上述(3)的结构，在轴向上的机室的两侧设置有一对位置传感器，因此与仅在机室的一方侧设置位置传感器的情况相比，能够更适当地预测内部间隙。
105.(4)在几个实施方式中，在上述(1)至(3)中任一结构的基础上，
106.所述预测部构成为基于表示所述旋转机械的状态的状态量以及由所述位置传感器得到的所述计测值，来算出所述内部间隙的所述预测值。
107.根据上述(4)的结构，能够基于表示旋转机械的状态的状态量以及由位置传感器取得的计测值来适当地算出内部间隙的预测值。因而，能够基于算出的预测值来适当地监视旋转机械的内部间隙。
108.(5)在几个实施方式中，在上述(1)至(3)中任一结构的基础上，
109.所述预测部构成为使用将表示所述旋转机械的状态的状态量以及由所述位置传感器得到的所述计测值作为输入的预测模型，来算出所述内部间隙的所述预测值。
110.根据上述(5)的结构，能够使用将表示旋转机械的状态的状态量以及由位置传感器取得的计测值作为输入的预测模型，来适当地算出内部间隙的预测值。因而，能够基于算出的预测值来适当地监视旋转机械的内部间隙。
111.(6)在几个实施方式中，在上述(4)或(5)的结构的基础上，
112.所述预测部构成为根据表示所述旋转机械的状态的状态量算出所述内部间隙的暂定预测值以及所述相对位置的暂定预测值，并将由所述位置传感器取得的所述计测值与所述相对位置的所述暂定预测值的差量加在所述内部间隙的所述暂定预测值上，从而取得所述内部间隙的所述预测值。
113.根据上述(6)的结构，通过将机室相对于旋转部的径向上的相对位置(即外部间隙)的计测值与暂定预测值的差量加在内部间隙的暂定预测值上从而取得内部间隙的预测值，因此能够适当地算出该内部间隙的预测值。因而，能够基于算出的预测值，来适当地监
视旋转机械的内部间隙。
114.(7)在几个实施方式中，在上述(1)至(6)中任一结构的基础上，
115.所述旋转机械的监视装置具备判定部(56)，该判定部(56)构成为基于所述内部间隙的所述预测值来判定是否需要变更所述机室的形状或位置。
116.根据上述(7)的结构，能够基于内部间隙的预测值，来适当地判定是否需要变更机室的形状或位置。例如，在内部间隙的预测值处于规定范围外时，能够判定为需要变更机室的形状或位置。因此通过基于该判定结果适当地变更机室的形状或位置，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。
117.(8)本发明的至少一实施方式的旋转机械设备(100)具备：
118.旋转机械(例如上述的蒸气轮机1)，其包括收容旋转部以及静止部的机室；以及
119.上述(1)至(7)中任一项所述的监视装置(例如上述的监视/控制装置90)，其用于监视所述旋转机械的间隙。
120.在上述(8)的结构中，在旋转机械的机室外设置有用于检测机室相对于旋转部的径向上的相对位置的位置传感器，因此与在机室内设置位置传感器的情况相比，能够容易地进行位置传感器的设置、管理。另外，在上述(8)的结构中，基于由位置传感器检测的上述相对位置的检测结果来得到旋转机械的内部间隙的预测值，因此能够基于该预测值来适当地监视旋转机械的内部间隙。由此，例如，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。因而，根据上述(8)的结构，能够兼顾位置传感器的容易的设置以及管理与旋转机械的内部间隙的适当的监视。
121.(9)在几个实施方式中，在上述(8)的结构的基础上，
122.所述监视装置包括判定部(56)，该判定部(56)构成为基于所述内部间隙的所述预测值来判定是否需要变更所述机室的形状或位置，
123.所述旋转机械设备具备控制部(58)，该控制部(58)构成为在由所述判定部判断为需要变更所述机室的形状或位置时，以使所述内部间隙成为规定范围内的方式变更所述机室的形状或位置。
124.根据上述(9)的结构，在由判定部判断为需要变更机室的形状或位置时，能够利用控制部以使内部间隙成为规定范围内的方式变更机室的形状或位置。因而，通过基于判定部的判定结果适当地变更机室的形状或位置，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。
125.(10)在几个实施方式中，在上述(9)的结构的基础上，
126.所述控制部构成为以使所述内部间隙成为规定范围内的方式控制温度调节部(60)，该温度调节部(60)用于对所述机室或支承所述机室的机室支承部的至少一部分进行加热或冷却。
127.根据上述(10)的结构，在由判定部判断为需要变更机室的形状或位置时，以使内部间隙成为规定范围内的方式控制温度调节部来加热或冷却机室的至少一部分。因而，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。
