JPH0445672B2 - - Google Patents
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- JPH0445672B2 JPH0445672B2 JP59170599A JP17059984A JPH0445672B2 JP H0445672 B2 JPH0445672 B2 JP H0445672B2 JP 59170599 A JP59170599 A JP 59170599A JP 17059984 A JP17059984 A JP 17059984A JP H0445672 B2 JPH0445672 B2 JP H0445672B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
- F03B3/125—Rotors for radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side, e.g. for Francis-type turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、水車ランナの変形状態を水車ランナ
に接近することなく測定し、水車の健全性を確認
判定する水車ランナ監視装置に関する。
に接近することなく測定し、水車の健全性を確認
判定する水車ランナ監視装置に関する。
一般に、水車ランナの稼動時の健全性検査は、
水車発電機系で連続監視されている水車軸および
発電機軸の軸振れの状態や軸受部のメタル温度を
利用して一次的な判断を行なつたり、定期検査時
に水車ランナを停止させて抜水し、検査員が水車
ランナに接近して健全性を確認することでなされ
ている。
水車発電機系で連続監視されている水車軸および
発電機軸の軸振れの状態や軸受部のメタル温度を
利用して一次的な判断を行なつたり、定期検査時
に水車ランナを停止させて抜水し、検査員が水車
ランナに接近して健全性を確認することでなされ
ている。
しかし軸振れ振動の状態およびメタル温度の値
は、水車および発動機の負荷出力等によつて変動
するため、これら変動によりランナの異常を確認
するには他の影響因子が多すぎて、水車ランナの
異常を正確に判定確認するのは困難であり、最終
的には水車ランナを停止させ、検査員が直接検査
する必要があり、水車ランナの異常を早期発見す
ることが難しく、水車ランナの重大損傷を招くこ
とがある。
は、水車および発動機の負荷出力等によつて変動
するため、これら変動によりランナの異常を確認
するには他の影響因子が多すぎて、水車ランナの
異常を正確に判定確認するのは困難であり、最終
的には水車ランナを停止させ、検査員が直接検査
する必要があり、水車ランナの異常を早期発見す
ることが難しく、水車ランナの重大損傷を招くこ
とがある。
本発明は、上記した点に鑑みてなされたもの
で、水車ランナの変形を、水車運転中および水車
停止時に、水車ランナに検査員が接近することな
く測定し、水車ランナの変形状態から適正制御条
件を選定し得るようにした水車ランナ監視装置を
提供することを目的とする。
で、水車ランナの変形を、水車運転中および水車
停止時に、水車ランナに検査員が接近することな
く測定し、水車ランナの変形状態から適正制御条
件を選定し得るようにした水車ランナ監視装置を
提供することを目的とする。
本発明は、水車ランナの上下カバー部の水車ラ
ンナ外周面に対向した部位でかつ水車ランナの同
一半径線上軸線方向に間隔を置いた位置に配置さ
れ水車ランナの軸方向の変位を検出する複数の非
接触形変位センサと、入力されるこれら非接触形
変位センサの検出信号と水車ランナの回転信号を
処理して回転信号に同期した水車ランナの軸方向
の変位分布を出力する信号処理器と、信号処理器
から入力される水車ランナの軸方向の実変位分布
を運転初期時の水車ランナの軸方向の基準変位分
布と比較演算する比較器と、比較された実変位分
布と基準変位分布の差が所定値を越えた場合に異
常信号を出力する異常検出器とを有する水車ラン
ナ監視装置である。
ンナ外周面に対向した部位でかつ水車ランナの同
一半径線上軸線方向に間隔を置いた位置に配置さ
れ水車ランナの軸方向の変位を検出する複数の非
接触形変位センサと、入力されるこれら非接触形
変位センサの検出信号と水車ランナの回転信号を
処理して回転信号に同期した水車ランナの軸方向
の変位分布を出力する信号処理器と、信号処理器
から入力される水車ランナの軸方向の実変位分布
を運転初期時の水車ランナの軸方向の基準変位分
布と比較演算する比較器と、比較された実変位分
布と基準変位分布の差が所定値を越えた場合に異
常信号を出力する異常検出器とを有する水車ラン
ナ監視装置である。
以下本発明の一実施例を図面につき説明する。
第１図において、符号１は水車ランナを示し、
