JPH04347031A - 捩り振動制御装置 - Google Patents

捩り振動制御装置

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JPH04347031A
JPH04347031A JP3118968A JP11896891A JPH04347031A JP H04347031 A JPH04347031 A JP H04347031A JP 3118968 A JP3118968 A JP 3118968A JP 11896891 A JP11896891 A JP 11896891A JP H04347031 A JPH04347031 A JP H04347031A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating shaft
generator
torsional vibration
turbine
rotation
Prior art date
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Pending
Application number
JP3118968A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Shibata
昌明 柴田
Yoshiaki Mitsuyama
満山 慶明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービン発電機の回転
軸系に取付けられる捩り振動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービン発電機やディーゼル発電機
等のタービン発電機では、発電機出力が送電系統に接続
されており、送電系統で落雷などによる系統事故が発生
すると発電機に負荷変動に比例したショックが加わり、
その回転軸系に捩り振動を生じる。
【0003】一般にこのタービン回転軸系には、定格負
荷の何倍かの負荷変動に耐え得るようマージンをとった
設計にはなっているものの、上記タービン回転軸系に発
生する捩り振動は減衰率が非常に小さいという特徴を有
しており、例えば続雷のように複数回の系統ショックが
連続して加わると非常に大きな捩り振動に成長し、回転
軸系の疲労、破断等の事故にまで及んでしまう事がある
【0004】また、近年のように送電距離が長くなる傾
向にしたがって送電系統のインピーダンスによる無効電
力が増しており、これを防止するために直列キャパシタ
を送電系統に挿入して送電効率を高める検討がなされて
いる。しかして直列キャパシタを挿入した場合、送電系
統の電気的固有振動数が上昇し、これがタービン回転軸
系の捩り振動の固有振動数と一定の関係になると、サブ
シンクロナスレゾナンスと呼ばれる自励振動が発生し、
送電系統では電力変動となって表われるだけであるが、
タービン回転軸系では機械的に捩り振動を増大すること
となり、捩り応力の大きい位置から疲労、破断等の事故
にまで及んでしまう危険がある。このような捩り振動は
発電機の運転上好ましくないため、従来はこの捩り振動
の発生を計測または監視するようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに従来は発電機のタービン回転軸に発生する捩り振動
を受動的にただ計測、監視等を行なうのみであり、積極
的に該捩り振動を制御してその発生の抑制するようにし
たものはなかった。
【0006】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、発電機のタービン
回転軸に発生する捩り振動を完全に抑制することが可能
な捩り振動制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、タービン回転軸系上の複数箇所に電磁的に該回転軸
の回転を検出する回転検出器を設置し、この回転検出器
の検出信号により発電機位置におけるタービン回転軸の
捩り振動を求め、求めた捩り振動に比例して上記検出信
号とは逆相の信号を発生し、上記自動電圧調整器に入力
するようにしたもので、発電機のタービン回転軸に発生
する捩り振動を確実に抑制することができる。
【0008】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0009】図1はタービン発電機の回転軸系に取付け
た場合の構成を例示するものであり、同図で 1は高圧
タービン、 2は低圧タービン、 3は発電機、 4は
励磁機、 5はこれらを連結する回転軸である。発電機
3 の出力は出力電力線7 、トランス8 を介して送
電線9 に接続される。また、出力電力線7 上には分
圧器11、分流器12が設置され、これらの機器11,
12が共に自動電圧調整器10に接続されて、その同調
出力が上記励磁機4 に供給される。
【0010】しかして、回転軸5 の複数、例えば3点
に歯車13a〜13cが取付けられ、そのそれぞれに対
向する位置に電磁式回転パルス検出器14a〜14cが
固定配設される。もので、電磁式回転パルス検出器14
a〜14cで検出された歯車13a〜13cの回転検出
信号a〜cは捩り振動制御器15に送出される。この捩
