JPH0223809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、検出器の出力にもとづき保護制御動
作を行なう保護制御装置に係り、特に検出器が故
障した場合であつても誤つて保護制御動作が行な
われないようにした保護制御装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

第１図に本発明が適用可とされたシステム例と
しての真空設備を示す。

この第１図に示す真空設備は、ガス発生器１、
ガスを一時貯留する圧力調整槽２、ガス使用設備
３、ガス発生器１と圧力調整槽２間に設けられた
圧力調整弁４、圧力調整槽２に設けられた圧力計
５、この圧力計５と圧力調整弁４間に設けられた
制御器６、圧力調整槽２とガス使用設備３間に設
けられたしや断弁７とを備えている。前記圧力調
整弁４は、圧力計５からの信号をもとに制御器６
を介して流入ガス量を制御し、圧力調整槽２の圧
力を設定値に維持すべく制御するようになつてい
る。また、前記しや断弁７は、ガス発生器１や圧
力調整槽２の異常発生時、圧力計５からの信号に
よりガス使用設備３へ異常が波及するのを防止す
るようになつている。そして、この真空設備は常
時負圧で運転される真空設備であつて、周囲ガス
である空気混入を厳禁する必要があるものとなつ
ている。

前記のような真空設備において、従来はガス発
生器１あるいは圧力調整槽２における空気漏洩異
常に対処するため、圧力計５の信号が規定値以上
になつた時、空気漏洩と判断してしや断弁７を閉
鎖するようにインタロツクを施すようにしてい
る。

第２図に、従来技術に係る保護制御装置による
インタロツクを示し、第３図には第２図に示す圧
力高の接点信号を作り出す計測回路を示す。第３
図に示すように、計測回路では、圧力伝送器１１
からの圧力計測信号は、圧力警報発生器１２で予
め定められた圧力規定値基準信号と比較され、入
力信号としての圧力計測信号がその基準信号より
大きくなつた場合に圧力高の接点をONさせるよ
うに動作するものとなつている。

しかしながら、前記従来技術では検出器として
の圧力計測装置の故障による誤動作でもしや断弁
が自動閉鎖してしまう欠点があり、圧力計測装置
の故障による誤動作による自動閉鎖を極力避ける
ため、圧力計測装置を冗長化して２アウトオブ３
などのロジツクをとつて自動閉鎖するなどの措置
を施しているが、計測装置が増加するため、経済
的負担が大きくなる問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、検出器自体が故障した場合で
あつても、それによつては制御対象に対する保護
制御動作が行なわれないように保護制御装置を供
するにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成すべく本発明は、プロセス量を
測定する検出器からの出力値を規定値と比較器で
比較することによつて、上記出力値が規定値を逸
脱した際に保護動作を自動的に行なうべく、上記
比較器より保護制御信号が出力される保護制御装
置において、比較器からの保護制御信号をタイマ
ー、ゲート回路を介し得るとともに、検出器から
の出力値を微分器を介し比較器で設定器からの検
出器出力変化率と比較し、検出器故障の際に該比
較器より得られる判定結果保持出力としての検出
器故障信号にもとづき、上記ゲート回路をゲート
制御するように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に示す真空設
備を例にとり、さらに第４図〜第８図に示す実施
例に基づいて説明すれば以下のようである。

即ち、第４図は第１図に示す真空設備の圧力調
整槽２に取り付けられた検出器としての圧力計５
の計測回路を示す。本発明の構成要素である、検
出器出力信号の変化率を監視する回路が新たに設
けられており、変化率が予め定められた規定値以
上を示した場合には、変化率規定値以上である旨
の接点信号をONさせるようになつている。

より詳細に説明すれば、この第４図に示す計測
回路では圧力伝送器１１からの圧力計測信号（プ
ロセス量）は圧力警報発生器１２と圧力変化率監
視回路１３の両方に入力される。圧力警報発生器
１２では、予め定められた圧力規定値基準信号と
比較され、入力信号が圧力規定値基準信号より大
きくなつた場合に、圧力高の接点をONさせるこ
とは既に述べたところである。しかしながら、圧
力変化率監視回路１３では、圧力伝送器１１から
の圧力計測信号を微分器を通して圧力計測信号の
変化率を求め、その変化率信号を予め定められた
圧力変化率基準信号と比較し、その変化率信号が
圧力変化率基準信号より大きくなつた場合には、
圧力伝送器１１が故障であるとして圧力変化率規
定値以上である旨の接点をONさせるようになつ
ているものである。

さて、第５図は変化率が予め定められた規定
値以上になつた時に、前記変化率規定値以上であ
る旨の信号によつて、圧力高によるインタロツク
信号を無効化ならしめる本発明による保護制御装
置でのインタロツクを示し、第５図は前記イン
タロツクを構成している各回路部分を示す。

この第５図において、ａは入出力論理がＡ＋
Ｂ＝Ｃであるゲート（OR回路）を、またｂはそ
の入出力論理がＡ・＝Ｃとされるゲート（１入
力否定AND回路）を、更にｃは＝Ｂの入出力
論理をもつたゲート（NOT回路、あるいは反転
回路）をそれぞれ示す。

