JPS591052B2 - 交流発電機の軸ねじり振動監視装置 - Google Patents
交流発電機の軸ねじり振動監視装置Info
- Publication number
- JPS591052B2 JPS591052B2 JP52150245A JP15024577A JPS591052B2 JP S591052 B2 JPS591052 B2 JP S591052B2 JP 52150245 A JP52150245 A JP 52150245A JP 15024577 A JP15024577 A JP 15024577A JP S591052 B2 JPS591052 B2 JP S591052B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- outputs
- rotating shaft
- output
- torsional vibration
- circuit
- Prior art date
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- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、交流発電機の回転軸に起こるねじり振動を
連続監視記録する、軸ねじり振動監視装置に関するもの
である。
連続監視記録する、軸ねじり振動監視装置に関するもの
である。
従来、交流発電機、例えばタービン発電機やタービンの
軸系の監視装置として、軸偏心、軸位置、軸振動測定の
Ｊｔ器はあったが、いずれも、回転軸の軸方向や垂直方
向、横方向変位などに関したもので、回転軸のねじり振
動を監視する装置はなかった。
軸系の監視装置として、軸偏心、軸位置、軸振動測定の
Ｊｔ器はあったが、いずれも、回転軸の軸方向や垂直方
向、横方向変位などに関したもので、回転軸のねじり振
動を監視する装置はなかった。
タービン発電機回転軸系のねじり振動測定の問題点は、
高温、高周速度の軸の微・」・なねしり振動を検出しな
ければならず、しかも測定装置は装着が簡単で長寿命で
あることが要求される。
高温、高周速度の軸の微・」・なねしり振動を検出しな
ければならず、しかも測定装置は装着が簡単で長寿命で
あることが要求される。
一般に回転軸のねじり振動測定には、非接触で軸上の数
点について微小な回転数変動を検出した後、相互の回転
数変動によりねじり振動を測定する方法がある。
点について微小な回転数変動を検出した後、相互の回転
数変動によりねじり振動を測定する方法がある。
ＪＩＥ接触ねじり振動測定法としては、回転むら耐力法
、スピードレートメータ方法、トルク計方法などがある
が、いづれも検出器の軸への面倒な取付は加工を要する
。
、スピードレートメータ方法、トルク計方法などがある
が、いづれも検出器の軸への面倒な取付は加工を要する
。
また、ひずみケージ方法では、高温軸へ取付けたケージ
の寿命、ＦＭテレメータの電池の寿命などの問題があり
、高速度で大きい直径であって遠心力作用の大きい回転
軸には、取付は箇所がないなどの問題がある。
の寿命、ＦＭテレメータの電池の寿命などの問題があり
、高速度で大きい直径であって遠心力作用の大きい回転
軸には、取付は箇所がないなどの問題がある。
この発明は、交流発電機の回転軸のねじり振動を連続監
視記録し、機械的疲労による破断などの事故を未然に防
止し安全性を高めるための監視装置を提供することを目
的としている。
視記録し、機械的疲労による破断などの事故を未然に防
止し安全性を高めるための監視装置を提供することを目
的としている。
以下、この発明の一実施例をタービン発電機に適用した
場合を、図について説明する。
場合を、図について説明する。
第１図はねじり振動監視装置を示すブロック図である。
１はタービン発電機、２はその回転軸、３は３相出力母
線、４は計器相変計器で、５は変流器であシ、各相にそ
れぞれ設けられていて、取出した電圧、電流をパルス発
生部６に入れると、電圧、電流の波形は１相では１サイ
クルにつき２箇所零点をとおっていて３相分では６箇所
の零点となり、１サイクルの間に５個の零点をよぎる回
転パルスを出力する。
線、４は計器相変計器で、５は変流器であシ、各相にそ
れぞれ設けられていて、取出した電圧、電流をパルス発
生部６に入れると、電圧、電流の波形は１相では１サイ
クルにつき２箇所零点をとおっていて３相分では６箇所
の零点となり、１サイクルの間に５個の零点をよぎる回
転パルスを出力する。
第２図にパルス全生部６０回路図を示す。
