JPH11324725A - ガスタービン異常監視装置 - Google Patents
ガスタービン異常監視装置Info
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- JPH11324725A JPH11324725A JP13695998A JP13695998A JPH11324725A JP H11324725 A JPH11324725 A JP H11324725A JP 13695998 A JP13695998 A JP 13695998A JP 13695998 A JP13695998 A JP 13695998A JP H11324725 A JPH11324725 A JP H11324725A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ガスタービンの燃焼振動現象の異常事態を比較
的初期の徴候段階から正確に把握し、より健全性を重視
した監視を実施する。 【解決手段】ガスタービン異常監視装置１０は、ガスタ
ービンＴＧの燃焼器ＣＤに設置された圧力変動センサ１
からの検出信号Ｓ１０をデジタルデータＳ１１に変換し
て受けるＡ／Ｄ変換装置１１と、そのデジタルデータＳ
１１をその周波数成分に分解して解析する周波数解析装
置１２と、ガスタービン発電機出力及びその燃料供給量
で規定されるパラメータに基づいて監視対象の周波数成
分に関する基準データＳ１３を可変設定する判定条件設
定部１３と、その基準データＳ１３に基づいて周波数成
分の解析データＳ１２から燃焼振動現象に起因する周波
数成分を抽出し、その周波数成分の振幅値と監視対象の
周波数成分に関するデータの正常時の振幅値との比較に
よりガスタービンの燃焼振動状態を判定する判定処理部
１４と、この判定結果に関するデータＳ１４を表示する
結果表示部１５とを備える。
的初期の徴候段階から正確に把握し、より健全性を重視
した監視を実施する。 【解決手段】ガスタービン異常監視装置１０は、ガスタ
ービンＴＧの燃焼器ＣＤに設置された圧力変動センサ１
からの検出信号Ｓ１０をデジタルデータＳ１１に変換し
て受けるＡ／Ｄ変換装置１１と、そのデジタルデータＳ
１１をその周波数成分に分解して解析する周波数解析装
置１２と、ガスタービン発電機出力及びその燃料供給量
で規定されるパラメータに基づいて監視対象の周波数成
分に関する基準データＳ１３を可変設定する判定条件設
定部１３と、その基準データＳ１３に基づいて周波数成
分の解析データＳ１２から燃焼振動現象に起因する周波
数成分を抽出し、その周波数成分の振幅値と監視対象の
周波数成分に関するデータの正常時の振幅値との比較に
よりガスタービンの燃焼振動状態を判定する判定処理部
１４と、この判定結果に関するデータＳ１４を表示する
結果表示部１５とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発電プラントで
使用されるガスタービン異常監視装置にかかり、とくに
ガスタービンの燃焼異常現象やそのロータの振動異常現
象を比較的早期に発見可能な信号処理およびデータ解析
の工夫に関する。
使用されるガスタービン異常監視装置にかかり、とくに
ガスタービンの燃焼異常現象やそのロータの振動異常現
象を比較的早期に発見可能な信号処理およびデータ解析
の工夫に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のエネルギー資源の枯渇化やその利
用による環境問題を背景にして、とくに発電プラントで
はエネルギーの有効利用が要請され、いわゆるコンバイ
ンドサイクルプラントが増えてきている。この種のプラ
ントでも一般の発電プラントと同様に電力を安定に供給
する必要があり、より一層の安定運用と信頼性の高い運
転の実現が重要なテーマとなっている。
用による環境問題を背景にして、とくに発電プラントで
はエネルギーの有効利用が要請され、いわゆるコンバイ
ンドサイクルプラントが増えてきている。この種のプラ
ントでも一般の発電プラントと同様に電力を安定に供給
する必要があり、より一層の安定運用と信頼性の高い運
転の実現が重要なテーマとなっている。
【０００３】しかしながら、コンバインドサイクルプラ
ントでは、その事業化に際しては構成機器の中で最も重
要とされるガスタービンがこれよりも長年使用されてき
た蒸気タービンに比べて実績が少なく、特にガス温度等
の各種プロセス値や振動の監視が十分ではない。
ントでは、その事業化に際しては構成機器の中で最も重
要とされるガスタービンがこれよりも長年使用されてき
た蒸気タービンに比べて実績が少なく、特にガス温度等
の各種プロセス値や振動の監視が十分ではない。
【０００４】そこで、事業用ガスタービンについては、
その構成機器の中で最も高温で過酷な条件で運用されて
いる燃焼器の排ガス温度の異常やロータ振動の異常現象
を検出して監視する方法が提案されている（例えば、特
開平６−１９３８６６号及び特開平９−８８６２９号参
照）。
その構成機器の中で最も高温で過酷な条件で運用されて
いる燃焼器の排ガス温度の異常やロータ振動の異常現象
を検出して監視する方法が提案されている（例えば、特
開平６−１９３８６６号及び特開平９−８８６２９号参
照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来例のガス
タービン監視方法では、排ガス温度の異常現象やロータ
振動の増大等の事態をその発生後に検出する構成であっ
たため、これを検出後に直ちに装置を停止させなければ
