JPH0687641B2 - 回転機の吸湿度管理方法 - Google Patents

回転機の吸湿度管理方法

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JPH0687641B2
JPH0687641B2 JP23078187A JP23078187A JPH0687641B2 JP H0687641 B2 JPH0687641 B2 JP H0687641B2 JP 23078187 A JP23078187 A JP 23078187A JP 23078187 A JP23078187 A JP 23078187A JP H0687641 B2 JPH0687641 B2 JP H0687641B2
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清幸 松井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電動機や発電機等の回転機の巻線の吸湿に
よる絶縁抵抗の低下を防止し、それによる突発的な絶縁
破壊事故を未然に防止するようにした回転機の吸湿度管
理方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、電動機や発電機等の回転機の巻線の絶縁材等が
吸湿すると、その回転機の絶縁破壊電圧は著しく低下す
るといわれており、万一、使用中の回転機が吸湿して絶
縁破壊が起きると、例えば製鉄工場における圧延機や集
塵機、あるいは発電所におけるタービン発電機などのよ
うに、特に連続運転が必要とされる重要機器の突発的な
停止を招き、生産上の大きな損失となるばかりか、場合
によっては災害や公害を発生させることにもなりかねな
い。
そこで、回転機巻線の吸湿度は常に厳密に管理する必要
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来は回転機の温度制御は行われている
が、この温度制御は巻線の吸湿度の管理を目的としたも
のではなく、例えば、回転機の冷却風量の制御も行われ
ているが、この冷却風量の制御についても吸湿度を管理
するための制御という観点ではなく、省エネルギ等の観
点から、夏・冬の環境温度差に応じて風量の制御をする
ものであった。
また、回転機用ヒーターの制御についても、回転機の停
止及び起動時に停止中の温度低下による吸湿を防止する
ために電源の入切を行うだけのものであった。
また、本出願人は、先に特願昭61−202257号明細書にお
いて、電動機の運転中の巻線温度の変化に対する絶縁抵
抗の変化特性を求めて、これを湿度変化に対応させるこ
とにより、交流・直流の別を問わず、また湿度に左右さ
れず、運転状態での電動機巻線の吸湿程度を自動判定す
るオンライン吸湿測定方法を提案したが、しかし、この
方法はその測定結果に基づいて、吸湿度を管理基準内に
制御する手段を欠くため、電動機の運転状態及び停止状
態における吸湿度の上昇を積極的に防止するためには、
吸湿度を低下させる手段例えば回転機ヒータの入切や冷
却送風量の調整を、人間の判断によって行う必要があ
り、手間が掛かるばかりか、このような判断や調整を間
違うと、前記のような絶縁破壊事故につながったり、巻
線温度の過上昇によるトリップ事故を招くことになると
いう問題点があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、回転機の運転状態及び停止状態における吸湿
度を管理してその上昇を積極的に防止し、これにより回
転機の不測の絶縁破壊事故による生産ラインの突発事故
や、それに伴う災害や公害等の発生を未然に防止するよ
うにした回転機の吸湿度管理方法を提供することを目的
とするものである。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
そこで、この発明に係わる回転機の吸湿度管理方法は、
第1図に示すように、絶縁抵抗測定手段と巻線温度測定
手段を用いて運転状態及び停止状態における回転機巻線
の絶縁抵抗と温度の変化を所定の時間間隔で検出し、そ
の検出毎に前記温度変化に応じた絶縁抵抗モデル値を求
めて、そのモデル値と絶縁抵抗実測値とに基づき絶縁抵
抗/温度特性値を算出するとともに、得られた所定個数
の絶縁抵抗/温度特性値の時系列データから回転機冷却
風湿度変化に対応させて湿度上昇時の代表値と湿度下降
