JPS63282807A - Abnormality diagnosing device - Google Patents
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Landscapes
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、例えば、蒸気タービン制御装置の各制御要
素の作動状態の異常を検知するに好適な異常診断装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an abnormality diagnosis device suitable for detecting abnormalities in the operating state of each control element of a steam turbine control device, for example.
（従来の技術）
一般に蒸気タービン制御装置４は、設定回転数と実回転
数との偏差を求め、この偏差が零になるように蒸気ター
ビンの蒸気流入ごを増減している。(Prior Art) Generally, the steam turbine control device 4 determines the deviation between the set rotational speed and the actual rotational speed, and increases or decreases the amount of steam flowing into the steam turbine so that this deviation becomes zero.
第３図はこの種の典型的な蒸気タービン制御装置の概略
構成図である。同図において、出力設定器１より出力さ
れる回転数設定信号Ｓ。は通常、同期装置のパイロット
スリーブストロークに相当するものであり、実回転数に
比例する信号Ｓは調速機のパイロットストロークに相当
するものである。FIG. 3 is a schematic diagram of a typical steam turbine control device of this type. In the figure, a rotation speed setting signal S output from an output setting device 1. usually corresponds to the pilot sleeve stroke of the synchronizer, and the signal S, which is proportional to the actual rotational speed, corresponds to the pilot stroke of the speed governor.
これらの信号Ｓ。およびＳが加算器２に加えられて偏差
信号δが演算され、ゲインにの増幅＄３で増幅される。These signals S. and S are added to the adder 2 to calculate the deviation signal δ, which is amplified with a gain of $3.
このゲインには、いわゆる、速度調定率Ｒの逆ｆｉ（Ｋ
−１／Ｒ）であり、ここで８ｇ
調定率に相応した増幅がなされる。増幅器３の出力信号
Ａはタービンへの流入蒸気＝を加減する蒸気加減弁（以
下１ｉに加減弁とも言う）の開度を設定するための速度
リレー４へ伝達される。この速度リレー４はいわゆる積
分器であり、偏疋量に対応する信号Ａか積分されて、設
定回転数に比例した信号Ｂを出力する。この信号Ｂは加
減弁サーボモータ５に伝達され加減弁油筒のストローク
を設定し、加減弁の開度信号Ｃを出力する。この結果、
タービン６への蒸気流入量が制御され、タービン出力が
決定される。そして、タービン出力信号りと実際の負荷
信号りとが加算器３に加えられ差異Ｅ （Ｅ−Ｄ−Ｌ）
が求められる。この差異Ｅはタービンロータの加速トル
クとして、ロータ慣性８（−ＧＤ２）に応じた回転数の
増加をもたらし、実回転数信号Ｓが得られる。次いで、
この実回転数信号Ｓは設定信号Ｓ。と比較されて偏差信
号δが演算され、再度上述した操作が繰返され、偏差信
号δを零にするような閉ループ制御が行われる。This gain includes the so-called inverse fi(K
-1/R), and amplification corresponding to the 8g regulation rate is performed here. The output signal A of the amplifier 3 is transmitted to a speed relay 4 for setting the opening degree of a steam control valve (hereinafter also referred to as control valve 1i) that controls the amount of steam flowing into the turbine. This speed relay 4 is a so-called integrator, which integrates the signal A corresponding to the amount of eccentricity and outputs a signal B proportional to the set rotation speed. This signal B is transmitted to the control valve servo motor 5, which sets the stroke of the control valve oil cylinder, and outputs the control valve opening signal C. As a result,
The amount of steam flowing into the turbine 6 is controlled, and the turbine output is determined. Then, the turbine output signal and the actual load signal are added to the adder 3 and the difference E (E-D-L) is calculated.
is required. This difference E causes an increase in the rotational speed according to the rotor inertia 8 (-GD2) as an acceleration torque of the turbine rotor, and an actual rotational speed signal S is obtained. Then,
This actual rotational speed signal S is a setting signal S. A deviation signal δ is calculated by comparing the deviation signal δ, and the above-described operation is repeated again to perform closed-loop control to make the deviation signal δ zero.
