JP2009281734A - タービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機停止のトリップ指令や前記トリップブロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムの機能を改善する。
【解決手段】タービン発電機１のタービン軸１ａの振動を検出する振動検出器４の出力が所定のトリップ値を超えればタービン発電機の異常振動と判断してタービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部６１ｄ、および振動検出器の出力が所定値を超えれば振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部６１ｂを備え、発電機異常振動検出部と振動検出器異常検出部とにより振動検出器の異常時にトリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムであって、振動検出器異常検出部が振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば振動検出器の異常と判断する。
【選択図】図１

Description

この発明は、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器の出力が所定値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部と前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置に関するものである。

タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器の出力が所定値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部と前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置においては、従来では、振動検出器によって検出された振動値の電気信号強度が予め設定された検出器正常動作範囲内にある場合のみ、振動設定値との比較を行い前記トリップ信号を出力する。また、振動検出器によって検出された振動値の電気信号強度が予め設定された検出器正常動作範囲を超えると、検出器の異常と考えトリップ動作を行わない動作ロジックとしてある。

特開昭５８−１９１４４号公報（図１、図２及び第２ページ第２欄乃至第３ページ第１欄）

従来のタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置においては、前述のように、振動検出器によって検出された振動値の電気信号強度が予め設定された検出器正常動作範囲内にある場合のみ、振動設定値との比較を行い前記トリップ信号を出力し、振動検出器によって検出された振動値の電気信号強度が予め設定された検出器正常動作範囲を超えると、検出器の異常と考えトリップ動作を行わない動作ロジックとしてある。

ところで、タービン発電機のタービン軸の軸振動が発生した場合、タービン軸を含む回転子の質量が大きいことから当該軸振動は発電機設置床、発電機ケーシングにも伝達し、発電機設置床、発電機ケーシングはタービン軸の軸振動の振動周波数とは異なる固有の周波数で振動し始める。タービン軸の軸振動を検出する振動検出器は通常は発電機ケーシングに設けられた検出器取り付け部に取り付けられるので、その場合は振動検出器全体が発電機設置床、発電機ケーシングの固有の振動に伴った振動をすることから、タービン軸の軸振動を検出する振動検出器は、タービン軸の軸振動のみを的確に検出せず、タービン軸の軸振動に発電機設置床、発電機ケーシングの固有の振動が、タービン軸の軸振動に対するノイズ成分として重畳された複合振動を検出することになる。電気・機械設備が誘導するプラントにおいては、あたかも振動による検出器の応答と捉えられる電気的ノイズが信号ラインに重畳することも考えられる。

従って、タービン軸の軸振動を検出する振動検出器の出力は、現実にはタービン軸の軸振動のみに対応する出力ではなく前記複合振動に対応した出力となっていることから、前記複合振動の振幅がタービン軸の軸振動自体の振幅より大きい場合は、その期間が瞬時であっても、タービン軸の軸振動自体の振幅が前記検出器正常動作範囲を超えていないにも拘わらず、前記複合振動の振幅が前記検出器正常動作範囲を超えている場合は前記トリップをブロックするロジックにより、タービン軸の軸振動自体の振幅がトリップ値を超えていても前記トリップのブロックが実行されてしまい発電機停止のトリップ指令信号が出ないといった不都合が生じる。

従って、このような不都合が生じないように、つまり、発電機設置床、発電機ケーシングの固有の振動の影響を極力受けることなく、前記発電機停止のトリップ指令や前記トリップロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することが好ましい。

この発明は前述のような実情に鑑みてなされたものであり、前記発電機停止のトリップ指令や前記トリップブロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することを目的とするものである。

この発明に係るタービン発電機の軸振動監視システムは、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器、この振動検出器の出力が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムであって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするものである。
また、この発明に係るタービン発電機の軸振動監視装置は、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器の出力が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置であって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするとするものである。

