JPH04181125A - 振動監視装置 - 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） 本発明はタービン等の振動状態を検出する振動監視装置
に関する。

（従来の技術）、 タービン発電機等を運転する場合には、振動監視装置に
よってタービンの振動を、常時、監視して羽根の破壊や
発電不能などの事故を未然に防止することが多い。

この場合、タービン発電機の適切な場所にピックアップ
式の振動検出器を取り付けてその周波数成分と、振動振
幅値とを監視してタービンの振動状態を監視することが
多い。

しかしながら、このようなシステムでは、振動検出器が
断線すると、この振動検出器から出力される振動検出信
号の値が小さくなるため、タービンの振動が小さくなっ
たときと同じ信号が出力されてしまう。

そこで、このような不都合を解決するため、振動監視装
置内に断線検出回路を設け、振動検出器が断線したとき
、これを検出して断線検出信号を発生するようにした装
置が開発されている。

貴２図はこのような振動監視装置の一例を示すブロック
図である。

この図に示す振動監視装置は振動検出器１０１と、ケー
ブル１０２と、振動サーキットボード１０３とを備えて
おり、振動検出器１０１によってタービン発電機の振動
を検出してこの検出動作によって得られた振動検出信号
を振動サーキットボード１０３によって処理して統一信
号を生成し、これを外部に出力するとともに、前記振動
検出器１０１が断線したとき、これを検出して断線検出
信号を生成しこれを外部に出力する。

振動検出器１０１は振動測定対象となるタービン発電機
の所定部分に取り付けられており、前記タービン発電機
の振動を検出してこの検出動作によって得られた振動検
出信号（周波数Ｏ〜６０Ｈ２程度の周波数信号）をケー
ブル１０２を介して振動サーキットボード１０３に供給
する。

振動サーキットボード１０３は交流電圧発生器１０４と
、トランス１０５と、増幅回路１０６と、積分回路１０
７と、整流回路１０８と、ＩＲ分回路１０９と、整流平
滑回路１１０と、断線検出回路１１１とを備えており、
前記振動検出器１０１から出力される振動検出信号に基
づいて前記タービン発電機の振動を測定し、この測定結
果に対応した統一信号を生成してこれを外部に出力する
とともに、前記振動検出器１０１が断線したとき、これ
を検出して断線検出信号を生成しこれを外部に出力する
。

交流電圧発生器１０４は予め決められている所定周波数
（例えば、Ｉ　Ｋ　Ｈｚ　）の交流信号を発生してこれ
をトランス１０５に供給する。

トランス１０５は前記振動検出器１０１から出力される
振動検出信号に前記交流電圧発生器１０４から出力され
る交流信号を重畳させてこれを増幅回路１０６に供給す
る。

増幅回路１０６は１つの演算増幅器１１２と、この演算
増幅器１１２の入力抵抗となる抵抗１１３と、前記演算
増幅器１１２の帰還抵抗となる抵抗１１４とを備えてお
り、前記トランス１０５から出力される振動検出信号を
増幅してこれを積分回路１０７と、微分回路１０９とに
供給する。

積分回路１０７は前記増幅回路１０６から出力される振
動検出信号を積分してこの振動検出信号に含まれている
交流信号成分を相殺させるとともに、振動検出信号成分
の振動の変位に比例した信号を生成し、これを整流回路
１０８に供給する。

整流回路１０８は前記積分回路１０７から出力される信
号を整流平滑して振動値に比例した値の統一信号を生成
しこれを外部に出力する。

また、微分回路１０９は前記増幅回路１０６から出力さ
れる振動検出信号を微分してこの振動検出信号に重畳さ
れている交流信号を抽出しこれを整流平滑回路１１０に
供給する。

整流平滑回路１１０は１つのダイオード１１４と、１つ
の抵抗１１５と、１つのコンデンサ１１６とを備えてお
り、前記微分回路１０９から出力される交流信号を整流
平滑して直流信号を生成しこれを断線検出回路１１１に
供給する。