（発明が解決しようとする問題点）
上述した蒸気タービン制御装置を構成する制御要素の異
常、例えば、レバーピン部の固着、パイロット弁や油筒
の摺動部の固着が起こると、入力信号に対する遅れが大
きくなると同時に制御特性が悪化し、比較的大きな周期
で変動して、いわゆる、ハンチングを起こすことがある
。そして、極端な場合にはタービンの回転数あるいは負
荷の動揺が収まらず、ボイラを含む蒸気圧力系の外乱と
なり、圧力偏差の増大をもたらしてプラント停止に至る
ことかある。(Problems to be Solved by the Invention) If an abnormality occurs in the control elements constituting the steam turbine control device described above, such as sticking of the lever pin or sticking of the sliding parts of the pilot valve or oil cylinder, a delay in response to the input signal may occur. As the value increases, the control characteristics deteriorate and may fluctuate in a relatively large period, resulting in so-called hunting. In extreme cases, fluctuations in the rotational speed of the turbine or the load cannot be stopped, causing disturbances in the steam pressure system including the boiler, resulting in an increase in pressure deviation, which may lead to plant shutdown.
一方、制御要素の接続部や可動部の間隙か大きくなると
制御系が高周波振動する、いわゆる、チャタリングか発
生して制御が困難になることがある。On the other hand, if the gaps between the connecting parts and movable parts of the control elements become large, high-frequency vibrations in the control system, or so-called chattering, may occur, making control difficult.
このように制御要素の摺動部が固着したり、あるいは、
可動部の間隙が過大になったりする現象は最初口）γた
ないで徐々に進行するものであるがために、制御系が不
安定になってから初めて気付くことが多い。In this way, the sliding part of the control element may become stuck, or
Because the phenomenon of the gap between moving parts becoming too large progresses gradually without any initial delay, it is often noticed only after the control system becomes unstable.
仮に、運転中にこの制御不安定現象の原因調査をすると
すれば、運転へρ支障を与えない範囲に調査が制限され
ると共に、原因把握に手間どり、さらに、危険を伴うこ
とになる。If the cause of this control instability phenomenon were to be investigated during operation, the investigation would be limited to a range that does not interfere with the operation, and it would be time-consuming and dangerous to ascertain the cause.
通常、このような運転中の調査においては制、御要素の
出力部、例えば、レバーやピストンの変位をチャートＬ
に同時に記録し、各部の変動量に異常かないかどうかを
チェックする。若し、ユニット停止中であれば、各部位
を分解して異常のａ無をチェックする。Normally, in such investigations during operation, the displacement of the output part of the control element, such as a lever or piston, is measured on a chart L.
simultaneously, and check whether there are any abnormalities in the amount of fluctuation in each part. If the unit is stopped, disassemble each part and check for abnormalities.
しかしながら、このような調査は制御不安定の現象が過
大になってから行うために、予期せぬユニット停止を伴
ったり、調査、補修のためのみにユニットを停止させな
ければならない場合もあり、運用に及ぼす影響は甚大な
ものとなる。However, since such investigations are carried out only after the phenomenon of control instability has become excessive, it may involve unexpected unit stoppages, or it may be necessary to stop the unit just for investigation or repair. The impact would be enormous.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、制御系不安定現象の調査、補修のために要する時間
を大幅に短縮させ得、ユニット運用に及ぼす支障を最小
限に留めることのできる異常診断装置を提供することを
目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can significantly reduce the time required for investigating and repairing control system instability phenomena, and minimize the hindrance to unit operation. The purpose of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device that can perform the following functions.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、予め伝達特性が把握されている各制御要素の
入力および出力を検出する検出部と、この検出部の出力
信号を分析して前記各制御要素の入力信号成分および出
力信号成分を求めると共に、入力信号成分と前記伝達特
性とに基づいて前記各制御要素の出力信号成分を予１１
）ＩＬ、この予ＤＩによって得られた出力信号成分と分
析して求められた出力信号成分とを比較し、偏差分が所
定値を超えたとき異常と判定して異常箇所を示す信号と
警報信号とを出力する演算部と、この演算部の出力信号
に基づいて異常状態を表示すると共に、警報信号を発生
する出力部とを備えたものである。(Means for Solving the Problems) The present invention includes a detection unit that detects the input and output of each control element whose transfer characteristics are known in advance, and a detection unit that analyzes the output signal of this detection unit to detect the input and output of each control element whose transfer characteristics are known in advance. The input signal component and the output signal component of each control element are determined based on the input signal component and the transfer characteristic.
) IL, compares the output signal component obtained by this preliminary DI with the output signal component obtained by analysis, and when the deviation exceeds a predetermined value, it is determined to be abnormal and a signal indicating the abnormal location and an alarm signal are generated. and an output section that displays an abnormal state and generates an alarm signal based on the output signal of the calculation section.
