KR20170038651A

KR20170038651A - 터빈 제어 장치, 터빈, 및 터빈 축의 진동값 저감 방법

Info

Publication number: KR20170038651A
Application number: KR1020160104183A
Authority: KR
Inventors: 에이지 사이토
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2017-04-07
Also published as: CN106555623B; CN106555623A; JP6587884B2; JP2017066983A; KR101925680B1

Abstract

(과제) 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 터빈을 증속시키는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 터빈 리모콘은, 증기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 터빈 진동값이, 증기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 통상 운전 알람값보다 작은 기동 운전 알람값을 초과하는지의 여부를 판정하여, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과한다고 판정한 경우, 이상의 발생을 알린다. 그리고, 터빈 리모콘은, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하는 경우, 선체 이동을 발생시키지 않고, 또한 터빈 축의 변형을 제거할 수 있는 회전수로 증기 터빈을 운전하는 진동값 저감 운전을 실행한다.

Description

터빈 제어 장치, 터빈, 및 터빈 축의 진동값 저감 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING TURBINE, TURBINE, AND METHOD OF REDUCING VIBRATION VALVE OF TURBINE SHAFT}

본 발명은 터빈 제어 장치, 터빈, 및 터빈 축의 진동값 저감 방법에 관한 것이다.

선박의 기관 (주기 (主機)) 으로서 증기 터빈을 사용하는 선박에는, 기관의 운전 개시 준비가 갖추어진 상태 (터닝탈 (脫), 증기 터빈으로의 증기의 투입 준비 완료 등의 상태) 에서 기능하게 하는, 소위 오토 스핀 모드 (AUTO SPIN MODE) 를 갖고 있다.

오토 스핀 모드란, 터빈 리모콘에 의해 자동으로 전진 거버너 및 후진 거버너를 교대로 개폐함으로써 주축을 미속 회전시키고, 그에 따라 터빈 축의 정지를 방지하는 기능이다 (특허문헌 1, 2). 또한, 오토 스핀 모드는, 터빈 축의 정지를 방지하는 것을 목적으로 한 기능이기 때문에, 주축은 낮은 회전수 (예를 들어 1 ∼ 2 rpm) 로 회전 (스핀) 한다.

오토 스핀 모드는, 상기 서술한 바와 같이, 기관의 운전 개시 조건이 갖추어지고, 또한 주축이 정지한 경우에 자동적으로 개시하도록 설정된다. 또한, 주축의 정지란, 예를 들어 주축의 회전수가 소정 회전수 (예를 들어 0.1 rpm, 이하「주축 정지 회전수」라고 한다) 이하이고, 또한 주축 정지 회전수가 되고 나서 소정의 시간 경과 (예를 들어 20 초, 이하「주축 정지 확인 시간」이라고 한다) 후이다.

그리고, 오토 스핀 모드에서는, 주축 정지 확인 시간이 경과한 후, 전진 거버너를 미소량 여는 것에 의해 증기를 전진용 증기 터빈에 투입하여 주축의 회전수를 상승시키고, 회전수가 주축 정지 회전수를 초과한 경우에 전진 거버너를 닫는다.

전진 거버너를 닫아도 주축에는 관성력이 작용하고 있기 때문에, 주축의 회전수는 어느 정도의 시간을 들여 강하한다. 그 후, 주축의 회전수가 다시 주축 정지 회전수 이하가 되고, 또한 주축 정지 확인 시간을 경과한 경우, 이번에는 후진 거버너를 미소량 여는 것에 의해 증기를 후진용 증기 터빈에 투입하여 주축의 회전수를 상승시킨다. 그리고, 주축의 회전수가 주축 정지 회전수를 초과한 경우에 후진 거버너를 닫고, 다시 전진 거버너를 여는 것을 자동적으로 반복한다.

이와 같은 오토 스핀 모드는, 선박의 이안 (離岸) 후의 스탠바이시 등에 실시되는 경우가 많으며, 증기 터빈으로의 다량의 증기 투입은 터빈 축의 과회전이나 선체 이동이 발생하기 때문에, 오토 스핀 모드에서는 증기 터빈에 투입되는 증기량을 극소량으로 한다.

일본 특허공보 제4446992호 일본 공개특허공보 소58-25843호

이와 같이, 오토 스핀 모드에서는 극소량의 증기 밖에 증기 터빈에 투입되지 않기 때문에, 오토 스핀 모드를 장시간 실시한 경우, 난기가 완료되어 있는 증기 터빈에 대해서는 냉각 효과로서 작용할 가능성이 있다.

또, 오토 스핀 모드에 있어서의 주축은, 상기 서술한 바와 같이 낮은 회전수에 의한 미속 유전 (遊轉) 이 반복되기 때문에, 터빈 축의 초기 굽힘 (자중 휨) 의 제거를 실시하기에는 회전수가 부족하다. 그리고, 터빈 축의 휨이 제거되지 않은 채 증기 터빈을 증속시키는 경우가 있다. 이 결과, 터빈 축의 휨이 제거되지 않은 채 증기 터빈의 증속에 이르기 때문에, 터빈 축의 진동이 증폭 및 발산되어, 증기 터빈의 정지부 (라비린스 핀 등) 와의 접촉에까지 이를 가능성이 있다.

또한, 터빈에 대해 난기 유지하면서 스탠바이 상태를 유지하는 경우에는, 보다 높은 열량을 터빈 내부에 투입하여, 어느 정도 높은 회전수로 계속해서 터빈 축을 회전시킬 필요가 있다. 이 때문에, 조종자가 수동 조작으로 전진 거버너와 후진 거버너의 개폐 조작을 반복함으로써, 오토 스핀 모드보다 높은 회전수로 주축을 전진측, 후진측으로 회전시키는 핸드 스핀이 실시된다.

이 핸드 스핀을 계속함으로써, 대류에 의한 열 확산이 촉진되어, 터빈 축 및 차실 내부가 열적으로 균일해진다. 또한, 회전 상승과 함께 로터축의 편심이 동축 상의 중심점에 가까워지는 자이로 효과에 의해 터빈 축의 언밸런스가 해소되고, 터빈 축의 휨이 해소된다.

이와 같이, 핸드 스핀을 비교적 장시간 계속할 수 있으면 열 불균일과 함께 터빈 축의 휨은 해소 가능하다. 그러나, 열적으로 불균일한 경우에는, 터빈 축 자체가 이 온도 불균일 분포에 의해 구부러지는 경우가 있다. 선박에 대한 출항시의 항만 지시에 따른 긴급 이산의 요구 등에 의해, 터빈 축의 휨을 해소 가능한 정도의 장시간의 핸드 스핀이 불가능한 경우도 있다.

그리고, 터빈 축의 휨 등이 해소되지 않으면, 증기 터빈에 진동이 발생하는 경우가 있다. 여기서, 증기 터빈에는 진동 센서를 구비한 것이 있으며, 증기 터빈의 진동이 소정의 설정값을 초과한 경우에 알람이 발보되고, 조종자에게 주의 환기가 촉구된다. 또한 증기 터빈의 진동이 상승하는 경우에는, 증기 터빈을 정지시키는 트립 기능을 갖는 것도 있다.

