JPH036323B2 - - Google Patents

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、火力発電プラント又は原子力発電プ
ラントなどの加熱水流路等に設けられた調節弁の
制御を行なう発電プラント用調節弁制御装置に関
するものである。

（従来の技術） 加熱水流路に設けられている調節弁について
は、その開閉機能に異常がないかどうかを定期的
にテストする必要がある。しかし、ひとつの調節
弁のみにより流量調整を行う方式の場合は、運転
を停止した状態でテストを行なわなければならな
いため、定期的にテストを実行することは困難で
ある。

そこで、近時は、加熱水流路の途中に複数の分
岐流路を形成し、これらの各分岐流路に調節弁を
設ける方式が採用されつつある。つまり、一の調
節弁のテストを行う場合には他の調節弁の弁開度
を調節して全体の流量が常に一定になるようにし
ておき、テスト中であつても運転に支障をきたさ
ないようにする方式である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような方式を採用する従来
装置にあつては、単に調節弁が正常に動作するか
否かをテストする機能を有するのみであり、調節
弁の動作につき、それ以上の詳細な分析を行なお
うとするものではなかつた。

一方、原子力発電プラントには高度の安全性が
要求されることは周知の通りであり、調節弁の誤
動作あるいは不動作が絶対に発生しないように、
厳格な管理を行う必要がある。

そのためには、単に調節弁が正常に動作するか
否かをテストするのみでは不充分であり、その動
作を詳細に分析して誤動作あるいは不動作にむす
びつきやすい現象が表われていないかどうかを定
期的にチエツクすることが有効な方策となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもの
であり、調節弁の動作に関する異常、あるいは異
常にむすびつきやすい現象が表われているか否か
を容易に診断することができる発電プラント用調
節弁制御装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するための手段とし
て、発電プラントの循環流路の途中にバイパス部
を設けて複数の分岐流路を形成すると共に、空気
圧駆動機構に取付けられた調節弁をこれら各分岐
流路に設けるようにし、いずれか一の調節弁の弁
開度を調節してその分岐流路を流れる流体の流量
を変化させたとき、この流量変化が相殺されるよ
うに他の調節弁の弁開度を調節し、この調節によ
り前記複数の分岐流路の合流部の流量を一定にす
る制御を行う発電プラント用調節弁制御装置にお
いて、前記一の調節弁が取付けられている前記空
気圧駆動機構内のピストン上部側とピストン下部
側との間の空気圧力差を検出する圧力検出手段
と、前記一の調節弁の弁開度を検出する弁開度検
出手段と、前記圧力差検出手段及び前記弁開度検
出手段からの検出信号に基づいて、前記一の調節
弁に誤動作または不動作にむすびつく微候が現れ
ているか否かを診断する調節弁異常診断部と、前
記調節弁異常診断部により診断された内容を表示
する診断内容表示手段と、を備えて構成としたも
のである。

（作用） 空気圧駆動機構内のピストン部材は、油圧機構
内のピストン部材に比べて潤滑性が劣つているた
め、とかく円滑な往復動作が阻害されがちにな
る。このような傾向は、ピストン上部側とピスト
ン下部側との間の圧力差、あるいは弁開度に対す
るこの圧力差の不感帯値を監視することにより、
いち早く察知することができる。

したがつて、圧力差検出手段は、一の調節弁が
取付けられている空気圧駆動機構内のピストン上
部側とピストン下部側との間の空気圧力差を検出
し、また、弁開度検出手段は、一の調節弁の弁開
度を検出する。

調節弁異常診断部は、これら圧力差検出手段及
び弁開度検出手段からの検出信号に基づいて、誤
動作または不動作にむすびつく微候が一の調節弁
に現れているか否かを診断する。

診断内容表示手段は、この調節弁異常診断部に
より診断された内容を表示する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第９図に基
いて説明する。

まず、本実施例に係る装置の概略動作を先に説
明しておく。第４図において、複数の分岐路には
調節弁Ａ，Ｂ，Ｃが設けられており、これらの調
節弁Ａ，Ｂ，Ｃは、空気圧を駆動源とする空気圧
駆動機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃによりそれぞれ
開閉駆動されるようになつている。

そして、調節弁Ａのテストを行うべく弁テスト
指令装置１３及び弁テスト許可条件判定装置１４
からの出力信号が調節弁異常診断部１２に送出さ
れると、調節弁テスト装置１１は、調節弁異常診
断部１２からの指令に基いて、空気圧駆動機構５
０Ａに対して開閉テスト信号を出力する。これに
より、調節弁Ａは所定モードに従つて開閉テスト
動作を行うが、調節弁異常診断部１２はその動作
内容を診断し、診断内容をCRT等の表示装置２
２に表示させる。なお、テスト開始前に空気圧駆
動機構５０Ａ及び５０Ｂ，５０Ｃに対して送出さ
れていた調節弁制御装置１０からの弁開度制御信
号は、調節弁テスト装置１１が開閉テスト信号を
出力するときには空気圧駆動機構５０Ａに対して
のみ遮断されるようになつている。