（作 用）
この発明においては、制御系を構成する各制御要素の入
力信号および出力信号を分析し、この分析により得られ
た入力信号成分と伝達特性とに基づいて各制御要素の出
力信号成分を予測し、このＰ ｉｉｐ＋により得られた
出力信号成分と前記分析により得られた出力信号成分と
を比較し、その偏差分が所定値を超えたときに異常と判
定して警報を発生すると共に、異常箇所を表示するよう
にしたので、制御系不安定現象の調査、補修に要する時
間を大幅に短縮させ得、ユニット運用に及ぼす支障を最
少限に留めることかできる。(Function) In this invention, the input signal and output signal of each control element constituting the control system are analyzed, and the output signal component of each control element is determined based on the input signal component and transfer characteristic obtained through this analysis. The output signal component obtained by this P iip+ is compared with the output signal component obtained by the analysis, and when the deviation exceeds a predetermined value, it is determined to be abnormal and an alarm is generated. Since abnormal locations are displayed, the time required to investigate and repair unstable control system phenomena can be significantly shortened, and hindrances to unit operation can be kept to a minimum.
（実施例）
第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、前述した制御系を診断対象としている。同図にお
いて、検出部１０は予め伝達特性か把握されている各制
御要素の入力および出力、例えば、負荷設定値、制御油
圧、調速機ストローク、速度リレーストローク、・・・
、系統周波数等を検出して電気信号を出力し、コンピュ
ータでなる演算部２０に加える。この演算部２０は各制
御要素の出力信号を分析する出力信号分析手段２１と、
各制御要素の入力信号を分析する入力信号分析手段２２
と、この分析によって得られた入力信号成分と制御要素
の伝達特性とに基づいて各制御要素の出力信号成分を予
測する出力信号成分予測手段２３と、この予測によって
得られた出力信号成分と分析により求められた出力信号
成分とを比較し、その偏差分が所定値を超えたとき異常
と判定して異常箇所を示す信号および警報信号を発生す
る比較判定手段２４とを備えており、このうち比較判定
手段２４が発生する異常箇所を示す信号および警報信号
を出力部３０に加えている。出力部３０は警報信号に応
動して警報を発生する警報発生部３１と、異常箇所を示
す信号により異常状態を表示する異常表示部３２とを備
えている。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, in which the aforementioned control system is targeted for diagnosis. In the figure, the detection unit 10 detects the inputs and outputs of each control element whose transmission characteristics are known in advance, such as load setting value, control oil pressure, governor stroke, speed relay stroke, etc.
, detects the system frequency, etc., outputs an electrical signal, and applies it to the calculation section 20 consisting of a computer. This calculation unit 20 includes an output signal analysis means 21 that analyzes the output signal of each control element,
Input signal analysis means 22 for analyzing input signals of each control element
and output signal component prediction means 23 that predicts the output signal component of each control element based on the input signal component obtained by this analysis and the transfer characteristic of the control element, and the output signal component obtained by this prediction and analysis. and a comparison/judgment means 24 which compares the output signal component obtained by The comparison/judgment means 24 applies a signal and an alarm signal to the output section 30 indicative of the location of the abnormality occurring. The output section 30 includes an alarm generation section 31 that generates an alarm in response to an alarm signal, and an abnormality display section 32 that displays an abnormal state by a signal indicating an abnormal location.
１、記のように構成された本実施例の動作を以下に説明
する。1. The operation of this embodiment configured as described above will be explained below.
先ず、制御機器が一次遅れ要素でなるとき、入力信号Ｘ
に対する出力信号Ｙへの伝達関数は、角速度をω、時定
数をＴとすると次式で表される。First, when the control equipment is a first-order delay element, the input signal
The transfer function to the output signal Y is expressed by the following equation, where angular velocity is ω and time constant is T.
制御信号の減＊量は周波数の関数となり、ゲインＩＧ（
ｊω）１および位相ＬＧ（ｊω）は次のように表される
。The amount of reduction* in the control signal is a function of frequency, and the gain IG (
jω)1 and phase LG(jω) are expressed as follows.
