JPH05257538A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧または空気圧型に代わるアクチュエータ
制御装置を提供する。 【構成】 電動機の回転に応動してアクチュエータ棒４
８の位置決めを行う機械的インタフェース５２に動力を
供給するための電動機４２、アクチュエータ棒の位置を
表す位置信号を供給するセンサ６０、電動機およびセン
サに動作結合され、電動機の回転速度を制御して、アク
チュエータ棒の位置を制御する電気的制御器５６を含
む。制御器には小さな不感帯を持つ予め定められたアク
チュエータ棒速度スケジュール７４が含まれており、こ
れに従って、位置誤差信号に応動して電動機速度が制御
され、アクチュエータ棒の位置が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にアクチュエータ出
力棒の位置決めを行うための制御装置に関するものであ
り、更に詳しくは原子炉圧力容器内の水位を制御するた
めの給水制御弁を制御するために使用することができる
アクチュエータ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水原子炉には、原子炉を取り囲み、
炉心より上の所定の水位まで水で充たされた原子炉圧力
容器が含まれている。代表的な原子炉では、並行して動
作する複数の通常の給水流量制御弁によって水位が制御
される。制御弁を選択的に位置決めすることにより、圧
力容器に与えられる給水の量が制御され、これにより圧
力容器内の水位が制御される。

【０００３】従来の給水制御弁には通常、油圧または空
気圧アクチュエータが含まれており、このアクチュエー
タが弁を選択的に開放または閉成することによりその弁
を通る流量を変える。各制御弁アクチュエータは通常の
閉ループ制御装置で独立に制御される。この閉ループ制
御装置は通常知られているように所望の弁位置要求信号
に応動して弁を自動的に位置決めする。通常、弁の実際
の位置が測定され、これを要求信号から減算することに
より誤差信号が作成される。この誤差信号は通常、閉ル
ープ制御装置により零の値に向かって駆動される。これ
により、弁が位置決めされて、所望の流量が弁を通るこ
とになる。

【０００４】通常の油圧制御装置では、通過する流量を
制御する制御弁の弁棒がアクチュエータ棒に接続されて
いる。このアクチュエータ棒は油圧シリンダの中の通常
のサーボピストンから伸びている。加圧された油圧流体
が選択的にシリンダに与えられることにより、ピストン
およびこれに結合されたアクチュエータ棒が選択的に両
方向に並進し、その結果、制御弁棒が位置決めされる。
ソレノイド弁がシリンダと通常の弁制御器の両方に動作
接続されることにより、油圧流体がピストンの両側に適
当に流れるので、ピストンおよびアクチュエータ棒が動
く。ソレノイド弁も通常の油圧ポンプおよびアキュムレ
ータに結合されており、加圧された油圧流体を供給す
る。

【０００５】このような通常の油圧アクチュエータは通
常、位置要求信号の変化に応動して単一の最大速度で弁
を開閉する。したがって、通常は所望の弁位置に対して
オーバシュートが生じる。次に、閉ループ制御によりア
クチュエータの動きが逆転し、補償を行う。このような
循環的な棒の行程が、所望のアクチュエータ位置が得ら
れるまで繰り返される。しかし実際上は、所望のアクチ
ュエータ棒位置に到達しようとする際にアクチュエータ
が望ましくない振動を行わないように比較的大きな不感
帯が必要とされる。したがって不感帯により、弁の望ま
しくない振動なしにアクチュエータが制御弁の位置決め
を行うことができる。しかし不感帯によって、特定の流
量を達成するという制御弁の能力に、対応する誤差も生
じる。不感帯が大きくなればなる程、制御弁からの流量
に誤差が生じる危険性も大きくなる。

【０００６】従来の沸騰水炉の原子炉容器の水位はプラ
ント運転のすべての相の間、規定された限界の間に維持
されなければならない。水位が不安定になって、高い方
か低い方のトリップ設定値を超えた場合、原子炉装置は
通常のスクラム（ＳＣＲＡＭ）動作で素早く運転停止す
る。原子炉のスクラムから回復するためには通常、数日
を要する。この間、電力発生は中断され、収入の損失が
生じる。

【０００７】更に、従来の油圧または空気圧アクチュエ
ータ制御装置には、多数の流体導管、接続、およびソレ
ノイド弁のような構成要素が含まれており、これらは運
転中に破損したり、漏れが生じたりすることがある。こ
れらの要素の故障により制御装置が故障することがあ
り、その結果、望ましくない原子炉の機能停止が生じ
る。これにより必要な保守の量が増大し、制御装置全体
の信頼性が低下する。

