JPS60128907A - タ−ビン保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は発電用プラントを構成するタービンな異常状態
から保護するタービン保護装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子力発電プラント等のタービン保護系は、地震等によ
ってタービン軸の振動が正常値を越えた場合には、異常
状態の程度に応じて警報を発生させたり、自動的にター
ビンを停止させたりする（タービントリップ）ことによ
りタービンを保護する機能を有している。

従来のタービン保護装置を、添付図面の第１図乃至第５
図を参照して説明する。なお、以下の図面の説明におい
て、同−要素は同一符号で示しである。第１図は原子力
発電プラントのタービン近傍の正面図である。例えば鉄
筋コンクリート製のタービン発電機基礎台１の上には、
次数の（例えば４機の）タービン２ａ、２ｂ、・・・２
ｍ　が−列に設置され、その一端には発電機３が設置さ
れる。タービン２ａλ２ｍ、発電機３は共通のタービン
軸４を有しており、その軸受部には振動（変位）を検出
する軸振動検出器（軸変位計）　５ａ　、　５ｂ・・・
５ｎが設けられている。

第２図は第１図の軸振動検出器５ａ　における軸受部の
断面図である。軸振動検出器５ａは軸受６に固定され、
タービン軸４の絶対変位量を検出する。

第３図は従来装置の一例の構成図である。軸振動検出器
５ａ〜５ｎの出力（軸振動信号）はタービン監視盤７で
信号変換された後に低周波カットフィルタ８ａ　を介し
て、表示記録手段を構成する変位量表示計９ａ、振動記
録計９ｂに与えられ、ここで表示および記録される。軸
振動信号は低周波カットフィルタ８ａ　ｋ介して振動リ
レー盤１１にも与えられ、ここで変位量の大小が判断さ
れる。そして、警報状態にあるか、タービントリップｖ
すべき状態にあるか等を判断し、警報装置１２、タービ
ントリップ装＃１３ヲ作動させる。

第４図は第３図の低周波カットフィルタ８ａの特性図で
、縦軸に感度をとり横軸に振動周波数をとっている。図
示の如く周波数が１３　Ｈｚ　ＩＵ上の軸振動信号は全
て通過させる（感度１００％）が、ｔ３　Ｈｚ以下では
急激に感度が低下する。このため、１３　Ｈｚ以下の軸
振動信号の大部分は低周波カットフィルタ８ａ　でさえ
ぎられて（地震の振動周波数は２〜１０　Ｉ’Ｚである
ことが多い）、変位量表示計９ａ、振動記録計９ｂおよ
び振動リレー盤１１に達しなくなる。

次に、第５図の信号流れの説明図を参照して第３図の構
成例の動作を説明する。軸振動検出器５ａ〜５ｎで検出
された軸振動信号は（ブロック１０１）、信号変換およ
び１３　Ｈｚ以下の低周波成分カットがされた後に（ブ
ロック１０２）、変位量表示計９ａで変位量が表示され
振動記録計９ｂで振動が記録される（ブロック１０３ａ
　、　１０３ｂ　）。

次いで振動リレー盤１１で変化量の大小が判断され、あ
る１軸受の変位量が警報値に達したときには警報装置１
２がオンになる（ブロック１０４　、１０５）が、いず
旧の軸受でも警報値に達しないときには警報装置１２は
オフの−１：まである（ブロック１０４゜１０６）。ま
た、ある１軸受の変位量が警報値より大きな値に設定さ
れたトリップ値以上になり（ブロック１０７）−かつ他
のいずれかの軸受の変位量が警報値以上になったとき（
ブロック１Ｏ４）と、ある１軸受の変位量がトリップ値
より大きな値に設定されたノマツクアツゾトリップ値以
上になったとき（ブロック１０８）には、トリップ信号
の有無が判定される（ブロック１１０）。なお、変化量
がトリップ値、ノ々ツクアツゾトリップ値に達しないと
きはタービントリップ装置１３は作動しない（ブロック
１１１ａ、　１ｌｌｂ　）。そして、トリップ信号が有
る場合にはタービントリップ装置１３が作動してタービ
ンがトリップさせられる（ブロック１１２）。

上記の如〈従来装置によれば、タービン軸に生じた異常
根側（通常運転時に何等かの原因によりタービン軸の振
れ回り変化量に異常が現れ、タービン軸と軸受との相対
変位量が設定値を越えること）を、軸振動検出器により
タービン軸の異常振れ回りの絶対変位量として検出し、
これにもとづいて自動的にタービンをトリップさせ、タ
ービンを異常状態から保護することができる。