ＩＣ（ｊω＞ ＋ −−２０１ｏｇ ｔｏ’〒πＴＦ・
・・（２）
ムＧ（ｊω）−−ｔａｎ−’（ωＴ） ・ （３）
従って、入力信号をフーリエ級数に展開して入力信号成
分を求めれば、それに相応する出力成分を予測すること
ができる。この予測された信号成分と、実際の出力信号
をフーリエ級数に展開して求めた信号成分とを比較する
ことによって制御要素が正常か否かを判定することがで
きる。演算部２０はかかる処理を実現するべく第２図に
示すような基本ロジックを備えている。すなわち、検出
部１０から出力される制御要素の入力信号Ｘに基づいて
ステップ１０１で振幅変動分が、ステップ１０２で基本
波の波形がそれぞれ測定され、ステップ１０３でフーリ
エ展開による周波数分析が行われる一方、制御要素の出
力信号Ｙ に基づいｇｅｓ
てステップ１０４で振幅変動分が、ステ、ツブ１０５で
基本波の波形がそれぞれ測定され、ステップ１０６で周
波数分析が行われる。次に、制御要素の伝達特性から判
っているゲインを用いて、ステップ１０７にて出力信号
に対する振幅変動分を予測し、この振幅変動分とステッ
プ１０４の処理で得られた出力信号の振幅変動分とがス
テップ１０８にて比較され、その偏差分が所定値を超え
ておれば、ステップ１１２で警報信号を発生する。また
、ステップ１０９では、ステップ１０２で測定した基本
波に対してステップ１０５で測定した基本波がどの程度
遅れているか、すなわち、位相遅れを算出し、ステップ
１０９にて伝達特性から判っている位相遅れとを比較し
、その偏差分が所定値を超えておれば、ステップ１１２
で警報信号を発生する。次に、ステップ１１１では、ス
テップ１０３で得られた入力信号に対する周波数成分と
、ステップ１０６で得られた出力信号に対する周波数成
分とが制御要素の伝達特性を加味して比較され、その偏
差が所定値を超えておればステップ］１２で警報信号を
発生する。なお、これらの処理は、制御要素毎に行われ
、異常と判定された場合には制御要素を示す信号または
異常箇所を示す信号を併せて出力する。IC(jω> + −−201og to'〒πTF・
...(2) MuG(jω)--tan-'(ωT) ・(3)
Therefore, if an input signal is expanded into a Fourier series to obtain an input signal component, the corresponding output component can be predicted. By comparing this predicted signal component with a signal component obtained by expanding the actual output signal into a Fourier series, it is possible to determine whether the control element is normal. The calculation unit 20 is equipped with basic logic as shown in FIG. 2 to realize such processing. That is, based on the input signal X of the control element output from the detection unit 10, the amplitude fluctuation is measured in step 101, the waveform of the fundamental wave is measured in step 102, and frequency analysis is performed by Fourier expansion in step 103. Based on the output signal Y of the control element ges , the amplitude fluctuation is measured in step 104, the waveform of the fundamental wave is measured in step 105, and frequency analysis is performed in step 106. Next, using the gain known from the transfer characteristic of the control element, in step 107, the amplitude variation with respect to the output signal is predicted, and this amplitude variation and the amplitude variation of the output signal obtained in the process of step 104 are predicted. are compared in step 108, and if the deviation exceeds a predetermined value, an alarm signal is generated in step 112. Further, in step 109, the degree of delay of the fundamental wave measured in step 105 with respect to the fundamental wave measured in step 102, that is, the phase lag is calculated, and in step 109, the phase lag known from the transfer characteristic is calculated. If the deviation exceeds the predetermined value, step 112
generates an alarm signal. Next, in step 111, the frequency component for the input signal obtained in step 103 and the frequency component for the output signal obtained in step 106 are compared taking into account the transfer characteristics of the control element, and the deviation is determined by a predetermined value. If it exceeds , an alarm signal is generated in step 12. Note that these processes are performed for each control element, and when it is determined that there is an abnormality, a signal indicating the control element or a signal indicating the abnormal location is also output.
一方、出力部の警報発生部３１は上記警報信号に応動し
て外部に報知し、異常表示部３２は異常状態を表示する
。On the other hand, the alarm generating section 31 of the output section notifies the outside in response to the above-mentioned alarm signal, and the abnormality display section 32 displays the abnormal state.
かくして、この実施例によれば、ガバナ運転のように絶
えず変動している制御信号でも高精度にて適確に異常判
別することができ、これによって制御系不安定現象の調
査、補修に要する時間を大幅に短縮させ得、ユニット運
用に及ぼす支障を最少限に留めることができる。Thus, according to this embodiment, it is possible to accurately determine an abnormality with high precision even in a control signal that constantly fluctuates, such as during governor operation, thereby reducing the time required to investigate and repair unstable control system phenomena. It is possible to significantly shorten the time required, and to minimize the hindrance to unit operations.
