JP4263270B2 - 回転装置の振動発生時に保護手段をトリガする方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、許容できないほどの振動が発生した場合に、高速に作動する回転装置で保護手段をトリガする方法に関する。本発明では実質的に振動または振動から導出される値を、ローター支承部における測定パラメタとして測定する。
【０００２】
【従来の技術】
許容できないほどの振動を発生しうる、高速に作動する回転装置を保護するための公知の方法においては、振動の振幅またはその最大値を、ほとんどの場合にローター支承部の領域で測定し、警告手段または非常手段に対する所定の閾値と比較している。この振動は装置を破損することもあるため、動作状態を非常時にはまたはあらかじめ計画的に監視信号を使用して変更しなければならない。限界値を越えた場合には監視信号が限界値に応じて発生される。監視信号は装置を、例えば別の回転数に設定したり、または完全に遮断する。この際に、測定位置は装置の種々異なる個所に設けることができ、得られた複数のデータは一緒に計算される。３つの測定データのうち、２つのデータのみを評価のために使用してもよい。
【０００３】
装置の固有特性により、また周囲条件が頻繁に変化するため、前もって設けた限界値が不適当であり、誤った警告をトリガすることもある。このような誤警告は、例えば非常時遮断に関係する場合は、運転再開するためにひじょうに大きなコストを発生し、また他の副次的コストを発生するため、これらをできるかぎり回避しなければならない。とりわけこの限界値は、すでに純粋に技術的に明確に設定することはできない。というのは、この限界値は、所定の動作状態の持続時間、例えば起動状態の持続時間や、それに関係する暖気度その他に依存して、はなはだしく変動するからである。このように変化する測定データをも考慮に入れることは、装置を構成する上でも、処理の上でもひじょうにコストがかかり、監視をできるかぎり簡単に形成することが目標となる。特に監視装置そのものも故障するので、監視装置をフェールセーフのためないしは冗長的に設けなればならないからである。さらに振動に起因し、保護遮断を要する障害のほとんどは突然発生する。そのためこのような過渡的な動作状態において一時的に限界値を上昇させることは、装置にとっては大きな危険を伴うこととになる。ターボ機構においてまさにこのようなフェーズで羽根の破損が発生すると、この装置は遮断されず、場合によっては別の二次的な損傷が発生することにもなりうる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような欠点を回避し、装置の故障状態と、動作状態によって変化する過程、例えば振動などとを高い信頼性で区別する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明により、第１の比較的長い時間インターバルにおいて、この測定パラメタの測定データを複数記録し、均一化関数により処理し、比較的長い時間インターバル内にある、第２の比較的短いインターバルにおいて、同じ測定パラメタの瞬時測定データを記録し、比較的長い時間インターバルの処理済み測定データと比較し、比較結果に応じてこれに相応する監視信号をトリガすることによって解決される。
【０００６】
本発明で特に有利であるのは、振動値に急速な変化が現れると、保護操作介入が自動的にトリガされる点である。この手段により、変化を数秒以内さらにコンマ秒以内に検出することが可能である。保護操作介入自体は段階的に行うことができ、到達した限界値レベルに応じて、次第次第に作用の強まる操作介入がトリガされる。例えばまず警告を発し、その後にプロセス専用の操作介入、動力低下、そして最後に非常遮断が続く。本発明では、長時間に及ぶトレンドを検出したり、振動振幅に対する絶対的な限界値を設定することを目的としていないが、このような手段を本発明と組み合わせても有利である。上に述べた限界値は、従来よりもいくらか高く設定してもよい。これにより事情によっては不要な保護トリガを回避することができる。
【０００７】
別の特徴および有利な点は、従属請求項および実施例に記載されている。
【０００８】
【実施例】
高速に作動する回転装置、例えばガスタービンまたは蒸気タービン、ターボコンプレッサー、ポンプなどでは、ローターの振動つまりバイブレーションは、支承部を介して、装置全体に広がることがある。このような振動またはそれから導出または計算される値は、装置を監視するために有利には例えばローター支承部において測定パラメタとして検出される。
【０００９】
