JPS60132003A - タ−ビン保護装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は発電用プラントを構成するタービンを異常状態
から保護するタービン保護装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子力発電プラント等のタービン保護系は、地震等によ
ってタービン軸の振動が正常値を越えた場合には、異常
状態の程度に応じて警報を発生させたり、自動的にター
ビンを停止させたりする（タービントリップ）ことによ
りタービンを保護する機能を有している。

従来のタービン保護装置を、添付図面の第１図乃至第１
図を参照して説明する。なお、以下の図面の説明におい
て、同一要素は同一符号で示しである。第１図は原子力
発電プラントのタービン近傍の正面図である。例えば鉄
筋フンクリート製のタービン発電機基礎台ｌの上に會ま
、複数の（例えば４ｆ機の）タービン２＠、、２ｂ、・
・・２ｍが一列に設置され、その一端には発電機３が設
置される。

１−ビア２ｍ〜２ｍ、発電機３は共通のタービン軸≠を
有しておυ、その軸受部には振動（変位）を検出する軸
振動検出器（軸変位針）ｊａ、ｊｂ・・・！ｎが設けら
れている。また、タービン発電機基礎台／にはλ組！個
の地震計２０　ｍ　＝２０　ｄ　、　２０ｗ〜２０ｚが
図示の如く配設されている。

第２図は第１図の軸振動検出器ｊａにおける軸受部の断
面図である。軸振動検出器Ｚａは軸受６に固定され、タ
ービン軸グの絶対変位量を検出する。

第３図は従来装置の一例の構成図である。軸振動検出器
ｊ、−ｔｎの出力（軸振動信号）はタービン監視盤７で
信号変換された後に低周波カットフィルタｆｆｓを介し
て、表示記録手段を構成する変位量表示計りａ１振動記
録計Ｐｂに与えられ、ここで表示および記録される。軸
振動信号は低周波カットフィルタｆａを介して振動リレ
ー盤ｌノにも与えられ、ここで変位量の大小が判断され
る。

ナして、警報状態にあるか、タービントリップをすべ自
状態にあるか等を判断し、警報装置／：２を作動すせタ
イマ３０ｍを介してタービントリップ装置／３を作動さ
せる。なおタイマ３０ｍはタービン保護動作を過渡状態
ではなく安定状態で制御するようにするためのもので、
設定時間は通常は１秒程度である。

地震計Ｘ）　ａ　−２０ｄ　、コｏＷ〜コｏｚはタービ
ン発電機基礎台ノの地震による振動を検出し、これを地
震用振動リレー盤ユｌに与える。地震用振動リレー盤ユ
／は振動が設定値αよυ大きいか否か（地震計２０＊、
２０ｂのいずれかの出力がαを越え、かつ地震計２０ａ
、２０ｄのいずれかの出力がαを越えているかどうか、
あるいは地震計コ０ｗ−２０ｚについて同様の事情があ
るか否か）を判断し、タイマ３０ｂを介して、もしくは
タイマ３０ｂを介さずにタービントリップ装置１３を制
御する。タービントリップ装置１３は手動タービントリ
ップスイッチ／Ｓを介して手動操作できる。

第参図は第３図の低周線カットフィルタｒ＾の特性図で
、縦軸に感度をとシー軸に振動周波数をとつている。図
示の如く周波数が／３Ｈｚ以上の軸振動信号は全て通過
させる（感度１００６４）が、／、？Ｈｚ以下では急激
に感度が低下する。このため、／、３Ｈｚ以下の軸振動
信号の大部分は低周波カットフィルタＩｓでさえぎられ
て（地震の振動周波数はλ〜１０Ｈｚであることが多い
）、変位量表示計り轟、振動記録計りｂおよび振動リレ
ー盤１／にあまり達しなくなる。

次に、第１図の信号流れの説明図を参照して第３図の構
成例の動作を説明する。軸振動検出器よ轟〜ｔｎで検出
された軸振動信号は（ブロックｉｏｉ　）　、信号変換
および／３Ｈｚ以下の低周波成分カットがされた後に（
ブロック／Ｑコ）、変位量表示計Ｐ―で変位量が表示さ
れ振動記録計Ｐｂで振動が記録される（ブロックｔｏｓ
ｓ、　１ｏｓｂ　）。

