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涡轮机控制装置、涡轮机以及涡轮机轴的振动值降低方法

摘要

本发明的目的在于,在保持涡轮机轴的挠曲等未被消除的状态下,防止使涡轮机增速。涡轮机遥控器在从蒸气涡轮机的起动后到进行通常运转前,判定涡轮机振动值是否超过比在使蒸气涡轮机进行通常运转情况下设定的通常运转警报器值小的起动运转警报器值,在判定为涡轮机振动值超过所述起动运转警报器值的情况下,报知发生异常。并且,涡轮机遥控器在涡轮机振动值超过起动运转警报器值的情况下,以不产生船体移动且能够消除涡轮机轴的歪斜的转速,来执行使蒸气涡轮机运转的振动值降低运转。

著录项

  • 公开/公告号CN106555623A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2017-04-05

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 三菱重工业株式会社;

    申请/专利号CN201610375820.8

  • 发明设计人 斋藤英司;

    申请日2016-05-31

  • 分类号F01D25/34(20060101);F01D21/14(20060101);

  • 代理机构31210 上海市华诚律师事务所;

  • 代理人张丽颖;高永志

  • 地址 日本国东京都港区港南二丁目16番5号

  • 入库时间 2023-06-19 01:52:33

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-03-27

    授权

    授权

  • 2017-05-03

    实质审查的生效 IPC(主分类):F01D25/34 申请日:20160531

    实质审查的生效

  • 2017-04-05

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机控制装置、涡轮机以及涡轮机轴的振动值降低方法。

背景技术

在作为船舶的发动机(主机)而使用蒸气涡轮机的船舶中,具有在进行发动机的运转开始准备的状态(转向偏移、向蒸气涡轮机的蒸气的流入准备完成等状态)下发挥作用的,所谓自动旋转模式(AUTO SPIN MODE)。

自动旋转模式的功能如下:利用涡轮机遥控器,通过使前进控制器以及后退控制器自动地交替开闭而使主轴微速旋转,由此,防止涡轮机轴停止(专利文献1、2)。此外,自动旋转模式的功能以防止涡轮机轴停止为目的,因此主轴以低转速(例如1~2rpm)旋转。

如上所述,自动旋转模式设定为,在发动机的运转开始条件齐备,并且主轴停止的情况下自动开始。此外,主轴的停止是指,例如主轴的转速为规定转速(例如0.1rpm,以下称为“主轴停止转速”)以下,并且从成为主轴停止转速之后经过规定的时间(例如20秒,以下称为“主轴停止确认时间”)后。

并且,在自动旋转模式中,在经过主轴停止确认时间后,通过将前进控制器打开微小量而将蒸气投入前进用的蒸气涡轮机,从而使主轴的转速上升,在转速超过主轴停止转速的情况下,关闭前进控制器。

由于即便关闭前进控制器,在主轴上也作用有惯性力,因此主轴的转速在一定程度的时间内而下降。然后,主轴的转速再次成为主轴停止转速以下,并且在经过主轴停止确认时间的情况下,这次通过将后退控制器打开微小量而使蒸气流入后退用的蒸气涡轮机,从而使主轴的转速上升。并且,在主轴的转速超过主轴停止转速的情况下,关闭后退控制器,再次打开前进控制器,自动反复上述过程。

如上所述的自动旋转模式大多在船舶离岸后的准备出航时等进行,向蒸气涡轮机投入大量的蒸气会产生涡轮机轴过旋转、船体移动,因此在自动旋转模式下,投入到蒸气涡轮机的蒸气量设为极少。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第4446992号公报

专利文献2:日本特开昭58-25843号公报

发明要解决的技术课题

这样,在自动旋转模式下,由于仅有极少量的蒸气被投入到蒸气涡轮机,因此在长时间进行自动旋转模式的情况下,有时对于完成供暖的蒸气涡轮机可能具有冷却效果。

另外,由于自动旋转模式下主轴反复进行如上所述的低转速的微速旋转,因此在进行涡轮机轴的初始弯曲(自重挠曲)的消除时,转速不足。并且,存在保持涡轮机轴的挠曲未被消除的状态而使蒸气涡轮机增速的情况。其结果是,由于保持涡轮机轴的挠曲未被消除的状态而到达蒸气涡轮机的增速,因此涡轮机轴的振动放大并扩散,最终可能导致与蒸气涡轮机的静止部(迷宫汽封疏齿等)接触。

此外,在相对于涡轮机一边进行供暖保持一边维持准备出航状态的情况下,需要使更高的热量投入到涡轮机内部,以一定程度高的转速持续而使涡轮机轴旋转。因此,操纵者通过手动操作反复进行前进控制器与后退控制器的开闭操作,以比自动旋转模式更高的转速进行使主轴向前进侧、后退侧旋转的手动旋转。

通过继续该手动旋转,促进因对流而产生的热扩散,使涡轮机轴以及舱室内部热均匀。进一步地,利用伴随旋转上升而使转子轴的偏心靠近同轴上的中心点的陀螺效应,来消除涡轮机轴的不平衡,消除涡轮机轴的挠曲。

