JPS6242454B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転電機の局部過熱診断装置に係り、
特にタービン発電機等の様なガス冷却式回転電機
の機内に発生する局部過熱を診断する局部過熱診
断装置の動作照合装置に関する。

タービン発電機々内に発生する局部過熱による
事故は鉄心を溶断するような大事故につながつた
例もあることから、局部過熱発生初期にこれを検
出することは重要な課題である。従つて、過熱検
出装置を具備していることはタービン発電機の信
頼性向上に大きく貢献できる。

過熱検出方式として、従来から局部過熱の発生
した部分に接する絶縁材が熱分解し、この際極め
て微細な粒子が発生し、これが冷却ガス中に放出
される現象を利用して、冷却ガスの一部を機外に
抽出し、冷却ガス中の熱分解粒子を分析すること
により局部過熱を診断する方式が提案されてい
る。この方式は機内全体の過熱を監視できること
から有効な検出法である。しかし、冷却ガス中に
含まれる水滴やシール部分からの漏洩油滴などを
同時に検出してしまうことや、長時間使用してい
ると過熱検出装置にトラブルが生じて見かけの過
熱信号を発する場合があり、これら誤検知、誤動
作等により、発電機を停止して思わぬ損害を招く
可能がある。

これを改善するため、従来、回転電機から検出
装置に到る冷却ガス抽気経路に、冷却ガス中の微
粒子を濾過することのできる濾過装置と、それの
上流側に有無材料を被覆したフイラメントを有す
る標準粒子発生器とを備えた局部過熱診断装置が
提案された（米国特許第3702561号明細書参照）。
この診断装置は、回転電機から抽出した冷却ガス
を検出装置に送り、過熱有無の診断を行ない、過
熱が生じていると判断すると、冷却ガスの流れを
前記濾過装置側に切換える。そして冷却ガス中の
微粒子を取り除き、それを検出装置に送り込み、
その時の検出値が平常のバツクグランドレベルに
戻ると、前記過熱判断を有効と認める。濾過して
も検出値がバツクグランドレベルに戻らない場合
には、検出装置の誤動作と濾過装置が正常に機能
していない２つの原因が考えられる。

そこで、濾過装置の性能を検査するため、前記
標準粒子発生器のフイラメントに一定時間電流を
流し、フイラメントに被覆されている有機材料を
熱分解させ、生成した微粒子を冷却ガス中に添加
する。このようにして回転電機の過熱と似た試験
ガスを作り、これを濾過装置を通さないで直接検
出装置に送り込んだ場合と、濾過装置に通したの
ち検出装置に送り込んだ場合の検出値を照合し
て、濾過装置の性能を検出する構成になつてい
る。

ところが、この局部過熱診断装置では、標準粒
子発生器を濾過装置の上流側に配置し、回転電機
内の微量ではあるが微粒子を含有した冷却ガス中
に標準粒子発生器で生成された標準粒子を添加
し、これを検出装置に導入して較正しているた
め、標準粒子に前記冷却ガス中に含有された微粒
子が上乗せされることになり、しかもこの上乗せ
される微粒子の量は回転電機の経時変化に伴つて
変化するので、高精度の較正を行なうことができ
ない。

本発明の目的は、高精度の較正を行ない得る信
頼性の高い回転電機の局部過熱診断装置を提供す
ることにある。

この目的を達成するため、本発明は、標準粒子
発生器を第２のガス通路（冷却ガスの一部を濾過
器を介して過熱検出装置に導びくガス通路）の濾
過器の下流側に配置し、常時は冷却ガスの一部を
前記第１のガス通路（冷却ガスの一部を濾過器を
介することなく過熱検出装置に導くガス通路）に
流通させ、過熱検出装置から過熱信号が出たとき
には、切換手段を動作させて冷却ガスの一部を第
２のガス通路に流通させるとともに、まず所定時
間標準粒子発生器が不動作の状態で冷却ガス中の
微粒子を濾過して過熱検出装置に導びき、その後
標準粒子発生器を動作させて標準粒子を発生さ
せ、この標準粒子を前記濾過させた冷却ガスと共
に過熱検出装置に導びくように、制御する制御装
置を設け、標準粒子に対して過熱検出装置が所定
の応答をしたとき、過熱信号を有効とすることを
特徴とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るタービン発電
機の局部過熱診断装置を示す系統図である。この
図において、１はタービン発電機で、これには抽
気管２および戻り管３を介して、動作照合装置６
が上流側に、過熱検出装置７が下流側に位置した
状態でそれぞれ接続されており、発電機１内の冷
却ガスの一部は、抽気管２と戻り管３の設置され
ている部分の冷却ガスの圧力差により、抽気管２
を通して動作照合装置６や過熱検出装置７に導び
かれ、分析後、戻り管３を通してタービン発電機
１内に戻る様に構成されている。また、前記動作
照合装置６はダイヤフラム式逆作動弁８，９、濾
過器１０、標準粒子発生器１１および制御装置１
２等から構成され、前記過熱検出装置７は検出部
１３および記録計１４等から構成されている。な
お、４はストツプバルブ、５はダイヤフラム弁で
ある。

