JPS61128128A

JPS61128128A - 回転体の異常診断装置

Info

Publication number: JPS61128128A
Application number: JP59249730A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Noda; 俊博野田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-06-16

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。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）この発明はタービンや発７４機等の回転体の振動を監視
してその回転体の異常を早期に発見する回転体の異常診
断装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、回転体においては、回転軸あるいは回転軸を支
承する軸受部に異常が生ずると回転軸の撮動が増加する
。したがって、この回転軸の振動を軸受部で検出し、軸
振動信号を監視し分析することにより、回転体の異常を
診断して回転体の安全運用を図ることができる。

第４図は、タービンや発電機の振動を監視する従来の回
転体の異常診断装置を示すブロック図である。

タービン１や発電機３の軸振動はｆｆｉ動検出器５によ
り検出される。この撮動検出器５により検出された振動
信号は、振動監視部７の入力走査器９を経て異常診断部
１１の演Ｒ器１３に出力される。

この演算器１３内では、一定の時間間隔（サンプリング
インターバル）Ｔｓを隔てて、断続的に振動の異常が判
定される。つまり、第５図（Ａ）に示すように、サンプ
リングインターバルＴＳを隔てた時刻Ｓ１，８２．・・
・・・・Ｓｊ、・・・・・・毎に振幅変化率が計測され
る。この振幅変化率が曲線（ａ）のようにΔａ　Ｏ／　
Ｔ　Ｓ以上になると、回転体に異常が発生したと判定さ
れる。また、曲１（ｂ）のように緩やかな曲線である場
合には、振幅変化率はΔａｏ／Ｔｓ以下となるが、この
ような場合でも撮ＷＡ値がａ。以上になると回転体に異
常が発生したと判定される。

このように異常が判定されると、その後にサンプリング
された軸振動信号に基づき周波数分析が行なわれ、回転
体の異常の原因や異常の種別そして異常位置やその程度
が評価される。ざらに、周波数分析の結果から、第５図
のように＠撮動振幅を縦軸とし振幅変化率を横軸とした
タービンや発電機の運転領域を示す図において、タービ
ン等の軸振動に関する現状値１５；Ｐ３よびその後の変
化傾向を表示する。ここで、第６図における矢印（ａ＞
（ｂ）は、それぞれ第５図（Ａ）における振動変化曲線
（ａ）、（ｂ）の振動変化傾向をそれぞれ示している。

このような演算器１３による異常の判定の結果や周波数
分析の結果は表示器１７に表示されるとともに、データ
記録器１８に記録される。なお、入力走査器９からのＦ
ｊｔ　ｆｊ＋信号は、振仙覧視部７の警報設定器１９に
も出力される。この警報設定器１つ内では、演算器１３
とは別四に振動の異常の有無が連続的に判定され、その
判定結果は表示器２０に表示され、さらに他の機器に出
力される。

〔背景技術の問題点〕

第５図（Ａ）の曲線（ａ）、（ｂ）に示すように軸振動
が比較的おだやかで連続的に変化するＪＪＪ合には、異
常であるとの判定がなされた後にサンプリングされた撮
動信号に基づき、回転体の異常の原因等を評価すること
ができる。ところが、第５図（８）に示す振動面ａ（Ｃ
）のように軸振動が突然変化するような場合には回転体
の異常を正確に診断することができない恐れがある。

すなわら、例えば振幅曲線（Ｃ）の場合には、時刻Ｓｊ
において振動変化率Δａ／ＴｓがΔａ。

／Ｔｓ以上となり、この時点で回転体の異常が判定され
る。しかし、その後の時刻Ｓ、、＋１＋　１　、・・・
・・・においては振幅変化率や振幅が変化しないため周
波数分析が適切に行なわれず、回転体の異常の原因や種
別さらには回転体の振動変化傾向を正しく評価できない
ことがある。また振幅変化率を実際より過少に評［ｌＩ
する恐れもある。

このような誤った診断を排除するために、異常診断部１
１における演算器１３の信号処理能力およびメモリー能
力を向上させることが考えられる。

ところが、現実的には向上させ１ｑることができる能力
にも限界があり、さらに数少ない現象としての振動の突
然変化だけのために演算器１３の能力を向上させること
は、コストの面から経済的に不合理となる。

〔発明の目的〕

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
振動の突然変化を含む回転体の異常を適確に判断して、
回転機械の信頼性や安全性に寄与することができる回転
体の異常診断装置を提供することを目的とする。

（発明の概要）上記目的を達成するために、この発明に係る回転体の異
常診断装置は、回転体の振動を検出器が検出し、この検
出器からの撮動信号を記録器が記録し、さらに異常診断
部の演算器が上記検出器からの振動信号に基づきｆｉ初
の異常を検知し、この異常時以前の上記記録器からのデ
ータおよび貸常時以後の上記検出器からの振動信号をそ
れぞれ周波数分析し、各分析結果を比較して回転体の異
常を診断ずものでおる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係る回転体の異常診（ｇｉ表装置
一実施例を示すブロック線図である。

