JP2022012799A - Turbine facility monitor device and turbine facility monitor method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、タービン設備監視装置およびタービン設備監視方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a turbine equipment monitoring device and a turbine equipment monitoring method.
複数のロータが軸方向で連結され、その複数のロータのそれぞれが軸受によって回転自在に支持されているタービン設備においては、複数のロータの間のアライメントが経時によって変化し、適正な状態から外れる場合がある。たとえば、タービン設備を支持する基礎の沈下等に起因して、上記のような不具合が生ずる場合がある。その結果、軸受に大きな荷重が加わり、破損が生ずる可能性が高まる。 In turbine equipment where multiple rotors are axially connected and each of the rotors is rotatably supported by bearings, the alignment between the rotors may change over time and deviate from the proper state. There is. For example, the above-mentioned problems may occur due to the subsidence of the foundation supporting the turbine equipment. As a result, a large load is applied to the bearing, increasing the possibility of damage.
ロータのアライメントについて定期点検で調整する場合には、多くの付帯作業が発生するため、効率的に定期点検を行うことが容易でない。このため、ロータのアライメントの調整については、必要な場合に実行することが望ましい。しかしながら、従来においては、ロータのアライメントの調整の要否に関して、容易に判断することができない。 When adjusting the rotor alignment by periodic inspection, a lot of incidental work is required, so it is not easy to perform periodic inspection efficiently. Therefore, it is desirable to adjust the rotor alignment when necessary. However, in the past, it has not been possible to easily determine whether or not the rotor alignment needs to be adjusted.
本発明が解決しようとする課題は、複数のロータの間のアライメントの調整の要否に関して容易に判断可能なタービン設備監視装置およびタービン設備監視方法を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a turbine equipment monitoring device and a turbine equipment monitoring method that can easily determine whether or not alignment between a plurality of rotors is necessary.
実施形態は、第1ロータと第2ロータとを少なくとも備え、第1ロータと前記第2ロータとが軸方向に並ぶように配置されたタービン設備において、第1ロータが第2ロータに対して径方向において偏位した相対芯差を監視するタービン設備監視装置であって、第1ロータおよび第2ロータのそれぞれを回転自在に支持する軸受について軸受メタル温度を測定することで得た軸受メタル温度測定値に基づいて、相対芯差を推定することによって相対芯差推定値を得る芯差推定部と、相対芯差推定値と相対芯差について設定した相対芯差設定値との間の差分値を算出する差分値算出部と、差分値が予め設定した閾値を超えた場合に報知する報知部とを有する。 An embodiment is a turbine facility in which a first rotor and a second rotor are provided at least, and the first rotor and the second rotor are arranged so as to be aligned in the axial direction, in which the first rotor has a diameter with respect to the second rotor. Bearing metal temperature measurement obtained by measuring the bearing metal temperature of a bearing that rotatably supports each of the first rotor and the second rotor, which is a turbine equipment monitoring device that monitors the relative center difference deviated in the direction. The difference value between the core difference estimation unit that obtains the relative core difference estimated value by estimating the relative core difference based on the value and the relative core difference set value set for the relative core difference estimated value and the relative core difference. It has a difference value calculation unit for calculation and a notification unit for notifying when the difference value exceeds a preset threshold value.
