JP2003074307A - タービン振動監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タービンで発生する異常振動を、発生後迅速か
つ的確に検知し、タービンの各機器の損傷の未然に防止
する。 【解決手段】作動ガスのフローの異常に伴いタービン８
で発生する振動の振動数を測定する振動測定部１と、タ
ービン８からの抽気の抽気温度を測定する抽気温度測定
部２と、タービン８のタービン翼に前記作動ガスを供給
する供給口の近傍の圧力を測定する供給口圧力測定部４
と、タービン８に前記作動ガスを供給する供給弁の変位
を測定する変位測定部７とを具備し、振動測定結果と、
抽気温度測定結果と、供給口圧力測定結果と、変位測定
結果と、予め設定された基準値とに基づいて、タービン
８の異常振動を示す異常信号を出力する異常振動判定部
とを具備する振動監視装置を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンにおい
て、異常を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に、高圧タービン８の概略図を示
す。ただし、上部半分の静翼を具備するケーシングを取
り外している。高圧タービン８は、回転軸１５、軸受２
１−１〜２１−２、第１動翼部１８、第２動翼部１９、
第３動翼部２０、第１抽気管１０、第２抽気管１１、低
圧蒸気管１６、架台１７を具備する。

【０００３】回転軸１５は、第１動翼部１８と第２動翼
部１９と第３動翼部２０とが植えられた翼車である。軸
端から回転モーメントを出力する。軸受２１−１〜２１
−２は、回転軸１５の回転を支える軸受である。半径方
向の荷重及び軸方向の荷重を受け、軸が移動せず、か
つ、滑らかな回転が行なえるように回転軸１５を保持し
ている。第１動翼部１８、第２動翼部１９及び第３動翼
部２０は、高圧蒸気のエネルギーを回転エネルギーに変
換する回転翼である。回転軸１５に取り付けられてい
る。第１抽気管１０及び第２抽気管１１は、高圧タービ
ン８の高圧蒸気の一部を抽出するための管である。抽気
は、プロセス熱作業用あるいは給水加熱用等の目的で行
なう。低圧蒸気管１６は、高圧タービン８を通過した高
圧蒸気を低圧タービン（図示せず）へ送出する管であ
る。架台１７は、高圧タービン８を保持する架台であ
る。

【０００４】第１動翼部１８と第２動翼部１９と第３動
翼部２０は、軸受２１−１〜２１−２に保持された回転
軸１５に取り付けられている。そして、第１動翼部１８
と第２動翼部１９と第３動翼部２０は、上部のケーシン
グ（図示せず）経由で供給される高圧蒸気により、回転
する。その回転が回転軸１５を介して発電機等の回転機
器（図示せず）に伝達され、発電その他の仕事を行な
う。その際、高圧蒸気の一部は、第１抽気管１０及び第
２抽気管１１から外部に抽出される。高圧タービンで仕
事をした蒸気は、低圧蒸気管１６を介して低圧タービン
へ送られる。

【０００５】図１０を参照して、高圧蒸気が第１動翼部
１８に供給される様子を説明する。図１０は、第１動翼
部１８及びその近傍の断面図を示す。ノズル３０を有す
る高圧蒸気導入部２９、静翼取付部２８、静翼２２、第
１ラジアルシールフィン２３−１〜２３−２、第２ラジ
アルシールフィン２４−１〜２４−２、第３ラジアルシ
ールフィン２５−１〜２５−２、回転軸１５、第１前部
動翼１８−１と第１後部動翼１８−２とを有する第１動
翼部１８からなる。

【０００６】高圧蒸気導入部２９は、外部から供給され
る高圧蒸気を第１動翼部へ導入する導入管を含む部材で
ある。ノズル３０は、高圧蒸気導入部２９において、高
圧蒸気を第１動翼部へ送出する出口部分に取り付けられ
たノズルである。静翼取付部２８は、高圧タービン８の
ケーシングである。そして、静翼２２が取り付けられて
いる。静翼２２は、高圧タービン８の作動ガスの方向を
変え、かつ、加速させて運動エネルギーを持たせる静止
した翼列である。第１ラジアルシールフィン２３−１〜
２３−２、第２ラジアルシールフィン２４−１〜２４−
２及び第３ラジアルシールフィン２５−１〜２５−２
は、微小な塵や埃のタービン翼（静翼及び動翼）方向へ
の侵入を防ぐためのシール板である。第１前部動翼１８
−１及び第１後部動翼１８−２は、第１動翼部１８の動
翼である。

【０００７】高圧蒸気導入部２９を経由して高圧蒸気
（矢印で示す）は、ノズル３０から第１動翼部１８へ供
給される。高圧蒸気は、第１前部動翼１８−１−静翼２
２−第１項部動翼１８−２と経由し、次の第２動翼部１
９へ流れる。この時、第１前部動翼１８−１と第１後部
動翼１８−２は蒸気のエネルギーを受け取り、回転軸１
５を中心にして回転する。

【０００８】通常、ノズル３０の先端と第１前部動翼１
８−１との距離であるクリアランス３１は、非常に小さ
くなるように設計されている。従って、高圧蒸気はほぼ
１００％、第１前部動翼１８−１へ供給される。ところ
が、何らかの原因でクリアランス３１が広くなると、高
圧蒸気は、第１前部動翼１８−１以外の場所へ漏れ出す
ことがシミュレーションや模擬実験の結果から予測され
る。

【０００９】図１１を参照して、高圧蒸気が第１前部動
翼１８−１以外の場所へ漏れ出す様子を説明する。図１
１は、何らかの原因でクリアランス３１が広くなった状
況での、第１動翼部１８及びその近傍の断面図を示す。
各符号の意味は、図１０と同様である。

【００１０】クリアランス３１が、広くなると、高圧蒸
気は、第１前部動翼１８−１だけでなく、その周辺へも
漏れ出す。例えば、図１１の漏れ高圧蒸気２６−１（矢
印）に示す様に、第１ラジアルシールフィン２３−１〜
２３−２近傍へ高圧蒸気が向かう。第１ラジアルシール
フィン２３−１〜２３−２は、多量の高圧蒸気が来るこ
とを前提に設計されてはいないため、破損する（折れ
る）可能性がある。その場合、漏れ高圧蒸気は、第１前
部動翼１８−１と静翼取付部２２との隙間を通過する。
そして、漏れ高圧蒸気２６−２（矢印）となって、第１
前部動翼１８−１を通常に流れた高圧蒸気と合流する。
その合流により、高圧蒸気の流れが著しく乱れ、それに
伴って圧力の変動が発生する。この圧力変動が、回転軸
１５を軸方向に高周波で振動させると予測される。

【００１１】第１ラジアルシールフィン２３−１〜２３
−２の破損により、他の部品（第１動翼部１８など）が
２次的に破損することも予測される。また、回転軸１５
の軸方向の高周波振動により、タービン全体にも悪影響
が及ぶと考えられる。そのような状況が発生した場合に
は、できるだけ早い段階でその状況を検知して、対処す
る必要がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、タービンで発生する異常振動を、発生後迅速に検知
することが可能なタービン振動監視装置を提供すること
である。

【００１３】また、本発明の別の目的は、タービンで発
生する異常振動を、事前に的確に検知することが可能な
タービン振動監視装置を提供することである。

【００１４】更に、本発明の別の目的は、タービンの異
常を複数の測定装置による測定結果から判断することが
出来るタービン振動監視装置を提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、タービンの各機器の
損傷を未然に防止することが出来るタービン振動監視装
置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】以下に、［発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特
許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応
関係を明らかにするために付加されたものである。ただ
し、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。

【００１７】従って、上記課題を解決するために、本発
明の振動監視装置は、作動ガスのフローの異常に伴いタ
ービン（８）で発生する振動の振動数を測定する振動測
定部（１）と、前記振動の振動測定結果と予め設定され
た振動基準値とに基づいて、前記タービン（８）の異常
振動を示す振動異常信号を出力する異常振動判定部（４
０）とを具備する。