所定の測定パラメタに対して、第１の比較的長い時間インターバルｔ１では、この測定バラメタの測定データを複数記録し、均一化関数によって処理する。第２の比較的短い時間インターバルｔ２では、 同じ測定パラメタの瞬時測定データを記録する。この場合に、この比較的短い時間インターバルで１回だけ測定を行い、この測定結果を、比較的長い時間インターバルの処理済み測定データと比較してもよい。当然のことながら、この比較的短い時間インターバルにおいて、測定パラメタを複数測定して均一化関数によって処理し、処理したデータとして、比較的長い時間インターバルにおける処理済みデータと比較することもできる。この際に比較の代わりに、差分形成を行い、この差分値と限界値を比較してもよい。比較結果に応じて、これに相応した監視信号をトリガする。この監視信号は、非常遮断信号とすることも、別の動作状態へ移行するために単に回転数を減少するための信号などとすることもできる。２つの時間インターバルｔ１，ｔ２は通常の場合は重なり合い、最後の測定値読み取りで同時に終了する。この２つの測定インターバルの時間的な間隔もまた装置の状態とそのプロセス経過に適合させる。多くの場合には、第２の時間インターバルｔ２は、プロセスと監視に依存して第１の時間インターバルｔ１よりも格段短く選択される。その理由は、ターボ装置における羽根の亀裂または羽根の破損などのように、突然に発生する故障の場合をとくに検出する必要があるからである。コンマ秒しか継続しない、比較的短い時間インターバルｔ２では、通常は測定値読み取りは１回だけ行う。これに反して第１の時間インターバルｔ１は、数秒から数分のオーダーである。また均一化関数として、算術的な手段、幾何的な手段、または重み付けされた手段、２次またはより高次のモーメントを使用すると同様に有利である。しかし、監視すべき装置の経過を計算する数式ならば他のものを使用してもよいことも明らかである。
【００１０】
この新しい方法を、例えば定置のガスタービンで使用することは有利である。その理由は、この方法は一方ではそれぞれの通常の動作状態に自動的に適合し、また他方で装置の瞬時の通常の動作状態を考慮していない場合よりも、格段に狭い限界値を設定することができるからである。さらにこの限界値は、一時的なローターの不平衡とは無関係である。これにより例えば起動フェーズの運転中など、各々の動作状態を考慮するための大規模な装置を省略することも可能である。

Claims (8)

1. 高速に作動する回転装置にて、許容できないほどの振動が発生した場合に、保護手段をトリガする方法であって、
   実質的に振動または振動から導出される値を、ローター支承部における測定パラメタとして測定する方法において、
   第１の比較的長い時間インターバル（ｔ１）内で、前記測定パラメタの測定データを複数記録し、均一化関数により処理し、
   比較的長い時間インターバル（ｔ１）内にある第２の比較的短い時間インターバル（ｔ２）内で、前記測定パラメタの瞬時測定データを記録し、比較的長い時間インターバル（ｔ１）の処理済み測定データと比較し、比較結果に応じて、相応する監視信号をトリガすることを特徴とする
   保護手段トリガ方法。
2. 比較的短い時間インターバル（ｔ２）の瞬時測定データをそれぞれ、比較的長い時間インターバル（ｔ１）の処理済み測定データと比較するか、または差を形成する
   請求項１に記載の方法。
3. 比較的短い時間インターバル（ｔ２）の瞬時測定データを、均一化関数によって同様に処理し、
   処理した結果を、比較的長い時間インターバル（ｔ１）の処理済み測定データと比較するか、または差を形成する
   請求項１に記載の方法。
4. ２つの時間インターバル（ｔ１，ｔ２）は同時に終了する
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 比較的短い時間インターバル（ｔ２）内では、１回だけ測定読み取りを行う
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
6. 比較的長い第１の時間インターバル（ｔ１）は、数秒から数分までのオーダーで持続する
   請求項５に記載の方法。
7. 均一化関数として、算術的な手段、または幾何的な手段、または重み付けされた手段、２次またはより高次のモーメントなどを使用する
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 監視信号として非常遮断信号を発生する
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。