JPH0377025A - タービン発電機の振動監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、タービン、特に蒸気タービン上、これに接続
される発ｉ４ｍとからなる回転機械の運転時の振動を監
視してモの正常、異常を判別するタービン発電機の振動
監視袋ｄに関する。

〔従来の技術〕

回転ＩＩ械の設備保全のための技術手段ｔして、温度、
圧力、音響なと欅々な物理量の変化を把握するこよが行
われているが、なかでも振動を測定してａ械の状態を判
定する方法は最も広（行われている。これは機械に異常
が生じた時、その発生部位や発生原因がとうであれ、振
動変化ｔいう現象で現れてくるケースが他の物理量と比
べて多いためである。このため原子力や火力発電などの
蒸気タービンの樺な重要なｆＩＡ械では、その振動を連
続して測定するため従来より振動監視装置を設置して、
機械の状態を監視している。なお、振動監視は軸受ジャ
ーナル部の軸振動、また番よ軸受金の振動が・−船釣な
測定対象となっている。とこるで、従来の振動監視装置
で番よ回転機械の運転費測定された振動値が予め定めら
れた基単値（以下警報レベルＡという）を超えたときは
警報を出すようにしている。

しかしながら、警報レーくルＡにより警報を出す方法は
、いわゆる平均的な回転機械についてのものであって、
実際の運転時の８！械の振動は個々にその個性があり、
例えば設討、製作１施−［が同し５であっても、各段階
ごの仕上りの微妙なバうツキの累積によって運転中の振
動特性は同しにならない、そして実際に多くの事故によ
り得た経験から、従来の警報レベルＡによる監視のほか
に、正常な運転状態で示す振動パターン（回転数と振幅
、負荷と振幅の関係など）との比較がより大切であるこ
とが分った。これは正常な振動パターンからの偏差量（
塩１警報レベルＢという）を監視することであ１．′で
、ｗ４然こ（Ｄ監視方法では、従来（７）警報レベルＡ
以゛トの値Ｃあ、、ても警報を発することは十分有り得
ることになり、よりシビアな監視、異常の早期発見につ
ながるメリットがある。

このような点を考慮して前述の様な監視方法に対し５て
、西独規格（Ｖ　Ｄ　Ｉ　２０５９）が既に制電きれて
いる。ｌ５Ｏ（Ｉもこの規格をヘー・スとと、□ご検耐
が進められている段階である。Ｖ　Ｄ　Ｉ　２０５９は
同転ｉ械の軸振動に関する規格であるが、その中におけ
る監視））法の要旨は、警報レベルＡの絶対値だけでな
く警報レベル八０２５％の振動変化があった時には警報
レベルＡに達しなくごも警報値Ｊしで扱っている。この
場合正常値の２５％増が警報レベルＡを越える時はＶ報
しベルＡが警報値となる。

〔発明が解決しようとする課題］ 前述の規格の実際の運用方法において、例えば、タービ
ングレー・ドの飛散などのよ−）に、状態の急変、すな
わら振動値がステップ状に変化する様な場合はｊＥ常、
異常の差を明確に判断するごとができるが、振動が経時
的に増減したり、発電機出力などの運転条件によって変
化したりした場合の嫌に、いわゆる時間に対する振動変
化の場合には、正常値の尺度をどう考えてよいのか曖昧
になっでしまう問題点がある。

したがって、特に事業用タービン発電機の様な公共性の
高い設備や、停止することによって操業計画が大帽に狂
っ”ζしまう自家発電設備等の場合監視レベルを下げて
異常の早期発見を行うとはいえ、曖昧な正常値に基づし
）た運転調整や機械の停止は、いたずらに設備の運用を
混乱させる危険を有している。