次いで振動リレー盤／／で変化量の大小が判断され、あ
るｌ軸受の変位量が警報値に達したときに【家警報装置
ｌコがオンになる（ブロック１ｏＩＩ、　１ｏｚ）が、
いずれの軸受でも警報値に達しないときに（まｌＦ報装
置／コはオフのままである（プＰ　ツクノＯｆ。

ｉｏｔ　）。また、あるｌ軸受の変位量が警報値よシ大
色な値に設定されたトリップ値以上になり（ブロック１
０７）、かつ他のいずれかの軸受の変位量が警報値以上
にな９たとら（ブロック１０１７）と、あるｌ軸受の変
位量がトリップ値よシ大きな値に設定されたバックアッ
プトリップ値以上になったトキ（ブロック１０１　）に
は、タイマ３０ｍによシ設定された所定の時間（ブロッ
ク１０りａ）の後にトリップ信号の有無が判断される（
ブロック／１０ａ）。なお、変位量がトリップ値、バッ
クアップトリップ値に達しないときは、タービントリッ
プ装置１３は作動しない（ブロック／／／ａ）。

タイマ３Ｏ島により設定された所定の時間（ブロック１
０ター）の稜にトリップ信号が有りたとき（ブロック／
ｉｏ＊）は、タービントリップ装置１３はオンにされる
（ブロックｌ／λ）。また、地震計Ｖ蟲〜、２（：１１
の出力が設定値α以上の値になったという条件の下で（
ブロックλ（１１３ｍ　、　２０３　Ｋ　、−〇≠）、
トリップ信号が有如（ブロックｔｔｏ＊）、かつタイマ
３０ｂによシ設定された時間の後においてもトリップ信
号が有ったとき（ブロック１０９　ｂ　、／１０ｂ）に
も、タービントリップ装置１３はオンにされる（ブロッ
クｌノコ）。さらに、手動タービントリップスイッチｌ
ｓによつてもオンにされる（ブロック／／！、　Ｉ／λ
）。

ここで、タイマ３０ｍの設定時間に比べてタイマ３０ｂ
の設定時間はかなシ長い。すなわち、タイマ３０ｂは信
号波形の過渡的変化やノイズによってシステムが誤動作
しないようにするためのもので、数秒間に設定されるの
が一般的である。これに対し、タイマ３０ｂは地震によ
る主振動がおさまるまでの間はタービントリップ機能を
停止させるためのもので、数分間に設定されるのが一般
的である。

上記の如き従来装置によれば、設定値αを越える規模の
大きな地震が発生していないのにターばン軸の変位量が
トリップ値、バックアップトリップ値を越えるときには
、設定時間の短いタイマ３０鼻が作動し、その設定時間
の後Ｋ　）　ＩＪツブ信号があるときはタービンはトリ
ップされる。

他方、設定値αを越える規模の地震が発生し、タービン
軸の変位量がトリップ値、バックアップトリップ値を越
えるときには、まず設定時間の短いタイマｊ０ａが作動
し、その後にトリップ信号があるか否かが判断される。

そして、トリップ信号があるときには設定時間の長いタ
イマ３０ｂが作動し、自動タービントリップ機能は停止
する。この゛ようにして、ある程度は地震によりてター
ビンが不必要にトリップするのを防止でへる。タイマ３
０ｂの設定時間が経過し、地震の主振動がおさまったに
もかかわらずトリップ信号が有シ、軸振動の変位量がト
リップ値、バックアップ）　ＩＪツブ値を越えていると
きには、自動的にタービンがトリ・／プされる。

タイマｊ（７ｂの設定時間中に地震がおさまらず、連続
してタイマ３０ｂが作動しているとき、あるい％まタイ
マ３０ｂの設定時間が経過するまでは、自動タービント
リップ機能は停止しているので運転員は変位量表示計Ｐ
ａ、振動記録計り勧によυ運転状態を判断し、手動でタ
ービンをトリップさせる。

