JPH0833100B2

JPH0833100B2 - ラブチェック装置

Info

Publication number: JPH0833100B2
Application number: JP12960487A
Authority: JP
Inventors: 直弘府川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPS63295805A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ラブチェック装置に関する。

（従来の技術）発電プラント等に使用されているタービンは、動翼部
（羽）に対して高温蒸気を吹き当てることで回転され
る。動翼はタービンロータに植えられており、ロータお
よび動翼はケーシング内部に取り付けられている。

また、タービンを回転した高温蒸気はケーシング内部
を通過して外部に排出され、この高温蒸気によりロー
タ、動翼、ケーシングはおのおの膨脹する。

このとき、ロータ、動翼、ケーシングの膨脹の状態に
より、動翼とケーシングが接触するような事態を発生す
ることがある。かかる状態をラビング状態という。

このようなラビングを発生すると、接触している動翼
およびケーシングを損傷するため、タービンの回転数が
上昇する前の回転数が低い状態で、このラビングの有無
を検知し、ラビングによるタービンの損傷を最小限に抑
える必要がある。

このようなラビングの有無の検知をラブチェックと称
す。ラビングを発生しているときには、タービンケーシ
ングから特有の音を発生するので、一旦蒸気を止めて、
タービンケーシングから発生している音を検出するよう
にしている。

ラブチェックは、ケーシング内部の発生音を人間が聴
覚によりヂェックしてラビング音を検出したり、ラブチ
ェック装置を使用して行なっていた。

ラブチェック装置の従来例を第５図に示す。

同図において、タービンケーシング１には、タービン
ケーシング１の発生音が原因となる振動を検出するため
多数の加速度検出器DA1,DA2,DA3,・・・が、その適宜な
位置に付設されており、それらの加速度検出器DA1,DA2,
DA3,・・・の検出信号は、ラビング音の周波数帯域の成
分のみを通過させるバンドパスフィルタ２を介して、比
較器３に加えられる。

比較器３は、予め設定器４で設定されている基準値
と、バンドバスフィルタ２から加えられる信号の値を比
較し、後者が前者よりも大きくなると、警報信号ALを警
報回路５に出力する。

これにより、タービンケーシング１にラビングが発生
していることが警報出力される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、ラビング音の周波数帯域は１〜3KHzで
あり、タービンケーシング１の付近にこの周波数帯域の
音源（例えば、音声）が存在すると、ラビング発生を誤
判定するという不都合を生じていた。

本発明は、かかる従来技術の不都合を解消するために
なされたものであり、ラビング発生の誤判定を抑え、ラ
ビング発生を確実に検出できるラブチェック装置を提供
することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、タービンケーシングに生じている振動の特
性を算出し、その算出結果をラビング発生時の振動の特
性と比較し、その比較結果に基づいてラビング発生を判
定するものである。

（作用）これにより、タービンケーシングの付近にラビング音
の周波数帯域の音源が存在した場合でもラビング発生の
誤判定をすることがなく、ラビングを確実に検出でき
る。

（実施例）以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳
細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかるラブチェック装
置を示している。

同図において、タービンケーシング10には、ｎ個の振
動検出手段である加速度検出器D1〜Dnが適宜な箇所に配
設されている。加速度検出器D1〜Dnは、タービンケーシ
ング10の内部に発生している音等が原因となってタービ
ンケーシング10に発生する振動を検出するものであり、
その検出信号は電子計算機11に入力される。

電子計算機11において、入力処理装置11aは、加速度
検出器D1〜Dnのおのおのの検出信号をデジタル信号に変
換して入力するものである。演算処理装置11bは、入力
処理装置11aが入力した加速度検出器D1〜Dnの検出信号
（デジタル信号）を、所定周期で記憶装置11cに記憶す
るとともに、その記憶した検出信号が所定個数（例えば
1024個）蓄積される度に、その全ての検出信号をラブチ
ェック装置12に出力する。

また、演算処理装置11bは、ラブチェック装置12より
出力されるラビング発生情報を表示記憶するための情報
を形成して出力処理装置11dに出力する。

出力処理装置11dは、演算処理装置11bより加えられた
表示記憶情報に基づき、印刷装置13に記録出力する記録
情報、CRT表示装置14に表示させる表示情報およびアナ
ンシェータ15に出力する警報情報を形成し、それらの情
報を対応する装置に出力する。