この発明は、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器、この振動検出器の出力が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムであって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視システムであり、また、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器の出力が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置であって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視装置であるので、発電機停止のトリップ指令やトリップロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することができる。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図７により説明する。図１はタービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図、図２はタービン軸の振動についての説明図、図３は振動検出器の出力波形の一例を示す図、図４は動作説明図、図５は振動検出器出力のサンプリング事例を示す図、図６は振動検出器出力のサンプリングデータの格納事例を示す図、図７は振動検出器の破損などによる振動検出器の不動作故障時の動作説明図である。

図１において、タービン発電機１は、発電機設置床２に設置され、そのタービン軸１ａは発電機設置床２に設置された軸受台３に軸受け（図示省略）を介して支持されている。

タービン軸１ａの振動を検出する振動検出器４は、タービン発電機１の発電機ケーシング１ｂに設けられた検出器取り付け部１ｃに、取り付け座１ｄを介して取り付けられている。

振動検出器４の出力すなわち振動信号は、補助アンプ５で増幅され、補助アンプ５の出力すなわち増幅された振動信号が、軸振動監視装置６の振動波形検出処理部６ａおよび振動検出器異常検出部（平均化処理）６ｂが入力される。

増幅された振動信号すなわち軸振動監視装置６のディジタル部６１における振動波形検出処理部６１ａおよび振動検出器異常検出部６１ｂの入力信号は、例えば、図３に示すような振動波形である。

図３において、横軸は時間、縦軸は振動値であり、振動していないタービン軸１ａの外周面のレベルを０とした場合、図３に例示のように、タービン軸１ａは回転時に０を基準に＋側、−側に振動する。

振動していないタービン軸１ａの外周面1as1（図３における０レベル）は図２（ａ）に実線で示してあり、タービン軸１ａの軸受台３により支持されている部位の中心はO1である。図２（ａ）において、タービン軸１ａの、その回転時の振動による＋側へ変位したときの外周面1as1＋は一点差線で、−側へ変位したときの外周面1as1−は二点差線で示してある。

図２（ｂ）は、軸受台３や軸受台３内の軸受（図示省略）の異常によりタービン軸１ａの軸受台３により支持されている部位の中心がO1からO2に変位した場合を例示してあり、＋側へ変位の外周面1as1＋および−側へ変位の外周面1as1−が全体的に＋側へ偏っている状態にある例である。

振動波形検出処理部６１ａおよび振動検出器異常検出部６１ｂに入力された図３に例示の振動信号は、それぞれサンプリング周期0.1msec程度でサンプリングしてディジタル信号に変換され、振動波形検出処理部６１ａでは振動波形の検出やレベル変換を行ってアナログの振動波形を再現して出力し、振動検出器異常検出部６１ｂではディジタル信号に変換されたデータにより振動の平均値（図４におけるＡ）を導出し当該平均値Ａが所定値ＮＲを超えているか否か判別して振動検出器４の正常動作範囲か否か判定する。

振動信号のサンプリングは、図５に振動波形を時間軸方向に拡大して例示してあるように、サンプリング周期0.1msec程度でサンプリングしてディジタル信号に変換し、図６に例示してあるように、サンプリングして得られた3000〜10000個のディジタルデータを、振動波形検出処理部６１ａ、振動検出器異常検出部６１ｂの記憶部（図示省略）や、振動波形検出処理部６１ａ、振動検出器異常検出部６１ｂに共通の記憶部（後述の実施の形態２，３（図８，９））のアドレスa1，a2，a3，・・・のサンプリングデータ格納領域に、例えば10msec間隔で格納される。これら格納された軸振動のディジタルデータを使って、振動波形検出処理部６１ａが前記アナログの振動波形を再現して出力し、振動検出器異常検出部６１ｂが前記軸振動の平均値を導出する。

振動波形検出処理部６１ａは前記処理を行った後にＤ／Ａ変換してアナログ信号として振動値（振動波形）を出力し、増幅器６１ｃにより増幅して、軸振動監視装置６の振動値（振動波形）出力として外部へ出力する。

