JPS60215182A - 蒸気弁の診断方法 - Google Patents

蒸気弁の診断方法

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JPS60215182A
JPS60215182A JP6772884A JP6772884A JPS60215182A JP S60215182 A JPS60215182 A JP S60215182A JP 6772884 A JP6772884 A JP 6772884A JP 6772884 A JP6772884 A JP 6772884A JP S60215182 A JPS60215182 A JP S60215182A
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JP
Japan
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steam
valve
vibration
signal
steam valve
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JP6772884A
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English (en)
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Koji Yamaguchi
幸治 山口
Kazuhito Sato
和仁 佐藤
Naoki Matsuo
直樹 松尾
Isao Ishii
功 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Service Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Service Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、蒸気タービンの蒸気弁に係り、特に蒸気弁の
故障を診断する方法に関する。
〔発明の背景〕
蒸気タービンに流入する高温、高圧の蒸気は、常時、加
減弁により制御されている。従って蒸気加減弁は常に苛
酷な状態で使用されており、かつ、この弁が故障した場
合には、蒸気タービン制御を遂行することが制限され、
最悪の場合は、タービンを停止しなければならない。蒸
気加減弁の故障を皆無にすることは、本邦が常に苛酷な
状態で使用されていることから極めて困難である。従っ
て故障することは止む?得ない事実として認めるが、こ
の故障が蒸気タービンの運転中に、いきなり、予告なく
発生することは、認められないという要求が最近は非常
に強い。なぜならば、予告なしの故障による運転制限ま
たは運転停止は、プラントの運転操作に混乱をきたすこ
とは勿論のこと、電力の受給者に対し、多大の迷惑をか
けることになる。
そこで、蒸気弁の故障を前もって検出するようにしたい
との要求が生じてきている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は蒸気弁に異常現象が生じたことを検知可
能にして重大な故障にいたるのを防止する蒸気弁の診断
方法を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、ある開度における蒸気弁の弁振動を加
速度で測定し、周波数分析器にかけて、ある周波数域に
おれる振動のピーク値をめ、次に、その時の運転状態か
ら、許容される弁棒振動値をめ、これらを比較して測定
したピーク値が許容値をオーバーした時に、蒸気弁に異
常現象が生じたことを判断、表示する蒸気弁の診断方法
にある。
〔発明の実施例〕
第1図は一般の火力プラントの蒸気の系統を示す。ボイ
ラ1で発生した蒸気は主蒸気止め弁2および蒸気加減弁
3の二種類の弁を通って高圧タービン4に入る。高圧タ
ービン4で仕事をした蒸気は、低温再熱管14により再
びボイラ1に送り返され再熱される。ボイラ1を出た再
熱蒸気は、再熱蒸気止め弁5およびインターセプト弁6
を通って中圧タービン7に導かれる。中圧タービン7お
よび低圧タービン8で仕事をした蒸気は復水器9により
復水に変換され、給水ポンプ10により、再び、ボイラ
1に戻される。このようなサイクルをくり返すことによ
り、タービンを回転させてその結果、発電機11により
電気出力を発生させる。
蒸気タービンに流入する蒸気は、蒸気加減弁3の開閉に
より制御される。通常運転中は、主蒸気止め弁2.再熱
蒸気止め弁5、インターセプト弁は全開位置に保持され
、蒸気流量の制御は行なわない。(これらの弁は緊急に
タービンを停止する場合に全閉するようになっている。
) このように、蒸気加減弁3によって蒸気流量が調節され
ているため、この弁は他の弁に比較すると常時制御状態