【０００８】更に、従来の油圧アクチュエータを試験す
るためには、アクチュエータおよび弁集合体のまわりに
一時的な足場を組み立てて、その上面に配置されたアク
チュエータの制御装置に接近しなければならない。たと
えば、行程速度、不感帯、および直線性について試験す
るために、一時的に計測器をアクチュエータ制御装置に
接続しなければならない。

【０００９】

【発明の目的】したがって、本発明の一つの目的は新し
くて改良されたアクチュエータ制御装置を提供すること
である。本発明のもう一つの目的は比較的小さな不感帯
をそなえたアクチュエータ制御装置を提供することであ
る。

【００１０】本発明のもう一つの目的はアクチュエータ
の動作速度を可変にしたアクチュエータ制御装置を提供
することである。本発明のもう一つの目的はアクチュエ
ータに隣接した床の高さから容易に試験することができ
るアクチュエータ制御装置を提供することである。本発
明のもう一つの目的は改善された性能、信頼性、および
保全性を得るために油圧構成要素を除去した電気アクチ
ュエータ制御装置を提供することである。

【００１１】本発明のもう一つの目的は沸騰水炉圧力容
器内の水位を制御するために給水流量弁を制御するアク
チュエータ制御装置を提供することである。

【００１２】

【発明の概要】本発明によるアクチュエータ出力棒に対
する制御装置は、電動機の回転に応動してアクチュエー
タ棒の位置決めを行うために機械的インタフェースに動
力を供給するための電動機を含む。センサがアクチュエ
ータ棒に動作結合され、それの位置を表す位置信号を供
給する。電気制御器が電動機およびセンサに動作結合さ
れることにより、電動機の回転速度が制御され、その結
果として位置要求信号に応動してアクチュエータ棒の位
置が制御される。制御器にはアクチュエータ棒速度信号
を供給するための、予め定められたアクチュエータ棒速
度スケジュールが含まれている。これにより、位置誤差
信号に応動して電動機速度が制御され、引き続いてアク
チュエータ棒の位置が制御される。このスケジュールに
より、誤差信号の不感帯値までは、値が零の速度信号が
供給される。誤差信号の不感帯からそれより大きい誤差
信号の変調（modulating）値までは、速度信号の変調値
が供給される。誤差信号の過渡値より大きくかつ誤差信
号の変調値より大きい誤差信号の値に対しては、変調速
度より大きい速度信号の過渡値が供給される。

【００１３】本発明の特徴と考えられる新規な特徴は特
許請求の範囲に明記されている。付図を参照した以下の
詳細な説明により、本発明の実施例と上記以外の目的と
利点が明らかとされる。

【００１４】

【実施例の記載】図１に代表的な沸騰水原子炉１０の概
略が示されている。沸騰水原子炉１０には原子炉圧力容
器１２が含まれている。原子炉圧力容器１２の中に、従
来通り炉心１４が支持されている。容器１２は、容器１
２の底から所定の高さＬまで水１６で充たされており、
炉心１４が水１６で完全におおわれている。原子炉１０
は従来通りのものであり、その中に通常ある付加的な従
来の構成要素は図１では省略して、わかりやすくしてあ
る。動作について説明する。水１６の一部が炉心１４に
よって沸騰し、蒸気１６ａが発生する。蒸気１６ａは従
来通り、通常の蒸気出口またはノズル１８を通って容器
１２から排出される。

【００１５】水は従来通り、給水入口２０を通って入る
給水１６ｂとして圧力容器１２内に再導入される。給水
１６ｂは通常の給水源２２から供給される。給水源２２
は従来通り、通常の給水ポンプ２４と流れが通じてい
る。給水ポンプ２４は第一の導管２６、一つ以上の通常
の給水制御弁２８、そして給水入口２０と流れが通じる
ように配置された第二の導管３０を通して給水１６ｂを
送り込む。給水弁２８を選択的に開閉することにより、
圧力容器１２の中に入れられる給水１６ｂの量が選択的
に変えられる。これにより、圧力容器１２の中の水位Ｌ
が制御され、炉心１４より上のその水位が制御される。

