JPS6127564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービン振動監視装置に係り、特に起
動、停止が頻繁に行なわれる火力発電プラントに
好適なタービン振動監視装置に関する。

火力発電プラント等で使用される蒸気タービン
の運転において最も重要なことはその振動を細心
の注意を払い監視することである。タービン振動
過大で大事故に波及する可能性があるため、特に
タービン起動時や負荷上昇時は振動の厳重な監視
が要求されている。特に火力発電プラントは中間
負荷運用される場合が多くなつており、週末停止
されることが多い。従つて、従来にもまして頻繁
なタービン振動の監視が必要となつている。

大型の蒸気タービンについては、通産省は通達
によりタービン監視装置の付設を義務づけてい
る。これに対応するため、従来、振動関係の記録
計などの増設が行なわれたり、計算機でタービン
の振動を監視するなどの方法がとられていた。計
算機による従来の振動監視は、タービンの保護機
能が目的であり、タービンの振動の振幅の大きさ
およびその変化率より、総合的に判断し振動過大
の方向へ移行する場合はタービンをトリツプする
などの保護動作を行なつている。従つて、従来の
タービン振動保護装置は、タービンの故障の前兆
を早期に把え、これをプラント運転員へ報知する
機能を具備してはいない。

本発明の目的は、上記したような従来技術の欠
点を補ない、タービン振動における異常の前兆を
とらえ、これを運転員に知らせてタービン事故の
発生を未然に防止するようにしたタービン振動監
視装置を提供するにある。

上記の目的を達成するために、本発明において
は、タービン回転数および負荷に対する振動の振
幅特性を、タービン調整完了時に計算機に基準特
性として記憶させておくとともに、通常の起動時
には上記の特性を実測処理して上記の基準特性と
ともにCRT上に表示し、運転員にタービン振動
の状態を報知するようにしたことを特徴としてい
る。

すなわち、タービンは複雑な物理的形状をして
おり、特に振動、偏心についてはプラント起動試
験時のタービンバランス試験や定期検査時に詳細
なデータが実測され、振動過大等により事故が発
生しないことが検査される。振動の特徴値は、タ
ービン本体の物理的バランスや潤滑油の状態など
により決定されるが、この特徴値は原則として次
回定期検査迄の期間は変化しないものと考えられ
ている。逆にいえば、振動の特徴値に変位が発生
すると、調整されたタービン本体、潤滑油系統な
どの何処かに変化（異常）が発生したと考えられ
る。本発明では、タービンの振動の特徴値とし
て、タービン回転数および負荷に対する振幅の大
きさをとつて、この変化を監視するようにしたも
のである。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
第１図はタービンの振動計測点の例を示す図であ
る。第１図において、高圧タービン１、低圧ター
ビン２および発電機３は一本のシヤフトで結合さ
れ、各機器の前後のシヤフトには、振動の計測点
４，５，６，７，８，９が設けられている。これ
ら計測点が計算機に取り込まれた振動監視に使用
される。第２図は、本発明に係るタービン振動監
視装置のシステム構成を示す図である。振動監視
装置は、タービン振動の計測点データを取り込む
プロセス入出力装置１１、計測データを記憶した
り、CRT表示への出力の演算処理などを行なう
計算機本体１２および振動の基準値１４と実際値
１５を比較表示するCRT表示装置１３よりな
る。第３図は、第１図の振動計測点６のCRT表
示の例である。横軸をタービン回転数（勿論、発
電機出力の場合もある）とし縦軸を振幅としてい
る。タービンが通気されると、本図の表示が開始
される。まず、運転員により選択された振動計測
点（軸）に対応した振動基準値のカーブが表示さ
れる。タービン通気によりタービン回転数が上昇
すると、振動実際値のカーブが第３図の左下より
右方へタービン回転数につれて伸びてくる。この
実際値と基準値のかい離が大きくなるとタービン
に何らかの異常が発生していると判断できる。本
図では、約1500RPMのクリイテイカルスピード
で、振幅値がその警報設定値の10（1/100MM）
を越したことを示している。なお、クリイテイカ
ルスピードは、タービン本体の物理的諸元、特性
により決まるが、第３図では約1000，1500，2000
の３箇所にクリイテイカルスピードがあることを
示しており、ここではタービンが共振を起し振幅
にピークが出ることになる。