計器用変圧器４及び変流器５よりの出力が入力合成トラ
ンス１に入れられ、相電流に比例する電流Ｉｕ−０と二
次過渡りアクタンスｘｄの積と、発電機端子電圧に比例
する電圧Ｅｕ−ｏをベクトル合成したものが出力される
。
ンス１に入れられ、相電流に比例する電流Ｉｕ−０と二
次過渡りアクタンスｘｄの積と、発電機端子電圧に比例
する電圧Ｅｕ−ｏをベクトル合成したものが出力される
。
他の相も同様にそれぞれ電流Ｉｖ−ｏ、電ＥＥＥｖ〜ｏ
及び電流Ｉｗ〜ｏ。
及び電流Ｉｗ〜ｏ。
電圧Ｅｗ−ｏが入れられ、それぞれ同様にベクトル合成
したものが出力される。
したものが出力される。
この出力周波数は回転子の回転に応じた値であり、ねじ
れ振動により回転むらが生じると周波数に粗密ができ、
この周波数の変動状態から、回転軸２のねじれ角を知る
ことができる。
れ振動により回転むらが生じると周波数に粗密ができ、
この周波数の変動状態から、回転軸２のねじれ角を知る
ことができる。
入力合成トランスγの出力電圧はゼロクロスパルス発生
回路８に入れられ、このゼロクロスパルス発生回路によ
り、正弦波が矩形波にされ利得の高い増幅作用をうけ、
正弦波入力の零クロス点のｄ ｖ／ ｄ ｔが大きくさ
れて、零電位線を基準とする増幅矩形波にされ出力され
る。
回路８に入れられ、このゼロクロスパルス発生回路によ
り、正弦波が矩形波にされ利得の高い増幅作用をうけ、
正弦波入力の零クロス点のｄ ｖ／ ｄ ｔが大きくさ
れて、零電位線を基準とする増幅矩形波にされ出力され
る。
この出力はトランジスタ９によりパルス変圧器１０を作
動させる。
動させる。
１１は制御用電源である。１２は全波整流回路で、零基
準線に対し一方側のパルスとして出力し、分Ｅ］３を経
て単安定マルチバイブレータ１４により零点をよぎる１
２０Ｈｚのパルスを作る。
準線に対し一方側のパルスとして出力し、分Ｅ］３を経
て単安定マルチバイブレータ１４により零点をよぎる１
２０Ｈｚのパルスを作る。
この出力をパルス合成回路１５により３相分まとめて３
６０Ｈｚのパルス（ただし６０Ｈｚ機の場合）として出
力し、ねじり振動が生じたときは周波数変調されたパル
スを出力する。
６０Ｈｚのパルス（ただし６０Ｈｚ機の場合）として出
力し、ねじり振動が生じたときは周波数変調されたパル
スを出力する。
この出力を第１図に示す入力切換器１６を経て回転むら
計測部１γに入れろ。
計測部１γに入れろ。
この入力切換器１６は、端子電圧、電流の要素分から検
出する第１の検出手段１８と、回転軸２０回転から検出
する第２の検出手段１９との出力を切換えるためある。
出する第１の検出手段１８と、回転軸２０回転から検出
する第２の検出手段１９との出力を切換えるためある。
この検出単段がいづれか一方のみを設けた場合は、入力
切換器１６は省いてよい。
切換器１６は省いてよい。
回転むら計測部１１の回路図を第３図に示し、入力切換
器１６からの回転数検出用パルス信号をＦ −Ｖ変換器
２１に入れ、入力周波数に比例した電圧信号に変換し、
可変減衰器２２で減衰し高域フィルタ２３によりフラッ
タ分帯域（例えば１２０〜１５０Ｈｚ）より低い周波数
分を除き、増幅器２４で増幅する。
器１６からの回転数検出用パルス信号をＦ −Ｖ変換器
２１に入れ、入力周波数に比例した電圧信号に変換し、
可変減衰器２２で減衰し高域フィルタ２３によりフラッ
タ分帯域（例えば１２０〜１５０Ｈｚ）より低い周波数
分を除き、増幅器２４で増幅する。
この増幅器の出力を低域フィルタ２５によりフラッタ分
帯域より高い周波数分を除き、増幅器２６で増幅して出
力する。
帯域より高い周波数分を除き、増幅器２６で増幅して出
力する。
こうして回転むら計測部１１により入力測定周波数信号
に対するフラッフ分を出力する。
に対するフラッフ分を出力する。
２０は周波数カウンタで、入力周波数を測定するもので
ある。
ある。
この回転むら計測部１１の出力を第１図に示す演算部２
８に入れる。
８に入れる。
また、周波数分析装置２１にも入れ周波数分析し、ねじ
りの大きい振幅の共振周波数を求め演算部２８に入れる
。
りの大きい振幅の共振周波数を求め演算部２８に入れる
。
ここで、ねじれ角とねじれ角速度ω（ｒａｄ１５ｅｅ）
の関係は、次のようになる。
の関係は、次のようになる。
ω＝２πｆθ ｆ；ねじれ振動周波数
θ；ねじれ角（ｒａｄ）
また、回転軸の回転角速度に対するねじれ角速度ωの割
合α（鋤は、次のようになる。
合α（鋤は、次のようになる。
α刊／２πＮ＝２πｆθ／２πＮ＝ｆθ／Ｎαは回転む