【００１６】本発明に従って、アクチュエータ制御装置
３２が給水制御弁２８に動作接続される。これにより、
制御弁２８を通る給水１６ｂの流量が最大値と最小値
（たとえば零）との間で選択的に変えられる。その結
果、原子炉の水位Ｌが制御される。通常のプラント制御
器３４が通常の電気線３６を介してアクチュエータ制御
装置３２に電気的に接続されている。これにより、位置
要求信号Ｐｄが供給されて、弁２８が選択的に位置決め
される。通常の水位センサ３８、すなわち容器１２の中
の水１６の水位Ｌを測定するための手段が電気線３８ａ
を介してプラント制御器３４に接続されている。これに
より、水位Ｌを表す水位信号Ｌｓがプラント制御器３４
に供給される。プラント制御器３４は通常のように水位
信号Ｌｓに応動して位置要求信号Ｐｄを変える。これに
より、弁２８が調節されて水位Ｌの所定の値が維持され
る。

【００１７】アクチュエータ制御装置３２およびそれに
よって制御される給水制御弁２８が図２に更に詳細に示
されている。弁２８には通常の可動弁棒４０が含まれて
いる。本実施例では、弁棒４０は上下方向に並進して弁
２８の開閉を行うことができる。これにより、これを通
って流れる給水１６ｂの流量が変えられる。アクチュエ
ータ制御装置３２には通常の電動機４２が含まれてい
る。電動機４２は出力駆動軸４４をそなえている。出力
駆動軸４４は両方向に回転することができ、可変の回転
速度Ｓｄになつている。電動機４２および駆動軸４４は
通常のようにアクチュエータ４６に結合されている。ア
クチュエータ４６にはアクチュエータ出力棒４８が含ま
れている。アクチュエータ出力棒４８の一端は通常の継
手５０で弁棒４０の対応する端に結合される。本発明の
本実施例では、弁棒４０の上方または下方への並進によ
り弁２８が開放または閉成される。したがって、弁棒４
０を位置決めするために、出力棒４８が同様に上下方向
に並進しなければならない。

【００１８】このため、通常の機械的インタフェース５
２、すなわち駆動軸４４の回転に応動してアクチュエー
タ棒４８を位置決めするための手段が設けられる。これ
により、駆動軸４４の回転が出力棒４８およびそれに結
合された弁棒４０の並進に変換される。機械的インタフ
ェース５２には出力棒４８が含まれている。この出力棒
４８は通常のボールねじの形になっている。出力棒４８
は駆動軸４４に通常のように結合された通常のボールナ
ット５４のねじ山を通って伸びる。駆動軸４４の回転に
より、ボールナット５４が同様に回転する。したがっ
て、たとえば継手５０により通常通り回転しないように
された出力棒４８がボールナット５４を通って上方また
は下方に並進することにより、弁棒４０が上昇または下
降する。図２では、出力棒４８の下部、継手５０、およ
び弁棒４０の第一の（上方の）位置すなわち完全な開放
位置が実線で示されている。この位置では、弁２８を通
る給水１６ｂの最大流量が得られる。継手５０の第二の
（下方の）位置すなわち完全な閉成位置が破線５０ａで
示されている。この位置では、弁２８を通る最小流量が
得られる。この最小流量は本実施例では零としている。

【００１９】制御装置３２には、電気的アクチュエータ
制御器５６も含まれている。アクチュエータ制御器５６
は位置要求信号Ｐｄを受けるために線３６を介してプラ
ント制御器３４（図１に示されている）に動作接続され
ている。機械的インタフェース５２と制御器５６との間
に通常の電気的インタフェース５８が動作接続されてい
る。この電気的インタフェース５８にはたとえば、通常
の位置センサ６０、すなわちアクチュエータ棒４８の位
置を検知するための手段が含まれている。

【００２０】図３を参照して、更に詳しく説明する。位
置センサ６０はアクチュエータ棒４８に隣接して配置さ
れた通常の、たとえば非接触の位置センサである。位置
センサ６０はアクチュエータ棒の垂直位置を検知して、
その実際の位置（Ｐａ）を表す位置信号Ｐａを制御器５
６に電気線６０ａを介して供給する。また本発明の実施
例で、電動機４２は通常の三相電動機である。電動機４
２は３本の電気線６４を介して通常の可変周波数電源６
２に通常通り動作接続される。３本の電源線６８を介し
て通常の電源６６、たとえばプラント電力から三相電力
または他の電力が通常通り電源６２に供給される。