振動波形検出処理部６１ａの出力（アナログの振動値（図３に図示の振動波形））は、コンパレータ等の発電機異常振動検出部６１ｄに入力され、発電機異常振動検出部６１ｄでは、入力されたアナログ振動信号が所定値（トリップ値）を超えているか否か判別し、所定値（トリップ値）を超えている場合は、発電機停止指令であるトリップ信号を出力し、当該トリップ信号はフォトカプラ等の絶縁機能を有する信号伝達要素６１ｅの出力が軸振動監視装置６のトリップ信号出力として外部へ出力される。

振動検出器異常検出部６１ｂは、ディジタル信号に変換されたデータにより振動の平均値（図４におけるＡ）を導出し、当該平均値Ａが所定値ＮＲを超えている場合は、検出器異常動作を意味する異常信号を出力し、当該異常信号はフォトカプラ等の絶縁機能を有する信号伝達要素６１ｆの出力が軸振動監視装置６の検出器異常動作を意味する異常信号出力として外部へ出力される。

振動検出器異常検出部６１ｂの検出器異常動作を意味する異常信号が判別処理部６１ｇに入力されると、判別処理部６１ｇは振動検出器異常検出部６１ｂの入力が正常範囲ではないこと（検出器異常動作をしていること）を判別し、その出力で発電機異常振動検出部６１ｄのトリップ信号出力をブロックする。

前述のトリップ信号出力、トリップ信号出力のブロックと、振動波形との関係を、図４により、本実施の形態１の場合と従来の場合とを比較しながら以下に説明する。

図４において、本実施の形態１の場合、
時間領域tar1，tar2，tar3では、軸振動波形ｖｗが所定値（トリップ値）Trを超えている。一方、軸振動波形ｖｗの平均値Ａは所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えていないので振動検出器異常検出部６１ｂはトリップ信号をブロックするブロック信号を出力しない。従って、時間領域tar1，tar2，tar3では、図示のように、トリップ信号は、発電機異常振動検出部６１ｄから出力される。
時間領域tarbでは、軸振動波形ｖｗの平均値Ａは所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えているので振動検出器異常検出部６１ｂは異常信号を出力する。従って、軸振動波形ｖｗが所定値（トリップ値）Trを超えているが、振動検出器異常検出部６１ｂからの異常信号により発電機異常振動検出部６１ｄはトリップ信号の出力を阻止（ブロック）される。振動検出器異常検出部６１ｂが出力する異常信号は、発電機異常振動検出部６１ｄが出力するトリップ信号をブロックするブロック信号として使用される。

なお、前述の振動検出器異常検出部６１ｂが出力する異常信号が意味する検出器異常動作（正常範囲ではないこと）は、例えば、図２（ｂ）に例示のタービン軸１ａの軸心のO1からO2への変位、振動検出器４の寿命や異常による前記＋側への偏り動作あるいは−側へお偏り動作、等である。

このように、本実施の形態１の場合は、軸振動を平均化する平均値を導出し、当該平均値が所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えている場合にトリップ信号をブロックするようにしてあることにより、発電機停止のトリップ指令やトリップブロックがタービン軸１ａの軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することが可能となる。

これに対し、従来の場合、
本実施の形態１のように軸振動を平均化する平均値を導出し、当該平均値が所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えている場合にトリップ信号をブロックするようにしてなく軸振動の瞬時値が所定値NRを超えた場合にトリップブロックするので、図３に示すように、軸振動の瞬時値が所定値NRを超える時間領域tar2，tar3でもトリップブロックする。従って、従来の場合は、発電機停止のトリップ指令やトリップブロックがタービン軸１ａの軸振動自体に的確に応動することができない。

なお、本実施の形態１の場合、振動検出器４が何らかの原因で破損した場合は、図７に例示するように、振動波形が無くなるとともに、振動検出器異常検出部６１ｂの平均化処理の出力（平均値の出力）も０となる。振動検出器異常検出部６１ｂの出力０により振動検出器４が何らかの原因で破損したことを検出することが可能である。

前述のように、本実施の形態１は、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器、この振動検出器の出力が所定値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムであって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視システムであり、また、タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器の出力が所定値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置であって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視装置であるので、発電機停止のトリップ指令やトリップロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することができる。