このようにして、地震発生直後の数分間は自動タービン
トリップの機能を停止させて、不必要にタービントリッ
プしてしまう不都合を除きながら、地震発生直後であつ
ても運転員の判断によシ適切な夕〜ビントリップができ
るようにしている。

〔背景技術の問題点〕

しかし運転員は、通常運転時の軸の振れ回り変化量、振
動検出器取付点における地震変位量、建屋とタービン発
電機設置台の地震時の変位量等を加え合せたものを絶対
変位量として表示、記録している変位量表示計、振動記
録計を参考にしてタービントリップすべ自か否かの判断
を行うため、適切な判断、運転を行いえないことがある
。

〔発明の目的〕

本発明は上記の従来技術の欠点を克服するためになされ
たもので、地震発生によって自動タービン土リップ機能
が停止した際に、タービン軸の軸振動変位量を運転員が
適確に判断することができ、適切に手動操作（手動ター
ビントリップ）できるようにしたタービン保護装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を実現するため本発明は、地震による低周波
の軸振動成分をカットする地震用フィルタを設けると共
に、地震発生時にはこのフィルタを介して得られる軸振
動信号にもとづいてタービン軸の変位量、振動を表示、
記録する変位量表示計、振動記録計等を設けることによ
り、不必要なタービントリップが手動でされることのな
いようにしたタービン保論装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面の第７図および第６図乃至第を図を参照
して本発明の一実施例を説明する。第６図は同実施例の
構成図である。地震計２０ＩＩ、２０ｂのいずれかの出
力が設定値αを越え、かつ地震計：１０ｃ、２０ｄのい
ずれかの出力が設定値αを越えるときと、地震計２０Ｗ
−２０Ｚについて同様の関係が成立するときに、地震用
振動リレー盤コｌを介してリレーココ、Ｊが作動させら
れる。このように地震計を複数個設け、それぞれをＡＮ
Ｄ、ＯＲ論理でつないだのは、一部の地震計の誤動作に
よって保護装置が誤動作しないようにするためである。

リレー−は地震用フィルタスイッチ２３の４Ｌａをオン
、オフさせ、タービン監視盤７の出力側に低周波カット
フィルタｆａに並列に地震用フィルタｔｂを接続させた
り切υ離したシする。地震用フィルタｒｂは低周波カッ
トフィルタｆａに比べて感度が良く、かつより高周波成
分までカットするもので、第７図にその特性を示す。第
７図から明らかなように、地震用フィルタｔｂは周波数
３七以下の低周波成分を通過させない。地震用フィルタ
ｔｂを通過した軸振動信号は変位量表示計りＣ１振動記
録計りｄで表示、記録され、運転員の監視、制御の参考
に供される。

リレーＪは切換スイッチュ乙の接点を切υ換え、設定値
α以上の地震が発生したときにはタイマ３Ｏｂが作動す
るようにする。また、振動リレー盤／／はタイマ３Ｏ畠
を介してリレーコク烏を付勢し、自動タービントリップ
スイッチｊ／　ａを切υ換えると共　１に、タイマ３０
ｂを作動させるようにする。タイマ３０ｂはリレー２９
ｂを介して自動タービントリップスイッチＪ／ｂを作動
させる。そして、タービントリップ装置１３は自動ター
ビントリップスイッチ３／烏、３１ｂおよび手動タービ
ントリップスイッチ３コによりて動作させられ、タービ
ンをトリップさせる。

次に、第を図の信号の流れの説明図を参考にして第６図
に示す実施例の動作を、以下のλつの場合に分けて説明
する。第１は設定値αを越える規模の地震が発生しない
場合であり、第４は設定値αを越える規模の大色な地震
が発生した場合である。

上記第１の場合には、地震計コＯ―〜、’１０　ｄ　、
　２０ｗ〜２０ｚの出力は設定値αに達しないのでリレ
ーｎは作動せず（一部の地震計が誤動作しても第４図の
如（ＡＮＤ、ＯＲの論理が形成されているので、リレー
−の誤動作を招くことはない）、低周波カットフィルタ
ｔ―のみがタービン監視盤７の出力側に接続されている
（ブロック、２０３ｍ、２０３ｂ。

