JPH06317461A - タービン振動監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は振動検出器から出力される振動速度
信号の波形などが歪んだ場合でも、誤動作しないように
し、これによって測定精度を大幅に向上させる。 【構成】 断線検出回路７によって電圧と電流とを生成
して振動検出器１を駆動するとともに、前記振動検出器
１から出力される振動速度信号の直流分および交流分と
に基づいて波形歪みに起因する直流分の変動を補償しな
がら前記振動検出器１のコイル３が断線しているかどう
かを判定する。

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振動を
測定するタービン振動監視システムに係わり、特にター
ビン発電機の振動を検出する振動検出器の断線を確実に
検出するタービン振動監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】タービン発電機では、蒸気によってター
ビンを高速回転させ、このタービンに接続された発電機
を回転させて発電を行なっている。

【０００３】そして、タービンを定格回転まで上昇させ
るとき、まずターニング（タービンを低速で回転させな
がら、運転を行なってロータの一時的な曲がり（偏心
量）を小さくすること）を行ない、この後各軸受台の振
動監視を行ないながらタービンを定格回転数まで上昇さ
せる。

【０００４】この場合、振動監視のために行われる振動
測定には、タービンの機械的な振動を検出して振動速度
信号を生成する振動検出器（例えば、動電形検出器な
ど）と、この振動検出器から出力される振動速度信号を
取り込んで変位に比例した振動振幅信号（電気信号）に
変換して警報回路やトリップ回路などに出力する振動サ
ーキットボードとを組み合わせたタービン振動監視シス
テムを使用してタービンの振動を監視することが多い。

【０００５】このように、タービンの振動測定はタービ
ン監視上、重要な監視項目となっているため、振動検出
器に断線などの異常が発生したとき、これを早期に検出
してこれに対処しなければならない。

【０００６】図２はこのような振動検出器の断線検出機
能を持つ、タービン振動監視システムの一例を示す回路
図である。

【０００７】この図に示すタービン振動監視システムは
監視対象となるタービンに取り付けられる振動検出器１
０１と、この振動検出器１０１の出力を処理する振動サ
ーキットボード１０２とを備えており、振動サーキット
ボード１０２によって振動検出器１０１の断線有無を検
出しながら、前記振動検出器１０１によってタービンの
機械的な振動を電気信号に変換し、これを前記振動サー
キットボード１０２によって信号処理して前記タービン
の振動の大きさを示す検出信号を生成し、これを外部に
出力する。

【０００８】前記振動検出器１０１はタービンの振動を
検出して交流信号を生成するコイル１０３を備えてお
り、前記振動サーキットボード１０２の電源端子１０４
から供給される電圧および電流に基づいてタービンの機
械的な振動を検出して振動速度信号を生成し、これを前
記振動サーキットボード１０２の入力端子１０５に供給
する。

【０００９】振動サーキットボード１０２は振動検出回
路１０６と、断線検出回路１０７とを備えており、断線
検出回路１０７によって前記振動検出器１０１に電圧と
電流とを供給してこれを駆動しながら、振動検出回路１
０６によって前記振動検出器１０１から出力される振動
速度信号を取り込むとともに、信号処理を行なって前記
タービンの振動値を示す直流信号（検出信号）を生成
し、これを外部に出力する。そして、前記振動検出器１
０１のコイル１０３が断線したとき、断線検出回路１０
７によってこれを検出して前記検出信号が外部に出力さ
れるのを禁止する。

【００１０】振動検出回路１０６は前記入力端子１０５
をプルダウンする抵抗１１０および演算増幅器１１１と
２つの抵抗１１２、１１３とによって構成され、前記入
力端子１０５に入力された振動速度信号を取り込んで増
幅する増幅回路１１４と、この増幅回路１１４から出力
される振動速度信号の直流分をカットして交流成分を抽
出するコンデンサ１１５と、このコンデンサ１１５によ
って抽出された交流成分信号中の地震波成分をカットす
る地震波カットフィルタ回路１１６と、この地震波カッ
トフィルタ回路１１６から出力される交流信号を整流し
て前記タービンの振動の大きさを示す検出信号を生成す
る整流回路１１７とを備えている。