【００２１】アクチュエータ制御器５６はたとえば、通
常のマイクロプロセッサである。このマイクロプロセッ
サは実際の制御装置３２の動作に適合するように希望に
応じて通常通りプログラミングおよび再プログラミング
される。制御器５６は電気出力線７０を介して電動機４
２に電気的に動作結合されている。電気出力線７０は電
源６２に結合され、電源６２は電気線６４を介して電動
機４２に結合されている。図示した実施例では、電源線
６８と制御器５６との間に通常の１１０ボルトの変圧器
７２が電気的に動作接続されており、制御器５６に電力
が供給される。この電力は制御装置３２の動作を観測す
るための任意の所望の計測器に使用することができる。

【００２２】プラント制御器３４からの位置要求信号Ｐ
ｄおよび位置センサ６０からの位置信号Ｐａに応動し
て、制御器５６は閉帰還ループで駆動軸４４の回転速度
Ｓｄを制御する。これにより、アクチュエータ棒の位置
Ｐａが制御され、改善された性能が得られる。図４に好
ましい閉帰還ループが概略図示されている。これはアク
チュエータ出力棒４８、引き続いて弁棒４０を選択的に
位置決めするための制御器５６の動作の概略を表したも
のである。この動作により、弁２８を通る給水１６ｂの
流れが制御される。更に詳しく述べると、制御器５６に
は本発明に従って所定のアクチュエータ棒速度または行
程速度のスケジュール７４が含まれている。スケジュー
ル７４は、位置要求信号Ｐｄと位置信号Ｐａとの間の差
で表される位置誤差信号Ｅに応動してアクチュエータ棒
速度信号Ｓｓを供給する。これにより、駆動軸速度Ｓｄ
（図３に示されている）が制御され、引き続いてアクチ
ュエータ棒速度すなわち行程速度（Ｓｓ）および位置Ｐ
ａが制御される。

【００２３】通常の通り、速度信号Ｓｓの大きさ、およ
び符号すなわち正か負かが選定される。これにより、出
力棒４８が上向き方向または下向き方向に所定の速度Ｓ
ｓとなる。出力棒４８は機械的インタフェース５２を介
して電動機４２によって駆動されるので、出力棒４８の
速度Ｓｓおよび位置Ｐａは電動機４２の速度Ｓｄおよび
それに対応する回転位置にそれぞれ正比例する。通常の
比較器または減算器７６が線３６と位置センサ線６０ａ
の両方に電気的に接続されており、それらからそれぞれ
の信号を受ける。次に、これらの信号は比較器７６内で
減算されて、差が求められ、誤差信号Ｅとなる。

【００２４】通常通り、アクチュエータ棒速度スケジュ
ール７４はたとえば適当なソフトウェアを介してアクチ
ュエータ制御器５６の中に収容される。アクチュエータ
棒速度スケジュール７４は、誤差信号Ｅの値が零から所
定の第一の値すなわち不感帯値Ｅｄになるまでは、速度
信号Ｓｓの値として零を供給する。スケジュール７４は
また、誤差信号が不感帯値Ｅｄから不感帯値Ｅｄより大
きい第二の値すなわち変調値Ｅｍになるまでは、速度信
号としてたとえば一定の、第一の値すなわち変調速度値
Ｓｍを供給する。これによりアクチュエータ棒４８が、
対応する変調速度Ｓｍで動かされる。スケジュール７４
は更に、誤差信号Ｅが変調値Ｅｍより大きい第三の値す
なわち過渡値Ｅｔより大きい場合には、速度信号として
好ましくは一定である第二の速度値すなわち過渡速度値
Ｓｔを供給する。これにより、アクチュエータ棒４８が
変調速度Ｓｍより大きい、対応する過渡速度Ｓｔで動か
される。

【００２５】またスケジュール７４は、位置誤差信号Ｅ
が対応する正および負の値の場合に速度信号Ｓｓとして
正および対応する負の値を供給することが好ましい。こ
れにより、アクチュエータ棒４８の逆方向の動きならび
に弁２８の対応する開放および閉成に対して類似の動作
が得られる。図４に示す実施例では位置誤差信号Ｅの同
じ大きさの正と負の値に対して速度信号Ｓｓの正と負の
値の大きさが同じであるが、その動作はこのように対称
である必要はない。マイクロプロセッサの形式の制御器
５６によって、本発明に従って所望の通りにスケジュー
ル７４を合わせることができる。所望の通りに出力棒４
８の動作を合わせるため、Ｅｄ、Ｅｍ、Ｅｔ、Ｓｍ、お
よびＳｔの正および負の値の各々を選択的に変えること
ができる。このようにして、変調速度Ｓｍおよび過渡速
度Ｓｔは独立に調節することができる。そして変調速度
Ｓｍおよび過渡速度Ｓｔを設定する位置誤差信号Ｅの大
きさも独立に調節することができる。