这样一来,如果能够使手动旋转持续较长时间,能够克服热不均匀,并且能够消除涡轮机轴的挠曲。然而,在热不均匀的情况下,存在涡轮机轴本身由于该温度不均匀分布而弯曲的情况。根据相对于船舶的出航时的港湾指示而进行紧急疏散的要求等,会有无法进行消除涡轮机轴的挠曲那么长时间的手动旋转的情况。

并且,若不消除涡轮机轴的挠曲等,会有蒸气涡轮机产生振动的情况发生。在此,蒸气涡轮机具有振动传感器,在蒸气涡轮机的振动超过规定的设定值的情况下,警报器发出警报,引起操纵者的注意。进一步地,在蒸气涡轮机的振动上升的情况下,有时具有使蒸气涡轮机停止的断开功能。

然而,在上述自动旋转模式中,为了使主轴微速旋转,仅发挥使前进控制器以及后退控制器交替开闭的功能,以往,并不一边监视蒸气涡轮机的振动一边运用。

另外,一般而言,对于蒸气涡轮机的振动的警报器与蒸气涡轮机的通常运转的振动值(设计值,例如10~20μm)对应而设定,然而,由于蒸气涡轮机的转速低的情况的振动(例如,进行手动旋转时的振动)相对小,因此相对于低转速,与通常运转对应的警报器的设定值过高。因此,在蒸气涡轮机的起动后,即便在蒸气涡轮机的振动超过低旋转的通常的振动值的状态下,有时会有操纵者在通常运转警报器值以下时不判断为异常,而保持原样地进行增速的情况。其结果是,由于在保持涡轮机轴的挠曲等未被消除的状态直至蒸气涡轮机的增速,因此可能进一步放大并扩散涡轮机轴的振动,而使警报器发出警报或断开。

以上,在保持涡轮机轴的挠曲等未被消除的状态使涡轮机增速时,可能进一步放大并扩散涡轮机轴的振动,这对于涡轮机来说,并不优选。

发明内容

本发明鉴于以上情况而作出,其目的在于,提供一种能够在涡轮机轴的挠曲等未被消除的情况下,防止涡轮机增速的涡轮机控制装置、涡轮机以及涡轮机轴的振动值降低方法。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题,本发明的涡轮机控制装置、涡轮机以及涡轮机轴的振动值降低方法采用以下结构。

本发明的第一方式的涡轮机控制装置具有:判定机构,所述判定机构在用作船舶的发动机的蒸气涡轮机从起动后到进行通常运转前,判定所述蒸气涡轮机的振动值是否超过比在使所述蒸气涡轮机进行通常运转情况下设定的第一设定值小的第二设定值;以及报知机构,所述报知机构在通过所述判定机构判定为所述振动值超过所述第二设定值的情况下,报知发生异常。

本结构的涡轮机控制装置为控制用作船舶的发动机的蒸气涡轮机的装置。

一般而言,对由于涡轮机轴的挠曲等而造成的蒸气涡轮机的振动进行警报的警报器而言,与蒸气涡轮机的通常运转的振动值对应而设定。然而,由于蒸气涡轮机的转速低的情况的振动相对小,因此相对于低转速,与通常运转对应的警报器的设定值过高。因此,在蒸气涡轮机的起动后,即便蒸气涡轮机的振动超过低旋转的通常的振动值的状态下,在通常运转警报器值以下时,操纵者有时也不判断为异常,而是保持原状地使其增速。该结果,振动进一步扩散,警报器可能发出警报,或者甚至断开。

因此,根据本结构,设定了比在使蒸气涡轮机通常运转情况下设定的第一设定值小的第二设定值,在从蒸气涡轮机的起动后到进行通常运转前,通过判定机构判定蒸气涡轮机的振动值是否超过第二设定值。并且,在通过判定机构判定蒸气涡轮机的振动值超过第二设定值的情况下,通过报知机构报知发生异常。

这样一来,根据本结构,在蒸气涡轮机的起动后以低转速使蒸气涡轮机运转的情况下,通过将警报异常的设定值设定为比通常运转的情况低,能够尽早判定蒸气涡轮机的振动异常,能够使操纵者意识到异常。通过使操纵者尽早意识到振动异常,即,产生涡轮机轴的挠曲等,能够在涡轮机轴的振动进一步放大以及扩散前将其消除。

因此,本结构能够在保持涡轮机轴的挠曲等未被消除的状态下,防止涡轮机增速。

在上述第一方式中,也可以具有控制机构,所述控制机构在所述振动值超过所述第二设定值的情况下,执行振动值降低运转,在该振动值降低运转中,以不产生船体移动且能够消除涡轮机轴的歪斜的转速使所述蒸气涡轮机运转。

根据本结构,能够在使蒸气涡轮机通常运转前,使在蒸气涡轮机产生的振动降低。

在上述第一方式中,也可以是,在所述振动值降低运转中,在所述振动值成为所述第二设定值以下为止,以在前进侧以及后退侧交替反复进行所述船舶的主轴的旋转的方式使所述蒸气涡轮机运转。