断線検出回路１１１は２つの反転増幅回路１１７．１１
８と、基準電圧源１１９と、コンパレータ１２０とを備
えており、前記整流平滑回路１１０から出力される直流
信号の値が予め設定されている設定値より小さくなった
とき、断線検出信号を生成してこれを外部に出力する。

反転増幅回路１１７は１つの演算増幅器１２１と、この
演算増幅器１２１の入力抵抗となる抵抗１２２と、前記
演算増幅器１２１の帰還抵抗となる抵抗１２３とを備え
ており、前記整流平滑回路１１０から出力される直流信
号を取り込むとともに、これを反転増幅して反転増幅回
路１１８に供給する。

反転増幅回路１１８は１つの演算増幅器１２４と、この
演算増幅器１２４の入力抵抗となる抵抗１２５と、前記
演算増幅器１２４の帰還抵抗となる抵抗１２６とを備え
ており、前記反転増幅回路１１７から出力される直流信
号を取り込むとともに、これを反転増幅して断線検出用
の直流信号を生成しこれをコンパレータ１２０に供給す
る。

また、基準電圧源１１９は予め設定された値＃Ｖｒ□′
の電圧（基準電圧）を発生してこれを前記コンパレータ
１２０に供給する。

コンパレータ１２０は前記反転増幅回路１１８から出力
される直流信号の値と、前記基準電圧源１１９から出力
される基準電圧の値とを比較して基準電圧の値より直流
信号の値が小さいとき、前記振動検出器１０１が断線し
たことを示す断線検出信号を生成してこれを外部に出力
する。

（発明が解決しようとする課Ｄ） ところで、この振動監視装置においては、振動検出器１
０１が正常なときに得られる直流電圧の値“ＥＯＮ”と
、前記振動検出器１０１が断線したときに得られる直流
電圧の値”ＥＯＦＦ”との比が次式に示す値になる。

但し、Ｒ１：振動サーキットボード１０３の入力インピ
ーダンス ＲＤ：振動検出器１０１の直流抵抗値 ｘｏ：ケーブル１０３の線間キャパシタンス したがって、振動サーキットボード１０３に設けられた
抵抗１１３の値“Ｒ，”、６２５℃”のときにおける振
動検出器１０１の抵抗値“ＲＤ”、ケーブル１０２の線
間キャパシタンス“Ｘｃ”を下記に示す値にすると、 前記（１）式から明らかなように、振動検出器１０１の
温度が“２５℃”のとき、この振動検出器１０１が正常
なときと、断線したときとの電圧比”　Ｅ　ＯＦＦ／　
Ｅ　□Ｈ”は次式に示す値になる。

しかしながら、タービン発電機が回転を始めて周囲温度
が上昇し、これに伴って振動検出器１゜１の温度が上昇
して、これが“１００℃”になり、その抵抗値が“１０
８２Ω”になれば、振動検出器１０１が正常なときと、
ｌｌ１１１！したときとの電圧比”　Ｅ　ＯＦＦ／　Ｅ
　ＯＮ　”が次式に示す値になってしまう。

これら（３）、（４）式から明らかなように、振動検出
器１０１の温度が“２５℃″の状態から”　１００℃”
の状態になると、振動検出器１０１が正常なときに得ら
れる直流電圧の値ｔｔ　Ｅ　ｏ、　ｐｚと、前記振動検
出器１が断線したときに得られる直流電圧の値ｉｔ　Ｅ
　ｏ、Ｆｔｐの比が３％減少してしまう。

このため、第３図に示す如く振動検出器１０１の温度が
１１２５℃”のとき、基準電圧の値“Ｖ□、′を設定し
ても、振動検出器１０１の温度が“１００℃″になった
とき、第４図に示す如く振動検出器１０１が正常なとき
に得られる直流電圧の値“Ｅ　ｏＮｔｙと、前記振動検
出器１０１が断線したときに得られる直流電圧の値“Ｅ
ＯＦＦ”の比がかさくなって御所線検出回路１１１が誤
動作してしまうことがあった。