[A]構成
図1は、実施形態に係るタービン設備1の要部を模式的に示す図である。
[A] Configuration FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part of the
図1に示すように、本実施形態において、タービン設備1は、第1タービン10と第2タービン20と発電機50とタービン設備監視装置80とを有する。本実施形態のタービン設備1を構成する各部について順次説明する。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
[A-1]第1タービン10
第1タービン10は、第1タービン車室11に第1タービンロータ12を収容している。第1タービン10は、たとえば、単流式の高圧タービンであって、作動媒体が第1タービン車室11に導入されることによって、第1タービンロータ12が回転するように構成されている。
[A-1]
The
第1タービン10において、第1タービンロータ12は、水平方向に沿うように一対の軸受131,132によって回転自在に支持されている。軸受131,132は、金属材料(バビットメタル)で形成された摺動面によって、第1タービンロータ12を支持している。第1タービンロータ12を支持する一対の軸受131,132のそれぞれには、温度センサ141,142が設置されている。温度センサ141,142は、たとえば、熱電対であって、軸受131,132において第1タービンロータ12を支持する摺動面の温度を軸受メタル温度として測定する。
In the
[A-2]第2タービン20
第2タービン20は、第2タービン車室21に第2タービンロータ22を収容している。第2タービンロータ22は、第1タービンロータ12と軸方向に並ぶように配置されており、第1タービンロータ12に連結されている。第2タービン20は、たとえば、複流式の低圧タービンであって、第1タービン車室11に導入される作動媒体よりも温度および圧力が低い作動媒体が第2タービン車室21に導入されることによって、第2タービンロータ22が回転するように構成されている。ここでは、第2タービン20において仕事を終えた媒体は、第2タービン20から復水器30へ排出される。
[A-2]
The
第2タービン20において、第2タービンロータ22は、水平方向に沿うように一対の軸受231,232によって回転自在に支持されている。軸受231,232は、金属材料(バビットメタル)で形成された摺動面によって、第2タービンロータ22を支持している。第2タービンロータ22を支持する一対の軸受231,232のそれぞれには、温度センサ241,242が設置されている。温度センサ241,242は、たとえば、熱電対であって、軸受231,232において第2タービンロータ22を支持する摺動面の温度を軸受メタル温度として測定する。
In the
[A-3]発電機50
発電機50は、回転軸が第2タービンロータ22に連結されており、第1タービンロータ12および第2タービンロータ22の回転によって発電を行うように構成されている。
[A-3]
In the
[A-4]タービン設備監視装置80
タービン設備監視装置80は、第1タービンロータ12と第2タービンロータ22とが軸方向に並ぶように配置されたタービン設備1において、第1タービンロータ12が第2タービンロータ22に対して径方向において偏位した相対芯差を監視するために設けられている。
[A-4] Turbine
The turbine
タービン設備監視装置80は、演算器(図示省略)とメモリ装置(図示省略)とを含み、メモリ装置が記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、相対芯差の監視を実行するように構成されている。
The turbine
図2は、実施形態に係るタービン設備1において、タービン設備監視装置80が監視する相対芯差を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the relative core difference monitored by the turbine
図2に示すように、相対芯差Dは、第1タービンロータ12のうち第2タービンロータ22の側に位置する端部の回転中心と第2タービンロータ22のうち第1タービンロータ12の側に位置する端部の回転中心とが鉛直方向(図2では縦方向)において離れた距離に相当する。
As shown in FIG. 2, the relative misalignment D is the rotation center of the end located on the side of the
本実施形態では、タービン設備監視装置80は、図2に示すような相対芯差を監視するために、図1に示すように、芯差推定部81と差分値算出部82と報知部83とを有する。
In the present embodiment, in order to monitor the relative center difference as shown in FIG. 2, the turbine
[B]動作
図3は、実施形態に係るタービン設備1において、タービン設備監視装置80が相対芯差を監視する際の動作を示すフロー図である。
[B] Operation FIG. 3 is a flow chart showing an operation when the turbine
本実施形態において、タービン設備監視装置80が相対芯差の監視を実行する際の動作について、図1と共に、図3を用いて説明する。
In the present embodiment, the operation when the turbine
[B-1]軸受温度測定ステップ(ST10)
図3に示すように、相対芯差の監視を実行する際には、軸受メタル温度の測定を実行する(ST10)。
[B-1] Bearing temperature measurement step (ST10)
As shown in FIG. 3, when monitoring the relative center difference, the bearing metal temperature is measured (ST10).
ここでは、軸受131,132,231,232について温度センサ141,142,241,242が軸受メタル温度を測定する。温度センサ141,142は、軸受131,132において第1タービンロータ12を支持するように金属材料で形成された部分の軸受メタル温度を測定する。温度センサ241,242は、軸受231,232において第2タービンロータ22を支持するように金属材料で形成された部分の軸受メタル温度を測定する。軸受131,132,231,232について温度センサ141,142,241,242が軸受メタル温度を測定することで得た軸受メタル温度測定値は、タービン設備監視装置80の芯差推定部81に出力される(図1参照)。
Here, the
[B-2]芯差推定ステップ(ST20)
つぎに、図3に示すように、相対芯差の推定を実行する(ST20)。
[B-2] Center difference estimation step (ST20)
Next, as shown in FIG. 3, estimation of the relative center difference is executed (ST20).
