JPH05312690A

JPH05312690A - 回転機械の監視装置

Info

Publication number: JPH05312690A
Application number: JP4116572A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oba; 裕幸大場
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1993-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、回転機械の異常検知に必要
なしきい値を容易に求め、設定し得る監視装置を提供す
る。【構成】本発明の回転機械の監視装置は、しきい値設
定情報入力手段で入力された使用する振動分析データの
期間範囲としきい値を切替えるプロセス値を満足する定
期データ記憶部内の振動分析データの検索を行い、検索
後最大値を求め、この最大値に任意の係数値を掛けた値
を該当プロセス値に対応する異常検知用しきい値として
設定するしきい値設定手段とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火力発電所や原子力発
電所等に設置される多数の回転機械、例えば火力発電所
に設置される給水ポンプ駆動タービン、ボイラ補機の押
込み通風機、排ガス混合通風機等の回転機械の監視装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所では、タービン補機として給
水ポンプを駆動する給水ポンプ駆動タービン、あるいは
ボイラ補機として電動機で駆動される押込み通風機、ガ
ス混合通風機等の多数の回転機械が設置されている。図
12は給水ポンプ駆動タービン、押込み通風機、ガス混合
通風機等に関連する系統の概略を示したものである。

【０００３】給水ポンプ駆動タービン49は、脱気器を出
た給水を加圧して高圧給水加熱器47に押込む給水ポンプ
49を駆動する為に設置される蒸気タービンであり、高圧
給水加熱器47を出た給水はボイラ36内の節炭器に入る。

【０００４】ところで、燃焼に必要な空気を燃料に供給
して完全燃焼を図り、燃焼生成ガスをボイラ伝熱面に接
触させながら煙道を通して流し、その保有する熱をでき
るだけ有効に利用して、煙突から大気に放出させる一連
の空気−ガスの流動を通風といい、図12に押込み通風方
式による通風系統の概略も示している。

【０００５】ボイラ36の排ガスは排ガス系統44を経由し
て、ガス式空気予熱器37で、蒸気式空気予熱器41を出た
空気を予熱したあと、電気集塵器38で灰やすずの粒子を
除去された後、誘引通風機39によって吸い出され煙突40
より排出される。

【０００６】ここで、押込み通風機42は、常温空気を吸
収し燃焼空気を火炉内に送り込むために設置されるもの
で、一般に可変動翼式軸流フアンが使用され、電動機駆
動で、一定回転数の状態で、動翼自身がその取付角を連
続的に変えることにより、最適な送風量を保とうとする
ものである。

【０００７】押込み通風機42によって吸引される常温空
気は、蒸気式空気予熱器41及びガス式空気予熱器37で予
熱された後、燃焼用空気系統46を経由し、ボイラ36に送
り込まれ、燃焼用空気として使用される。

【０００８】さらに、排ガス混合通風機43は、ボイラ排
ガス中のＮＯｘ低減の為、燃焼用空気に不活性ガスとし
てボイラ36出口の排ガスを、再循環ガス系統45を経由し
て、燃焼用空気量の15〜20％程度混合させるためのもの
であり、電動機駆動による変速回転機械である。

【０００９】火力発電プラントには、給水ポンプ駆動タ
ービン48、押込み通風機42、排ガス混合通風機43等の多
くの回転機械が設置されているが、これらの回転機械の
信頼性は発電プラントの稼働率に大きな影響を与えるた
め、日常より、充分な監視と保守を行う必要があり、最
近、発電プラントに設置される回転機械については、振
動の異常を振動信号のスペクトル分析結果等からより詳
細に監視する監視装置が設置されつつある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】回転機械の異常を振動
から判定する回転機械の監視装置では、異常検知の為の
しきい値を如何にして求め設定するかが、その精度を決
める上で最も重要な事項となる。

【００１１】例えば、回転機械が実運用に入るまで、即
ち試運転時等に、駆動センサーの増幅器後等から信号を
取出し、データレコーダ等で回転機械が正常時の振動デ
ータを保存し、別に保存された振動データを解析する事
によって、異常検知に必要なしきい値を決める上での基
本データを集め、それらのデータを基に異常検知しきい
値を設定する方法が取られていた。