【００１８】また、本発明の振動監視装置は、前記振動
測定部（１）が、前記タービン（８）のケーシングに設
置されている。

【００１９】更に、本発明のタービン振動監視装置は、
前記異常振動判定部（４０）は、前記タービン（８）の
回転数の３倍に相当する周波数以上の周波数について、
異常の判定を行なう。

【００２０】また、本発明の振動監視装置は、前記ター
ビン（８）からの抽気の抽気温度を測定する抽気温度測
定部（２）を更に具備する。そして、前記抽気温度測定
部（２）は、前記タービン（８）の抽気管（１０）に設
置され、前記異常振動判定部（４０）は、更に、前記抽
気温度の抽気温度測定結果と予め設定された抽気温度基
準値とに基づいて、前記タービン（８）の異常を示す抽
気温度異常信号を出力する。

【００２１】更に、本発明のタービン振動監視装置は、
前記タービン（８）に前記作動ガスを供給する供給口
（３０）の近傍の圧力を測定する供給口圧力測定部
（４）を更に具備する。そして、前記供給口圧力測定部
（４）は、前記タービン（８）のケーシングに設置され
る。また、前記異常振動判定部（４０）は、更に、前記
供給口（３０）の近傍の圧力の供給口圧力測定結果と予
め設定された供給口圧力基準値とに基づいて、前記ター
ビン（８）の異常を示す供給口圧力異常信号を出力す
る。

【００２２】更に、本発明のタービン振動監視装置は、
前記タービン（８）に前記作動ガスを供給する供給弁
（５７）の変位を測定する変位測定部（７）を更に具備
する。そして、前記変位測定部（７）は、前記供給弁
（５７）の近傍に設置される。また、前記異常振動判定
部（４０）は、更に、前記供給弁（５７）の変位測定結
果と予め設定された変位基準値とに基づいて、タービン
の異常を示す変位異常信号を出力する。

【００２３】更に、本発明のタービン振動監視装置は、
作動ガスのフローの異常に伴いタービン（８）で発生す
る振動の振動数を測定する振動測定部（１）と、前記振
動の振動測定結果と予め設定された振動基準値とに基づ
いて、前記タービン（８）の異常振動を示す振動異常信
号を出力する振動監視部（３４）と、前記タービン
（８）からの抽気の抽気温度を測定する抽気温度測定部
（２）と、前記抽気温度の抽気温度測定結果と予め設定
された抽気温度基準値とに基づいて、前記タービン
（８）の異常を示す抽気温度異常信号を出力する温度監
視部（３５）と、前記タービン（８）に作動ガスを供給
する供給口の近傍の圧力を測定する供給口圧力測定部
（４）と、前記供給口の近傍の圧力の供給口圧力測定結
果と予め設定された供給口圧力基準値とに基づいて、前
記タービン（８）の異常を示す供給口圧力異常信号を出
力する圧力監視部（３７）と、前記タービン（８）に前
記作動ガスを供給する供給弁（５７）の変位を測定する
変位測定部（７）と、前記供給弁の変位測定結果と予め
設定された変位基準値とに基づいて、前記タービン
（８）の異常を示す変位異常信号を出力する変位監視部
（３８）と、前記振動異常信号、前記抽気温度異常信
号、前記供給圧力異常信号及び前記変位異常信号の少な
くとも一つに基づいて、前記タービン（８）の異常の発
生を判定する判断部（４１）とを具備する。

【００２４】上記課題を解決するための、本発明のガス
タービンシステムは、上述のいずれか一項の振動監視装
置と、タービン動翼（１８、１９、２０）とを有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明であるタービン振動
監視装置の一実施の形態に関して、添付図面を参照して
説明する。本実施例において、蒸気ガスタービンに使用
されるタービン振動監視装置を例に示して説明するが、
他の作動ガスを用いるタービンや回転機器においても本
発明は適用可能である。

【００２６】図１は、本発明であるタービン振動監視装
置の実施の形態に関わる高圧タービン及びその周辺機器
の構成を示す図である。タービン軸受部９−１〜９−２
と高圧蒸気供給管２９−１と高圧蒸気導入部２９と第１
抽気管１０と第２抽気管１１と低圧蒸気管１６と蒸気調
整弁駆動部５１とを具備する高圧タービン８、及び、蒸
気ストレーナ１２と蒸気操作弁１３と後進運転操作弁１
４とを具備する蒸気調節部４７を示している。

【００２７】ここで、高圧タービン８は、振動測定部と
しての振動センサ１、抽気温度測定部としての抽気温度
センサ２、供給口圧力測定部としての第１動翼部圧力変
換器４、抽気圧力測定部としての第１抽気圧力変換器
５、変位測定部としてのバルブ変位変換器７を具備す
る。また、蒸気調節部４７は、蒸気温度測定部としての
蒸気温度センサ３、蒸気圧力測定部としての蒸気圧力変
換器６を具備する。

【００２８】高圧の蒸気は図示せぬ供給管より蒸気調節
部４７に入り、蒸気ストレーナ１２で濾過された後、後
進運転操作弁１４を経由して高圧タービン８へ送り出さ
れる。高圧タービン８では、高圧の蒸気は、高圧蒸気供
給管２９−１から高圧蒸気導入部２９を経由して、第１
動翼部１８（図９参照）に供給される。そして、第１動
翼部１８〜第３動翼部２０（図９参照）を回転させなが
ら、そこを通過し、低圧蒸気管１６から低圧タービン
（図示せず）へ送り出される。その際、高圧蒸気の一部
は、プロセス熱作業用あるいは給水加熱用等の目的で、
第１抽気管１０及び第２抽気管１１から外部に抽出され
る。

【００２９】高圧蒸気をタービンの動翼に供給する際、
正常に供給されず異常振動を発生する場合がある。本発
明によるタービン振動監視装置においては、その異常振
動を、各種センサ類を用いて迅速かつ的確に把握する。
そして、異常振動に伴う運転の制約や機器の損傷を最小
限に抑える事を可能とする。

【００３０】以下に、図１における各構成について、詳
細に説明する。第１に、蒸気調節部４７の各構成につい
て説明する。蒸気ストレーナ１２は、高圧蒸気中に含ま
れる不純物を除去する為に、蒸気を供給する供給経路上
に設置される多数の孔の開いた円筒上のフィルタであ
る。蒸気調節部４７に供給された高圧蒸気は、ここを通
過した後、蒸気操作弁１３又は後進運転操作弁１４に入
る。蒸気操作弁１３は、蒸気ストレーナ１２を透過した
高圧蒸気の、高圧タービン８へ供給する量を調整するバ
ルブである。また、後進運転操作弁１４は、蒸気ストレ
ーナ１２を透過した高圧蒸気を高圧タービン８へ供給す
るラインの開閉を行なうストップバルブである。なお、
各構成の設置位置については、後述する。

【００３１】蒸気温度測定部としての蒸気温度センサ３
は、蒸気ストレーナ１２を透過した高圧蒸気の温度を測
定する温度センサである。測定結果である作動ガス（蒸
気）温度測定結果を出力する。高圧蒸気を測定可能な、
温度及び圧力に適したものであれば良い。各種熱電対や
抵抗温度計などである。蒸気圧力測定部としての蒸気圧
力変換器６は、蒸気ストレーナ１２を透過した高圧蒸気
の圧力を測定する圧力計である。測定結果である作動ガ
ス（蒸気）圧力測定結果を出力する。高圧蒸気を測定可
能な、温度及び圧力に適したものであれば良い。電気式
圧力計（抵抗線や圧電気、半導体など）や、機械式圧力
計（プルドン管、ダイヤフラムなど）などである。な
お、各構成の設置位置については、後述する。