根据本结构,能够更可靠地降低在蒸气涡轮机产生的振动。

在上述第一方式中,也可以是,在所述振动值降低运转中,以能够进行所述蒸气涡轮机的供暖保持且不产生船体移动的转速来使所述蒸气涡轮机运转。

根据本结构,能够可靠实地降低在蒸气涡轮机产生的振动,并且能够防止在执行振动值降低运转时使蒸气涡轮机冷却。

在上述第一方式中,也可以是,所述振动值降低运转中,以比基于手动操作的转速低且比基于自动操作的转速高的转速使所述蒸气涡轮机运转,所述手动操作是为了完成所述蒸气涡轮机的增速的准备而通过电报机的操作反复进行微速前进和微速后退的操作,所述自动操作是为了防止所述涡轮机轴的停止而反复进行微速前进和微速后退的操作。

根据本结构,能够更切实地降低在蒸气涡轮机产生的振动,并且能够防止在执行振动值降低运转时蒸气涡轮机冷却。

在上述第一方式中,也可以是,所述控制机构具有以下设定,即便所述振动值超过所述第二设定值,也不执行所述振动值降低运转,而能够进行所述蒸气涡轮机的增速。

根据本结构,即便蒸气涡轮机的振动值比通常高,也能够使蒸气涡轮机的通常运转优先。

本发明第二方式的涡轮机控制装置为控制涡轮机的涡轮机控制装置,具有:判定机构,所述判定机构在所述涡轮机从起动后到进行通常运转前,判定所述涡轮机的振动值是否超过比在使所述涡轮机进行通常运转情况下设定的第一设定值小的第二设定值;以及报知机构,所述报知机构在通过所述判定机构,判定为所述振动值超过所述第二设定值的情况下,报知发生异常。

本发明第三方式的涡轮机具有上述涡轮机控制装置。

本发明的第四方式的涡轮机轴的振动值降低方法具有:第一工序,在所述第一工序中,在用作船舶的发动机从蒸气涡轮机的起动后到进行通常运转前,判定所述蒸气涡轮机的振动值是否超过比在使所述蒸气涡轮机进行通常运转的情况下设定的第一设定值小的第二设定值;以及第二工序,在所述第二工序中,在通过所述第一工序判定为所述振动值超过所述第二设定值的情况下,报知发生异常。

本发明的第五方式的涡轮机轴的振动值降低方法具有:第一工序,在所述第一工序中,在从涡轮机的起动后到进行通常运转前,判定所述涡轮机的振动值是否超过比在使所述涡轮机进行通常运转情况下设定的第一设定值小的第二设定值;以及第二工序,在所述第二工序中,在通过所述第一工序判定为所述振动值超过所述第二设定值的情况下,报知发生异常。

发明效果

根据本发明,具有在涡轮机轴的挠曲等未被消除的状态下,防止使涡轮机增速的优良效果。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式的蒸气涡轮机的概略结构的示意图。

图2是表示本发明的实施方式的涡轮机遥控器所具有的异常振动对应部的电气结构的框图。

图3是表示本发明的实施方式的正常范围算出部的概略结构的框图。

图4是表示本发明的实施方式的从发动机停止到起动准备、增速的处理的流程的流程图。

图5是表示本发明的实施方式的振动值降低运转的动作条件的框图。

图6是表示本发明的实施方式的振动值降低运转的处理流程的流程图。

图7是表示本发明的实施方式的振动值降低运转中的主轴的转速时间变化的图。

符号说明

1蒸气涡轮机

7涡轮机遥控器(涡轮机控制装置)

34 振动判定部(判定机构)

36 报知部(报知机构)

38 振动值降低控制部(控制机构)

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的涡轮机控制装置、涡轮机以及涡轮机轴的振动值降低方法的一实施方式进行说明。

图1是说明本实施方式的蒸气涡轮机1的概略结构的示意图。

本实施方式的蒸气涡轮机1作为一例,用于船舶的发动机(主机),是具有对从高压涡轮机2H排出的蒸气进行加热的再加热器4R的再加热涡轮机。

如图1所示,蒸气涡轮机1具有:高压涡轮机2H、中压涡轮机2M、旋转轴2HM、主锅炉4H以及再加热器(锅炉)4R。

高压涡轮机2H通过供给来自主锅炉4H的过热蒸气,而产生旋转驱动力。

中压涡轮机2M通过从再加热器4R供给再加热蒸气,产生旋转驱动力。

高压涡轮机2H以及中压涡轮机2M利用连接轴3A连接,使旋转轴2HM旋转。旋转轴2HM将高压涡轮机2H以及中压涡轮机2M的输出即旋转驱动力经由减速齿轮21以及主轴22,传递到螺旋桨23。

此外,在主轴22上设置有轴发电机8。轴发电机8利用从主轴22向螺旋桨23供给的旋转驱动力的至少一部分而产生电力。

主锅炉4H利用使从外部供给的燃料燃烧而获得的热产生蒸气,并向高压涡轮机2H供给蒸气。

再加热器4R利用使燃料燃烧而获得的热,对从高压涡轮机2H排出的蒸气再加热而成为再加热蒸气,并向中压涡轮机2M供给再加热蒸气。

进一步地,在蒸气涡轮机1上设置有低压涡轮机2L、后退涡轮机2B以及凝水器9。

低压涡轮机2L通过供给从中压涡轮机2M排出的蒸气,而产生旋转驱动力。

后退涡轮机2B在使船舶后退时,被供给来自主锅炉4H的过热蒸气,产生旋转驱动力。

低压涡轮机2L以及后退涡轮机2B由连接轴3B连接,使旋转轴2LB旋转。旋转轴2LB将低压涡轮机2L以及后退涡轮机2B的输出即旋转驱动力经由减速齿轮21以及主轴22传递到螺旋桨23。