그러나, 상기 서술한 오토 스핀 모드는, 주축을 미속 회전시키기 위해 전진 거버너 및 후진 거버너를 교대로 개폐하기만 하는 기능이기 때문에, 종래에는 증기 터빈의 진동을 감시하면서 운용되는 것은 아니다.

또, 일반적으로 증기 터빈의 진동에 대한 알람은, 증기 터빈의 통상 운전의 진동값 (설계값이며, 예를 들어 10 ∼ 20 ㎛) 에 대응하여 설정된다. 그러나, 증기 터빈의 회전수가 낮은 경우의 진동 (예를 들어, 핸드 스핀을 실시할 때의 진동) 은 상대적으로 작으므로, 낮은 회전수에 대해서는, 통상 운전에 대응한 알람의 설정값으로는 지나치게 높다. 이 때문에, 증기 터빈의 기동 후, 증기 터빈의 진동이 저회전에 있어서의 통상적인 진동값을 초과한 상태여도, 조종자는 통상 운전 알람값 이하이면 이상하다고는 판단하지 않고, 그대로 증속시키는 경우가 있다. 이 결과, 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 증기 터빈의 증속에 이르기 때문에, 터빈 축의 진동이 보다 증폭 및 발산되어, 알람의 발보나 트립에 이를 가능성이 있다.

이상과 같이, 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 터빈을 증속시키면, 터빈 축의 진동이 보다 증폭 및 발산될 가능성이 있으며, 터빈에 있어서 바람직하지 않다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 터빈을 증속시키는 것을 방지할 수 있는 터빈 제어 장치, 터빈, 및 터빈 축의 진동값 저감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 터빈 제어 장치, 터빈, 및 터빈 축의 진동값 저감 방법은 이하의 수단을 채용한다.

본 발명의 제 1 양태에 관련된 터빈 제어 장치는, 선박의 기관으로서 사용되는 증기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 증기 터빈의 진동값이, 상기 증기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 판정 수단과, 상기 판정 수단에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정된 경우, 이상의 발생을 알리는 알림 수단을 구비한다.

본 구성에 관련된 터빈 제어 장치는, 선박의 기관으로서 사용되는 증기 터빈을 제어하는 것이다.

일반적으로, 터빈 축의 휨 등에서 기인하는 증기 터빈의 진동에 대한 알람은, 증기 터빈의 통상 운전의 진동값에 대응하여 설정된다. 그러나, 증기 터빈의 회전수가 낮은 경우의 진동은 상대적으로 작으므로, 낮은 회전수에 대해서는, 통상 운전에 대응한 알람의 설정값으로는 지나치게 높다. 이 때문에, 증기 터빈의 기동 후, 증기 터빈의 진동이 저회전에 있어서의 통상적인 진동값을 초과한 상태여도, 조종자는 통상 운전 알람값 이하이면 이상하다고는 판단하지 않고, 그대로 증속시키는 경우가 있다. 이 결과, 진동이 보다 발산되어, 알람의 발보나 트립에 이를 가능성이 있다.

그래서, 본 구성에 의하면, 증기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값이 설정되고, 증기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 증기 터빈의 진동값이 제 2 설정값을 초과하는지의 여부가 판정 수단에 의해 판정된다. 그리고, 증기 터빈의 진동값이 제 2 설정값을 초과한다고 판정 수단에 의해 판정된 경우, 알림 수단에 의해 이상의 발생이 알려진다.

이와 같이, 본 구성에 의하면, 증기 터빈의 기동 후이고 낮은 회전수로 증기 터빈을 운전하고 있는 경우, 이상을 알리는 설정값을 통상 운전인 경우보다 낮게 함으로써, 증기 터빈의 진동 이상을 조기에 판정하여, 조종자가 이상을 인식할 수 있다. 조종자가 진동 이상, 즉 터빈 축의 휨 등이 발생하고 있는 것을 조기에 인식함으로써, 터빈 축의 진동이 보다 증폭 및 발산되기 전에 이것들의 해소가 가능해진다.

따라서, 본 구성은, 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 터빈을 증속시키는 것을 방지할 수 있다.

상기 제 1 양태에서는, 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과하는 경우, 선체 이동을 발생시키지 않고, 또한 터빈 축의 변형을 제거할 수 있는 회전수로 상기 증기 터빈을 운전하는 진동값 저감 운전을 실행하는 제어 수단을 구비해도 된다.

본 구성에 의하면, 증기 터빈을 통상 운전시키기 전에 증기 터빈에 발생한 진동을 저감시킬 수 있다.

상기 제 1 양태에서는, 상기 진동값 저감 운전이, 상기 진동값이 상기 제 2 설정값 이하가 될 때까지, 상기 선박의 주축의 회전을 전진측 및 후진측에서 교대로 반복하도록 상기 증기 터빈을 운전해도 된다.

본 구성에 의하면, 증기 터빈에 발생한 진동을 보다 확실하게 저감시킬 수 있다.

상기 제 1 양태에서는, 상기 진동값 저감 운전이, 상기 증기 터빈의 난기 유지가 가능하고, 또한 선체 이동을 발생시키지 않는 회전수로 상기 증기 터빈을 운전해도 된다.

본 구성에 의하면, 증기 터빈에 발생한 진동을 보다 확실하게 저감시킴과 함께, 진동값 저감 운전을 실행하고 있는 동안에 증기 터빈이 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제 1 양태에서는, 상기 진동값 저감 운전이, 상기 증기 터빈의 증속의 준비를 갖추기 위해 텔레그래프의 조작에 의해 미속 전진과 미속 후진을 반복하여 실시하는 수동 조작에 의한 회전수보다 낮고, 또한 상기 터빈 축의 정지를 방지하기 위해 미속 전진과 미속 후진을 반복하여 실시하는 자동 조작에 있어서의 회전수보다 높은 회전수로 상기 증기 터빈을 운전해도 된다.

상기 제 1 양태에서는, 상기 제어 수단은, 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과해도 상기 진동값 저감 운전을 실행하지 않고, 상기 증기 터빈의 증속을 가능하게 하는 설정을 가져도 된다.

본 구성에 의하면, 증기 터빈의 진동값이 통상보다 높아도, 증기 터빈의 통상 운전을 우선시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 관련된 터빈 제어 장치는, 터빈을 제어하는 터빈 제어 장치로서, 상기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 터빈의 진동값이, 상기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 판정 수단과, 상기 판정 수단에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정된 경우, 이상의 발생을 알리는 알림 수단을 구비한다.

본 발명의 제 3 양태에 관련된 터빈은, 상기 기재된 터빈 제어 장치를 구비한다.

본 발명의 제 4 양태에 관련된 터빈 축의 진동값 저감 방법은, 선박의 기관으로서 사용되는 증기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 증기 터빈의 진동값이, 상기 증기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정한 경우, 이상의 발생을 알리는 제 2 공정을 갖는다.

본 발명의 제 5 양태에 관련된 터빈 축의 진동값 저감 방법은, 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 터빈의 진동값이, 상기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정한 경우, 이상의 발생을 알리는 제 2 공정을 갖는다.