実施の形態２．
以下この発明の実施の形態２を図８により説明する。図８はタービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の他の例を示す機能ブロック図である。

本実施の形態２は、補助アンプ５の出力（軸振動信号）を、ディジタル部６１の入力部６１ｈで図５の前記サンプリングを行い、図６の前記サンプリングデータを、振動波形検出処理部６１ａおよび振動検出器異常検出部６１ｂに共通の記憶部６１ｉに格納し、前記振動波形検出処理部６１ａ、振動検出器異常検出部６１ｂ、および発電機異常振動検出部６１ｄの前記外部への出力を、出力部６１ｊからアナログ信号として出力するようにしたもので、前述の実施の形態１と同じ機能、同じ作用効果を呈する者である。

実施の形態３．
以下この発明の実施の形態３を図９および図１０により説明する。図９はタービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の更に他の例を示す機能ブロック図、図１０は動作説明図である。

本実施の形態３は、振動検出器異常検出部６１ｂの平均化処理として、軸振動信号の単位時間当たりの積分値を導出して、当該積分値Ａｉが前記所定値ＮＲを超えている場合に、検出器異常動作を意味する異常信号を出力するようにしたものである。

本実施の形態３の場合も、図１０に例示のように、前記図３の場合と同様に、時間領域tar1，tar2，tar3では、軸振動波形ｖｗが所定値（トリップ値）Trを超えている。一方、軸振動波形ｖｗの平均値Ａは所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えていないので振動検出器異常検出部６１ｂはトリップ信号をブロックするブロック信号を出力しない。従って、時間領域tar1，tar2，tar3では、図示のように、トリップ信号は、発電機異常振動検出部６１ｄから出力される。
時間領域tarbでは、軸振動波形ｖｗの平均値Ａは所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えているので振動検出器異常検出部６１ｂは異常信号を出力する。従って、軸振動波形ｖｗが所定値（トリップ値）Trを超えているが、振動検出器異常検出部６１ｂからの異常信号により発電機異常振動検出部６１ｄはトリップ信号の出力を阻止（ブロック）される。振動検出器異常検出部６１ｂが出力する異常信号は、発電機異常振動検出部６１ｄが出力するトリップ信号をブロックするブロック信号として使用される。

なお、平均化処理として前記平均値を導出する場合と、前記積分値を導出する場合とでは、前記時間領域tarbの時間軸の幅は若干異なるが、実施の形態１と同様に、発電機停止のトリップ指令やトリップロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することができる。

実施の形態４．
以下この発明の実施の形態４を図１１および図１２により説明する。図１１はタービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の更に他の例を示す機能ブロック図、図１２は動作説明のためのフロー図である。

本実施の形態４は、図１１に例示してあるように、振動検出器４の出力を入力し、前述の実施の形態１，３における平均化の機能、当該平均化した値Ａが所定値ＮＲを超えているか否か判別して振動検出器４の正常動作範囲か否か判別しその結果を出力する判断装置７を、軸振動監視装置６の外部に設けた事例であり、図１２にその動作フローを示してあるように、判断装置７に振動検出器４からの軸振動の振動値が入力されると、判断装置７は検出器出力が正常範囲内か否か判断し（ステップＳＴ１）、判断装置７の判断結果の出力を振動検出器異常検出部６１ｂが入力し、振動検出器異常検出部６１ｂは前記判断装置７の判断結果に基づいて前述の振動検出器異常検出を行い（ステップＳＴ２）、前述の実施の形態１と同様にトリップ信号出力をブロックする（ステップＳＴ３）。つまり、本実施の形態４も、前述の図４、図１０と同様に、的確に、トリップ出力、トリップ出力のブロックを行う。

