JPH0375810B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、振動検出器を構成する振動検出用
コイルの断線を確実に検出する回路に関する。

［従来技術とその問題点］ 一般に火力発電所などで使用されるタービン等
の発電機には、その作動状態を監視するために発
電機の軸受け近傍等に振動検出器が設置されてい
る。この種の振動検出器は通常直流磁界中に振動
検出用コイルが発電機の振動の大きさに比例して
振動するように配置構成されている。振動検出用
コイルが振動すると直流磁界と鎖交する磁束が変
化して当該コイルに交流電圧が生じる。この交流
電圧を振動の大きさ（変位・速度・加速度）に比
例した直流電圧に変換し、変換された直流電圧の
大きさに基づき振動の大きさを検出する。

この振動検出器には、振動検出用コイルの断線
を検出する回路を設けるのが一般的である。以
下、第３図に基づいて断線検出回路の従来例を説
明する。

図中破線で囲まれた１０１〜１０７で示す構成
部分は、振動検出用コイル１０９に発生した交流
電圧を、検出した振動の大きさに比例した直流電
圧に変換し、この直流電圧を出力端子１１１−ａ
に出力する回路部である。コンパレータ１１５の
非反転入力端子には抵抗１１３を介して直流電圧
−15Vが印加されているとともに、断線を検出す
るために振動検出用コイル１０９を介してモニタ
直流電圧Ｅが印加されており、この電圧の和は基
準電圧Vrefより高く設定されている。

振動検出用コイル１０９が断線すると、非反転
入力端子の入力電圧は−15Vに変化し、基準電圧
Vrefより低くなるため、コンパレータ１１５の
出力は0Vとなりこれによつて振動検出用コイル
１０９が断線した旨を警報する。

ところで、この種の断線検出回路にあつては、
検出用コイル１０９に直流を流すことにより断線
状態を検出しているため、検出用コイル１０９が
磁界中を運動すると新たに磁界が発生する。

その結果、検出用コイル１０９が受ける磁力が
変化し、それに伴つて検出用コイル１０９の平衡
位置が変化する。

また、断線した瞬間すなわち磁束が急に消滅し
た瞬間に、インパルス状の誘導起電力Ｅ・δ（ｔ）
（δ（ｔ）は微小時間・無次元）がコンパレータ１
１５に加わるため、あたかも大きな振動が生じた
の如く出力信号が生じる。

すなわち、この従来の断線検出回路にあつては
振動検出器の振動検出特性が変化するとともに、
断線時に振動検出器の出力信号が変化するため、
断線を確実に行うことができずこの点での改善が
切望されていた。

［発明の目的］ この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
でその目的としては、振動検出用コイルの振動検
出特性に影響を与えることなく、断線検出を確実
に行うことのできる振動検出器の断線検出回路を
提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するためにこの発明は、直流磁
界中に配置され、被検体の振動に伴つて変化する
鎖交磁束の大きさに比例した検出交流信号を出力
する振動検出用コイルと、 前記検出交流信号と干渉しない高い周波数の参
照交流信号を前記検出交流信号に重畳する参照信
号重畳回路と、 参照信号重畳回路から出力される重畳信号を増
幅する増幅器と、 増幅された重畳信号中から検出交流信号を抽出
して直流信号に変換する第１の整流回路と、 増幅された重畳信号中から参照交流信号を抽出
して直流信号に変換する第２の整流回路と、 前記振動検出用コイルが断線した際に前記増幅
器の増幅率が変化して、第１の整流回路と第２の
整流回路の各出力信号の加算信号のレベル変化ま
たは第２の整流回路の出力信号のレベル変化が生
じた時に前記振動検出用コイルの断線発生と判定
する判定回路とを有することを要旨とする。

［発明の実施例］ 第１図にはこの発明の第１実施例に係る断線検
出回路が示されている。

振動検出用コイル１０９は、直流磁界中に配置
され、タービン等の被検体に取り付けられてその
振動の大きさに比例したレベルの周波数10〜200
Hzの交流信号（以下「検出交流信号」と呼ぶ）を
生成する。