時の代表値とを選定し、これら両代表値の積算値に基づ
き巻線吸湿度の評価値を算出し、巻線の吸湿程度を測定
する。
そして、その測定結果に基づいて、吸湿度を所定の管理
基準内に維持可能な、回転機巻線温度と回転機冷却風温
度との差を得るように、回転機巻線温度調節手段、例え
ば、冷却風風量、冷却風温度等を冷却風送風用電動機の
回転数(電圧、周波数)、冷却風ダンパ開度、回転機冷
却風ヒータの電流値、冷却風冷却器(熱交換器)の1次
冷却媒体流量等の制御量を算出し、自動制御する。
これにより、回転機巻線の吸湿度を管理基準内に管理す
るものである。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
まず構成を説明する。
第2図において、1は電動機又は発電機等の回転機、2
はその回転機1の巻線、3は回転機用直流電源、4は回
転機冷却用ファン、5は回転機冷却ファン用電動機、6
は回転機冷却風ヒータである。
8は巻線2の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置、9
は巻線2の温度を測定する温度測定装置、10は回転機1
の冷却風の温度を測定する温度測定装置、11は回転機1
の冷却風の湿度を測定する湿度測定装置、12は回転機冷
却ファン用電動機5の回転数を検出する回転検出器、13
は回転機冷却風ヒータ6の電流を検出する電流検出器、
14は回転機1の負荷電流を検出する回転機負荷電流検出
器であり、これらの測定装置及び検出器で測定部を構成
する。
16はマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピ
ュータ16は、上記測定部からの測定結果及び検出結果を
入力し、それらのデータをオンラインで処理し、巻線2
の吸湿度とそれに応じた巻線温度制御量を算出し出力す
る。
17は回転機冷却ファン用電動機5の回転数を制御する制
御装置、18は回転機冷却風ヒータ6の電流値を制御する
制御装置であり、これらの制御装置17,18はマイクロコ
ンピュータ16からの制御信号に基づき制御を行う巻線温
度調節手段である。
次に上記実施例の動作を説明する。
マイクロコンピュータ16はシステムの起動とともに、第
3図(a)及び(b)に示すステップに従って演算、判
定処理を実行する。
ステップでは、メモリのデータエリアをクリアした
後、データ認識して適宜の値に設定した回転数1の絶縁
抵抗初期値Mo、巻線温度初期値TMO、冷却風温度初期値T
AO、冷却風湿度初期値RHO、及び回転機負荷電流初期値I
Oをデータエリアに記憶させて初期化する。
次にステップに移行して、ループカウンタCNTにステ
ップ〜ステップよりなるループの繰り返し回数nを
記憶させる。このnは、回転機1の負荷の変動程度によ
って決めればよく、前記測定部からのデータ入力をt分
間隔でtR時間繰り返すものとして、通常、n=tR/tで設
定する。
ステップでは、絶縁抵抗測定装置8からの絶縁抵抗値
Mと巻線2の温度測定装置9からの巻線温度値TM、冷却
風の温度測定装置10からの冷却風温度値TA、冷却風の湿
度測定装置11からの湿度値RH、及び回転機負荷電流検出
器14からの回転機負荷電流値Iをマイクロコンピュータ
16に読み込み、これらをメモリの所定の記憶領域に記憶
する。
続いて、ステップに移行して、記憶した絶縁抵抗の前
回値MA(第1回目はMA=MO)と、巻線温度の前回値TMA
(第1回目はTMA=TMO)及び今回値TMBとを呼び出し
て、絶縁抵抗モデル値Mmを算出する。この絶縁抵抗モデ
ル値Mmとは、第4図に示すように、前回の巻線温度TMA
が測定時間間隔であるt=1〜10分間で今回巻線温度T
MBまで変化したとき、異常吸湿しない正常な巻線絶縁材
が上記の温度変化後に示すであろう絶縁抵抗推定値であ
り、その算出は絶縁抵抗/温度特性に関する10゜C半減
説に基づいて(1)式により行われる。
Mm=MA×0.5(ΔT/10) (1) ただし、ΔT=TMB−TMA 次に、ステップに移行する。ここでは、上記で予測し
た絶縁抵抗モデル値Mmに対する今回の絶縁抵抗実測値MB
の比を、絶縁抵抗/温度特性値Sとして次式(2)によ
り算出する。
S=MB/Mm (2) 続いて、ステップに移行して、先に絶縁抵抗MA,MB
び巻線温度TMA,TMBと同期させて入力してある冷却風湿
度データの前回値RHA及び今回値RHBを記憶領域から呼び
出す。そして、その両値の比較からt分経過した後の湿