ならず、このことは複雑でかつ過酷な条件下で運用され
るガスタービンにとっては好ましいものではない。この
点で前述の安定運用の要請に反するといった問題があっ
た。
タービン監視方法では、排ガス温度の異常現象やロータ
振動の増大等の事態をその発生後に検出する構成であっ
たため、これを検出後に直ちに装置を停止させなければ
ならず、このことは複雑でかつ過酷な条件下で運用され
るガスタービンにとっては好ましいものではない。この
点で前述の安定運用の要請に反するといった問題があっ
た。
【０００６】この発明は、このような従来の問題を改善
するもので、ガスタービンの燃焼振動現象の異常事態を
比較的初期の徴候段階から正確に把握し、健全性をより
重視した監視を実施できるガスタービン異常監視装置を
提供することを目的とする。
するもので、ガスタービンの燃焼振動現象の異常事態を
比較的初期の徴候段階から正確に把握し、健全性をより
重視した監視を実施できるガスタービン異常監視装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、ガスタービン燃焼器の圧力変動を圧カ
センサにより検出し、これをＡ／Ｄ変換して周波数解析
を施した後、判定処理部で異常判定を行う際に、燃焼ガ
スの性状、負荷等の運転状態を表すパラメータによって
監視対象の周波数帯域を複数に可変設定し、その各周波
数帯域毎に正常時の振幅値を使い分けることが有効であ
る知見を得た。加えて、同様の異常判定手法で用いる燃
焼器内の圧力検出手段として、圧力センサのほか、ガス
タービンのロータ振動を検出する軸受振動センサまたは
燃焼器外筒の固体伝搬音を検出する音響センサも十分に
適用できることも分かった。
に、本発明者は、ガスタービン燃焼器の圧力変動を圧カ
センサにより検出し、これをＡ／Ｄ変換して周波数解析
を施した後、判定処理部で異常判定を行う際に、燃焼ガ
スの性状、負荷等の運転状態を表すパラメータによって
監視対象の周波数帯域を複数に可変設定し、その各周波
数帯域毎に正常時の振幅値を使い分けることが有効であ
る知見を得た。加えて、同様の異常判定手法で用いる燃
焼器内の圧力検出手段として、圧力センサのほか、ガス
タービンのロータ振動を検出する軸受振動センサまたは
燃焼器外筒の固体伝搬音を検出する音響センサも十分に
適用できることも分かった。
【０００８】この発明は、以上の知見により完成された
ものであり、ガスタービンの燃焼振動現象を監視するデ
ータとして、そのガスタービンに設置されたセンサから
の検出信号を受ける信号入力手段と、この信号入力手段
により入力された検出信号をその周波数成分に分解して
解析する周波数解析手段と、前記ガスタービンの発電機
出力及びその燃料供給量で規定されるパラメータに基づ
いて前記検出信号における監視対象の周波数成分に関す
るデータを可変設定するデータ設定手段と、このデータ
設定手段による周波数成分に関するデータに基づいて前
記検出信号の周波数成分から前記燃焼振動現象に起因す
る周波数成分を抽出し且つその周波数成分と前記監視対
象の周波数成分に関するデータの正常時の振幅値との比
較により前記ガスタービンの燃焼振動状態を判定する判
定処理手段と、この判定処理手段による判定結果に関す
るデータを出力する出力手段とを備えたことを特徴とす
る。
ものであり、ガスタービンの燃焼振動現象を監視するデ
ータとして、そのガスタービンに設置されたセンサから
の検出信号を受ける信号入力手段と、この信号入力手段
により入力された検出信号をその周波数成分に分解して
解析する周波数解析手段と、前記ガスタービンの発電機
出力及びその燃料供給量で規定されるパラメータに基づ
いて前記検出信号における監視対象の周波数成分に関す
るデータを可変設定するデータ設定手段と、このデータ
設定手段による周波数成分に関するデータに基づいて前
記検出信号の周波数成分から前記燃焼振動現象に起因す
る周波数成分を抽出し且つその周波数成分と前記監視対
象の周波数成分に関するデータの正常時の振幅値との比
較により前記ガスタービンの燃焼振動状態を判定する判
定処理手段と、この判定処理手段による判定結果に関す
るデータを出力する出力手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記信号入力手段は、前記ガスタービン
の燃焼器に設置された圧力変動センサからの検出信号を
受ける手段であることを特徴とする。
発明において、前記信号入力手段は、前記ガスタービン
の燃焼器に設置された圧力変動センサからの検出信号を
受ける手段であることを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記信号入力手段は、前記ガスタービン
のロータ軸受部あるいはその近傍に配置されたロータ振
動センサからの検出信号を受ける手段であることを特徴
とする。
発明において、前記信号入力手段は、前記ガスタービン
のロータ軸受部あるいはその近傍に配置されたロータ振
動センサからの検出信号を受ける手段であることを特徴
とする。
【００１１】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記信号入力手段は、前記ガスタービン
の燃焼器缶の外筒部に設置された固体伝搬音検出用の音
響センサからの検出信号を受ける手段であることを特徴
とする。
発明において、前記信号入力手段は、前記ガスタービン
の燃焼器缶の外筒部に設置された固体伝搬音検出用の音
響センサからの検出信号を受ける手段であることを特徴
とする。