回転体の異常診断装置２１は、主に振動検出器２３、撮
動監視部２５、異常診断部２７および一時式記録器２つ
から構成される。

振動検出器２３は、高圧蒸気タービン３１や低圧蒸気タ
ービン３３さらには発電機３５の軸受部に設置され、こ
れらタービン３１．３３や発電機３５の軸振動を検出す
る。

振動検出器２３からの＠撮動信号は増幅器３７より増幅
された侵、振動監視部２５の入力走査器３９に入力され
る。この入力走査器３９には、振動検出器２３からの軸
振動信号とともに、高圧蒸気タービン３１等の軸受に設
置された回転数検出器４１から回転数信号が入力される
。これらの軸１！動信号および回転数振動は、入力走査
器３９により制御されて、一時式記８器２９および野報
設定器４３に出力される。

この警報設定器４３は、軸振動信号や回転数信号を常時
連続的に入力して、タービン軸等の振動の振幅値や振幅
変化率がそれぞれ一定以上となった場合に、タービン等
３１．３３．３５が異常である旨を判定する。この判定
結果は表示器４５に入力されて運転員に表示されるとと
もに、警報設定器４３はこの判定結果に基づき各種機器
へ停止等の信号を出力する。これらの入力走査器３つ、
警報設定器４３および表示器４５により振動監視部２５
が構成される。

一時式記録器２９は、入力走査器３９からの軸振動信号
を一定時間記録した後火々に記録を書き換える機能を有
するものであり、例えばマグネットテープや専用のラン
ダムアクセスメモリー等が用いられる。データを比較的
短時間確実に記録する必要からエンドレスタイプのテー
プやディスクが有利である。一時代記録器２つの記録時
間Ｔａは、後述の演算器４７のサンプリングインターバ
ルＴｓを考慮して決定され、第３図に示すように、この
サンプリングインターバル丁Ｓより長い時間に設定され
る。これにより、サンプリング間の撮動変化が連続的に
記録され、撮動変化に関するサンプリング間の空白がカ
バーされる。

異常診断部２７は、入力走査器３９からの軸振動信号お
よび回転数信号を一時式記録器２９を介しＣ入力し、高
圧蒸気タービン等３１．３３．３５の異常の有無を判定
し、さらに異常判定後その異常の原因等を評価して異常
の診断を行なう。そしてこの異常診断部２７は演算器４
７およびデータ記録器４９さらに表示器５１から構成さ
れる。

演算器４７は、第５図（Ａ）、（Ｂ’）、（Ｃ）に示す
ようにサンプリング時刻Ｓ、Ｓ２．・・・・・・Ｓｊ、
・・・・・・毎にザンプリングされた軸振動信号や回転
軸信号に基づき異常診断部２７とは別個独立に高圧蒸気
タービン等３１，３３．３５の異常を判定する。この異
常の判定は、振幅変化室が一定の初期値Δａ　ｏ／　Ｔ
　Ｓ以上の場合に、あるいは振幅変化率が一定の初１引
値以下であっても振幅が一定の初期値ａ。以上の場合に
は異常である旨の判定がなされる。また、演算器４７は
、入力された（８号および一時式記録器２つに記録され
たデータのそれぞれについて高速フーリエ変換に基づき
周波数分析を行ない、これらの分析結果を比較して、高
圧蒸気タービン等３１．３３．３５の異常の原因、種別
、位置および程度を評価し、その異常を診断する。さら
に、演算器４７は、第６図に示すように高圧蒸気タービ
ン３１等の振動に関し、その変化傾向を算出する。

また、演算器４７は、一時代記録器２９の記録停止指令
信号やリセット信号を出力する。また、演算器４７によ
るサンプリングインターバルＴｓ（第３図）は、演算器
４７の計算能力やメモリー容量および高圧蒸気タービン
３１、低圧蒸気タービン３３、発電１ｊ１３５の特性に
より決定される。

データ記録器４９および表示器５１は、演算器４７で演
算され比較されたデータをそれぞれ記録し、表示する。

次に、第２図のフローチャート図に基づいて作用を説明
する。

高圧蒸気タービン３１、低圧蒸気タービン３３および発
電Ｉｆ！！３５の軸振動や軸の回転数は、振動検出器２
３、回転数検出器４１により検出され、入力走査器３９
を介し警報設定器４３および一時式２録器２つに出力さ
れる。警報設定器４３では、連続的に入力されたこれら
の検出信号に基づき高圧蒸気タービン等３１，３３．３
５の異常が判定される。その結果は表示器４５に表示さ
れるとともに、レコーダ等に連続的に記録され、ざらに
各種の機器に信号が出力される。

一時式記録器２９に入力された軸振動信号や軸の回転数
信号は、一定時間記録された模新たな信号に順次書き換
えられて記録される。また、一時式記Ｂ器２９に入力さ
れた軸振動信号や回転数信号は、そのままの状態で演算
器４７に出力される。