凝水器9为使从低压涡轮机2L和后退涡轮机2B排出的蒸气恢复为水的装置。

在从主锅炉4H向高压涡轮机2H以及后退涡轮机2B供给蒸气的供给路6上设置有前进控制器5H以及后退控制器5B。

前进控制器5H根据蒸气涡轮机1的负荷控制从主锅炉4H向高压涡轮机2H供给的蒸气的流量。另一方面,后退控制器5B在使船舶后退时,控制从主锅炉4H向后退涡轮机2B供给的蒸气的流量。前进控制器5H以及后退控制器5B基于从控制装置(以下称为“涡轮机遥控器”)7输出的控制器开度指示值控制开度。

此外,在以下说明中,将旋转轴2HM、2LB以及连接轴3A、3B统称为涡轮机轴(或涡轮机转子)。另外,将蒸气涡轮机1(涡轮机轴)的振动称为涡轮机振动,蒸气涡轮机1(涡轮机轴)的振动值称为涡轮机振动值。

图2是表示本实施方式的具有涡轮机遥控器7的异常振动对应部30的电气结构的框图。异常振动对应部30检测有无涡轮机振动的异常,在异常的情况下,进行报知以及与异常对应的蒸气涡轮机1的控制。

异常振动对应部30具有:振动警报器设定部32、振动判定部34、报知部36以及振动值降低控制部38。

并且,利用振动传感器40测定的涡轮机振动值被输入到涡轮机遥控器7。振动传感器40例如非接触传感器,通过将涡轮机轴的振动振幅检测为电压振动,来测定涡轮机轴的轴承的振动(绝对值的峰值差)。

振动警报器设定部32设定通常运转警报器值、通常运转断开值以及起动运转警报器值。

此外,蒸气涡轮机1的通常运转是能够进行蒸气涡轮机1的增速(以下称为“发动机增速”)的状态。另一方面,起动运转是在使蒸气涡轮机1起动后直至能够进行通常运转为止的微速运转,如后所述,是进行自动旋转、手动旋转以及试机器(Try-Engine)的情况。

通常运转警报器值以及通常运转断开值为在使蒸气涡轮机1通常运转的情况下,用于检测蒸气涡轮机1(涡轮机轴)的振动异常而设定的设定值,例如,基于蒸气涡轮机1的设计值预先规定。

并且,通常运转警报器值为蒸气涡轮机1的振动异常而需要向操纵者报知的振动值,例如75μm。通常运转断开值是蒸气涡轮机1的振动异常而需要使蒸气涡轮机1停止的振动值,例如125μm。

另一方面,起动运转警报器值是在蒸气涡轮机1起动运转的情况下,为了检测蒸气涡轮机1(涡轮机轴)的振动异常而设定的设定值。

并且,起动运转警报器值为蒸气涡轮机1的振动异常而需要向操纵者报知的振动值,是比通常运转警报器值小的值。

此外,起动运转警报器值通过涡轮机遥控器7具有的正常范围算出部42而算出。

图3是表示正常范围算出部42的概略结构的框图。

正常范围算出部42具有:存储部44、计测数据收集部46、数据区分部48以及正常范围设定部50。

关于判断对象即蒸气涡轮机1的多个监视项目区分为主监视项目和根据该主监视项目的状态而变化的从监视项目并被存储于存储部44。在本实施方式中,作为监视项目,登记有主轴转速、发动机输出、轴承温度、涡轮机振动、涡轮机轴位置、蒸气温度以及压力,作为主监视项目,登记有主轴转速以及发动机输出,作为从监视项目,登记有轴承温度、振动、蒸气温度、压力。

从安装于蒸气涡轮机1的各部分的传感器向计测数据收集部46实时发送计测数据。由此,在计测数据收集部46中逐步存储有各监视项目的计测数据,即,主轴转速、发动机输出、轴承温度、涡轮机振动、涡轮机轴位置、蒸气温度、压力的计测数据。

数据区分部48参照存储于存储部44的关于主监视项目、从监视项目的信息,将存储于计测数据收集部46的各从监视项目的计测数据根据取得该计测数据时的该主监视项目的状态进行区分。例如,在作为主监视项目,假定主轴转速的情况下,对正常时的主轴转速的范围,例如,按照每规定转速对从最低转速(0rPm)到最高转速进行区分,基于该区分,对从监视项目的计测数据进行区分。

正常范围设定部50利用各区分中的从监视项目的计测数据,在每次进行该区分时设定从监视项目的正常范围。具体而言,正常范围设定部50根据各区分中的计测数据的平均值和标准差来设定正常范围。例如,正常范围设定部50具有与各从监视项目对应的系数α,将平均值μ减去系数α乘以标准差σ的值所得到的值设定为正常范围的下限值,将平均值μ加上系数α乘以标准差σ的值所得到的值设定为正常范围的上限值。