【００２６】したがって、速度信号Ｓｓはスケジュール
７４に従って、負または正の値を持つことができ、大き
さを変えることができる。この速度信号Ｓｓは通常の通
り、対応する周波数の形で電源６２に供給することがで
きる。これにより、電動機４２は二つの対向する方向の
いずれかの方向で、そして対応する回転速度Ｓｄで動作
する。回転速度Ｓｄは機械的インタフェース５２の回転
から並進への速度変換比に基づいて選定される。これに
より、出力棒４８が対応する速度Ｓｓで上方または下方
に並進する。出力線７０（図３に示されている）は３本
の線の形式とすることができる。第一の線は駆動軸４４
を一方向に回転させて弁２８を開くために使用される。
第二の線は駆動軸４４を逆方向に回転させて弁２８を閉
じるために使用される。第三の線は通常のやり方で駆動
軸速度Ｓｄの大きさを達成するために使用される。電源
６２から電動機４２および機械的インタフェース５２を
介して出力棒４８に至るまでの制御装置３２の動的動作
に対する通常知られているラプラス変換すなわちＫ／Ｓ
も図４に示されている。このようにして、スケジュール
７４からの速度信号Ｓｓにより、駆動軸４４が速度Ｓｄ
で回転し、出力棒４８が速度Ｓｓで並進し、所定の時間
で、出力棒４８が対応する位置Ｐａになる。

【００２７】図４に示し、上述したスケジュール７４は
出力棒４８の動作の改善された性能、ひいては給水制御
弁２８の改善された性能を得るために好ましい。更に詳
しく述べると、機械的インタフェース５２により、アク
チュエータ棒４８が図２に示された上方すなわち第一の
位置と下方すなわち第二の位置との間で並進し、したが
って弁棒４０が開放位置と閉成位置との間で並進する実
施例では、弁２８を通って流れる給水１６ｂの流量は最
大流量と最小流量すなわち零との間で対応して変えられ
る。開放位置と閉成位置との間でのアクチュエータ棒４
８と弁棒４０の総並進によって、弁２８が動作する総行
程が定められる。

【００２８】本発明の特別の利点は変調速度Ｓｍを過渡
速度Ｓｔに比べてかなり遅くすることができるというこ
とである。これにより、負と正の位置誤差信号Ｅｄの間
の不感帯が小さくでき、これにより、出力棒４８したが
って弁棒４０の位置がより正確に定められて、弁２８を
通る給水１６ｂの必要な流量がより正確に定められ、し
たがって図１に示された圧力容器１２の中の水１６の水
位Ｌが正確に維持される。たとえば、過渡速度Ｓｔの値
は約２５ｍｍ／秒とすることができる。これは通常の油
圧アクチュエータに対する同じ値に対応する値である。
しかし、変調速度Ｓｍはその値に比べてかなり小さくす
ることが好ましい。変調速度Ｓｍは過渡速度Ｓｔで表さ
れる最大行程速度の約１０％、すなわち約２．５ｍｍ／
秒とすることができる。従来の油圧アクチュエータの変
調速度Ｓｍはそれの過渡速度Ｓｔ、たとえば約２５ｍｍ
／秒に等しい。一つの速度でしか動作できないからであ
る。この一つの速度は、過渡現象発生の間に弁２８を素
早く開閉できるように充分に大きくなければならない。
しかし、過多な振動を防止するために、上記のように比
較的大きな不感帯が必要とされる。本発明によれば変調
速度Ｓｍが大幅に小さくなるので、出力棒の位置Ｐａの
オーバシュートがこれに応じて小さくなり、要求信号Ｐ
ｄで表される所望の位置により早く達する。したがっ
て、オーバシュートが小さくなって、正および負の位置
誤差不感帯値Ｅｄは従来の油圧制御装置で使用されるも
のに比べてかなり小さくすることができる。たとえば、
本発明の実施例によれば誤差信号不感帯値Ｅｄは出力棒
４８の総行程のおよそプラスまたはマイナスの０．２５
％と小さくすることができる。この値は、従来の油圧制
御装置を使用して得ることができる最小１．０％−３．
０％の不感帯に比べてかなり小さい。