り振動制御器15は、回転軸5 に発生した捩り振動を
打消すための信号uを上記自動電圧調整器10に送出し
、励磁機4 へ供給される同調出力を制御して捩り振動
の発生を抑制するものである。
【0011】続く図2はこの捩り振動制御器15内の詳
細な構成を示すものである。上記電磁式回転パルス検出
器14a〜14cからの回転検出信号a〜cは、この捩
り振動制御器15内で回転速度むら検出器20a〜20
cのそれぞれに入力される。回転速度むら検出器20a
〜20cでは、入力された回転検出信号a〜cから捩り
振動の振幅に比例した信号xa〜xcを発生し、それぞ
れ乗算器21aと21b、21cと21d、21eと2
1fに出力する。
【0012】乗算器21a,21c,21eは、それぞ
れ予め実験もしくは計算によって求められた係数値p1
〜p3をもって入力された信号xa〜xcとの乗算を行
ない、得られた積を加算器22aへ出力する。同様に乗
算器21b,21d,21fは、それぞれ予め設定して
あった係数値q1〜q3をもって入力された信号xa〜
xcとの乗算を行ない、得られた積を加算器22bへ出
力する。
【0013】加算器22aは、乗算器21a,21c,
21eからの積を一括して加算することにより振動モー
ドに応じたモーダル応答信号y1 を得、これを乗算器
23aに出力する。また、上記加算器22bも、乗算器
21b,21d,21fからの積を一括して加算するこ
とにより振動モードに応じたモーダル応答信号y2 を
得、これを乗算器23bに出力する。
【0014】乗算器23aは、加算器22aからのモー
ダル応答信号y1 と、発電機3 の設置位置での振動
モード定数とを乗算し、その積を位相反転器24へ出力
する。上記乗算器23bも、加算器22bからのモーダ
ル応答信号y2 と、発電機3 の設置位置での振動モ
ード定数とを乗算し、その積を位相反転器24へ出力す
る。
【0015】位相反転器24では、乗算器23a,23
bから入力される積データに応じて位相を反転した逆相
の信号を得てこれを定数乗算器25へ出力する。定数乗
算器25は、予め設定されているこのフィードバック制
御ループにおけるフィードバックゲイン値を位相反転器
24からの信号に乗じ、その積を信号uとしてこの捩り
振動制御器15より次段の自動電圧調整器10へ出力す
る。次に本実施例の動作について説明する。
【0016】本タービン発電機においては、高圧タービ
ン1 及び低圧タービン2 により発電機3 を回転さ
せて発電を行なわせるもので、発電機3 では励磁機4
 により発電機内部の回転側電磁極を励磁し、同じく発
電機内部の固定側コイルに発生した電力をトランス8 
、送電線9 を介して負荷に送電する。
【0017】このとき、発電機3 の端子電圧が一定と
なるように出力電力線7 上の分圧器11、分流器12
により電圧、電流を検出し、自動電圧調整器10を介し
て励磁機4 を制御する。
【0018】上記のように発電機3 を運転している状
態にあって、回転軸5 上に取付けた歯車13a〜13
cに対向する電磁式回転パルス検出器14a〜14cか
らの回転検出信号a〜cが随時捩り振動制御器15に与
えられる。
【0019】このタービン発電機が負荷変動もなく一定
の回転速度で回転しているときにはこの回転検出信号a
〜cのパルス周期も一定であるが、回転軸5 系に捩り
振動が発生するとその捩り振動の振幅に比例して上記回
転検出信号a〜cがFM変調され、そのパルス周期が微
小に変化する。すなわち、この回転検出信号a〜cを復
調することにより上記捩り振動の振幅に比例した信号を
得ることができるもので、本実施例の如く高圧タービン
1 、低圧タービン2 及び発電機3 と3個の大きな
ロータより構成された軸系では、主軸系低次の捩り振動
固有値は2個表われる。このとき、各計測点で得られる
捩り振動の振幅は次式で表わされる。つまり、xj =
y0 +φ1j・y1 +φ2j・y2       
                      …(1
)(但し、y0 :軸系全体の回転速度の変化量、φ1
j:j点での1次モードの振動モード、y1 :1次モ
ードのモーダル応答量、φ2j:j点での2次モードの
振動モード、y2 :2次モードのモーダル応答量。)
【0020】すなわち、2個の捩り振動固有値からなる
軸系の場合、3か所で捩り振動を検出すれば、3個の未
知数y0 ,y1 ,y2 は各計測点における方程式
を用いて求めることができ、各モード毎のモーダル応答
量y1 ,y2 を得ることができる。但し、各モード
の振動モードφij(j点でのi次モードの振動モード
)は予め実測や計算によって求めておく。次に、得られ
た各モード毎のモーダル応答量y1 ,y2 を用いて
逆に発電機3の位置における捩り振動振幅xGEN を
次式により求める。 つまり、数1
【0021】こうして得られる信号xGEN は、各計
測点における信号xj がそれぞれ捩り振動速度に比例
するものであるから、結局は発電機3 の位置における
捩り振動速度に比例する信号となる。したがって、得ら
れた信号xGEN の位相を反転し、適当なゲインを乗
じた信号を次式の制御信号uとし、 u=−g・xGEN                
                         