【００３２】次に、高圧タービン８の各構成について説
明する。タービン軸受部９−１及び９−２は、それぞれ
内部に軸受２１−１及び２１−２を有する。軸受２１−
１〜２１−２は、第１動翼部１８と第２動翼部１９と第
３動翼部２０を備える回転軸１５の回転を支える軸受で
ある。高圧蒸気供給管２９−１は、蒸気調節部４７を経
由した高圧蒸気を高圧タービン８に供給する為の供給管
である。高圧蒸気導入部２９は、高圧蒸気供給管２９−
１から供給された高圧蒸気を第１動翼部１８へ導入する
蒸気調整弁５７（図示せず；後述）、及びその導入管を
含む部品である。蒸気調整弁駆動部５１は、蒸気調整弁
５７の開閉を行なう。この弁の開度を示すバルブ変位
は、バルブ変位変換器７により検出される。第１抽気管
１０と第２抽気管１１は、プロセス熱作業あるいは給水
加熱等に用いる高圧蒸気を、高圧タービン８から一部取
り出すための抽出管である。低圧蒸気管１６は、高圧タ
ービンで仕事をした蒸気を低圧タービンへ送る送出管で
ある。なお、各構成の設置位置については、後述する。

【００３３】振動測定部としての振動センサ１は、高圧
タービン８で発生した振動を計測する振動センサであ
る。測定結果である振動測定結果（振動強度あるいは周
波数毎の振動強度）を出力する。

【００３４】抽気温度測定部としての抽気温度センサ２
は、高圧タービン８から第１抽気管１０により抽出され
た高圧蒸気の温度を測定する温度センサである。測定結
果である抽気温度測定結果を出力する。高圧蒸気を測定
可能な、温度及び圧力に適したものであれば良い。各種
熱電対や抵抗温度計などである。

【００３５】供給口圧力測定部としての第１動翼部圧力
変換器４は、高圧蒸気を第１動翼部１８へ導入する高圧
蒸気導入部２９のノズル３０と第１動翼部１８とに挟ま
れた空間あるいはその近傍の圧力を測定する圧力計であ
る。測定結果である供給口圧力測定結果を出力する。高
圧蒸気を測定可能な、温度及び圧力に適したものであれ
ば良い。電気式圧力計（抵抗線や圧電気、半導体など）
や、機械式圧力計（プルドン管、ダイヤフラムなど）な
どである。

【００３６】抽気圧力測定部としての第１抽気圧力変換
器５は、第１抽気管１０から抽出された高圧蒸気の圧力
を測定する圧力計である。測定結果である抽気圧力測定
結果を出力する。高圧蒸気を測定可能な、温度及び圧力
に適したものであれば良い。電気式圧力計（抵抗線や圧
電気、半導体など）や、機械式圧力計（プルドン管、ダ
イヤフラムなど）などである。

【００３７】変位測定部としてのバルブ変位変換器７
は、供給弁としてのバルブ（後述する蒸気調整弁５７）
を経由する高圧蒸気の量を知る為に、バルブ（蒸気調整
弁５７）の開き具合を測定する測定装置である。測定結
果である供給弁の変位測定結果を出力する。バルブの開
き具合として、バルブの位置（変位）を検出可能なバル
ブ変位測定器や、バルブの回転量を検出可能なバルブ回
転計などである。なお、各構成の設置位置については、
後述する。

【００３８】異常振動が発生した場合、振動センサ１に
より振動そのものが検出される。また、振動に伴う高圧
蒸気の温度上昇が、抽気温度センサ２により検出され
る。この時、蒸気温度センサ３の値を参照する場合もあ
る。また、振動に伴う高圧蒸気の圧力上昇が、第１動翼
部圧力変換器４及び第１抽気圧力変換器５で検出され
る。この時、蒸気圧力変換器６の値を参照する場合もあ
る。更に、振動に伴う高圧蒸気の不足による高圧蒸気供
給量の増加が、バルブ変位変換器７で検出される。この
様に、異常振動の発生が、振動そのものの他、温度、圧
力、バルブ変位の４つの方法で検出される。従って、異
常の判断が的確、かつ、迅速になる。

【００３９】次に、図２を参照して、各測定方法に関わ
る構成について説明する。図２は、本発明であるタービ
ン振動監視装置の実施の形態のセンサ・変換器及びそれ
に関わる構成を示す図である。図２（ａ）は、振動測定
部としての振動センサ１及びそれに関わる構成を示して
いる。振動センサ１、増幅器３２、バンドパスフィルタ
３３及び振動監視部３４とを具備する。振動センサ１
は、高圧タービン８の振動を検出するセンサである。そ
の振動を示す出力信号（振動測定結果）は、増幅器３２
へ出力される。増幅器３２は、振動センサ１から出力さ
れた振動を示す出力信号を増幅し、バンドパスフィルタ
３３へ出力する。バンドパスフィルタ３３は、増幅され
た振動を示す出力信号のうち、予め定められた周波数以
上の信号のみを出力するハイパスフィルタである。高圧
タービン８の振動の成分は、高圧タービン８の外部から
の低周波振動ｆ_Ｌや、高圧タービン８の回転による回転
数に等しい周波数ｆ_０、あるいはその第２高調波の周波
数２ｆ_０がある。しかし、異常振動は、それらよりも高
い周波数であることが多い。従って、ｆ_Ｌやｆ_０、２ｆ
_０の周波数を透過させず、それらを超える予め設定した
周波数以上の振動を透過させるようにする。振動監視部
３４は、バンドパスフィルタ３３を透過した振動を示す
出力信号を受信する。そして、図示しない記憶部に保持
された予め設定された基準（例えば、周波数範囲毎に設
定された基準となる出力信号強度、予め設定された基準
となる出力信号強度を超えても良い基準時間、など）を
超えた場合、異常を示す振動異常信号を出力する。詳細
は後述する。

【００４０】図２（ｂ）は、抽気温度測定部としての抽
気温度センサ２及びそれに関わる構成を示している。抽
気温度センサ２、温度監視部３５とを具備する。抽気温
度センサ２は、抽気の温度を測定し、その温度を示す出
力信号（抽気温度測定結果）を温度監視部３５へ出力す
る。温度監視部３５は、各温度センサからの出力信号を
受信する。そして、抽気温度センサ２での温度が、図示
しない記憶部に保持された予め設定された基準（例え
ば、予め設定された基準となる温度、予め設定された基
準となる温度を超えても良い基準時間、など）を超えた
場合、異常を示す抽気温度異常信号を出力する。詳細は
後述する。

【００４１】なお、温度監視部３５で抽気温度の異常を
判断する場合、蒸気温度センサ３での温度を参照するこ
ととしても良い。異常振動の発生がなくても、蒸気温度
センサ３での温度が高い場合には、抽気温度センサ２で
の温度が上昇する可能性があるからである。その場合に
は、蒸気温度測定部としての蒸気温度センサ３は、蒸気
の温度を測定し、その温度を示す出力信号（蒸気温度測
定結果）を温度監視部３５へ出力する。

【００４２】図２（ｃ）は、供給口圧力測定部としての
第１動翼部圧力変換器４及びそれに関わる構成を示して
いる。第１動翼部圧力変換器４と、増幅器３６と、圧力
監視部３７とを具備する。第１動翼部圧力変換器４は、
高圧蒸気が第１動翼部１８へ供給される領域の圧力を測
定し、その圧力を示す出力信号（供給口圧力測定結果）
を増幅器３６へ出力する。増幅器３６は、圧力を示す出
力信号を増幅し、圧力監視部３７へ出力する。圧力監視
部３７は、増幅された第１動翼部圧力変換器４からの出
力信号を受信する。そして、第１動翼部圧力変換器４で
の圧力が、図示しない記憶部に保持された予め設定され
た基準（例えば、予め設定された基準となる圧力、予め
設定された基準となる圧力を超えても良い基準時間、な
ど）を超えた場合、異常を示す供給口圧力異常信号を出
力する。詳細は後述する。

