JPS5845562B2

JPS5845562B2 - タ−ビン等の振動状態表示制御方法

Info

Publication number: JPS5845562B2
Application number: JP8704176A
Authority: JP
Inventors: 伸夫栗原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-07-21
Filing date: 1976-07-21
Publication date: 1983-10-11
Also published as: JPS5313002A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、火力あるいは原子力発電所の蒸気タービン等
における振動状態表示制御方法に係わり、特に振動状態
をＣＲＴ（陰極線管）で常時監視する装置に関する。

一般に、火力・原子力発電所等における蒸気タービン等
の振動を監視し、その保護を行なうためには、タービン
等の各軸受に取付けた振動検出器からの振動振巾値の信
号を中央制御盤に集め、各軸受毎に順次走査させ、メー
ターに振巾値を表示して振動状態の監視を行ない、打点
式記録計等に記録するとともに、振巾が許容値を超えた
時に警報を出力し、さらに大きくなるとタービン等をト
リップさせ、その保護を行なっている。

さらに最近においては、計算機を用いたタービン振動監
視装置も検討され実施され始めている。

これは、軸振動の状態が異常か正常かの判定を行なうた
めに、予め許容値として、振巾および振巾変化率に対す
る監視パターンまたは許容値パターンを設定するもので
、その代表的な振動監視パターンを第１図に示す。

第１図は、タービンの回転数域によって振動の振巾値お
よび変化率によって求まる安全域、警報域（注意域）、
トリップ域を決めた許容値パターンである。

図において実線は負荷運転時の許容値パターンであり、
点線は危険速度域運転時のパターンである。

この許容値パターンを予じめ計算機に記憶させておき、
検出器入力の値に従って各軸受の状態把握を行ない、前
記警報域に入ったことによる警報表示、またはトリップ
域に入ったことによるトリップ信号を発するととも＆へ
各軸受毎の振幅、振幅変化率および回転数の必要に応じ
た表示を中央制御盤上に設けた表示パネルによって行な
っている。

さらに最近においては、中央制御盤上にＣＲＴを設置し
、プラント各部に関する情報を集約表示できるようにす
る傾向がある。

そこで、振動監視に関しても、回転数域や振動検出点に
よって異なってくる安全域、警報域、トリップ域等の違
いを運転員が頭の中に記憶するか、別の固定された表示
として用意し、その都度見るという方法を取らざるを得
ないなどの理由から、先記の異常判定内容を、そのまま
ＣＲＴに表示させる方式が考えられている（特開昭５０
−１４２９０２号公報参照）。

しかし、上記の従来技術では振巾および振巾変化率の現
在値は分かるけれども、その進行方向あるいは変化傾向
に対する表示がないために、せっかく経過値を線分等で
表示しても、これが安全側に向っているのか、それとも
危険側に向かっているのかを運転員が判断するには、過
去の状態を頭の中に記憶するか、別の固定された表示と
して用意し、その都度参照して比較せざるを得ず、容易
に判定することは難かしく、また、このような振動監視
装置は、一般に常時監視用として利用されるため、運転
員が常に凝視しているとは限らず、そのため正常と異常
の区別は一見して視覚的に直読できることが大切である
ことから、従来技術では振巾および振巾変化率の組合せ
で表わされる現在値スポット（第１図）が安全域、注意
域、停止域のいずれの領域にあるかを直読できるように
しているが、相対値すなわち状態の変化速度の異常に対
して直読できる手段を持っていないため、運転員はその
都度、トレンドレコーダ等の別の装置から測定するとい
うわずられしさがある等の欠点があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、前
記したような安全域、注意域、停止域を定めた許容値パ
ターンと振巾、振巾変化率を一緒に表示すると同時に状
態変化の方向、あるいは方向と速度の両者を表示させ、
これを目視して直読できるようにして、適当な振動監視
およびその後の処置を行ない得るようにした振動状態表
示制御方法を提供することにある。

本発明の要点は、（１）タービン等の振動の振巾値諺よ
び振巾変化率を表示する場合に、これらの値の変化する
方向が安全側か危険側力＼また変化する速度が大きい
か小さいかによって、表示の種類（色あるいは点滅など
）を変更させること、さらに（２）振巾値、振巾変化率
の現在値と経過値（ある時間過去の計測値）とを結ぶ線
分あるいはその延長線が、予め設定された領域の境界線
を過ぎる時の方向が、安全域側に向いているか、停止域
側に向いているかによって、安全方向と危険方向との区
別を行なうこと、さらに（３）現在値と経過値との時間
々隔を一定にした場合、両者を結ぶ線分の長さが状態の
変化速度に等しいことに着目し、この線分の長さに予め
許容値を設けて正常、異常の区別を行なうところにある
。

第２図は、本発明の１実施例のための装置のハードウェ
ア構成を示す図である。

回転数検出器４の出力および高圧タービン１、低圧ター
ビン２、発電量３の各軸受部に取り付けた軸振動検出器
５の出力、ならびに発電量検出器６の出力は信号増巾器
７、回転数変換器８、振動変換器９、発電量変換器１０
、アナログ入力制御装置１１を介して計算機１２に取り
込まれる。

計算機１２では、後述するソフトウェアに従って、運転
員の押釦１５による信号をコンソール１１０を介して傍
受し、その信号の種類に応じた振動振巾、振巾変化率な
らびにその許容値パターンを画像発生器１３を介してＣ
ＲＴ１４に表示する。

