JPS63282618A - 発電機軸系のモ−ダル検出装置 - Google Patents
発電機軸系のモ−ダル検出装置Info
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- JPS63282618A JPS63282618A JP11694387A JP11694387A JPS63282618A JP S63282618 A JPS63282618 A JP S63282618A JP 11694387 A JP11694387 A JP 11694387A JP 11694387 A JP11694387 A JP 11694387A JP S63282618 A JPS63282618 A JP S63282618A
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
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- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、水力または火力発電機軸系のモーダル（固
有振動数）の発生成分を検出する検出装置に関する。
有振動数）の発生成分を検出する検出装置に関する。
従来、水力または火力発電機軸系のモーダルの発生成分
を検出するものとして、計測された軸ねじれトルクを高
速フーリエ変換器（ＦＦＴ）等を用イたスペクトルアナ
ライザによシ検出するものが知られている。
を検出するものとして、計測された軸ねじれトルクを高
速フーリエ変換器（ＦＦＴ）等を用イたスペクトルアナ
ライザによシ検出するものが知られている。
しかし、上記の如きスペクトルアナライザは高価である
ばかりでなく、多大な量のデータ収集を必要とし、時間
が掛かると云う問題がある。また、オンライン処理する
には、計算機によるデータ分析が必要になると云う問題
もある。
ばかりでなく、多大な量のデータ収集を必要とし、時間
が掛かると云う問題がある。また、オンライン処理する
には、計算機によるデータ分析が必要になると云う問題
もある。
したがって、この発明は発電機軸系のモーダル（固有振
動数）の発生成分を簡単な構成で、かつ短時間に検出す
ることを目的とする。
動数）の発生成分を簡単な構成で、かつ短時間に検出す
ることを目的とする。
発電機の電気トルクとタービン系の機械トルクと少なく
とも１つの質点の回転数とから軸ねじれトルクを各モー
ダル毎に推定、検出する観測器モデルを設け、各モーダ
ル毎にその発生成分を抽出する。
とも１つの質点の回転数とから軸ねじれトルクを各モー
ダル毎に推定、検出する観測器モデルを設け、各モーダ
ル毎にその発生成分を抽出する。
発電機の電気トルクとタービン系の機械トルクと少なく
とも１つの質点の回転数とから軸ねじれトルクを各モー
ダル毎に推定、検出することにより、モーダルの発生成
分を容易かつ短時間に検出できるようにする。
とも１つの質点の回転数とから軸ねじれトルクを各モー
ダル毎に推定、検出することにより、モーダルの発生成
分を容易かつ短時間に検出できるようにする。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図μ火力
発電機とその軸系の軸ねじれトルクを推定、検出する観
測器モデルを示す構成図である。
発電機とその軸系の軸ねじれトルクを推定、検出する観
測器モデルを示す構成図である。
まず、第２図から説明する。これは火力タービン発な機
の例であり、火力発電機は商工タービン２、中圧タービ
ン３、低圧タービン４１＋４２、発電機５および励磁機
６等から構成される。このような発電機軸系の各質点（
２〜６）に作用するトルクとしては、蒸気圧力検出器Ｄ
２および蒸気トルク模擬器８を介して検出されるタービ
ン２，３゜４１．４２の蒸気トルクと、電気トルク検出
器Ｄ１を介して検出される電気トルクとがある。これら
を入力量とする発電機軸系の運動方程式に、各質点の位
相角と慣性定数、ダンピング定数、バネ定数お二び入力
量から与えられる。また、質点ｉとｉ＋１間の軸ねじれ
トルクＭ１＋１＋１ は質点間の位相差とバネ定数との
積で求まることから、軸系の数学モデルは次の（１）式
の如く、位相差２回転数差および回転数検出器からの回
転数ｎを状態変数ベクトルとする運動方程式で表わすこ
とができる。
の例であり、火力発電機は商工タービン２、中圧タービ
ン３、低圧タービン４１＋４２、発電機５および励磁機
６等から構成される。このような発電機軸系の各質点（
２〜６）に作用するトルクとしては、蒸気圧力検出器Ｄ
２および蒸気トルク模擬器８を介して検出されるタービ
ン２，３゜４１．４２の蒸気トルクと、電気トルク検出
器Ｄ１を介して検出される電気トルクとがある。これら
を入力量とする発電機軸系の運動方程式に、各質点の位
相角と慣性定数、ダンピング定数、バネ定数お二び入力