本発明の目的は、軽重的な振動変化に対する正常値の尺
度を与えることにより、振動の正常、異常を正確に判定
できるタービンと発電機とが接続されたタービン発電機
の振動監視装置を提供するこｔである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明によればタービンと
発ｔＷεが接続してなるタービン発ｔｉｎの運転時の振
動を検出する振動検電器と、発電機の電気出力を検出す
る出力検出器と、前記振ａ検出器からの振動の出力信号
を所定レベルまで増輻する増Ｉｉ器と、この増輻器から
の出力信号および出力検出器からの電気出力の出力信号
を一定時間間閘でデジタル信性に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器からの振動の出力ｆ８号を電気出
力の出力信号に基・づいて電気出力区分毎に分類して記
憶する第１のメモリと、この第１のメモリから予め定め
られた所定時間内に記憶された前記は気出力区分毎の振
動値からその平均値と標堆偏差とを演算する演算器と、
この演算器からの演算結果を記憶する第２のメモリと、
この第２のメモリから取出される演算結果と振動監視時
の前記振動検出器で検出した振動値を同時に表示する表
示器と、振動監視時の振動値を前記平均値に種型偏差の
和と比較し、振動値がこの和を超えたときにｆδ号を出
力する判定器と、この判定器からの出力他種により警報
する警報器とから振動監視装置を構成するものとする。

〔作用］ タービン、例えば蒸気タービンなどの様な運転条件が複
雑のため振動変化の要因も多く、且つそれらの因果関係
の見極めが困難な機械における振動正常値は、本来その
機械の振動特性上の個性、すなわち蒸気温度や真空度に
よって振動が変化するとか、負荷量と共に振動が増大傾
向を示すとか、負荷時と無負荷時で異なるとか、一定負
荷でも経時的に増減を繰り返えすとかの振動状態を把握
し、その様な運転を継続しても軸受メタルが損傷すると
か、ボルトが弛むとか、どこかの部品の割れや欠損を生
ずるとかの異常が発生しないことを確認して決められる
ものである。すなわち、正常値の決定に際してプラント
の新設時や定期点検直後の試運転データの様な時間的に
ミクロなデータを採用するのは、通常の運用時に行われ
る変則的な運転を含めてあらゆる運転条件や運転パター
ンが網羅されているわけではなく、偏りのある基準値と
なってしまう可能性が高い。したがって正常値は十分な
期間のデータに基づいて統計処理された統計量により決
められる必要がある。

このような考えに基づいて前記の手段によれば振動値の
正常値を統計処理された平均値、標準偏差に基づいて決
めている。すなわちタービン発電機の運転時の振動を振
動検出器により検出し、この検出した出力信号を増幅器
で増幅する。そしてこの増幅器からの出力信号と発を機
の電気出力の出力信号とを一定時間間隔でＡ／Ｄ変換器
でデジタル信号に変換し、第１のメモリにＡ／Ｄ変換器
からの振動の出力信号を電気出力の出力信号に基づいて
電気出力区分毎に分類して記憶する。そし記電気出力区
分毎に振動の平均値、１準偏差を演算し、この演算結果
を第２のメモリに記憶する。

この第２のメモリから取出された電気出力区分毎の振動
の平均値及び標準偏差は振動監視時振動検出器で検出さ
れた振動値と同時に表示器に表示される。この平均値は
正常値と見なして以後の振動監視における基準値とし、
標準偏差は振動値の許容しうるバラツキ限界とする。し
たがって振動監視時、振動検出器により検出された振動
値は表示器にその平均値と標準偏差とともに同時に表示
され、この結果振動状態が一目して明瞭に把握できる。

また、振動監視時の振動値が平均値と標準偏差との和よ
り超えたときには判定器から信号を出力し、この信号に
より警報器から警報を出す。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例による、タービン椿治発電機の
振動監視装置の構成プロ・７り図である９図において振
動検出器１はタービンとしての蒸気タービンと発電機の
軸振動または軸受振動の振動値を検出するものであり、
振動監視個所の数と同数が設けられる。振動増幅器２は
、振動検出器１の数に対応して設けられ、振動検出器１
からの微弱な交流信号の増幅と、これを検波して振動振
幅に比例した直流信号に変換する機能をもっている。Ａ
／Ｄ変換器４は振動増幅器２からの直流出力が入力され
、アナログ信号からデジタル信号に変換され、また発電
機の電気出力の出力検出器３からの出力信号も同時に入
力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。