ここでは、上記のように入力された軸受メタル温度測定値に基づいて、芯差推定部81が、第1タービンロータ12と第2タービンロータ22との間の相対芯差を推定することによって相対芯差推定値を得る。
Here, the center
芯差推定部81は、たとえば、軸受メタル温度測定値と相対芯差推定値との間を関連付けて記録しているルックアップテーブルを用いて、入力された軸受メタル温度測定値に対応する相対芯差推定値を出力する。
The core
ルックアップテーブルは、タービン設備1において複数条件の負荷運転(たとえば、25%負荷、50%負荷、75%負荷、100%負荷)を実行し、軸受メタル温度と相対芯差とのそれぞれを測定した結果に基づいて作成されている。軸受メタル温度は、相対芯差が大きくなって、第1タービンロータ12および第2タービンロータ22と軸受131,132,231,232の摺動面との間が狭くなるに伴って上昇する。
The look-up table performed load operation under multiple conditions (for example, 25% load, 50% load, 75% load, 100% load) in the
[B-3]差分値算出ステップ(ST30)
つぎに、図3に示すように、相対芯差推定値と相対芯差設定値との間の差分値を算出する(ST30)。
[B-3] Difference value calculation step (ST30)
Next, as shown in FIG. 3, the difference value between the relative center difference estimated value and the relative center difference set value is calculated (ST30).
ここでは、芯差推定部81において推定された相対芯差推定値と、相対芯差について予め設定した相対芯差設定値との間の差分値を、タービン設備監視装置80の差分値算出部82が算出する。
Here, the difference value between the relative core difference estimated value estimated by the core
相対芯差設定値は、たとえば、タービン設備1が初期状態(建設時)であるときに測定した相対芯差である。
The relative center difference set value is, for example, the relative center difference measured when the
[B-4]判断ステップ(ST40)
つぎに、図3に示すように、差分値が閾値を超えたか否かの判断を行う(ST40)。
[B-4] Judgment step (ST40)
Next, as shown in FIG. 3, it is determined whether or not the difference value exceeds the threshold value (ST40).
ここでは、差分値算出部82において算出された差分値が予め設定した閾値を超えたか否かの判断を、報知部83が実行する。閾値は、第1タービンロータ12と第2タービンロータ22との間の相対芯差について調整が不要と判断するための基準値であって、実質的には、報知部83は、相対芯差について調整が必要である場合に、閾値を超えたと判断する。
Here, the
[B-5]報知ステップ(ST50)
差分値が閾値を超えたと判断した場合には、図3に示すように、報知を実行する(ST50)。
[B-5] Notification step (ST50)
When it is determined that the difference value exceeds the threshold value, notification is executed as shown in FIG. 3 (ST50).
ここでは、報知部83が報知を実行する。
Here, the
報知部83は、たとえば、ディスプレイを含み、差分値が閾値(許容値)を超えたと判断した場合には、その旨をディスプレイに表示することで、報知を行う。この他に、報知部83がスピーカーを含み、差分値が閾値を超えたと判断した場合には、その旨をスピーカーから音声で出力することで、報知部83が報知を行うように構成してもよい。
For example, when the
この一方で、差分値が閾値を超えていないと判断した場合(No)には、報知を実行しない。 On the other hand, if it is determined that the difference value does not exceed the threshold value (No), the notification is not executed.
[C]まとめ
以上のように、本実施形態では、軸受メタル温度測定値に基づいて相対芯差推定値を求め、その推定した相対芯差推定値と相対芯差設定値との間の差分値が閾値を超えた場合に報知する。上述したように、本実施形態では、第1タービンロータ12と第2タービンロータ22との間の相対芯差について調整が必要である場合に、報知を行う。
[C] Summary As described above, in the present embodiment, the relative core difference estimated value is obtained based on the bearing metal temperature measured value, and the difference value between the estimated relative core difference estimated value and the relative core difference set value. Notifies when exceeds the threshold. As described above, in the present embodiment, when the relative core difference between the
したがって、本実施形態においては、第1タービンロータ12と第2タービンロータ22との間のアライメントの調整の要否に関して容易に判断可能である。その結果、本実施形態では、定期点検を効率的に行うことができる。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to easily determine whether or not the alignment between the
[D]変形例
以下より、上記実施形態の変形例について説明する。
[D] Modification Example The modification of the above embodiment will be described below.
