JPH0452525A

JPH0452525A - 原子力発電所用機器の振動測定装置

Info

Publication number: JPH0452525A
Application number: JP16123290A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Niizawa; 新澤　勝夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-20

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】（産業上の利用分野）本発明は原子力発電所内で使用されている回転機器、静
止機器等の機械的振動を非接触式検出器で測定するため
の原子力発電所用機器の振動測定装置に関する。

（従来の技術）従来、原子力発電所の大型回転機器には振動測定装置に
より機器の故障前兆を検出し、不具合拡大を阻止してい
る。しかし、振動検出器が非接触式でないと、検出器ま
たは機器自体に損傷が生じたり、寿命が短くなる等の問
題があり、このような理由から非接触式検出器で軸振動
等を検出していた。従来例をＢＷＲ原子力発電所の再循
環ポンプの軸振動検出装置を例にして第４図で説明する
。すなわち、第４図中符号３５で示す再循環ポンプは原
子炉格納容器３６の内部に設置されており、モータ３１
によりモータ軸３２、軸接手３３、ポンプ軸３４を経由
して動力が伝達されて回転する。軸接手３３の外周面か
ら距離ρｘ１ｗを離して検出器４１を設置する。この検
出器４１は高周波を発信する渦電流損式であり、距離ｊ
２ｘｍの変化によって高周波の出力信号レベルが変化し
、同軸ケーブル４２、スプライス３８、電気ペネトレー
ション３９、スプライス４０、同軸ケーブル４３を経由
して、前置増幅器４４に伝達される。この間の距離は４
０〜５０ｍにも及ぶ。前置増幅器４４で信号レベルをア
ップして直流信号にし信号路４５で中央制御室に設置し
た変換器４６に伝える。前置増幅器４４と変換器４６の
間の信号路４５の長さは約１５０ｍ　有している。変換
器４６では記録計４８に出力するとともに、定められた
振動値以上になると出力信号接点４９が閉じ、運転員に
警報を発する。

第５図に変位と信号レベルの関係を示す。基準位置を零
変位にすると振動による変位量の変化に対する信号レベ
ルは直線的になる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、この種の従来の振動測定装置は渦電流損
式であるため軸接手３３の材質が変ると感度が変り、軸
３２．３４と軸接手３３を定期的に交換する必要があり
、この交換作業はＢＷＲｇ子力発電力発電所度調整が非
常にわずられしいことなのである。また、高周波信号回
路であるため、原子炉格納容器３６内に設置されている
他の回路に与える影響があり、さらに逆に他の回路から
受けるノイズを防ぐため、独立したケーブルルートにす
る必要があった。しかしながら、電気ペネトレーション
３９では他の振動検出回路の信号と接近するためビート
波が生じ、これを如何にして防ぐかが困難な設計法とな
っていた。特に渦電流発生のために高周波キャリアの発
振回路の電圧がケーブルの温度変化により大きく変化し
検出器４１と前置増幅器４４との間は３ｍ以内が正しい
計測のためには標準であった。原子炉格納容器３６内は
原子炉運転中の温度が約６０℃であり、放射線場でもあ
るので、信号設定が生じることになる。このため、前置
増幅器４４を原子炉格納容器３６の外側の近くに設置し
ているが、前述のノイズ除去またはビート波除去のため
、ｍ電炉格納容器３６の内部に設置する方法も考えられ
るが、温度および放射線の影響を大きく受け、正しい計
測を得ることが困難になる課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、軸
接手の材質、温度、湿度、放射線などによるノイズの影
響を受けることがない原子力発電所用機器の振動測定装
置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は光源と、この光源からの入射光を被振動測定体
に照射する光信号伝送路と、前記被振動測定体から反射
した反射光を入力して伝送する測定用光信号伝送路と、
この伝送路と共に布設された補正用光信号伝送路と、こ
の補正用光信号伝送路および前記測定用光信号伝送路の
光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の光・電気変
換器と、これら複数の光・電気変換器からの測定信号と
補正信号とを合成して出力し、その出力信号から地震時
に挙動する振動周波数をカットするフィルタと、このフ
ィルタの出力側に接続されたコンパレータとを具備した
ことを特徴とする。