制御装置５はＡ／Ｄ変換器４からの振動、電気出力信号
や後述するメモリ、演算器１判定器１表示器等の信号処
理部との信号のやりとり及び信号処理の実行タイ逅ング
を制御するものである。メモリ（■）６は制御装置５を
経た一定時間間隔毎のＡ／Ｄ変換器４からの振動と電気
出力との出力信号を電気出力の出力信号に基づいて区分
された電気出力区分毎に分類した振動値として記憶する
。演算器７はメモリ（Ｉ）６にて記憶された電気出力区
分毎の振動値の平均値と標準偏差を演算する。メモリ（
ＩＱ　８は演算器７に演算された振動値の平均値と標準
偏差とを電気出力区分毎に分類して記憶する０表示器９
はメモリｆｌｌ）　８からの振動値の平均値と標準偏差
を表示するとともに振動監視時の振動検出器１で検出さ
れた振動値を同時に表示する。操作部１０は表示器９の
表示画面を切換えるもので、振動測定点、発電機の電気
出力区分、表示パターン等の選択を行なう１判定器１１
は振動監視時の振動値を基準値と比較して正常、異常を
判定し、振動値が基準値を超えた時に出力信号を出す、
なお、基準値は警報レベルＡの他、電気出力区分毎に求
められた振動値の平す値と標準偏差の和が用いられる。

警報器１２は判定器１１からの出力信号により異常を報
らせる警報を出す。

次に上記のような構成による振動監視装置の作用につい
て説明する。蒸気タービン発電機を運転することにより
生じた振動は各測定点における振動検出ｌｉ！、　１に
より検出される。検出された振動の出力信号は増幅器２
で所定レベルまで増幅、検波されてＡ／Ｄ変換器４に入
力され、アナログ信号がデジタル信号に変換される。一
方振動検出時の発電機の電気出力は出力検出器３にて検
出され、この検出された出力信号は同時にＡ／Ｄ変換器
４に入力され、アナログ信号がデジタル信号に変換され
る。

これらの出力信号は制御装置５に入力され、定時間間隔
（１）毎の振動５ｉｉ気出力信号がメモリ（１）６に記
憶される。メモリｆｌ）へのデータの格納は、第２図に
示すように各測定点毎に区分されたファイルに発電機の
電気出力区分毎に振動データが分以下、１０％を越え２
０％以下・・・・・・９０％を超え１００％以下、１０
０％を越え１１０％以下の１２分割になっている。制御
装置ｔ５は測定された振動データがどの測定点とどの電
気出力区分に該当するのかを判断して所定のファイルに
記憶するよ・）にする。

上記の格納されたデータは予め指定された所定時間（例
えばｉ週間とか１ケ月）集録されると、制御装置５から
の指令によって演算器７に転送され、各測定点に対して
各電気出力区分毎の振動値の平均値（Ｍｌ）と標準偏差
（Ｓ、）を演算し、その結果をメモリ（ｍ　８のファイ
ルに記憶する。このように記憶された各測定点における
平均値（Ｍｌ）。

標準偏差（Ｓ、）は第３図（ａ）に示すように電気出力
区分に応じて測定点毎に示される。更に、この図には振
動監視時各側定点で振動検出器ｌで検出され、増幅器２
．Ａ／Ｄ変換器４及び制御語Ｗ５を経た振動値１５が電
気出力区分に応して同時に表示される。したがって第３
図（ａｌにより現在運転中の振動値が、過去の実績デー
タに対してどのようなレベルにあるかが明瞭に判断でき
る。

第３図（′ｂ）は電気出力区分毎の各測定点における振
動値の平均値Ｍ１．標準偏差（Ｓｌの運転経過に伴う経
時変化の様子をトレンドしたものであり、それまでの膨
大なデータが一画面に表示され、振動変化の傾向を一望
に把握できる。

一方、判定器１１では振動監視時の振動値が基軍値、す
なわち前述の警報レベル囚及び、各測定点における電気
出力区分毎の振動値の平均値と標準偏差の和と比較され
、これらの基準値を超えた時に信号を出力し、この信号
により警報器１２から警報が出される。