【００２９】図４に示すように、不感帯値Ｅｄと変調値
Ｅｍとの間、すなわち小さな正および負の位置誤差に対
しては変調速度Ｓｍは一定にし、かつ望ましくないオー
バシュートなしに出力棒４８の位置Ｐａをより正確に制
御するように、最大の過渡速度Ｓｔのたとえば１０％の
比較的遅い速度に定めるのが好ましい。このようにし
て、特定の水位Ｌでの原子炉１０の定常状態または定常
出力動作の間、制御装置３２はより小さな不感帯（Ｅ
ｄ）のため、より早く起動されるが、水位Ｌをより正確
に制御するために低くした速度（Ｓｍ）で動作する。

【００３０】過渡事象を表す位置要求信号Ｐｄの比較的
大きな変化に対しては、誤差信号はそれに応じて大きく
なる。そして出力棒４８をより早く必要な位置に移すた
めに、最大の過渡速度Ｓｔを使用することができる。過
渡速度Ｓｔも一定にしてあり、これは特定の過渡事象に
対して望ましい最大速度を表す。過渡事象の間に位置要
求信号Ｐｄで表される所望の位置に出力棒４８が近づく
につれて、位置誤差信号Ｅはこれに応じて小さくなる。
そして、これが所望の誤差信号過渡値Ｅｔより下に落ち
ると、速度信号Ｓｓは最大過渡値Ｓｔより下に低下し始
める。これにより、過渡速度Ｓｔとより低い変調速度Ｓ
ｍとの間の滑らかな遷移が行われる。実施例では、誤差
信号変調値Ｅｍと過渡値Ｅｔとの間の速度信号Ｓｓはそ
れらの間で連続的に変化する。たとえば、速度信号Ｓｓ
は変調誤差Ｅｍでの変調速度Ｓｍから過渡誤差Ｅｔでの
過渡速度Ｓｍに線形に増大する。正と負の誤差信号値Ｅ
ｄ、Ｅｍ、およびＥｔは特定の各設計に対して選択する
ことができ、また通常の解析または試行錯誤により適当
に最適化することができる。これにより、過渡誤差値Ｅ
ｔより上の過渡動作に対しては出力棒４８の早い応答が
得られ、そして定常状態すなわち所望の誤差変調値Ｅｍ
より下の出力棒４８の変調動作に対しては遅い応答が得
られる。出力棒４８の速度が過渡速度Ｓｔから変調速度
Ｓｍに下がって所望の位置（Ｐｄ）に近づき、これに対
応して誤差信号Ｅが零に近づくとき二つの速度Ｓｔ、Ｓ
ｍの間で望ましくないオーバシュート無しに滑らかな遷
移が行われるようにＥｍとＥｔの差を選択することが好
ましい。

【００３１】出力棒４８の改善された制御により、それ
に応じて図１に示される圧力容器１２の水位Ｌの制御が
改善される。水位Ｌの特定の値が望ましいとき、位置要
求信号Ｐｄの対応する値がプラント制御器３４によりア
クチュエータ制御装置３２に送られる。アクチュエータ
制御装置３２は弁２８および給水入口２０を通って圧力
容器１２内に通される給水１６ｂの流量をより早く、よ
り正確に制御して、圧力容器１２の中の水位を上昇また
は下降させる。このようにして、水位Ｌの望ましくない
大きな変化が避けられるので、スクラム動作の危険性が
少なくなる。

【００３２】アクチュエータ制御器５６はマイクロプロ
セッサの形にできるので、制御器５６はたとえば位置セ
ンサ６０の故障のような、アクチュエータ制御装置３２
内のある種の故障を検出して、信号を供給し、所定の是
正動作を自動的に行うように、通常通りプログラミング
することができる。他の故障の例としては次のようなも
のが含まれる。すなわち、位置要求信号Ｐｄの断、制御
装置３２への電力断、電源６２への電力断、誤差不感帯
Ｅｄより大きい誤差値が予め設定された時間より長く継
続すること、電源６２の故障、アクチュエータ電動機４
２の超過温度、および制御器マイクロプロセッサ５６自
体のある種の故障等である。もちろん、適当な付加的な
センサおよびアクチュエータ制御装置３２の種々の構成
要素の間の相互接続が必要とされ、通常の通り供給され
る。これらの故障または他の故障のいずれかに対して、
制御器５６はデフォルト信号を供給することにより出力
棒４８をこのような故障の前のそれの最後の状態にロッ
クすることが好ましい。あるいは出力棒４８を所望の通
り、その開放位置または閉成位置、もしくはそれらの間
の任意の位置に適当に駆動してもよい。