ら計測部１γよりのフラッタ分出力であり、ｆは周波数
で周波数分析装置２１により測定され、Ｎは回転数で周
波数カウンタ２０で測定される。
ら計測部１γよりのフラッタ分出力であり、ｆは周波数
で周波数分析装置２１により測定され、Ｎは回転数で周
波数カウンタ２０で測定される。
これらの要素から演算部２Ｂは回転むらをねじれ角θ振
幅に換算して出す。
幅に換算して出す。
この出力をバンドパスフィルタ２９に通し、所定の周波
数の成分（ねじれ色分）のみを取出す。
数の成分（ねじれ色分）のみを取出す。
この出力を記録計３０によりねじれ色振幅を連続記録す
る。
る。
なお、記録計３０には、ねじれ色振幅の所定値以上のも
のをカウンタし、記録する手段を付属しておケバ、ねじ
れ振動の度数が直接に判明する。
のをカウンタし、記録する手段を付属しておケバ、ねじ
れ振動の度数が直接に判明する。
また、他方、第２の手段１９による回転軸２の回転数要
素からの検出は、次の構成によシなされる。
素からの検出は、次の構成によシなされる。
回転軸２に設けられ、多数の歯をもつ誘導子３１にエア
ギャップを介して対応した一対の電磁ピックアップ３２
が、１８ＣＰ対向して固定部に配設されている。
ギャップを介して対応した一対の電磁ピックアップ３２
が、１８ＣＰ対向して固定部に配設されている。
これらのピックアップ３２の出力を信号合成回路３３に
入れ、位相、振幅を合わせて合成すると、回転軸２の偏
心、曲げ振動分の影響を打消した信号パルスが得られる
。
入れ、位相、振幅を合わせて合成すると、回転軸２の偏
心、曲げ振動分の影響を打消した信号パルスが得られる
。
３４は分圧抵抗である。
こうして回転に応じたパルス信号を発生し、ねじり振動
が生じたときは、微少な回転むらの現象を呈し、正常時
の周波数に対し周波数が変動し、周波数変調されたパル
スを出力する。
が生じたときは、微少な回転むらの現象を呈し、正常時
の周波数に対し周波数が変動し、周波数変調されたパル
スを出力する。
この出力信号を入力切＠器１６の切換により回転むら計
測部１γに入れ、以下は上記第１の検出手段１８からの
場合と同様にして、ねじれ色振幅が記＠計３０により連
続記録される。
測部１γに入れ、以下は上記第１の検出手段１８からの
場合と同様にして、ねじれ色振幅が記＠計３０により連
続記録される。
これら第１の検出手段１８と第２の検出手段１９のいず
れのパルス信号を入力として回転むら計測部１γへ入れ
るかは、入力切換器１６により行なう。
れのパルス信号を入力として回転むら計測部１γへ入れ
るかは、入力切換器１６により行なう。
なお、上記実施例では、第１の検出手段１８と第２の手
段１９とを設け、入力切換器１６により切換え、いずれ
かの信号を用いるようにしているが、そのいずれか一方
の検出手段のみを設置し、他の検出手段は省いてもよい
。
段１９とを設け、入力切換器１６により切換え、いずれ
かの信号を用いるようにしているが、そのいずれか一方
の検出手段のみを設置し、他の検出手段は省いてもよい
。
このときは入力切換器１６も省いてよい。
また、上記実施例では誘導子３１とピックアップ３２は
１か所設けているが、この外、回転軸２の継手側など複
数箇所にも設けてもよい。
１か所設けているが、この外、回転軸２の継手側など複
数箇所にも設けてもよい。
以上のように、この発明によれば、交流発電機の電圧、
電流の要素を入力とするか、又は回転軸に誘導子を取付
けこれに対応し固定側に取付けた電磁ピックアップの出
力信号を入力としているので、検出手段は回転子に装着
することなく静止部でよく非接触で入力され、装着が簡
単で、長寿命となり、回転軸の従来測定できなかったね
じり振動を測定して、ねじれ色振幅を連続監視が可能と
なり、回転軸の長年にわたる線区し応力による疲労度が
判明し、安全性を確保することができる。
電流の要素を入力とするか、又は回転軸に誘導子を取付
けこれに対応し固定側に取付けた電磁ピックアップの出
力信号を入力としているので、検出手段は回転子に装着
することなく静止部でよく非接触で入力され、装着が簡
単で、長寿命となり、回転軸の従来測定できなかったね
じり振動を測定して、ねじれ色振幅を連続監視が可能と
なり、回転軸の長年にわたる線区し応力による疲労度が
判明し、安全性を確保することができる。
第１図はこの発明の一実施例によるねじり振動監視装置
を示すブロック図、第２図は第１図のパルス発生部の構
成を示すフ七ツク図、第３図は第１図の回転むら計測部
の構成を示すブロック図である。 １・・・タービン発電機、２・・・回転軸、４・・・計