一方、加熱水路全体の流量は、この調節弁Ａの
開閉動作に伴なつて変動しようとする。そこで、
調節弁テスト装置１１は、調節弁制御装置１０か
ら空気圧駆動機構５０Ａ，５０Ｂに送出されてい
る弁開度制御信号に、調節弁Ａの弁開度変化分に
見合つた逆信号を付加するようにする。これによ
り、調節弁Ｂ，Ｃは、調節弁Ａの弁開度変化に伴
う流量変化を相殺するように、その弁開度を調節
する。したがつて、調節弁Ａの開閉テスト動作に
もかかわらず、加熱水路全体の流量は常に一定と
なつている。以後、同様の過程を経て調節弁Ｂ，
Ｃについても開閉テスト動作が行われることにな
る。

第５図は、調節弁Ｂ、調節弁Ａ、調節弁Ｃの順
番でシーケンシヤルに弁を開いていつた場合の流
路全体の弁リスト値即ちC_v値（流体通路面積）
の特性曲線を示すものである。なお図中USLYは
通常運転をする場合に、C_v値を規制しようとす
る範囲の一例を示すものである。この場合には、
調節弁Ｂが全開、調節弁Ａが70％、調節弁Ｃが全
閉の状態となつている。

このような状態において、調節弁Ａについて開
閉テストを行なつた場合の、各調節弁を通過する
流量変化を示したものが第６図である。この図か
ら、調節弁ＡのC_v値が変化した場合には、それ
を相殺するように調節弁Ｂ，ＣのC_vが変化して、
全体のC_v値は常に一定となつていることが明ら
かである。

なお、第４図は分岐路を三つ設けた場合を示し
ているが、もちろんこれのみに限られるわけでは
なく、第７図に示すように、分岐路を二つにして
もよい。

そして、調節弁Ａ，Ｂは必ずしもシーケンシヤ
ルに開放させる必要はなく、第８図に示すように
同時に開放させるようにしてもよい。第９図は、
第７図の調節弁Ａをテストしたときの各調節弁の
C_v値を示すものであり、調節弁Ａと調節弁Ｂの
開閉動作は互いに対称になつていることがわか
る。

次に、本実施例の要部の構成を第１図に基き説
明する。

主要ライン即ち加熱水路の流量を調節する弁４
は、調節弁箱１に格納され、弁棒５、コネクタ
８、ピストンロツド７を介してピストン６に連結
されている。ピストン６はアクチユエータ２Ａの
上下の圧力差により駆動され、弁４を上下させて
C_v値を調節する。アクチユエータ２Ａには調節
弁駆動装置９Ａが設けられており、これらアクチ
ユエータ２Ａ及び弁駆動装置９Ａにより空気圧駆
動機構５０Ａが構成されている。

この調節弁駆動装置９Ａは、調節弁制御装置１
０に直接接続されず、調節弁テスト装置１１に接
続されている。調節弁テスト装置１１は、同じラ
インに設けられた他の調節弁Ｂ、調節弁Ｃを駆動
する空気圧駆動機構９Ｂ，９Ｃにも接続されてい
る。また調節弁テスト装置１１は調節弁異常診断
部１２と信号の受け渡しをする。この調節弁異常
診断部１２は、第２図に示すように、むだ時間診
断手段５１、不感帯特性診断手段５２、圧力差特
性診断手段５３、減衰ストローク特性診断手段５
４、ストローク時間診断手段５５を含んで構成さ
れている。

弁テスト指令装置１３と弁テスト許可条件判定
装置１４からの弁テスト操作指令が入ると、調節
弁異常診断部１２はアクチユエータ３のピストン
６の上部圧力、下部圧力をそれぞれテスト弁１
５，１５′を経て圧力検出器１６，１６′で検出
し、圧力差演算器（圧力差検出手段）１７とＡ／
Ｄ変換器１８を経てこれらテスト弁１５，１５′
の圧力差のデータを入力する。また調節弁コネク
タ８に設けられた調節弁の開度検出器（弁開度検
出手段）１９、全開位置検出器２０、全閉位置検
出器２１からの検出信号も調節弁異常診断部１２
に入力される。これら各入力信号は標準開閉特性
の許容値と比較され許容限度を超えた場合には表
示装置２２に異常である旨表示される。