【００４３】なお、圧力監視部３７で第１動翼部圧力変
換器４での圧力の異常を判断する場合、蒸気圧力変換器
６での圧力を参照することとしても良い。異常振動の発
生がなくても、蒸気圧力変換器６での圧力が高い場合に
は、第１動翼部圧力変換器４での圧力が上昇する可能性
があるからである。その場合には、蒸気圧力測定部とし
ての蒸気圧力変換器６は、圧力を測定し、その圧力を示
す出力信号（蒸気圧力測定結果）を増幅器３６へ出力す
る。

【００４４】また、抽気圧力測定部としての第１抽気圧
力変換器５での値を、異常の判断に用いることも可能で
ある。すなわち、第１抽気圧力変換器５は、圧力を測定
し、その圧力を示す出力信号（抽気圧力測定結果）を増
幅器３６へ出力する。その後は、第１動翼部圧力変換器
４での場合と同様である。

【００４５】図２（ｄ）は、変位測定部としてのバルブ
変位変換器７及びそれに関わる構成を示している。バル
ブ変位変換器７、蒸気調整弁５７、変位監視部３８とを
具備する。バルブ変位変換器７は、蒸気調整弁５７での
バルブの変位を測定し、その変位を示す出力信号（変位
測定結果）を変位監視部３８へ出力する。変位監視部３
８は、バルブ変位変換器７からの出力信号を受信する。
そして、図示しない記憶部に保持された予め設定された
基準（例えば、設定された基準となる変位、予め設定さ
れた基準となる変位を超えても良い基準時間、など）を
超えた場合、異常を示す変位異常信号を出力する。詳細
は後述する。

【００４６】なお、各監視部（振動監視部３４、温度監
視部３５、圧力監視部３７及び変位監視部３８）は、各
センサ、変換器毎に備えら得ていても良いし、複数のセ
ンサ、変換器毎に１つ備えられていても良い。例えば、
温度監視部３５は、抽気温度センサ２及び蒸気温度セン
サ３の、それぞれ１つに１つ備えられ、合計２つの温度
監視部３５を有していても良い。あるいは、抽気温度セ
ンサ２及び蒸気温度センサ３の２つに１つの温度監視部
３５を有していても良い。

【００４７】次に、図３を参照して、上述の各センサ、
変換器を用いた本発明のタービン振動監視装置について
説明する。図３は、本発明であるタービン振動監視装置
の一実施の形態の構成を示す図である。振動センサ１、
増幅器３２、バンドパスフィルタ３３、抽気温度センサ
２（、蒸気温度センサ３）、第１動翼部圧力変換器
４（、第１抽気圧力変換器５、蒸気圧力変換器６）、バ
ルブ変位変換器７、蒸気調整弁５７、増幅器３６を具備
する計装盤３９、回転プローブ６１、回転検出器６２、
振動監視部３４と温度監視部３５と圧力監視部３７と変
位監視部３８と判断部４１とを有する異常振動判別部４
０、警報部４２、を具備する。

【００４８】ここで、回転プローブ６１及び回転検出器
６２について説明する。これらは、回転軸１５近傍に取
りつけられ、回転軸（あるいはタービン翼）の回転数を
求める機器である。例えば、次のような構成である。回
転軸１５には、その外周面上の一部分に、反射鏡や反射
板のような反射部が、取り付けらている。反射部は、回
転プローブ６１（後述）から発せられる光を回転プロー
ブ６１方向へ反射する。回転プローブ６１は、回転軸１
５からやや離れて、回転軸１５の外周面へ垂直に光を発
せられるように、かつ、回転しないように固定されてい
る。回転軸１５の１周につき１回、回転プローブ６１と
反射部が対向する。回転プローブ６１が内部に有する発
光部（ＬＥＤ或いはレーザー発光など）からの光を回転
軸１５に照射する。そして、回転軸４からの反射光を電
気信号に変えて出力する。反射光は、回転軸１５の回転
により、反射部が回転プローブ６１と対向する位置に来
た時のみ、非常に強く発せられる。回転検出器６２は、
回転プローブ６１からの反射光に基づく信号の強度に基
づいて、その信号強度が予め設定された値を超えた時
に、回転軸１５（あるいはタービン翼）が１回転したと
判断する。そして、一定時間毎の回転軸１５（あるいは
タービン翼）の回転数を、異常振動判別部４０へ出力す
る。

【００４９】振動測定の出力の流れは、振動センサ１−
増幅器３２−バンドパスフィルタ３３−振動監視部３４
（異常振動判別部４０）であり、図２（ａ）で説明した
通りである。温度測定の出力の流れは、抽気温度センサ
２（、蒸気温度センサ３）−計装盤３９−温度監視部３
５（異常振動判別部４０）であり、図２（ｂ）での説明
に加えて、計装盤３９が途中で加わっている。計装盤３
９では、出力を計装盤３９に表示、記録する機能、及
び、必要に応じて他の機器（情報端末、制御装置など）
へもその出力を送信する中継点としての機能を有する。
圧力測定の出力の流れは、第１動翼部圧力変換器４（、
第１抽気圧力変換器５、蒸気圧力変換器６）−計装盤３
９（増幅器３６）−圧力監視部３７（異常振動判別部４
０）であり、図２（ｃ）での説明に加えて、計装盤３９
が途中で加わっている。この場合、計装盤３９の機能
は、既述のものに加えて、内部に含まれる増幅器３６に
よる増幅も行なわれる。変位測定の出力の流れは、バル
ブ変位変換器７−計装盤３９−変位監視部３８（異常振
動判別部４０）であり、図２（ｄ）での説明に加えて、
計装盤３９が途中で加わっている。この場合、計装盤３
９の機能は、既述の通りである。

【００５０】ここで、図４を参照して、異常振動判別部
４０における異常判断の方法について説明する。図４
は、異常振動判別部４０内の各監視部（振動監視部３
４、温度監視部３５、圧力監視部３７及び変位監視部３
８）の構成を示す。各監視部は全て記憶部６３、比較部
６４及び異常判断部６５を具備する。

【００５１】記憶部６３は、異常振動の判断の基準とな
る基準値を保持する。記憶部６３は、各監視部に存在す
る。すなわち、振動監視部３４には、回転軸１５の回転
数と、その回転数での基準の振動強度である振動基準値
とのテーブル（振動基準値テーブル）が保持されてい
る。回転軸１５の回転数と、その回転数での周波数毎の
基準の振動強度である振動基準値とのテーブルでも良
い。温度監視部３５では、回転軸１５の回転数と、その
回転数での基準の抽気温度である抽気温度基準値とのテ
ーブル（抽気温度基準値テーブル）が保持されている。
圧力監視部３７には、回転軸１５の回転数と、その回転
数での基準の供給口圧力である供給口圧力基準値とのテ
ーブル（供給口圧力基準値テーブル）が保持されてい
る。変位監視部３８では、回転軸１５の回転数と、その
回転数での基準のバルブ変位である変位基準値とのテー
ブル（変位基準値テーブル）が保持されている。これら
の基準値は、シミュレーションや模擬試験により確認さ
れた数値である。

【００５２】各記憶部６３は、回転検出器６２からの回
転軸１５の回転数の入力に基づいて、その回転数に対応
する各基準値（振動基準値、抽気温度基準値、供給口圧
力基準値、変位基準値）を各テーブル（振動基準値テー
ブル、抽気温度基準値テーブル、供給口圧力基準値テー
ブル、変位基準値テーブル）より取り出し、各比較部６
４に出力する。