〔背景技術の問題点〕

しかし、地震時にタービン軸およびタービン軸受な含む
タービン発電機全体が変位する場合には、タービン軸自
身には異常が生じていない場合であっても、異常状態が
生じていると振動リレー盤で判断され、あるいは異常状
態が変位量表示計等で表示され、自動的にタービントリ
ップがなされる可節性がある。なぜならば、通常運転時
の軸の振れ回り変位量および地震により生じる軸の振れ
回り変位量を加えた変位置を考慮しても、タービン軸と
タービン軸受の相対変位が設定値以下におさまるにもか
かわらず、振動検出器はその特性により、通常運転時の
軸の撮れ回り変位量、地震により生じる軸の振れ回り変
位量、振動検出器取付点における地震変位量および建屋
とタービン発電機基健台の地震時の変位量を加え合せた
ものを絶対変位量として検出してしまうからである。

そこで従来装置では、第４図に示すような特性の低周波
フィルタを用いることによって、地震による影響を取り
除く工夫がなされている。しかし、タービン軸とタービ
ン軸受の相対変位がトリップ値に達しないような小規模
の地震に対しても、その絶対変位量において、ある１軸
受がトリップ値以上になりかつ他のいずれかの軸受が警
報値以上になる場合、あるいはある１軸受がｄツクアッ
プトリップ値以上になる場合があり、このような場合に
はタービントリップしてしまう。このように、タービン
軸とタービン軸受の相対変位がトリップ値に達しないよ
うな規模の地震のために、プラントが停止してしまうこ
とはプラントの稼動率の観点から好ましくない。

［発明の目的］ 本発明は上記の従来技術の欠点を克服するためになされ
たもので、タービン軸とタービン軸受の相対変位がトリ
ップ値に達しないような、比較的小規模な地震に対して
はタービンをトリップさせることなく、かつ相対変位が
トリップ値に達するような比較的大規模な地震に対して
はタービンを適切にトリップさせることにより、プラン
トの稼動率を低下させることなくタービンを異常状態か
ら保護することのできるタービン保両装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的な実現するため本発明は、低周波カットフィ
ルタに比べて感度が良く、かつより高い周波数成分まで
信号をカットする地震用フィルタと、これらフイールタ
を切換えるフィルタ切換スイッチ等とを設け、地震計の
出力が第１の所定値以上になったとき（比較的大規模な
地震のとき）には地震用フィルタに切換えて軸振動検出
器の出力から地震の影響を取り除き、不必要なタービン
トリップを防止すると共に、地震計の出力が第１の所定
値を越える第２の所定値以上になったとき（大規模地震
が発生したとき）には直ちにタービンをトリップさせる
ことによって、タービンを異常状態から適切に保瞳する
ようにしたタービン保循装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面の第１図および第６図乃至第８図な参照
して本発明の一実施例を説明する。第６図は同実施例の
構成図である。地震によるタービンプラントの振動を検
出するため、第１図に示す如くタービン発電機基礎台１
には２組８個の地震計２０ａ　〜２０ｄ　、　２０Ｗ％
　’２０ｚが設けられる。そして、地震計２０ａ　、　
２０ｂのいずれかの出力が設定値αを越え、かつ地震計
２０ｃ　、　２０ｄのいずれかの出力が設定値αを越え
るときと、地震計２０ｗ〜２０ｚについて同様の関係が
成立するときに１地震用振動リレー盤２１ヲ介してリレ
ー匹が作動させられる。このように地震計な複数個設け
、それぞれなＭの、ＯＲ論理でつないだのは、一部の地
震計の誤動作によって保瞳装置が誤動作しないようにす
るためである。

リレーｎはフィルタ切換スイッチｎの接点を切り換え、
タービン監視盤７の出力側を低周波カットフィルタ８ａ
もしくハ地震用フィルタ８ｂに接続する。地震用フィル
タ８ｂ　は低周′波カットフィルタ８ａ　に比べて感度
が良く、かつより高周波成分までカットするもので、第
７図にその特性を示す。

第７図から明らかなように、地震用フィルタ８ｂは周波
数２５Ｈｚ以下の低周波成分を通過させない。

地震用フィルタ８ｂを通過した軸振動信号は変位険表示
計９Ｃ１振動記録計９ｄで表示、記録され、また振動リ
レーｖＬｌｌに与えられて大小判断（警報状態、トリッ
プ状態にあるか否かの判断）がなされる。

地震計２０ａ　、　２０ｂのいずれかの出力値が設定値
α以上の設定値βを越え、かつ地震計２０ｃ　、　２０
ｄのいずれかの出力値が設定値βを越えるときと、地震
計２０ｗ〜２０ｚについて上記と同様の事情が生じる場
合には、地震用振動リレー盤２１はリレー冴を伺勢し、
これによって強地衷用トリップスイッチ２６がオンにさ
れる。ここで、設定値αはタービン軸４とタービン軸受
６の相対変位が設定値以下にもかかわらず、軸の絶対変
位ｉｔＫよりタービントリップに至る可能性のある規模
の地震設定値であり、設定値βは明らかにタービン軸４
と軸受６の相対変位が設定値を越えるであろうと推測さ
れるような規模の大きな地震の設定値である。