【００１２】しかしながら、この方法では発電プラント
の如く多数の回転機械が設置されるプラントでは、振動
データをそれぞれの対象機械の運用に合せてタイミング
よく採取するだけでも、極めて多くの労力が必要であ
り、経済的にも非常な困難が伴うものであった。また振
動データの解析も振動の専門家を必要とするものであっ
た。本発明は、このような実状に鑑み、回転機械の異常
検知に必要なしきい値を容易に求め、設定しうる監視装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の目的を
達成する為に、発電プラント等に設置される回転機械の
異常を振動から判定する監視装置において、振動信号を
処理して得られる振動分析データを格納する為の定期デ
ータ記憶部と、この定期データ記憶部に定期的に振動分
析データを保存する定期データ保存手段と、しきい値を
作成する為に使用する振動分析データの期間範囲としき
い値を切替えるプロセス値を入力するしきい値設定情報
入力手段と、このしきい値設定情報入力手段で入力され
た使用する振動分析データの期間範囲としきい値を切替
えるプロセス値を満足する定期データ記憶部内の振動分
析データの検索を行い、この検索後最大値を求め、求め
た最大値に任意の係数値を掛けた値を該当プロセス値に
対応する異常検知用しきい値として設定するしきい値設
定手段とを有する。

【００１４】

【作用】振動信号を処理して得られる振動分析データ
を、定期データ記憶部に定期的に定期保存手段によって
保存する。

【００１５】保存された振動分析データに対して、しき
い値を作成する為に使用する振動分析データの期間範囲
としきい値を切替えるプロセス値を、しきい値設定情報
入力手段で入力する。

【００１６】しきい値設定手段によって、しきい値設定
情報入力手段で入力された使用する定期データ記憶部内
の振動分析データの期間範囲としきい値を切替えるプロ
セス値を満足する定期データ記憶部内の振動分析データ
の検索を行い、検索後最大値を求め、前記最大値に任意
の係数値を掛けた値を該当プロセス値に対応する異常検
知用しきい値として設定する。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の一
実施例を火力発電プラントの給水ポンプ駆動タービン、
押込み通風機、排ガス混合通風機等の回転機械を対象と
して詳細に説明する。図２は、本発明による回転機械の
監視装置の構成例を示すものである。

【００１８】図２において、１は本発明による回転機械
の監視装置全体を示しており、２は後述する監視装置と
してのデータ処理、異常判定処理と本発明による異常検
知用しきい値の設定等の各処理、及び周波数分析装置1
0、信号切替器11の制御等を行う監視用計算機装置であ
り、５は中央演算装置、３及び４は中央演算装置５で処
理されたデータを予め設定された保存領域に格納する補
助記憶装置および主記憶装置、13は中央演算装置５で処
理されたデータや主記憶装置４及び補助記憶装置３に格
納されたデータを入出力制御装置６を介して表示する表
示装置である。

【００１９】さらに、７は監視機器のプロセス信号14を
監視用計算機装置２に取り込んだり、警報出力用のデジ
タル信号15を出力するためのプロセス入出力装置であ
る。プロセス信号14としては、例えば給水ポンプ駆動タ
ービン48、排ガス混合通風機43の場合は、回転数、押込
み通風機42の場合には、動翼開度、等である。８は監視
用計算機装置２と周波数分析装置10、信号切替器11とを
接続するためのＧＰ−ＩＢインタフェース装置である。

【００２０】給水ポンプ駆動タービン48、押込み通風機
42、排ガス混合通風機43等の各監視機器には、図２には
図示しない振動センサを設置するとともに、各監視機器
からの振動信号18ａは、増幅器12で増幅された後、信号
切替器11で順次各監視機器の振動信号18ｂが選択され、
周波数分析装置10に振動信号18ｃが入力される。

【００２１】周波数分析装置10は、増幅器12で増幅され
た振動信号18ｃをＡ／Ｄ変換した後、周波数分析を行な
う装置である。周波数分析装置10と信号切替器11は、い
ずれもＧＰ−ＩＢ信号17で監視用計算機装置２から制御
されるとともに、周波数分析装置10での周波数分析結果
もＧＰ−ＩＢ信号17で監視用計算機装置２に取込まれ
る。図１は、図２に示す監視用計算機装置２内の中央演
算装置５で処理される処理機能を示すブロック構成図で
ある。各監視機器からのプロセス信号14は、図１に於い
てプロセス入出力装置７を介して取込み、プロセスデー
タ31となる。

