JPH01302132A - 弁シートリーク検出装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は弁シート部からの流体の漏洩時に発生するノ
イズを測定して漏洩の有無を検出する１弁シートリーク
検出装置に関する。

（従来の技術） 火力発電プラントや原子力発電プラント等には、プロセ
ス制御用や隔離用等として様々な弁が数多く設けられて
いる。

これらの弁の内、例えば高温高圧蒸気系統である主蒸気
系統あるいは油気系統に存在するドレン弁等は、起動時
には約５〜１５％負荷まで蒸気配管ラインのドレンを排
出するため全開しているが、通常運転中はドレン発生も
なく、また蒸気の熱エネルギーがいたずらに損失するの
を防ぐため全開状態となっている。

しかしながら、これらの弁は長期間使用する間に、弁シ
ート部のエロージョンや開閉動作時の異物の噛み込み等
により傷を生じてリークを発生することがある。リーク
が一度生じると、高速な蒸気流れにより、またたく間に
傷が拡大し、更に多量のリークが発生する傾向があり、
熱効率的立場からも、また保守管理の立場からも、弁リ
ークの早期発見は重要な研究テーマになっている。

最近は、これらの弁のシート部に対して圧電セラミック
ス等を使用したアコースティック・エミッション（Ａｃ
ｏｕｓｔｉｃ　　Ｅａ＋１ｓｓ１ｏｎ）センサー（以下
ＡＥセンサーという。）を用い、弁全開時のリーク検出
や、弁全閉動作時の誤操作を検出しようとする研究が盛
んに行われている（例えば、特開昭１３２−８０５３５
号参照）。

第３図は、現在−船釣に考えられているＡＥセンサーに
よる弁シートリーク検出装置の構成例を示すもので、１
はリークを検出しようとする対象弁、２は蒸気や水等の
作動流体、３はＡＥセンサー、４は増幅器、５は信号処
理部、６は信号判断部、７は表示部を示している。

このような構成の弁シートリーク検出装置において、弁
１の全開状聾にて作動流体２に漏れが発生すると、作動
流体の流動音、キャビテーション音、あるいは流れに伴
う配管や弁等の振動が発生するが、これらの音や振動を
ＡＥ倍信号してＡＥセンサー３で検出する。

この信号は連続的ではあるが、信号レベルが低いので、
増幅器４により増幅した後、信号処理部５に入力される
。信号処理部５での処理方法としては、実効値を求める
方法や、スペクトラム・アナライザーを用いて周波数分
析をする方法等が一般的である。

信号処理部５からの信号は信号判断部６へ出力される。

この判断部では、信号処理部５からの信号は弁からリー
クが発生していない時の実効値レベル、あるいは周波数
分析結果に所定の余裕率を持たせたしきい値と比較され
、検出された信号レベルが、このしきい値を越えた時、
リーク発生と判断する。

また表示部７では、警報灯７ａの点滅や、診断結果の根
拠となった実効値あるいは周波数分析の値、推定リーク
量の表示等が行われる。

（発明が解決しようとする課題） このような弁シートリーク検出装置においては、通常運
転時すなわち弁全開時におけるリーク監視については特
に問題はないが、例えば主蒸気系統あるいは抽気系統等
のドレン弁のように、負荷が下がってきた場合に自動的
に関する弁には、次のような問題点がある。

■　負荷が降下してドレン弁が開した時、弁シートリー
ク検出装置はリーク発生を表示するが、運転員は負荷等
ドレン弁開インターロック条件を考慮し、このリーク発
生が本来の弁シートリーク発生によるものなのか、ある
いはドレン弁が自動的に関したことにより発生したもの
なのかを判断する必要がある。

■　−船釣にドレン弁が開く負荷は５〜１５％負荷であ
るが、この負荷はドレン弁により異なるので、運転員は
数多くのドレトン弁とその閣員６ｆ条件とを良く理解し
ていなければならない。

特に最近の火力発電プラントは負荷調整用として運用さ
れており、Ｄ　Ｓ　Ｓ　（Ｄａｉｌｙ　５ｔａｒｔ　５
ｔｏｐ）運転あるいは深夜最低負４ｊ運転が頻発してい
るため、このような改善点は今後ますますクローズアッ
プされるものと考えられ、運転員の負担軽減化のために
も何らかの対策が必要である。