利用算式表示上述正常范围,如下所示。

下限值:μ-α*σ

上限值:μ+α*σ

在此,平均值μ、标准差σ分别利用下(1)式、(2)式表示。

在上述(1)式、(2)式中,Tk(k=1、2,…,n)为某区分的计测数据,n为某区分的计测数据的个数。

另外,正常范围设定部50利用由计测数据收集部46收集的从当前到过去规定期间的计测数据,以规定的时间间隔更新正常范围。由此,正常范围以始终接收新计测数据的方式随时更新。

这样一来,本实施方式的正常范围算出部42利用计测数据收集部46对由振动传感器40计测的振动数据进行存储,利用数据区分部48,以蒸气涡轮机1的每预定转速对存储的振动数据进行区分。然后,利用正常范围设定部50算出由微小转速(例如,主轴转速0~5rpm)的范围区分的振动数据的正常范围。将该算出的范围设定为起动运转警报器值。此外,起动运转警报器值也可以不直接使用由正常范围设定部50算出的值,而使用在算出值上加上预定的公差的值。

振动判定部34对由振动传感器40测定的当前的涡轮机振动值与通常运转警报器值、通常运转断开值以及起动运转警报器值进行比较。

振动判定部34在蒸气涡轮机1进行通常运转的情况下,判定所测定的涡轮机振动值是否超过通常运转警报器值或通常运转断开值。

在涡轮机振动值超过通常运转警报器值的情况下,报知部36利用声音或图像,对操纵者报知表示涡轮机振动值为异常的警报。此外,在报知了警报的情况下,操纵者手动进行停止蒸气涡轮机1的操作。进一步地,在涡轮机振动值超过通常运转断开值的情况下,涡轮机遥控器7使蒸气涡轮机1强制停止。

另外,本实施方式的振动判定部34在从蒸气涡轮机1的起动后到进行通常运转之前,判定涡轮机振动值是否超过起动运转警报器值。

在涡轮机振动值超过起动运转警报器值的情况下,报知部36通过声音或图像,对操纵者报知涡轮机振动值为异常。

在此,作为涡轮机振动值超过通常的振动值的主要原因,除了涡轮机轴的挠曲以外,还有舱室以及涡轮机轴的温度不均匀。

以下,对该关于舱室以及涡轮机轴的温度不均匀导致的涡轮机振动值的异常进行说明。

舱室的温度不均匀是指,舱室上下的热不均匀、涡轮机轴向的热不均匀,由此,舱室发生不等变形。当舱室不等变形增大时,引起涡轮机轴与舱室的接触振动。另外,涡轮机轴的温度不均匀会导致在涡轮机轴的停止中舱室上部保持高温而舱室下部与舱室上部相比为低温,在涡轮机轴的上下产生温度差,存在涡轮机轴本身由于该温度不均匀分布而弯曲的情况。

在使涡轮机轴继续旋转时,由于涡轮机轴本身不产生如上所述的温度不均匀,因此以防止如上所述的涡轮机轴的温度不均匀为目的,进行旋转、自动旋转。然而,在自动旋转时,由于投入到蒸气涡轮机1的热量小,因此不能保持舱室的预热。

并且,在因自动旋转而导致涡轮机轴冷却的情况下等,在供暖不充分的情况下,舱室内的环境气温度不均匀,会有引起不等变形的情况。由此,舱室、涡轮机轴承、涡轮机轴等位置关系产生偏差,会对涡轮机轴的振动特性产生影响,或者关系到涡轮机轴与舱室静止部的接触(进而振动),有时会使振动值超过通常的范围。

并且,在涡轮机振动值超过起动运转警报器值的情况下,振动值降低控制部38进行振动值降低运转。

振动值降低运转中,以不产生船体移动并且能够消除涡轮机轴的歪斜的转速来使蒸气涡轮机1运转。此外,振动值降低运转不是如手动旋转那样利用手动操作来进行,而是如自动旋转模式那样,自动反复进行微速前进和微速后退,换言之,应称为振动值降低自动旋转模式。利用该振动值降低运转,在使蒸气涡轮机1进行通常运转之前,能够使蒸气涡轮机1的振动降低。如后文具体叙述那样,振动值降低运转的目标转速比试机器的转速低,并且比自动旋转模式的转速高。

在此,一般而言,相对于蒸气涡轮机的振动值的警报器与蒸气涡轮机的通常运转的振动对应设定。然而,由于蒸气涡轮机的转速低的情况下的振动相对小,因此相对于低转速,与通常运转对应的警报器的设定值过高。因此,在蒸气涡轮机1的起动后,即便在涡轮机振动超过低旋转下通常的振动值的状态下,会有操纵者在通常运转警报器值以下时也不判断为异常,而是保持原样地增速的情况。其结果是,涡轮机振动进一步扩散,可能使警报器发出警报或者断开。

因此,根据本实施方式,如上所述,设定比在使蒸气涡轮机1进行通常运转的情况下设定的通常运转警报器值小的起动运转警报器值。

在蒸气涡轮机1的起动后且进行通常运转前,利用振动判定部34判定蒸气涡轮机1的振动值是否超过起动运转警报器值。并且,在利用振动判定部34判定为涡轮机振动值超过起动运转警报器值的情况下,利用报知部36报知发生异常。