この様に構成された局部過熱診断装置におい
て、タービン発電機１が正常である場合には、ダ
イヤフラム式逆作動弁８は開、弁９は閉に制御さ
れているため、冷却ガスは直接過熱検出装置７の
検出部１３に導びかれ、常時、冷却ガス中の熱分
解微粒子の監視が行なわれるとともに、その信号
が記録計１４に記録される。なお、記録計１４に
はマイクロスイツチの構成接点（図示せず）が設
けられており、この接点の位置は予め求められた
過熱基準値にセツトされている。

また、記録計１４の構成接点は前記制御装置１
２と接続されており、検出部１３からの信号が前
記過熱基準値に達した場合、前記マイクロスイツ
チがONになり、制御装置１２が動作して前記ダ
イヤフラム式逆作動弁８を閉じると同時に、弁９
を開く。従つて、冷却ガスの流路が切換えられ、
冷却ガスは濾過器１０およびその下流側に配置さ
れた標準粒子発生器１１を介して検出部１３に導
入される。この際、標準粒子発生器１１は不動作
状態であり、濾過器１０で定時間濾過されて検出
部１３に導入される冷却ガス中には微粒子が存在
していないことになるので、過熱検出装置７の指
示が零を示すことによりこれを確認する。

次いで、制御装置１２により標準粒子発生器１
１が動作して所定の標準粒子が発生する。この標
準粒子は濾過された冷却ガスと一緒に検出部１３
に導入されて、過熱検出装置７の動作が照合され
る。すなわち、過熱検出装置７が導入された所定
の標準粒子に対応する所定の指示を示したときの
み、過熱検出装置７の動作は正常であると判断し
て、先に出力された過熱信号を有効とし、タービ
ン発電機１の内部に過熱発生有り診断する。

第２図および第３図は前記標準粒子発生器の縦
断側面図および上面図、第４図は標準粒子発生素
子の側面図である。標準粒子発生器１１は、ガス
入口管１６およびガス出口管１７を有する容器１
５内に、支持棒１８を介して、複数個の標準粒子
発生素子１９を収納、支持することによつて構成
されている。標準粒子発生素子１９は、両端に端
子２０を備えたニクロム線２１上に実機タービン
発電機の絶縁材に使用されている代表的な絶縁ワ
ニス２２をコーテイングすることによつて構成さ
れ、ニクロム線２１に通電された時、そのジユー
ル熱で絶縁ワニス２２が熱分解して標準粒子を発
生するようになつている。この標準粒子発生素子
１９はニクロム線２１に一度通電すると、その上
にコーテイングされた絶縁ワニス２２が熱分解し
てしまうために、２回目の動作照合には使用でき
ない。したがつて、前記の様に、標準粒子発生器
１１内に複数個の標準粒子発生素子１９を設けて
おけば、これらを切換使用することによつて、容
器１５を開放することなく、複数回の動作照合を
行なうことができ、そのメンテナンスが容易とな
る。

また、第５図は第１図に示した局部過熱診断装
置の制御回路図である。この図において、２３は
AC100Vの電源、２４は第１のリレー、２４ａは
その常開接点、２５は第２のリレー、２５a₁〜２
５a₃および２５ｂはその常開接点および常閉接
点、２６は第３のリレー、２６ａおよび２６ｂは
その常開接点および常閉接点、２７は第１のタイ
マー、２７ａはその常開接点、２８は第２のタイ
マー、２８ａはその常開接点、２９はマグネツト
スイツチ、２９ａはその常開接点、３０，３１は
前記ダイヤフラム式逆作動弁８，９の各接点、３
２は前記記録計１４に付設されたマイクロスイツ
チの常開接点、３３はトランス、３４は切換えス
イツチであり、また１１は前述した標準粒子発生
器で、３個の標準粒子発生素子１９を備えてい
る。

初期の状態では、第１のリレー２４が励磁さ
れ、その常開接点２４ａは閉じ、さらに第２のリ
レー２５の常閉接点２５ｂ、第３のリレー２６の
常閉接点２６ｂが閉の状態となつており、その他
の接点２５a₁〜２５a₃，２６ａ，２７ａ，２８
ａ，２９ａおよび３２は開の状態となつている。
この条件下では、ダイヤフラム式逆作動弁８の接
点３０は閉で、弁８は開放状態になり、ダイヤフ
ラム式逆作動弁９の接点３１は開で、弁９は閉じ
た状態になる。したがつて、冷却ガスは濾過器１
０および標準粒子発生器１１を介することなく直
接検出部１３に導入される。