実施の形態５．
以下この発明の実施の形態５を図１３〜図１８により説明する。図１３はタービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の更に他の例を示す機能ブロック図、図１４は図１３における各部の出力波形の例およびそれらの関係を説明するための図、図１５は第１の振動検出器の出力波形を例示す図、図１６は第２の振動検出器の出力波形を例示す図、図１７はタービン軸振動分検出部（差分回路）の出力波形を例示する図、図１８は第１の振動検出器の出力波形と第２の振動検出器の出力波形とタービン軸振動分検出部（差分回路）の出力波形とを同じ図に同じレンジで比較して示す図である。

本実施の形態５は、タービン発電機本体の検出器取り付け部１ｃに取り付けられタービン軸１ａの振動を検出する第１の振動検出器４と、前記検出器取り付け部１ｃに取り付けられタービン軸１ａの振動を非検出する（検出しない）擬似の第２の振動検出器４ｄとを設け、更に、第１の振動検出器４の出力と第２の振動検出器４ｄの出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部８を設けたもので、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を発電機異常振動検出部６１ｄが出力し、前記タービン軸の前記振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と振動検出器異常検出部６１ｂが判断し、前記発電機異常振動検出部６１ｄと前記振動検出器異常検出部６１ｂとにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置の事例である。

換言すれば、本実施の形態５は、タービン発電機本体の検出器取り付け部１ｃに取り付けられタービン軸１ａの振動を検出する第１の振動検出器４と、前記検出器取り付け部１ｃに取り付けられタービン軸１ａの振動を検出せず設置環境により発生する信号を検出する第２の振動検出器４ｄとを設け、更に、第１の振動検出器４の出力と第２の振動検出器４ｄの出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部８を設けたもので、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を発電機異常振動検出部６１ｄが出力し、前記タービン軸の前記振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と振動検出器異常検出部６１ｂが判断し、前記発電機異常振動検出部６１ｄと前記振動検出器異常検出部６１ｂとにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置の事例である。

換言すれば、本実施の形態５は、タービン発電機本体の検出器取り付け部１ｃに取り付けられタービン軸１ａの振動を検出する第１の振動検出器４と、前記検出器取り付け部１ｃに取り付けられタービン軸１ａの振動を非検出する（検出しない）擬似の第２の振動検出器４ｄとを設け、更に、第１の振動検出器４の出力と第２の振動検出器４ｄの出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部８を設けたもので、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を発電機異常振動検出部６１ｄが出力し、前記タービン軸の前記振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と振動検出器異常検出部６１ｂが判断し、前記発電機異常振動検出部６１ｄと前記振動検出器異常検出部６１ｂとにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置の事例である。

更に換言すれば、本実施の形態５は、タービン発電機本体の検出器取り付け部１ｃにタービン軸１ａの振動を検出するように取り付けられた第１の振動検出器４と、前記検出器取り付け部１ｃに前記タービン軸１ａの振動を検出しないように取り付けられた第２の振動検出器４ｄとを設け、更に、第１の振動検出器４の出力と第２の振動検出器４ｄの出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部８を設けたもので、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を発電機異常振動検出部６１ｄが出力し、前記タービン軸の前記振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と振動検出器異常検出部６１ｂが判断し、前記発電機異常振動検出部６１ｄと前記振動検出器異常検出部６１ｂとにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置の事例である。

前記振動検出器異常検出部６１ｂは、前記タービン軸振動分検出部８からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する。

前記第２の振動検出器４ｄは、前記第１の振動検出器４と同じ環境に置かれるものの、前記第１の振動検出器４は軸振動が伝わり軸振動を計測するものであるのに対し、設置個所と所定の個所とのギャップを計測するなどして、軸振動を含まない設置環境により発生する信号を計測するものである。

観点を変えれば、前記第１の振動検出器４は軸振動を検出するように（例えば振動センサの振動検出端が前記タービン軸１ａに接触するように）前記検出器取り付け部１ｃに取り付けられ、前記第２の振動検出器４ｄは軸振動を検出しないように（例えば振動センサの振動検出端が前記タービン軸１ａから所定間隔離間して位置され、振動中の前記タービン軸１ａに接触しないように）検出器取り付け部１ｃに取り付けられている。つまり、前記第１の振動検出器４は設置環境の振動と前記タービン軸１ａの振動とを検出し、前記第２の振動検出器４ｄは前記設置環境の振動のみを検出するように設置されている。