量から与えられる。また、質点ｉとｉ＋１間の軸ねじれ
トルクＭ１＋１＋１ は質点間の位相差とバネ定数との
積で求まることから、軸系の数学モデルは次の（１）式
の如く、位相差２回転数差および回転数検出器からの回
転数ｎを状態変数ベクトルとする運動方程式で表わすこ
とができる。
Ｘ＝ＡＸ＋ＢＵ ・・・・・・（１）
こ〜に、Ｘは〔ｎＸ１〕の夕１」ベクトルからなる状態
ベクトル、Ａは（ｎＸｎ〕の状態マ） ＩＪソックスＢ
ｒｊ［ｎＸｍ１の入力マトリックス、ＵＵ（ｍ×１〕の
入力ベクトルである。また、交はＸの微分直を示し、各
符号の下側にバー記号〔−〕を付してベクトル量を示す
。
こ〜に、Ｘは〔ｎＸ１〕の夕１」ベクトルからなる状態
ベクトル、Ａは（ｎＸｎ〕の状態マ） ＩＪソックスＢ
ｒｊ［ｎＸｍ１の入力マトリックス、ＵＵ（ｍ×１〕の
入力ベクトルである。また、交はＸの微分直を示し、各
符号の下側にバー記号〔−〕を付してベクトル量を示す
。
また、観測ｆｆ１ｙは回転数検出器からの回転数０１と
各質点間の軸ねじれトルクＭＴである。すなわち、 であり、 ｙ ＝ ＣＸ ・・・・・（
２）の如く表わされる。こ−に、Ｃは（／１１．Ｘｎ、
］の観測行列である。
各質点間の軸ねじれトルクＭＴである。すなわち、 であり、 ｙ ＝ ＣＸ ・・・・・（
２）の如く表わされる。こ−に、Ｃは（／１１．Ｘｎ、
］の観測行列である。
こ匁で、軸系の固有振動数ごとに軸系を分離するため、
モーダル化する。つまり、行列Ａを各モードごとに対角
化する。そこで、行列Ａを対角化する変換行列をＴとし
、「簀」印を付してモーダル行列とすると、上記（１）
、（２）式は次の（３）式で表現できる。
モーダル化する。つまり、行列Ａを各モードごとに対角
化する。そこで、行列Ａを対角化する変換行列をＴとし
、「簀」印を付してモーダル行列とすると、上記（１）
、（２）式は次の（３）式で表現できる。
である。
こ〜で、実ｄ１ｊされる観測量ｎＭとモデル匝とを用い
てＸ を推定する。このときの賎測器理論を導入した観
測器モデルの方程式は、次の（４）式となる。
てＸ を推定する。このときの賎測器理論を導入した観
測器モデルの方程式は、次の（４）式となる。
−−一 ・・・・・・（４）
−）０ 井縦−列の行列乏
ユを横一列に変換した行列、ＨはＣｎＸ１］のモーダル
制御行列であり、各符号に「△」印を付して推定直を表
わす。なお、モーダル制御行列ＨＤ推定の安定性、制菌
性によシ決定される。
−）０ 井縦−列の行列乏
ユを横一列に変換した行列、ＨはＣｎＸ１］のモーダル
制御行列であり、各符号に「△」印を付して推定直を表
わす。なお、モーダル制御行列ＨＤ推定の安定性、制菌
性によシ決定される。
したがって、第２図の如くタービン発電機モデル１１、
制御行列１２、観測行列１３．１４および加減算器１５
等からなる観測器モデル１は、電気トルク検出器Ｄ１を
介して与えられる発電機の電圧、を流等の電気トルクＭ
Ｇと、蒸気トルク模擬器８を介して模擬されるタービン
２＋３ｓ４１ｓ４２の蒸気トルク（機械トルク）ＭＤと
にもとづき、（１）式の如く状態量Ｘを推定する。この
とき、状態量の１つである、例えばタービン２の回転数
ｎＢ１（ｎｌ）を導入し、これと観測行列１４によつ△
△憂ｔ△畳 て推定されるｎＨ（−ｃｎ Ｘ ）との偏差を制菌行列
１２を介してフィードバックするようにしており、この
フィードバックＨｚ を補正量として先の（２）式の
如く推定を行なう。このことから、−Ｈ（ｎＭＣｎＸ
） と表わすことができる。そして、このように推定される
Ｘを観測行列１３を介して取り出すことにより、軸ねじ
れトルクＭＴを推定、検出する。
制御行列１２、観測行列１３．１４および加減算器１５
等からなる観測器モデル１は、電気トルク検出器Ｄ１を
介して与えられる発電機の電圧、を流等の電気トルクＭ
Ｇと、蒸気トルク模擬器８を介して模擬されるタービン
２＋３ｓ４１ｓ４２の蒸気トルク（機械トルク）ＭＤと
にもとづき、（１）式の如く状態量Ｘを推定する。この
とき、状態量の１つである、例えばタービン２の回転数
ｎＢ１（ｎｌ）を導入し、これと観測行列１４によつ△
△憂ｔ△畳 て推定されるｎＨ（−ｃｎ Ｘ ）との偏差を制菌行列
１２を介してフィードバックするようにしており、この
フィードバックＨｚ を補正量として先の（２）式の
如く推定を行なう。このことから、−Ｈ（ｎＭＣｎＸ
） と表わすことができる。そして、このように推定される
Ｘを観測行列１３を介して取り出すことにより、軸ねじ
れトルクＭＴを推定、検出する。
ところで、先の（３）式に示すＡは対角行列でアシ、固
有振動系の２次微分方程式の集まりで表現できるので、
例えば周波数の最も低いもの（モード１）については、
次の（５）式のように表現することができる。
有振動系の２次微分方程式の集まりで表現できるので、
例えば周波数の最も低いもの（モード１）については、
次の（５）式のように表現することができる。
／＞脣
Ｘ１＝ ＱＪＭＩ Ｘ２ ＋ ｈｌ ｅ ＋ ｂ Ｉ
