JPH10339663A - 回転装置の振動発生時に保護手段をトリガする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に作動する回転装置で、許容できないほ
どの振動が発生した場合に、保護手段をトリガする方法
を提供すること。 【解決手段】 上記課題は、高速に作動する回転装置
で、許容できないほどの振動が発生した場合に、保護手
段をトリガする方法であって、振動または振動によって
導出された値を、ローター支承部における測定パラメタ
として測定する方法において、第１の比較的長い時間イ
ンターバルｔ１内で、前記測定パラメタの測定データを
いくつか記録し、均一化関数により処理し、比較的長い
時間インターバルｔ１内にある第２の比較的短い時間イ
ンターバルｔ２内で、同じ測定パラメタの瞬時測定デー
タを記録し、比較的長い時間インターバルｔ１の処理し
た測定データと比較し、比較結果に応じて、相応する監
視信号をトリガすることを特徴とする方法により解決さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、許容できないほど
の振動が発生した場合に、高速に作動する回転装置で保
護手段をトリガする方法に関する。本発明では実質的に
振動または振動から導出される値を、ローター支承部に
おける測定パラメタとして測定する。

【０００２】

【従来の技術】許容できないほどの振動を発生しうる、
高速に作動する回転装置を保護するための公知の方法に
おいては、振動の振幅またはその最大値を、ほとんどの
場合にローター支承部の領域で測定し、警告手段または
非常手段に対する所定の閾値と比較している。この振動
は装置を破損することもあるため、動作状態を非常時に
はまたはあらかじめ計画的に監視信号を使用して変更し
なければならない。限界値を越えた場合には監視信号が
限界値に応じて発生される。監視信号は装置を、例えば
別の回転数に設定したり、または完全に遮断する。この
際に、測定位置は装置の種々異なる個所に設けることが
でき、得られた複数のデータは一緒に計算される。３つ
の測定データのうち、２つのデータのみを評価のために
使用してもよい。

【０００３】装置の固有特性により、また周囲条件が頻
繁に変化するため、前もって設けた限界値が不適当であ
り、誤った警告をトリガすることもある。このような誤
警告は、例えば非常時遮断に関係する場合は、運転再開
するためにひじょうに大きなコストを発生し、また他の
副次的コストを発生するため、これらをできるかぎり回
避しなければならない。とりわけこの限界値は、すでに
純粋に技術的に明確に設定することはできない。という
のは、この限界値は、所定の動作状態の持続時間、例え
ば起動状態の持続時間や、それに関係する暖気度その他
に依存して、はなはだしく変動するからである。このよ
うに変化する測定データをも考慮に入れることは、装置
を構成する上でも、処理の上でもひじょうにコストがか
かり、監視をできるかぎり簡単に形成することが目標と
なる。特に監視装置そのものも故障するので、監視装置
をフェールセーフのためないしは冗長的に設けなればな
らないからである。さらに振動に起因し、保護遮断を要
する障害のほとんどは突然発生する。そのためこのよう
な過渡的な動作状態において一時的に限界値を上昇させ
ることは、装置にとっては大きな危険を伴うこととにな
る。ターボ機構においてまさにこのようなフェーズで羽
根の破損が発生すると、この装置は遮断されず、場合に
よっては別の二次的な損傷が発生することにもなりう
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な欠点を回避し、装置の故障状態と、動作状態によって
変化する過程、例えば振動などとを高い信頼性で区別す
る方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
り、第１の比較的長い時間インターバルにおいて、この
測定パラメタの測定データを複数記録し、均一化関数に
より処理し、比較的長い時間インターバル内にある、第
２の比較的短いインターバルにおいて、同じ測定パラメ
タの瞬時測定データを記録し、比較的長い時間インター
バルの処理済み測定データと比較し、比較結果に応じて
これに相応する監視信号をトリガすることによって解決
される。

【０００６】本発明で特に有利であるのは、振動値に急
速な変化が現れると、保護操作介入が自動的にトリガさ
れる点である。この手段により、変化を数秒以内さらに
コンマ秒以内に検出することが可能である。保護操作介
入自体は段階的に行うことができ、到達した限界値レベ
ルに応じて、次第次第に作用の強まる操作介入がトリガ
される。例えばまず警告を発し、その後にプロセス専用
の操作介入、動力低下、そして最後に非常遮断が続く。
本発明では、長時間に及ぶトレンドを検出したり、振動
振幅に対する絶対的な限界値を設定することを目的とし
ていないが、このような手段を本発明と組み合わせても
有利である。上に述べた限界値は、従来よりもいくらか
高く設定してもよい。これにより事情によっては不要な
保護トリガを回避することができる。

