JP2731228B2 - 水力発電設備における異状振動監視方法 - Google Patents
水力発電設備における異状振動監視方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、水力発電所等で電力を発生させる発電設備
として使用される水車やポンプ水車等の水力機械や、こ
れに結合されて運転する発電機の異状振動を監視して、
重大事故を未然に防止するための水力発電設備における
異状振動監視方法に関する。
として使用される水車やポンプ水車等の水力機械や、こ
れに結合されて運転する発電機の異状振動を監視して、
重大事故を未然に防止するための水力発電設備における
異状振動監視方法に関する。
（従来の技術） 近年、水力発電設備は、一般に高速、大容量化の一途
をたどり、ここで使用されるポンプ水車や水車等の水力
機械や発電機は、高速、高圧及び高荷重下での苛酷な運
転にさらされるに至っている。しかも、電力需要の要求
に応じて、素早い起動停止と種々の負荷条件の下で運転
される状況下にあり、安定した電力供給のために高い信
頼性が要求されている。
をたどり、ここで使用されるポンプ水車や水車等の水力
機械や発電機は、高速、高圧及び高荷重下での苛酷な運
転にさらされるに至っている。しかも、電力需要の要求
に応じて、素早い起動停止と種々の負荷条件の下で運転
される状況下にあり、安定した電力供給のために高い信
頼性が要求されている。
従って、保守点検を確実に行って事故を未然に防止す
る必要があり、この要求に答えるため、定期的に機械を
停止して外観検査や非破壊検査、分解点検等が一般に行
われているが、異状の種類によっては点検から次回の点
検までの合間に損傷を起こし、重大事故に結びつく危険
性を含んでいるものもあるのが現状である。
る必要があり、この要求に答えるため、定期的に機械を
停止して外観検査や非破壊検査、分解点検等が一般に行
われているが、異状の種類によっては点検から次回の点
検までの合間に損傷を起こし、重大事故に結びつく危険
性を含んでいるものもあるのが現状である。
このため、上記の保守点検に加えて運転時の軸振動等
を測定し、この大きさを監視してある大きさ以上の軸振
動になった時に警報を発生させる等の対策が一般に採用
されている。
を測定し、この大きさを監視してある大きさ以上の軸振
動になった時に警報を発生させる等の対策が一般に採用
されている。
ここに、機械が劣化したり損傷を起こした状態で軸振
動が発生するような場合には、一般に劣化等の進行につ
れて軸振動も増加する場合が多い。従って、機械の異状
を監視する場合には、軸振動の大きさに加えこの増加傾
向を監視することによって異状を早期に検出することが
できると考えられる。
動が発生するような場合には、一般に劣化等の進行につ
れて軸振動も増加する場合が多い。従って、機械の異状
を監視する場合には、軸振動の大きさに加えこの増加傾
向を監視することによって異状を早期に検出することが
できると考えられる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述の如く水力発電の水車やポンプ水
車等の水力機械及び発電機は、電力需要に応じて種々の
負荷条件で運転されるが、これらの水力機械及び発電機
の軸振動は、負荷条件や水の落差、及びポンプ運転、発
電運転、調相運転等の種々の運転状態等の運転条件によ
って正常時の軸振動値が異なる。
車等の水力機械及び発電機は、電力需要に応じて種々の
負荷条件で運転されるが、これらの水力機械及び発電機
の軸振動は、負荷条件や水の落差、及びポンプ運転、発
電運転、調相運転等の種々の運転状態等の運転条件によ
って正常時の軸振動値が異なる。
このため、上記従来例のように、単なる軸振動値を測
定しこの大きさのみを監視する方法では、運転条件の変
化による軸振動の変化と、異状の発生及び劣化の進行に
伴う軸振動の増加とを区別することが困難で、このため
この軸振動の増加傾向を監視することが一般に非常に困
難であるといった問題点があった。
定しこの大きさのみを監視する方法では、運転条件の変
化による軸振動の変化と、異状の発生及び劣化の進行に
伴う軸振動の増加とを区別することが困難で、このため