この演算器４７に入力された軸振動信号は、第３図に示
７°ように、サンプリングインターバルＴＳ間隔でサン
プリングタイムΔＴ間にサンプリングされる。第３図で
は、時刻ｔａにおいて軸振動の振幅Ａが突然変位した＠
撮動信号を示し、この突然変位が時刻ｔ、において検出
され、６１間サンプリングされる。このサンプリングさ
れた軸振動信号から振幅変化率Δａ／Ｔｓや振幅Ａを算
出し、算出されたこれらの振幅変化率、振幅をそれぞれ
初期値Δａ／ＴＳ、ａＯと比較して高圧蒸気タービン等
３１，３３．３５の異常の有無を判定する。

異常であるとの判定をした場合には異常の診断を行なう
。つまり異常の判定がなされると、その異常時以後にサ
ンプリングされた軸１ｉ動信号を周波数分析する。と同
時に一時式記録器２つの記録を停止させ、その時までに
一時式記録器２９に記録された一時式記録時間丁ａ（第
３図）内の軸振幅信号をも周波数分析する。そして、こ
れらの周波数分析された２種類のデータを比較して異常
を診断し、高圧蒸気タービン３１等の異常の原因等や振
動に関する変化傾向を算出する。これらの結果を表示器
５１に表示して運転母に知らせるとともに、診断データ
をデータ記録器４９に記録する。

さらに一時代記録器２９をリセットして運転員の操作を
待つ。

高圧蒸気タービン３１等の異常が検出できなかった場合
には、引き続きサンプリングされた軸振動信号を周波数
分析し、異常の有無に関する詳細な判定を行なう。この
分析の結果、高圧蒸気タービン３１等に異常があると判
定した場合には、上述の異常ありとの判定と同じ操作を
行なう。また、異常がないとの判定がなされた場合には
、そのデータを表示器５１に表示する。

なお、演算器４７は上述のように独自に高圧蒸気タービ
ン等の異常の有無を判定するのみならず、ｎ摺設定器４
３からの信号や運転員からの指令に基づき異常の診断を
行なうこともできる。

上記実施例によれば、一時代記録器２９を介して異常診
断部の演算器４７に軸振ａ信号および回転数信号を入力
するとともに、異常検出時に演算器４７の信号により一
時式記録器２９を操作し、異常前の記録器からのデータ
と異常検出後の軸振動信号とをそれぞれ周波数分析し、
両者を比較することから、振動の突然変位が生じた時点
での振シＪ変化を分析することができ、突然変位を含む
振動変化を正確に評価して、高速蒸気タービン３１等の
異常の原因、種別、位置、程度を早期に発見することが
できる。したがって、ａｆｆ：蒸気タービン３１等の安
全性および信頼性の向上に寄与することができる。

また、演算器４７により操作される一時式記録器２つが
、軸振動の突然の変化を記録することから、撮動測定に
関するサンプリング間の空白が一時式記録器によりカバ
ーされ、この一時代記録器からのデータを分析すること
によって、演算器の信号処理能力やメモリー能力を向上
させることなく、蒸気タービン３１等の異常の診断を適
確に行なうことができる。したがっで、演算器のコスト
を必要以上に上昇させることがない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る回転体の異常診断装置に
よれば、回転体の振動を検出器が検出し、この検出器か
らの撮動信号を記録器が検出し、さらに異常診断部の演
算器が上記検出器からの軸振動信号に基づき信号の異常
を検知し、この異常時以前の上記記録器からのデータお
よび異常時以後の上記検出器からの振動信号をそれぞれ
周波数分析し、各分析結果を比較して回転体の異常を診
断りることから、振動の突然変位を含む回転体の異常を
適確に判断することができ、回転機械の信頼性および安
全性の向上に寄与することができるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る回転体の異常診断装置の一実施
例を示すブロック図、第２図はこの実施例のフローチャ
ート図、第３図は計測された軸振動信号を模擬的に示す
グラフ、第４図は従来の回転体の異常診断装置を示すブ
ロック図、第５図（Ａ）（Ｂ）は軸振動の変化を示すグ
ラフ、第６図はタービン等の回転機械における振動監視
状態を示す監視図である。２１・・・回転体の異常診断装置、２３・・・振動検出
器、２７・・・異常診断部、２９・・・一時代記録器、
３１・・・高圧蒸気タービン、３３・・・低圧蒸気ター
ビン、３５・・・発電様、４７・・・演算器。第１図第２図第４図第５図（Ａ）（Ｂ）　　　　　　　峙副特別第６図

Claims

【特許請求の範囲】１、回転体の振動を検出器が検出し、この検出器からの
振動信号を記録器が記録し、さらに異常診断部の演算器
が上記検出器からの振動信号に基づき振動の異常を検知
し、この異常時以前の上記記録器からのデータおよび異
常時以後の上記検出器からの振動信号をそれぞれ周波数
分析し、各分析結果を比較して回転体の異常を診断する
ことを特徴とする回転体の異常診断装置。２、異常診断部の演算器は記録器を介して検出器に接続
された特許請求の範囲第１項記載の回転体の異常診断装
置。３、記録器は、データの重ね書きにより記録の書き換え
が可能である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
回転体の異常診断装置。４、記録器は、一定時間のデータを記録可能とする一時
式記録器である特許請求の範囲第１項ないし第３項にい
ずれか記載の回転体の異常診断装置。