128.(11)本发明的至少一实施方式的旋转机械(例如上述的蒸气轮机1)的监视程序是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室(例如上述的外侧机室2)的旋转机械的间隙进行监视的监视程序，其中，
129.所述旋转机械的监视程序构成为使计算机(例如上述的处理部50)执行如下工序：
130.接收表示由设置于所述机室外的位置传感器检测出的、所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置的计测值的信号的工序；以及
131.基于所述计测值来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值的工序。
132.在上述(11)的程序中，在旋转机械的机室外设置有用于检测机室相对于旋转部的径向上的相对位置的位置传感器，因此与在机室内设置位置传感器的情况相比，能够容易地进行位置传感器的设置、管理。另外，在上述(11)的程序中，基于由位置传感器检测的上述相对位置的检测结果来达到旋转机械的内部间隙的预测值，因此能够基于该预测值来适当地监视旋转机械的内部间隙。由此，例如，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。因而，根据上述(11)的程序，能够兼顾位置传感器的容易的设置以及管理与旋转机械的内部间隙的适当的监视。
133.(12)本发明的至少一实施方式的旋转机械(例如上述的蒸气轮机1)的监视方法是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室(例如上述的外侧机室2)的旋转机械的间隙进行监视的监视方法，其中，
134.所述旋转机械的监视方法包括：
135.使用设置于所述机室外的位置传感器来检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置的步骤(s102)；以及
136.基于由所述位置传感器检测出的计测值来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值的步骤(s106)。
137.在上述(12)的方法中，在旋转机械的机室外设置有用于检测机室相对于旋转部的径向上的相对位置的位置传感器，因此与在机室内设置位置传感器的情况相比，能够容易地进行位置传感器的设置、管理。另外，在上述(12)的方法中，基于由位置传感器检测的上述相对位置的检测结果来得到旋转机械的内部间隙的预测值，因此能够基于该预测值来适当地监视旋转机械的内部间隙。由此，例如，能够有效地抑制旋转部与静止部的接触。因而，根据上述(12)的方法，能够兼顾位置传感器的容易的设置以及管理与旋转机械的内部间隙的适当的监视。
138.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加了变形而得到的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。
139.在本说明书中，“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或者绝对的配置的表现不仅表示严格上那样的配置，还表示具有公差或者能够得到相同的功能的程度的角度、距离而相对地位移了的状态。
140.例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物相等的状态的表现不仅表示严格上相等的状态，还表示存在公差或者能够得到相同的功能的程度的差的状态。
141.另外，在本说明书中，四边形形状、圆筒形状等表示形状的表现不仅表示几何学上严格意义下的四边形形状、圆筒形状等形状，还表示在能够得到相同的效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
142.另外，在本说明书中，“具备”、“包括”或“具有”一个构成要素主要的表现不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性的表现。
143.附图标记说明
144.1蒸气轮机
145.2外侧机室
146.2a机室上半部
147.2b机室下半部
148.2a轴向端面
149.3a上侧凸缘部
150.3b下侧凸缘部
151.4猫足部
152.8机室支承部
153.10基座
154.12转子
155.14动叶片
156.16内侧机室
157.18叶片环
158.19静叶片
159.20气密环
160.22内密封套部
161.24外密封套部
162.26蒸气室
163.28密封套垫
164.30位置传感器
165.30a上侧传感器
166.30b下侧传感器
167.32支承构件
168.40状态量传感器
169.50处理部
170.52传感器数据取得部
171.54预测部
172.56判定部
173.58控制部
174.60温度调节部
175.62加热部
176.64冷却部
177.90监视/控制装置