次に、過熱検出装置７の検出部１３からの出力
信号が記録計１４にセツトされた過熱基準値以上
になると、そのマイクロスイツチの常開接点３２
が閉じる。これにより、第２のリレー２５が励磁
されて、その常閉接点２５a₁〜２５a₂が閉じ、常
閉接点２５ｂが開く。したがつて、弁８の接点３
０が開いて弁８は閉じ、これに代つて弁９の接点
３１が閉じて弁９は開放状態になり、冷却ガスの
流路が切換えられて、冷却ガスは濾過器１０およ
び標準粒子発生器１１を介して検出部１３に導入
される。これと同時に、第１のタイマー２７が励
磁されて始動し、予め設定された時間に達する
と、その常開接点２７ａが閉じる。これにより、
第２のタイマー２８が励磁されて始動し、同時に
マグネツトスイツチ２９が励磁されてその常開接
点２９ａが閉じる。したがつて、電源２３からト
ランス３３に給電され、ここで降圧された後、切
換えスイツチ３４で予め選択された標準粒子発生
素子１９に通電され、標準粒子が発生して検出部
１３に導びかれる。標準粒子発生素子１９への通
電時間は第２のタイマー２８によつて制御され
る。すなわち、第２のタイマー２８の設定時間に
達すると、その常開接点２８ａが閉じ、第３のリ
レー２６が励磁されてその常開接点２６ａが閉
じ、常閉接点２６ｂが開く。これにより、第２の
リレー２５は電源２３から切り離され、その常開
接点２５a₁〜２５a₃が開になり、逆に常閉接点２
５ｂが閉じるため、第１のタイマー２７はリセツ
トされるとともに、第２のタイマー２８もリセツ
トされ、マグネツトスイツチ２９の常開接点２９
ａは開く。したがつて、ダイヤフラム式逆作動弁
８は、その接点３０が閉じるから開放状態とな
り、逆にダイヤフラム式逆作動弁９は、その接点
が開くから閉じた状態となり、初期の状態に復帰
する。

この様にして、通常（正常）時には、冷却ガス
は弁８を介して直接検出部１３へ導びかれ、また
過熱信号が現れた時（異常時）には、弁８が閉じ
て弁９が開き、冷却ガスの流路が切換えられて、
微粒子を濾過した状態で標準粒子が発生し、これ
が冷却ガスと一緒に検出部１３に導入されて、動
作照合が行なわれる。

これら一連の動作原理フローを示すと第６図の
様になる。この第６図中、Ｓ≧1.0Vは、過熱基
準値が1.0Vで、検出部１３から記録計１４に出
力される信号が予め設定された過熱基準値1.0V
以上になつたか否かの判断基準である。

以上説明したように、本発明によれば、標準粒
子発生器を第２のガス通路の濾過器の下流側に配
置し、過熱検出装置から過熱信号が出たときに
は、冷却ガスの一部を第２のガス通路に流通させ
るとともに、まず所定時間標準粒子発生器が不動
作の状態で冷却ガス中の微粒子を濾過して過熱検
出装置に導びき、その後標準粒子発生器を動作さ
せて標準粒子を発生させ、これを前記濾過された
冷却ガスとともに加熱検出装置に導びくようにし
たので、回転電機内における冷却ガス中の微粒子
量に影響されることなく、標準粒子発生器で生成
される標準粒子のみにより常に高精度で較正する
ことができ、正確に過熱診断を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る局部過熱診断
装置の系統図、第２図および第３図は標準粒子発
生器の縦断側面図および上面図、第４図は標準粒
子発生素子の側面図、第５図は第１図に示した局
部過熱診断装置の制御回路図、第６図はその動作
原理を示すフローチヤートである。 １……タービン発電機、６……動作照合装置、
７……過熱検出装置、８，９……ダイヤフラム式
逆作動弁、１０……濾過器、１１……標準粒子発
生器、１２……制御装置、１３……検出部、１４
……記録計、１９……標準粒子発生素子、２１…
…ニクロム線、２２……絶縁ワニス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高温にさらされると、熱分解して微粒子を生
   成する絶縁材で被覆された部分を有するガス冷却
   式回転電機と、この回転電機の冷却ガス中の微粒
   子を分析して回転電機の過熱を検出する過熱検出
   装置と、標準粒子発生器と、濾過器と、前記回転
   電機内の冷却ガスの一部を前記濾過器を介するこ
   となく前記過熱検出装置に導びき、分析後再び回
   転電機内に戻す第１のガス通路と、前記回転電機
   内の冷却ガスの一部を前記濾過器を介して前記過
   熱検出装置内に導びき、分析後再び回転電機内に
   戻す第２のガス通路と、前記冷却ガスの一部が前
   記第１および第２のガス通路のいずれか一方を流
   通するように選択的に切換える切換手段とを備え
   た回転電機の局部過熱診断装置において、前記標
   準粒子発生器を前記第２のガス通路の濾過器の下
   流側に配置し、常時は前記冷却ガスの一部を前記
   第１の通路に流通させ、前記過熱検出装置から過
   熱信号が出たときには、前記切換手段を動作させ
   て前記冷却ガスの一部を前記第２のガス通路に流
   通させるとともに、まず所定時間前記標準粒子発
   生器が不動作の状態で前記冷却ガス中の微粒子を
   濾過して前記過熱検出装置に導びき、その後前記
   標準粒子発生器を動作させて標準粒子を発生さ
   せ、この標準粒子を前記濾過された冷却ガスと共
   に前記過熱検出装置に導びくように、制御する制
   御装置とを設け、前記標準粒子に対して前記過熱
   検出装置が所定の応答をしたとき、前記過熱信号
   を有効とすることを特徴とする回転電機の局部過
   熱診断装置。