調節弁異常診断部１２の診断アルゴリズムを第
２図に示す。調節弁テスト装置１１からの調節弁
開閉テスト指令信号に対してテストすべき調節弁
が選択されると、調節弁異常診断部１２は所定の
標準値および許容値に対しての実際の調節弁開閉
特性を比較し、許容限界を超えた場合は表示装置
２２に異常表示をするとともにテストを中断し通
常運転に復帰する。また調節弁異常診断アルゴリ
ズムには割込指令に対する動作もあり、火力また
は原子力プラントのテスト中の特殊事情によつ
て、テスト許可条件判定装置１４からのテスト不
許可の指令が発せられた場合には、割込指令とし
てテストを中断し通常運転に復帰する。

調節弁異常診断アルゴリズムの内容としては、
むだ時間診断、不感帯特性診断、アクチユ
エータ圧力特性診断、減衰ストローク特性診
断、ストローク時間診断がある。むだ時間診
断は、ステツプ状のテスト指令に対して実際の弁
開度のおくれすなわちむだ時間の大きさを許容値
と比較して診断するものである。不感帯特性診
断は、標準ストローク特性に対する実際のストロ
ーク特性の不感帯偏差を、許容値と比較して診断
するものである。アクチユエータ圧力特性診断
は、標準圧力範囲に対する実際のアクチユエータ
圧力差特性の圧力偏差を診断するものである。
減衰ストローク特性診断は、ステツプ状のテスト
指令に対する実際のストローク特性の振動の減衰
特性を診断するものである。ストローク時間診
断は、ステツプ状のテスト指令に対する実際のス
トローク特性が立ち上がるストローク時間を診断
するものである。

ところで、アクチユエータ２内のピストン６は
空気圧により駆動されるものであるため、ピスト
ン６がシリンダ内を摺動する際の潤滑性は極めて
乏しいものとなつている。したがつて、長期間の
使用によつて、ピストン６とシリンダとの間の摩
擦力が増大したり、ピストン６に傾きが生じたり
した場合は、ピストン６の円滑な往復動作は保障
されなくなり、誤作動あるいは不作動の要因とな
る。このような要因をいち早く察知するために
は、上記アルゴリズムのうち、、の不感帯特
性診断及びアクチユエータ圧力特性診断が特に重
要なものとなる。

ここで、不感帯特性診断における標準ストロー
ク特性とは、時間の経過に対する標準的な弁開度
を示すものであるが、時間の経過と共に圧力差演
算器１７の出力は変動することから、結局、スト
ローク特性の不感帯偏差は、空気圧力差の不感帯
偏差を意味することになる。なお、不感帯とは、
空気圧力差が一定領域範囲内にあるときには弁が
動作しない場合、この一定領域のことをいう。

圧力差特性診断手段５３、不感帯特性診断手段
５２及びその他の手段は、このようなアクチユエ
ータ圧力特性診断（圧力差特性診断）、不感帯特
性診断及びその他の診断を実行する。そして、表
示装置２２は、調節弁異常診断部１２からの信号
により、これら、の診断内容、及びその他の
、、のうちから所望の診断内容を画面に表
示する。したがつて、この表示画面の内容を確認
することにより、調節弁の誤作動あるいは不作動
等の要因となる現象が表われているか否かを容易
にチエツクすることができる。

第３図は第１図における調節弁テスト装置１１
の構成例を示すものである。この構成例自体は従
来から公知のものであるが、本実施例の理解を容
易にするため、一応の概略動作を説明しておくこ
ととする。

まず、調節弁制御装置１０からの制御信号は、
切替装置２３で分岐され、加算装置２４を経て、
空気圧駆動機構５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに送られ
各調節弁を駆動する。第３図では空気圧駆動機構
５０Ａに開閉テスト信号を出力する場合について
示してある。すなわち切換装置２３のスイツチ２
３−Ａは、調節弁開閉指令装置２６の開閉テスト
指令信号を空気圧駆動機構５０Ａに送るように接
続する。スイツチ２３−Ｂ，２３−Ｃは、調節弁
制御装置１０の制御信号を加算装置２４に入力す
る。加算装置２４にはスイツチ２３−Ｄ，２３−
Ｄを経て逆信号印加装置２７の出力信号が加えら
れている。この出力信号は開閉テスト指令信号と
逆の開閉信号であり、この出力信号と調節弁制御
装置１０の制御信号とは加算装置２４で加算さ
れ、空気圧駆動機構５０Ｂ，５０Ｃに入力され
る。また調節弁開閉指令装置２６は、逆信号印加
装置２７の演算信号を受ける限界開度閉テスト装
置２８内の開閉限界設定演算装置２９、弁開閉プ
ログラム装置３０により、調節弁開閉指令装置２
６の設定器２５がセツトされる。

逆信号印加装置２７内のリフト／C_v変換器３
１，３１′，３１″は、各空気圧駆動機構５０Ａ，
５０Ｂ，５０Ｃへの弁開度指令信号をC_vに変換
し、メモリ３２，３２′，３２″はテスト直前のこ
れらC_v値を記憶する。これらC_v値は演算器３３
で演算し、開閉限界設定演算装置２９に出力さ
れ、各調節弁の最大C_v値（C_vnax）を用いてテス
トする調節弁の開閉限界開度を演算する。