[D-1]変形例1
上記の実施形態では、軸受メタル温度測定値と相対芯差推定値との間を関連付けて記録しているルックアップテーブルを用いて、芯差推定部81が軸受メタル温度測定値に対応する相対芯差推定値を出力する場合について説明したが、これに限らない。芯差推定部81は、軸受メタル温度測定値および軸受メタル温度測定値以外の因子と相対芯差推定値との間を関連付けて記録しているルックアップテーブルを用いてもよい。
[D-1]
In the above embodiment, the core
たとえば、軸受メタル温度測定値の他に、復水器30の真空度を圧力センサで測定した真空度測定値に、相対芯差推定値を関連付けて記録しているルックアップテーブルを芯差推定部81が用いてもよい。この場合には、芯差推定部81は、そのルックアップテーブルを用いて、軸受メタル温度測定値および真空度測定値の各因子に対応する相対芯差推定値を出力する。
For example, in addition to the bearing metal temperature measurement value, a lookup table that records the relative core difference estimated value in association with the vacuum degree measurement value measured by the pressure sensor for the vacuum degree of the
さらに、軸受メタル温度測定値および真空度測定値の他に、軸受131,132,231,232に供給する潤滑油の給油量および給油温度に、相対芯差推定値を関連付けて記録しているルックアップテーブルを芯差推定部81が用いてもよい。この場合には、芯差推定部81は、そのルックアップテーブルを用いて、軸受メタル温度測定値、真空度測定値、給油量、および、給油温度の各因子に対応する相対芯差推定値を出力する。
Furthermore, in addition to the bearing metal temperature measured value and the vacuum degree measured value, the look that records the relative center difference estimated value in association with the lubrication amount and the lubrication temperature of the lubricating oil supplied to the
[D-2]変形例2
上記の実施形態において、タービン設備監視装置80は、第1タービンロータ12および第2タービンロータ22について振動を検知する振動センサ(図示なし)の検知結果に基づいて、報知部83が報知を実行するように構成してもよい。
[D-2] Modification 2
In the above embodiment, in the turbine
報知部83は、たとえば、検知した振動数や振幅が予め定めた許容値を超えた場合には異常と判定し、その旨を報知する。たとえば、軸受荷重低下によるオイルホイップ振動などの異常が発生したと判断された場合に、報知が行われるように構成してもよい。
For example, when the detected frequency or amplitude exceeds a predetermined allowable value, the
[D-3]変形例3
上記の実施形態において、タービン設備監視装置80は、第1タービンロータ12および第2タービンロータ22の回転数の上昇に対して軸受メタル温度測定値が上昇する軸受メタル温度上昇率に基づいて、報知部83が報知を実行するように構成してもよい。
[D-3] Modification 3
In the above embodiment, the turbine
軸受メタル温度は、第1タービンロータ12および第2タービンロータ22と軸受131,132,231,232との間に介在する潤滑油の油膜内での摩擦損失に応じて変化し、第1タービンロータ12および第2タービンロータ22の回転数が高くなるに伴って上昇する。また、油膜への異物混入などに起因して軸受131,132,231,232においてワイピング(溶融流動)が生じた場合には、軸受メタル温度上昇率が更に上昇する。このため、本変形例では、たとえば、軸受メタル温度上昇率が予め定めた閾値を超えた場合には、ワイピングなどの異常が生じたと判断し、その旨を報知部83が報知を実行する。
The bearing metal temperature changes according to the friction loss in the oil film of the lubricating oil interposed between the
さらに、報知部83は、起動の際に軸受メタル温度上昇率が予め定めた許容範囲で推移するか否かを監視し、許容範囲外である場合には異常と判定し、その旨を報知してもよい。この場合には、複数の起動モードに応じた許容範囲で推移するか否かの監視を行うことが好ましい。
Further, the
[D-4]変形例4
上記の実施形態において、タービン設備監視装置80は、軸受131,132,231,232に加わる軸受荷重を軸受メタル温度測定値から算出し、その算出した軸受荷重に基づいて、報知部83が報知を実行するように構成してもよい。
[D-4] Modification 4
In the above embodiment, the turbine
軸受荷重と軸受メタル温度との間は、比例関係にあるため、軸受メタル温度測定値から軸受荷重を算出できる。報知部83は、算出した軸受荷重が予め定めた許容値を超えた場合には異常と判定し、その旨を報知する。
Since the bearing load and the bearing metal temperature are in a proportional relationship, the bearing load can be calculated from the measured value of the bearing metal temperature. When the calculated bearing load exceeds a predetermined allowable value, the
[D-5]変形例5
上記の実施形態において、タービン設備監視装置80は、定期点検においてロータアライメントを実行した後に、芯差推定部81で用いるルックアップテーブルを変更可能に構成されていることが好ましい。これにより、ロータアライメントを実行した後においても、軸受メタル温度測定値に対応する相対芯差推定値を高い精度で推定可能である。
[D-5] Modification 5
In the above embodiment, it is preferable that the turbine
[D-6]変形例6
上記の実施形態において、温度センサ141,142のそれぞれは、複数の熱電対を有し、第1タービンロータ12の軸方向において複数の熱電対が並ぶように設置されていてもよい。同様に、温度センサ241,242のそれぞれは、複数の熱電対を有し、第2タービンロータ22の軸方向において複数の熱電対が並ぶように設置されていてもよい。そして、温度センサ141,142,241,242のそれぞれにおいて複数の熱電対が測定した軸受メタル温度測定値に基づいて、報知部83が報知を実行するように構成してもよい。
[D-6] Modification 6
In the above embodiment, each of the
第1タービンロータ12の外周面と軸受131,132の摺動面とが軸方向において片当たりしている場合、および、第2タービンロータ22の外周面と軸受231,232の摺動面とが軸方向において均一に接触せずに片当たりしている場合には、軸方向に並ぶ複数の熱電対が測定した軸受メタル温度測定値の間においては、温度差が生ずる。このため、報知部83は、軸方向に並ぶ複数の熱電対が測定した軸受メタル温度測定値の間の温度差が予め定めた許容値を超えた場合には異常と判定し、その旨を報知する。