この水車ランナ１を囲むように上カバー２および
下カバー部３が設けられている。上下カバー部
２，３の水車ランナ１にの外周面に対向した部
位、たとえばＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各シール部に非接
触形変位センサ４が装着されている。各シール部
に設けた変位センサ４は、水車の円周方向に90度
の間隔を置いて４つあり、各変位センサ４は、他
のシール部Ｂ，Ｃ，Ｄに同じように設けた変位セ
ンサ４と同一半径線上に位置するように設定され
ている。
この水車ランナ１を囲むように上カバー２および
下カバー部３が設けられている。上下カバー部
２，３の水車ランナ１にの外周面に対向した部
位、たとえばＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各シール部に非接
触形変位センサ４が装着されている。各シール部
に設けた変位センサ４は、水車の円周方向に90度
の間隔を置いて４つあり、各変位センサ４は、他
のシール部Ｂ，Ｃ，Ｄに同じように設けた変位セ
ンサ４と同一半径線上に位置するように設定され
ている。
上記非接触形変位センサ４は、第２図に示すよ
うに、非磁性材料で作つたキヤツプ５を介して上
カバー２に取付けられ、リード線６を引出し孔７
を介して外部に引き出すようにしている。上記リ
ード線の引出し孔７は、シール部８により流体圧
または気体圧が十分に遮断される設計になつてい
る。
うに、非磁性材料で作つたキヤツプ５を介して上
カバー２に取付けられ、リード線６を引出し孔７
を介して外部に引き出すようにしている。上記リ
ード線の引出し孔７は、シール部８により流体圧
または気体圧が十分に遮断される設計になつてい
る。
上記キヤツプ５は、たとえば非磁性ステンレス
材またはアルミ材のような腐食しにくくまた周辺
の金属との間で電食を生じない材料で作られるこ
とが好ましい。またキヤツプ５の取付け面は、流
体に露呈するから、流体中に含まれる土砂により
損傷を受けることを考慮して、キヤツプ５は、定
期的に交換できるように着脱自在な構造となつて
いる。上記キヤツプ５は、上下カバー部２，３の
面に対して連続した面を形成するようになつてい
て流体によつてキヤビテーシヨンが生じないよう
にしている。
材またはアルミ材のような腐食しにくくまた周辺
の金属との間で電食を生じない材料で作られるこ
とが好ましい。またキヤツプ５の取付け面は、流
体に露呈するから、流体中に含まれる土砂により
損傷を受けることを考慮して、キヤツプ５は、定
期的に交換できるように着脱自在な構造となつて
いる。上記キヤツプ５は、上下カバー部２，３の
面に対して連続した面を形成するようになつてい
て流体によつてキヤビテーシヨンが生じないよう
にしている。
しかして、変位センサ４により検出された水車
ランナの軸方向変位の信号出力は、第３図に示す
ように、増幅器９で信号増幅された後、水車ラン
ナ１の回転信号Ｔとともに、信号処理器１０に入
力され、この信号処理器１０において、これら非
接触形変位センサの軸方向変位信号と水車ランナ
の回転信号を、回転信号に同期した水車ランナの
軸方向の変位分布に処号処理され、信号処理され
た水車ランナの軸方向の実変位分布は、比較器１
１に入力され、この比較器１１において、信号処
理器から入力される水車ランナの軸方向の実変位
分布は、比較器１１にメモリーされている運転初
期時の水車ランナの軸方向の基準変位分布と比較
演算される。比較器１１において比較された実変
位分布と基準変位分布の差は、たとえば警報器１
２のような異常検出器に送られ、この異常検出器
において、比較された実変位分布と基準変位分布
の差が、所定値を越えた場合に異常信号を出力す
る。
ランナの軸方向変位の信号出力は、第３図に示す
ように、増幅器９で信号増幅された後、水車ラン
ナ１の回転信号Ｔとともに、信号処理器１０に入
力され、この信号処理器１０において、これら非
接触形変位センサの軸方向変位信号と水車ランナ
の回転信号を、回転信号に同期した水車ランナの
軸方向の変位分布に処号処理され、信号処理され
た水車ランナの軸方向の実変位分布は、比較器１
１に入力され、この比較器１１において、信号処
理器から入力される水車ランナの軸方向の実変位
分布は、比較器１１にメモリーされている運転初
期時の水車ランナの軸方向の基準変位分布と比較
演算される。比較器１１において比較された実変
位分布と基準変位分布の差は、たとえば警報器１
２のような異常検出器に送られ、この異常検出器
において、比較された実変位分布と基準変位分布
の差が、所定値を越えた場合に異常信号を出力す
る。
また、信号処理器１０の出力は、記録表示器１
３にも入力され、CRT上に上下カバー部２，３
と水車ランナ１の回転角度位置と実変位分布との
