JPH02267302A

JPH02267302A - 蒸気弁異常診断装置

Info

Publication number: JPH02267302A
Application number: JP8676689A
Authority: JP
Inventors: Kura Shindo; 蔵進藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1989-04-07
Publication date: 1990-11-01

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）本発明は蒸気タービンへの流入蒸気量を制御する蒸気弁
の異常を迅速に発見し、機器を安全に保護する蒸気弁異
常診断装置に関する。

（従来の技術）蒸気タービンには、負荷やタービン回転数、蒸気タービ
ンの運転状態に応じて蒸気タービンへの流入蒸気量を制
御１１する蒸気弁が設置されている。

この蒸気弁は、それぞれの負荷やタービン回転数等に応
じて設定された蒸気弁開度設定信号と、実際の蒸気弁開
変位置を示す実弁開度位置信号の幅差信号を増幅して電
気・油圧変換器に入力することにより、油筒へ供給する
油量を制御することによってその開度が制御される。つ
まり、このような制御系では、演算・伝達を電気式とし
、操作力を油圧式とした電気油圧式制御装置が用いられ
る。

第８図は蒸気弁１の電気油圧式制御装置の制御系統図の
一部分を示すものであり、特に弁位謂制御回路を抜き出
して表示したものである。

タービン回転数、負荷指令等の運転条件から演算された
ガバナー信号２は弁開度関数３に入力される。弁開度関
数３はガバナー信号２に対応した蒸気弁の弁開度設定信
号６を演算し、加算器４に出力する。

一方蒸気弁１の実際の機械的な開度変化は、変換器５に
おいて実弁開度位置信号７として電気信号に変換され、
この実弁開度位置信号７も加算器３に入力される。

加算器３においては弁聞度設定信＠６を＋、実弁開度位
置信号７を−として両信号が加算される。

両信号の微弱な偏差信号は増幅器８において増幅後、電
気・油圧変換器９に入力される。電気・油圧変換器９で
は増幅した偏差信号値を油圧信号に変換し、油圧信号に
対応する作動油を操作シリンダ１０に供給する。

操作シリンダ１０は作動油から得た機械的な出力によっ
て後述するパイロット弁、レバーリンクｍ　構、油筒ピ
ストンなどを駆動せしめ、蒸気弁１の弁開度を所定値に
調整する。操作シリンダ１０の機械的な位置変化は、前
述の通り変換器５によって電気的な実弁開度位置信号７
に変換される。

この実弁開度位置信号７は加算器４ヘフイードバツクさ
れるような閉ループの制御回路が構成されている。

以上のような電気的な制御系統を前提に、さらに機械的
な構成を含めた制御系統について第９図を参照して説明
づる。

すなわち第９図において′心気・油圧変換器９には増幅
器８からの電気信号と、図示しない油ポンプからの制御
１作動油とが供給される。電気油圧変換器９は電気信号
に応じて制御作動油を操作シリンダ１０の上側ボー１−
および下側ポートに供給するように構成される。また操
作シリンダ１０にはは変換器５が直結されており、操作
シリンダ１０の位置変化に応じて変換器５にて検出され
た電気信号が実弁開度位置信号７として加ｎ器４に伝達
される。

一方操作シリンダ１０の上端側の機械的出力はレバー１
１を介してパイロット弁１２に伝達され、パイロット弁
１２を駆動する。パイロット弁１２は図示しない油ポン
プからの制御油を油筒ピストン１３の下部に供給するた
めに、油路を切換えるように動作する。パイロット弁１
２に供給される制（財）油の流速は油路に配設されたオ
リフィス１４によって調整される。

また油筒ピストン１３の先端には蒸気弁１が接続され、
その接続部の途中にレバー１５が連結され、このレバー
１５を介してパイロット弁１２を押し戻すように機械的
フィードバック機構を構成している。