【００１１】そして、前記振動検出器１０１から出力さ
れる振動速度信号を取込み、これを増幅した後、直流分
および地震波成分をカットして整流し、この整流動作に
よって得られた検出信号を外部に設けられた警報回路や
トリップ回路などに出力する。

【００１２】また、断線検出回路１０７は３つの抵抗１
２０、１２１、１２２によって構成され、電源電圧を分
圧して前記振動検出器１０１に電圧と電流とを供給する
とともに、基準電圧を生成する基準電圧生成回路１２３
と、抵抗１２４およびコンデンサ１２５、演算増幅器１
２６によって構成され、前記入力端子１０５に入力され
る振動速度信号を取り込んでインピーダンス変換を行な
うインピーダンス変換回路１２７と、３つの抵抗１２
８、１２９、１３０およびコンデンサ１３１、演算増幅
器１３２によって構成され前記基準電圧生成回路１２３
から出力される基準電圧と前記インピーダンス変換回路
１２７から出力される振動速度信号との差電圧を積分し
て積分信号を生成する積分回路１３３と、４つの抵抗１
３４、１３５、１３６、１３７および演算増幅器１３
８、ダイオード１３９によって構成され、前記積分回路
１３３から出力される積分信号の値が予め設定されてい
る値以下になったとき、これを検出して断線検出信号
（接地電圧信号）を生成する比較回路１４０と、この比
較回路１４０から断線検出信号が出力されたとき、前記
整流回路１１７の出力端子を接地してこの整流回路１１
７から検出信号が出力されないようにするＦＥＴ１４１
とを備えている。

【００１３】そして、基準電圧生成回路１２３によって
電圧と電流とを生成して前記振動検出器１０１を駆動す
るとともに、インピーダンス変換回路１２７によって前
記振動検出器１０１から出力される振動速度信号のイン
ピーダンスを変換しながら、積分回路１３３によって前
記基準電圧生成回路１２３から出力される基準電圧と前
記インピーダンス変換回路１３３から出力される振動速
度信号との差を積分してマイナス電源電圧またはプラス
電源電圧となるまでこれを積分して積分信号を生成す
る。

【００１４】さらに、比較回路１４０によって前記積分
回路１３３から出力される積分信号の値が予め設定され
ている電圧より高いとき、演算増幅器１３８からマイナ
ス電源電圧を出力し、これよってダイオード１３９を導
通させてＦＥＴ１４１をカットオフ状態にし、この状態
で前記積分信号の値が予め設定されている電圧より低く
なったとき、演算増幅器１３８からプラス電源電圧を出
力し、これによってダイオード１３９を逆バイアスして
断線検出信号（接地電圧信号）を生成し、ＦＥＴ１４１
を導通させる。

【００１５】この結果、前記振動検出器１０１のコイル
１０３が断線して前記入力端子１０５に直流成分を含む
振動速度信号が供給されなくなったとき、ＦＥＴ１４１
が導通状態にされて、整流回路１１７から検出信号が出
力されないようにされる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のタービン振動監視システムにおいては、振動検
出器１０１に微少電流を流しながら、積分回路１３３に
よって前記振動検出器１０１から出力される振動速度信
号の値と、基準電圧の値との差電圧を予め設定されてい
る時定数で積分し、この積分動作によって得られる積分
信号の値がプラス電源電圧からマイナス電源電圧に変化
し、これが予め設定されている電圧より低くなったと
き、比較回路１４０によってこれを検出して前記振動検
出器１０１のコイル１０３が断線したことを示す断線検
出信号を生成し、ＦＥＴ１４１を導通させるようにして
いるので、何らかの原因によって前記振動検出器１０１
から出力される振動速度信号の波形が歪んだとき、振動
検出器１０１のコイル１０３が断線していないにもかか
わらず、積分回路１３３から出力される積分信号の値が
プラス電源電圧からマイナス電源電圧に変化してＦＥＴ
１４１が導通状態になってしまうことがあった。