相対位置が表示されるとともに、水車ランナ１の
周方向位置でのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各シール部のシ
ールギヤツプ量が記録されることになる。
３にも入力され、CRT上に上下カバー部２，３
と水車ランナ１の回転角度位置と実変位分布との
相対位置が表示されるとともに、水車ランナ１の
周方向位置でのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各シール部のシ
ールギヤツプ量が記録されることになる。
なお水車ランナの回転信号は、水車ランナの任
意の特定位置を角度０度とした時の水車ランナの
回転角度位置であり、これはロータリーエンコー
ダやポテンシヨメータにより検出できる。
意の特定位置を角度０度とした時の水車ランナの
回転角度位置であり、これはロータリーエンコー
ダやポテンシヨメータにより検出できる。
第４図は、第１図Ｂ部の変位センサ４の配置を
示し、４つの変位センサ４（Ba，Bb，Bc，Bd）
が、水車ランナ１の回転中心０に対して同心円上
に90度の間隔で配置され、水車ランナ１の軌跡Ｓ
は、水車ランナ１の回転中心ＯをBa方向に偏心
して回転していることを示している。
示し、４つの変位センサ４（Ba，Bb，Bc，Bd）
が、水車ランナ１の回転中心０に対して同心円上
に90度の間隔で配置され、水車ランナ１の軌跡Ｓ
は、水車ランナ１の回転中心ＯをBa方向に偏心
して回転していることを示している。
第５図は、水車ランナ１の運転初期時の軸方向
の変位分布を示し、水車ランナ１の偏心による変
位の変化を水車ランナ１の回転に同期した数値と
して示している。第５図に示す変位分布によれ
ば、水車ランナ１は、基準位置から周方向にある
角度移動したとき、Ba位置に異常が生じている
いることが分かる。
の変位分布を示し、水車ランナ１の偏心による変
位の変化を水車ランナ１の回転に同期した数値と
して示している。第５図に示す変位分布によれ
ば、水車ランナ１は、基準位置から周方向にある
角度移動したとき、Ba位置に異常が生じている
いることが分かる。
第６図は、水車ランナ１の基準点Ｐが回転位置
測定基準点Ｑから周方向へT1だけ移動した時に
突出部が生じていることを示すものであつて、こ
の場合の変位分布は、第７図に示されている。第
７図に示す変位分布によれば、位置BaでT1回転
後に変位の異常が計測されることが分かる。
測定基準点Ｑから周方向へT1だけ移動した時に
突出部が生じていることを示すものであつて、こ
の場合の変位分布は、第７図に示されている。第
７図に示す変位分布によれば、位置BaでT1回転
後に変位の異常が計測されることが分かる。
上記Ｂ位置に対して軸方向に間隔を置いたＤ位
置でも同じように計測し、水車ランナ１の回転位
置信号Ｔを測定すれば、第８図に示す測定結果と
なり、これら測定結果を検討すれば、水車ランナ
１の周方向の変形だけでなく軸方向の変形も計測
できることになる。
置でも同じように計測し、水車ランナ１の回転位
置信号Ｔを測定すれば、第８図に示す測定結果と
なり、これら測定結果を検討すれば、水車ランナ
１の周方向の変形だけでなく軸方向の変形も計測
できることになる。
すなわち、信号処理器１０は、変位センサ４の
出力信号と水車ランナ１の回転位置信号Ｔを、回
転信号に同期した水車ランナの軸方向の変位分布
に信号処理することで、水車ランナ１のＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの各シール部の周方向変形量とこの周方向
変形量に対応した水車ランナの周方向位置を出力
する。
出力信号と水車ランナ１の回転位置信号Ｔを、回
転信号に同期した水車ランナの軸方向の変位分布
に信号処理することで、水車ランナ１のＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの各シール部の周方向変形量とこの周方向
変形量に対応した水車ランナの周方向位置を出力
する。
なお、各変位センサの出力信号は、上カバー部
２または下カバー部３と水車ランナ１の間に位置
する土砂による静電容量のばらつき変動およびラ
ンナ軸が回転速度、ガイドペンの開度、発電機負
荷等に起因するノイズ信号成分を含むため、第９
図に示すように、水車ランナの回転位置信号Ｔと
同期させてＮ回加算平均化することでノイズ信号
成分を低減させることが望ましい。
２または下カバー部３と水車ランナ１の間に位置
する土砂による静電容量のばらつき変動およびラ
ンナ軸が回転速度、ガイドペンの開度、発電機負
荷等に起因するノイズ信号成分を含むため、第９
図に示すように、水車ランナの回転位置信号Ｔと
同期させてＮ回加算平均化することでノイズ信号
成分を低減させることが望ましい。
上記各変位センサの出力は、取付け状態に応じ
