JPH03276022A - 異常監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は異常監視装置に係り、特に監視対象機器の運転
モードの変化に対応して、警報を発生させる基準値を適
宜変更することにより、過渡運転時における警報器の不
要な動作を防止した異常監視装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電プラントや化学プラントを構成するタービン
やポンプなどの回転機器にはその異常を早期に発見する
ための各種の異常監視装置が付設されている。

以下に、原子力発電プラントの原子炉１次再循環ポンプ
（ＰＬＲポンプ）の異常振動を検出する異常監視装置を
例にとり説明する。

従来の異常監視装置は第６図に示すように、ＰＬＲポン
プ１の回転軸２に対向するように配置され、回転時に生
じる回転軸２表面の振動振幅値を測定し、検出信号Ｓ。

を出力する検出器３と、検出信号Ｓ。を増幅する増幅器
４と、増幅された検出信号Ｓ１と図示しない設定器から
出力された所定の設定信号Ｓ２　（固定値）とを比較演
算し比較信号Ｓ３を出力する比較器５と、例えば偏差信
号として出力された比較信号５３が所定値以上になった
場合に警報を発信する警報器６とから構成されている。

回転軸２の回転時に発生する振動の振幅値は、常時、検
出器３によって検出され、その検出信号Ｓｏは増幅器４
で増幅された後に検出信号Ｓ１として比較器５に入力さ
れる。比較器５は予め固定値として設定された設定信号
Ｓ２と実測した検出信号Ｓ１とを比較し、比較信号Ｓ３
として警報器６に入力する。そして検出信号Ｓ１が設定
信号Ｓ２を超えた場合に異常が発生したと判断して警報
が発信される。

ここで固定値として予め設定される設定値は、機器の仕
様運転条件によって異なるがＰＬＲポン５ プ１の場合には、通常　　　　　恥程度の振幅値００ が許容限界として採用される。一方検出器３の信頼性を
保持するため、検出器３は正確に校正された場合には、
検出器３からの検出信号Ｓｏもほぼ（発明が解決しよう
とする課題） しかしながら従来の装置においては、異常振動の有無の
判断基準となる振動の許容限界値（設定信号）を固定値
として比較器に入力しているため、警報器の誤動作が発
生し易い欠点があった。

すなわちポンプ等の回転機器においては、一般に起動初
期において、振動幅が大きくなる一方、回転数の上昇に
伴って振動幅は徐々に減少し、定格回転数においてはほ
ぼ一定となる特性を有している。しかるに上記の振動の
許容限界値として定格運転時における振動幅を基準にし
て設定信号を小さく設定した場合には、起動初期におい
て実測の振動幅の方が大きくなりく不要な警報が発信さ
れるおそれがあった。

一方検出器の校正が不充分であったり、経時的に＋側の
誤差を生じたりして実際の振動幅より大きい値が検出信
号として出力された場合についても、絶対量で固定値と
して定められた設定信号より検出信号が大きくなるおそ
れがあり、前記と同様に不必要な警報が発信され、プラ
ントの運転管理が煩雑になる問題点がある。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、監視対象機器の運転モードの変化に対応して警報
を発生させる基準値（設定信号値）を適宜変更すること
により機器の過渡運転時における警報器の不要な動作を
防止することが可能な異常監視装置を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（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に係る異常監視装置は、
監視対象機器のプロセス量を検出し検出信号を出力する
検出器と、プロセス量の上限を設定する設定信号を出力
する設定器と、上記検出器からの検出信号と設定器から
の設定信号とを比較演算し比較信号を出力する比較器と
、比較器からの比較信号の大小によって警報を発信する
警報器と、監視対象機器の運転状態信号を受けて運転モ
ードを判定し、運転モード信号を出力する判定器とを備
え、上記設定器は判定器からの運転モード信号に対応し
て、当該運転モードで正常に運転されている機器のプロ
セス量の実測値を基準にして所定の設定信号を出力する
ように構成したことを特徴とする。

すなわち本発明では。監視対象機器の異常の有無を判定
するためのプロセス量の基準値として、固定的なプロセ
ス量の絶対値を採用せずに、過渡運転時を含めた各運転
段階において、機器が正常に作動している時のプロセス
量を基準値として適宜採用し、この基準値と実測したプ
ロセス量とを比較して異常の有無を監視することを特徴
としている。