一方、調節弁Ａの開閉テスト信号は、リフト／
C_v変換器３１によりC_v値に変換され、加算装置
３４でテスト直前の調節弁ＡのC_v値と比較され
差分信号を出力する。この差分信号は、各調節弁
の容積比に応じて分配する分配装置３５，３５′
に入力され、分配信号を得る。これら分配信号は
C_v／リフト変換器３６，３６′で開閉信号に変換
され、加算装置２４に入力される。これら開閉信
号は、調節弁Ａの開閉テスト信号による流量の変
化を相殺するものであり、調節弁Ａの開閉テスト
信号とは逆方向のものとなる。すなわち調節弁
Ｂ、調節弁Ｃは調節弁Ａと逆方向に開閉し、調節
弁Ａ、調節弁Ｂ、調節弁Ｃ全体としてのC_v値が
総和が一定に保たれる。またこのようなテスト中
であつても、調節弁制御装置１０からの制御信号
は、加算装置２４に入力され、Ｂ調節弁、Ｃ調節
弁に対する通常の制御は影響なくおこなわれてお
り、通常運転の制御性が損なわれることはない。

調節弁開閉指令装置２６は、設定器２５、加算
装置３７、リミツタ３８、切替装置３９、積分装
置４０とを有し、限界開度開閉テスト装置２８か
らの指令信号により調節弁開閉テスト指令信号を
出力するものである。また、コンパレータ４１、
４２、判別器４３，４４はテスト開始時および終
了時の条件判定をおこなうものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、テストしよう
とする調節弁が取付けられている空気圧駆動機構
内のピストン上部側とピストン下部側との間の空
気圧力差を検出すると共に、その調節弁の弁開度
を検出し、これらの検出結果に基いて調節弁異常
診断部が異常発生にむすびつく微候が現れている
か否かを診断し、その診断内容を表示する構成と
したので、調節弁の開閉テスト動作を行うことに
より、調節弁の動作に関する異常、あるいは異常
に結びつく現象が表われているか否かを容易に発
見することができる。したがつて、原子力発電プ
ラント等における安全性の向上に大いに寄与する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図の装置の異常診断アルゴリズムを示
すフローチヤート、第３図は第１図の一部を詳細
に示すブロツク図、第４図乃至第９図は第１図の
装置の概略動作を説明するための説明図である。 Ａ，Ｂ，Ｃ……調節弁、６……ピストン、１２
……調節弁異常診断部、１７……圧力差検出手段
（圧力差演算器）、１９……弁開度検出手段（開度
検出器）、２２……表示手段、５０Ａ，５０Ｂ，
５０Ｃ……空気圧駆動機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発電プラントの循環流路の途中に複数の分岐
   流路を形成すると共に、空気圧駆動機構に取付け
   られた調製弁をこれら各分岐流路に設けるように
   し、いずれか一の調節弁の弁開度を調節してその
   分岐流路を流れる流体の流量を変化させたとき、
   この流量変化が相殺されるように他の調節弁の弁
   開度を調節し、この調節により前記複数の分岐流
   路の合流部の流量を一定にする制御を行う発電プ
   ラント用調節弁制御装置において、 前記一の調節弁が取付けられている前記空気圧
   機構内のポストン上部側とピストン下部側との間
   の空気圧力差を決定する圧力差検出手段と、 前記一の調節弁の弁開度を検出する弁開度検出
   手段と、 前記圧力差検出手段及び前記弁開度検出手段か
   らの検出信号に基いて、前記一の調節弁に誤動作
   または不動作にむすびつく微候が現われているか
   否かを診断する調節弁異常診断部と、 前記調節弁異常診断部により診断された内容を
   表示する診断内容表示手段と、 を備えたことを特徴とする発電プラント用調節弁
   制御装置。 ２ 調節弁異常診断部は、異常診断のためのテス
   ト指令に対する一の調節弁の弁開度のむだ時間を
   演算するむだ時間診断手段、標準ストローク特性
   に基いて実際のストローク特性の不感帯偏差を求
   め、この不感帯偏差を予め定めた許容値と比較し
   て診断する不感帯特性診断手段、前記空気圧力差
   と予め設定されている標準圧力差との間の偏差を
   演算する圧力差特性診断手段、前記テスト指令に
   対し調節弁のストロークが振動しつつ減衰する際
   の減衰ストローク値を演算する減衰ストローク特
   性診断手段、前記テスト指令に対し一の調節弁が
   所定の弁開度に達するまでのストローク時間を演
   算するストローク時間指診断手段、の各手段のう
   ち、少くともいずれか一の手段を含んで成る特許
   請求の範囲第１項記載の発電プラント用調節弁制
   御装置。