（作用）光源からの入射光を光信号伝送路および光分配器を通し
て被振動測定体に照射する。被振動測定体からの反射光
を測定用光信号伝送路に入射する。この測定用光伝送路
からの反射光と光分配器から分岐された補正用光信号伝
送路からの反射光とをそれぞれ光・電気変換器で電気信
号に変換する。これらの電気信号を合成して出力し、そ
の出力信号から地震時に挙動する振動周波数をフィルタ
でカットする６そして、フィルタからの信号をコンパレ
ータで設定値以上の振動値で閉信号を発生させる。これ
によって電気、ノイズ、温度、湿度、放射線等の環境条
件の変動にも正確かつ高精度に機器の振動を測定するこ
とができる。

（実施例）第１図から第３図を参照しながら本発明に係る原子力発
電所用機器の振動測定装置の一実施例を説明する。第１
図は第４図と同様に被振動測定体としてＢＷＲ原子力発
電所の再循環ポンプを例にして、その振動測定装置を示
したものである。

第１図において、再循環ポンプ３５は原子炉格納容器３
６の内部に設置されており、モータ３１でモータ軸３２
．軸接手３３．ポンプ軸３４を経由して動力が伝達され
て回転する。軸接手３３の面から距離Ｑｘｗｎ離して投
光用バンドルファイバ６と受光バンドルファイバ７を設
ける。投光用バンドルファイバ６は原子炉格納容器３６
の外部に設置された光源１から光ファイバを複数本結束
したライトファイバ２、光ペネトレーション３、ライト
ファイバ４．光分配器５を経由した光を通し、軸接手３
３の面を入射光で照射する。軸接手３３から反射光は受
光用バンドルファイバ７に入光し、光ペネトレーション
３、受光用ファイババンドル９を経て、光−電気変換器
１１で受光用ファイババンドル９の光量に比例した電気
信号レベルにする。軸接手３３の面は第２図に示す様に
投光用バンドルファイバ６と受光用バンドルファイバ７
の位置が同じであると投光用バンドルファイバ６からの
投光円錐面は変位Ｑｘｙｎにより投光円錐面の広がりが
変り、受光用バンドルファイバ７の受光円錐面との交差
面積が変る。この交差面積により反射光の受光量の変化
となって受光用バンドルファイバ７を通過する光の強度
となる。この光の強度は第３図に示す様に変位ｎｘｍの
変化に比例する。

光分配器５はライトファイバ４の入力光を投光用バンド
ルファイバ６と補正用バンドルファイバ８に等分に分配
する。この光分配器５は光ファイバを束ねたもので静止
機器で他から電源等のエネルギーを必要としない補正用
バンドルファイバ８は投光用バンドルファイバ６と受光
用バンドルファイバ７と同じルートで布設され放射線、
温度、湿度等の環境条件を等しくする。光ファイバは温
度、放射線、湿度の各々により伝送損失が変るため、投
光用バンドルファイバ６、受光用バンドルファイバ７、
補正用バンドルファイバ８の光の通過強度が変る。補正
用バンドルファイバ８は投光用バンドルファイバ６、受
光用バンドルファイバ７の使用環境による光強度の変化
分を補正するものである。しかし従来の計測方式のケー
ブルの電気抵抗のように大幅な影響を受けない。補正用
バンドルファイバ８の光は光ペネトレーション３と補正
用バンドルファイバ１０を経て、光−電気変換器１２で
電気信号に変換される。軸接手３３の面と投光用バンド
ルファイバ６、受光用バンドルファイバ７の面が基準変
位２ｘの時、０式に示す様に、直流増幅器１６の出力信
号を基準レベル１例えば零にする様に調整抵抗器１５で
調整する。

シー−Ｋ、シ・−に２シー＝Ｏ・・・・・・　０式％式
％ここで　ｅｌ：光−電気変換器１１の出力電圧ｅ２：光
−電気変換器１２の出力電圧ｅ３二基準電圧Ｒ１：抵抗器１３の抵抗値Ｒ２：抵抗器１４の抵抗値Ｒ１：調整抵抗器１５の抵抗値に１．に２：比例定数直流増幅器１６は０式の演算を行い、補正信号を加味し
た軸接手３３の変位に比例した信号を出力し、７Ｈｚ以
上の周波数成分を通過させるフィルタ１７に入力する。

このフィルタ１７は地震時の卓越周波数を７Ｈｚとし、
地震周波数に同調した軸接手変位の異常を計測しない様
にする。フィルタ１７の出力信号は直流増幅器１８に入
力し記録計１９．指示計２０、コンパレータ２１、ここ
では図示していないがプロセス計算機等の入力信号レベ
ルに合わせ、信号に変換して出力する。記録計１９は変
位の時系列的傾向を、指示計２０は変位の瞬時値を、コ
ンパレータ２１は、予め定めた整定値より大きな変位信
号の時、出力接点２２を閉じて、警報表示や機器の自動
トリップ等を行って運転員に報知する。