（作用） 上記構成に係る異常監視装置によれば、監視対象機器の
運転状態信号を受けて判定器が機器の運転モードを判定
し、運転モード信号を設定器に入力する。設定器は機器
の各運転段階に応じた所定の設定信号（設定値）を比較
器に入力する。比較器は検出器からの検出信号と設定器
からの設定信号とを比較演算し、比較信号を警報器に出
力する。警報器は比較信号の大小によって警報を発信す
る。

このように本発明に係る異常監視装置によれば、異常の
有無を判断する基準値として、従来装置のように一定の
設定値を各運転段階に一律に適用するのではな（、正常
に運転されている機器の各運転段階において当然に発生
するプロセス量の増減を加味して設定信号（設定値）を
可変に入力しているため、機器が正常に運転されてはい
るがプロセス量が大きく変化する場合においても警報器
が不要に動作することがなくなりプラントの運転管理が
容易になる。

また各運転モードで正常に運転されている機器のプロセ
ス量の実測値を基準にして所定の設定信号を出力するよ
うに構成されているため、検出器の校正不備や校正値の
経時変化が生じた場合においても、検出器からの検出信
号と設定器からの設定信号との差分はほぼ一定となる。

従ってプロセス量と検出信号とが１次比例で変化する検
出器の線形領域で本装置を使用する限りにおいて、監視
対象機器の異常の有無を高精度で検知することができる
。

（実施例） 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。

第１図は本発明に係る異常監視装置を、監視対象機器と
しての原子炉１次再循環ポンプ（ＰＬＲポンプ）の回転
軸の異常振動を検出する異常監視装置に適用した例を示
す系統図である。なお第６図に示す従来例と同一要素に
は同一符号を付してその重複する説明を省略する。

すなわち本実施例に係る異常監視装置は、ＰＬＲポンプ
１の回転軸２の振動量を検出し検出信号Ｓ１ｏを出力す
る非接触型の検出器３と、振動量の上限を設定する設定
信号Ｓ２Ｉを出力する設定器７と、上記検出器３からの
検出信号Ｓ１ｏを増幅器４によって増幅した検出信号Ｓ
１１と設定器７からの設定信号Ｓ２１とを比較演算し比
較信号Ｓ３１を出力する比較器５と、比較器５からの比
較信号Ｓ３１の大小によって警報を発信する警報器６と
、ＰＬＲポンプ１の回転数信号Ｓ４を受けて運転モード
を判定し、運転モード信号Ｓ５を出力する判定器８とを
備え、上記設定器７は判定器８からの運転モード信号Ｓ
５に対応して、当該運転モードで正常に運転されている
ＰＬＲポンプ１の振動量の実測値（検出信号５１１）を
基準にして所定の設定信号Ｓ２１を出力するように構成
される。

検出器３から出力された振動量の検出信号Ｓ１゜は増幅
器４により信号増幅される。増幅された検出信号ＳＩＩ
は比較器５および設定器７に入力される。一方ＰＬＲポ
ンプ１の運転状態信号としてのポンプ回転数信号Ｓ４が
判定器８に入力される。

判定器８は、この回転数信号Ｓ４からＰＬＲポンプ１の
運転モードを判定し、運転モード信号Ｓ５を設定器７に
入力する。設定器７は判定器８からの運転モード信号Ｓ
５を受けて、その運転モードにおいてＰＬＲポンプ１が
正常に運転される場合における振動量の実測値（検出信
号Ｓ１１に対応する）を基準にして、設定値を決定し設
定信号Ｓ２□として比較器５に入力する。比較器５は振
動量の実測値としての検出信号Ｓ１１と設定値としての
設定信号Ｓ２１とを比較しその差分を比較信号Ｓ３Ｉと
して警報器６に出力する。警報器６は比較信号Ｓ３１が
零以上になった場合に、ＰＬＲポンプ１に異常振動が発
生したものと判断して警報を発信する。