この軸振動の増加傾向を監視することが一般に非常に困
難であるといった問題点があった。
本発明は上記に鑑み、運転条件の変化による軸振動の
変化と、異状の発生及び劣化の進行に伴う軸振動の増加
とを区別して、この軸振動の増加傾向を監視することが
できるものを提供することを目的とする。
変化と、異状の発生及び劣化の進行に伴う軸振動の増加
とを区別して、この軸振動の増加傾向を監視することが
できるものを提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、 水力発電設備に用いる水力機械の軸振動の異状を監視
する方法であって、 水の落差、負荷の大きさ、ポンブ運転若しくは水車運
転の別等の前記水力機械の運転条件の組合わせ（ｉ）
と、この組合わせ（ｉ）に対応する正常時の軸振動の規
準値X0（ｉ）とを予め定めておき、 前記水力機械の現在の運転状態に対応する前記組み合
わせ（ｉ）を判定するとともに、 判定した前記組み合わせ（ｉ）に対応する前記規準値
X0（ｉ）と実際に測定した軸振動の現在値Ｘ（ｉ）との
比である規準化軸振動SX（＝Ｘ（ｉ）/X0（ｉ））の値
を算出し、 次いで、時間の経過にしたがって順次算出した前記規
準化軸振動SXの値を、前記組み合わせ（ｉ）を識別する
（ｉ）の値にかかわらず、時間の経過を一方の軸にかつ
前記SXの値を他方の軸に取る１枚のグラフ上に順次プロ
ットし、 さらに、時間の経過に対する前記規準化軸振動SXの値
の増減の変化率若しくは前記規準化軸振動SXの絶対値が
所定の値を超えた場合に異状と判定する、ことを特徴と
する。
する方法であって、 水の落差、負荷の大きさ、ポンブ運転若しくは水車運
転の別等の前記水力機械の運転条件の組合わせ（ｉ）
と、この組合わせ（ｉ）に対応する正常時の軸振動の規
準値X0（ｉ）とを予め定めておき、 前記水力機械の現在の運転状態に対応する前記組み合
わせ（ｉ）を判定するとともに、 判定した前記組み合わせ（ｉ）に対応する前記規準値
X0（ｉ）と実際に測定した軸振動の現在値Ｘ（ｉ）との
比である規準化軸振動SX（＝Ｘ（ｉ）/X0（ｉ））の値
を算出し、 次いで、時間の経過にしたがって順次算出した前記規
準化軸振動SXの値を、前記組み合わせ（ｉ）を識別する
（ｉ）の値にかかわらず、時間の経過を一方の軸にかつ
前記SXの値を他方の軸に取る１枚のグラフ上に順次プロ
ットし、 さらに、時間の経過に対する前記規準化軸振動SXの値
の増減の変化率若しくは前記規準化軸振動SXの絶対値が
所定の値を超えた場合に異状と判定する、ことを特徴と
する。
（作用） 上記のように構成した本発明によれば、実際に測定し
た軸振動の現在値を、現在の運転条件に対応する軸振動
の規準値を用いて規準化するので、水力発電設備の水力
機械を異なった運転条件で順次連続運転しても、運転条
件の変化にかかわらず軸振動の変化を一枚のグラフ上で
連続的に監視し、軸振動の異状の有無を確実に判定する
ことができる。
た軸振動の現在値を、現在の運転条件に対応する軸振動
の規準値を用いて規準化するので、水力発電設備の水力
機械を異なった運転条件で順次連続運転しても、運転条
件の変化にかかわらず軸振動の変化を一枚のグラフ上で
連続的に監視し、軸振動の異状の有無を確実に判定する
ことができる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図において、ポンプ水車のランナ１と発電機ロー
タ２とは、主軸３によって結合されているとともに、こ
の主軸３は、合計３個の軸受4a,4b,4cによって３カ所に
亘って夫々回転自在に支承されている。この各軸受4a,4
b,4cの近傍には、非接触変位計6a,6b,6cの変位計プロー
ブ5a,5b,5cが夫々配置され、このプローブ5a,5b,5cによ
って主軸３の運転時における実際の振動値が３カ所に亘
って検出され、変位形6a,6b,6cによって電気信号X1
（ｉ）,X2（ｉ）,X3（ｉ）（なお、ここで使用されてい
る添付数字１は軸受4aに，添付数字２は軸受4bに、添付
数字３は軸受4cに夫々対応するものであり、このことは
以下同様である）に変換されて規準化演算装置７に入力