ラブチェック装置12において、データ登録部12aは、
電子計算機11より出力された加速度検出器D1〜Dnの1024
個分のデータを記憶するものである。特性演算手段であ
るパワースペクトル密度計算部12bは、おのおのの加速
度検出器D1〜Dnについて、1024個のデータに基づきパワ
ースペクトル密度を算出するものである。

ここで、加速度検出器D1〜Dnの検出信号は、所定周期
でサンプリングされた離散的な値であり、次式（Ｉ）に
示したような自己相関関数φ（τ）であらわすことがで
きる。

そして、おのおのの検出信号のパワースペクトル密度
PSD（ｆ）は、次式（II）により算出することができ
る。

PSD（ｆ）＝４₀∫^∞（τ）cos（２πｆτ）ｄτ ・・・
（II）パワースペクトル密度計算部12bは、おのおのの加速
度検出器D1〜Dnについて得られた1024個の検出信号を用
いてこの式（II）を演算し、それぞれの加速度検出器D1
〜Dnについて、周波数帯域が１〜5KHzのパワースペクト
ル密度を算出する。その算出結果は、比較手段である比
較部12cに出力される。

ラビング特性記憶手段である基準パワースペクトル密
度登録部12dは、タービンケーシング10にラビングが発
生したときに得られる基準パワースペクトル密度を保存
するものである。

この基準パワースペクトル密度は、タービンケーシン
グ10と同じ構成の試験装置にラビングを発生させた状態
で得ることができる。

すなわち、タービンケーシング10にラビングを生じて
いない場合には、第２図に示すようなパワースペクトル
密度が得られ、タービンケーシング10にラビングが発生
した場合、第３図に示すように、１〜3KHzの周波数帯域
にピークをもつようなパワースペクトル密度を得ること
ができる。

また、このパワースペクトル密度のパターンはラビン
グが発生しているタービンケーシング10の箇所によって
変化する。したがって、上記した試験装置でラビングの
発生位置を変え、おのおのの位置に応じた基準パワース
ペクトル密度を予め測定し、基準パワースペクトル密度
登録部12dに保存しておく。

比較部12cは、パワースペクトル密度計算部12bから出
力されたおのおのの加速度検出器D1〜Dnについてのパワ
ースペクトル密度パターンを、基準パワースペクトル密
度登録部12dに保存されている複数の基準パワースペク
トル密度パターンとそれぞれ比較する（パターンマッチ
ング）。この比較は、次のようにして行なわれる。

すなわち、例えば、第４図に示すように、パワースペ
クトル密度PSDdのパターンと基準パワースペクトル密度
PSDrのパターンがそれぞれ曲線Pd,Prで得られる場合、
周波数帯域１〜3KHzの部分について、曲線Pdと曲線Prで
囲まれる部分の面積Ｑを、次式（III）に基づいて算出
する。

Ｑ＝Σ（log（PSDd/PSDr））² ・・・（III）そして、おのおのの加速度検出器D1〜Dnについてのパ
ワースペクトル密度パターンと複数の基準パワースペク
トル密度パターンをそれぞれ比較して得られた面積Ｑの
値を、ラビング発生判定手段であるラビング発生判定部
12eに出力する。

ラビング発生判定部12eは、比較部12cより入力したそ
れぞれの面積Ｑについて次式（IV）に示した条件を満た
すかどうか調べ、満たす場合にはラビングが発生してい
ると判断する。

|Q|≦ε ・・・（IV）そして、ラビング発生判定部12eは、その判定結果を
電子計算機11の演算処理装置11bに出力する。

以上の構成で、ラビングを検知する場合、一旦タービ
ンに供給している蒸気を停止して、外来ノイズの影響を
受けにくい状態にする。

その状態で、タービンは低い回転数で回転し、その回
転に伴ってタービンケーシング10に発生する振動は加速
度検出器D1〜Dnにより検出され、その検出信号は入力処
理装置11aによりデジタル信号に変換され、演算処理装
置11bにより所定周期でサンプリングされて時系列的に
記憶装置11cに記憶される。