て固有の値をもつため、各変位センサの測定値
は、信号処理器１０で補正されるようになつてい
る。また、水車の据付け時のバランス状態に応じ
た回転中の固有の水車変形状態は、比較器１１内
のPROMメモリに各変位センサごとの水車ラン
ナの周方向位置に対応して記憶されている。上記
PROMメモリには、水車ランナの固有の変形状
態が流量、負荷等の運転条件により影響を受ける
ことを考慮して、典型的な定格運転時の値が記憶
される。もちろん、複数の運転条件についてそれ
ぞれPROMメモリに記憶させてもよい。
て固有の値をもつため、各変位センサの測定値
は、信号処理器１０で補正されるようになつてい
る。また、水車の据付け時のバランス状態に応じ
た回転中の固有の水車変形状態は、比較器１１内
のPROMメモリに各変位センサごとの水車ラン
ナの周方向位置に対応して記憶されている。上記
PROMメモリには、水車ランナの固有の変形状
態が流量、負荷等の運転条件により影響を受ける
ことを考慮して、典型的な定格運転時の値が記憶
される。もちろん、複数の運転条件についてそれ
ぞれPROMメモリに記憶させてもよい。
したがつて、信号処理器１０においてノイズ処
理がされ、変位センサの取付けに伴なう測定誤差
が補正されたランナ変形状態を示す信号（Aa，
Ab，…Dd）は、比較器１１内のメモリ内の値
（Aa，Ab，…Dd）と比較演算され、その差量
（Aa，Ab，…Dd）が、水車ランナ周方向位置と
ともに警報器１２に入力される。警報器１２は、
その差量（Aa，Ab，…Dd）すなわち比較された
実変位分布と基準変位分布の差が、所定値Tcを
越えた場合に異常部の位置を示す警報信号を出力
する（第１０図）。
理がされ、変位センサの取付けに伴なう測定誤差
が補正されたランナ変形状態を示す信号（Aa，
Ab，…Dd）は、比較器１１内のメモリ内の値
（Aa，Ab，…Dd）と比較演算され、その差量
（Aa，Ab，…Dd）が、水車ランナ周方向位置と
ともに警報器１２に入力される。警報器１２は、
その差量（Aa，Ab，…Dd）すなわち比較された
実変位分布と基準変位分布の差が、所定値Tcを
越えた場合に異常部の位置を示す警報信号を出力
する（第１０図）。
しかして、CRT上に表示されたランナ変形状
態を観察することで、ランナの稼動中の健全性お
よび経時変化に伴なう変形状態を計測できること
ができる。
態を観察することで、ランナの稼動中の健全性お
よび経時変化に伴なう変形状態を計測できること
ができる。
なお、上記実施例では変位センサを上下カバー
部の円周上の複数の箇所に設けたが、変位センサ
を特定な１ケ所に設けてランナ回転位置と組合せ
ランナの概略的な変形状態を推定することも可能
である。この場合水車ランナの回転速度が判れ
ば、ランナの特定周方向位置を検出するだけで、
回転位置信号Ｔを検出することなく、水車ランナ
の異常発生部の周方向位置を判別できることにな
る。
部の円周上の複数の箇所に設けたが、変位センサ
を特定な１ケ所に設けてランナ回転位置と組合せ
ランナの概略的な変形状態を推定することも可能
である。この場合水車ランナの回転速度が判れ
ば、ランナの特定周方向位置を検出するだけで、
回転位置信号Ｔを検出することなく、水車ランナ
の異常発生部の周方向位置を判別できることにな
る。
なおランナシール部の変位測定を半径方向だけ
でなく軸方向についても行なえば、水車ランナの
変形状態をより精度よく検出できるのはもちろん
である。
でなく軸方向についても行なえば、水車ランナの
変形状態をより精度よく検出できるのはもちろん
である。
以上述べたように本発明によればば、水車ラン
ナの稼動中の水車ランナの軸方向の実変位分布を
随時測定し、この測定値を運転初期時（正常運転
時）の水車ランナの軸方向の基準変位分布と比較
演算することで、水車ランナの経時的変化および
異常発生部位の検出を遠隔的に行ない得、したが
つて水車の運転条件を適正に選定しつつ運転制御
を行なうことができ、しかもその検出値に基いて
水車の停止、抜上時の水車ランナの検査員による
直接検査の時期を正確に判断でき、水車の稼動率
を大幅に向上せしめることが可能になるという効
果を奏する。
ナの稼動中の水車ランナの軸方向の実変位分布を
随時測定し、この測定値を運転初期時（正常運転
時）の水車ランナの軸方向の基準変位分布と比較
演算することで、水車ランナの経時的変化および
異常発生部位の検出を遠隔的に行ない得、したが
つて水車の運転条件を適正に選定しつつ運転制御
を行なうことができ、しかもその検出値に基いて
水車の停止、抜上時の水車ランナの検査員による
直接検査の時期を正確に判断でき、水車の稼動率
を大幅に向上せしめることが可能になるという効
果を奏する。
第１図は本発明による水車ランナ監視装置の変
位センサの取付位置を示す図、第２図は変形セン
サの取付部分の断面図、第３図は変位センサの出