본 발명에 의하면, 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 터빈을 증속시키는 것을 방지할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 증기 터빈의 개략 구성을 설명하는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 터빈 리모콘이 구비하는 이상 진동 대응부에 관련된 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 정상 범위 산출부의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 기관 정지로부터 기동 준비, 증속에 이를 때까지의 처리의 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 진동값 저감 운전의 동작 조건을 나타낸 블록도이다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 진동값 저감 운전의 처리의 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 7 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 진동값 저감 운전에 있어서의 주축의 회전수의 시간 변화를 나타낸 도면이다.

이하에 본 발명에 관련된 터빈 제어 장치, 터빈, 및 터빈 축의 진동값 저감 방법의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 증기 터빈 (1) 의 개략 구성을 설명하는 모식도이다.

본 실시형태에 관련된 증기 터빈 (1) 은, 일례로서, 선박의 기관 (주기) 으로서 사용되는 것으로서, 고압 터빈 (2H) 으로부터 배출된 증기를 가열하는 재열기 (4R) 를 구비한 재열 터빈이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 증기 터빈 (1) 은, 고압 터빈 (2H), 중압 터빈 (2M), 회전축 (2HM), 주보일러 (4H) 및 재열기 (보일러) (4R) 를 구비한다.

고압 터빈 (2H) 은, 주보일러 (4H) 로부터의 과열 증기가 공급됨으로써, 회전 구동력을 발생시킨다.

중압 터빈 (2M) 은, 재열기 (4R) 로부터 재열 증기가 공급됨으로써, 회전 구동력을 발생시킨다.

고압 터빈 (2H) 및 중압 터빈 (2M) 은, 접속축 (3A) 에 의해 접속됨과 함께, 회전축 (2HM) 을 회전시킨다. 회전축 (2HM) 은, 고압 터빈 (2H) 및 중압 터빈 (2M) 의 출력인 회전 구동력을, 감속 기어 (21) 및 주축 (22) 을 통하여 프로펠러 (23) 에 전달한다.

또한, 주축 (22) 에는 축 발전기 (8) 가 형성되어 있다. 축 발전기 (8) 는, 주축 (22) 으로부터 프로펠러 (23) 에 공급되는 회전 구동력의 적어도 일부를 이용하여 전력을 발생시키는 것이다.

주보일러 (4H) 는, 외부로부터 공급된 연료를 연소시켜 얻은 열을 사용하여 증기를 발생시키고, 고압 터빈 (2H) 에 증기를 공급한다.

재열기 (4R) 는, 연료를 연소시켜 얻은 열을 사용하여 고압 터빈 (2H) 으로부터 배출된 증기를 다시 가열하여 재열 증기로 하고, 중압 터빈 (2M) 에 재열 증기를 공급한다.

또한, 증기 터빈 (1) 에는, 저압 터빈 (2L), 후진 터빈 (2B) 및 복수기 (9) 가 구비된다.

저압 터빈 (2L) 은 중압 터빈 (2M) 으로부터 배기된 증기가 공급됨으로써, 회전 구동력을 발생시킨다.

후진 터빈 (2B) 은, 선박을 후진시킬 때에 주보일러 (4H) 로부터의 과열 증기가 공급됨으로써, 회전 구동력을 발생시킨다.

저압 터빈 (2L) 및 후진 터빈 (2B) 은, 접속축 (3B) 에 의해 접속됨과 함께, 회전축 (2LB) 을 회전시킨다. 회전축 (2LB) 은, 저압 터빈 (2L) 및 후진 터빈 (2B) 의 출력인 회전 구동력을, 감속 기어 (21) 및 주축 (22) 을 통하여 프로펠러 (23) 에 전달한다.

복수기 (9) 는, 저압 터빈 (2L) 과 후진 터빈 (2B) 으로부터 배출된 증기를 물로 되돌리는 것이다.

주보일러 (4H) 로부터 고압 터빈 (2H) 및 후진 터빈 (2B) 에 증기를 공급하는 공급로 (6) 에는, 전진 거버너 (5H) 및 후진 거버너 (5B) 가 형성되어 있다.

전진 거버너 (5H)는, 증기 터빈 (1) 의 부하에 따라 주보일러 (4H) 로부터 고압 터빈 (2H) 에 공급되는 증기의 유량을 제어한다. 한편, 후진 거버너 (5B) 는, 선박을 후진시킬 때에 주보일러 (4H) 로부터 후진 터빈 (2B) 에 공급되는 증기의 유량을 제어한다. 전진 거버너 (5H) 및 후진 거버너 (5B) 는, 제어 장치 (이하 「터빈 리모콘」이라고 한다) (7) 로부터 출력되는 거버너 개도 지시값에 기초하여 개도가 제어된다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 회전축 (2HM, 2LB) 및 접속축 (3A, 3B) 을 총칭하여 터빈 축 (또는 터빈 로터) 이라고 한다. 또, 증기 터빈 (1) (터빈 축) 의 진동을 터빈 진동이라고 하고, 증기 터빈 (1) (터빈 축) 의 진동값을 터빈 진동값이라고 한다.

도 2 는, 본 실시형태에 관련된 터빈 리모콘 (7) 이 구비하는 이상 진동 대응부 (30) 의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 이상 진동 대응부 (30) 는, 터빈 진동의 이상 유무를 검지하여, 이상한 경우에 알림 및 이상에 따른 증기 터빈 (1) 의 제어를 실시한다.

이상 진동 대응부 (30) 는, 진동 알람 설정부 (32), 진동 판정부 (34), 알림부 (36) 및 진동값 저감 제어부 (38) 를 구비한다.

그리고, 진동 센서 (40) 에 의해 측정된 터빈 진동값이 터빈 리모콘 (7) 에 입력된다. 진동 센서 (40) 는, 일례로서, 비접촉 센서이고, 터빈 축의 진동 진폭을 전압 진동으로서 검지함으로써, 터빈 축의 베어링의 진동 (절대값의 피크차) 를 측정하고 있다.

진동 알람 설정부 (32) 는, 통상 운전 알람값, 통상 운전 트립값 및 기동 운전 알람값을 설정한다.

또한, 증기 터빈 (1) 의 통상 운전이란, 증기 터빈 (1) 의 증속 (이하「기관 증속」이라고 한다) 이 가능해진 상태이다. 한편, 기동 운전이란, 증기 터빈 (1) 을 시동시키고 나서 통상 운전이 가능해질 때까지 실시하는 미속 운전이며, 후술하는 바와 같이 오토 스핀, 핸드 스핀 및 Try-Engine 이 실시되는 경우이다.

통상 운전 알람값 및 통상 운전 트립값은, 증기 터빈 (1) 을 통상 운전시키는 경우, 증기 터빈 (1) (터빈 축) 의 진동 이상을 검지하기 위해 설정되어 있는 설정값이며, 예를 들어, 증기 터빈 (1) 의 설계값에 기초하여 미리 정해진다.