度が上昇したか否かを判定する。
この判定結果をステップで算出した絶縁抵抗/温度特
性値Sと照合して、その特性値Sが湿度上昇時のもの
(S1)かあるいは湿度下降又は一定時のもの(S2)かを
選別し、前者であればステップaに移行し、後者であ
ればステップbに移行する。そして、絶縁抵抗/温度
特性値Sの最小値(つまり絶縁抵抗が最も悪い状態)を
それぞれ選定する。
すなわち、ステップaでは、湿度上昇時の絶縁抵抗/
温度特性値S1とその最小値を記憶しておくメモリの内容
MINとを比較する。この場合、変数MINに最初は第1回目
の絶縁抵抗/温度特性値S1を入れておく。その結果、MI
N<S1であれば最小値と判定して、ステップにジャン
プする。一方、MIN<S1でなければステップaに移行
し、メモリの内容MINをS1と置き換えてから、ステップ
に移行する。
これに対し、湿度下降又は一定時の場合は、その絶縁抵
抗/温度特性値S2につき、ステップb,ステップbを
経て上記と同様に処理して最小値を選定する。
次にステップでカウンタCNTをデクリメントしてか
ら、次のステップに移行する。ここでは、カウンタCN
Tの値が零になったか否かが判断される。零でなければ
ステップに移行し、所定の設定時間であるt分間が経
過したと判断された後、ステップに戻る。
このステップ〜ステップのループが、n回すなわち
tR時間経過するまで繰り返されてから、ステップに移
行する。
ステップでは、最小値を記憶しておくメモリに記憶さ
れた内容、つまり上記の絶縁抵抗/温度特性値の各最小
値(代表値)S1MとS2Mとを呼び出し、両値の積を演算し
て、その結果を吸湿度評価値CPI(=S1M×S2M)として
算出する。
ステップでは、この吸湿度評価値CPIが所定の基準値
例えば1.2未満であるか否かを判定する。その結果、基
準値1.2未満であれば吸湿特性無しと判定して、ステッ
プに復帰する。
一方、基準値以上であれば吸湿特性有りと判定し、ステ
ップに移行する。
ステップでは、巻線温度TMの管理上限値との比較判定
を行い、管理上限値を越える場合には、ステップで異
常の警報を出すとともに、ステップで回転機1を停止
させ、その後ステップへ復帰する。
ステップでは、回転機巻線温度TMと冷却風温度TAとの
差をとって、その差を基準値と比較させ、その差が基準
値を越える場合には、ステップで異常吸湿(浸水や水
蒸気浸入等)の警報を出すとともに、ステップで回転
機1を停止させ、その後ステップへ復帰する。
ステップで巻線温度TMと冷却風温度TAとの差が基準値
より小さいと判定された場合は、次にステップに移行
して、回転機1の負荷電流Iの大小の判定を行い、基準
値ILを越える場合はステップへ、基準値IL以下の場合
はステップに進む判定を行う。ステップでは、負荷
電流Iを基準値IUと比較し、基準値IU以上の場合はステ
ップへ、基準値IUより小さい場合は、ステップへ進
む。
ステップは、負荷運転時でかつ回転機電流Iが基準値
IU以上の場合の巻線温度調節手段の温度制御量算出ブロ
ックであり、回転機冷却風ヒータ6の停止を条件とし
て、回転機冷却用ファン4の風量制御補正量ΔQを下記
(3)式により算出する。
ここで、Bは定数である。
その後、ステップで、回転機冷却風ヒータ6の停止命
令信号を制御装置18に、かつ回転機冷却用ファン4の風
量補正値ΔQを制御装置17にそれぞれ出力する。
ステップは、負荷運転時でかつ回転機負荷電流Iが基
準値IUより小さい場合の巻線温度調節手段の温度制御量
算出ブロックであり、前記(3)式による回転機冷却用
ファン4の風量制御補正量ΔQとともに、下記(4)式
により回転機冷却風ヒータ6の電流制御補正量ΔIHを算
出する。
ここで、Aは定数である。
その後、ステップで、上記制御補正量ΔIHとΔQをそ
れぞれ回転機冷却風ヒータ6の制御装置18と回転機冷却
ファン用電動機5の制御装置17に出力する。
ステップは、回転機1の停止時の巻線温度調節手段の
温度制御量算出ブロックであり、回転機冷却用ファン4
の電動機5の停止を条件として、前記(4)式により回
転機冷却風ヒータ6の制御補正量ΔIHを算出する。その
後ステップで、回転機冷却用ファン4の停止命令信号
と、前記制御補正量ΔIHを、それぞれ回転機冷却ファン
用電動機5の制御装置17と回転機冷却風ヒータ6の制御
装置18に出力する。
以上のステップ〜のいずれかの終了後、ステップ
へ復帰する。
以上の判定・処理の繰り返しにより、回転機1の運転時