このようにして操作シリンダ１０の機械的変化量は、レ
バー１１およびレバー１２の長さに比例する機械的な増
幅が与えられて油筒ピストン１３を昇降し、最終的に主
たるυＪｔｌｌ目的である蒸気弁１の弁開度制御（弁位
置制御）が実施される。

（発明が解決しようとする課題）以上説明したように従来方式による電気油圧−リ可装置
では、主たる制御目的が蒸気弁１の弁開度制御でありな
がら、実際に電気制御回路に組入れて制御されているも
のは、操作シリンダ１０の機械的変化量である。そのた
め第９図において、蒸気弁１の弁棒が固着して、いわゆ
るステック現象を引き起した場合やレバー１１．１５が
脱落したり、オリフィス１４を含めた油路の破断など、
機械的な損傷事故、不具合が発生した場合にも何ら制御
系の異常としては検出されず、結果的に蒸気タービンの
過速や負荷の急変等が発生し、蒸気タービンを安全に運
転することが困難となる問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、制御装置を構成する機械的な要素の不具合を迅速
に検出して制御異常として認め、蒸気タービンを安全に
運転停止することができる蒸気弁異常診断装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成）（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明に係る蒸気弁異常診断装
置は、蒸気タービンの負荷や回転数に応じて設定される
弁開度設定信号と、実弁開度位置信号との偏差を解消す
るように位置制御される蒸気弁と、上記弁開度設定信号
と実弁開度位置信号との偏差が所定時間以上継続したと
きに蒸気弁を異常と判断する異常診断装置とを設けたこ
とを特徴とする。

（作用）上記構成に係る蒸気弁異常診断装置によれば、蒸気ター
ビンプラントが正常に運転されている場合には、運転条
件変更時などの過渡時を除いて、蒸気弁の弁開度設定信
号と実弁開度位置信号とは一致する。

従って両信号の偏差も検出されないため、蒸気弁の異常
は診断されない。

しかし、操作シリンダの故障、レバーの折損や油筒ピス
トンの故障等が発生すると弁開度設定信号と実弁開度位
置信号とは、異なった値をとり、その偏差は、単なる過
渡時における一時的なものではなく、長い時間にわたり
継続する。そこで偏差が所定時間以上継続したときに、
異常診断装置が蒸気弁の異常発生を診断する。

従って早期に故障が発生され、復旧も迅速に行なうこと
が可能となり、タービンプラント等の運転時の安全性を
向上させることができる。

（実施例）次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第１図は本発明に係る蒸気弁異常診断装置の一実
施例を示ず系統図である。なお第８図に示す従来の蒸気
弁の電気的な１１制御系統ａ３よび第９図に示す従来の
機械的な制御系統と同一の要素には同一の符号を付して
その重複する説明は省略する。

本実施例に係る蒸気弁異常診断装置は、蒸気タービンの
負荷や回転数に応じて設定される弁開度設定信号と、実
弁開度位置信号との偏差を解消覆るように位置υＪｔｌ
ｌされる蒸気弁１と、上記弁開度設定信号と実弁開度位
置信号との偏差が所定時間以上継続したときに蒸気弁１
を異常と判断する異常診断装置１６とを設けＣ構成され
る。

すなわち本実施例装置が、第８図〜第９図に示す蒸気弁
の制御系統と構成を異にする点は、油筒ピストン１３の
機械的位置変化を電気的に検出する変換器１７を設ける
一方、操作シリンダ１０の機械的位置変化を電気的に検
出する変換器５を配設し、上記変換器１７，５からの検
出信号を入力し、蒸気弁の異常の有無を診断する異常診
断装置１６を設けたところにある。

この異常診断装置１６は、弁開度設定信号および実弁開
度位置信号となりうる多くの状態値を組み合わせ、両者
を比較することによって蒸気弁の異常の有無を診断する
機能を有するものであるが、基本的には第２図〜第４図
に示すような回路によって構成される。