这样一来,根据本实施方式,在蒸气涡轮机1的起动后正在以低转速使蒸气涡轮机1运转的情况下,通过使报知异常的起动运转警报器值比通常运转的情况低,能够尽早判定蒸气涡轮机1的振动异常,能够使操纵者意识到异常。因此,本实施方式的涡轮机遥控器7能够更可靠地检测出蒸气涡轮机1的起动时的蒸气涡轮机1的异常振动。这样一来,通过使操纵者尽早地意识到振动异常,即,尽早地意识到涡轮机轴产生挠曲等,能够在涡轮机轴的振动进一步放大以及扩散前对其进行消除。

并且,涡轮机遥控器7在涡轮机振动值超过起动运转警报器值的情况下,通过进行振动值降低运转,能够使在蒸气涡轮机1产生的振动降低。

图4是表示作为发动机的蒸气涡轮机1的从停止(以下称为“发动机停止”)到蒸气涡轮机1的起动准备、发动机增速前的处理流程的流程图。此外,图4的步骤108~118的处理由异常振动对应部30执行。

首先,步骤100为作为发动机的蒸气涡轮机1停止的状态。

接下来的步骤102为蒸气涡轮机1的起动准备完成的状态。

在接下来的步骤104中,通过手动操作在短时间内反复进行使前进控制器5H和后退控制器5B的开闭操作,从而使主轴22向前进侧、后退侧旋转的手动旋转。此外,在步骤102与步骤104之间,也可以进行自动旋转模式。

在接下来的步骤106中,在操纵者判断未利用手动旋转而使蒸气涡轮机1稳定时,进行基于电报机的操作进行蒸气涡轮机1的确认,即所谓的试机器。在本实施方式的试机器中,一边监视涡轮机振动,一边以规定的转速(例如主轴转速为20~25rpm)反复进行微速前进和微速后退,如电报机所指示那样,进行驱动蒸气涡轮机1的确认,完成发动机增速的准备。此外,在试机器中,主轴转速低,由于在短时间内反复前进、后退,因此船体不移动。另外,在试机器中,与手动旋转同样地反复前进、后退,但维持前进以及后退的时间与手动旋转相比,试机器一方长。

在接下来的步骤108中,利用振动判定部34判定由振动传感器40计测的涡轮机振动值是否为起动运转警报器值以下,在肯定判定的情况下,进入步骤120,而在否定判定的情况下进入步骤110。

在步骤110中,由于涡轮机振动值超过起动运转警报器值,因此报知部36警报涡轮机振动值的异常。

在接下来的步骤112中,判定振动值降低控制部38是否被旁通设定,在肯定判定的情况下进入步骤120,在否定判定的情况下进入步骤114。

此外,旁通设定是指,即便涡轮机振动值超过起动运转警报器值,也不执行振动值降低运转,而能够进行蒸气涡轮机1的增速的设定。旁通设定被设定为,例如,在需要快速离岸的情况下等,即便涡轮机振动值比通常高,也使发动机增速优先,例如,利用开关选择旁通设定的开或关。

在步骤114中,使振动值降低控制部38开始振动值降低运转。此外,在振动值降低运转开始时,不能够进行电报机的操作。

在步骤116中,判定涡轮机振动值是否为起动运转警报器值以下,在肯定判定的情况下进入步骤118,在否定判定的情况下继续振动值降低运转

在步骤118中,振动值降低控制部38终止振动值降低运转,返回步骤106,继续进行试机器。

在步骤108为肯定判定的情况下进入的步骤120中,判定是否完成了增速准备,在肯定判定的情况下进入步骤122,在否定判定的情况下返回步骤106。

此外,作为一例,判定增速准备是否完成的判定利用指示蒸气涡轮机1的状态的副电报机进行。

在接下来的步骤122中,由于起动准备完成,因此进行基于电报机的通常的发动机增速。

如图4的流程图所示,在步骤106中进行的试机器为,一边监视涡轮机振动,一边根据操纵者对电报机的操作,反复进行微速前进、微速后退,从而完成发动机增速的准备。以往,在进行该试机器的情况下的涡轮机振动值为通常运转警报器值以下时,例如,即便超过通常的微速前进或微速后退时(发动机准备时)的振动值,操纵者也可能不停地进行增速运转(通常运转)。

一般而言,在涡轮机轴由于自重挠曲等而过度弯曲的情况下,表示在涡轮机振动值从起动到增速的过程中,以由于转子不平衡导致转速的整数倍成分(有时为1N成分)为主的增大以及扩散倾向。

因此,如上所述,在起动时,即便涡轮机振动值小,在以超过起动时的通常的振动值的状态进行增速时,可能使涡轮机振动增大以及扩散、警报器的报知、蒸气涡轮机1的断开,进而导致涡轮机损伤。另一方面,在起动时的涡轮机振动值超过通常的振动值时,之后的发动机增速不会使涡轮机振动扩散而能够稳定进行。