【００３３】図３に示すように制御装置３２には、電気
線８０を介してアクチュエータ制御器３２に電気的に動
作結合される手動の制御ステーション７８を含めること
もできる。制御ステーション７８は給水制御弁２８に隣
接して配置し、また保守者が容易に接近できるように床
８２の高さに配置することが好ましい。制御ステーショ
ン７８は位置要求信号の試験値Ｐｔを制御器５６に選択
的に供給する。これにより、出力棒４８が選択的に位置
決めされ、引き続いて制御弁２８の弁棒４０が試験のた
め選択的に位置決めされる。たとえば、出力棒４８の動
作を観測するため出力棒４８を開放位置と閉成位置の間
の任意の所望の位置に位置決めするように試験値Ｐｔを
選定することができる。試験値Ｐｔを適当に大きくまた
は小さくすることにより出力棒４８を遅い変調速度Ｓｍ
または速い過渡速度Ｓｔで進ませて、適当な動作をして
いるか観測することができる。

【００３４】上記のアクチュエータ制御装置３２は圧力
容器１２の中の水位Ｌを制御するための給水制御弁２８
の動作を制御するために特に有用であるが、これは閉ル
ープ帰還装置で改善された正確さを必要とする他の用途
にも使用することができる。たとえばアクチュエータ制
御装置３２は、従来知られている再循環装置電動機−発
電機セット流体カプラ・スクープ管ポジショナ、再循環
装置流量制御弁、給水加熱器の水位制御用または給水ポ
ンプ最小流量バイパス用または主タービン水分分離器水
位制御用の制御弁、もしくは給水ポンプタービン速度制
御にも適用することができる。あるいは、被制御部材の
動作を制御するためにアクチュエータ出力棒を使用する
ことができるどのような用途にもアクチュエータ制御装
置３２は適用することができる。更に、実施例の出力棒
４８は並進に対してのみ構成されているが、代替実施例
では部材を制御するため回転する出力棒を使用してもよ
い。

【００３５】したがって、上記のようなアクチュエータ
制御装置３２は装置の性能、信頼性、および保全性を改
善するために空気または油圧の制御装置に効果的に置き
換わることができる。実施例について説明した出力棒４
８の二速度（Ｓｍ，Ｓｔ）制御により、出力棒４８から
の望ましくないオーバシュートおよび振動が減少または
除去されて位置制御が改善されるとともに、必要な不感
帯もかなり小さくなる。これにより、出力棒４８の位置
決めの正確さが更に向上する。装置の機械的構成要素の
物理的摩耗は出力棒４８がより低い速度で動作するとき
かなり少なくなる。また、望ましくない振動無しに出力
棒４８が所望の位置により早く到達することによって
も、装置の機械的構成要素の物理的摩耗は少なくなる。
制御装置３２の動作は手動制御ステーション７８を使用
することによってもより容易に試験することができる。
これにより、装置の保全性が改善される。圧力容器１２
の中の水位Ｌを制御するために適用されるアクチュエー
タ制御装置３２の場合、より正確な制御が得られ、その
結果として、原子炉１０の性能が改善され、水位Ｌの過
多な振動による予期せざるそのスクラムの危険性が少な
くなる。

【００３６】本発明の好ましい実施例と考えられるもの
について説明してきたが、熟練した当業者は本発明の他
の変形を容易に考えることができる。したがって、本発
明の趣旨と範囲の中に入るこのような全ての変形を特許
請求の範囲に包含することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】その中の水位を制御するための本発明の一実施
例によるアクチュエータ制御装置を含む代表的な沸騰水
炉の概略図である。