그리고, 통상 운전 알람값은, 증기 터빈 (1) 의 진동이 이상하여 조종자에 대한 알림을 필요로 하는 진동값이며, 예를 들어 75 ㎛ 이다. 통상 운전 트립값은, 증기 터빈 (1) 의 진동이 이상하여 증기 터빈 (1) 의 정지를 필요로 하는 진동값이며, 예를 들어 125 ㎛ 이다.

한편, 기동 운전 알람값은, 증기 터빈 (1) 을 기동 운전하는 경우, 증기 터빈 (1) (터빈 축) 의 진동 이상을 검지하기 위해 설정되어 있는 설정값이다.

그리고, 기동 운전 알람값은, 증기 터빈 (1) 의 진동이 이상하여 조종자에 대한 알림을 필요로 하는 진동값이며, 통상 운전 알람값보다 작은 값이다.

또한, 기동 운전 알람값은, 터빈 리모콘 (7) 이 구비하는 정상 범위 산출부 (42) 에 의해 산출된다.

도 3 은, 정상 범위 산출부 (42) 의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.

정상 범위 산출부 (42) 는, 기억부 (44), 계측 데이터 수집부 (46), 데이터 구분부 (48) 및 정상 범위 설정부 (50) 를 구비하고 있다.

기억부 (44) 에는, 진단 대상인 증기 터빈 (1) 에 대한 복수의 감시 항목이, 주감시 항목과 그 주감시 항목 상태에 따라 거동이 변화하는 종감시 항목으로 구분되어 격납되어 있다. 본 실시형태에서는, 감시 항목으로서 주축 회전수, 기관 출력, 베어링 온도, 터빈 진동, 터빈 축 위치, 증기 온도 및 압력이 등록되어 있고, 주감시 항목으로서 주축 회전수 및 기관 출력이, 종감시 항목으로서 베어링 온도, 진동, 증기 온도, 압력이 등록되어 있다.

계측 데이터 수집부 (46) 에는, 증기 터빈 (1) 의 각 부에 장착된 센서로부터 계측 데이터가 실시간으로 송신된다. 이로써, 계측 데이터 수집부 (46) 에는, 각 감시 항목에 있어서의 계측 데이터, 요컨대 주축 회전수, 기관 출력, 베어링 온도, 터빈 진동, 터빈 축 위치, 증기 온도, 압력의 계측 데이터가 순차적으로 축적된다.

데이터 구분부 (48) 는, 기억부 (44) 에 격납되어 있는 주감시 항목, 종감시 항목에 대한 정보를 참조하여, 계측 데이터 수집부 (46) 에 축적되어 있는 각 종감시 항목의 계측 데이터를, 그 계측 데이터가 취득되었을 때의 그 주감시 항목 상태에 따라 구분한다. 예를 들어, 주감시 항목으로서 주축 회전수를 상정한 경우에는, 정상일 때에 있어서의 주축 회전수의 범위, 예를 들어, 최저 회전수 (0 rpm) 에서 최고 회전수까지를 소정 회전수마다 구분하고, 이 구분에 기초하여 종감시 항목의 계측 데이터를 구분한다.

정상 범위 설정부 (50) 는, 각 구분에 있어서의 종감시 항목의 계측 데이터를 사용하여, 그 구분마다 종감시 항목의 정상 범위를 설정한다. 구체적으로는, 정상 범위 설정부 (50) 는, 각 구분에 있어서의 계측 데이터의 평균값과 표준 편차로부터 정상 범위를 설정한다. 예를 들어, 정상 범위 설정부 (50) 는, 각 종감시 항목에 대응하는 계수 α 를 갖고 있고, 계수 α 에 표준 편차 σ 를 곱한 값을 평균값 μ 로부터 감산한 값을 정상 범위의 하한값으로, 계수 α 에 표준 편차 σ 를 곱한 값을 평균값 μ 에 가산한 값을 정상 범위의 상한값으로 설정한다.

상기 정상 범위를 식으로 나타내면 이하와 같다.

하한값 : μ － α * σ

상한값 : μ ＋ α * σ

여기서, 평균값 μ, 표준 편차 σ 는, 각각 이하의 (1) 식, (2) 식으로 나타낸다.

상기 (1) 식, (2) 식에 있어서, T_k (k ＝ 1, 2, …, n) 는 어느 구분에 있어서의 계측 데이터, n 은 어느 구분에 있어서의 계측 데이터의 개수이다.

또, 정상 범위 설정부 (50) 는, 계측 데이터 수집부 (46) 에 의해 수집된 현재부터 과거 소정 기간에 있어서의 계측 데이터를 사용하여, 소정의 시간 간격으로 정상 범위를 갱신한다. 이로써, 정상 범위는, 새로운 계측 데이터를 항상 도입한 형태로 수시 갱신되게 된다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 정상 범위 산출부 (42) 는, 계측 데이터 수집부 (46) 에 의해 진동 센서 (40) 로 계측된 진동 데이터를 축적하고, 축적된 진동 데이터를 데이터 구분부 (48) 에 의해 증기 터빈 (1) 의 소정 회전수마다 구분한다. 그리고, 미소 회전수 (예를 들어, 주축 회전수로 0 ∼ 5 rpm) 의 범위로 구분된 진동 데이터의 정상 범위가 정상 범위 설정부 (50) 에 의해 산출된다. 이 산출된 범위가 기동 운전 알람값으로서 설정된다. 또한, 기동 운전 알람값은, 정상 범위 설정부 (50) 에 의해 산출된 값이 그대로 사용되는 것이 아니라, 산출된 값에 소정의 여유도를 가산한 값으로 되어도 된다.

진동 판정부 (34) 는, 진동 센서 (40) 로 측정한 현재의 터빈 진동값과, 통상 운전 알람값, 통상 운전 트립값 및 기동 운전 알람값을 비교한다.

진동 판정부 (34) 는, 증기 터빈 (1) 이 통상 운전을 실시하고 있는 경우에는, 측정된 터빈 진동값이 통상 운전 알람값 또는 통상 운전 트립값을 초과하는지의 여부를 판정한다.

터빈 진동값이 통상 운전 알람값을 초과하는 경우에는, 알림부 (36) 가 음성 또는 화상에 의해, 조종자에 대해 터빈 진동값이 이상한 것을 나타내는 알람을 알린다. 또한, 알람이 알려진 경우, 조종자는 증기 터빈 (1) 을 정지하는 조작을 수동으로 실시한다. 또한, 터빈 진동값이 통상 운전 트립값를 초과하는 경우에는, 터빈 리모콘 (7) 이 증기 터빈 (1) 을 강제적으로 정지시킨다.

또, 본 실시형태에 관련된 진동 판정부 (34) 는, 증기 터빈 (1) 의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하는지의 여부를 판정한다.

터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하는 경우에는, 알림부 (36) 가 음성 또는 화상에 의해, 조종자에 대해 터빈 진동값이 이상한 것을 알린다.

여기서, 터빈 진동값이 통상적인 진동값을 초과하는 요인으로서, 터빈 축의 휨 외에도 차실 및 터빈 축의 온도 불균일이 있다.

이 차실 및 터빈 축의 온도 불균일에 의한 터빈 진동값의 이상에 대해 이하에 설명한다.