以下本実施例装置の特徴要素となる設定器７や判定器８
等の作用について第２図〜第５図を参照してより詳細に
説明する。

第２図はＰＬＲポンプ１の運転モードと設定器７の設定
信号Ｓ２、との関係を示すグラフである。

ここで運転モードとしては、ＰＬＲポンプ１の起動直後
に相当するモードエ、起動中期に相当するモード■およ
び中期以降の追従モードの３種類のモードで構成した例
で示している。

前記のようにポンプ等の回転機器の振動特性は、一般に
起動初期において振動量が大である一方、回転数の上昇
とともに流動量が減少する。そのため設定信号Ｓ　の設
定値Ｖ、、Ｖ２．Ｖ、は上記１ 特性に合わせて下記（１）式の関係となるように設定す
る。

Ｖ、　＞Ｖ２＞Ｖ、　　　　　・・・−・・−（１）す
なわちモード１１モード■および追従モードにおける設
定信号Ｓ　の設定値はそれぞれＶｔ。

１ Ｖ　２　、　Ｖ　ｔに設定される。ここで最小の設定値
Ｖ１は、正常で定常運転時におけるＰＬＲポンプ１の振
動量実測値（検出信号Ｓ１□に対応する。）を基準にし
て、下記（２）式に示すように許容振動幅αを加算した
値として設定される。

Ｖ　＝Ｓ　＋α　　　　　・・・・・・・・・（２）　
　　１１ 第３図はポンプ回転数と運転モード信号Ｓ５との関係を
示すグラフであり、ＰＬＲポンプ１の定格回転数をＲｏ
として、回転数が零から０．５ＲＯまでの起動初期にお
いては、モード■の信号値Ｍ１に対応する運転モード信
号Ｓ５が判定器８から出力される。また回転数が０．５
Ｒｏから０゜９Ｒｏまでの起動中期においては、モード
■の信号値Ｍ　に対応する運転モード信号Ｓ５力咄力さ
れる。同様に回転数が０，９ＲＯ以上になると追従モー
ドの信号値Ｍ１力咄力される。これらの各運転段階にお
ける運転モードの判定は第１図に示す判定器６が回転数
信号Ｓ４を受けて実行する。

各運転モードにおけるＰＬＲポンプｌの回転数信号Ｓ４
の経時変化は第４図に示すようにモード■およびモード
■において、連続的に上昇し、追従モードに到ってほぼ
一定になる。すなわちポンプ起動後、時間の経過ととも
にポンプ回転数は増加し、やがて定格回転数ＲＯに達す
る。この間第３図に示すモードパターンに従って運転モ
ード信号Ｓ　の設定値がＭ　からＭ２およびＭｌに順次
１ 変わる。すなわちポンプ起動後、時刻ｔ１まではモード
１１時刻ｔ　からｔ２まではモードｎとなす、時刻ｔ２
以降でＰＬＲポンプ１が停止されるまで追従モードとな
る。

次に追従モード運転時におけるＰＬＲポンプの振動量の
実測値（検出信号Ｓ１１に対応する。）および設定値（
設定信号Ｓ２□に対応する。）の経時変化について第５
図を参照して説明する。

追従モードにおいても設定信号Ｓ２１の設定値■１は前
記（２）式の関係から振動量の実測値に対応する検出信
号Ｓ１１に許容振動幅αを加算して設定される。ここで
実測値となる検出信号Ｓ１１は時間とともに変化するた
め設定値Ｖ、に対応する設定信号Ｓ２□は一定時間間隔
で更新する必要がある。その更新時刻は第５図において
１ｌ−１ｎで示す。

一般的にＰＬＲポンプ１の運転が正常であれば実測値と
しての検出信号Ｓ１１は一定値を示す。第５図において
時刻０からｔ２までの間は正常状態を示している。そし
て時刻ｔ３以降に示すように検出器３からの実測値の検
出信号ＳＩＩが徐々にわずかながら変化した場合は、前
記（２）式に基づく演算が実行され、新しい設定値に更
新される。

すなわち第５図においては、時刻ｔ４では時刻ｔ３にお
ける設定値■、より若干大きい設定値■ｂに更新される
。同様に時刻ｔ５においても新しい設定値Ｖ　に更新さ
れる。

に のように設定値は所定時間の間隔をおいて逐次更新され
るが、この設定値が第５図に示す異常域に達した場合に
は、第１図に示すように設定器７から設定器異常信号Ｓ
６が出力され、追従モードによる監視動作が不能になっ
たことが運転員に報知される。