器用変圧器、５・・・変流器、６・・・パルス発生部、
１６・・・入力切換器、１γ・・・回転むらＢ１測部、
１８・・・第１の検出手段、１９・・・第２の検出手段
、２８・・・演算部、３０・・・記録部、３１・・・誘
導子、３２・・・電磁ピックアップ、３３・・・信号合
成回路。
を示すブロック図、第２図は第１図のパルス発生部の構
成を示すフ七ツク図、第３図は第１図の回転むら計測部
の構成を示すブロック図である。 １・・・タービン発電機、２・・・回転軸、４・・・計
器用変圧器、５・・・変流器、６・・・パルス発生部、
１６・・・入力切換器、１γ・・・回転むらＢ１測部、
１８・・・第１の検出手段、１９・・・第２の検出手段
、２８・・・演算部、３０・・・記録部、３１・・・誘
導子、３２・・・電磁ピックアップ、３３・・・信号合
成回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 運転されている発電機の出力電圧、電流の要素外を
入力とし回転に応じたパルス信号を出す回路、又は上記
発電機の回転軸に取付けた誘導子に対応し固定側に設け
た電磁ピックアップによりパルス信号を出す回路からな
り、ねじれ振動が生じたときは周波数変調されたパルス
を出力する検出手段、この検出手段の出力を入れ入力測
定周波数信号に対するフラッタ成分を出力する回転むら
計測部、この回転むら計測部よりの出力を受けねじれ角
の周波数を選択し、ねじれ色振幅の信号を出す演算部、
この演算部の出力を記録する記録部を備えた交流発電機
の軸ねじり振動監視装置。 ２ 検出手段を回転軸に取付けた誘導子と、これに対応
し１８ｑ配置の一対の電磁ピックアップと、この双方の
ピックアップの出力分を合成し回転軸の偏心、曲げ振動
分の影響を除いたパルス信号を出す回路により構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交流発電
機の軸ねじり振動監視装置。 ３ 検出手段を、発電機の出力電圧、電流の要素外を入
力とし回転に応じたパルス信号を出す回路よりなる第１
の検出手段、及び回転軸に取付けた誘導子と、これに対
応し１８（５）配置の一対の電磁ピックアップと、この
双方のピックアップの出力分を合成し回転軸の偏心、曲
げ振動分の影響を除いたパルス信号を出す回路とよりな
る第２の検出手段により構成し、これら第１と第２の検
出手段の出力を切換えて回転むら計測部に入れるように
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交流
発電機の軸ねじり振動監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52150245A JPS591052B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 交流発電機の軸ねじり振動監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52150245A JPS591052B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 交流発電機の軸ねじり振動監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5482019A JPS5482019A (en) | 1979-06-29 |
| JPS591052B2 true JPS591052B2 (ja) | 1984-01-10 |
Family
ID=15492724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52150245A Expired JPS591052B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 交流発電機の軸ねじり振動監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591052B2 (ja) |
-
1977
- 1977-12-13 JP JP52150245A patent/JPS591052B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5482019A (en) | 1979-06-29 |
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