本発明は、ＡＥセンサーによる弁シートリーク検出装置
を設置したドレン弁において、ドレン弁が自動的に関す
るような負荷運転時、ドレン弁の開状態をこの弁シート
リーク検出装置にに与えることにより、プラント運転員
に誤情報を与えないようにした弁シートリーク検出装置
を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、弁シートリーク検出
装置の判断部からの信号と、プラント負荷信号、弁開度
要求信号、あるいは実弁開度信号を入力する第２の信号
判断部を新たに設け、プラント運転員に、弁シートリー
クの検出有効期間中だけ情報を与えるようにしたことを
特徴とするものである。

（実施例）　　　　　　ψ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。なお、
第１図および第２図中、従来技術と同一要素には同一の
符号を付しである。

第１図において、第２の信号判断部８は、検出対象弁１
の実開度条件判定部９、開度要求条件判定部１０、負荷
条件判定部１１、論理和回路１２および論理積回路１３
から構成される装置また、信号判断部（第１の信号判断
部）６と表示部７の間には、論理積回路１３の条件成立
により作動する条件スイッチ１４が設けられている。

このような構成の弁シートリーク検出装置において、第
１の信号判断部６からのリーク有無の情報は従来技術に
おけると同様に出力されるが、表示部７への直接入力で
はなく、先ず第２の信号判断部８に入力される。

この第２の信号判断部８には、第１の信号判断部６から
のリーク有無の情報の他に、検出対象弁１の実開度状態
を表す仝閉位置検出用リミットスイッチ１５または差動
トランス等の実開度検出器からの信号１６と、検出対象
弁１の開度要求信号１７と、負荷信号１８とが入力され
る。

これらの信号１６〜１８はいずれも弁開度状態を表すも
ので、全開状態時にのみ論理積回路１３へ信号を発する
。従って、この弁開度状態を示す信号は複数であること
は必ずしも必要ではなく、実際的に利用しやすい信号１
つでも十分である。

例えば、対象としている弁に実開度検出器等がなかった
り、開度要求信号は存在するがこの信号の利用がプラン
ト制御上の外乱となる危険性がある場合、あるいは弁シ
ートリーク検出装置との間の距離がありすぎて配線作業
が大変であったり経済的に問題が多いような時には、負
荷信号１８で代表させるようにしてもよい。

これらの判定部９〜１１からの信号を入力とする論理和
回路１２の出力は、第１の信号判断部６からの信号と共
に論理積回路１３に入力される。

ｉｌの信号判断部６によってリークの発生を判断し、か
つ論理和回路１２より弁が全閉しているとの判断が示さ
れた時には論理積１３が成立し、条件スイッチ１４を作
動させ、弁シートリーク発生表示部と第１の信号判断部
とを連結させ、弁シートリークの発生を表示する。

次に、上記構成の本発明の弁シートリーク検出装置を実
際のプラントに適用した例につき説明する。なお、検出
対象とする弁の弁開度状態はリミットスイッチ１５によ
り把握されているものとする。

プラントの定格負荷運転時には、弁シートリークの検出
対象弁１は全開状態となっており、リミットスイッチ１
５からの信号は実開度条件判定部９に人力される。ここ
では弁全開状態信号を発生しているので、論理積回路１
３の一方の条件が成立していることになる。

弁シートリークが発生していない状態では、第１の信号
判断部６からリーク無しとの信号が発せられているため
、論理積回路１３の論理積は成立しない。弁シートにリ
ークが発生した場合には、第１の信号判断部６からリー
ク有りの信号が発せられ、論理積回路１３の条件を成立
させる。その結果、条件スイッチ１４はＯＮ状態となる
。これにより、表示部７の警報灯７ａは点滅し、リーク
の発生を知らしめるとともに、診断結果表示部は推定リ
ーク量等を表示する。

発電プラント負荷が下降し、例えば負荷１０％時点でド
レン弁１が開したとすると、従来技術においてはこの状
態を判断する部分がないためリーク有りの表示がなされ
たが、本発明においてはりミツトスイッチ１５がＯＦＦ
信号すなわち弁開信号を発するために実開度条件判定部
８も弁開状態を示し、論理積１３を成立させる。このた
め、条件スイッチ１４は自動的に６ＦＦＬ、表示部７は
リーク有りの誤情報を提供しない。従って、操作員に無
用な混乱を与えることはない。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、弁開度状態
判定信号として負荷信号を使用した例を示す。同図にお
いて、ＡＥセンサ（図示せず）からの信号は増幅器４　
ａ　ｓ、　４　ｂ　ｓ　４　ｃを介して信号選択器２０
に入力され、信号処理部５および第１の信号判断部６を
通して信号集合部２１に人力される。また、第１の信号
判断部６と負荷条件判定部１１からの出力は論理積回路
１３ａ、１３ｂ。