軸振動信号の観点から説明すると、図１４に例示してあるように、第１の振動検出器４の出力４ｓと、第２の振動検出器４ｄの出力４ｄｓとをタービン軸振動分検出部８が入力し、タービン軸振動分検出部８の差分回路機能により前記タービン軸の振動分（発電機設置床２、発電機ケーシング１ｂの固有の振動に伴う振動、いわゆるタービン軸の振動分以外の振動分（設置環境の振動分）を除いたタービン軸自体の振動分）の信号８ｓを出力する。

詳細には、第１の振動検出器４の出力である振動波形４ｓは例えば図１５に例示の波形であり、第２の振動検出器４ｄの出力である振動波形４ｄｓは例えば図１６に例示の波形であり、タービン軸振動分検出部８の出力である振動波形８ｓは例えば図１７に例示の波形である。
図１７に例示の波形は、図１５に例示の波形（第１の振動検出器４の出力振動波形４ｓ）から、図１６に例示の波形（第２の振動検出器４ｄの出力振動波形４ｓｄ（発電機設置床２、発電機ケーシング１ｂの固有の振動に伴う振動波形））を除いたタービン軸１ａ自体の振動分の波形である。

図１８に、第１の振動検出器４の出力波形４ｓと第２の振動検出器４ｄの出力波形４ｄｓとタービン軸振動分検出部（差分回路）８の出力波形８ｓとを同じ図に同じレンジで比較して例示してあるように、タービン軸振動分検出部（差分回路）の出力波形８ｓは、第１の振動検出器４の出力振動波形４ｓ（図１５）から、第２の振動検出器４ｄの出力振動波形４ｓｄ（発電機設置床２、発電機ケーシング１ｂの固有の振動に伴う振動波形（図１６））を除いたタービン軸１ａ自体の振動分の波形、すなわち第１の振動検出器４の出力振動波形４ｓ（図１５）より振幅が小さな波形となっている。

従って、タービン軸振動分検出部８の出力波形８ｓを振動検出器異常検出部６１ｂに入力することにより、時間領域tar1，tar2では、図示のように、トリップ信号は、発電機異常振動検出部６１ｄから出力され、時間領域tarbでは、タービン軸振動分検出部８の出力波形８ｓの平均値Ａは所定値NR（振動検出器異常検出部６１ｂ入力の正常範囲）を超えているので振動検出器異常検出部６１ｂは異常信号を出力する。

従って、本実施の形態５も、実施の形態１と同様に、発電機停止のトリップ指令やトリップロックがタービン軸の軸振動自体により的確に応動するようにタービン発電機の軸振動監視システムあるいは軸振動監視装置の機能を改善することができる。

なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。

この発明の実施の形態１を示す図で、タービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、タービン軸の振動についての説明図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、振動検出器の出力波形の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、動作説明図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、振動検出器出力のサンプリング事例を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、振動検出器出力のサンプリングデータの格納事例を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、振動検出器の不動作故障（振動検出器の破損など）時の動作説明図である。 この発明の実施の形態２を示す図で、タービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の他の例を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３を示す図で、タービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の更に他の例を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３を示す図で、動作説明図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、タービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の更に他の例を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、動作説明のためのフロー図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、タービン発電機の軸振動監視システム及び軸振動監視装置の構成の更に他の例を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、図１３における各部の出力波形の例及びそれらの関係を説明するための図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、第１の振動検出器の出力波形を例示す図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、第２の振動検出器の出力波形を例示す図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、タービン軸振動分検出部（差分回路）の出力波形を例示す図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、第１の振動検出器の出力波形と第２の振動検出器の出力波形とタービン軸振動分検出部（差分回路）の出力波形とを同じ図に同じレンジで比較して示す図である。