【００１２】請求項５記載の発明では、請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の発明において、前記データ設定
手段は、前記監視対象の周波数成分に関するデータの振
動周波数をヘルムホルツの振動式に基づいて算出する手
段を備えたことを特徴とする。
のいずれか１項に記載の発明において、前記データ設定
手段は、前記監視対象の周波数成分に関するデータの振
動周波数をヘルムホルツの振動式に基づいて算出する手
段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるガスター
ビン異常監視装置の実施の形態を図面を参照して説明す
る。
ビン異常監視装置の実施の形態を図面を参照して説明す
る。
【００１４】（第１の実施の形態）図１に示すガスター
ビン異常監視装置１０は、ガスタービン設備ＧＴ（図中
の符号ＲＴはロータを示す）における複数の燃焼器ＣＤ
…ＣＤ内の燃焼振動現象を圧力変動として監視するもの
である。具体的に、この異常監視装置１０は複数の燃焼
器ＣＤ…ＣＤに個別に取り付けられた複数の圧カセンサ
１…１からの圧力変動を反映したアナログ検出信号Ｓ１
０…Ｓ１０をデジタルデータＳ１１…Ｓ１１に変換して
サンプリングするＡ／Ｄ変換装置１１、その出力側に接
続される周波数解析装置１２、判定条件設定部１３、判
定処理部１４、及び判定結果をオペレータが確認するた
めのディスプレイ等の結果表示部１５を備えている。
ビン異常監視装置１０は、ガスタービン設備ＧＴ（図中
の符号ＲＴはロータを示す）における複数の燃焼器ＣＤ
…ＣＤ内の燃焼振動現象を圧力変動として監視するもの
である。具体的に、この異常監視装置１０は複数の燃焼
器ＣＤ…ＣＤに個別に取り付けられた複数の圧カセンサ
１…１からの圧力変動を反映したアナログ検出信号Ｓ１
０…Ｓ１０をデジタルデータＳ１１…Ｓ１１に変換して
サンプリングするＡ／Ｄ変換装置１１、その出力側に接
続される周波数解析装置１２、判定条件設定部１３、判
定処理部１４、及び判定結果をオペレータが確認するた
めのディスプレイ等の結果表示部１５を備えている。
【００１５】周波数解析装置１２は、例えば高速フーリ
エ変換法（ＦＦＴ）等の周波数解析原理を適用したもの
で、Ａ／Ｄ変換装置１１からのデジタルデータＳ１１…
Ｓ１１を周波数成分に分解してその波形特性を解析し、
その解析データＳ１２を判定処理部１４に供給する。
エ変換法（ＦＦＴ）等の周波数解析原理を適用したもの
で、Ａ／Ｄ変換装置１１からのデジタルデータＳ１１…
Ｓ１１を周波数成分に分解してその波形特性を解析し、
その解析データＳ１２を判定処理部１４に供給する。
【００１６】判定条件設定部１３は、ガスタービンの発
電機出力及び燃料供給量で規定される燃焼ガスの性状、
回転数、負荷等を表すパラメータに基づいて監視対象の
周波数成分（周波数帯域及びその正常時の振幅値）に関
する基準データＳ１３を異常判定条件として可変設定
し、この基準データＳ１３を例えばメモリ等のデータ保
持部１３ａで参照可能に保持する。
電機出力及び燃料供給量で規定される燃焼ガスの性状、
回転数、負荷等を表すパラメータに基づいて監視対象の
周波数成分（周波数帯域及びその正常時の振幅値）に関
する基準データＳ１３を異常判定条件として可変設定
し、この基準データＳ１３を例えばメモリ等のデータ保
持部１３ａで参照可能に保持する。
【００１７】データ保持部１３ａは、例えば図２に示す
ように可変パラメータである「負荷」と「燃焼温度」と
の互いの大中小の組み合わせで決まる９つの監視周波数
成分の周波数帯域ＦＢ…ＦＢとその正常時の振幅値上限
に相当する異常判定基準量ＴＬ…ＴＬに関するデータＳ
１３を参照テーブルＴａ１…Ｔａ９（縦軸：振幅値のレ
ベル、横軸：周波数）のパターンを持つ。例えば、ガス
タービン発電機出力及び燃料供給量によりパラメータが
「負荷：小、燃焼温度：小」の条件に相当する場合に
は、図示の第１の参照テーブルＴａ１により「監視周波
数帯域ＦＢ＝ｆ１〜ｆ２、異常判定基準量ＴＬ＝Ｌ１」
に相当する周波数成分が基準データＳ１３として設定さ
れる。
ように可変パラメータである「負荷」と「燃焼温度」と
の互いの大中小の組み合わせで決まる９つの監視周波数
成分の周波数帯域ＦＢ…ＦＢとその正常時の振幅値上限
に相当する異常判定基準量ＴＬ…ＴＬに関するデータＳ
１３を参照テーブルＴａ１…Ｔａ９（縦軸：振幅値のレ
ベル、横軸：周波数）のパターンを持つ。例えば、ガス
タービン発電機出力及び燃料供給量によりパラメータが
「負荷：小、燃焼温度：小」の条件に相当する場合に
は、図示の第１の参照テーブルＴａ１により「監視周波
数帯域ＦＢ＝ｆ１〜ｆ２、異常判定基準量ＴＬ＝Ｌ１」
に相当する周波数成分が基準データＳ１３として設定さ
れる。
【００１８】判定処理部１４は、例えばマイクロコンピ
ュータ（ＣＰＵ）１４ａを搭載してなり、このＣＰＵ１
４ａの処理により、データ保持部１３ａで保持されてい
る基準データＳ１３の監視周波数帯域ＦＢに基づいて周
波数成分解析データＳ１２から燃焼器ＣＤ内の圧力変動
に起因する周波数成分を抽出し、その周波数成分の振動
振幅値と基準データＳ１３の監視周波数成分における異
常判定基準量ＴＬとを比較して燃焼器ＣＤの圧力変動が
正常か否かを判定し、その判定結果に関するデータＳ１
４を結果表示部１５に送る。
ュータ（ＣＰＵ）１４ａを搭載してなり、このＣＰＵ１
４ａの処理により、データ保持部１３ａで保持されてい
る基準データＳ１３の監視周波数帯域ＦＢに基づいて周
波数成分解析データＳ１２から燃焼器ＣＤ内の圧力変動