１３ｃを通して信号集合部１９に入力される。

このように、負荷信号を弁開度状態判定用として使用し
た場合の利点は次の通りである。

発電プラントにおいては、弁シートリーク検出装置が対
象とするドレン弁が１弁の場合は稀であり、−船釣には
数弁〜数士弁を対象とするのが通例である。これらの弁
はいずれも決められた負荷以下においては全開している
が、例えば弁開度状態を示す信号としてリミットスイッ
チからの信号を採用した場合、弁シートリーク検出装置
への入力信号もこれに比例して増大することになる。

ドレン弁が設置される場所は発電プラントの現場である
のに対し、弁シートリーク検出装置は中央操作室に設置
されるのが一般的であり、リミットスイッチ信号を取出
すために、これらの間をケーブルで結ぶことは大変な労
力や費用を要することになる。

またリミットスイッチ等の信号をケーブルを介して中央
操作室にある盤等より引出すことが可能であっても、ケ
ーブルの芯線は最低限、検出対象の弁数分は必要であり
、かなり複雑なシステムとなる。

ところが第２図のように負荷信号１８を入力とした場合
、第２の判断部へ人力する信号は本信号のみでよく、さ
らに多数の弁が接続されてもそれらに影響されることな
くシステムを構築することができる。

多弁に対する弁開度条件判定は負荷条件判定部１１にて
行われる。すなわち負荷条件判定部１１では、負荷がα
１以上ではドレン弁が条件的に全開となっている筈であ
り、弁シートリークが発生しているならば、これからの
ＡＥ倍信号増幅器４Ａ１信号選択器２０、信号処理部５
を介して判断部６に入力され、これにより信号が発せら
れ、論理積回路１３Ａのアンド条件が成立する。

この結果、信号集合部１９は条件スイッチ１４をＯＮと
し、弁シートリークの発生を表示することになる。

同様に、負荷がα２以上、あるいはα３以上になった時
、各ドレン弁が条件的に全開となり、ＡＥセンサーから
の出力信号は弁シートリークを検出していることになる
。逆に負荷がα１、α２、α３以下の時、ＡＥセンサー
からの出力信号レベルは弁シートリーク有りと見なすが
、弁開度条件が成立しないため弁シートリーク検出装置
全体では判断対象外と見なし、余分な情報を提供しない
ことをになる。

このように、本実施例によれば、ドレン弁の数に関係な
く、１つの代表的信号、例えば負荷信号にてドレン弁の
開度状態を代表することができ、システムを簡略化する
ことができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば発電プラントのド
レン弁等に代表されるような制御弁の弁シートリーク検
出装置において、この検出装置に対象とする弁の開度状
態あるいは相当する状態信号を入力し、弁シートリーク
検出結果が妥当であると判断することにより、プラント
低負荷時の無用な警報信号の出力を防止することができ
る。

このため、発電プラント運転員は、弁シートリーク検出
装置からの誤信号にまどわされることなく、非常に複雑
で注意を要する起動時の運転操作に専念することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弁シートリーク検出装置の実施例
を示す系統図、第２図は弁開度状態を代表する信号をプ
ラントの負荷信号とした実施例を示す系統図、第３図は
従来の弁シートリーク検出装置の系統図である。 １・・・・・・・・・弁 ２・・・・・・・・・作動流体 ３・・・・・・・・・ＡＥセンサー ４．４Ａ、４ｂ、４・Ｃ・・・増幅器 ５・・・・・・・・・信号処理部 ６・・・・・・・・・信号判断部（第１の信号判断部）
７・・・・・・・・・表示部 ８・・・・・・・・・第２の信号判断部９・・・・・・
・・・実開度条件判定部１０・・・・・・・・・開度要
求条件判定部１１・・・・・・・・・負荷条件判定部１
２・・・・・・・・・論理和回路 １３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ・・・論理積回路１４・・・・
・・・・・条件スイッチ １５・・・・・・・・・リミットスイッチ１６〜１８・
・・信号 １９．２１・・・信号集合部 ２０・・・・・・・・・信号選択器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アコースティック・エミッション・センサーと、増幅器
   と、信号処理部と、第１の信号判断部と、表示部とから
   なる弁シートリーク検出装置において、弁の開度状態を
   確認するために、この弁の開度状態を表す信号と、前記
   第１の判断部からの信号とによりアンド条件を満たす論
   理積回路を組込んだ第２の判断部を備えることを特徴と
   する弁シートリーク検出装置。