在此,在本实施方式中,在通过手动操作而使蒸气涡轮机1以船体不产生移动的转速运转的情况下(在本实施方式中,作为一例,进行试机器的情况),在涡轮机振动值超过通常的振动值(起动运转警报器值)时,向操纵者发送该信息,并且进行振动值降低运转。另一方面,在旁通设定选择为开的情况下,即便涡轮机振动值超过通常的值,也能够不进行振动值降低运转地进行发动机增速。

并且,在振动值降低运转中,预先设定涡轮机轴的目标转速(例如,与手动旋转同程度的10rpm),一边监视涡轮机振动值,一边自动反复前进以及后退的旋转,并且,反复进行振动值降低运转,直至涡轮机振动值成为起动运转警报器值以下,在成为起动运转警报器值以下的情况下,再次继续试机器。

图5是表示振动值降低运转的动作条件的框图。

如图5所示,能够进行振动值降低运转的情况是满足以下所有条件的情况,该条件包括:振动值降低运转为选择状态(条件A),振动值降低运转以及自动旋转模式未被旁通设定(条件B),控制模式为操纵杆(条件C),电报机为停止位置(条件D),主轴转速N为规定转速N0以下,并且,N0以下经过了规定时间的状态(条件E),旋转齿轮未嵌合的状态(条件F),蒸气涡轮机1不是非常停止状态(条件G),试机器的涡轮机振动值超过起动运转警报器值的状态(条件H)。

接下来,参照图6、7对本实施方式的振动值降低运转进行具体说明。

图6是表示振动值降低运转的处理流程的流程图。

图7是表示振动值降低运转的主轴转速以及前进控制器5H以及后退控制器5B的时间变化的图。

此外,如利用图6、7所说明那样,振动值降低运转使船舶的主轴旋转向前进侧以及后退侧交替反复,直至涡轮机振动值成为起动运转警报器值以下。由此,由于以一定程度高的转速使主轴22交替旋转,因此能够更加可靠地降低产生在蒸气涡轮机1(涡轮机轴)的振动。

此外,图7表示,横轴表示时间,纵轴表示前进(AHD)时或后退(AST)时的主轴转速和前进控制器5H以及后退控制器5B的开度。并且,图7的单点划线表示主轴转速的时间变化,实线表示前进控制器5H的开度以及后退控制器5B的开度的时间变化。

另外,N0为能够开始振动值降低运转的主轴转速(例如lrpm)。

Nl为振动值降低运转中的主轴转速的目标值(例如10rpm,以下称为“目标转速”)。目标转速比试机器的转速低,并且比自动旋转模式的转速高。即,目标转速与基于手动操作进行的手动旋转的转速同程度。

N2为在振动值降低运转中,主轴22过旋转而使警报器报知的转速(例如15rpm,以下称为“警报器报知转速”)。

N3为在振动值降低运转中,主轴22过旋转而断开蒸气涡轮机1的主轴转速(例如20rpm,以下称为“断开转速”)。

此外,即便主轴转速成为目标转速以及警报器报知转速,船体也不移动,而在主轴转速达到断开转速时,船体才开始移动。

另外,前进控制器5H的开度A1、A2以及后退控制器5B的开度B1预先规定为主轴转速未到达警报器报知转速以及断开转速。另外,前进控制器5H的开度A1、A2以及后退控制器5B的开度B1作为一例,是能够将进行蒸气涡轮机1的供暖保持的程度的蒸气量投入到蒸气涡轮机1的开度。

并且,在进行振动值降低运转时,首先,在步骤200中,将前进控制器5H、后退控制器5B关闭。

在接下来的步骤202中,判定主轴转速N是否成为N<N0并经过了规定时间(图7的期间t1,以下称为“N0到达确认时间”),在肯定判定的情况下,进入步骤204,开始振动值降低运转。

在步骤204中,在前进控制器5H以开度A1打开,并以保持时间t2(例如20sec)维持该开度Al。

在接下来的步骤206中,判定主轴转速N是否超过目标转速N1,并小于警报器报知转速N2(N1<N<N2),在肯定判定的情况下进入步骤208。此外,在否定判定的情况(N<N1)下返回步骤204,将前进控制器5H的开度设为在初始值的开度A1上加上预先规定的开度α的开度(A1=A1+α)。

在步骤208中,前进控制器5H的开度设为0,关闭前进控制器5H。

在接下来的步骤210中,判定主轴转速N是否小于目标转速N1,在肯定判定的情况下进入步骤212,在否定判定的情况下保持关闭前进控制器5H的状态。

在步骤212中,使后退控制器5B以开度B1打开,将该开度B1以保持时间t3(例如40sec)维持。

在接下来的步骤214中,判定主轴转速N是否超过目标转速N1,并小于警报器报知转速N2(N1<N<N2),在肯定判定的情况下进入步骤216。此外,在否定判定的情况(N<N1)下返回步骤212,将后退控制器5B的开度设为在初始值的开度B1上加上预先规定的开度β的开度(Bl=B1+β)。

在步骤216中,将后退控制器5B的开度设为0,关闭后退控制器5B。

在接下来的步骤218中,判定主轴转速N是否小于目标转速N1,在肯定判定的情况下进入步骤220,在否定判定的情况下保持关闭后退控制器5B的状态。

在步骤220中,将前进控制器5H以开度A2打开,并将该开度A2以保持时间t4(例如30sec)维持。此外,前进控制器5H的开度A2比之前的开度Al都大的理由为,在成为开度A2之前,由于船舶上具有后退惯性阻力(行き足),因此设为比前进控制器5H的开度大,需要消除该惯性阻力。此外,后退的惯性阻力是表示还残留有后退旋转侧的惯性。