に起因する周波数成分を抽出し、その周波数成分の振動
振幅値と基準データＳ１３の監視周波数成分における異
常判定基準量ＴＬとを比較して燃焼器ＣＤの圧力変動が
正常か否かを判定し、その判定結果に関するデータＳ１
４を結果表示部１５に送る。
【００１９】次に、図３に示す判定処理部１４のＣＰＵ
１４ａによる処理を中心にガスタービン異常監視装置１
０の全体動作を説明する。
１４ａによる処理を中心にガスタービン異常監視装置１
０の全体動作を説明する。
【００２０】まずガスタービン設備ＧＴの運用に際し、
各燃焼器ＣＤ…ＣＤに取り付けた圧力センサ１…１から
のアナログ検出信号Ｓ１０…Ｓ１０が異常監視装置１０
に入力される。そこで、この検出信号Ｓ１０…Ｓ１０が
Ａ／Ｄ変換装置１１にてデジタルデータＳ１１に変換し
てサンプリングされ、そのデータＳ１１が周波数解析装
置１２にて周波数成分に分解して解析され、その解析デ
ータＳ１２が判定処理部１４に供給される。
各燃焼器ＣＤ…ＣＤに取り付けた圧力センサ１…１から
のアナログ検出信号Ｓ１０…Ｓ１０が異常監視装置１０
に入力される。そこで、この検出信号Ｓ１０…Ｓ１０が
Ａ／Ｄ変換装置１１にてデジタルデータＳ１１に変換し
てサンプリングされ、そのデータＳ１１が周波数解析装
置１２にて周波数成分に分解して解析され、その解析デ
ータＳ１２が判定処理部１４に供給される。
【００２１】そこで、ＣＰＵ１４ａにて図３に示す処理
が実行される。すなわち、ステップＳＴ１にて周波数成
分の解析データＳ１２が入力されると、ステップＳＴ２
にて判定条件設定部１３により予め設定されたパラメー
タ可変の監視周波数成分に関する基準データＳ１４が参
照され、ステップＳＴ３にてその基準データＳ１４の監
視周波数帯域ＦＢに基づいて周波数成分解析データＳ１
２から燃焼器ＣＤ内の圧力変動に起因する周波数成分が
抽出される。
が実行される。すなわち、ステップＳＴ１にて周波数成
分の解析データＳ１２が入力されると、ステップＳＴ２
にて判定条件設定部１３により予め設定されたパラメー
タ可変の監視周波数成分に関する基準データＳ１４が参
照され、ステップＳＴ３にてその基準データＳ１４の監
視周波数帯域ＦＢに基づいて周波数成分解析データＳ１
２から燃焼器ＣＤ内の圧力変動に起因する周波数成分が
抽出される。
【００２２】そして、ステップＳＴ４にて「抽出された
周波数成分の圧力変動量に相当する振幅値Ｔｓ≧監視周
波数成分の異常判定基準量ＴＬ」であるか否かが判断さ
れ、ＹＥＳ（振幅値Ｔｓが基準量ＴＬを超えている）の
場合にはステップＳＴ５にて「燃焼異常」、ＮＯ（振幅
値Ｔｓが異常判定量ＴＬよりも小さい）の場合にはステ
ップＳＴ６にて「燃焼正常」であるとそれぞれ判定さ
れ、その判定結果に関するデータＳ１４がステップＳＴ
７にて結果表示部１５に出力される。このような動作を
センサーの数の分だけ繰り返す。
周波数成分の圧力変動量に相当する振幅値Ｔｓ≧監視周
波数成分の異常判定基準量ＴＬ」であるか否かが判断さ
れ、ＹＥＳ（振幅値Ｔｓが基準量ＴＬを超えている）の
場合にはステップＳＴ５にて「燃焼異常」、ＮＯ（振幅
値Ｔｓが異常判定量ＴＬよりも小さい）の場合にはステ
ップＳＴ６にて「燃焼正常」であるとそれぞれ判定さ
れ、その判定結果に関するデータＳ１４がステップＳＴ
７にて結果表示部１５に出力される。このような動作を
センサーの数の分だけ繰り返す。
【００２３】従ってこの実施の形態によれば、ガスター
ビン発電機出力と燃料供給量で規定されるパラメータ
（負荷、燃焼温度）に基づいて圧力センサ検出信号にお
ける監視対象の周波数帯域およびその正常時の振幅値に
関するデータを可変設定する構成としたため、燃焼異常
現象を従来のように発生後ではなく、運転中の早期段階
で検出できることから、より安全で効率的なガスタービ
ンプラント運用を実現できる。
ビン発電機出力と燃料供給量で規定されるパラメータ
（負荷、燃焼温度）に基づいて圧力センサ検出信号にお
ける監視対象の周波数帯域およびその正常時の振幅値に
関するデータを可変設定する構成としたため、燃焼異常
現象を従来のように発生後ではなく、運転中の早期段階
で検出できることから、より安全で効率的なガスタービ
ンプラント運用を実現できる。
【００２４】（第２の実施の形態）図４に示すガスター
ビン異常監視装置は、前述と同様の構成に加え、この発
明のデータ設定手段の一部として監視周波数算出部１６
を備えたものである。この監視周波数算出部１６は、前
述の監視周波数成分の振動周波数として下記の「ヘルム
ホルツの振動式」に基づいて燃焼器ＣＤ内の燃焼振動現
象の周波数を求める演算を行うものである。
ビン異常監視装置は、前述と同様の構成に加え、この発
明のデータ設定手段の一部として監視周波数算出部１６
を備えたものである。この監視周波数算出部１６は、前
述の監視周波数成分の振動周波数として下記の「ヘルム
ホルツの振動式」に基づいて燃焼器ＣＤ内の燃焼振動現
象の周波数を求める演算を行うものである。
【００２５】すなわち、ヘルムホルツの振動式は燃焼振
動周波数をω、燃焼器ＣＤ中のガス音速をａ０、燃焼器
１の長さをＩ、燃焼器ＣＤの断面積をＡ、燃焼器ＣＤの
容量をＶとしたとき、燃焼振動周波数ωを、
動周波数をω、燃焼器ＣＤ中のガス音速をａ０、燃焼器
１の長さをＩ、燃焼器ＣＤの断面積をＡ、燃焼器ＣＤの
容量をＶとしたとき、燃焼振動周波数ωを、
【数１】 の算出式で求めるものである。
【００２６】この内、燃焼器ＣＤ中のガス音速ａ０は、
燃焼器ＣＤ内の温度により変化し、その燃焼温度をＴ、
比熱比（Ｃｐ／Ｃｖ）をκ、気体定数をＲとしたとき、