차실의 온도 불균일이란, 차실 상하의 열 불균일이나 터빈 축 방향의 열 불균일이고, 이것에 의해 차실 부등 변형이 발생한다. 차실 부등 변형이 커지면, 터빈 축과 차실의 접촉 진동을 일으킨다. 또, 터빈 축의 온도 불균일은, 터빈 축의 정지 중에 있어서, 차실 상부가 고온을 유지하는 한편, 차실 하부가 차실 상부에 비해 저온이 되는 것에 기인하는 것으로, 터빈 축의 상하에서 온도차가 발생하고, 터빈 축 자체가 이 온도 불균일 분포에 의해 구부러지는 경우가 있다.

터빈 축을 계속 회전시키고 있으면, 터빈 축 자체에는 이와 같은 온도 불균일은 발생하지 않기 때문에, 이와 같은 터빈 축의 온도 불균일을 방지할 목적으로 터닝이나 오토 스핀이 실시된다. 그러나, 오토 스핀에서는 증기 터빈 (1) 에 투입되는 열량이 작기 때문에, 차실의 난기 유지는 불가능하다.

그리고, 오토 스핀에 의해 터빈 축이 냉각된 경우 등, 난기가 충분하지 않은 경우에는, 차실 내의 분위기 온도가 불균일해져 부등 변형을 일으키는 경우가 있다. 이것에 의해 차실·터빈 베어링·터빈 축 등의 위치 관계에 어긋남이 발생하여, 터빈 축의 진동 특성에 영향을 주거나, 혹은 터빈 축과 차실 정지부의 접촉 (나아가서는 진동) 으로 이어져, 경우에 따라서는 진동값이 통상적인 범위를 초과한다.

그리고, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하는 경우에는, 진동값 저감 제어부 (38) 가 진동값 저감 운전을 실시한다.

진동값 저감 운전은, 선체 이동을 발생시키지 않고, 또한 터빈 축의 변형을 제거할 수 있는 회전수로 증기 터빈 (1) 을 운전하는 것이다. 또한, 진동값 저감 운전은, 핸드 스핀과 같이 수동 조작으로 실시되는 것이 아니라, 오토 스핀 모드와 같이 자동으로 미속 전진과 미속 후진을 반복하는 것으로, 환언하면, 진동값 저감 오토 스핀 모드라고 해야 하는 것이다. 이 진동값 저감 운전에 의해, 증기 터빈 (1) 을 통상 운전시키기 전에, 증기 터빈 (1) 의 진동을 저감시킬 수 있다. 진동값 저감 운전의 목표 회전수는, 상세를 후술하는 바와 같이, Try-Engine 에 있어서의 회전수보다 낮고, 또한 오토 스핀 모드에 있어서의 회전수보다 높다.

여기서, 일반적으로 증기 터빈의 진동값에 대한 알람은, 증기 터빈의 통상 운전의 진동에 대응하여 설정된다. 그러나, 증기 터빈의 회전수가 낮은 경우의 진동은 상대적으로 작으므로, 낮은 회전수에 대해서는, 통상 운전에 대응한 알람의 설정값으로는 지나치게 높다. 이 때문에, 증기 터빈 (1) 의 기동 후, 터빈 진동이 저회전에 있어서의 통상적인 진동값을 초과한 상태여도, 조종자는 통상 운전 알람값 이하이면 이상하다고는 판단하지 않고, 그대로 증속시키는 경우가 있다. 이 결과, 터빈 진동이 보다 발산되어, 알람의 발보나 트립에 이를 가능성이 있다.

그래서, 본 실시형태에 의하면, 상기 서술한 바와 같이, 증기 터빈 (1) 을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 통상 운전 알람값보다 작은 기동 운전 알람값이 설정된다.

증기 터빈 (1) 의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전으로서, 증기 터빈 (1) 의 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하는지의 여부가 진동 판정부 (34) 에 의해 판정된다. 그리고, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과한다고 진동 판정부 (34) 에 의해 판정된 경우, 알림부 (36) 에 의해 이상의 발생이 알려진다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 증기 터빈 (1) 의 기동 후이고 낮은 회전수로 증기 터빈 (1) 을 운전하고 있는 경우, 이상을 알리는 기동 운전 알람값을 통상 운전인 경우보다 낮게 함으로써, 증기 터빈 (1) 의 진동 이상을 조기에 판정하여, 조종자가 이상을 인식할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 터빈 리모콘 (7) 은, 증기 터빈 (1) 의 기동시에 있어서의 증기 터빈 (1) 의 이상한 진동을 보다 확실하게 검지할 수 있다. 이와 같이, 조종자가 진동 이상, 즉 터빈 축의 휨 등이 발생하고 있는 것을 조기에 인식함으로써, 터빈 축의 진동이 보다 증폭 및 발산되기 전에 이것들의 해소가 가능해진다.

그리고, 터빈 리모콘 (7) 은, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하는 경우, 진동값 저감 운전을 실시함으로써, 증기 터빈 (1) 에 발생한 진동을 저감시킬 수 있다.

도 4 는, 기관인 증기 터빈 (1) 의 정지 (이하「기관 정지」라고 한다) 로부터 증기 터빈 (1) 의 기동 준비, 기관 증속에 이를 때까지의 처리의 흐름을 나타낸 플로 차트이다. 또한, 도 4 의 스텝 108 ∼ 118 에 관련된 처리는, 이상 진동 대응부 (30) 에서 실행되는 것이다.

먼저, 스텝 100 은, 기관인 증기 터빈 (1) 이 정지하고 있는 상태이다.

다음 스텝 102 는, 증기 터빈 (1) 의 기동 준비가 완료된 상태이다.

다음 스텝 104 에서는, 수동 조작에 의해 전진 거버너 (5H) 와 후진 거버너 (5B) 의 개폐 조작을 단시간에 반복함으로써 주축 (22) 을 전진측, 후진측으로 회전시키는 핸드 스핀이 실시된다. 또한, 스텝 102 와 스텝 104 사이에서 오토 스핀 모드가 실시되어도 된다.

다음 스텝 106 에서는, 핸드 스핀에 의해 증기 터빈 (1) 이 안정적이라고 조종자에 의해 판단되면, 텔레그래프의 조작에 의한 증기 터빈 (1) 의 확인, 소위 Try-Engine 이 실시된다. 본 실시형태에 관련된 Try-Engine 에서는, 터빈 진동을 감시하면서, 소정의 회전수 (예를 들어 주축 회전수가 20 ∼ 25 rpm) 로 미속 전진과 미속 후진을 반복함으로써, 텔레그래프로 지시한 바와 같이 증기 터빈 (1) 이 구동되는 것의 확인을 실시하고, 기관 증속의 준비를 갖춘다. 또한, Try-Engine 에서는, 주축 회전수도 낮고, 전진과 후진을 단시간에 반복하므로, 선체는 이동하지 않는다. 또, Try-Engine 에서도 핸드 스핀과 동일하게 전진, 후진이 반복되게 되지만, 전진 및 후진을 유지하는 시간은 핸드 스핀에 비해 Try-Engine 쪽이 길다.