すなわち第２図に示す異常診断装＠１６ａは、蒸気弁１
開閉用油筒ピストン１３に作動油を供給するパイロット
弁１２を駆動づる操作シリンダ１０のストローク１Ｉｊ
１８ａを弁開度設定信号６とする一方、上記油筒ピスト
ン１３のストローク１ｉｆｉ１９ａを実弁開度位置信号
７として構成される。

すなわち、操作シリンダ１０のストローク値１８ａと油
圧ピストン１３のストローク値１９ａとを監視対象とし
、両者の偏差を監視するものである。レバー１１．１５
による増倍率に対応する定数２０ａを介した油筒ビスト
ンストローク値１９ａと、操作シリンダストローク１１
８ａとを加算器４ａにおいて加算し、両者の偏差を演算
する。

その偏差がタイマ２１ａにて設定された所定の時間後に
おいても継続して発生している場合には、その偏差信号
と、蒸気タービンが運転中であることを判断するタービ
ン回転数条件２２ａ（例えば８００ＰＰＭ以上などの条
件をさす。）とがＡＮＤ回路２３ａに入力される。そし
て偏差信号とタービン回転数条件２２ａとが両方成立し
たとぎに、ＡＮＤ回路２３ａは作動し、タービントリッ
プ信号２４を出力する。

このように操作シリンダ１０と油筒ピストン１３とは第
１図で示すようにレバー１１．１５によって機械的に連
結されているため、操作シリンダストローク値１８ａと
油筒ビスｌ〜ンスｉ〜ローク！（＋１９ａとはレバー１
１．１５による増幅弁を考慮したとしても、正常運転時
には常に比例関係にある。この比例関係がくずれ、両値
に偏差が発生した場合には、異常診断装置１６ａは、蒸
気弁１の機械Ｉｌｌ　ＩＩＩ系の異常と判断し、タービ
ントリップ信号２４を出力してタービンを安全に停止せ
しめる。

第３図に示す異常診断装置１６ｂは第２図のものとほぼ
同様な構成を右するが、弁開度設定信号６として、弁開
度関数ストローク値２５ａを使用しているところに特徴
がある。

この弁開度関数ストローク値２５ａは、第８図に示すガ
バナー信号２の値で決定される弁開度関数３の出力信号
より得られる。

すなわち弁開度関数ストローク２５ａと油筒ビストンス
トローク値１９ｂとを監視し、両者の偏差が所定時間以
上にわたって発生した場合において、異常診断装置１６
ｂは、蒸気弁１の電気制御系から機械制御系までの間に
異常が発生したと判断し、タービントリップ信号２４を
出力する。

第４図に示ず異常診断装置１６Ｃは、弁開度設定信号６
として、弁開度関数ストローク値２５ｂを使用する一方
、実弁開度位置信号７として操作シリンダストローク値
１８ｂを使用して構成されている。

弁開度関数ストローク値２５ｂと、操作シリンダストロ
ーク値１８ｂとの偏差がタイマ２１ｃで設定した時間以
上にわたって継続する場合は、異常診断装置１６ｃは操
作シリンダ１０または電気・油圧変換器９に異常が発生
したと診断し、タービントリップ信号２４を出力する。

第２図から第４図に示した異常診断￥！を置１６８〜１
６Ｇの回路は、それぞれ単独で使用されるだけではなく
、２以上の回路を組合わせて構成することも可能である
。また異常の検出はタービントリップ信号２４を出力す
る場合に限らず、単に偏差信号だけで警報を発するよう
に構成することも可能であり、種々の回路を考案するこ
とができることはいうまでもない。

また上記実施例においては、電気・油圧変換器と操作シ
リンダーとを組合せた制御系を主体として説明している
が、例えば、電磁弁や電気・油圧変換器に変わる他の手
段を用いた！ＩＩ　Ｉｌｌ系であっても、同様に適用す
ることができる。

このように本実施例によれば弁開度のυＪ御目標地と実
際の＄１ノ御値とを直接比較演算して、蒸気弁の異常の
有無を診断することが可能であり迅速にタービントリッ
プに至らせしめることができ、タービンプラントの運転
の安全性を向上させることができる。