発振器１は、出力側コイル１−ａの一端が振動
検出用コイル１０９を介してバイアス電源Vccに
接続されており、他端は増幅器３に接続されてい
る。この発振器１は、検出交流信号と干渉しない
充分高い周波数（１〜2kHz）の交流信号（以下
「参照交流信号」と呼ぶ）を前記検出交流信号に
重畳して増幅器３に出力する。前記検出交流信号
は、検出した振動に対応してその振幅及び周波数
が変化するが、参照交流信号は、検出した振動の
大小に関わらず一定の値である。

増幅器３は、検出交流信号及び参照交流信号を
所定の電圧に増幅し、この増幅した電圧をローパ
ス整流回路５及びハイパスフイルタ（HPF）７
に出力する。また、振動検出用コイルの断線時に
おいては、入力インピーダンス（入力側の合成抵
抗分）が変化するため、この増幅器３の増幅率も
変化することとなる。

整流回路５は、増幅器３より入力した検出交流
信号を振動の大きさに応じて例えば０〜4Vの直
流電圧に変換し、この直流電圧を平滑回路９に出
力する。なお、参照交流信号は検出交流信号に較
べて信号レベルを小さく設定してあるためローパ
スフイルタの図示は省略してある。

ハイパスフイルタ７は、周波数１〜2kHzの参
照交流信号のみを通過させ、この交流信号を増幅
器１１に出力する。

増幅器１１は、ハイパスフイルタ７より入力し
た参照交流信号を所要の交流電圧に増幅して整流
回路１３に出力する。また、この増幅器１１に
は、特に図示していないがゼロ点調節回路が設け
られており、増幅器１１に入力した電圧が0Vの
場合にはゼロ点調節を行い、整流回路１３に対す
る出力電圧を0Vに調節することによつて断線検
出を確実にしている。

整流回路１３は、増幅器１１より出力された交
流電圧を例えば1Vの直流電圧に変換して、平滑
回路９に出力する。

平滑回路９は、整流回路５及び整流回路１３よ
り入力した電圧を加算してこの電圧のリツプル分
を除去し、リツプル分を含まない１〜5Vの直流
電圧信号（統一信号）を出力端子１５−ａ及び下
限警報回路１７に出力する。

下限警報回路１７は、例えばスイツチング回路
より構成されており、入力した電圧が基準電圧
（例えば0.8V）以下の場合には振動検出用コイル
１０９が断線した旨を警報する信号を出力端子１
５−ｂを介して図示しない中央制御室の制御盤等
に出力する。

次にこの実施例の作用を説明する。

まず、振動検出用コイル１０９が断線していな
い場合について説明する。

この場合、振動検出用コイル１０９には振動の
大きさに比例した交流電圧、すなわち検出交流信
号が誘起するため、増幅器３には検出交流信号及
び発振器１で重畳させた参照交流信号が入力す
る。増幅器３に入力した交流信号は、参照交流信
号については、ハイパスフイルタ７を通過して増
幅器１１で所定の電圧に増幅された後、整流回路
１３において1Vの直流電圧に変換される。

一方、振動検出用コイル１０９に誘起した検出
交流信号は、整流回路５において0V〜4Vの振動
の大きさに比例した直流電圧に変換される。

整流回路５及び整流回路１３より出力された電
圧は平滑回路９で加算されて、リツプル分が除去
された後、出力端子１５−ａ及び下限警報回路１
７に出力される。

下限警報回路１７に入力した電圧は、少なくと
も1V以上であるため、基準電圧（0.8V）以上と
なり、下限警報回路１７は作動しない。このため
出力端子１５−ｂからは、断線発生を警報する信
号は出力されない。一方、出力端子１５−ａから
は振動の大きさに比例した直流電圧が出力され
る。

次に振動検出用コイル１０９が断線した場合に
ついて説明する。

この場合、振動検出用コイル１０９には検出交
流信号は生じず、増幅器３には断線検出用の参照
交流信号のみが入力される。振動検出用コイル１
０９の断線により増幅器３の入力側の合成抵抗
は、断線前よりも大きくなるので、増幅器３の増
幅率は、断線前よりも低くなる。このため、増幅
器３から出力される電圧は断線前の参照交流信号
よりも低くなり、基準値（0.8V）以下になる。
これによつて出力端子１５−ａから出力される電
圧は0Vになるとともに、下限警報回路１７が作
動して振動検出用コイル１０９が断線した旨を報
知する警報信号を例えば外部の中央制御室の制御
盤に出力する。