다음 스텝 108 은, 진동 센서 (40) 로 계측된 터빈 진동값이 기동 운전 알람값 이하인지의 여부를 진동 판정부 (34) 에 의해 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 120 으로 이행되는 한편, 부정 판정인 경우에는 스텝 110 으로 이행된다.

스텝 110 에서는, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과하기 때문에, 알림부 (36) 가 터빈 진동값의 이상을 발보한다.

다음 스텝 112 에서는, 진동값 저감 제어부 (38) 가 바이패스 설정되어 있는지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 120 으로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 스텝 114 로 이행된다.

또한, 바이패스 설정이란, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과해도 진동값 저감 운전을 실행하지 않고, 증기 터빈 (1) 의 증속을 가능하게 하는 설정이다. 바이패스 설정은, 예를 들어, 갑작스러운 이안을 요하는 경우 등, 터빈 진동값이 통상보다 높아도 기관 증속을 우선시키는 경우를 위해 구비되어 있으며, 예를 들어, 스위치에 의해 바이패스 설정의 온 또는 오프가 선택된다.

스텝 114 는, 진동값 저감 제어부 (38) 가 진동값 저감 운전을 개시한다. 또한, 진동값 저감 운전이 개시되면, 텔레그래프의 조작은 불가가 된다.

스텝 116 은, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값 이하인지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 118 로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 진동값 저감 운전을 계속한다.

스텝 118 은, 진동값 저감 제어부 (38) 가 진동값 저감 운전을 종료하고, 스텝 106 으로 되돌아와 Try-Engine 을 속행한다.

스텝 108 에서 긍정 판정이 된 경우에 이행되는 스텝 120 에서는, 증속 준비가 완료되었는지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 122 로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 스텝 106 으로 되돌아온다.

또한, 일례로서 증속 준비가 완료되었는지의 여부의 판정은, 증기 터빈 (1) 상태를 지시하는 서브 텔레그래프에 의해 실시된다.

다음 스텝 122 에서는, 기동 준비가 완료되었으므로, 텔레그래프에 의한 통상적인 기관 증속이 실시된다.

도 4 의 플로 차트에 나타내는 바와 같이, 스텝 106 에서 실시되는 Try-Engine 은, 터빈 진동을 감시하면서, 조종자에 의한 텔레그래프의 조작에 의해 미속 전진과 미속 후진을 반복함으로써, 기관 증속의 준비를 갖추는 것이다. 종래, 이 Try-Engine 을 실시하고 있는 경우에 있어서의 터빈 진동값이 통상 운전 알람값 이하이면, 가령 통상적인 미속 전진 또는 미속 후진시 (기관 준비시) 에 있어서의 진동값을 초과하고 있어도, 조종자는 개의치 않고 증속 운전 (통상 운전) 을 실시할 가능성이 있다.

일반적으로, 터빈 축에 자중 휨 등에 의해 과도한 굽힘이 발생하고 있는 경우, 터빈 진동값은 기동으로부터 증속에 이르는 과정에 있어서, 로터 언밸런스에 의한 회전수의 정수배 성분 (때로는 1 N 성분) 을 주로 하는 증대 및 발산 경향을 나타낸다.

이 때문에, 상기 서술한 바와 같이, 기동시에 있어서 터빈 진동값이 작아도, 기동시에 있어서의 통상적인 진동값을 초과한 상태에서 증속시키면, 터빈 진동은 증대 및 발산되어, 알람의 알림이나 증기 터빈 (1) 의 트립, 그리고 터빈 손상에 이를 가능성이 있다. 한편, 기동시에 있어서의 터빈 진동값이 통상적인 진동값을 초과하지 않으면, 그 후의 기관 증속은, 터빈 진동이 발산되지 않아 안정적으로 실시할 수 있다.

그래서, 본 실시형태에서는, 수동 조작에 의해 증기 터빈 (1) 을 선체 이동이 발생하지 않는 회전수로 운전시키고 있는 경우 (본 실시형태에서는 일례로서 Try-Engine 을 실시하고 있는 경우), 터빈 진동값이 통상적인 진동값 (기동 운전 알람값) 을 초과하면, 조종자에 대해 그 취지가 발보됨과 함께, 진동값 저감 운전이 실시된다. 한편, 바이패스 설정의 온이 선택되어 있는 경우에는, 터빈 진동값이 통상적인 값을 초과하고 있어도, 진동값 저감 운전이 실시되지 않고, 기관 증속이 가능해진다.

그리고, 진동값 저감 운전에서는, 터빈 축의 목표 회전수 (예를 들어, 핸드 스핀과 동일한 정도인 10 rpm) 가 미리 설정되어 있고, 터빈 진동값을 감시하면서, 전진 및 후진의 스핀을 자동적으로 반복한다. 그리고, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값 이하가 될 때까지 진동값 저감 운전이 반복되고, 기동 운전 알람값 이하가 된 경우, 다시 Try-Engine 이 계속된다.

도 5 는, 진동값 저감 운전의 동작 조건을 나타낸 블록도이다.

진동값 저감 운전이 가능한 경우란, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 진동값 저감 운전이 선택 상태가 되고 (조건 A), 진동값 저감 운전 및 오토 스핀 모드가 바이패스 설정되지 않고 (조건 B), 컨트롤 모드가 레버이고 (조건 C), 텔레그래프가 정지 위치가 되고 (조건 D), 주축 회전수 N 이 소정 회전수 N0 이하, 또한 N0 이하가 소정 시간 경과하고 있는 상태이고 (조건 E), 터닝 기어가 끼워 맞춰져 있지 않은 상태이고 (조건 F), 증기 터빈 (1) 이 비상 정지 상태가 아니고 (조건 G), Try-Engine 에 있어서의 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과한 상태 (조건 H) 를 모두 만족시킨 경우이다.

다음으로 본 실시형태에 관련된 진동값 저감 운전의 상세에 대해 도 6, 7 을 참조하여 설명한다.

도 6 은, 진동값 저감 운전의 처리의 흐름을 나타낸 플로 차트이다.

도 7 은, 진동값 저감 운전에 있어서의 주축 회전수 및 전진 거버너 (5H) 및 후진 거버너 (5B) 의 시간 변화를 나타낸 도면이다.

또한, 도 6, 7 을 사용하여 설명하는 바와 같이, 진동값 저감 운전은, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값 이하가 될 때까지, 선박의 주축 회전을 전진측 및 후진측에서 교대로 반복한다. 이로써, 어느 정도 높은 회전수로 주축 (22) 을 교대로 회전시키게 되므로, 증기 터빈 (1) (터빈 축) 에 발생한 진동을 보다 확실하게 저감시킬 수 있다.

또한, 도 7 에 있어서, 가로축은 시간, 세로축은 전진 (AHD) 시 또는 후진 (AST) 시의 주축 회전수와 전진 거버너 (5H) 및 후진 거버너 (5B) 의 개도를 나타낸다. 그리고, 도 7 의 일점쇄선이 주축 회전수의 시간 변화를 나타내고, 실선이 전진 거버너 (5H) 의 개도 및 후진 거버너 (5B) 의 개도의 시간 변화를 나타낸다.

또, N0 은, 진동값 저감 운전을 개시 가능하게 하는 주축 회전수 (예를 들어 1 rpm) 이다.