特に弁開度設定信号および実弁開度位置信号として使用
する信号の種類に応じて異常発生部位が限定されるため
、異常箇所の特定が容易であり、早期に異常箇所の復旧
が出来る。

次に本発明の変形例を添付図面第５図〜第７図を参照し
て説明する。

第５図は第１図に示す実施例の制御回路において油筒ピ
ストン１３の機械的位置変化を電気的に検出する変換器
１７の代わりに、油筒ピストン１３の全開位置および全
開位置をそれぞれ検出する全開リミットスイッチ２６、
全開リミットスイッチ２７を設置し、それらの検出信号
を異常診断装置１６ｄに入力するように構成した例を示
している。

上記異常診断装置１６ｄの制御回路は、例えば第６図お
よび第７図に示すように構成される。なお第６図および
第７図に示すそれぞれの制御回路は、弁開度の設定値ま
たは実際の弁開度位置の監視対象が変化するのみであり
、蒸気弁の制御系の機能および作用は第１図に示すもの
と同様である。

第６図または第７図に示す変形例においては、リミット
スイッチの位置を蒸気弁の全開および全開位置に設定し
て、制御系統上の入力と出力との弁開度位置を監視して
、弁開度位置に対応する入出力にシーケンス的に誤差が
生じたときに、異常診断装置１６ｄは制御異常と判断し
てタービントリップ信号２４を発信するように構成され
ている。

第６図において全開リミットスイッチ２６の動作出力は
、ＮＯＴ回路２８ａを介してＡＮＤ回路２９ａに入力さ
れる一方、蒸気タービンが運転中であることを判断する
タービン回転数条件２２ｄおよび変換器５で得られた操
作シリンダ１０のストローク全開位置信号３０もＡＮＤ
回路２９ａに入力されるように構成される。

一方同様に全開リミットスイッチ２７の動作出力は、Ｎ
ＯＴ回路２８ｂを介して他のＡＮＤ回路２９ｂに入力さ
れる一方、タービン回転数条件２２（ｊＪ５よび操作シ
リンダ１０のストローク全開位置信号３１がＡＮＤ回路
２９ｂに入力されるように構成される。

全開位置側および全開位置側のそれぞれのＡＮＤ回路２
９ａ、２９ｂからの出力はＯＲ回路３２ａに接続され、
いずれかの側のＡＮＤ回路の条件が成立した場合は、タ
イマ２１ｄにて設定された所定時間後まで条件の成立が
継続した場合にタービントリップ信号２４が発信される
ように構成される。

そしてタービン回転数条件２２ｄによってタービンが運
転中であることが確認され、かつ操作シリンダストロー
ク全開位置信号３０が全開となり、このとき制御系が正
常な状態にあれば全開リミットスイッチ２６も全開とな
るから、ＮＯＶ回路２８ａを介してＡＮＤ回路２９ａに
それぞれの信号が伝達された場合には、ＡＮＤ回路２９
ａの条件は成立せず１；１．債の出力はない。

しかし何らかの不具合により、全開リミットスイッチ２
６が全開となとらない場合には、ＡＮＤ回路２９ａの各
条件が成立し、直ちにＯＲ回路３２ａ側に信号が出力さ
れ、タービントリップ信号２４が発信される。

同様に全開位置側の回路についても何らかの不具合によ
り、ＡＮＤ回路２９ｂの条件が成立すればタービントリ
ップ信号２４が発信される。

第７図においては第６図における操作シリンダストロー
クの全開位置信号３０および全閉位置信号３１の代りに
、弁開度関数３の出力より得られる弁開度関数全開位置
信号３３および全開位置信号３４を使用して構成したも
のであり、第６図に示す変形例と同様な作用を行う。

第６図のものが単に機械制御系の異常のみを判断しての
と異なり、第７図に示す異常診断装置１６ｄの回路によ
れば電気制御系から機械制御系までの系路間の異常を判
断することができる。