【００５３】比較部６４は、各センサ、変換器からの測
定結果の入力に基づいて、各測定結果と上記各基準値と
の比較を行ない、各基準値からの偏差（％）を求める。
比較部６４は、各監視部に存在する。すなわち、振動監
視部３４では、振動偏差（％）＝（振動測定結果−振動
基準値）／振動基準値×１００ を求める。周波数毎に
判断しても良い。温度監視部３５では、抽気温度偏差
（％）＝（抽気温度測定結果−抽気温度基準値）／抽気
温度基準値×１００ を求める。圧力監視部３７では、
供給口圧力偏差（％）＝（供給口圧力測定結果−供給口
圧力基準値）／供給口圧力基準値×１００ を求める。
変位監視部３８では、変位偏差（％）＝（変位測定結果
−変位基準値）／変位基準値×１００ を求める。各計
算結果は、各異常判断部６５へ出力される。

【００５４】異常判断部６５は、比較部６４での計算結
果に基づいて、異常と判断される場合には、異常を示す
異常信号（振動異常信号、抽気温度異常信号、供給口圧
力異常信号、抽気圧力異常信号及び変位異常信号）を判
断部４１へ出力する。異常判断部６５は、各監視部に存
在する。すなわち、計算の結果、偏差が５〜１０％（注
意範囲）であれば、異常信号としての注意警報を出力す
る。また、１０％以上（異常範囲）であれば、異常信号
としての異常警報を出力する。ただし、注意範囲及び異
常範囲の数値は、上記値に限られるものではなく、装置
毎や予め見込んでいる安全率などで、変更しても良い。
また、段階も、注意警報と異常警報の２段階である必要
はなく、１段階や３段階異常にしても良い。

【００５５】なお、同様の判断を、蒸気温度センサ３、
第１抽気圧力変換器５及び蒸気圧力変換器６からの各測
定結果を用いて、各監視部（温度監視部３５及び圧力監
視部３７）で行なうことも可能である。

【００５６】判断部４１は、その異常信号の入力に基づ
いて、異常振動に関する判断を下す。そして、判断部４
１は、警報部４２へ警報指令信号（注意警報又は異常警
報のそれぞれに対応する指令信号）を出力する。その
際、警報指令信号の出力の判断方法は、実験やシミュレ
ーションなどにより、最適な方法が予め設定される。例
えば、４つの監視部の内から、１つでも異常信号が来た
場合に警報指令信号を出力するとしても良いし、４つの
うちの２つ以上から異常信号が来た場合としても良い
し、振動監視部３４と、他の３つの内の１つから異常信
号が来た場合としても良い。警報部４２は、警報指令信
号の入力に基づいて、警報を発する。警報の方法とし
て、音声発信、情報端末での画面表示、計装盤３９等に
設置の異常表示灯の点灯（点滅）、監督責任者等へのＥ
−メール／自動音声電話発信、ＦＡＸ送信、などで行な
う。

【００５７】上述の異常信号（振動異常信号、抽気温度
異常信号、供給口圧力異常信号及び変位異常信号）を、
直接、警報部４２（後述）へ出力することも可能であ
る。その場合、各異常信号の内どれか一つが警報部４２
へ出力された時点で、警報部４２は異常振動発生と判断
する。そして、警報部４２が警報に関する処理を行う
（後述）。その場合、判断部４１は、必ずしも必要な
い。

【００５８】センサ、圧力変換器の取り付け位置につい
て説明する。図５には、高圧タービン８の正面図を示
す。高圧タービン８は、振動センサ１、抽気温度センサ
２、第１動翼部圧力変換器４、第１抽気圧力変換器５、
タービン軸受部９−１〜９−２、第１抽気管１０、第２
抽気管１１、高圧蒸気供給管２９−１、高圧蒸気導入部
２９及び架台１７を具備する。

【００５９】振動センサ１は、高圧タービンのケーシン
グの内、タービン軸受部９−１の上部に設置され、その
部分の振動を測定する。高圧蒸気と第１動翼部１８との
間で生じる相互作用により振動が発生する。従って、そ
の近傍の振動が拾い易い（他の振動の影響を受けにく
い）場所であれば他の場所でも良い。

【００６０】抽気温度センサ２は、高圧タービン８に一
端部を接続された第１抽気管１０の高圧タービン本体に
近い部分に設置され、第１抽気管１０内の高圧蒸気の温
度を測定する。高圧タービン本体内を流れる高圧蒸気
（第１動翼部１８〜第３動翼部２０を流れる高圧蒸気）
又はその抽気の温度を測定出来れば良いので、高圧蒸気
の温度が測定可能な他の場所でも良い。

【００６１】第１動翼部圧力変換器４は、高圧蒸気導入
部２９の側面に設置されている。そして、端部が案内管
４３の一端部（後述）に接続されている。案内管４３の
他端部は、高圧蒸気導入部２９におけるノズル３０の第
１動翼部１８側開口部近傍に延びている。ノズル３０と
第１動翼部１８との間の空間の近傍の圧力を測定する。

【００６２】ここで、第１動翼部圧力変換器４の案内管
４３について、図６を参照して説明する。図６は、第１
動翼部１８及びその近傍の断面図を示す。ノズル３０を
有する高圧蒸気導入部２９、静翼取付部２８、静翼２
２、第１ラジアルシールフィン２３−１〜２３−２、第
２ラジアルシールフィン２４−１〜２４−２、第３ラジ
アルシールフィン２５−１〜２５−２、回転軸１５、第
１前部動翼１８−１と第１後部動翼１８−２とを有する
第１動翼部１８、案内管４３からなる。

【００６３】案内管４３は、一端部が第１動翼部圧力変
換器４に接続され、他端部が図６中のＡ部（静翼取付部
２８と第１ラジアルフィン２３−１と第１前部動翼部１
８−１とノズル３０とで囲まれる領域）近傍に延び、開
口している。そして、図１１の状態なった場合におい
て、Ａ部（図６）の圧力上昇を検出することが可能であ
る。

【００６４】なお、第１動翼部圧力変換器４は、Ａ部
（図６）の圧力が測定可能であるならば、他の測定機器
（センサ）を用いることも可能である。

【００６５】図５を参照して、第１抽気圧力変換器５
は、高圧タービン本体に近い第１抽気管１０に設置さ
れ、第１抽気管１０内の高圧蒸気の圧力を測定する。本
来は、高圧タービン本体内を流れる高圧蒸気（第１動翼
部１８〜第３動翼部２０を流れる高圧蒸気）の圧力を測
定することが望ましい。それが必ずしも構造上容易では
ないなどの場合、第１抽気管１０で抽気された高圧蒸気
の圧力を測定する。

【００６６】他の構成は、記述の通りなので、その説明
は省略する。

【００６７】次に、図７に、蒸気調節部４７を示す。蒸
気調節部４７は、蒸気温度センサ３、蒸気圧力変換器
６、蒸気ストレーナ１２、蒸気操作弁１３、後進運転操
作弁１４、緊急操作部Ａ４４、緊急操作部B４５、蒸気
操作弁駆動部４６、弁駆動軸４８−１、軸円筒部４８−
２、蒸気弁用弁体４８−３、位置伝達部Ａ４９−１、位
置伝達部Ｂ４９−１とを具備する。