【００１７】本発明は上記の事情に鑑み、振動検出器か
ら出力される振動速度信号の波形などが歪んだ場合で
も、誤動作しないようにし、これによって測定精度を大
幅に向上させることができるタービン振動監視システム
を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、タービンの振動を測定する振動検出器の
断線を検出する断線検出回路を有するタービン振動監視
システムにおいて、微少電流によって駆動される前記振
動検出器から出力される直流電圧を抽出する直流分抽出
回路と、前記振動検出器の交流成分を抽出して直流電圧
を生成する全波整流回路と、この全波整流回路から出力
される直流電圧と前記直流分抽出回路から出力される直
流電圧とを加算する加算回路と、この加算回路から出力
される直流電圧を積分して積分信号を生成する積分回路
と、この積分回路から出力される積分信号の値が予め設
定されている断線条件を満たしているとき、前記振動検
出器が断線していることを示す断線検出信号を生成する
比較回路とを備えたことを特徴としている。

【００１９】

【作用】上記の構成において、直流分抽出回路によって
振動検出器から出力される直流電圧が抽出されるととも
に、全波整流回路によって前記振動検出器の交流成分が
抽出されて直流電圧が生成される。そして、加算回路に
よって前記全波整流回路から出力される直流電圧と前記
直流分抽出回路から出力される直流電圧とが加算される
とともに、積分回路によって前記加算回路から出力され
る直流電圧が積分されて積分信号が生成された後、前記
積分回路から出力される積分信号の値が予め設定されて
いる断線条件を満たしているとき、比較回路によって前
記振動検出器が断線していることを示す断線検出信号が
生成される。

【００２０】

【実施例】図１は本発明によるタービン振動監視システ
ムの一実施例を示すブロック図である。

【００２１】この図に示すタービン振動監視システムは
監視対象となるタービンに取り付けられる振動検出器１
と、この振動検出器１の出力を処理する振動サーキット
ボード２とを備えており、振動サーキットボード２によ
って振動検出器１の断線有無を監視しながら、前記振動
検出器１によってタービンの機械的な振動を電気信号に
変換するとともに、これを前記振動サーキットボード２
によって信号処理して前記タービンの振動の大きさを示
す検出信号を生成し、これを外部に出力する。

【００２２】前記振動検出器１はタービンの振動を検出
して交流信号を生成するコイル３を備えており、前記振
動サーキットボード２の電源端子４から供給される電圧
および電流に基づいてタービンの機械的な振動を検出し
て振動速度信号を生成し、これを前記振動サーキットボ
ード２の入力端子５に供給する。

【００２３】振動サーキットボード２は振動検出回路６
と、断線検出回路７とを備えており、断線検出回路７に
よって前記振動検出器１に電圧と電流とを供給してこれ
を駆動しながら、振動検出回路６によって前記振動検出
器１から出力される振動速度信号を取り込むとともに、
信号処理を行なって前記タービンの振動値を示す直流信
号（検出信号）を生成し、これを外部に出力する。そし
て、前記振動検出器１のコイル３が断線したとき、断線
検出回路６によってこれを検出して前記検出信号が外部
に出力されるのを禁止する。

【００２４】振動検出回路６は前記入力端子５をプルダ
ウンする抵抗８および演算増幅器９、２つの抵抗１０、
１１によって構成され、前記入力端子５に入力された振
動速度信号を取り込んで増幅する増幅回路１２と、この
増幅回路１２から出力される振動速度信号の直流分をカ
ットして交流成分を抽出するコンデンサ１３と、このコ
ンデンサ１３によって抽出された交流成分信号中の地震
波成分をカットする地震波カットフィルタ回路１４と、
この地震波カットフィルタ回路１４から出力される交流
信号を整流して前記タービンの振動の大きさを示す検出
信号を生成する整流回路１５とを備えている。