ところで、メモリ（１）の容量が小さい場合等には前述
の所定時間内の振動値の平均値（Ｍｌ）、　＊準偏差（
Ｓｌ）を求めるために、メモリ（Ｉ）６に記憶する所定
時間を短か（し、この所定時間内における平均値（ホ）
、標準偏差（ｓ）を求め、これを前述の所定時間まで繰
返して、これらの複数の平均値（ホ）、Ｉ！準偏差（ｓ
）から演算して前記の平均値（Ｍｌ）、標準偏差（Ｓｌ
）を求めることができる。以下この方法について説明す
る。メモリ（１）６に格納されたデータは予め指定され
た前記所定時間より短かい時間区間内集録されると（例
えば２４時間とか１週間）制御装置５からの指令によっ
て演算器７に転送され、各測定点に対して各電気出力区
分毎の振動値の平均値（ｍｌ）と標準偏差（ｓ、）を演
算し、その結果をメモリ＋Ｉ［ｌ　８のファイル四に記
憶する。それと同時にメモリ（■）６の内容はすべてク
リアされて、以後のデータ集録に対してスタンバイされ
る。そして次の時間区間（４）で集録された振動データ
に対しても同様な処理が実行され、その平均値（ｍ、）
と標準偏差（Ｓ、）がメモリ（！Ｄ８のファイル（４）
に記憶される。

このような振動データの収集と演算記憶処理が継続され
た後、予め指定された時間区間ａ３）（例えば１週間と
か１ケ月）になるとメモリ（１０８のファイルＡに記憶
された演算結果（ｍｌ、　ｓ、、ｍ、、、ｓ□・・・ｆ
ｆ＋＋＋、ｓ７）に基づいて、次式によって演算器７に
より時間区間［Ｆ］）の平均値（Ｍ＋）、標準偏差（ｓ
ｌ）を求め、その結果をメモリ（ＩＱ　８のファイルの
）に記ここでｎは、時間区間Ｑ３）でメモリ（Ｉｎ　８
のファイル囚に記憶されたｍ、ｓの数テ、 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によればタービ
ンと発電機とが接続してなるタービン発電機の運転時の
振動を運転経過に伴う実績データと比較しながら監視し
、振動の正常、異常を実績による振動データを基にして
求められた振動値の正常状態を基準にして判断すること
により、タービン発電機の振動特性上の個性を加味して
振動の監視および正常、異常の判定ができるので、誤判
断による運転調整の手間や機械の停止による操業計画の
混乱を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタービン発電機の振動監視装置の
構成ブロック図、第２図は第１図のメモリ（ｒ）に記憶
される振動状態のファイル内容を示す図、第３図は第１
図の表示器に表示される振動状態を示し、（ａ）は測定
点毎の振動状態を示す図、（ｂ）は振動値の平均値、４
１１準偏差の経過時間に伴う傾向を示す図である。 １：４！ｉ動検出器、２：増幅器、３：出力検出器、４
：Ａ／Ｄ変換器、６：メモリ（１１，７；演算器、８：
メモリｆＩＤ、９：表示器、１１：判定器、１２：警第
２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）タービンと発電機とが接続してなるタービン発電機
   の運転時の振動を検出する振動検出器と、発電機の電気
   出力を検出する出力検出器と、振動検出器からの振動の
   出力信号を所定レベルまで増幅する増幅器と、この増幅
   器からの振動の出力信号および出力検出器からの電気出
   力の出力信号を一定時間間隔でデジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器からの振動の出力信
   号を電気出力の出力信号に基づいて電気出力区分毎に分
   類して記憶する第１のメモリと、この第１のメモリから
   予め定められた所定時間内に記憶された前記電気出力区
   分毎の振動値からその平均値と標準偏差を演算する演算
   器と、この演算器からの演算結果を記憶する第２のメモ
   リと、この第２のメモリから取出される演算結果と振動
   監視時の前記振動検出器で検出した振動値を同時に表示
   する表示器と、振動監視時の振動値を前記平均値と標準
   偏差の和と比較し、振動値がこの和を超えたときに信号
   を出力する判定器と、この判定器からの出力信号により
   警報する警報器とからなることを特徴とするタービン発
   電機の振動監視装置。