本発明は上記の事情に鑑み、振動検出器の温度が上昇し
た場合でも、この振動検出器が断線したとき、これを確
実に検出することができる振動監視装置を提供すること
を目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明による振動監視装置
は、振動測定対象装置に取り付けられた振動検出器から
出力される振動検出信号を振動サーキットボードによっ
て処理して振動測定対象装置の振動状態を監視する振動
監視装置において、前記振動検出器から出力される信号
に断線検出用の交流信号を重畳させる信号重畳部と、こ
の信号重畳部によって得られた信号から断線検出用の交
流信号を分離する信号分１部と、前記振動検出器の温度
を測定し、この温度測定結果に基づいて補償信号を生成
する温度補償信号生成部と、この温度補償信号生成部か
ら出力される補償信号と前記信号分離部によって得られ
た信号とに基づいて前記振動検出器側が断線しているか
どうかを判定する判定部とを備えたことを特徴としてい
る。

（作用） 上記の構成において、信号重畳部によって振動検出部か
ら出力される振動検出信号に断線検出用の交流信号が重
畳させられた後、信号分離部によって前記交流信号が分
離されるとともに、温度補償信号生成部によって前記振
動検出器の温度に対応した補償信号が生成され、判定部
によって前記補償信号と前記信号分離部によって分離さ
れた交流信号とに基づいて前記振動検出器の断線有無が
判定される。

（実施例） １［１図は本発明による振動監視装置の一実施例を示す
ブロック図である。

この図に示す振動監視装置は振動検出器１と、ケーブル
２と、振動サーキットボード３とを備えており、振動検
出器１によってタービンの振動を検出してこの検出動作
によって得られた振動検出信号を振動サーキットボード
３によって処理して統一信号を生成し、これを外部に出
力するとともに、前記振動検出器１が断線したとき、こ
れを検出して断線検出信号を生成しこれを外部に出力す
る。

振動検出器１は振動測定対象となるタービン発電機の所
定部分に取り付けられる検出器本体４と、この検出器本
体４に外付けされて前記検出器本体４の温度を測定する
温度検出素子５とを備えており、検出器本体４によって
前記タービン発電機の振動を検出してこの検出動作によ
って得られた振動検出信号（周波数０〜６０　Ｈｚ程度
の周波数信号）をケーブル２を介して振動サーキットボ
ード３に供給するとともに、温度検出素子５によって前
記検出器本体４の温度を測定し、この測定動作によって
得られた温度検出信号を前記振動サーキットボード３に
供給する。

振動サーキットボード３は交流電圧発生器６と、トラン
ス７と、増幅回路８と、積分回路９と、整流回路１０と
、′ｓ分回路１１と、整流平滑回路１２と、温度／電圧
変換回路１３と、断線検出回路１４とを備えており、前
記振動検出器１から出力される振動検出信号に基づいて
前記タービン発電機の振動を測定し、この測定結果に対
応した統一信号を生成してこれを外部に出力するととも
に、前記振動検出！１１１のインピーダンス変化と、温
度検出信号とに基づいて前記振動検出器１が断線してい
るとき、これを検出して断線検出信号を生成しこ九を外
部に出力する。

交流電圧発生器６は予め決められている所定周′波数（
例えば、ＩＫＨ２）の交流信号を発生してこれをトラン
ス７に供給する。

トランス７は前記振動検出器１から出力される振動検出
信号に前記交流電圧発生器６から出力される交流信号を
重畳させてこれを増幅回路８に供給する。

増幅回路８−は１つの演算増幅器１５と、この演算増幅
器１５の入力抵抗となる抵抗１６と、前記演算増幅器１
５の帰還抵抗となる抵抗１７とを備えており、前記トラ
ンス７から出力される振動検出信号を増幅してこれを積
分回路９と、微分回路１１とに供給する。