      …(3)(但し、g:フィードバックゲイ
ン)
【0022】この制御信号uを自動電圧調整器10に入
力すれば、発電機3 よりタービン発電機軸系が励振さ
れ、この軸系に発生していた捩り振動を打消して消振す
ることができる。
【0023】したがって、捩り振動制御器15内におい
ては、回転速度むら検出器20a〜20cが上記回転検
出信号a〜cから捩り振動の振幅に比例した信号xa〜
xcを得る。これらの信号xa〜xcに対して乗算器2
1a〜21fにてそれぞれ係数値p1〜p3,q1〜q
3を乗じ、加算機22a,22bにより上記(1)式を
満足するようなy1 =p1・xa+p2・xb+p3
・xc                      
…(4)y2 =q1・xa+q2・xb+q3・xc
                      …(5
【0024】なる演算を実行してモーダル応答量y1
 ,y2 を求める。続いて乗算器23a,23bにお
いて、これらモーダル応答量y1 ,y2 に対してそ
れぞれ上記(2)式の計数φ1 GEN ,φ2 GE
N を乗算する。そして、得られた積データから位相反
転器24によって上記回転軸5 系で発生している捩れ
振動と逆相の信号「−g・xGEN」を作成し、これに
定数乗算器25でフィードバックゲインgを乗ずること
で上記(3)式を実行し、得た制御信号uを次段の自動
電圧調整器10へ出力する。
【0025】
【発明の効果】以上に述べた如く本発明によれば、ター
ビン回転軸系上の複数箇所に電磁的に該回転軸の回転を
検出する回転検出器を設置し、この回転検出器の検出信
号により発電機位置におけるタービン回転軸の捩り振動
を求め、求めた捩り振動に比例して上記検出信号とは逆
相の信号を発生し、自動電圧調整器に入力するようにし
たので、落雷などの系統ショックによりタービン発電気
の軸系に捩り振動が発生しても、これを早急に減衰させ
ることができ、続雷により捩り振動が増大してしまうの
を避けることができる、サブシンクロナスレゾナンスに
よる自励振動を軸系統の捩り振動より感知し、その成長
を防止できるなど、発電機のタービン回転軸に発生する
捩り振動を確実に抑制し、タービン発電機の軸系が捩り
振動による疲労寿命消費や破談事故に至るのを回避する
ことが可能な捩り振動制御装置を提供することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るタービン発電機の回転
軸系に取付けられた場合の構成例を示す図。
【図2】図1の捩り振動制御器内の詳細な構成を示すブ
ロック図。
【符号の説明】
1…高圧タービン、 2…低圧タービン、 3…発電機
、 4…励磁機、 5…回転軸、 7…出力電力線、 
8…トランス、9…送電線、10…自動電圧調整器、1
1…分圧器、12…分流器、13a〜13c…歯車、1
4a〜14c…電磁式回転パルス検出器、15…捩り振
動制御器、20a〜20c…回転速度むら検出器、21
a〜21f…乗算器、22a,22b…加算器、23a
,23b…乗算器、24…位相反転器、25…定数乗算
器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  発電機のタービン回転軸に連結され、
    発電機の出力電源線から分岐、分圧された後に自動電圧
    調整器を介して送られてくる信号が入力される励磁機を
    有するタービン発電機の回転軸系に取付けられる捩り振
    動制御装置であって、上記回転軸系上の複数箇所に設置
    され、電磁的に該回転軸の回転を検出する回転検出器と
    、この回転検出器の検出信号により上記発電機位置にお
    ける回転軸の捩り振動を求め、求めた捩り振動に比例し
    て上記検出信号とは逆相の信号を発生し、上記自動電圧
    調整器に入力する捩り振動制御器とを具備したことを特
    徴とする捩り振動制御装置。
JP3118968A 1991-05-24 1991-05-24 捩り振動制御装置 Pending JPH04347031A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3118968A JPH04347031A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 捩り振動制御装置

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JP3118968A JPH04347031A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 捩り振動制御装置

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JPH04347031A true JPH04347031A (ja) 1992-12-02

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ID=14749740

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JP3118968A Pending JPH04347031A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 捩り振動制御装置

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JP (1) JPH04347031A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008161046A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Nordex Energy Gmbh グリッド内の突然の電圧変化における風力発電プラントの運転方法
JP2019520021A (ja) * 2016-06-20 2019-07-11 ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータNuovo Pignone Tecnologie S.R.L. ターボ機械システムにおける振動の低減のためのシステムおよび方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990202