【００６８】緊急操作部Ａ４４は、緊急時に、手動で蒸
気操作弁１３を閉止又は開放するための操作ハンドルで
ある。すなわち、蒸気操作弁１３は、通常、蒸気操作弁
駆動部４６（後述）により、自動的に制御されるが、緊
急時には緊急操作部Ａ４４で操作される。緊急操作部Ｂ
４５は、緊急時に、手動で後進運転操作弁１４を閉止
（又は開放）するための操作ハンドルである。すなわ
ち、後進運転操作弁１４は、通常、高圧タービン８の運
転時には、常時開放状態で制御されるが、緊急時には緊
急操作部Ｂ４５で操作される。蒸気操作弁駆動部４６
は、高圧タービン８の運転時に、外部（図示せず）から
の操作信号に基づいて、蒸気操作弁１３を、弁駆動軸４
８−１と軸円筒部４８−２と蒸気弁用弁体４８−３とを
介して制御する。弁駆動軸４８−１は、一端部を蒸気操
作弁駆動部４６に、他端部を蒸気弁用弁体４８−３に接
続している軸棒（弁棒）である。蒸気操作弁駆動部４６
が蒸気弁用弁体４８−３を動かすことにより、蒸気操作
弁１３の開度を調節する。軸円筒部４８−２は、弁駆動
軸４８−１の途中に固定された円筒上の冶具である。弁
駆動軸４８−１の上下動とともに上下する。蒸気弁用弁
体４８−３は、弁駆動軸４８−１の他端部に取り付けら
れた弁体（栓）である。蒸気操作弁１３の弁本体（弁
箱）の中央に設けられた弁座に、蒸気弁用弁体４８−３
を押し付けることにより、蒸気操作弁１３を閉止する。
位置伝達部Ａ４９−１は、一端部を軸円筒部４８−２
に、他端部を位置伝達部Ｂ４９−２に接続する治具であ
る。そして、弁駆動軸４８−１の上下動と共に上下する
軸円筒部４８−２の位置を位置伝達部Ｂ４９−２に伝達
する。位置伝達部Ｂ４９−２は、位置伝達部Ａ４９−１
の位置に基づいて、蒸気弁用弁体４８−３の位置を検知
する。

【００６９】次に、図８を参照して、高圧蒸気導入部２
９と、蒸気調整弁駆動部５１について説明する。高圧蒸
気導入部２９は、高圧蒸気供給管２９−１、調整弁操作
アームＡ５４、調整弁操作アームＢ５５、調整弁操作部
５６、蒸気調整弁５７（−１〜５）、バルブ変位変換器
７を具備する。また、蒸気調整弁駆動部５１は、弁駆動
アーム５２、アーム軸結合部５３、調整弁操作アームＣ
５８、調整弁操作アームＤ５９を具備する。

【００７０】弁駆動アーム５２は、蒸気調整弁５７（−
１〜５）を制御する信号に基づいて駆動される。一端部
を高圧蒸気の流量を制御する図示しないアーム制御装置
に、他端部をアーム軸結合部５３に接続している。アー
ム軸結合部５３は、弁駆動アーム５２の運動を調整弁操
作アームＣ５８及び調整弁操作アームＤ５９に伝達す
る。弁駆動アーム５２と、他端部を調整弁操作アームＣ
５８及び調整弁操作アームＤ５９とに接続している。調
整弁操作アームＣ５８及び調整弁操作アームＤ５９は、
アーム軸結合部５３の運動を調整弁操作アームＡ５４及
び調整弁操作アームＢ５５に伝達する。調整弁操作アー
ムＡ５４及び調整弁操作アームＢ５５と、アーム軸結合
部５３に接続している。

【００７１】調整弁操作アームＡ５４及び調整弁操作ア
ームＢ５５は、調整弁操作部５６を上下方向に駆動す
る。一端部をそれぞれ調整弁操作アームＣ５８（後述）
及び調整弁操作アームＤ５９（後述）とに接続してい
る。他端部は、調整弁操作部５６（後述）に接続してい
る。調整弁操作部５６は、蒸気調整弁５７（−１〜５）
を具備する。この調整弁操作部５６が上下に移動するこ
とにより、蒸気調整弁５７（−１〜５）の開度が変化す
る。調整弁操作アームＡ５４及び調整弁操作アームＢ５
５に接続している。蒸気調整弁５７（−１〜５）は、調
整弁操作部５６の運動により、弁の開度を制御される。
バルブ変位変換器７は、アーム軸結合部５３の動きに基
づいて、蒸気調整弁５７の弁の開度を検出する。そして
その信号を高圧蒸気の流量を制御する図示しないアーム
制御装置及び計装盤３９へ出力する。アーム軸結合部５
３と接続している。高圧蒸気供給管２９−１から導入さ
れた高圧蒸気は、調整弁操作アームＡ５４及び調整弁操
作アームＢ５５の駆動で調整弁操作部５６の上下により
制御される蒸気調整弁５７（−１〜５）の開度により、
流量を調整されながら、ノズル３０へ向かう。高圧蒸気
供給管２９−１は、既述の通りであるので説明を省略す
る。

【００７２】他の構成は、既述の通りなので、その説明
は省略する。

【００７３】次に、本発明であるタービン振動監視装置
の実施の形態における動作について、図面を参照して説
明する。図１を参照して、高圧タービン８には、振動セ
ンサ１、抽気温度センサ２、第１動翼部圧力変換器４、
第１抽気圧力変換器５及びバルブ変位変換器７が設置さ
れている。又、蒸気調節部４７には、蒸気温度センサ３
及び蒸気圧力変換器６が設置されている。

【００７４】定常運転時では、高圧の蒸気は図示せぬ供
給管より蒸気調節部４７に入り、蒸気ストレーナ１２で
濾過により塵、埃等を除去される。しかる後、後進運転
操作弁１４から高圧タービン８へ送り出される。その
際、蒸気操作弁１３の開度の操作により、必要となる高
圧蒸気の量が調整される。又、その時、蒸気温度センサ
３は蒸気調節部４７における高圧蒸気の温度を、蒸気圧
力変換器６は蒸気調節部４７における高圧蒸気の圧力を
測定している。そして、それらの結果を、それぞれ温度
監視部３５、圧力監視部３７へ出力している。

【００７５】高圧タービン８では、蒸気調節部４７から
送られてきた高圧蒸気は、高圧蒸気供給管２９−１から
高圧蒸気導入部２９、蒸気調整弁５７を経由して、ノズ
ル３０から第１動翼部１８（図６参照）に供給される。
そして、複数の動翼（第１動翼部１８〜第３動翼部２０
（図９参照））と複数の静翼（静翼取付部２８に取り付
けられた各動翼の前後にある静翼）の間を通過する。そ
の際、高圧蒸気のエネルギーが、動翼の回転エネルギー
に変換される。しかる後、低圧蒸気管１６から低圧ター
ビン（図示せず）へ送り出される。その際、高圧蒸気の
一部は、プロセス熱作業用あるいは給水加熱用等の目的
で、第１抽気管１０及び第２抽気管１１から外部に抽出
される。

【００７６】又、その時、振動センサ１はタービン軸受
部９−１における高圧タービン８の振動を、抽気温度セ
ンサ２は第１抽気管１０から抽出される高圧蒸気の温度
を、第１動翼部圧力変換器４はノズル３０と第１動翼部
１８との間の圧力を、第１抽気圧力変換器５は第１抽気
管１０から抽出される高圧蒸気の圧力を、バルブ変位変
換器７は蒸気調整弁５７のバルブ変位（弁の開度に対
応）をそれぞれ測定している。そして、それらの結果
を、それぞれ振動監視部３４、温度監視部３５、圧力監
視部３７、変位監視部３８へ出力している。

【００７７】異常振動が発生した場合の現象の発現とそ
の対処について、以下に説明する。 高周波の発生：高圧タービン８の異常振動は、高周波
振動である。振動センサ１が測定した信号（機器の他の
部分からの振動は大部分が低周波振動なので、バンドパ
スフィルタ３３で除去される）に基づいて、振動監視部
は、その高周波の振動数を検出する。そして、その振動
測定結果に基づいて、ある周波数及びその近傍の周波数
の信号強度が予め設定された基準値より大きく、且つそ
の偏差が５％以上の場合には、異常振動と判断する。そ
の場合、振動異常信号（５〜１０％：注意警報、１０％
以上：異常警報）を判断部４１へ出力する。