在接下来的步骤222中,判定主轴转速N是否超过目标转速Nl,并小于警报器报知转速N2(N1<N<N2),在肯定判定的情况下进入步骤224。此外,在否定判定的情况(N<N1)下返回步骤220,将前进控制器5H的开度设为在初始值的开度A2上加上预先设定的开度α的开度(A2=A2+α)。

在步骤224中,将前进控制器5H的开度设为0,关闭前进控制器51r。

在接下来的步骤226中,判定主轴转速N是否小于目标转速Nl,在肯定判定的情况下进入步骤228,在否定判定的情况下保持关闭前进控制器5H的状态。

在步骤228中,判定涡轮机振动值是否为起动运转警报器值以下,在肯定判定的情况下进入步骤230,在否定判定的情况下进入步骤212,继续振动值降低运转。

在步骤230中,使振动值降低运转终止,返回图4的步骤106,继续进行试机器。

此外,上述步骤228、230与图4的步骤116、118进行同样的处理。

另外,振动值降低运转使能够进行供暖保持程度的蒸气量投入到蒸气涡轮机1,而使船舶的主轴22旋转。由此,能够更可靠地降低在蒸气涡轮机1产生的振动,并且在执行振动值降低运转时,能够防止蒸气涡轮机1冷却。

以下,详细说明基于振动值降低运转的执行的蒸气涡轮机1的冷却防止。

在以往执行的自动旋转中,仅有极少量并且断续的蒸气被投入到蒸气涡轮机1内,因此被投入到蒸气涡轮机1内的热量少,妨碍供暖。

此外,在此所说的断续是指,在开始自动旋转,(1)前进控制器打开→(2)主轴22的旋转开始→(3)前进控制器关闭→(4)主轴22的转速的下降→(5)主轴22的旋转停止→(6)主轴22的旋转停止的确认时间(20秒左右)→(7)后退控制器打开……这样的反复运转中,从(3)前进控制器关闭到(7)后退控制器打开的期间长,即,未投入蒸气的期间长。此外,在以往的自动旋转中,在关闭前进控制器后,在残留主轴22的旋转的情况下,后退控制器不会转变为打开。因此,从上述(4)到上述(6)的期间,蒸气不投入到蒸气涡轮机1。

另一方面,本实施方式的振动值降低运转与以往的自动旋转相比,如(4)主轴22的转速的下降→主轴22的转速成为目标转速以下→(7)后退控制器打开这样地不等待主轴22的旋转停止地运转,因此蒸气未向蒸气涡轮机1投入的期间极短。进一步地,振动值降低运转在到达比自动旋转的主轴22的转速(例如1~2转/分)高的转速前,将比较大量的蒸气投入到蒸气涡轮机1,换言之,连续地投入蒸气,向蒸气涡轮机1投入的热量也变多。

因此,在本实施方式的振动值降低运转中,能够防止蒸气涡轮机1的冷却

如以上说明,本实施方式的涡轮机遥控器7在蒸气涡轮机1的起动后到进行通常运转前,判定涡轮机振动值是否超过比在使蒸气涡轮机1进行通常运转的情况下设定的通常运转警报器值小的起动运转警报器值,在判定为涡轮机振动值超过所述起动运转警报器值的情况下,报知发生异常。

这样一来,在蒸气涡轮机1的起动后,以低转速使蒸气涡轮机1运转的情况下,通过将报知异常的设定值设为比通常运转的情况低,能够尽早判定蒸气涡轮机1的振动异常,能够使操纵者意识到异常。

因此,本实施方式的涡轮机遥控器7能够在涡轮机轴的挠曲等未被消除的状态下,防止蒸气涡轮机1增速。

以上,利用上述实施方式对本发明进行了说明,本发明的技术的范围不限于上述实施方式所记载的范围。在不脱离发明的主旨的范围内能够对上述实施方式进行各种变更或改良,进行了该变更或改良的方式也包含在本发明的技术的范围内。

例如,在上述实施方式中,对本发明适用于船用的蒸气涡轮机1的方式进行了说明,本发明不限于此,在涡轮机的情况下,不限于船用,也可以适用于陆地上发电用的涡轮机,或蒸气涡轮机1,也可以适用于燃气涡轮机等。

在该方式的情况下,涡轮机的控制装置在从涡轮机的起动后到进行通常运转前,判定涡轮机振动值是否超过比在使涡轮机进行通常运转情况下设定的第一设定值小的第二设定值,在判定为涡轮机振动值超过第二设定值的情况下,报知涡轮机轴发生异常。此外,上述通常运转是指,例如,在涡轮机用于发电的情况下,发电机与涡轮机轴连接而处于能够进行涡轮机的增速的状态,或以额定转速运转的状态等。

另外,利用上述实施方式说明的图4、6的处理的流程仅为一例,在不脱离本发明主旨的范围内,也可以删除不需要的步骤,也可以添加新的步骤,也可以替换处理顺序。

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