Ｕ６簀 Ｘ２ ＝−０Ｍ１Ｘ １ ＋ｈ ２ ｅ ＋ ｂ ２
Ｕつまり、モード１では０Ｍ１の色間波数で振動し、こ
の周波数が固有振動数モード１の周波数である。また、
ＸｌとＸ２は振動し、これらは振動数が同じで位相が互
いに９０°異なる波形となる。
Ｕ６簀 Ｘ２ ＝−０Ｍ１Ｘ １ ＋ｈ ２ ｅ ＋ ｂ ２
Ｕつまり、モード１では０Ｍ１の色間波数で振動し、こ
の周波数が固有振動数モード１の周波数である。また、
ＸｌとＸ２は振動し、これらは振動数が同じで位相が互
いに９０°異なる波形となる。
以下、モード２．モード３・・・・・・についても同様
に、各固有振動数で振動する。なお、振動数の低い順に
モード番号を付すものとする。
に、各固有振動数で振動する。なお、振動数の低い順に
モード番号を付すものとする。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図である。
これは上記（５）式で示すモード１の模擬部を示すもの
で、第２図に示す観測器モデルの一部である。
で、第２図に示す観測器モデルの一部である。
すなわち、積分器２１Ａ、２１Ｂ、増幅器２２Ａ、２２
Ｂおよび加減算器２３Ａ、２３Ｂにより推定すると〜も
に、各観測行列１３Ａ、１３Ｂを介して軸ねじれトルク
を推定、検はする。こ＼で、Ｘ２の値はモード１の固有
振動数の振動波形匝でお９１．この振動波形を全波整流
回路２５Ａにて整流し、平滑回路２６Ａにて平滑するこ
とにより平均値を求め、これを固有振動数の発生成分と
する。
Ｂおよび加減算器２３Ａ、２３Ｂにより推定すると〜も
に、各観測行列１３Ａ、１３Ｂを介して軸ねじれトルク
を推定、検はする。こ＼で、Ｘ２の値はモード１の固有
振動数の振動波形匝でお９１．この振動波形を全波整流
回路２５Ａにて整流し、平滑回路２６Ａにて平滑するこ
とにより平均値を求め、これを固有振動数の発生成分と
する。
なお、平均値検出回路のかわりに実効値検出回路を設け
、実効値を検出するようにしても良い。また、第１図は
モード１に関する模擬部であり、これと同様のものが各
モード毎に設けられる。
、実効値を検出するようにしても良い。また、第１図は
モード１に関する模擬部であり、これと同様のものが各
モード毎に設けられる。
以上では主として火力発電機について説明したが、蒸気
トルクのかわシに入力水量、水圧等の水力トルク（機械
トルク）を導入することにより、この発明は水力発電機
に対しても同様に適用することができる。
トルクのかわシに入力水量、水圧等の水力トルク（機械
トルク）を導入することにより、この発明は水力発電機
に対しても同様に適用することができる。
この発明によれば、軸ねじれトルクをモータ゛ルごとに
推定する観測器モデルを設けることにより、発電機軸系
の各モーダルの発生成分が簡単な平均値回路や実効値回
路を付加するだけで容易かつ短時間に検出可能となる利
点がもたらされる。
推定する観測器モデルを設けることにより、発電機軸系
の各モーダルの発生成分が簡単な平均値回路や実効値回
路を付加するだけで容易かつ短時間に検出可能となる利
点がもたらされる。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は火力
発電機とその軸系の軸ねじれトルクを推定、検出する観
測器モデルを示す構成図でるる。 符号説明 １・・・・・・観測器モデル、１３，１３Ａ、１３Ｂ。 １４・・・・・・観測行列、２・・・・・・高圧タービ
ン、３・・・・・・中圧タービン、４１，４２・・・・
・・低圧タービン、 ５・・・・・・発電機、６・・・
・−・励磁機、７・・・・・・軸、８・・・・・・蒸気
トルク模擬器、１１・・・・・・タービン発電機モデル
、１２・・・・・・制量行列、１５．２３Ａ、２３Ｂ・
・・・・・加減算器、２１Ａ、２１Ｂ・・・・・・積分
器、２２Ａ・２２Ｂ・・・・・・増幅器、２５Ａ・・・
・・・全波整流回路、２６Ａ・・・・・・平滑回路、Ｄ
ｌ・・・・・・電気トルク検出器、Ｄ２・・・・・・蒸
気圧力検出器、Ｄ５・・・・・・回転数検出器。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 宵 １ 図 二月モー１−ン １１２ 図
発電機とその軸系の軸ねじれトルクを推定、検出する観
測器モデルを示す構成図でるる。 符号説明 １・・・・・・観測器モデル、１３，１３Ａ、１３Ｂ。 １４・・・・・・観測行列、２・・・・・・高圧タービ
ン、３・・・・・・中圧タービン、４１，４２・・・・
・・低圧タービン、 ５・・・・・・発電機、６・・・
・−・励磁機、７・・・・・・軸、８・・・・・・蒸気
トルク模擬器、１１・・・・・・タービン発電機モデル
、１２・・・・・・制量行列、１５．２３Ａ、２３Ｂ・
・・・・・加減算器、２１Ａ、２１Ｂ・・・・・・積分
器、２２Ａ・２２Ｂ・・・・・・増幅器、２５Ａ・・・
・・・全波整流回路、２６Ａ・・・・・・平滑回路、Ｄ