第４図は、回転数に対する振幅の基準カーブを
求める手順を示すフローチヤートである。回転数
と振幅はいずれも時間関数として計算機に取り込
まれるので、測定値より独立変数である時間を消
去し、回転数と振幅の関係を求める必要がある。
このため、まず回転数の変動幅を規定のメツシユ
に区切り（第４図では30RPMとしている）、各メ
ツシユ（０〜29，30〜59，…，2970〜2999，3000
〜3029RPM）での最大の振幅でもつて回転数と
振幅の関係曲線とする。タービンの調整が始まる
と、第４図のフローチヤートに示されるプログラ
ムを起動し、回転数対振幅の基準値を生成する。

プログラムでは、まずステツプ２０でタービン
の回転数を取り込み、ステツプ２１でこの取込ん
だ回転数がメツシユの何番目に対応するかを回転
数／30から求める。ステツプ２２では各計測点の
振幅データを取り込み、ステツプ２３ではこの振
幅が対応する回転数のメツシユ内で最大値かどう
かを調べる。最大の場合はステツプ２４に進み、
そのメツシユでの出現最大値として記憶する。最
大でない場合にはこのステツプ２４を飛ばしてス
テツプ２５に進み、全計測点での以上の処理が完
了したかどうかを判定する。未完了の場合はステ
ツプ２２に戻り、各計測点についての以上の処理
が終了して、現時点での回転数メツシユに対応す
る最大振幅がすべて記憶されると、ステツプ２６
に進み、タービン回転数が定格値に到達したのち
規定時間経過したか否かを判定する。もし否なら
ステツプ２０へ戻つて次の回転数を取込み、以下
同様の処理をくり返す。以上のようにして、第４
図のフローチヤートに従つて、タービン調整時に
振幅特性の基準カーブが得られる。

次に、タービンの振動監視時のフローチヤート
を第５図を用いて説明する。まず、監視が要求さ
れると、第４図の方法で収集された基準カーブと
横軸，縦軸などのバツクグラウンドが表示され、
第５図のフローチヤートで示すプログラムが起動
される。この第５図のステツプ３０〜３４は、第
４図のステツプ２０〜２５と全く同じ動作であ
り、この部分で、その時点での回転数に対する実
測の振幅が各計測点に対応して記憶される。

次にこの取り込んだ振幅データを表示する段階
であるが、カーブ表示は比較的大きな時間を必要
とするから、カーブ表示の更新は数回のデータ取
込みごとに１回でまとめて行なう。このため、ス
テツプ３５では、この規定の回数だけデータ取り
込みが行なわれたかどうかの判定を行ない、規定
回数になつた時だけステツプ３６に進んでそれま
で蓄積したデータを表示して表示カーブを更新す
る。ステツプ３５で否の場合、およびステツプ３
６でのカーブ更新後はステツプ３７に進み、ター
ビンが定格回転数に到達した後、規定の時間が経
過したかどうかを判定し、否の場合はステツプ３
０に戻つて最初からの動作をくり返す。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、タービン調整時の基準振動パターンと実働時
の振動パターンを容易に比較照合できるから、タ
ービン事故の予知が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービン系統図、第２図は本発明のシ
ステム構成を示すブロツク図、第３図は本発明に
おけるCRT表示画面の例を示す図、第４図は基
準カーブ作成のためのフローチヤート、第５図は
実働時の振動カーブ作成のフローチヤートであ
る。 １……高圧タービン、２……低圧タービン、４
〜９……振動計測点、１１……プロセス入出力装
置、１２……計算機、１３……CRT表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンの回転数を検出する手段と、該ター
   ビンの回転軸の振動を検出するための検出手段と
   を有し該タービンの振動を監視する装置におい
   て、 該タービンの調整完了時に該タービンの起動か
   ら定格回転数にいたるあらかじめ定められた規定
   メツシユ回転数ごとの時間関数としての振動振幅
   信号のうちの最大振動振幅信号を当該メツシユ回
   転数における振動振幅信号基準曲線として記憶す
   る記憶手段と、 該タービンの通常の起動停止あるいは定格運転
   時に該振動検出手段により検出された検出信号と
   該基準曲線記憶手段に記憶されている信号とを同
   一表示画面上に表示する表示手段と、 を備え、該タービンの調整時における軸振動信号
   の基準曲線からの変動を監視することを特徴とす
   るタービン振動監視装置。