燃焼器ＣＤ内の温度により変化し、その燃焼温度をＴ、
比熱比（Ｃｐ／Ｃｖ）をκ、気体定数をＲとしたとき、
【数２】 で表される。ここでの燃焼温度Ｔは直接測定または排ガ
ス温度からの推定値が採用できる。
ス温度からの推定値が採用できる。
【００２７】従って以上の２つの数式をまとめると、ヘ
ルムホルツの振動式は、
ルムホルツの振動式は、
【数３】 の算出式で表される。
【００２８】従ってこの監視周波数算出部１６では、パ
ラメータとして燃焼温度Ｔを受けたときに上記数式３に
基づく演算を行って燃焼振動周波数ωを算出し、その算
出データを判定処理部１４に送る。
ラメータとして燃焼温度Ｔを受けたときに上記数式３に
基づく演算を行って燃焼振動周波数ωを算出し、その算
出データを判定処理部１４に送る。
【００２９】判定処理部１４は、このように算出された
燃焼振動周波数ωとデータ保持部１３ａが持つパラメー
タ可変のパターン化された参照テーブルＴａ１…Ｔａ９
とに基づいて監視対象の周波数成分を特定し、この周波
数帯域ＦＢに基づいて周波数成分の解析データＳ１１か
ら燃焼器ＣＤの燃焼振動に起因する周波数成分を抽出
し、その振幅値と先に特定された監視対象周波数成分の
異常判定基準量ＴＬとを比較して燃焼振動が正常か否か
を判定する。
燃焼振動周波数ωとデータ保持部１３ａが持つパラメー
タ可変のパターン化された参照テーブルＴａ１…Ｔａ９
とに基づいて監視対象の周波数成分を特定し、この周波
数帯域ＦＢに基づいて周波数成分の解析データＳ１１か
ら燃焼器ＣＤの燃焼振動に起因する周波数成分を抽出
し、その振幅値と先に特定された監視対象周波数成分の
異常判定基準量ＴＬとを比較して燃焼振動が正常か否か
を判定する。
【００３０】従ってこの実施の形態によれば、前記と同
様の効果に加え、判定条件として用いる監視周波数成分
の精度をより一層高めることができるといった利点があ
る。
様の効果に加え、判定条件として用いる監視周波数成分
の精度をより一層高めることができるといった利点があ
る。
【００３１】（第３の実施の形態）図５に示すガスター
ビン異常監視装置２０は、ガスタービン設備ＧＴのロー
タＲＴの軸受部あるいはその近傍に配置されたロータ振
動センサ２、２からのロータ振動検出信号Ｓ２０、Ｓ２
０を受けて燃焼器ＣＤ内の燃焼振動現象を監視するもの
である。具体的な構成は、センサ検出信号としてロータ
振動信号を対象とする点を除けば前記の場合とほぼ同様
であり、軸受振動センサ２、２からの検出信号Ｓ２０、
Ｓ２０を受けるＡ／Ｄ変換装置２１、この出力側に接続
される周波数解析装置２２、判定条件設定部２３（デー
タ保持部２３ａを内蔵）、判定処理部２４（ＣＰＵ２４
ａを搭載）、及び結果表示部２５を備えている。
ビン異常監視装置２０は、ガスタービン設備ＧＴのロー
タＲＴの軸受部あるいはその近傍に配置されたロータ振
動センサ２、２からのロータ振動検出信号Ｓ２０、Ｓ２
０を受けて燃焼器ＣＤ内の燃焼振動現象を監視するもの
である。具体的な構成は、センサ検出信号としてロータ
振動信号を対象とする点を除けば前記の場合とほぼ同様
であり、軸受振動センサ２、２からの検出信号Ｓ２０、
Ｓ２０を受けるＡ／Ｄ変換装置２１、この出力側に接続
される周波数解析装置２２、判定条件設定部２３（デー
タ保持部２３ａを内蔵）、判定処理部２４（ＣＰＵ２４
ａを搭載）、及び結果表示部２５を備えている。
【００３２】このようなガスタービン異常監視装置２０
においては、Ａ／Ｄ変換装置２１にて軸受振動センサ２
からのアナログ検出信号Ｓ２０がデジタルデータＳ２１
に変換され、これが周波数解析装置２２にて周波数成分
に分解して解析される。
においては、Ａ／Ｄ変換装置２１にて軸受振動センサ２
からのアナログ検出信号Ｓ２０がデジタルデータＳ２１
に変換され、これが周波数解析装置２２にて周波数成分
に分解して解析される。
【００３３】そこで、判定条件設定部２３にてロータ振
動測定時のガスタービン発電機出力及び燃料供給量で規
定されるパラメータ（負荷、燃焼温度）に基づいて前記
と同様の処理により監視対象の周波数成分に関するデー
タＳ２３（監視周波数帯域ＦＢ及びその異常判定基準量
ＴＬ）が設定され、その基準データＳ２３を判定条件と
して判定処理部２４にて周波数成分解析データＳ２２に
対する前記と同様の処理アルゴリズムが実行される。
動測定時のガスタービン発電機出力及び燃料供給量で規
定されるパラメータ（負荷、燃焼温度）に基づいて前記
と同様の処理により監視対象の周波数成分に関するデー
タＳ２３（監視周波数帯域ＦＢ及びその異常判定基準量
ＴＬ）が設定され、その基準データＳ２３を判定条件と
して判定処理部２４にて周波数成分解析データＳ２２に
対する前記と同様の処理アルゴリズムが実行される。
【００３４】その結果、軸受振動センサ２による検出信
号Ｓ２０の周波数成分解析データＳ２２から燃焼器ＣＤ
の燃焼振動に起因する周波数成分が抽出され、この周波
数成分の振動レベルの大きさと予め設定された監視対象
周波数成分の異常判定基準量ＴＬとの比較により燃焼器
ＣＤ内の燃焼異常が判定される。
号Ｓ２０の周波数成分解析データＳ２２から燃焼器ＣＤ
の燃焼振動に起因する周波数成分が抽出され、この周波
数成分の振動レベルの大きさと予め設定された監視対象
周波数成分の異常判定基準量ＴＬとの比較により燃焼器
ＣＤ内の燃焼異常が判定される。
【００３５】従ってこの実施の形態によれば、前記と同
様の効果に加え、多くのガスタービンに設置されかつ安
便で信頼性の高い軸受振動センサを用いて圧力センサの
場合と同様の監視を実現できるといった利点がある。