第５図に示すインタロツクでは、圧力変化率
監視回路より圧力変化率が規定値以上である旨の
信号が出力される前に、圧力高によるインタロツ
ク信号が出力されないよう、圧力高によるインタ
ロツク信号にはタイマーで時間遅れを持たせてい
る。

次に、このインタロツクを第１図に示す真空設
備に関連して、さらに詳しく説明する。

しや断弁７には、この実施例では電源断でばね
力により閉鎖する電磁弁が採用されている。しや
断弁７としては、電動機の駆動力により開閉する
電動弁であつても、空気圧で動作する空気弁であ
つても、その動作回路は相違するが目的とする動
作内容は同じである。しや断弁７の開閉操作を行
なう操作スイツチは、通常しや断弁７を遠隔操作
する制御盤上に設置されている。

さらに、第１図に示す真空設備の運転に関連し
て説明すると、次のようになる。

即ち、真空設備を運転開始する前にガス発生器
１、圧力調整槽２およびガス使用設備３はガス排
気設備（図示せず）によつて規定された真空状態
になるよう、真空引きされる。この状態では、圧
力調整槽２に設置された圧力計５の圧力指示値は
徐々に低下し、圧力調整槽圧力高の接点信号は
OFFされた状態となる。また、圧力計５での圧
力変化率は小さいため、圧力調整槽での圧力変化
率が規定値以上である旨の接点信号もまたOFF
された状態である。この状態で、制御盤上に設置
されたしや断弁スイツチを開位置にすると、しや
断弁（電磁弁）７のコイルが励磁され、電磁力が
ばね力に打ち勝つてしや断弁７は開放されるもの
である。しや断弁スイツチがスプリングによつて
中間位置に復帰してもしや断弁７が開状態を維持
するようにOR回路および１入力否定AND回路よ
りなる制御回路はフリツプフロツプとして自己保
持するように構成されている。一方、しや断弁ス
イツチを閉位置にすると、１入力否定AND回路
でしや断弁７の自己保持回路が切断されるため、
しや断弁７は無励磁状態となりばね力によつてし
や断弁７は閉鎖されるものである。したがつて、
第１図に示す真空設備が、規定された圧力以下の
真空状態に達した状態では、しや断弁７はしや断
弁スイツチを運転員が開閉操作することによつて
その通りに開閉されるものである。通常しや断弁
７を開にしてガス発生器１よりガスを発生させ、
規定された圧力状態を保持しながらガス使用設備
３にガスを供給するが、この規定された圧力状態
を自動的に維持するように圧力調整弁４が自動制
御されているものである。正常運転の場合には、
前記状態で運転されるが、この運転状態において
もしも圧力調整槽２の圧力が徐々に上昇した場合
には、第４図で説明したように、予め定められた
圧力規定値以上になると、圧力調整圧力高による
インタロツク信号がONして時限要素を動作さ
せ、規定時間経過後にはしや断弁７の自己保持を
自動的に解除してしや断弁７を閉鎖させるもので
ある。しかし、圧力伝送器１１が故障したような
場合には、圧力計測信号が急激に変化するため、
圧力変化率監視回路１３での圧力変化率が規定値
以上である旨の信号も同時にONするため、この
信号によつて圧力調整圧力高によるインタロツク
信号はブロツクされるので、しや断弁７は自動閉
鎖されることはないものである。より詳細に説明
すれば、第６図は空気漏洩異常が発生した場合で
の各構成機器の動作を示す。この第６図に示すよ
うに、空気漏洩異常時には圧力計信号は同図ａに
示すように徐々に上昇するも、圧力変化率は規定
値以下の上昇率であるため、圧力変化率監視回路
出力は動作せず、したがつて、圧力警報発生器の
みが動作してしや断弁７は自動的に閉鎖されるこ
とになるものである。しかしながら、第７図に検
出器故障（指示値高異常）が発生した場合での各
構成機器の動作を示すが、検出器故障により圧力
計信号は急激に上昇し、圧力警報発生器および圧
力変化率監視回路はほとんど同時に動作すること
になる。しかし、タイマーで設定された時間内
に、圧力変化率監視回路からの信号が圧力警報発
生器からの信号の後位への伝達を阻止するため、
しや断弁７は閉鎖されずに開状態をそのまま保持
することになるものである。

通常、圧力計である圧力検出器の故障要因は受
圧部故障と増幅部故障に大別される。このうち受
圧部故障は徐々に指示値を変化させる故障モード
が多く、また、増幅部故障は出力信号を急変させ
るモードが多い。而して、本発明における検出器
故障の検出は増幅部故障に対するものであり、
徐々に指示値を変化させる受圧部故障に対しては
防護がされていないことになる。しかし、徐々に
指示値が変化する場合には、その指示値挙動を運
転員が常時監視することによつては、自動インタ
ロツク動作前に圧力検出器の異常を認知し得、必
要な対策処置を講ずることができる場合が多いの
で特に問題とはならない。