符号の説明

１ タービン発電機、 １ａ タービン軸、
１ｂ 発電機ケーシング、
１ｃ 検出器取り付け部、
２ 発電機設置床、
３ 軸受台、
４ 振動検出器（第１の振動検出器）、
４ｄ 第２の振動検出器、
５ 補助アンプ、
６ 軸振動監視装置、
６１ ディジタル部、
６１ａ 振動波形検出処理部、
６１ｂ 振動検出器異常検出部、
６１ｃ 増幅器、
６１ｄ 発電機異常振動検出部、
６１ｅ 信号伝達要素、
６１ｆ 信号伝達要素、
６１ｇ 判別処理部、
６１ｈ 入力部、
６１ｉ 記憶部、
６１ｊ 出力部、
７ 判断装置、
８ タービン軸振動分検出部。

Claims (10)

1. タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器、この振動検出器の出力が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムであって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視システム。
2. 請求項１に記載のタービン発電機の軸振動監視システムにおいて、前記平均化処理後の値が、前記振動検出器からの振動信号の平均値であることを特徴とするタービン発電機の軸振動監視システム。
3. 請求項１に記載のタービン発電機の軸振動監視システムにおいて、前記平均化処理後の値が、前記振動検出器からの振動信号の積分値であることを特徴とするタービン発電機の軸振動監視システム。
4. タービン発電機本体の検出器取り付け部に取り付けられタービン軸の振動を検出する第１の振動検出器、前記検出器取り付け部に取り付けられ前記タービン軸の振動を検出せず設置環境により発生する信号を検出する第２の振動検出器、前記第１の振動検出器の出力と前記第２の振動検出器出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記タービン軸の振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システム。
5. タービン発電機本体の検出器取り付け部に取り付けられタービン軸の振動を検出する第１の振動検出器、前記検出器取り付け部に取り付けられ前記タービン軸の振動を検出せず設置環境により発生する信号を検出する第２の振動検出器、前記第１の振動検出器の出力と前記第２の振動検出器出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記タービン軸の前記振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視システムであって、前記振動検出器異常検出部が前記タービン軸の前記振動分を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視システム。
6. タービン発電機のタービン軸の振動を検出する振動検出器の出力が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記振動検出器の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置であって、前記振動検出器異常検出部が前記振動検出器からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視装置。
7. 請求項６に記載のタービン発電機の軸振動監視装置において、前記平均化処理後の値が、前記振動検出器からの振動信号の平均値であることを特徴とするタービン発電機の軸振動監視装置。
8. 請求項６に記載のタービン発電機の軸振動監視装置において、前記平均化処理後の値が、前記振動検出器からの振動信号の積分値であることを特徴とするタービン発電機の軸振動監視装置。
9. タービン発電機本体の検出器取り付け部に取り付けられタービン軸の振動を検出する第１の振動検出器の出力と前記検出器取り付け部に取り付けられ前記タービン軸の振動を検出せず設置環境により発生する信号を検出する第２の振動検出器の出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記前記タービン軸の前記振動分が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置。
10. タービン発電機本体の検出器取り付け部に取り付けられタービン軸の振動を検出する第１の振動検出器の出力と前記検出器取り付け部に取り付けられ前記タービン軸の振動を検出せず設置環境により発生する信号を検出する第２の振動検出器の出力とから前記タービン軸の振動分を検出するタービン軸振動分検出部、このタービン軸振動分検出部が検出した前記タービン軸の前記振動分が所定のトリップ値を超えれば前記タービン発電機の異常振動と判断して前記タービン発電機の運転を停止するトリップ信号を出力する発電機異常振動検出部、および前記タービン軸振動分検出部の出力が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断する振動検出器異常検出部を備え、前記発電機異常振動検出部と前記振動検出器異常検出部とにより前記振動検出器の異常時に前記トリップ信号による前記タービン発電機の運転停止の実行を阻止するタービン発電機の軸振動監視装置であって、前記振動検出器異常検出部が前記タービン軸振動分検出部からの振動信号を平均化処理し当該平均化処理後の値が所定値を超えれば前記振動検出器の異常と判断することを特徴とするタービン発電機の軸振動監視装置。

Images