(弁の中間位置で制御されている)にあるため、非常に
厳しい使用方法となっている。
これに加えて火力プラントにおいてボイラ1により発生
する蒸気の定格状態における蒸気圧力は、一般に169
 kg/ cnLg、 246 kg/ cnLgであ
り、また蒸気温度は538℃、566℃であり、高圧、
高温の蒸気条件となっており、蒸気加減弁3にとつては
苛酷な条件である。
従って、蒸気加減弁3は苛酷な使用状態にあるため、故
障が起りやすい。故障の例は、弁棒の摩耗、ブツシュの
摩耗、弁棒の切損、弁体の脱落、駆動レバー機構の摩耗
等がある。このうち弁棒の切損および弁体の脱落は重大
な故障であり、これが発生すると、蒸気量がしゃ断され
るためプラントの負荷を減少させたり、停止させたりす
る必要が生じる。
そこで、この重大な故障に至る前に、異常を事前に検知
しなければならない。
第2図は本発明による蒸気加減弁の構造図および各種検
出器の取付場所を示す。
まず、蒸気加減弁の構造を説明する。図においてバルブ
ケーシングの31内には弁棒34の端部にピン33で固
着されたバルブ32が配置されている。弁棒34の他端
にはクロスヘッド36が取付けられ、クロスヘッド36
は加減弁を開閉操作する油圧シリンダーにおける油圧シ
リンダロッド39とレバー38を介して連続されている
。また、クロスヘッド36はスタンド37に配設されて
おり、更にバネカバー40内にバネ41によって押圧さ
れている。そして、バルブケーシング31には、ブツシ
ュ35が設けられており、弁棒34が一5摺動可能に取
付けられる。尚、51〜53は係合を行なうピンである
この蒸気加減弁において、ボイラで発生した蒸気は、こ
の蒸気加減弁で制御される。これはバルブ32を開閉す
ることにより行なわれる。蒸気加減弁を制御する信号(
図示せず)は油圧シリンダロッド39に伝達される。以
下、レバー38、クロスヘッド36、弁棒34によりバ
ルブ32が制御される。バネ41は油圧シリンダロッド
39の油圧力が無くなった場合も、バルブ32を閉じる
ことができるように設けられる。
蒸気加減弁の故障として考えられるのは、■ピン33の
切損によるバルブ32の脱落、■弁棒34の切損、■弁
棒34の摩耗、■ブツシュ35の摩耗、■ピン51,5
2.53の摩耗、■バネ41のへタリによる片当り、等
種々のケースが考えられる。
この異常を事前に検出するためには次の検出器を設ける
。蒸気加減弁の異常を検出するものには、弁棒34の位
置を検出する差動トランス44、加速度検出器45,4
6、主蒸気圧力、温度を検出する圧力検出器47、温度
検出器48、タービンの蒸気流量を検出する圧力検出器
49、および、発電機11の出力を検出する負荷検出器
50がある。
次に本発明を適用した蒸気加減弁診断装置の内容を第3
図により説明する。
ある運転状態での蒸気加減弁の弁棒振動は加速度検出器
45.46により検出され、変換器61゜62を経て電
気信号に変換された後に、信号切換器69に入る。ここ
で切換制御器68により、どちらかの信号が選択される
。本図では加速度検出器45.46は二個しか図示され
ていないが、実際には二個以上設置することが多いので
、本信号切換器69が必要となる。選択された振動の信
号は、周波数分析器70にかけられた後、振動ピーク値
を検出するためのピーク値探査器73に入る。
ピーク値探査器73では、あらかじめ振動下限値設定器
72により設定された振動値(加速度)以下のレベルの
振動成分がカットされ、あらかじめ、ピーク値探査周波
数設定器71により設定された周波数帯におれる振動成
分の最大ピーク点における振動値(加速度)とその点に
おける周波数をめる。ピーク値探査器73で検出された
最大ピーク値振動値(加速度)と周波数は記録器74に
貯えられ、比較器77へも伝達される。
一方、蒸気加減弁の状態を検出するために設けられた差
動トランス44、圧力検出器47,49゜温度検出器4
8、負荷検出器50は、それぞれ、変換器63,64,
65,66.67を経て電気信号に変換された後に、演
算器75に入る。周波数および振動値は、弁開度、蒸気
温度、蒸気圧力、負荷等の条件により変化するため、演
算器75では各検出器の信号により蒸気加減弁の状態を
判断し、その状態における振動値(加速度)の許容値を
計算の上、基準設定値76に信号を送る。この場合、ど
の部分の振動を測定しているかの信号が切換制御器68
により与えられる。
′ピーク値探査器76からの信号と基準設定器76から
の信号は比較器77により比較され、基準設定器76に
より設定されたその時の蒸気弁の運転条件における標準
値である許容値をピーク値探査器73からの信号がオー
バした場合には、表示器78へ信号を送り、表示器78
により警報を発することになる。これにより、いかなる
運転状態も蒸気弁の異常を検出することできる。
この診断装置によるある運転状態における診断内容の一
例について第4図ないし第6図により説明する。