積分回路９は前記増幅回路８から出力される振動検出信
号を積分してこの振動検出信号に重畳させている交流信
号成分を相殺させるとともに、振動の変位に比例した信
号を生成しこれを整流回路１０に供給する。

整流回路１０は前記積分回路９から出力される信号を整
流平滑して振動値に比例した値を持つ統一信号を生成し
これを外部に出力する。

また、微分回路１１は前記増幅回路８から出力される振
動検出信号を微分してこの振動検出信号に重畳されてい
る交流信号を抽出してこれを整流平滑回路１２に供給す
る。

整流平滑回路１２は１つのダイオード１８と、１つの抵
抗１９と、１つのコンデンサ２ｏとを備えており、前記
微分回路１−１から出力される交流信号を整流平滑して
直流信号を生成しこれを断線検出回路１４に供給する。

また、温度／電圧変換回路１３は前記振動検出器１の温
度検出素子５から出方される温度検出信号を前記検出器
本体５の温度／出力特性に対応した電圧信号に変換して
これを断線検出回路１４に供給する。

断線検出回路１４は２つの反転増幅回路２１．２２と、
基準電圧源２３と、コンパレータ２４とを備えており、
前記整流平滑回路１２から出方される直流信号と、前記
温度／電圧変換回路１３から出力される電圧信号とを加
算した値が予め設定されている設定値より小さくなった
とき、断線検出信号を生成してこれを外部に出方する。

反転増幅回路２１は１つの演算増幅器２５と、この演算
増幅器２５の入力抵抗となる２つの抵抗２６．２７と、
前記演算増幅器２５の帰還抵抗となる抵抗２８とを備え
ており、前記整流平滑回路１２から出力される直流信号
と、前記温度／電圧変換回路１３から出方される電圧信
号とを取り込むとともに、これらを加算した後、反転増
幅して反転増幅回路２２に供給する。

反転増幅回路２２は１つの演算増幅器２９と、この演算
増幅器２９の入力抵抗となる抵抗３０と、前記演算増幅
器２９の帰還抵抗となる抵抗３１とを備えており、前記
反転増幅回路２１から出力される直流信号を取り込むと
ともに、これを反転増幅してコンパレータ２４に供給す
る。

この場合、振動検出器１が正常なときに得られる直流電
圧の値“ＥＯＮ”、前記振動検出器１が断線したときに
得られる直流電圧の値“ＥＯＦＦ”は各々次式によって
示される。

但し、Ｒ＋：振動サーキットボード３に設けられた抵抗
１６の値 ＲＤ：検出器本体４の抵抗値 Ｘｃ：ケーブル２の線間キャパシタンスＲｆ：振動サー
キットボード３に設けられた抵抗１７の値 β　：断線検出回路１４のＡＣ／ＤＣゲイン ｅ、：交流電圧発生器６から出力される交流信号の値 αｅ３：温度／電圧変換回路１３の出力電圧（温度補償
電圧） また、基準電圧源２３は予め設定された値の電圧（基準
電圧）を発生してこれを前記コンパレータ２４に供給す
る。

コンパレータ２４は前記反転増幅回路２２から出力され
る直流信号の値と、前記基準電圧源２３から出力される
基準電圧の値とを比較して基準電圧の値より直流信号の
値が４１さいとき、前記振動検出器１の検出器本体４が
断線したことを示す断線検出信号を生成してこれを外部
に出力する。

次に、第１図を参照しながらこの実施例の断線検出動作
を説明する。

まず、振動検出器１が通常の温度、例えば２５℃”のと
き、基準電圧源２５から出力される基準電圧の値“ｖ１
□″の値を振動検出器１が正常なときに得られる電圧ｕ
ＥｏＮｎと、これが断線しているときに得られる電圧“
ＥＯＦ、″との間に設定する。