演算処理装置11bは、記憶装置11cにおのおのの加速度
検出器D1〜Dnについて1024個のデータを蓄積する度に、
それらを全てデータ登録部12aに転送する。

これにより、パワースペクトル密度計算部12bは、お
のおのの加速度検出器D1〜Dnにつき、1024個のデータを
用いて１〜5KHzの周波数帯域のパワースペクトル密度を
算出し、その算出結果を比較部12cに出力する。

比較部12cは、基準パワースペクトル密度登録部12dに
登録されている複数の基準パワースペクトル密度パター
ンと、パワースペクトル密度計算部12bより入力したお
のおのの加速度検出器D1〜Dnのパワースペクトル密度パ
ターンを比較し、その比較結果をラビング発生判定部12
eに出力する。

ラビング発生判定部12eは、比較部12eの比較結果に基
づき、ラビング発生を判定する。そして、そのときにラ
ビングを発生していると判定したパワースペクトル密度
パターンと基準パワースペクトル密度パターンの組合せ
を演算処理装置11bに出力する。

これにより、演算処理装置11bは、ラビングを発生し
ていると判定されたパワースペクトル密度パターンに対
応した加速度検出器D1〜Dnの名称、および、そのパワー
スペクトル密度パターンと基準パワースペクトル密度パ
ターンをあらわすグラフ等を、印刷装置13およびCRT表
示装置14により表示出力するとともに、アナンシェータ
15に警報出力をなす。

このようにして、ラビングの発生をパワースペクトル
密度のパターンに基づいて判断しているので、ラビング
の発生を確実に検出できる。

また、その発生検出の原因となったパワースペクトル
密度パターンとそのときの対象となった基準パワースペ
クトル密度パターンをあらわす情報が表示されるので、
オペレータは、ラビング発生位置を比較的高い確立で予
測することができる。また、この発生位置の予測は、そ
の発生検出の原因となった加速度検出器D1〜Dnの識別情
報に基づいて行なうこともできる。

ところで、上述した実施例では、ラビングチェックを
行なう場合にタービンに供給している蒸気を停止してい
るが、蒸気の流入によるノイズでパワースペクトル密度
の演算結果に影響が出ないような場合、例えば、加速度
検出器にそのノイズによる信号が出ないような場合に
は、蒸気の供給を停止する必要はない。

また、上述した実施例では、ラブチェック装置を電子
計算機とを別体に構成しているが、ラブチェック装置の
機能を電子計算機に内蔵させることもできる。

なお、上述した実施例では、ラビング発生時のパワー
スペクトル密度パターンを基準パターンとしてラビング
発生を判定しているが、ラビングが発生していない状態
のパワースペクトル密度パターンを基準パターンとして
用いてラビングが発生していないことを検出し、それ以
外の場合にラビングが発生していると判定するようにし
てもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、タービンケー
シングに生じている振動の特性を算出し、その算出結果
をラビング発生時の振動の特性と比較し、その比較結果
に基づいてラビング発生を判定しているので、タービン
ケーシングの付近にラビング音の周波数帯域の音源が存
在した場合でもラビング発生の誤判定をすることがな
く、ラビングを確実に検出できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるラブチェック装置を
示すブロック図、第２図はラビングが発生していない状
態で得られるパワースペクトル密度パターンを例示した
グラフ図、第３図はラビングが発生した状態で得られる
パワースペクトル密度パターンを例示したグラフ図、第
４図は比較部の動作を説明するためのグラフ図、第５図
は従来装置の一例を示すブロック図である。 11……電子計算機、11a……入力処理装置、11b……演算
処理装置、11c……記憶装置、12……ラブチェック装
置、12a……データ登録部、12b……パワースペクトル密
度計算部、12c……比較部、12d……基準パワースペクト
ル密度登録部、12e……ラビング発生判定部、D1〜Dn…
…加速度検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タービンケーシングに発生している振動を
検出するための振動検出手段と、この振動検出手段の検
出振動に基づいてタービンケーシングに生じている振動
の特性を算出する特性演算手段と、ラビング発生時にお
いて前記タービンケーシングに生じる振動の特性を予め
記憶したラビング特性記憶手段と、前記特性演算手段の
演算結果と前記ラビング特性記憶手段に記憶されている
特性を比較する比較手段と、この比較手段の比較結果に
より前記タービンケーシングにラビングが発生している
ことを検出するラビング発生判定手段を備えたことを特
徴とするラブチェック装置。