以−Ｆの変形例によれば、特にタービン起動時および全
負荷点からの負荷降下運転時における異常を検出するこ
とが容易になり、迅速な対応が可能となる。

特に監視すべき蒸気弁の開閉位置の設定値および実開度
の位置検出値を制御系内で種々変更することにより、重
点的に異常を検出する領域を指定できる。また次の運転
パターンに移行する前に安全にタービンを停止する手段
が得られるため、蒸気タービンの事故を未然に防止でき
るなどの効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係る蒸気弁異常診断装置によれ
ば、蒸気タービンプラントが正常に運転されている場合
には、運転条件変更時などの過渡時を除いて、蒸気弁の
弁開度設定信号と実弁開度位置信号とは一致する。

しかし、操作シリンダの故障、レバーの折ｔａや油筒ピ
ストンの故障等が発生すると弁開度設定信号と実弁開度
位置信号とは、異なった値をとり、その偏差は、単なる
過渡時における一時的なものではなく、長い時間にわた
り継続する。そこで偏差が所定時間以上継続したときに
、異常診断装置が蒸気弁の異常発生を診断する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気弁異常診断装置の一実施例を
示す系統図、第２図〜第４図はそれぞれ異常診断装置の
回路の構成例を示す系統図、第５図は本発明の変形例を
示す部分制御系統図、第６図〜第７図はそれぞれ異常診
Ｉｆｌ′ｉ装置の制御回路の構成例を示ず系統図、第８
図は従来の蒸気弁の電気的な制御系統図、第９図は従来
の蒸気弁の機械的な制御系統図である。１・・・蒸気弁、２・・・ガバナー信号、３・・・弁開
度関数、４．４ａ・・・加算器、５・・・変換器、６・
・・弁開度設定信号、７・・・実弁開度位置信号、８・
・・増幅器、９・・・電気・油圧変換器、１０・・・操
作シリンダ、１１・・・レバー　１２・・・パイロット
弁、１３・・・油筒ビスｉ・ン、１４・・・オリフィス
、１５・・・レバー　１６゜１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、
１６ｄ・・・異常診断装置、１７・・・変換器、Ｉｓａ
、１８ｂ・・・操作シリンダストローク値、１９ａ、１
９ｂ・・・油筒ビストンストローク値、２０ａ、２０ｂ
、２０ｃｍ・・定数、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ
、２１ｅ・・・タイマ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２
ｄ、２２ｅ・・・タービン回転数条件、２３ａ・・・Ａ
ＮＤ回路、２４・・・タービントリップ信号、２５ａ、
２５ｂ・・・弁開度ストローク値、２６・・・全開リミ
ットスイッチ、２７・・・全開リミットスイッチ、２８
ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ・Ｎ０７回路、２９ａ、２
９ｂ、２９Ｃ，２９ｄ・・・ＡＮＤ回路、３０・・・操
作シリンダのストローク全開位置信号、３１・・・操作
シリンダのストローク全開位置信号、３２ａ、３２ｂ・
・・ＯＲ回路、３３・・・弁開度関数全開位置信号、３
４・・・弁開度関数全閉位置信号。

Claims

【特許請求の範囲】１、蒸気タービンの負荷や回転数に応じて設定される弁
開度設定信号と、実弁開度位置信号との偏差を解消する
ように位置制御される蒸気弁と、上記弁開度設定信号と
実弁開度位置信号との偏差が所定時間以上継続したとき
に蒸気弁を異常と判断する異常診断装置とを設けたこと
を特徴とする蒸気弁異常診断装置。２、蒸気弁開閉用油筒ピストンに作動油を供給するパイ
ロット弁を駆動する操作シリンダのストローク値を弁開
度設定信号とする一方、上記油筒ピストンのストローク
値を実弁開度位置信号としたことを特徴とする請求項１
記載の蒸気弁異常診断装置。