以上説明の通り本実施例に係る異常監視装置によれば、
監視対象機器としてのＰＬＲポンプ１の故障による異常
振動が発生した場合には、振動の実測値としての検出信
号Ｓｌｌが急激に増大する。

すなわち、更新タイミングの間隔（ｔｎ−１からｔ　ま
での時間範囲）内に実測値が急激に増大するため、十分
安全に警報器６から異常警報を発信することができる。

また異常の有無を判断１−る基準値として正常に運転さ
れているＰＬＲポンプ１の各運転段階において当然に発
生する振動量の増減を加味して設定信号５２１（設定値
）を可変に入力しているため、ポンプが正常に運転され
てはいるが振動量が大きく変化する場合においても警報
器６が不要に動作することがなくなりプラントの運転管
理が容易になる。

また各運転モードで正常に運転されているＰＬＲポンプ
ｌの振動量の実測値に対応する検出器Ｓ　を基準にして
所定の設定信号Ｓ２１を出力する１ ように構成されているため、検−出器３の校正不備や校
正値の経時変化が生じた場合においても、検出器３から
の検出信号Ｓ１１と設定器７からの設定信号Ｓ１１との
差分はほぼ一定となる。従って振動量と検出信号Ｓ１１
とが１次比例で変化する検出器３の線形領域で本装置を
使用する限りにおいて、ＰＬＲポンプ１の異常の有無を
高精度で検知することができる。

特に原子力発電プラントの原子炉付近に設置された検出
器３などの計器の校正は、プラントが一旦稼動した後に
は次回の定期点検等のためにプラントを停止するまでは
、実施することが困難となる場合が多い。このような使
用状態で検出器３からの実測値の精度が経時的に低下し
た場合においても、比較器５は各運転モード毎に実測値
を基準にして設定された設定値と実測値との差分を監視
して異常の有無を判定するため、検出器３の精度低下の
影響を受けることなく、高い精度で監視動作を行なうこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係る異常監視装置によれば、異
常の有無を判断する基準値として、従来装置のように一
定の設定値を各運転段階に一律に適用するのではなく、
正常に運転されている機器の各運転段階において当然に
発生するプロセス量の増減を加味して設定信号（設定値
）を可変に入力しているため、機器が正常に運転されて
はいるがプロセス量が大きく変化する場合においても警
報器が不要に動作することがなくなりプラントの運転管
理が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る異常監視装置の一実施例を示す系
統図、第２図は運転モードと設定器の設定信号との関係
を示すグラフ、第３図はポンプ回転数と運転モード信号
との関係を示すグラフ、第４図は各運転モードにおける
回転数信号および運転モード信号の経時変化を示すグラ
フ、第５図は追従モードにおけるポンプ振動量の実測値
および設定値の経時変化を示すグラフ、第６図は従来の
異常監視装置の構成例を示す系統図である。 １・・・ＰＬＲポンプ、２・・・回転軸、３・・・検出
器、４・・・増幅器、５・・・比較器、６・・・警報器
、７・・・設定器、８・・・判定器、Ｓｏ、Ｓ１ｏ・・
・検出信号、Ｓｌ。 Ｓ１１・・・検出信号、Ｓ２．Ｓ２１・・・設定信号、
Ｓ３゜Ｓ　・・・比較信号、Ｓ４．・・・回転数信号、
Ｓ５・・・運１ 転モード信号、Ｓ６・・・設定器異常信号。 ボファ回転校 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 監視対象機器のプロセス量を検出し検出信号を出力する
   検出器と、プロセス量の上限を設定する設定信号を出力
   する設定器と、上記検出器からの検出信号と設定器から
   の設定信号とを比較演算し比較信号を出力する比較器と
   、比較器からの比較信号の大小によって警報を発信する
   警報器と、監視対象機器の運転状態信号を受けて運転モ
   ードを判定し、運転モード信号を出力する判定器とを備
   え、上記設定器は判定器からの運転モード信号に対応し
   て、当該運転モードで正常に運転されている機器のプロ
   セス量の実測値を基準にして所定の設定信号を出力する
   ように構成したことを特徴とする異常監視装置。