【００２５】そして、前記振動検出器１から出力される
振動速度信号を取込み、これを増幅した後、直流分およ
び地震波成分をカットして整流し、この整流動作によっ
て得られた検出信号を外部に設けられた警報回路やトリ
ップ回路などに出力する。

【００２６】また、断線検出回路７は基準電圧生成回路
１６と、インピーダンス変換回路１７と、全波整流回路
１８と、加算回路１９と、積分回路２０と、比較回路２
１と、ＦＥＴ２２とを備えており、電圧と電流とを生成
して前記振動検出器１を駆動するとともに、前記振動検
出器１から出力される振動速度信号の直流分および交流
分とに基づいて波形歪みに起因する直流分の変動を補償
しながら前記振動検出器１のコイル３が断線しているか
どうかを判定し、前記コイル３が断線しているとき、こ
れを検出して前記整流回路１５の出力端子を接地して検
出信号が出力されないようにする。

【００２７】基準電圧生成回路１６は電源ラインと接地
点との間に接続される３つの分圧用の抵抗２３、２４、
２５を備えており、電源電圧を分圧して前記振動検出器
１に電圧と電流とを供給するとともに、基準電圧を生成
してこれを積分回路２０に供給する。

【００２８】また、インピーダンス変換回路１７は予め
設定されている時定数で入力信号の直流成分を抽出する
抵抗２６およびコンデンサ２７と、これら抵抗２６およ
びコンデンサ２７によって抽出された直流成分を増幅率
“１”で増幅する演算増幅器２８とを備えており、前記
入力端子５に入力される振動速度信号を取り込み、この
振動速度信号の直流成分を抽出しながら、バッファリン
グし、これによってインピーダンス変換を行ない、この
変換処理によって前記振動速度信号の直流分を示す信号
を生成してこれを加算回路１９に供給する。

【００２９】また、全波整流回路１８はブリッジ接続さ
れるダイオードなどによって構成されており、前記コン
デンサ１３から出力される振動速度信号（直流分をカッ
トされた振動速度信号）を取り込むとともに、これを全
波整流して信号を生成し、これを加算回路１９に供給す
る。

【００３０】加算回路１９は前記全波整流回路１８から
出力される信号と、前記インピーダンス変換回路１７か
ら出力される振動速度信号の直流分とを加算して信号波
形補償済みの振動速度信号を生成し、これを積分回路２
０に供給する。

【００３１】積分回路２０は２入力型の演算増幅器２９
と、前記基準電圧生成回路１６から出力される基準電圧
を前記演算増幅器２９の反転入力端子に導く抵抗３０
と、前記演算増幅器２９の出力端子と接地点との間に接
続される２つの抵抗３１、３２と、これらの抵抗３１、
３２によって分圧された電圧を前記演算増幅器２９の反
転入力端子に帰還する積分用のコンデンサ３３とを備え
ており、前記基準電圧生成回路１６から出力される基準
電圧と前記加算回路１９から出力される振動速度信号と
の差電圧を積分して積分信号を生成し、これを比較回路
２１に供給する。

【００３２】比較回路２１は２入力型の演算増幅器３４
と、前記積分回路２０から出力される積分信号を前記演
算増幅器３４の反転入力端子に導く抵抗３５と、前記演
算増幅器３４の出力端子と接地点との間に接続され、前
記演算増幅器３４から出力される電圧を分圧して前記演
算増幅器３４の非反転入力端子に帰還する２つの抵抗３
６、３７と、前記演算増幅器３４から出力される電圧が
接地電圧以下になったときに導通するダイオード３８
と、このダイオード３８のアノード側をプルダウンする
抵抗３９とを備えており、前記積分回路２０から出力さ
れる積分信号の値が予め設定されている値以下になった
とき、これを検出して断線検出信号（接地電圧信号）を
生成し、これを前記ＦＥＴ２２のゲートに供給する。

【００３３】ＦＥＴ２２は前記比較回路２１から断線検
出信号が出力されたとき、前記整流回路１５の出力を接
地してこの整流回路１５から検出信号が出力されないよ
うにする。