力信号の処理系を示すブロツクダイアグラム、第
４図は水車ランナに対する変位センサの配置を示
す図、第５図は第４図に示す変位センサの変位測
定量を示す図、第６図は水車ランナの異常位置の
検出する場合を示す図、第７図は第６図に示す変
位センサの変位測定量を示す図、第８図は水車ラ
ンナの軸方向の変形状態を検出した説明図、第９
図は変位センサの出力の加算平均化によるノイズ
処理を示す図、第１０図は変位センサの変位量の
比較演算する状態を示す図である。 １…水車ランナ、２…上カバー部、３…下カバ
ー部、４…変位センサ、８…シール部、１１…比
較器、１２…警報器。
位センサの取付位置を示す図、第２図は変形セン
サの取付部分の断面図、第３図は変位センサの出
力信号の処理系を示すブロツクダイアグラム、第
４図は水車ランナに対する変位センサの配置を示
す図、第５図は第４図に示す変位センサの変位測
定量を示す図、第６図は水車ランナの異常位置の
検出する場合を示す図、第７図は第６図に示す変
位センサの変位測定量を示す図、第８図は水車ラ
ンナの軸方向の変形状態を検出した説明図、第９
図は変位センサの出力の加算平均化によるノイズ
処理を示す図、第１０図は変位センサの変位量の
比較演算する状態を示す図である。 １…水車ランナ、２…上カバー部、３…下カバ
ー部、４…変位センサ、８…シール部、１１…比
較器、１２…警報器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水車ランナの上下カバー部の水車ランナ外周
面に対向した部位でかつ水車ランナの同一半径線
上軸線方向に間隔を置いた位置に配置され水車ラ
ンナの軸方向の変位を検出する複数の非接触形変
位センサと、入力されるこれら非接触形変位セン
サの検出信号と水車ランナの回転信号を処理して
し回転信号に同期した水車ランナの軸方向の変位
分布を出力する信号処理器と、信号処理器から入
力される水車ランナの軸方向の実変位分布を運転
初期時の水車ランナの軸方向の基準変位分布と比
較演算する比較器と、比較された実変位分布と基
準変位分布の差が所定値を越えた場合に異常信号
を出力する異常検出器とを有することを特徴とす
る水車ランナ監視装置。 ２ 非接触形変位センサを、同一円上に等間隔を
置くように配設したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の水車ランナ監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59170599A JPS6149171A (ja) | 1984-08-16 | 1984-08-16 | 水車ランナ監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59170599A JPS6149171A (ja) | 1984-08-16 | 1984-08-16 | 水車ランナ監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149171A JPS6149171A (ja) | 1986-03-11 |
| JPH0445672B2 true JPH0445672B2 (ja) | 1992-07-27 |
Family
ID=15907830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59170599A Granted JPS6149171A (ja) | 1984-08-16 | 1984-08-16 | 水車ランナ監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6149171A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5720581B2 (ja) * | 1973-01-10 | 1982-04-30 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5720581U (ja) * | 1980-07-10 | 1982-02-02 |
-
1984
- 1984-08-16 JP JP59170599A patent/JPS6149171A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5720581B2 (ja) * | 1973-01-10 | 1982-04-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6149171A (ja) | 1986-03-11 |
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