される。
タ２とは、主軸３によって結合されているとともに、こ
の主軸３は、合計３個の軸受4a,4b,4cによって３カ所に
亘って夫々回転自在に支承されている。この各軸受4a,4
b,4cの近傍には、非接触変位計6a,6b,6cの変位計プロー
ブ5a,5b,5cが夫々配置され、このプローブ5a,5b,5cによ
って主軸３の運転時における実際の振動値が３カ所に亘
って検出され、変位形6a,6b,6cによって電気信号X1
（ｉ）,X2（ｉ）,X3（ｉ）（なお、ここで使用されてい
る添付数字１は軸受4aに，添付数字２は軸受4bに、添付
数字３は軸受4cに夫々対応するものであり、このことは
以下同様である）に変換されて規準化演算装置７に入力
される。
一方、この運転時の水の落差信号８、負荷信号９及び
運転状態信号10が上記規準化演算装置７に入力されて、
この時の運転条件が認識される。
運転状態信号10が上記規準化演算装置７に入力されて、
この時の運転条件が認識される。
この規準化演算装置７には、第２図に示すように、水
の落差（大、中、小）、負荷の大きさ（０〜20,20〜40
…80〜100％）及び運転状態（揚水または発電）を区分
けした運転条件の組合わせｉ（1,2…21）が予め定めら
れているとともに、この各組合わせｉに対応する上記各
軸受4a,4b,4cの設置場所における正常時の軸振動の規準
値X10（ｉ）,X20（ｉ）,X30（ｉ）が予め決められて入
力されている。
の落差（大、中、小）、負荷の大きさ（０〜20,20〜40
…80〜100％）及び運転状態（揚水または発電）を区分
けした運転条件の組合わせｉ（1,2…21）が予め定めら
れているとともに、この各組合わせｉに対応する上記各
軸受4a,4b,4cの設置場所における正常時の軸振動の規準
値X10（ｉ）,X20（ｉ）,X30（ｉ）が予め決められて入
力されている。
そして、上記規準化演算装置７による運転条件の認識
によって、運転条件の組合わせｉが決定され、この組合
わせｉに対応する上記各軸受4a,4b,4cの設置場所におけ
る軸振動の規準値X10（ｉ）,X20（ｉ）,X30（ｉ）が決
定されて、この規準値X10（ｉ）,X20（ｉ）,X30（ｉ）
と上記実際に測定した軸振動の測定値X1（ｉ）,X2
（ｉ）,X3（ｉ）の比により規準化された３種類の規準
化軸振動SX1,SX2,SX3が次式により求められる。即ち、 SX1＝X1（ｉ）/X10（ｉ） SX2＝X2（ｉ）/X20（ｉ） SX3＝X3（ｉ）/X30（ｉ） となる。
によって、運転条件の組合わせｉが決定され、この組合
わせｉに対応する上記各軸受4a,4b,4cの設置場所におけ
る軸振動の規準値X10（ｉ）,X20（ｉ）,X30（ｉ）が決
定されて、この規準値X10（ｉ）,X20（ｉ）,X30（ｉ）
と上記実際に測定した軸振動の測定値X1（ｉ）,X2
（ｉ）,X3（ｉ）の比により規準化された３種類の規準
化軸振動SX1,SX2,SX3が次式により求められる。即ち、 SX1＝X1（ｉ）/X10（ｉ） SX2＝X2（ｉ）/X20（ｉ） SX3＝X3（ｉ）/X30（ｉ） となる。
このようにして算出された規準化軸振動SX1,SX2,SX3
は、図１に示した傾向監視装置11に導かれる。この傾向
監視装置11は、時間の経過にしたがって順次算出された
規準化軸振動SXの値を、運転条件の組み合わせを識別す
る（ｉ）の値にかかわらず、時間の経過を横軸にかつ規
準化軸振動の値を縦軸に取る１枚のグラフ上に順次プロ
ットし、図４に示したようなグラフを作成する。
は、図１に示した傾向監視装置11に導かれる。この傾向
監視装置11は、時間の経過にしたがって順次算出された
規準化軸振動SXの値を、運転条件の組み合わせを識別す
る（ｉ）の値にかかわらず、時間の経過を横軸にかつ規
準化軸振動の値を縦軸に取る１枚のグラフ上に順次プロ
ットし、図４に示したようなグラフを作成する。
次いで、前記傾向監視装置11は、時間の経過に対する
規準化軸振動SXの値の増減の変化率若しくは前記規準化
軸振動SXの絶対値が所定の値を超えた場合に異状と判定
する、 ここに、所定の箇所において通常測定される一般的な
軸振動値の状態を第３図に示す。この図より明らかなよ