【００７８】上述の「ある周波数」は、機器の種類や異
常の具合に応じて変化する。従って、特定の周波数を決
めず、信号強度が基準値を超える周波数が見出された場
合に、その周波数に依らず、異常信号を出力することと
する。但し、予め実験やシミュレーションで予測できる
場合には、その周波数を用いることも可能である。ま
た、測定する周波数の範囲に付いては、高圧タービン８
の回転数の第２高調波よりも高い範囲で行なう。より好
ましくは、第３高調波以上の範囲で計測する。周波数の
上限に付いては、特に制限は無いが、実験やシミュレー
ションの予測から、第１０高調波程度まであれば実施可
能である。

【００７９】高圧蒸気の温度上昇：高圧タービン８の
異常振動に伴い、高圧蒸気の温度上昇が起きる。高圧蒸
気の温度上昇により、高圧蒸気を抽出する第１抽気管１
０の抽気温度が上昇する。抽気温度センサ２が測定した
信号に基づいて、温度監視部３５は、抽気温度の温度を
検出する。そして、この抽気温度の絶対値が、予め設定
した基準値よりも大きく、且つその偏差が５％以上の場
合には、異常と判断する。その場合、抽気温度異常信号
（５〜１０％：注意警報、１０％以上：異常警報）を判
断部４１へ出力する。

【００８０】この時、供給される元々の蒸気温度が高く
なる可能性もある為、異常の判断の際、蒸気調節部４７
における高圧蒸気の温度の変化を考慮することも可能で
ある。すなわち、高圧蒸気の供給元である蒸気調節部４
７における高圧蒸気の温度を蒸気温度センサ３により測
定する。その測定信号も温度監視部３５に送出する。そ
して、両方の温度を比較し、その値が予め設定した温度
差の基準値以下ならば、異常振動ではなく、高圧蒸気そ
のものの温度上昇が原因と判断し、異常信号を出力しな
い。

【００８１】高圧蒸気の圧力上昇：高圧タービン８の
異常振動に伴い、高圧蒸気の圧力上昇が起きる。その圧
力上昇は、第１動翼部圧力変換器４により測定され、測
定信号は圧力監視部３７へ出力される。圧力監視部３７
は、第１動翼部の高圧蒸気の圧力を検出する。そして、
その圧力の絶対値が、予め設定した基準値よりも大き
く、且つその偏差が５％以上の場合には、異常と判断す
る。その場合、供給口圧力異常信号（５〜１０％：注意
警報、１０％以上：異常警報）を判断部４１へ出力す
る。また、第１抽気管１０の抽気圧力値を用いることも
可能である。

【００８２】この時、供給される元々の蒸気圧力が高く
なる可能性もある為、異常の判断の際、蒸気調節部４７
における高圧蒸気の圧力の変化を考慮することも可能で
ある。すなわち、高圧蒸気の供給元である蒸気調節部４
７における高圧蒸気の圧力を蒸気圧力変換器６により測
定する。その測定信号も圧力監視部３７に送出する。そ
して、両方の圧力を比較し、その値が予め設定した圧力
差の基準値以下ならば、異常振動ではなく、高圧蒸気そ
のものの圧力上昇が原因と判断し、異常信号を出力しな
い。

【００８３】バルブ変位の増加：高圧タービン８の異
常振動に伴い、エネルギーロスが発生し、タービンの回
転が低下する。そのため、高圧蒸気の流量を増加させる
制御が働き、蒸気調整弁５７の開度が大きくなる。その
蒸気調整弁５７の開度の変化は、バルブ変位変換器７に
より測定され、測定信号は変位監視部３８へ出力され
る。変位監視部３８は、蒸気調整弁５７のバルブの変位
の絶対値が、予め設定した基準値よりも大きく、且つそ
の偏差が５％以上の場合には、異常と判断する。その場
合、変位異常信号（５〜１０％：注意警報、１０％以
上：異常警報）を判断部４１へ出力する。

【００８４】このとき、バルブ変位の増加は、供給する
高圧蒸気の制御状況（例えば、温度低下に伴う蒸気供給
量の増加の制御、高圧タービン８の出力変更に伴う蒸気
供給量の増加の制御など）により、異常で無くても変化
する場合があるため、それらの情報を変位監視部３８の
入力に加えても良い。その場合、異常の判断は、供給す
る高圧蒸気の制御状況と、蒸気調整弁５７のバルブの変
位の時間変化量（又は、変位の絶対値）とに基づいて行
なわれる。

【００８５】各監視部（振動監視部３４、温度監視部３
５、圧力監視部３７及び変位監視部３８）からの、異常
信号の出力に基づいて、判断部４１は、それらの異常が
異常振動であるかどうかを判断する。判断方法は、例え
ば、次のような方法がある。 ａ）異常振動の検知を目的とする場合、振動監視部３４
の信号を必須とする。そして、確実性を高める為に、振
動監視部３４の信号に加えて、他の３つの内の１つから
異常信号が来た場合に、異常と判断する。異常振動を把
握するので、振動監視部３４の信号を必須とすること
で、確実性を高めることが出来る。

【００８６】ｂ）特に、振動に限らず異常の検知を目的
とする場合、４つの監視部の内、少なくとも１つから異
常信号が来た場合に、異常とする。この場合、異常振動
が発生する前でも、異常の前駆的現象が捕らえられる可
能性があり、迅速性を高めることが出来る。 ｃ）４つの監視部の内、少なくとも２つから異常信号が
来た場合に、異常とする。この場合、（ｂ）の場合に比
べて、確実性を増すことが出来る。

【００８７】以上の（ａ）〜（ｃ）を基本として、装置
の特性を（シミュレーションや実験により）勘案して、
４つの異常信号の適切な組み合わせを用いて、判定を行
なうことが可能である。

【００８８】判断部４１は、上述の方法により異常が判
定された場合、異常指令信号を警報部４２へ出力する。
警報部４２は、警報指令信号の入力に基づいて、警報を
発する。警報の方法として、音声発信により、装置周辺
及び制御室、あるいは高圧タービン８を有する建物等に
いる作業者、監督者へ異常を知らせる。また、同様の目
的で、情報端末での画面表示、計装盤３９等に設置の異
常表示灯の点灯（点滅）を行なう。更に、遠隔地にいる
関係者、監督責任者等の情報端末へのＥ−メール発信、
自動音声電話発信、ＦＡＸ送信、などで行なう。

【００８９】作業者、関係者、監督責任者等は、状況に
応じて、出力の低減、装置停止、その他方法により、異
常事態に対処する。

【００９０】本発明により、異常（振動）の発生に対し
て、適切なセンサ、変換器の設置により、異常を素早く
検知し、迅速かつ的確に対応することが可能となる。ま
た、異常に関わる位置にセンサ、変換器を設置し、その
出力を用いて異常の判断を行なうので、より正確な異常
診断を行なうことが可能となる。

【００９１】本発明において、異常の前駆的症状（例え
ば、予め設定した基準値は超えないが、それに近い値が
測定され始めている場合など）に対応して、既述の各監
視部が注意信号を出力する様にすることも可能である。
その場合、予め設定した基準値を、注意基準値、警報基
準値などの異常のレベルに応じて各段階に分け、それに
対応する信号を判断部４１に出力する様にする。判断部
４１は、それらの信号に基づいて、注意指令信号、異常
指令信号等、異常のレベルに応じて警報部４２へ各指令
信号を出力する。警報部４２の異常レベルに応じた警報
により、作業者は、異常レベルに応じた対応を行なう。

【００９２】また、異常振動ではない他の異常の発生時
に、各センサがどのような値を検出するかを模擬実験や
シミュレーションにより把握し、異常振動判定部４０に
記憶しておく。そうすることで、異常振動以外の異常に
対しても、早期発見が可能となり、早期の対応を行なう
ことが可能となる。