この状態で、タービン発電機が回転を始めて周囲温度が
上昇し、これに伴って振動検出器１の温度が上昇すれば
、これに対応してこの振動検出器１の抵抗値“ＲＤＩＩ
が大きくなってトランス７から出力される振動検出信号
中の交流信号成分が小さくなり、整流平滑回路１２から
出方される直流信号の値が小さくなるが、この動作と並
行して温度／電圧変換回路１３から出方される電圧信号
の値が増加する。

これによって、前記（５）、（６）式に示す如く前記振
動検出器１が断線しているときに得られる電圧“ＥｏＦ
Ｆ”の値を一定に保持することができるとともに、前記
振動検出器１が断線していないときに得られる電圧“Ｅ
　−ｏ　ＮＦｊの値を一定に保持することができる。

この結果、振動検出器１の温度が変化しても、振動検出
器１の温度変化に起因する誤動作を無くしてこの振動検
出器１が断線したとき、これを確実に検出することがで
きる。

このようにこの実施例においては、振動検出器１の温度
を検出し、この検出結果に基づいて反転増幅回路２２か
ら出力される信号の値を補償するようにしているので、
振動検出器１の温度が上昇した場合でも、この振動検出
器１が断線したとき、これを確実に検出することができ
る。

また、この実施例においては、温度検出素子５によって
検出器本体４の温度を検出し、この検出結果に基づいて
温度／電圧変換回路１３から電圧を出力させてトランス
７から出力される振動検出信号に重畳されている交流信
号成分が小さくなった分だけこれを補償するようにして
いるが、振動検出Ｉｌｌとともに、この振動検出器１に
接続されているケーブル２の温度が上昇してその線間キ
ャパシタンス“Ｘｃ”が大きくなったとき、温度／電圧
変換口ｌ＆１３から前記線間キャパシタンス“ＸＣ”の
増加分を含めた電圧を出力させてトランス７から出力さ
れる振動検出信号に重畳されている交流信号成分が）Ｊ
）さくなった分を補償させるようにしても良い。

これによって、振動検出器１とともにケーブル２の温度
が上昇した場合でも、振動検出器１が断線したとき、こ
れを確実に検出することができる。

また、上述した実施例においては、検出器本体４に温度
検出素子５を外付けするようにしているが、検出器本体
４を構成するコイルに温度検出用のコイルを一緒に巻き
込むようにしても良い。

これによって、検出器本体４の温度が上昇したとき、こ
れを早く、かつ確実に検出することができ、温度上昇に
起因する電圧低下を早く補償することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、振動検出器の温度
が上昇した場合でも、この振動検出器が断線したとき、
これを確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動監視装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は従来から知られている振動監視装置
の一例を示すブロック図、３１３図は第２図に示す振動
監視装置の動作例を示す模式図、１１４図は１ｌｌＺ図
に示す振動監視装置の動作例を示す模式図である。 １・・・振動検出器 ３・・・振動サーキットボード ７・・・信号重畳部（トランス） １１・・・信号分離部（微分回路） １３・・・温度補償信号生成部（温度／電圧変換回路）
１４−・・判定部（断線検出回路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動測定対象装置に取り付けられた振動検出器か
   ら出力される振動検出信号を振動サーキットボードによ
   つて処理して振動測定対象装置の振動状態を監視する振
   動監視装置において、 前記振動検出器から出力される信号に断線検出用の交流
   信号を重畳させる信号重畳部と、 この信号重畳部によつて得られた信号から断線検出用の
   交流信号を分離する信号分離部と、前記振動検出器の温
   度を測定し、この温度測定結果に基づいて補償信号を生
   成する温度補償信号生成部と、 この温度補償信号生成部から出力される補償信号と前記
   信号分離部によつて得られた信号とに基づいて前記振動
   検出器側が断線しているかどうかを判定する判定部と、 を備えたことを特徴とする振動監視装置。