様の効果に加え、多くのガスタービンに設置されかつ安
便で信頼性の高い軸受振動センサを用いて圧力センサの
場合と同様の監視を実現できるといった利点がある。
【００３６】（第４の実施の形態）図６に示すガスター
ビン異常監視装置３０は、各燃焼器ＣＤ…ＣＤの本体を
なす燃焼器缶の外筒部に取り付けられた固体伝搬音検出
用の音響センサ（振動検出センサ）３…３からの検出信
号Ｓ３を受けて燃焼器ＣＤ内の燃焼振動現象を監視する
ものである。
ビン異常監視装置３０は、各燃焼器ＣＤ…ＣＤの本体を
なす燃焼器缶の外筒部に取り付けられた固体伝搬音検出
用の音響センサ（振動検出センサ）３…３からの検出信
号Ｓ３を受けて燃焼器ＣＤ内の燃焼振動現象を監視する
ものである。
【００３７】具体的な構成は、センサ検出信号として振
動信号を対象とする点を除けば前記の場合と同様であ
り、振動検出センサ３…３からの検出信号Ｓ３０…Ｓ３
０を受けるＡ／Ｄ変換装置３１、この出力側に接続され
る周波数解析装置３２、判定条件設定部３３（データ保
持部３３ａを内蔵）、判定処理部３４（ＣＰＵ３４ａを
搭載）、及び結果表示部３５を備えている。
動信号を対象とする点を除けば前記の場合と同様であ
り、振動検出センサ３…３からの検出信号Ｓ３０…Ｓ３
０を受けるＡ／Ｄ変換装置３１、この出力側に接続され
る周波数解析装置３２、判定条件設定部３３（データ保
持部３３ａを内蔵）、判定処理部３４（ＣＰＵ３４ａを
搭載）、及び結果表示部３５を備えている。
【００３８】このような異常監視装置３０においては、
Ａ／Ｄ変換装置３１にて振動センサ３…３からの検出信
号Ｓ３０がデジタルデータＳ３１に変換され、これが周
波数解析装置３２にて周波数成分に分解して解析され
る。
Ａ／Ｄ変換装置３１にて振動センサ３…３からの検出信
号Ｓ３０がデジタルデータＳ３１に変換され、これが周
波数解析装置３２にて周波数成分に分解して解析され
る。
【００３９】そこで、判定条件設定部３３にて燃焼器振
動測定時のガスタービン発電機出力及び燃料供給量で規
定されるパラメータ（負荷、温度）に基づいて前記と同
様の処理により監視対象の周波数成分に関するデータ
（周波数帯域ＦＢ及びその異常判定基準量ＴＬ）Ｓ３３
が設定され、その基準データＳ３３に基づいて判定処理
部３４にて前記と同様の異常判定アルゴリズムを実行さ
れる。
動測定時のガスタービン発電機出力及び燃料供給量で規
定されるパラメータ（負荷、温度）に基づいて前記と同
様の処理により監視対象の周波数成分に関するデータ
（周波数帯域ＦＢ及びその異常判定基準量ＴＬ）Ｓ３３
が設定され、その基準データＳ３３に基づいて判定処理
部３４にて前記と同様の異常判定アルゴリズムを実行さ
れる。
【００４０】その結果、振動検出センサ３による検出信
号Ｓ３０の周波数成分解析データＳ３２から燃焼器ＣＤ
の燃焼振動の起因する周波数成分が抽出され、この周波
数成分の振動レベルの大きさと予め設定された監視対象
周波数成分の異常判定基準量ＴＬとの比較により燃焼器
ＣＤ内の燃焼異常が判定される。
号Ｓ３０の周波数成分解析データＳ３２から燃焼器ＣＤ
の燃焼振動の起因する周波数成分が抽出され、この周波
数成分の振動レベルの大きさと予め設定された監視対象
周波数成分の異常判定基準量ＴＬとの比較により燃焼器
ＣＤ内の燃焼異常が判定される。
【００４１】従ってこの実施の形態によれば、前記と同
様の効果に加え、燃焼器の中で比較的温度が低い外筒部
にセンサを設置でき、その点で耐久性及び信頼性をより
一層高めた監視を行うことができるといった利点があ
る。
様の効果に加え、燃焼器の中で比較的温度が低い外筒部
にセンサを設置でき、その点で耐久性及び信頼性をより
一層高めた監視を行うことができるといった利点があ
る。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
ガスタービン発電機出力及びその燃料供給量で規定され
るパラメータ（燃焼ガスの性状、回転数、負荷等）によ
って監視対象の周波数成分を複数に可変設定し、その正
常時の値に基づいて正常か否かを判定する構成としたた
め、ガスタービンにおける燃焼機内の燃焼振動現象の異
常事態をいち早く察知でき、より安全で効率的なガスタ
ービンプラントの運用を実現できる。
ガスタービン発電機出力及びその燃料供給量で規定され
るパラメータ（燃焼ガスの性状、回転数、負荷等）によ
って監視対象の周波数成分を複数に可変設定し、その正
常時の値に基づいて正常か否かを判定する構成としたた
め、ガスタービンにおける燃焼機内の燃焼振動現象の異
常事態をいち早く察知でき、より安全で効率的なガスタ
ービンプラントの運用を実現できる。
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかるガスター
ビン異常監視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
ビン異常監視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】判定条件設定部での負荷及び燃料消費量に基づ
く監視周波数帯域パターンを説明する概略図。
く監視周波数帯域パターンを説明する概略図。
【図３】判定処理部での処理を説明する概略フローチャ
ート。
ート。
【図４】第２の実施の形態にかかるガスタービン異常監
視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図５】第３の実施の形態にかかるガスタービン異常監