N1 은, 진동값 저감 운전에 있어서의 주축 회전수의 목표값 (예를 들어 10 rpm, 이하「목표 회전수」라고 한다) 이다. 목표 회전수는, Try-Engine 에 있어서의 회전수보다 낮고, 또한 오토 스핀 모드에 있어서의 회전수보다 높다. 즉, 목표 회전수는, 수동 조작에 의한 핸드 스핀에 있어서의 회전수와 동일한 정도이다.

N2 는, 진동값 저감 운전에 있어서 주축 (22) 이 과회전하여 알람이 알려지는 회전수 (예를 들어 15 rpm, 이하「알람 알림 회전수」라고 한다) 이다.

N3 은, 진동값 저감 운전에 있어서 주축 (22) 이 과회전하여 증기 터빈 (1) 이 트립되는 주축 회전수 (예를 들어 20 rpm, 이하「트립 회전수」라고 한다) 이다.

또한, 주축 회전수가 목표 회전수 및 알람 알림 회전수가 되어도, 선체는 이동하지 않는 한편, 주축 회전수가 트립 회전수에 이르면 선체가 이동하기 시작한다.

또, 전진 거버너 (5H) 의 개도 A1, A2 및 후진 거버너 (5B) 의 개도 B1 은, 주축 회전수가 알람 알림 회전수 및 트립 회전수에 도달하지 않도록 미리 정해져 있다. 또, 전진 거버너 (5H) 의 개도 A1, A2 및 후진 거버너 (5B) 의 개도 B1 은, 일례로서 증기 터빈 (1) 의 난기 유지가 가능한 정도의 증기량을 증기 터빈 (1) 에 투입할 수 있는 개도이다.

그리고, 진동값 저감 운전으로 이행되면, 먼저 스텝 200 에서 전진 거버너 (5H) 와 후진 거버너 (5B) 가 닫힌다.

다음 스텝 202 에서는, 주축 회전수 N 이 N ＜ N0 이 되어 소정 시간 (도 7 의 기간 t1 이고, 이하「N0 도달 확인 시간」이라고 한다) 이 경과하였는지의 여부가 판정되어, 긍정 판정인 경우에는 스텝 204 로 이행되고, 진동값 저감 운전이 개시된다.

스텝 204 에서는, 전진 거버너 (5H) 를 개도 A1 로 열고, 이 개도 A1 을 유지 시간 t2 (예를 들어 20 sec) 로 유지한다.

다음 스텝 206 에서는, 주축 회전수 N 이 목표 회전수 N1 을 초과하고, 알람 알림 회전수 N2 미만 (N1 ＜ N ＜ N2) 인지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 208 로 이행된다. 또한, 부정 판정인 경우 (N ＜ N1) 에는 스텝 204 로 되돌아와, 전진 거버너 (5H) 의 개도를 초기값인 개도 A1 에 미리 정해진 개도 α 를 가산한 개도 (A1 ＝ A1 ＋ α) 로 한다.

스텝 208 에서는, 전진 거버너 (5H) 의 개도를 0 으로 하여, 전진 거버너 (5H) 를 닫는다.

다음 스텝 210 에서는, 주축 회전수 N 이 목표 회전수 N1 미만이 되었는지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 212 로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 전진 거버너 (5H) 를 닫은 상태를 유지한다.

스텝 212 에서는, 후진 거버너 (5B) 를 개도 B1 로 열고, 이 개도 B1 을 유지 시간 t3 (예를 들어 40 sec) 으로 유지한다.

다음 스텝 214 에서는, 주축 회전수 N 이 목표 회전수 N1 을 초과하고, 알람 알림 회전수 N2 미만 (N1 ＜ N ＜ N2) 인지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 216 으로 이행된다. 또한, 부정 판정인 경우 (N ＜ N1) 에는 스텝 212 로 되돌아와, 후진 거버너 (5B) 의 개도를 초기값인 개도 B1 에 미리 정해진 개도 β 를 가산한 개도 (B1 ＝ B1 ＋ β) 로 한다.

스텝 216 에서는, 후진 거버너 (5B) 의 개도를 0 으로 하여, 후진 거버너 (5B) 를 닫는다.

다음 스텝 218 에서는, 주축 회전수 N 이 목표 회전수 N1 미만이 되었는지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 220 으로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 후진 거버너 (5B) 를 닫은 상태를 유지한다.

스텝 220 에서는, 전진 거버너 (5H) 를 개도 A2 로 열고, 이 개도 A2 를 유지 시간 t4 (예를 들어 30 sec) 로 유지한다. 또한, 전진 거버너 (5H) 의 개도 A2 가 그 이전의 개도 A1 보다 큰 이유는, 개도 A2 로 하기 전에는, 선박에 후진의 속력이 붙어 있기 때문에, 전진 거버너 (5H) 의 개도를 보다 크게 하여, 이 속력을 없앨 필요가 발생하였기 때문이다. 또한, 후진의 속력이란, 후진 회전측의 관성이 남아 있는 것을 말한다.

다음 스텝 222 에서는, 주축 회전수 N 이 목표 회전수 N1 을 초과하고, 알람 알림 회전수 N2 미만 (N1 ＜ N ＜ N2) 인지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 224 로 이행된다. 또한, 부정 판정인 경우 (N ＜ N1) 에는 스텝 220 에 되돌아와, 전진 거버너 (5H) 의 개도를 초기값인 개도 A2 에 미리 정해진 개도 α 를 가산한 개도 (A2 ＝ A2 ＋ α) 로 한다.

스텝 224 에서는, 전진 거버너 (5H) 의 개도를 0 으로 하여, 전진 거버너 (5H) 를 닫는다.

다음 스텝 226 에서는, 주축 회전수 N 이 목표 회전수 N1 미만이 되었는지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 228 로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 전진 거버너 (5H) 를 닫은 상태를 유지한다.

스텝 228 은, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값 이하 인지의 여부를 판정하여, 긍정 판정인 경우에는 스텝 230 으로 이행되고, 부정 판정인 경우에는 스텝 212 로 이행되어, 진동값 저감 운전을 계속한다.

스텝 230 은, 진동값 저감 운전을 종료하고, 도 4 의 스텝 106 으로 되돌아와 Try-Engine 을 속행한다.

또한, 상기 스텝 228, 230 은, 도 4 의 스텝 116, 118 과 동일한 처리이다.

또, 진동값 저감 운전은, 난기 유지가 가능한 정도의 증기량을 증기 터빈 (1) 에 투입하고, 선박의 주축 (22) 을 회전시키게 된다. 이로써, 증기 터빈 (1) 에 발생한 진동을 보다 확실하게 저감시킴과 함께, 진동값 저감 운전을 실행하고 있는 동안에 증기 터빈 (1) 이 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

이하에 진동값 저감 운전의 실행에 의한 증기 터빈 (1) 의 냉각 방지에 대해 상세하게 설명한다.

종래부터 실행되고 있는 오토 스핀에서는 극소량, 또한 단속적으로 밖에 증기가 증기 터빈 (1) 내에 투입되지 않기 때문에, 증기 터빈 (1) 내에 투입되는 열량이 적어, 난기를 저해하고 있었다.