【０００７】別の特徴および有利な点は、従属請求項お
よび実施例に記載されている。

【０００８】

【実施例】高速に作動する回転装置、例えばガスタービ
ンまたは蒸気タービン、ターボコンプレッサー、ポンプ
などでは、ローターの振動つまりバイブレーションは、
支承部を介して、装置全体に広がることがある。このよ
うな振動またはそれから導出または計算される値は、装
置を監視するために有利には例えばローター支承部にお
いて測定パラメタとして検出される。

【０００９】所定の測定パラメタに対して、第１の比較
的長い時間インターバルｔ１では、この測定バラメタの
測定データを複数記録し、均一化関数によって処理す
る。第２の比較的短い時間インターバルｔ２では、 同
じ測定パラメタの瞬時測定データを記録する。この場合
に、この比較的短い時間インターバルで１回だけ測定を
行い、この測定結果を、比較的長い時間インターバルの
処理済み測定データと比較してもよい。当然のことなが
ら、この比較的短い時間インターバルにおいて、測定パ
ラメタを複数測定して処理し、処理したデータとして、
比較的長い時間インターバルにおける処理済みデータと
比較することもできる。この際に比較の代わりに、差分
形成を行い、この差分値と限界値を比較してもよい。比
較結果に応じて、これに相応した監視信号をトリガす
る。この監視信号は、非常遮断信号とすることも、別の
動作状態へ移行するために単に回転数を減少するための
信号などとすることもできる。２つの時間インターバル
ｔ１，ｔ２は通常の場合は重なり合い、最後の測定値読
み取りで終了する。この２つの測定インターバルの時間
的な間隔もまた装置の状態とそのプロセス経過に適合さ
せる。多くの場合には、第２の時間インターバルｔ２
は、プロセスと監視に依存して第１の時間インターバル
ｔ１よりも格段短く選択される。その理由は、ターボ装
置における羽根の亀裂または羽根の破損などのように、
突然に発生する故障の場合をとくに検出する必要がある
からである。コンマ秒しか継続しない、比較的短い時間
インターバルｔ２では、通常は測定値読み取りは１回だ
け行う。これに反して第１の時間インターバルｔ１は、
数秒から数分のオーダーである。また均一化関数とし
て、算術的な手段、幾何的な手段、または重み付けされ
た手段、２次またはより高次のモーメントを使用すると
同様に有利である。しかし、監視すべき装置の経過を計
算する数式ならば他のものを使用してもよいことも明ら
かである。

【００１０】この新しい方法を、例えば定置のガスター
ビンで使用することは有利である。その理由は、この方
法は一方ではそれぞれの通常の動作状態に自動的に適合
し、また他方で装置の瞬時の通常の動作状態を考慮して
いない場合よりも、格段に狭い限界値を設定することが
できるからである。さらにこの限界値は、一時的なロー
ターの不平衡とは無関係である。これにより例えば起動
フェーズの運転中など、各々の動作状態を考慮するため
の大規模な装置を省略することも可能である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速に作動する回転装置で許容できない
   ほどの振動が発生した場合に、保護手段をトリガする方
   法であって、 実質的に振動または振動から導出される値を、ローター
   支承部における測定パラメタとして測定する方法におい
   て、 第１の比較的長い時間インターバル（ｔ１）内で、前記
   測定パラメタの測定データを複数記録し、均一化関数に
   より処理し、 比較的長い時間インターバル（ｔ１）内にある第２の比
   較的短い時間インターバル（ｔ２）内で、前記測定パラ
   メタの瞬時測定データを記録し、比較的長い時間インタ
   ーバル（ｔ１）の処理済み測定データと比較し、比較結
   果に応じて、相応する監視信号をトリガすることを特徴
   とする保護手段トリガ方法。
2. 【請求項２】 比較的短い時間インターバル（ｔ２）の
   瞬時測定データをそれぞれ、比較的長い時間インターバ
   ル（ｔ１）の処理済み測定データと比較するか、または
   差を形成する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 比較的短い時間インターバル（ｔ２）の
   瞬時測定データを、均一化関数によって同様に処理し、 処理した結果を、比較的長い時間インターバル（ｔ１）
   の処理済み測定データと比較するか、または差を形成す
   る請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 ２つの時間インターバル（ｔ１，ｔ２）
   は、連続しているかまたは重なっている請求項１から３
   までのいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 ２つの時間インターバル（ｔ１，ｔ２）
   は同時に終了する請求項１から３までのいずれか１項に
   記載の方法。
6. 【請求項６】 比較的短い時間インターバル（ｔ２）内
   では、１回だけ測定読み取りを行う請求項１から５まで
   のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 比較的長い第１の時間インターバル（ｔ
   １）は、数秒から数分までのオーダーで持続する請求項
   ６に記載の方法。
8. 【請求項８】 均一化関数として、算術的な手段、また
   は幾何的な手段、または重み付けされた手段、２次また
   はより高次のモーメントなどを使用する請求項１から７
   までのいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 監視信号として非常遮断信号を発生する
   請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。