うに、負荷変化等の運転条件の変化のために時間の経過
とともに軸振動値Ｘ（ｉ）が変動していることが判る。
規準化軸振動SXの値の増減の変化率若しくは前記規準化
軸振動SXの絶対値が所定の値を超えた場合に異状と判定
する、 ここに、所定の箇所において通常測定される一般的な
軸振動値の状態を第３図に示す。この図より明らかなよ
うに、負荷変化等の運転条件の変化のために時間の経過
とともに軸振動値Ｘ（ｉ）が変動していることが判る。
これに対して、規準化軸振動SXの変化の状態を第４図
に示す。この図から明らかなように、この規準化軸振動
SXでは、負荷変化等の運転条件の変化の影響を受けるこ
となく、軸振動の変化の傾向を算出することができるこ
とが判る。
に示す。この図から明らかなように、この規準化軸振動
SXでは、負荷変化等の運転条件の変化の影響を受けるこ
となく、軸振動の変化の傾向を算出することができるこ
とが判る。
なお、上記実施例において、規準値設定のための運転
条件の組合わせｉの決め方及び規準値X0（ｉ）の設定の
方法が大きなポイントとなる。このためには、各プラン
トに則して正常時の軸振動値Ｘ（ｉ）を測定し、この結
果を基に規準値X0（ｉ）を決定する。
条件の組合わせｉの決め方及び規準値X0（ｉ）の設定の
方法が大きなポイントとなる。このためには、各プラン
トに則して正常時の軸振動値Ｘ（ｉ）を測定し、この結
果を基に規準値X0（ｉ）を決定する。
また、上記軸振動値Ｘ（ｉ）としては、振動波形の振
幅値を測定してこれを使用したり、回転同期の周波数成
分の振動振幅値を測定してこれを使用することができ
る。
幅値を測定してこれを使用したり、回転同期の周波数成
分の振動振幅値を測定してこれを使用することができ
る。
以上の説明から明らかなように、本発明の水力発電設
備における異状振動監視方法は、実際に測定した軸振動
の現在値を、現在の運転条件に対応する軸振動の規準値
を用いて規準化するので、水力発電設備の水力機械を異
なった運転条件で順次連続運転しても、運転条件の変化
にかかわらず軸振動の変化を一枚のグラフ上で連続的に
監視し、軸振動の異状の有無を判定することができる。
備における異状振動監視方法は、実際に測定した軸振動
の現在値を、現在の運転条件に対応する軸振動の規準値
を用いて規準化するので、水力発電設備の水力機械を異
なった運転条件で順次連続運転しても、運転条件の変化
にかかわらず軸振動の変化を一枚のグラフ上で連続的に
監視し、軸振動の異状の有無を判定することができる。
そして、運転条件の組み合わせがたとえ何百通りにな
ろうとも軸振動の変化を一枚のグラフ上で監視すること
ができるから、軸振動の異状を容易にかつ正確に把握す
ることができる。
ろうとも軸振動の変化を一枚のグラフ上で監視すること
ができるから、軸振動の異状を容易にかつ正確に把握す
ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２図は運転
条件の組合わせ例を示す説明図、第３図は実際の軸振動
値の変化の状態を示すグラフ、第４図は規準化軸振動の
変化の状態を示すグラフである。 １……ランナ、２……発電機ロータ、３……主軸、4a,4
b,4c……軸受、5a,5b,5c……変位計プローブ、6a,6b,6c
……変位計、７……規準化演算装置、８……水の落差信
号、９……負荷信号、10……運転状態信号、11……傾向
監視装置。
条件の組合わせ例を示す説明図、第３図は実際の軸振動
値の変化の状態を示すグラフ、第４図は規準化軸振動の
変化の状態を示すグラフである。 １……ランナ、２……発電機ロータ、３……主軸、4a,4
b,4c……軸受、5a,5b,5c……変位計プローブ、6a,6b,6c
……変位計、７……規準化演算装置、８……水の落差信
号、９……負荷信号、10……運転状態信号、11……傾向
監視装置。
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 俊三 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 本間 啓 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−62016（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】水力発電設備に用いる水力機械の軸振動の