振動リレー盤１１の出力によってリレー２９が付勢され
ると０卯１タービントリップスイッチ加がオンになり、
タービントリップ装置１３が作動させられる。また、手
動タービントリップスイッチ３２によってもタービント
リップ装置１３を作動させることができる。

次に第８図の信号流れの説明図を参照して、第６図に示
す実施例の動作を以下３つの場合に分けて説明する。第
１は地震が起こらない通常時、あるいは地震があっても
その規模が設定値αに満たない小規模な地震の場合であ
り、第２は地震計の出力が設定値αを越えるような比較
的大規模の地震が発生した場合であり、第３は地震計の
出力が設定値β（αくβ）を越えるような強い大規模地
震が発生した場合である。

上記第１の場合（比較的大規模な地震がない場合）には
、地震計２０ａ　〜２０ｄ　、　２０Ｗ〜２０２の出力
は設定値αに達しないのでリレー２２は作動せず（一部
の地′寝計が誤動作しても第６図の如くＭ山。

０Ｒの論理が形成されているので、リレー２２の誤動作
を招くことはない）、低周波カットフィルタ８ａが選択
される（ブロック２０３ａ　、　２０３ｂ　、　２０４
ａ　。

２０４ｂ　、　２０１ａ　、　２０１ｂ　、　２０５ａ
　）。このため、軸振動検出器５ａ〜５ｎにより検出さ
れた軸振動信号（ブロック２０６）は、タービン監視盤
７で信号変換された後に低周波カットフィルタ８ａ　を
介して、変位量表示計９ａ、振動記録計９ｂに与えられ
、ここで表示および記録がなされる（ブロック２０７ａ
　。

２０７ｂ）。そして、それと同時に、軸振動信号は振動
リレー盤１１に与えられて大小判断がなされる。

軸振動検出器５ａ〜５ｎで検出された軸受の変位量のう
ち、ある１軸受の変位量が警報値を越えるときは警報装
置１２はオンになり、いずれの軸受の変位しも警報値を
越えないときは、警報装置１２はオフになる（ブロック
２０８　、２０９ａ　、　２０９ｂ　）。ある１軸受の
変位量が警報値以上のトリップ値を越え、かつ他のいず
れかの軸受の変位量が警報値を越えるときは、自動ター
ビントリップスイッチ加がオンになり（ブロック２１４
　）　、タービントリップ装置１３が作動してタービン
がトリップされる（ブロック２１５）。上記の条件が満
されないときは自動タービントリップスイッチ加はオフ
のママである（ブロック２１０　、２１２　）。また、
あるｌ軸受の変位量がトリップ値以上のノ々ツクアップ
トリップ値を越えるときも、自動タービントリップスイ
ッチ（９）はオン釦なりタービントリップ装＃１３が作
動させられるが（ブロック２１３　、２１２　）　、そ
うでないときは自動タービントリップスイッチ加はオフ
のままにされる（ブロック２１３　、２１２　）。なお
、運転員は変位量表示計９ａ、振動記録計９ｂを監視し
、手動でタービンをトリップさせることもできる（ブロ
ック２１６）。

前記第２の場合（設定値α以上の比較的大規模な地震が
ある場合）には、地震計２０ａ〜２０ｄ、２０ｗ〜２ｏ
ｚの出力は設定値αに達するのでリレーｎが作動し、地
震用フィルタ８ｂが選択される（ブロック２０３ａ　、
　２０３ｂ　、　２０４ａ、２０４ｂ　、　２０５ｂ　
）。

このため、軸振動信号（ブロック２０６）は地震用フィ
ルタ８ｂ　によって低周波成分（２５Ｈｚ以下）がカッ
トされた後、変位量表示および振動記録がなされる（ブ
ロック２０７ｃ　、　２０７ｄ　）と同時に、振動リレ
ー盤１１に与えられて大小判断される。

変位量の大小の判定は、上記の第１の場合と同様に、第
８図のブロック２０８　、２１０　、２１３等に従って
なされ、自動タービントリップスイッチＩのオン、オフ
が決定される。このとき、振動リレー盤１１に与えられ
る変位ｍｌ：　（軸振動信号）からは、地震の主要成分
（２〜１０ＦＩｚ）が地震用フィルタ８ｂによってカッ
トされているので、相対変位がトリップすべき状暢にな
いにもかかわらず、地震の振動によってタービントリッ
プ装置１３が誤作動してしまうことはなくなる。なお、
運転員は変位量表示計９ａ、振動記録計を監視して、手
動でタービンなトリップさせることができる（ブロック
２１６）。