視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図６】第４の実施の形態にかかるガスタービン異常監
視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
視装置の全体構成を示す概略ブロック図。
１ 圧力センサ ２ ロータ振動センサ ３ 振動検出センサ １０、２０、３０ 異常監視装置 １１、２１、３１ ＡＤ変換装置 １２、２２、３２ 周波数解析装置 １３、２３、３３ 判定処理部 １４、２４、３４ 判定条件設定部 １５、２５、３５ 結果表示部 １６ 監視周波数算出部 ＴＧ ガスタービン設備 ＣＤ 燃焼器 ＲＴ ロータ
Claims (5)
- 【請求項１】 ガスタービンの燃焼振動現象を監視する
データとして、そのガスタービンに設置されたセンサか
らの検出信号を受ける信号入力手段と、この信号入力手
段により入力された検出信号をその周波数成分に分解し
て解析する周波数解析手段と、前記ガスタービンの発電
機出力及びその燃料供給量で規定されるパラメータに基
づいて前記検出信号における監視対象の周波数成分に関
するデータを可変設定するデータ設定手段と、このデー
タ設定手段による周波数成分に関するデータに基づいて
前記検出信号の周波数成分から前記燃焼振動現象に起因
する周波数成分を抽出し且つその周波数成分の振幅値と
前記監視対象の周波数成分に関するデータの正常時の振
幅値との比較により前記ガスタービンの燃焼振動状態を
判定する判定処理手段と、この判定処理手段による判定
結果に関するデータを出力する出力手段とを備えたこと
を特徴とするガスタービン異常監視装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記信号
入力手段は、前記ガスタービンの燃焼器に設置された圧
力変動センサからの検出信号を受ける手段であることを
特徴とするガスタービン監視装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の発明において、前記信号
入力手段は、前記ガスタービンのロータ軸受部近傍に配
置されたロータ振動センサからの検出信号を受ける手段
であることを特徴とするガスタービン監視装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の発明において、前記信号
入力手段は、前記ガスタービンの燃焼器の外筒部に設置
された固体伝搬音検出用の音響センサからの検出信号を
受ける手段であることを特徴とするガスタービン異常監
視装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
発明において、前記データ設定手段は、前記監視対象の
周波数成分に関するデータの振動周波数をヘルムホルツ
の振動式に基づいて算出する手段を備えたことを特徴と
するガスタービン異常監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13695998A JPH11324725A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | ガスタービン異常監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13695998A JPH11324725A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | ガスタービン異常監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324725A true JPH11324725A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15187507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13695998A Pending JPH11324725A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | ガスタービン異常監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11324725A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088355A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for remote monitoring of gas turbine |
| EP1229226A2 (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion vibration estimating apparatus, plant and gas turbine plant |
| KR20040037985A (ko) * | 2002-10-31 | 2004-05-08 | 한국전력공사 | 가스터빈의 연소진동 감시 장치 |
| JP2005337254A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | General Electric Co <Ge> | リーン・ブローアウトを予測しかつ／又は回避するための方法及び装置 |
| JP2006105053A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン監視装置及びガスタービン監視システム |