When the outer peripheral surface of the
<その他>
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
<Others>
Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
たとえば、上記の実施形態のタービン設備1は、2つのタービン(第1タービン10、第2タービン20)を含む場合について説明したが、3つ以上のタービンを含む場合について上記の実施形態と同様に構成してもよい。
For example, the case where the
1:タービン設備、10:第1タービン、11:第1タービン車室、12:第1タービンロータ(第1ロータ)、20:第2タービン、21:第2タービン車室、22:第2タービンロータ(第2ロータ)、30:復水器、50:発電機、80:タービン設備監視装置、81:芯差推定部、82:差分値算出部、83:報知部、131,132:軸受、141,142:温度センサ、231,232:軸受、241,242:温度センサ 1: Turbine equipment, 10: 1st turbine, 11: 1st turbine chamber, 12: 1st turbine rotor (1st rotor), 20: 2nd turbine, 21: 2nd turbine casing, 22: 2nd turbine Rotor (second rotor), 30: water condenser, 50: generator, 80: turbine equipment monitoring device, 81: core difference estimation unit, 82: difference value calculation unit, 83: notification unit, 131, 132: bearing, 141, 142: Temperature sensor, 231,232: Bearing, 241,242: Temperature sensor
Claims (2)
前記第1ロータおよび前記第2ロータのそれぞれを回転自在に支持する軸受について軸受メタル温度を測定することで得た軸受メタル温度測定値に基づいて、前記相対芯差を推定することによって相対芯差推定値を得る芯差推定部と、
前記相対芯差推定値と前記相対芯差について設定した相対芯差設定値との間の差分値を算出する差分値算出部と、
前記差分値が予め設定した閾値を超えた場合に報知する報知部と
を有する、
タービン設備監視装置。 In a turbine facility having at least a first rotor and a second rotor and arranged such that the first rotor and the second rotor are aligned in the axial direction, the first rotor is radially relative to the second rotor. It is a turbine equipment monitoring device that monitors the relative misalignment that is deviated in
Relative core difference by estimating the relative core difference based on the bearing metal temperature measurement value obtained by measuring the bearing metal temperature of the bearing that rotatably supports each of the first rotor and the second rotor. The core difference estimation unit that obtains the estimated value and the core difference estimation unit
A difference value calculation unit that calculates a difference value between the relative core difference estimated value and the relative core difference set value set for the relative core difference, and a difference value calculation unit.
It has a notification unit that notifies when the difference value exceeds a preset threshold value.
Turbine equipment monitoring equipment.
前記第1ロータおよび前記第2ロータを回転自在に支持する軸受の軸受メタル温度を測定することによって、軸受メタル温度測定値を得る軸受温度測定ステップと、
前記軸受メタル温度測定値に基づいて前記相対芯差を推定することによって、相対芯差推定値を得る芯差推定ステップと、
前記相対芯差推定値と、前記相対芯差について設定した相対芯差設定値との間の差分値を算出する差分値算出ステップと、
前記差分値が予め設定した閾値を超えた場合に報知する報知ステップと
を有する、
タービン設備監視方法。 In a turbine facility having at least a first rotor and a second rotor and arranged such that the first rotor and the second rotor are aligned in the axial direction, the first rotor is radially relative to the second rotor. It is a turbine equipment monitoring method that monitors the relative misalignment in the above direction.
A bearing temperature measurement step of obtaining a bearing metal temperature measurement value by measuring the bearing metal temperature of the bearing that rotatably supports the first rotor and the second rotor.
A core difference estimation step for obtaining a relative core difference estimated value by estimating the relative core difference based on the bearing metal temperature measured value, and
A difference value calculation step for calculating a difference value between the relative core difference estimated value and the relative core difference set value set for the relative core difference, and
It has a notification step for notifying when the difference value exceeds a preset threshold value.
Turbine equipment monitoring method.
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