λＧ烏、コＱ≠ｂ、、ｚＯｔａ）Ｑ軸振動検出器ｔａ〜
ｔｎにより検出された軸振動信号（ブロック２０４）は
、タービン監視盤７で信号変換された後に低周波カット
フィルタｒｈを介して変位量表示計り蟲、振動記録計り
ｂに与えられ、ここで表示および記録がなされる（ブロ
ック２０７蟲、コ０７ｂ）と同時に、振動リレー盤ｌｌ
に与えられて大小判断がなされる。

軸振動検出器ｔ　、　−ｔ　ｎで検出された軸受の変位
量のうち、あるｌ軸受の変位量が警報値を越えるときは
警報装置ノコはオンになり、いずれの軸受の変位量も警
報値を越えないときは、警報装置ノコはオフになる（ブ
ロックコＯｒ、２０９　ｍ　、λ０Ｐｂ）。

そして、検出変位量がトリップ値に達しないとき、ある
いはバックアップトリップ値に達しないとき＆家、ター
ビントリップ装置１３は作動しない（ブロックコ１０ａ
、λ１０ｂ、コ／／ａ）、あるｌ軸受の変位量が警報値
以上のトリップ値を越え、かつ他のいずれかの軸受の変
位量が警Ｉｌｉ値を越えるとき、又はあるｌ軸受の変位
量がトリップ値以上のバックアップトリップ値を越える
と舞（ブロックＪ／λ）Ｋは、タイマ３Ｑ鼻の設定時間
ｔ、の後にトリップ信号の有無が判断される（ブロック
、２／３．２／弘）が、そうでないと縫は自動タービン
トリップスイッチ３／はオフの′ｆ、まにされる（ブロ
ック、２／、２　。

λ／ｌ＆）。

タイマ３Ｏａの設定時間ｔ、の後にトリップ信号が有る
ときは切換スイッチュ乙のオン、オフが判断される（ブ
ロックコ／≠、ｔｉｐ）が、この場合には地震針の出力
は設定値αに達していないので切換スイッチ易はオフの
ｉｔである（プロ・ンクλ／を畠）。

従って、タービントリップ装置１３は作動し、タービン
はトリップさせられる。

前記第一の場合には、地震計２０ａ〜２０ｄ、コＯｗ〜
２０ｚの出力は設定値αに達するのでリレー２コが作動
し、地震用フィルタｒｂが低周波カットフィルタｔ−と
並列にタービン監視盤７の出力側に接続される（ブロッ
ク２（Ｈ＆　、コ０３ｂ、λＱｌｈλＯ≠ｂ、コＯり。

このため、軸振動信号（ブロック２０６　）は地震用フ
ィルタｒｂによって低周波成分（、ＵＨｚ以下）がカッ
トされた後、変位量表示計Ｐａ、振動記録針Ｐｄに与え
られ、ここで変位量表示および振動記録がなされる（ブ
ロックＪ０７８゜−〇７ｄ）。従やて、運転員は地震の
影響を取υ除いた変位量を見ながらシステムを監視、制
御で邑る。

他方、振動リレー盤／ｌには低周波カットフィルタｆａ
を通過した軸振動信号が与えられ、前記第１の場合と同
様の大小判断がなされている。あるｌ軸受の変位量がト
リップ値を越え、かつ他のいずれかの軸受の変位量が警
報値を越えると色と、いずれかの軸受の変位量がバック
アップトリップ値を越えるときには（ブロックコ／、２
）、警報装置ｌコが作動されると共にタイマ３０ｍで設
定された時間（数秒間）の後にトリップ信号の有無が判
断される（ブロックコ／ｊ、λ／り）。トリップ信号が
有る場合には、切換スイッチ易はすでにオンになってい
るので（ブロック２／６ｂ）、タイマ３０ｂが作動させ
られる（ブロック４コＱ）。そして、タイマ３０ｂの設
定時間（数分間）の後にトリップ信号の有無が判断され
る（ブロック４４／）。トリップ信号が有るときはター
ビントリップ装置１３が作動してタービンはトリップさ
れる（ブロック２２２）が、トリップ信号が無いときは
タービントリップ装置１３は作動しない（ブロックλ１
ｌｂ）。