【００２２】19は回転数、動翼開度等の各監視対象機器
のプロセスデータ31を一定周期で収集して、図３に示す
様な態様で収集データ記憶部22に格納するプロセスデー
タ収集手段である。

【００２３】21はＧＰ−ＩＢインタフェース装置８を介
して、送信データ33で信号切替え機器11及び周波数分析
装置10を制御するとともに、振動信号18ｃの周波数分析
装置10での周波数分析結果は受信データ32として受信伝
送処理をして、図３に示す様な態様で収集データ記憶部
22に格納する周波数分析装置制御手段である。ここで、
受信データ32、送信データ33のいずれも、ＧＰ−ＩＢイ
ンタフェース装置８と周波数分析装置10、信号切替器11
間ではＧＰ−ＩＢ信号17として処理される。

【００２４】23は収集データ記憶部22に格納された周波
数分析結果をもとに、監視機器の異常検知を行なうため
に、図４に示すように、予め設定した各周波数帯域f1か
らfn成分に対するスペクトルのピーク値（周波数帯域内
の最大スペクトル値）及び積分値（周波数帯域内のスペ
クトル面積値）を求めるデータ処理手段である。

【００２５】24は、前記データ処理手段23で求めた周波
数帯域f1からfn成分に対応するピーク値及び積分値が異
常判定しきい値記憶部28に格納されているしきい値より
大きい場合に監視機器に何らかの異常が発生したと判定
する異常判定手段である。異常判定方法としては、本発
明の異常判定手段24では、下記の内（１）（２）が成立
する時、異常と判定する。（１）設定周波数帯域fiのスペクトルピーク値＞異常判
定ピークしきい値（２）設定周波数帯域fiのスペクトル積分値＞異常判定
積分しきい値

【００２６】異常判定用しきい値記憶部28は、図５に示
すような態様で格納されており、各監視機器毎に、ピー
ク値しきい値、積分しきい値が格納されている。さら
に、各ピークしきい値、積分しきい値格納領域の中はさ
らに、図５に示すように監視機器に対応したしきい値を
切替えるプロセスデータの各範囲毎に区分されて格納さ
れており、例えば給水ポンプ駆動タービンや排ガス混合
通風機（図示せず）の場合は回転数、押込み通風機の場
合は動翼開度、の各範囲で区分されている。従って、異
常判定しきい値は、その時の監視機器のプロセスデータ
値が区分範囲にあてはまる周波数帯域f1からfn成分のピ
ークしきい値及び積分しきい値を選択して行う。異常判
定手段24に於いて、監視機器の異常が判定された場合に
は、次の警報出力手段25に於いて警報出力34を出力す
る。

【００２７】警報出力34は、図２に於いて、プロセス入
出力装置７からデジタル信号15として出力され、その信
号はリレー装置９を介して警報出力信号16として、回転
機械の監視装置１外の外部へ出力される。この外部出力
された警報出力信号16は、発電プラントの中央操作室で
の監視盤での警報通知等に使用される。

【００２８】ここで、異常判定統括手段20は、周波数分
析装置制御手段21、データ処理手段23、異常判定手段2
4、警報出力手段25、一連の各手段を監視機械の異常あ
るいは正常判定結果に基づいて適宜起動して、監視装置
としての処理機能を統括処理する手段である。図６は、
異常判定統括手段20の処理フローを示すものである。処
理ステップ101 で周波数分析装置制御手段21を起動す
る。

【００２９】周波数分析装置制御手段21は、信号切替え
器11を制御して該当する監視機器の振動信号に切替える
とともに、周波数分析装置10を制御して、周波数分析装
置10に入力された振動信号18ｃの周波数分析を実行させ
る。そして周波数分析結果32は、周波数分析装置10から
監視用計算機装置２に送信され収集データ記憶部22に格
納される。

【００３０】処理ステップ102 ではデータ処理手段23が
起動され、収集データ記憶部22に格納された周波数分析
結果から各設定周波数帯域f1からfnでのピーク値及び積
分値を求める。処理ステップ103 では、定期データ保存
手段26が起動される。

【００３１】定期データ保存手段26は、データ処理手段
23に求められた各周波数帯域f1からfn成分に対するスペ
クトルのピーク値（周波数帯域内の最大スペクトル値）
及び積分値（周波数帯域内のスペクトル面積値）を図７
に示すような態様で収集時間、その時のプロセスデータ
とともに定期データ記憶部27に格納する手段である。