このように、この実施例によれば、振動用検出
コイル１０９の断線検出を、断線発生により参照
交流信号の振幅が減少して整流後の電圧レベルが
低下することを検知して行うので、断線時におけ
る振動検出信号の変化の影響を受けることなく確
実な断線検出が可能となる。なお、この実施例に
おいては、断線検出を下限警報回路１７によつて
モニタすることにより、増幅器３、整流回路５、
平滑回路９等の故障も検知することが可能であ
る。

次に、第２図を参照してこの発明の第２実施例
に係る断線検出回路について説明する。なお第１
実施例と同一構成部分については説明を省略し、
その差異についてのみ説明する。

この実施例に係る断線検出回路は、発振器１で
重畳される参照交流信号のみのレベルの変化によ
つて断線を検出することを特徴としている。

整流回路５−ａは、増幅器３より出力された検
出交流信号及び参照交流信号を所要の直流電圧に
整流して平滑回路９に出力する。

整流回路１３は、発振器１で重畳させた参照交
流信号を直流電圧に変換してコンパレータ１９の
非反転入力端子に出力する。

コンパレータ１９は、非反転入力端子に入力し
た電圧が基準電圧Vref（例えば0.8V）以下の場合
には、所定の電圧が出力されてアナログスイツチ
２１をオンさせることにより、出力端子２３−ａ
の電圧をVcc（0V）にさせるとともに、断線発生
を出力端子２３−ｂを介して例えば図示しない中
央制御室の制御盤に出力する。

次に、この実施例の作用を振動検出用コイル１
０９が断線した場合についてのみ説明する。

この場合、検出交流信号は発生せず、参照交流
信号のみ増幅器３で増幅される。この断線時に増
幅された参照交流信号は、断線前に増幅された参
照交流信号よりも低いため、コンパレータ１９の
非反転入力端子に入力する参照交流信号を変換し
た直流信号は、コンパレータ１９の反転端子に入
力する基準値Vref（0.8V）よりも低くなる。この
ため、コンパレータ１９より一定電圧が出力され
アナログスイツチ２１がオンになり出力端子２３
−ａがVcc（0V）に接続される。これにより出力
端子２３−ａより出力される電圧が0Vに変化す
るとともに、出力端子２３−ｂを介して振動検出
用コイル１０９の断線を前記中央制御室の制御盤
に報知する。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、従来例
のように、直流電流を振動検出用コイルに通電さ
せていないため、振動検出用コイルの平衡位置が
変化することに起因した振動検出特性の変化を防
止できる。また振動検出用コイルの断線時に出力
信号に影響を与えることがないので、振動振出器
が高い精度をもつて振動を計測することが可能に
なるとともに振動検出用コイルの断線を確実に検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例に係わる振動
検出器の断線検出回路の構成図、第２図はこの発
明の第２の実施例に係わる振動検出器の断線検出
回路の構成図、第３図は従来例に係わる振動検出
器の断線検出回路の構成図である。 （図面の主要部分を示す符号の説明）、１……
発振器、５……整流回路、７……ハイパスフイル
タ、９……平滑回路、１３……整流回路、１７…
…下限警報回路、１９……コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流磁界中に配置され、被検体の振動に伴つ
   て変化する鎖交磁束の大きさに比例した検出交流
   信号を出力する振動検出用コイルと、 前記検出交流信号と干渉しない高い周波数の参
   照交流信号を前記検出交流信号に重畳する参照信
   号重畳回路と、 参照信号重畳回路から出力される重畳信号を増
   幅する増幅器と、 増幅された重畳信号中から検出交流信号を抽出
   して直流信号に変換する第１の整流回路と、 増幅された重畳信号中から参照交流信号を抽出
   して直流信号に変換する第２の整流回路と、 前記振動検出用コイルが断線した際に前記増幅
   器の増幅率が変化して、第１の整流回路と第２の
   整流回路の各出力信号の加算信号のレベル変化ま
   たは第２の整流回路の出力信号のレベル変化が生
   じた時に前記振動検出用コイルの断線発生と判定
   する判定回路と、 を具備することを特徴とする振動検出器の断線検
   出回路。