このように、タイマ３０ｂの設定時間中（地震の主要動
がおさまる程度の時間中）は自動タービントリップ機能
は停止させられるが、この間は運転員は地震用フィルタ
ｔｂを介して変位量表示計りＣ１振動記録計りｄに表示
、記録された変位量を観察しながら、手動タービントリ
ップ３コによりタービントリップ装置を作動させること
ができる（ブロックココ３）。モして、タイマ３０ｂの
設定時間の後になつてもなおトリップ信号があるときは
、自動タービントリップ機能が働いてタービンがトリッ
プさせられる。なお、タイマ３０ｂの設定時間後も地震
の主要動が続くと！はタイマ３０ｂは作動し続けるが、
この間も自動タービン機能は働かず、運転員は手動でタ
ービントリップさせることかで負る。

〔発明の効果〕

上記の如く本発明によれば、地震による低周波の軸振動
成分をカットする地震用フィルタを設け、地震発生時に
は自動タービントリップ機能を停止させると共に、この
地震用フィルタを介して得られる軸振動信号にもとづい
て変位量を表示、記録するようにしたので、運転員が適
切にタービントリップ装置を手動操作することのできる
タルビン保護装置を得ることができる。

このため、地震発生時に不必要なタービントリップが生
じるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子力発電プラントのタービン近傍の正面図、
第一図は第７図の軸受部の断面図、第３図は従来装置の
一例の構成図、第が図は第３図の低周波カットフィルタ
の特性図、第１図は第３図の構成例の動作の説明図、第
６図は本発明の一実施例の構成図、第７図は第を図の地
震用フィルタの特性図、第を図は第４図の！ＫＭ例の動
作の説明図である。 ｌ用タービン発電機ｓ礎台、λ＃〜Ｊｍ−リタービン、
３・・・発Ｎ’、ｐ・・・タービン軸、６・・・軸受、
Ｕ、＄、コ９蟲、コｑｂ・・・リレー、お・・・地震用
フィルタスイッチ、易・・・切換スイッチ、Ｊ／ａ、Ｊ
／ｂ・・・自動タービントリップスイッチ、３Ｊ・・・
手動タービントリップスイッチ。 出願入代通人　猪　股　清 （／ｆ） 寸 懺 卜 恢

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、タービン軸の振動を検出して軸振動信号を出力する
   軸振動検出器と、 前記軸振動信号の低周波成分のみをカットする地震用フ
   ィルタと、 前記軸振動信号の更に低周波成分のみをカットする低周
   波カットフィルタと、 プラントに設けられた地震計の出力が所定値以上のとき
   は前記軸振動検出器の出力側に前記低周波カットフィル
   タおよび地震用フィルタを並列に接続し、所定値以下の
   ときは前記低周波カットフィルタのみを接続する地震用
   フィルタスイッチと、 前記低周波カットフィルタを介して与えられる前記軸振
   動信号にもとづいてタービントリ・／プすべき状態があ
   るか否かを判断し、トリップ信号を出力する判断制御手
   段と、 前記地震用フィルタを介して与えられる前記軸振動信号
   にもとづいてタービン軸の変位量を表示すると共に、タ
   ービン軸の振動を記録する表示記録手段と、 前記地震計の出力が前記所定値以上のとき、もしくは前
   記トリップ信号が与えられたときに一定時間幅の手動操
   作期間を設定するタイマと、前記手動操作期間以外は少
   なくとも前記判断制御手段の出力にもとづいてタービン
   をトリップさせることができ、前記手動操作期間内は手
   動操作人力のみにもとづいてタービンをトリップさせる
   ことができるようにしたタービントリップ装置とを備え
   、タービンを異常状態から保護するタービン保護装置。 コ１表示記録手段は、低周波カットフィルタを介して与
   えられる軸振動信号にもとづくタービン軸の変位量の表
   示および振動の記録をもで色るようにした特許請求の範
   囲第１項記載のタービン保護装置。