前記第３の場合（設定値βな越える大規模地震゛　が発
生した場合）には、地震計２０ａ〜２０ｄ、　２０ｗ〜
２０２の出力は設定値βを越えるので、直ちに自動ター
ビントリップスイッチ（９）はオンになってタービント
リップ装＃１３が作動させられる（ブロック２０４ａ　
、　２０４ｂ　、　２１４　、２１５　）。また、リレ
ーｎが作動して地震用フィルタ８ｂが選択される（ブロ
ック２０４ａ　、　２０４ｂ　、　２０５ｂ　）。この
ため、軸振動信号は地震用フィルタ８ｂ　で低周波成分
がカットされた後に、変位量表示計９ａ　で表示され、
振動記録計９ｂ　で記録される（ブロック２０７ｃ　、
　２０７ｄ　）。

このようにして、設定値βを越える大規模地震が発生し
たときにはタービンは自動的にトリップされ、運転員は
地震用フィルタ８ｂを通して得ら幻た変位値を監視する
ことができる。

〔発明の効果〕

上記の如く本発明によれば、低周波カットフィルタに比
べて感度が良く、かつより高い周波数成分まで信号をカ
ットする地震用フィルタと、これらフィルタを切換える
フィルタ切換スイッチ等とを設け、地震計の出力が第１
の所定値α以上になったとき（比較的大規模な地震のと
き）には地震用フィルタに切換えて軸振動検出器の出力
から地震の影響を取り除くようにしたので、不必要なタ
ーぎントリップを防止することができ、いたずらに稼動
率を低下させることのないタービン採掘装置を得ること
ができる。また、地震計の出力が第１の所定値を越える
第２の所定値β以上になったとき（大規模地震が発生し
たとき）Ｋは百ちにタービンをトリップさせるようにし
たので、タービンを異常状帖から適切に保饅することが
できるタービン保護装置を得ることができる。

さらに、軸振動信号にもとづいて変位量を表示し、振動
を記録する手段を設けると共に、手動操作によってター
ビンをトリップさせるスイッチ等を設けると、運転員が
タービン軸の変位を監視しながら運転制御することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子力発電プラントのタービン近傍の正面図、
第２図は第１図の軸受部の断面図、第３図は従来装置の
一例の構成図、第４図は第３図の低周波カットフィルタ
の特性図、第５図は第３図の構成例の動作の説明図、第
６図は本発明の一実施例の構成図、第７図は第６図の地
震用フィルタの特性図、第８図は第６図の実施例の動作
の説明図である。 １・・・タービン発電機基健台、２ａ−２ｍ・・・ター
ビン、３・・・発電機、４・・・タービン軸、６・・・
軸受、η、、２４．２９・・・リレー、２３・・・フィ
ルタ切換スイッチ、拠・・・強地震タービントリップス
イッチ、Ｉ・・・自動タービ／）ＩＪツブスイッチ、３
２・・・手動タービントリップスイッチ。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービン軸の振動を検出して軸振動信号を出力する
   軸振動検出器と、 前記軸振動信号の低周波成分のみをカットする地震用フ
   ィルタと、 前記軸振動信号の更に低周波成分のみをカットする低周
   波カットフィルタと、 プラントに設けられた地震計の出力が第１の所定値以上
   のときは前記軸振動検出器の出力側に前記地震用フィル
   タを接続し、該第１の所定値以下のときは前記低周波カ
   ットフィルタを接続するフィルタ切換スイッチと、 前記地震用フィルタもしくは低周波カットフィルタを介
   して与えられる前記軸振動信号にもとづいて警報状機、
   タービントリップ状態の有無を判断し、警報信号、トリ
   ップ信号を発する判断制御手段と、 前記警報信号が与えられたとき警報を発生させる警報装
   置と、 前記トリップ信号が与えられたとき、または前記地震計
   の出力が前記第１の所定値を越える第２の所定値以上の
   ときにタービンをトリップさせるタービントリップ装置
   とを備え、タービンを異常状態から保護するタービン保
   護装置。 ２、判断制御手段は、地震用フィルタもしくは低周波カ
   ットフィルタを介して与えられる軸振動信号にもとづい
   てタービン軸の変位量を表示すると共に、該タービン軸
   の振動を記録する表示記録手段を有し、 タービントリップ装置は手動操作入力にもとづいてター
   ビンをトリップさせるようにした特許請求の範囲第１項
   記載のタービン保護装置。