第３図は、本発明になる方法におけるＣＲＴ表示の種類
（色あるいは点滅など）を選定するに用いる許容値パタ
ーンの説明図である。

この図に示された各直線ならびにベクトルは、数式の形
で記憶させておく。

ここでベクトルｍ１は、各領域の境界線に対する直交単
位ベクトルであり、その方向はすべて境界線の外側（す
べて内側でも可）を向いている。

もちろん、前記ベクトルは単位ベクトルに限定されるも
のでなく、任意の大きさであることができる。

第４図は、本発明の方法を実施するためのソフトウェア
構成の１実施例を示し、ａパターン表示プログラム、ｂ
振動振巾データ入カプログラム、Ｃ振動状態表示プログ
ラムから戊っている。

第４図ａのパターン表示プログラムでは、従来技術であ
る第１図の許容値パターンをＣＲＴに表示し、さらに第
４図Ｃに振動状態表示プログラムの起動と表示すべき振
動の種類（軸受＃）を指定する。

すなわち、対象となる軸受について一定周期ごと、また
は運転員の操作により随時に軸受＃、回転数、負荷など
の表示条件を入力し、これらの入力値に応じた許容値パ
ターンを選択し、指定された軸受＃の許容値パターンを
選択してＣＲＴに表示するとともに、振動状態表示プロ
グラムを起動する。

第４図すの振動データ入力プログラムで、振動振巾の検
出データを適当な時定数のフィルターによって平滑し、
さらに望ましくは工学単位に変換し、振巾変化率を算出
し、両者をデータテーブル（コアあるいはドラム）に順
次に記憶する。

ただし、記憶データは、古いものから順に消去するよう
にテーブル入替を行なう。

第４図Ｃの状態表示プログラムは、初回臼はパターン表
示プログラムにより起動し、以降は一定周期で起動され
る。

先のパターン表示プログラムによって指定された軸受＃
の振巾および振巾変化率データを振巾データ入力プログ
ラムの記憶したデータテーブルから取込み、予定時間だ
け過去のデータとの両者から、第３図上のベクトルｎを
求め、このベクトルまたはその延長線が交さする境界線
に対して、例えば図示のように設けられた直交単位ベク
トルｍと前記ベクトルＡＢとの内積を算出し、その値が
正であれば許容値の外側に、負であれば内側にＡＢが向
いていることを判定する。

さらに前記ベクトルの絶対値ＩＡＢＩを求め、その大き
さが所定の許容値りを超えたなら状態変化速度または移
行速度が犬と判定し、そうでないなら速度が小と判定す
る。

さらに第１表に示すように、２つの測定点Ａ、Ｂの存在
する領域、ベクトルＡＢの方向および移行速度の大小の
組合せによる選択基準に従って、表示の種類すなわち、
色調およびパターンを青、黄、赤の連続点灯、あるいは
赤の点滅と選択する。

本発明による表示および安全危険判別の具体的手法は、
第５図に示し、かつ以下述べる幾つかのほか適宜に選定
すること力可能である。

なお図においてａは現在ｆ瓢すは経過値を示す。

（１）振動状態の時間的推移の表示法；ドツト、直線ま
たは曲線（第５図１）。

（２）振動状態の時間的推移の方向、速度の表示法；色
以外に、矢印、線の太さ、点の大きさなど（第５図２）
。

（３）安全方向と危険方向との判別法：許容値をレベル
分けして多数設けておき、経過値が過ぎったレベルの順
序から判別する（第５図３，４）。

（４）判別のレベル分け；状態変化の方向や変化速度に
対して、多数のレベル分けを行ない、そのレベルに応じ
て色分けなどの細分を行なう。

従来の方式ではタービン軸受等の振巾値と振巾変化率と
の単なる相関しか表示することができなかったが、本発
明によれば状態変化の方向ならびにその速度を、他の図
面や記憶等に頼る必要なしに、ＣＲＴ画面上でただちに
知ることができる。

また、従来の方式では困難であった振動状態の変化方向
と大きさから異常を把握することが可能となり、しかも
一目で容易に判別できるので運転員の監視を非常に楽な
ものとすることができる。

以上においては、タービンにおける振動監視を例にとっ
て説明したが、本発明は他の装置の軸受等、同様の振動
監視を必要とする場合にも適用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例における許容値パターンの１例を示す図
、第２図は本発明のための構成の１実施例を示すブロッ
ク図、第３図は本発明の詳細な説明するための許容値パ
ターンの１例を示す図、第４図ａは本発明のソフトウェ
アの１部であるパターン表示プログラム、第４図すは本
発明のソフトウェアの１部であるデータ入力プログラム
、第４図Ｃは本発明のソフトウェアの１部である状態表
示プログラム、第５図は本発明におけるＣＲＴ面上の表
示例を示す図である。５・・・・・・振動検出器、９・・・・・・振動変換器
、１１・・・アナログ入力制御装置、１２・・・・・・
中央処理装置、１３・・・・・・画像発生器、１４・・
・陰極線管。

Claims

【特許請求の範囲】

１タービンの軸受などにおける振動の振幅を測定し、
得られた振幅値および振幅変化率の両者によって定まる
２次元座標面上の座標点を、陰極線管に表示すると共に
、前記座標面上に予め安全域、警報域およびトリップ域
を設定表示するタービン等の振動状態表示制御方法にお
いて、あらかじめ定められた時間だけ過去の振動状態表
示座標点と現在の振動状態表示座標点との距離を演算し
、該演算された距離を、あらかじめ定めた基準値と比較
し、該現在の振動状態表示座標的および該あらつ）じめ
定められた時間だけ過去の振動状態表示座標点が該安全
領域、警報領域のどの領域にある力＼ならびに該演算さ
れた距離が該基準値を超えているか否かの条件に応じて
、あらかじめ定められている特有の色調で該振動状態を
該陰極管に表示せしめることを特徴とするタービン等の
振動状態表示制御方法。