【００９３】

【発明の効果】本発明により、タービンで発生する異常
振動を、発生後迅速かつ的確に検知することが可能とな
る。また、本発明により、タービンの各機器の損傷の未
然に防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態に関わる高圧タービン及びその周辺機器の構成を
示す図である。

【図２】（ａ）本発明であるタービン振動監視装置の実
施の形態のセンサ・変換器の構成のうち振動の測定部を
示す図である。（ｂ）本発明であるタービン振動監視装
置の実施の形態のセンサ・変換器の構成のうち温度の測
定部を示す図である。（ｃ）本発明であるタービン振動
監視装置の実施の形態のセンサ・変換器の構成のうち圧
力の測定部を示す図である。（ｄ）本発明であるタービ
ン振動監視装置の実施の形態のセンサ・変換器の構成の
うち変位の測定部を示す図である。

【図３】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態の構成を示す図である。

【図４】 本発明であるタービン振動監視装置の各監
視部の構成を示す図である。

【図５】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態に関わる高圧タービンの正面図である。

【図６】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態に関わる高圧タービンの高圧蒸気導入部と第１動
翼部とその周辺機器の構成を示す図である。

【図７】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態に関わる蒸気調節部の構成を示す図である。

【図８】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態に関わる高圧蒸気導入部及び蒸気調整弁駆動部５
１の構成を示す図である。

【図９】 本発明であるタービン振動監視装置の実施
の形態に関わる高圧タービンの上部を除く斜投影図であ
る。

【図１０】 従来の高圧タービンにおける正常時の高
圧蒸気導入部と第１動翼部とその周辺機器の構成を示す
図である。

【図１１】 従来の高圧タービンにおける異常時の高
圧蒸気導入部と第１動翼部とその周辺機器の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１ 振動センサ ２ 抽気温度センサ ３ 蒸気温度センサ ４ 第１動翼部圧力変換器 ５ 第１抽気圧力変換器 ６ 蒸気圧力変換器 ７ バルブ変位変換器 ８ 高圧タービン ９−１ タービン軸受部 ９−２ タービン軸受部 １０ 第１抽気管 １１ 第２抽気管 １２ 蒸気ストレーナ １３ 蒸気操作弁 １４ 後進運転操作弁 １５ 回転軸 １６ 低圧蒸気管 １７ 架台 １８ 第１動翼部 １８−１ 第１前部動翼 １８−２ 第１後部動翼 １９ 第２動翼部 ２０ 第３動翼部 ２１−１ 軸受 ２１−２ 軸受 ２２ 静翼２２ ２３−１ 第１ラジアルシールフィン ２３−２ 第１ラジアルシールフィン ２４−１ 第２ラジアルシールフィン ２４−２ 第２ラジアルシールフィン ２５−１ 第３ラジアルシールフィン ２５−２ 第３ラジアルシールフィン ２８ 静翼取付部 ２９ 高圧蒸気導入部 ２９−１ 高圧蒸気供給管 ３０ ノズル ３１ クリアランス ３２ 増幅器 ３３ バンドパスフィルタ ３４ 振動監視部 ３５ 温度監視部 ３６ 増幅器 ３７ 圧力監視部 ３８ 変位監視部 ３９ 計装盤 ４０ 異常振動判別部 ４１ 判断部 ４２ 警報部 ４３ 案内管 ４４ 緊急操作部Ａ ４５ 緊急操作部Ｂ ４６ 蒸気操作弁駆動部 ４７ 蒸気調節部 ４８−１ 弁駆動軸 ４８−２ 軸円筒部 ４８−３ 蒸気弁用弁体 ４９−１ 位置伝達部Ａ ４９−２ 位置伝達部Ｂ ５１ 蒸気調整弁駆動部 ５２ 弁駆動アーム ５３ アーム軸結合部 ５４ 調整弁操作アームＡ ５５ 調整弁操作アームＢ ５６ 調整弁操作部 ５７ 蒸気調整弁 ５８ 調整弁操作アームＣ ５９ 調整弁操作アームＤ ６１ 回転プローブ ６２ 回転検出器 ６３ 記憶部 ６４ 比較部 ６５ 異常判断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市来 芳弘 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 2G024 AD05 BA11 CA13 FA03 2G064 AA01 AB02 AB08 AB22 CC06 CC61 3G071 BA25 CA09 DA05 EA02 EA05 FA03 FA06 FA09 GA06 JA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動ガスのフローの異常に伴いタービンで
   発生する振動の振動数を測定する振動測定部と、 前記振動の振動測定結果と予め設定された振動基準値と
   に基づいて、前記タービンの異常振動を示す振動異常信
   号を出力する異常振動判別部と、 を具備するタービン振動監視装置。
2. 【請求項２】前記振動測定部は、前記タービンのケーシ
   ングに設置されている、 請求項１に記載のタービン振動監視装置。
3. 【請求項３】前記異常振動判定部は、前記タービンの回
   転数の３倍に相当する周波数以上の周波数について、異
   常の判定を行なう、 請求項１又は２に記載のタービン振動監視装置。
4. 【請求項４】前記タービンからの抽気の抽気温度を測定
   する抽気温度測定部を更に具備し、 前記抽気温度測定部は、前記タービンの抽気管に設置さ
   れ、 前記異常振動判定部は、更に、前記抽気温度の抽気温度
   測定結果と予め設定された抽気温度基準値とに基づい
   て、前記タービンの異常を示す抽気温度異常信号を出力
   する、請求項１乃至３に記載のタービン振動監視装置。
5. 【請求項５】前記タービンに作動ガスを供給する供給口
   の近傍の圧力を測定する供給口圧力測定部を更に具備
   し、 前記供給口圧力測定部は、前記タービンのケーシングに
   設置され、 前記異常振動判定部は、更に、前記供給口の近傍の圧力
   の供給口圧力測定結果と予め設定された供給口圧力基準
   値とに基づいて、前記タービンの異常を示す供給口圧力
   異常信号を出力する、 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタービン振動監
   視装置。
6. 【請求項６】前記タービンに前記作動ガスを供給する供
   給弁の変位を測定する変位測定部を更に具備し、 前記変位測定部は、前記供給弁の近傍に設置され、 前記異常振動判定部は、更に、前記供給弁の変位測定結
   果と予め設定された変位基準値とに基づいて、前記ター
   ビンの異常を示す変位異常信号を出力する、 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタービン振動監
   視装置。
7. 【請求項７】作動ガスのフローの異常に伴いタービンで
   発生する振動の振動数を測定する振動測定部と、 前記振動の振動測定結果と予め設定された振動基準値と
   に基づいて、前記タービンの異常振動を示す振動異常信
   号を出力する振動監視部と、 前記タービンからの抽気の抽気温度を測定する抽気温度
   測定部と、 前記抽気温度の抽気温度測定結果と予め設定された抽気
   温度基準値とに基づいて、前記タービンの異常を示す抽
   気温度異常信号を出力する温度監視部と、 前記タービンに作動ガスを供給する供給口の近傍の圧力
   を測定する供給口圧力測定部と、 前記供給口の近傍の圧力の供給口圧力測定結果と予め設
   定された供給口圧力基準値とに基づいて、前記タービン
   の異常を示す供給口圧力異常信号を出力する圧力監視部
   と、 前記タービンに前記作動ガスを供給する供給弁の変位を
   測定する変位測定部と、 前記供給弁の変位測定結果と予め設定された変位基準値
   とに基づいて、前記タービンの異常を示す変位異常信号
   を出力する変位監視部と、 前記振動異常信号、前記抽気温度異常信号、前記供給圧
   力異常信号及び前記変位異常信号の少なくとも一つに基
   づいて、前記タービンの異常の発生を判定する判断部
   と、 を具備するタービン振動監視装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一項のタービン
   振動監視装置と、 タービン動翼と、 を有するガスタービンシステム。