또한, 여기서 말하는 단속적이란, 오토 스핀을 개시하여, (1) 전진 거버너 개방 → (2) 주축 (22) 의 회전 개시 → (3) 전진 거버너 폐쇄 → (4) 주축 (22) 의 회전수의 하강 → (5) 주축 (22) 의 회전 정지 → (6) 주축 (22) 의 회전 정지의 확인 시간 (20 초 정도) → (7) 후진 거버너 개방…과 같은 반복 운전에 있어서, (3) 전진 거버너 개방으로부터 (7) 후진 거버너 개방의 기간이 긴 것, 즉 증기가 투입되지 않는 기간이 긴 것이다. 또한, 종래의 오토 스핀에서는, 전진 거버너를 폐쇄로 한 후, 주축 (22) 의 회전이 남아 있는 경우에는, 후진 거버너를 개방으로 이행되지 않는다. 이 때문에, 상기 (4) 에서 상기 (6) 의 기간은, 증기 터빈 (1) 에 증기가 투입되지 않는다.

한편, 본 실시형태에 관련된 진동값 저감 운전은, 종래의 오토 스핀과 비교하여, (4) 주축 (22) 의 회전수의 하강 → 주축 (22) 의 회전수가 목표 회전수 이하가 됨 → (7) 후진 거버너 개방과 같이 주축 (22) 의 회전 정지를 기다리지 않고 운전하므로, 증기 터빈 (1) 에 증기가 투입되지 않는 기간을 최대한 짧게 한다. 또한, 진동값 저감 운전은, 오토 스핀에 있어서의 주축 (22) 의 회전수 (예를 들어 1 ∼ 2 회전/분) 보다 높은 회전수에 도달할 때까지 비교적 다량의 증기를 증기 터빈 (1) 에 투입하게 되어, 환언하면 연속적으로 증기를 투입하게 되어, 증기 터빈 (1) 에 투입하는 열량도 많아진다.

이 때문에, 본 실시형태에 관련된 진동값 저감 운전에서는, 증기 터빈 (1) 의 냉각을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 터빈 리모콘 (7) 은, 증기 터빈 (1) 의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 터빈 진동값이, 증기 터빈 (1) 을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 통상 운전 알람값보다 작은 기동 운전 알람값을 초과하는지의 여부를 판정하여, 터빈 진동값이 기동 운전 알람값을 초과한다고 판정한 경우, 이상의 발생을 알린다.

이와 같이, 증기 터빈 (1) 의 기동 후이고 낮은 회전수로 증기 터빈 (1) 이 운전되고 있는 경우, 이상을 알리는 설정값을 통상 운전인 경우보다 낮게 함으로써, 증기 터빈 (1) 의 진동 이상을 조기에 판정하여, 조종자가 이상을 인식할 수 있다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 터빈 리모콘 (7) 은, 터빈 축의 휨 등이 제거되지 않은 채 증기 터빈 (1) 을 증속시키는 것을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명을 상기 실시형태를 사용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위에 한정되는 것은 아니다. 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 상기 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있으며, 그 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 선박용 증기 터빈 (1) 에 적용하는 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 터빈이라면, 선박용에 한정하지 않고 육상의 발전용 터빈, 또는 증기 터빈 (1) 에 한정하지 않고 가스 터빈 등에 적용하는 형태로 해도 된다.

이 형태의 경우, 터빈의 제어 장치가, 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 터빈 진동값이, 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하여, 터빈 진동값이 제 2 설정값을 초과한다고 판정된 경우, 터빈 축의 이상의 발생을 알린다. 또한, 상기 통상 운전이란, 예를 들어, 터빈이 발전에 사용되는 경우, 터빈 축에 발전기가 접속되고 터빈의 증속이 가능해지는 상태, 또는 정격 회전수로 운전하는 상태 등이다.

또, 상기 실시형태에서 설명한 도 4, 6 에 있어서의 처리의 흐름도 일례이며, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 불필요한 스텝을 삭제하거나, 새로운 스텝을 추가하거나, 처리 순서를 바꿔 넣거나 해도 된다.

1 : 증기 터빈
7 : 터빈 리모콘 (터빈 제어 장치)
34 : 진동 판정부 (판정 수단)
36 : 알림부 (알림 수단)
38 : 진동값 저감 제어부 (제어 수단)

Claims

선박의 기관으로서 사용되는 증기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 증기 터빈의 진동값이, 상기 증기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 판정 수단과,
상기 판정 수단에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정된 경우, 이상의 발생을 알리는 알림 수단을 구비하는 터빈 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과하는 경우, 선체 이동을 발생시키지 않고, 또한 터빈 축의 변형을 제거할 수 있는 회전수로 상기 증기 터빈을 운전하는 진동값 저감 운전을 실행하는 제어 수단을 구비하는 터빈 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 진동값 저감 운전은, 상기 진동값이 상기 제 2 설정값 이하가 될 때까지, 상기 선박의 주축의 회전을 전진측 및 후진측에서 교대로 반복하도록 상기 증기 터빈을 운전하는 터빈 제어 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 진동값 저감 운전은, 상기 증기 터빈의 난기 유지가 가능하고, 또한 선체 이동을 발생시키지 않는 회전수로 상기 증기 터빈을 운전하는 터빈 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 진동값 저감 운전은, 상기 증기 터빈의 증속의 준비를 갖추기 위해 텔레그래프의 조작에 의해 미속 전진과 미속 후진을 반복하여 실시하는 수동 조작에 의한 회전수보다 낮고, 또한 상기 터빈 축의 정지를 방지하기 위해 미속 전진과 미속 후진을 반복하여 실시하는 자동 조작에 있어서의 회전수보다 높은 회전수로 상기 증기 터빈을 운전하는 터빈 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과해도 상기 진동값 저감 운전을 실행하지 않고, 상기 증기 터빈의 증속을 가능하게 하는 설정을 갖는 터빈 제어 장치.
터빈을 제어하는 터빈 제어 장치로서,
상기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 터빈의 진동값이, 상기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 판정 수단과,
상기 판정 수단에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정된 경우, 이상의 발생을 알리는 알림 수단을 구비하는 터빈 제어 장치.
제 1 항 또는 제 7 항에 기재된 터빈 제어 장치를 구비하는 터빈.
선박의 기관으로서 사용되는 증기 터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 증기 터빈의 진동값이, 상기 증기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 제 1 공정과,
상기 제 1 공정에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정한 경우, 이상의 발생을 알리는 제 2 공정을 갖는 터빈 축의 진동값 저감 방법.
터빈의 기동 후부터 통상 운전을 실시하기 전에 있어서, 상기 터빈의 진동값이, 상기 터빈을 통상 운전시키는 경우로 설정되어 있는 제 1 설정값보다 작은 제 2 설정값을 초과하는지의 여부를 판정하는 제 1 공정과,
상기 제 1 공정에 의해 상기 진동값이 상기 제 2 설정값을 초과한다고 판정한 경우, 이상의 발생을 알리는 제 2 공정을 갖는 터빈 축의 진동값 저감 방법.