異状を監視する方法であって、 水の落差、負荷の大きさ、ポンブ運転若しくは水車運転
の別等の前記水力機械の運転条件の組合わせ（ｉ）と、
この組合わせ（ｉ）に対応する正常時の軸振動の規準値
X0（ｉ）とを予め定めておき、 前記水力機械の現在の運転状態に対応する前記組み合わ
せ（ｉ）を判定するとともに、 判定した前記組み合わせ（ｉ）に対応する前記規準値X0
（ｉ）と実際に測定した軸振動の現在値Ｘ（ｉ）との比
である規準化軸振動SX（＝Ｘ（ｉ）/X0（ｉ））の値を
算出し、 時間の経過にしたがって順次算出した前記規準化軸振動
SXの値を、前記組み合わせ（ｉ）を識別する（ｉ）の値
にかかわらず、時間の経過を一方の軸にかつ前記SXの値
を他方の軸に取る１枚のグラフ上に順次プロットし、 時間の経過に対する前記規準化軸振動SXの値の増減の変
化率若しくは前記規準化軸振動SXの絶対値が、所定の値
を超えた場合に異状と判定する、 ことを特徴とする水力発電設備における異状振動監視方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1099682A JP2731228B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | 水力発電設備における異状振動監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1099682A JP2731228B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | 水力発電設備における異状振動監視方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02277968A JPH02277968A (ja) | 1990-11-14 |
| JP2731228B2 true JP2731228B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=14253805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1099682A Expired - Fee Related JP2731228B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | 水力発電設備における異状振動監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2731228B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2573847Y2 (ja) * | 1993-09-27 | 1998-06-04 | 株式会社東芝 | 水力機械の監視装置 |
| US11951615B2 (en) | 2018-02-28 | 2024-04-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Malfunction-type determination device and malfunction-type determination method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6262016A (ja) * | 1985-09-09 | 1987-03-18 | Csk Corp | 軸受監視方法および装置 |
-
1989
- 1989-04-19 JP JP1099682A patent/JP2731228B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02277968A (ja) | 1990-11-14 |
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