及び停止時のいずれにおいても、巻線の吸湿度の管理が
行われる。
6スタンドを有するタンデム圧延機の1つに前述した特
願昭61−202257号明細書に記載された吸湿度測定方法の
みを適用してこの発明のごとき巻線の温度調節手段の制
御を行わなかった場合と、この発明を適用した場合の実
施例につき、回転機負荷電流の測定値IのRMS(Root
Mean Square)値(%)、巻線2の絶縁抵抗測定値M
(MΩ)、冷却風湿度RH(%)、冷却風温度TA(゜
C)の時間推移を、第5図及び第6図にそれぞれ示す。
両図から判るように、両実施例とも冷却風湿度RHが約80
%であるが、この発明の実施例の方が、運転条件(負荷
電流の変化や停止)の変化に対して、絶縁抵抗の変動量
が小さく、また、絶縁抵抗の最低値もこの発明の実施例
で0.28MΩであり、従来例の0.17MΩよりもかなり高い値
を示しており、この発明の適用の効果が現れている。
なお、上記実施例では、回転機1の巻線温度調節手段と
して、回転機冷却用ファン4及び回転機冷却風ヒータ6
を示したが、その他、例えば冷却風冷却器を付加した
り、回転機冷却用ファン4に代えて圧縮空気供給装置
を、回転機冷却風ヒータ6として熱交換器を用いたもの
等が使用可能なことは言うまでもなく、巻線温度を必要
な範囲で自由に調節可能なものであれば何でもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明に係わる回転機の吸湿度
管理方法によれば、絶縁抵抗測定手段と巻線温度測定手
段を用いて運転状態及び停止状態における回転機巻線の
絶縁抵抗と温度の変化を所定の時間間隔で検出し、その
検出毎に前記温度変化に応じた絶縁抵抗モデル値を求め
て、そのモデル値と絶縁抵抗実測値とに基づき絶縁抵抗
/温度特性値を算出するとともに、得られた所定個数の
絶縁抵抗/温度特性値の時系列データから回転機冷却風
湿度変化に対応させて湿度上昇時の代表値と湿度下降時
の代表値とを選定し、これら両代表値の積算値に基づき
巻線吸湿度の評価値を算出し、その評価値に応じて回転
機の巻線温度制御量を算出し、その制御量に応じて巻線
温度調節手段を制御する構成としたため、 回転機巻線の吸湿度の管理が、運転中あるいは停止中に
拘わらず可能となり、それにより不測の絶縁破壊事故に
よる生産ラインの突発停止や、それに伴う災害や公害等
の発生を未然に防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係わる回転機の吸湿度管理方法の基
本構成を示すフローチャート、第2図はこの発明に係わ
る回転機の吸湿度管理方法を実現する装置の一実施例の
概略構成図、第3図(a)及び(b)はマイクロコンピ
ュータにおいて実行される処理の手順を示すフローチャ
ート、第4図はこの発明で使用する巻線吸湿度の測定原
理を示す図、第5図は従来の方法による各種測定値の時
間推移を示すグラフ、第6図はこの発明の方法による各
種測定値の時間推移を示すグラフである。 1……回転機、2……巻線、4……回転機冷却用ファ
ン、5……回転機冷却ファン用電動機、6……回転機冷
却風ヒータ、8……絶縁抵抗測定装置、9……巻線温度
測定装置、10……冷却風温度測定装置、11……冷却風湿
度測定装置、12……ファン用電動機回転検出器、13……
ヒータ電流検出器、14……回転機負荷電流検出器、16…
…マイクロコンピュータ、17……電動機制御装置、18…
…ヒータ制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁抵抗測定手段と巻線温度測定手段を用
    いて運転状態及び停止状態における回転機巻線の絶縁抵
    抗と温度の変化を所定の時間間隔で検出し、その検出毎
    に前記温度変化に応じた絶縁抵抗モデル値を求めて、そ
    のモデル値と絶縁抵抗実測値とに基づき絶縁抵抗/温度
    特性値を算出するとともに、得られた所定個数の絶縁抵
    抗/温度特性値の時系列データから回転機冷却風湿度変
    化に対応させて湿度上昇時の代表値と湿度下降時の代表
    値とを選定し、これら両代表値の積算値に基づき巻線吸
    湿度の評価値を算出し、その評価値に応じて回転機の巻
    線温度制御量を算出し、その制御量に応じて巻線温度調
    節手段を制御する回転機の吸湿度管理方法。
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