なお、制御信号が変動していない場合でも、実運転に支
障のないレベルのテスト信号を入力すると同時に出力信
号をチェックすることにより、−ヒ述したと同様な異常
監視ができる。Incidentally, even if the control signal does not fluctuate, abnormality monitoring similar to that described in -A can be performed by inputting a test signal at a level that does not interfere with actual operation and checking the output signal at the same time.
また、上記実施例ではタービン制御装置の監視について
説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、複
数の制御要素よりなる他の制御系にも適用できることは
言うまでもない。Furthermore, although the above embodiment describes the monitoring of a turbine control device, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that it can be applied to other control systems comprising a plurality of control elements.
以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、制御系を構成する各制御要素の入力信号および出力信
号を分析し、この分析により得られた入力信号成分と伝
達特性とに基づいて各制御要素の出力信号成分を予１１
１１１Ｌ、この子ｍｊによって得られた出力信号成分と
前記分析により得られた出力信号成分とを比較し、その
偏差分が所定値を超えたときに異常と判定して警報を発
生すると共に、異常状態を表示するようにしたので、制
御系不安定現象の調査、補修に要する時間を大幅に短縮
させ得、ユニット運用に及ぼす支障を最少限に留めるこ
とができるという効果がある。As is clear from the above description, according to the present invention, the input signal and output signal of each control element constituting the control system are analyzed, and each Predetermine the output signal component of the control element.
111L, compares the output signal component obtained by this child mj with the output signal component obtained by the analysis, and when the deviation exceeds a predetermined value, it is determined to be abnormal and an alarm is generated. Since the status is displayed, the time required to investigate and repair unstable control system phenomena can be significantly shortened, and hindrances to unit operation can be kept to a minimum.
第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト、第３図は一般的に蒸気タービン制御系の概略構成図
である。
１０・・・検出部、２０・・・演算部、２１・・・出力
信号分析手段、２２・・・入力信号分析手段、２３・・
・出力信号子？ＩＪ１手段、２４・・・比較判定手段、
３０・・・出力部、３１・・・警報発生部、３２・・・
異常表示部。
出願人代理人 佐 藤 −雄
、ＩＯ
第１図
第２図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 3 is a general schematic diagram of a steam turbine control system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Detection part, 20... Calculation part, 21... Output signal analysis means, 22... Input signal analysis means, 23...
・Output signal? IJ1 means, 24... comparison determination means,
30... Output section, 31... Alarm generating section, 32...
Abnormality display section. Applicant's agent: Yu Sato, IO Figure 1 Figure 2
Claims (1)
出力を検出する検出部と、この検出部の出力信号を分析
して前記各制御要素の入力信号成分および出力信号成分
を求めると共に、入力信号成分と前記伝達特性とに基づ
いて前記各制御要素の出力信号成分を予測し、この予測
によって得られた出力信号成分と分析して求められた出
力信号成分とを比較し、偏差分が所定値を超えたとき異
常と判定して異常箇所を示す信号と警報信号とを出力す
る演算部と、この演算部の出力信号に基づいて異常状態
を表示すると共に、警報信号を発生する出力部とを備え
たことを特徴とする異常診断装置。A detection unit detects the input and output of each control element whose transfer characteristics are known in advance, and analyzes the output signal of this detection unit to obtain input signal components and output signal components of each control element, and detects the input signal. The output signal component of each control element is predicted based on the component and the transfer characteristic, and the output signal component obtained by this prediction is compared with the output signal component obtained by analysis, and the deviation is determined to be a predetermined value. an arithmetic unit that determines that there is an abnormality when the value is exceeded and outputs a signal indicating the abnormal location and an alarm signal; and an output unit that displays an abnormal state and generates an alarm signal based on the output signal of the arithmetic unit. An abnormality diagnosis device characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118616A JPS63282807A (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Abnormality diagnosing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118616A JPS63282807A (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Abnormality diagnosing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282807A true JPS63282807A (en) | 1988-11-18 |
Family
ID=14740952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62118616A Pending JPS63282807A (en) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | Abnormality diagnosing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63282807A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0583995A (en) * | 1991-09-18 | 1993-04-02 | Nishishiba Electric Co Ltd | Monitoring controller for power |
| JP2013219844A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Denso Corp | Energy generation controller |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62118616A patent/JPS63282807A/en active Pending
Cited By (2)
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| JP2013219844A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Denso Corp | Energy generation controller |
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