第８図はまた前記圧力変化率規定値以上である
旨の信号で制御器６での制御モードを自動モード
から手動モードに切り換える例を示す。

この第８図に示すように、通常は自動モードで
あつて、圧力検出器出力をフイードバツクさせて
所定の規定値となるよう、規定値との差分によつ
てPID（比較・積分・微分）制御器２１を介し圧
力調整弁４は自動制御されている。しかし、圧力
変化率が規定値以上である旨の信号が発生した場
合には、モード切換スイツチ２３は自動的に自動
モードから手動設定器２２による手動モードに切
り換えられ、異常である圧力検出器信号によつて
自動制御されるのを阻止するようになつている。
一般に、圧力検出器出力が上昇する場合は、圧力
調整弁４は閉方向に動作し、したがつて、圧力調
整槽２の圧力は低下する方向にあるので、前記モ
ード切換を緊急に自動的に行わず、圧力変化率が
規定値以上の警報発生で運転員が初めて手動でモ
ード切換を行つても十分である場合が多い。

ところで、圧力調整槽２の圧力検出器、即ち、
圧力計５に故障が生じた場合には、これによる影
響を排除しつつその圧力検出器をメンテナンスす
るわけであるが、このメンテナンス時での圧力は
第１図中には図示していないがガス発生器１およ
びガス使用設備３内にも圧力計が設置されるの
で、それら圧力計の指示のもとに運転することに
なる。しかし、圧力検出器の故障部を速やかに予
備品と交換する等の措置により短時間で正常に復
帰できるので、運転員に対する負担はそれ程増加
しない。

前述の実施例によれば、圧力計５の故障による
しや断弁７の誤動作を防止することができ、した
がつてプラントの稼働率を向上させることができ
る。

また、タンク・配管でのクラツク等の機器異常
発生確率は非常に小さいが、その機器異常発生に
伴う危険度が大きいため、それに対する防護手段
が設けられる。その防護手段を動作させるための
検出器の誤動作発生確率は、クラツク等の機器異
常発生確率より通常大きいため、前記危険度が大
きい異常に対する防護によつて設備の稼働率を低
下させているが、本発明によれば検出器の故障に
よる誤動作を早期にかつ容易に検出でき、防護手
段が動作するのを防止できるので、検出器故障の
誤動作によるプラント停止の発生確率を低減さ
せ、プラントの稼働率を向上させることが可能と
なる。

なお、本発明は長期間連続運転され、かつ再起
動が容易でないプラントに適用すると特に有効と
なる。また、本発明を真空設備を対象に説明した
が、本発明は真空設備ばかりではなく圧力容器等
の設備一般にも適用可能である。例えば、原子炉
プラントのように、原子炉容器を通常高圧に保持
して運転しているが、圧力が規定値以上になつた
場合に原子炉を自動停止させるような設備に対し
ても本発明は適用可能である。原子炉プラントで
は直接的に原子炉を保護する測定回路には法的に
冗長化が要求されているので、間接的に原子炉停
止に至る原子炉補助設備での計測・制御回路に本
発明を適用すればその効果が大である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、検出器か
らの出力信号のその変化率が予め定められた規定
値以上になつた時には、検出器自体の故障として
以降検出器信号を無効にしている結果、検出器の
故障時に、検出器出力による誤動作を確実に阻止
でき、ひいてはプラントの稼働率を向上させ得る
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用可とされたシステム例と
しての真空設備を示す図、第２図は従来技術に係
る保護制御装置でのインタロツクを示す図、第３
図は従来技術に係る計測回路を示す図、第４図は
本発明の構成要素である、検出器出力信号の変化
率監視手段を含む計測回路を示す図、第５図は
本発明による保護制御装置でのインタロツクを示
す図、第５図ａ〜ｃは同インタロツクを構成し
ている回路部分の機能を説明するための図、第６
図は第４図および第５図に示す本発明の実施例に
おいて空気漏洩異常時での各構成機器の動作説明
図、第７図は同じく検出器故障時での各構成機器
の動作説明図、第８図は圧力変化率設定値による
制御器の自動モード切換を説明するための図であ
る。 ５……検出器としての圧力計、１１……圧力伝
送器、１２……圧力警報発生器、１３……変化率
監視回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プロセス量を測定する検出器からの出力値を
   規定値と比較器で比較することによつて、上記出
   力値が規定値を逸脱した際に保護動作を自動的に
   行なうべく、上記比較器より保護制御信号が出力
   される保護制御装置において、比較器からの保護
   制御信号をタイマー、ゲート回路を介し得るとと
   もに、検出器からの出力値を微分器を介し比較器
   で設定器からの検出器出力変化率と比較し、検出
   器故障の際に該比較器より得られる判定結果保持
   出力としての検出器故障信号にもとづき、上記ゲ
   ート回路をゲート制御する構成を特徴とする保護
   制御装置。