【００３２】処理ステップ104 では、異常判定手段24が
起動される。異常判定手段24は、異常判定しきい値記憶
部28内の対象監視機器のしきい値を選択するとともに、
データ処理手段23で求められたピーク値及び積分値とし
きい値との比較から、監視機器の異常判定を行う。

【００３３】異常判定統括手段20は、処理ステップ105
に於いて、異常判定手段104 での異常判定結果が異常で
ないならば、処理を処理ステップ107 へ移し、給水ポン
プ駆動タービン、押込み通風機、排ガス混合通風機等機
器の監視を一定周期で順次進めるべく、前回の監視機器
から次の監視機器へ処理を進める。逆に、判定結果が異
常であるならば、処理を処理ステップ106 へ移し、警報
出力手段25を起動する。以上が異常判定統括手段20の処
理フローである。次に、図８は、本発明によるしきい値
の設定処理フローを示したものである。図８において、
処理ステップ201, 202, 203 はしきい値設定情報入力手
段30で行う。

【００３４】しきい値設定情報入力手段30は、表示装置
13に図９（同図は給水ポンプ駆動タービンのしきい値設
定画面の例）のようなしきい値設定画面35を表示する
（処理ステップ201 ）とともに、定期データ記憶部27に
保存された振動分析データの使用期間の設定（処理ステ
ップ202 ）をし、異常検知しきい値の切り分けに使用す
るプロセスデータの分割区分毎に下限及び上限値を設定
（処理ステップ203 ）する手段である。

【００３５】図９において、35ａは、キーボード等の入
力装置で入力された定期データ記憶部27に保存された振
動分析データの使用期間を表示する領域であり、年月日
時分で入力する（処理ステップ202 ）。また、縦軸35ｂ
はキーボード等の入力装置で入力された監視機器の異常
検知しきい値を切り分けるプロセスデータ範囲を表示す
る領域であり、監視機器の停止状態から定格運転までに
おけるプロセスデータ範囲を１分割して、１つの分割に
対してプロセスデータの下限及び上限値を入力する（処
理ステップ203 ）。例えば、図９の例では分割範囲ｍに
対して、回転数の範囲ＲはＲ_o＜Ｒ≦Ｒ_pであることを
示している。また、横軸35ｃは、それぞれのプロセスデ
ータ範囲において、後述するしきい値設定手段29で設定
された各周波数帯域f1からfn成分に対応するピーク値及
び積分値のしきい値を表示する領域であり、上段がピー
ク値、下段が積分値を示している。図10及び図11は、周
波数帯域f1からfn成分の内、fn成分を例にして、ピーク
値及び積分値の設定状況を示した図である。次に図８に
おいて、処理ステップ204, 205, 206 は、しきい値設定
手段29で行う。

【００３６】しきい値設定手段29は、しきい値設定情報
入力手段30で設定された「定期データ記憶部27に保存さ
れた振動分析データの使用期間」と「異常検知しきい値
を切り分けるプロセスデータ範囲」の情報をもとに、定
期データ記憶部27から、まず使用期間に入る振動分析デ
ータを検索し（処理ステップ204 ）、次にそれらの検索
された指定使用期間内の振動分析データの中から、指定
されたプロセスデータ範囲に対応して振動分析データを
検索するとともに、検索後ピーク値及び積分値の最大値
を求め、（処理ステップ205 ）、さらに、前記ピーク値
及び積分値の最大値に係数値αを掛けた値を、異常検知
用しきい値として異常判定用しきい値記憶部28に設定
（処理ステップ206 ）するしきい値設定手段である。

【００３７】最後に、処理ステップ207 では、全ての監
視機械についてしきい値の設定処理を終了したか判断
し、終了していない場合には、次の監視機械のしきい値
の設定処理に移る。本処理は、しきい値設定情報入力手
段30で行う。以上の処理で設定された異常検知用しきい
値は、異常判定手段24の処理のところで使用されること
となる。

【００３８】尚、しきい値設定手段29で使用する係数値
αは、しきい値設定情報入力手段30において、しきい値
を設定する為の入力情報として、しきい値設定画面35に
表示領域を設けて良い。以上、本発明は、発電プラント
等に設置される回転機械の異常を振動から判定する監視
装置において、振動信号を処理して得られる振動分析デ
ータを定期データ記憶部に定期的に振動分析データを保
存する。