光バンドルファイバは長さが５０ｍ程度のものは現在容
易に製作され、入手可能である。

次に本発明の実施例の作用について説明する。

ポンプ３５が回転して振動すると、軸接手３３の変位が
振動に応じて変化し、投光用バンドルファイバ６からの
光の投射範囲が第２図に示すように変化する。この結果
、受光用バンドルファイバ７への入力光の量が第３図に
示すように変化する。即ち、変位Ｑｘに対応した強度の
反射光が入力される。

−力投光用バンドルファイバ６、受光用バンドルファイ
バ７の布設ルートの温度、湿度、環境等の環境条件によ
る光の伝送損失の変化分は補正用バンドルファイバ８の
光の強度変化となる。これ等の光信号は各々光−電気変
換器１１．［２で電気信号に変換され、直流増幅器１６
で自動的に信号補正を行ってフィルタ１７で地震時の振
動でない信号のみ直流増幅器１８に入力して、各々の計
器に出力すると共に、変位量が大きくなって予め定めら
れた値以上になるとコンパレータ２１が動作して、その
出力接点２２を閉じ、警報表示および該当機器トリップ
を行う。

次に本発明の実施例の効果を説明する。

第１は光技術を使っているので大型モータまたは制御回
路からの電気的ノイズの影響が全く生じない、第２は補
正回路により自動的に温度、湿度、放射線等の環境条件
の変動による信号の変化を補正するので、正しい振動計
測を行うことが可能である。第３は光の反射光の強さで
変位も計測するので軸の材質の影響を受けない。第４は
遠隔からの計測が可能であり、特に原子炉格納容器内機
器の振動計測を原子炉格納容器外から容易に行うことが
できる。

なお、本発明は上記実施例に限ることなく、投光用バン
ドルファイバと受光用バンドルファイバを一本のケーブ
ル化にすること、光の強度信号のみでなく光の位相また
は干渉を使うこともできる。

また本実施例は光技術による基本的構成を示したもので
レーザーによる技術を応用することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば複雑に組み込まれている原子力発電所の
電気的ノイズの影響を受けることなく。

環境条件の変化に対しても正しい振動の計測が高精度（
０，０１４ｍ）で計測できる。また、軸のローテーショ
ンに対しても感度調整が不要である。

さらに電気品を原子炉格納容器外に設置することができ
るので保守員の被曝低減に寄与できるとともに地震時に
は、不要な機器停止も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光技術を応用した振動
測定装置を示すシステム構成図、第２図は第１図におけ
る投光用バンドルファイバと受光用バンドルファイバ間
の光信号の関係を示す模式図、第３図は変位と光信号の
関係を示す特性図、第４図は従来の原子炉格納容器内ポ
ンプの軸振動測定装置を示すシステム構成図、第５図は
従来の変位と信号レベルとの関係を示す特性図である。１・・・光源２・・・ライトファイバ３・・・光ペネトレーション４・・・ライトファイバ５・・・光分配量６・・・投光用バンドルファイバ７・・・受光用バンドルファイバ８・・・補正用バンドルファイバ９・・・受光用バンドルファイバ１０・・・補正用バンドルファイバ１１・・・光−電気変換器１２・・・光−電気変換器１３・・・抵抗器１４・・・抵抗器１５・・・調整抵抗器１６・・・直流増幅器１７・・・フィルタ１８・・・直流増幅器２１・・・コンパレータ（８７３３）代理人弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名
）箒！閉第図 □麦粒ノγ−４第図

Claims

【特許請求の範囲】

光源と、この光源からの入射光を被振動測定体に照射す
る光信号伝送路と、前記被振動測定体から反射した反射
光を入力して伝送する測定用光信号伝送路と、この伝送
路と共に布設された補正用光信号伝送路と、この補正用
光信号伝送路および前記測定用光信号伝送路の光信号を
それぞれ電気信号に変換する複数の光・電気変換器と、
これら複数の光・電気変換器からの測定信号と補正信号
とを合成して出力し、その出力信号から地震時に挙動す
る振動周波数をカットするフィルタと、このフィルタの
出力側に接続されたコンパレータとを具備したことを特
徴とする原子力発電所用機器の振動測定装置。