【００３４】次に、図１に示す回路図を参照しながら、
この実施例の断線検出動作を説明する。

【００３５】まず、電源が投入されれば、断線検出回路
７の基準電圧生成回路１６によって電圧と電流とを生成
して前記振動検出器１が駆動されるとともに、インピー
ダンス変換回路１７によって前記振動検出器１から出力
される振動速度信号のインピーダンスが変換された後、
加算回路１９に供給される。

【００３６】また、この動作と並行して、断線検出回路
７の全波整流回路１８によって振動検出回路６の演算増
幅器９から出力され、コンデンサ１３によって直流分が
カットされた振動速度信号が取り込まれて整流され、こ
の整流動作によって得られた信号が加算回路１９に供給
される。

【００３７】そして、加算回路１９によって前記インピ
ーダンス変換回路１７から出力される振動速度信号の直
流分と前記全波整流回路１８から出力される信号とが加
算されて前記振動速度信号の直流分の値が補償された
後、積分回路２０によって前記基準電圧生成回路１６か
ら出力される基準電圧と前記加算回路１９から出力され
る振動速度信号の直流分との差が積分されてマイナス電
源電圧またはプラス電源電圧となるまでこれが積分され
て積分信号が生成される。

【００３８】次いで、比較回路２１によって前記積分回
路２０から出力される積分信号の値が予め設定されてい
る電圧より高いとき、演算増幅器３４からマイナス電源
電圧が出力され、これよってダイオード３８が導通状態
にされてＦＥＴ２２がカットオフ状態にされる。

【００３９】そして、この状態で、前記振動検出器１の
コイル３が断線して前記入力端子５に直流成分を含む振
動速度信号が供給されなくなり、前記積分信号の値が予
め設定されている電圧より低くなったとき、演算増幅器
３４からプラス電源電圧が出力され、これによってダイ
オード３８が逆バイアスされて断線検出信号（接地電圧
信号）が生成される。

【００４０】この結果、ＦＥＴ２２が導通状態にされ
て、整流回路１５から検出信号が出力されるが禁止され
る。

【００４１】このようにこの実施例においては、断線検
出回路７によって電圧と電流とを生成して前記振動検出
器１を駆動するとともに、前記振動検出器１から出力さ
れる振動速度信号の直流分および交流分とに基づいて波
形歪みに起因する直流分の変動を補償しながら前記振動
検出器１のコイル３が断線しているかどうかを判定する
ようにしたので、振動検出器１から出力される振動速度
信号の波形などが歪んだ場合でも、誤動作しないように
し、これによって測定精度を大幅に向上させることがで
きる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動検出器から出力される振動速度信号の波形などが歪ん
だ場合でも、誤動作しないようにし、これによって測定
精度を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるタービン振動監視システムの一実
施例を示す回路図である。

【図２】従来から知られているタービン振動監視システ
ムの一例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 振動検出器 ２ 振動サーキットボード ６ 振動検出回路 ７ 断線検出回路 １２ 増幅回路 １３ コンデンサ １４ 地震波カットフィルタ回路 １５ 整流回路 １６ 基準電圧生成回路 １７ インピーダンス変換回路（直流分抽出回路） １８ 全波整流回路 １９ 加算回路 ２０ 積分回路 ２１ 比較回路 ２２ ＦＥＴ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンの振動を測定する振動検出器の
   断線を検出する断線検出回路を有するタービン振動監視
   システムにおいて、 微少電流によって駆動される前記振動検出器から出力さ
   れる直流電圧を抽出する直流分抽出回路と、 前記振動検出器の交流成分を抽出して直流電圧を生成す
   る全波整流回路と、 この全波整流回路から出力される直流電圧と前記直流分
   抽出回路から出力される直流電圧とを加算する加算回路
   と、 この加算回路から出力される直流電圧を積分して積分信
   号を生成する積分回路と、 この積分回路から出力される積分信号の値が予め設定さ
   れている断線条件を満たしているとき、前記振動検出器
   が断線していることを示す断線検出信号を生成する比較
   回路と、 を備えたことを特徴とするタービン振動監視システム。