ピーク値探査器73の機能は第4図に示す通り振動の周
波数を検出すζ周波数のバンドを領域A。
B、Cの王道りに設定している。これはピーク値探査周
波数設定器により自由に選択できるようになっている。
本図の例では領域Aは、はぼ全域の周波数帯を示してい
る。一方、領域B、Cは狭い範囲の周波数帯を示してい
る。この選択は全体の振動を見たい場合には領域Aとし
、局部的な範囲の振動を見たい場合には、領域B、Cと
いう具合に選定して行なう。
また、振動下限値設定器72により、各領域A。
B、Cにおける振動の下限値a、b、Cをそれぞれ独立
して設定することができる。これは、あるレベル以下の
振動をカットするために使用するものである。すなわち
、ノイズ等による振動はこれによりカットすることが可
能となる。
次に、第5図と、第6図について説明する。本図は、測
定した振動が許容値を越えた場合を示す。
第5図は、振動のピーク点において周波数には変化がな
いが、破線で示すように、振動値(加速度)が大きくな
った場合であり、第6図は、ピーク点における周波数が
ずれると共に、振動値(加速度)も大きくなった場合を
示す。いずれの場合にも、許容値V、、V、を超えてい
るため、表示器78により警報が発せられる。尚、記録
器74により、常にデータが貯えられているので必要に
応じて、ピーク点の周波数と振動値(加速度)の経年変
化を調査することが可能であり、また、マイクロコンピ
ュータ等を追加して、経年変化を常時監視して、警報を
発することは容易である。
本発明では、蒸気弁のある運転状態におけるピーク点の
周波数と振動値(加速度)についてめることにより、弁
棒振動の原因追求に太いに効果を発揮する。すなわち、
加減弁の弁棒振動は、弁体、弁棒、レバー等の構造物の
固有振動数による、振動成分を持っている。これが蒸気
弁開度による蒸気流により弁体、弁棒、レバー等に振動
を受けると、この周波数で共振する。従って、この固有
振動数付近の振動を監視しておれば、かなり、正確に弁
棒振動の挙動をつかむことが可能である。
加減弁の故障として考えられる項目として、六項目につ
き上述したが、例えば、弁棒の摩耗、ブツシュの摩耗は
、第5図に示す特徴をもち、弁棒の切損、弁体の脱落は
第6図に示す特徴を示すことが知られている。従って、
本発明により蒸気弁のある運転状態におけるピーク点の
周波数と振動値を検出することにより、異常の発見と、
原因の究明が可能となる。尚、弁棒の切損、弁体の脱落
にいたる前記の段階でも傾向をつかむことができるので
予防保全としての役目を十分はたせる。
本発明は、蒸気タービンのうち最も苛酷な状態で使用さ
れている蒸気加減弁について述べられているが、他の一
般蒸気弁に応用することは容易である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、蒸気弁のどのような運転状態でも、蒸
気弁に重大な故障が発生する以前に、異常が検出可能と
なり、プラントが突然停止したり、負荷減少を発生する
こがなくなり、予防保全の効果を発揮することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は、一般の火力プラントの系統図、第2図は本発
明の一実施例の蒸気加減弁の構造図、第3図は本発明の
適用した蒸気弁の診断装置の構成図、第4図はピーク値
探査器の機能を示す説明図、第5図および第6図は振動
が許容値を越えた場合゛を示す説明図である。 3・・・蒸気加減弁、32・・・バルブ、34・・・弁
棒、4’5,4’6・・・加速度検出器、47 、 ’
49・・・圧力検出器、48・・・温度検出器、50・
・・負荷検出器、44・・・差動トランス。 代理人 弁理士 高橋明夫 第+[!1− も′30 寮4I¥1 /h 第ムロ l 第1頁の続き 0発 明 者 石 井 功

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、蒸気弁の弁棒の振動を検出し、この検出された振動
    信号を周波数分析して、ある周波数領域での振動のピー
    ク値を選び出すことを特徴とする蒸気弁の診断方法。 2、選定された前記振動ピーク値を振動の制限値と比較
    することによって蒸気弁の異常を判断することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の蒸気弁の診断方法。 3、前記蒸気弁の開度や蒸気の圧力、温度、負荷等の条
    件により前記振動の制限値を定めることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の蒸気弁の診断方法6
JP6772884A 1984-04-06 1984-04-06 蒸気弁の診断方法 Pending JPS60215182A (ja)

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