| KR100729049B1 (ko) | 2005-10-31 | 2007-06-14 | 한국전력공사 | 가스터빈의 연소감시 및 연소튜닝 장치와 그 방법 |
| US7234305B2 (en) | 2001-08-23 | 2007-06-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine control apparatus and gas turbine system using the same |
| JP4698855B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2011-06-08 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの燃焼調整システム |
| JP2012233480A (ja) * | 2011-05-05 | 2012-11-29 | Alstom Technology Ltd | ガスタービン機関を高い動的プロセス値に対して保護する方法及び前記方法を行うためのガスタービン機関 |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13695998A patent/JPH11324725A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6721631B2 (en) | 2000-05-18 | 2004-04-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for remote monitoring of gas turbine |
| WO2001088355A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for remote monitoring of gas turbine |
| EP1229226A2 (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion vibration estimating apparatus, plant and gas turbine plant |
| EP1229226A3 (en) * | 2001-01-30 | 2005-02-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion vibration estimating apparatus, plant and gas turbine plant |
| US6922612B2 (en) | 2001-01-30 | 2005-07-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion vibration estimating apparatus, plant and gas turbine plant |
| JP4698855B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2011-06-08 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの燃焼調整システム |
| US7234305B2 (en) | 2001-08-23 | 2007-06-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine control apparatus and gas turbine system using the same |
| KR20040037985A (ko) * | 2002-10-31 | 2004-05-08 | 한국전력공사 | 가스터빈의 연소진동 감시 장치 |
| JP2005337254A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | General Electric Co <Ge> | リーン・ブローアウトを予測しかつ／又は回避するための方法及び装置 |
| JP2006105053A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン監視装置及びガスタービン監視システム |
| KR100729049B1 (ko) | 2005-10-31 | 2007-06-14 | 한국전력공사 | 가스터빈의 연소감시 및 연소튜닝 장치와 그 방법 |
| JP2012233480A (ja) * | 2011-05-05 | 2012-11-29 | Alstom Technology Ltd | ガスタービン機関を高い動的プロセス値に対して保護する方法及び前記方法を行うためのガスタービン機関 |
| US9068512B2 (en) | 2011-05-05 | 2015-06-30 | Alstom Technology Ltd. | Method for protecting a gas turbine engine against high dynamical process values and gas turbine engine for conducting the method |
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