【００３９】保存された振動分析データに対して、しき
い値を作成する為に使用する振動分析データの期間範囲
としきい値を切替えるプロセス値を、しきい値設定情報
入力手段で入力する。

【００４０】しきい値設定手段によって、しきい値設定
情報入力手段で入力された使用する定期データ記憶部内
の振動分析データの期間範囲としきい値を切替えるプロ
セス値を満足する定期データ記憶部内の振動分析データ
の検索を行い、検索後最大値を求め、前記最大値に任意
の係数値を掛けた値を該当プロセス値に対応する異常検
知用しきい値として設定する。異常判定用しきい値記憶
部に格納された異常検知しきい値は異常判定手段の処理
の所で、異常検知しきい値として使用される。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、多数の回
転機械を監視する監視装置において、それぞれの異常検
知しきい値を作成する上で必要となる基本的な振動分析
データを定期的に保存し、それらの振動分析データを使
用して異常検知用しきい値を求め、容易に異常検知しき
い値として設定する手段を持たせた為、振動解析の非専
門家に於いても、回転機械の異常検知に必要なしきい値
を容易に求め、設定しうる監視装置の提供が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる回転機械の監視装置
の機能ブロック構成図

【図２】本発明の一実施例にかかる回転機械の監視装置
の構成図

【図３】収集データ記憶部の説明図

【図４】異常判定の為のスペクトル帯域の分割の説明図

【図５】異常判定用しきい値記憶部の説明図

【図６】異常判定統括処理手段の処理フローチャート

【図７】定期データ記憶部の説明図

【図８】本発明の一実施例にかかる異常検知しきい値の
設定フローチャート

【図９】異常検知しきい値設定画面の説明図

【図１０】ピークしきい値の設定説明図

【図１１】積分しきい値の設定説明図

【図１２】監視機械の系統説明図

【符号の説明】

１回転機械の監視装置２監視用計算機装置３補助記憶装置４主記憶装置５中央演算装置６入出力制御装置７プロセス制御装置８ＧＰ−ＩＢインタフェース装置９リレー装置 10 周波数分析装置 11 信号切換器 12 増幅器 13 表示装置 14 プロセス信号 15 デジタル信号 16 警報出力信号 17 ＧＰ−ＩＢ信号 18 振動信号 22 収集データ記憶部 27 定期データ記憶部 28 異常判定用しきい値記憶部 35 しきい値設定画面 36 ボイラ 37 ガス式空気予熱器 38 電気集塵器 39 誘引通風機 40 煙突 41 蒸気室空気予熱器 42 押込み通風機 43 排ガス混合通風機 44 排ガス系統 45 再循環ガス系統 46 燃焼用空気系統 47 高圧給水加熱器 48 給水ポンプ駆動タービン 49 給水ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｍ 7/00 Ｇ０５Ｂ 23/02 ３０２Ｎ 7208−3ＨＧ０５Ｄ 13/62 Ｆ 7361−3ＨＧ０８Ｂ 23/00 9177−5Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電プラント等に設置される回転機械の
異常を振動から判定する回転機械の監視装置において、振動信号を処理して得られる振動分析データを格納する
為の定期データ記憶部と、前記定期データ記憶部に定期的に振動分析データを保存
する定期データ保存手段と、しきい値を作成する為に使用する振動分析データの期間
範囲としきい値を切替えるプロセス値を入力するしきい
値設定情報入力手段と、前記しきい値設定情報入力手段で入力された使用する振
動分析データの期間範囲としきい値を切替えるプロセス
値を満足する定期データ記憶部内の振動分析データの検
索を行い、検索後最大値を求め、前記最大値に任意の係
数値を掛けた値を該当プロセス値に対応する異常検知用
しきい値として設定するしきい値設定手段とを有するこ
とを特徴とした回転機械の監視装置。
【請求項２】振動分析データとして、振動信号のスペ
クトル分析結果から求められる、あらかじめ設定された
各設定周波数帯域のピーク値及び積分値としたことを特
徴とする請求項１記載の回転機械の監視装置。
【請求項３】しきい値設定手段で使用する振動分析デ
ータの最大値に掛ける係数値をしきい値設定情報入力手
段で設定することを特徴とする請求項１記載の回転機械
の監視装置。