ｌ・・・・・・電気トルク検出器、Ｄ２・・・・・・蒸
気圧力検出器、Ｄ５・・・・・・回転数検出器。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 宵 １ 図 二月モー１−ン １１２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 発電機と１つ以上のタービンとをそれぞれ質点として互
いに軸結合された発電機軸系において、該発電機の電気
トルクとタービン系の機械トルクと少なくとも１つの質
点の回転数とから軸ねじれトルクを各モーダル（固有振
動数）毎に推定、検出する観測器モデルを設け、 各モーダル毎にその発生成分を抽出することを特徴とす
る発電機軸系のモーダル検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116943A JPH0737909B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 発電機軸系のモ−ダル検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116943A JPH0737909B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 発電機軸系のモ−ダル検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282618A true JPS63282618A (ja) | 1988-11-18 |
| JPH0737909B2 JPH0737909B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=14699557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62116943A Expired - Lifetime JPH0737909B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 発電機軸系のモ−ダル検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737909B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0597040A (ja) * | 1990-09-06 | 1993-04-20 | Deutsche Forsch & Vers Luft Raumfahrt Ev | 前輪及び後輪操舵を有する路面車両を操舵する方法 |
| JPH068842A (ja) * | 1992-03-03 | 1994-01-18 | Deutsche Forsch & Vers Luft Raumfahrt Ev | 前輪、後輪ステアリングを有する路面車両のステアリング方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56117129A (en) * | 1980-02-21 | 1981-09-14 | Toshiba Corp | Monitoring device for shaft torsional oscillation of turbine generator |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62116943A patent/JPH0737909B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56117129A (en) * | 1980-02-21 | 1981-09-14 | Toshiba Corp | Monitoring device for shaft torsional oscillation of turbine generator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0597040A (ja) * | 1990-09-06 | 1993-04-20 | Deutsche Forsch & Vers Luft Raumfahrt Ev | 前輪及び後輪操舵を有する路面車両を操舵する方法 |
| JPH068842A (ja) * | 1992-03-03 | 1994-01-18 | Deutsche Forsch & Vers Luft Raumfahrt Ev | 前輪、後輪ステアリングを有する路面車両のステアリング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0737909B2 (ja) | 1995-04-26 |
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