178.100旋转机械设备
179.o中心轴。

技术特征：
1.一种旋转机械的监视装置，其是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视装置，其中，所述旋转机械的监视装置具备：至少一个位置传感器，其设置于所述机室外，并用于检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置；以及预测部，其构成为基于由所述至少一个位置传感器检测出的计测值，来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值。2.根据权利要求1所述的旋转机械的监视装置，其中，所述旋转机械包括在所述机室的轴向上的端部设置的外密封套部，所述位置传感器支承于所述外密封套部。3.根据权利要求1或2所述的旋转机械的监视装置，其中，所述至少一个位置传感器包括在轴向上设置于所述机室的两侧的一对位置传感器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转机械的监视装置，其中，所述预测部构成为基于表示所述旋转机械的状态的状态量以及由所述位置传感器得到的所述计测值，来算出所述内部间隙的所述预测值。5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转机械的监视装置，其中，所述预测部构成为使用将表示所述旋转机械的状态的状态量以及由所述位置传感器得到的所述计测值作为输入的预测模型，来算出所述内部间隙的所述预测值。6.根据权利要求4或5所述的旋转机械的监视装置，其中，所述预测部构成为根据表示所述旋转机械的状态的状态量算出所述内部间隙的暂定预测值以及所述相对位置的暂定预测值，并将由所述位置传感器得到的所述计测值与所述相对位置的所述暂定预测值的差量加在所述内部间隙的所述暂定预测值上，从而取得所述内部间隙的所述预测值。7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转机械的监视装置，其中，所述旋转机械的监视装置具备判定部，该判定部构成为基于所述内部间隙的所述预测值来判定是否需要变更所述机室的形状或位置。8.一种旋转机械设备，其中，所述旋转机械设备具备：旋转机械，其包括收容旋转部以及静止部的机室；以及权利要求1至7中任一项所述的监视装置，其用于监视所述旋转机械的间隙。9.根据权利要求8所述的旋转机械设备，其中，所述监视装置包括判定部，该判定部构成为基于所述内部间隙的所述预测值来判定是否需要变更所述机室的形状或位置，所述旋转机械设备具备控制部，该控制部构成为在由所述判定部判断为需要变更所述机室的形状或位置时，以使所述内部间隙成为规定范围内的方式变更所述机室的形状或位置。10.根据权利要求9所述的旋转机械设备，其中，所述控制部构成为以使所述内部间隙成为规定范围内的方式控制温度调节部，该温度调节部用于对所述机室或支承所述机室的机室支承部的至少一部分进行加热或冷却。
11.一种旋转机械的监视程序，其是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视程序，其中，所述旋转机械的监视程序使计算机执行如下工序：接收表示由设置于所述机室外的位置传感器检测出的、所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置的计测值的信号的工序；以及基于所述计测值来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值的工序。12.一种旋转机械的监视方法，其是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视方法，其中，所述旋转机械的监视方法包括：使用设置于所述机室外的位置传感器来检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置的步骤；以及基于由所述位置传感器检测出的计测值来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值的步骤。

技术总结
旋转机械的监视装置是用于对包括收容旋转部以及静止部的机室的旋转机械的间隙进行监视的监视装置，且具备：至少一个位置传感器，其设置于所述机室外，并用于检测所述机室相对于所述旋转部的径向上的相对位置；以及预测部，其构成为基于由所述至少一个位置传感器检测出的计测值，来得到所述机室内的所述旋转部与所述静止部之间的内部间隙的预测值。与所述静止部之间的内部间隙的预测值。与所述静止部之间的内部间隙的预测值。


技术研发人员：近藤诚 山口岳彦 滨田雄久 中野隆
受保护的技术使用者：三菱重工业株式会社
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2023/5/31