【図２】図１に示されたアクチュエータ制御装置をそな
えた代表的な給水制御弁の概略立面図である。

【図３】図２に示された給水制御弁を制御するために使
用されるアクチュエータ制御装置の概略系統図である。

【図４】図３に示されたアクチュエータ制御装置の動作
を表す閉ループ制御経路の中のアクチュエータ棒速度ス
ケジュールを示す概略回路図である。

【符号の説明】

１６ｂ 給水 ２２ 給水源 ２４ 給水ポンプ ２８ 給水制御弁 ３２ アクチュエータ制御装置 ３４ プラント制御器 ３８ 水位センサ ４０ 弁棒 ４２ 電動機 ４４ 出力駆動軸 ４８ アクチュエータ出力棒 ５０ａ 完全閉成位置 ５２ 機械的インタフェース ５６ 電気的アクチュエータ制御器 ５８ 電気的インターフェース ６０ 位置センサ ６２ 可変周波数電源 ７４ アクチュエータ棒速度スケジュール ７８ 手動制御ステーション Ｅ 位置誤差信号 Ｅｄ 位置誤差信号の不感帯値 Ｅｍ 位置誤差信号の変調値 Ｅｔ 位置誤差信号の過渡値 Ｐａ アクチュエータ棒位置 Ｐｄ 位置要求信号 Ｐｔ 位置要求信号の試験値 Ｓｍ 速度信号の変調速度値 Ｓｓ 速度信号 Ｓｔ 速度信号の過渡速度値

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータ出力棒のための制御装置
   に於いて、 駆動軸をそなえた電動機、 上記駆動軸の回転に応動して上記アクチュエータ棒の位
   置決めを行うための手段、 上記アクチュエータ棒の位置を検知することにより上記
   アクチュエータ棒の位置を表す位置信号を供給するため
   の位置検知手段、および上記電動機および上記位置検知
   手段に動作結合された制御器であって、位置要求信号に
   応動して上記駆動軸の回転速度を制御することにより上
   記アクチュエータ棒の位置を制御する制御器を含み、 上記制御器が、上記位置要求信号と上記位置信号との間
   の差で表される位置誤差信号に応動して上記駆動軸の速
   度、したがって上記アクチュエータ棒の位置を制御する
   アクチュエータ棒速度信号を供給する所定のアクチュエ
   ータ棒速度スケジュールを含み、 上記アクチュエータ棒速度スケジュールが上記誤差信号
   の零の値から上記誤差信号の不感帯値までは上記速度信
   号の零の値、上記誤差信号の不感帯値から上記誤差信号
   の変調値までは上記不感帯値より大きい上記速度信号の
   変調速度値、および上記誤差信号が上記変調値より大き
   い過渡値に比べて大きい場合には上記変調速度値より大
   きい、上記速度信号の過渡速度値を供給することを特徴
   とするアクチュエータ出力棒用制御装置。
2. 【請求項２】 上記電動機および上記制御器に動作結合
   されて、上記制御器からの上記速度信号に応動して上記
   駆動軸の回転速度を変える可変周波数電源が含まれてい
   る請求項１記載のアクチュエータ出力棒用制御装置。
3. 【請求項３】 原子炉圧力容器への給水流量を選択的に
   変えるための給水制御弁の可動の弁棒に上記アクチュエ
   ータ棒が固定結合されている請求項２記載のアクチュエ
   ータ出力棒用制御装置。
4. 【請求項４】 上記位置決め手段は上記アクチュエータ
   棒を第一と第二の位置の間で並進させ、これにより上記
   弁棒を開放位置と閉成位置の間で並進させて、上記制御
   弁を通る上記給水の流量を最大流量と最小流量の間で変
   える請求項３記載のアクチュエータ出力棒用制御装置。
5. 【請求項５】 上記速度信号の変調値が一定であり、上
   記速度信号の過渡値が一定であり、かつ上記誤差信号の
   変調値と過渡値との間では上記速度信号が連続的に変化
   する請求項４記載のアクチュエータ出力棒用制御装置。
6. 【請求項６】 上記アクチュエータ棒および上記弁棒は
   上記開放位置と上記閉成位置との間に総行程があり、上
   記速度信号の変調値は上記速度信号の過渡値の約１０％
   であり、かつ上記誤差信号の不感帯値は上記総行程の約
   ０．２５％である請求項５記載のアクチュエータ出力棒
   用制御装置。
7. 【請求項７】 上記給水制御弁に隣接して配置された手
   動制御ステーションが上記制御器に動作結合されてお
   り、上記手動制御ステーションは上記制御器に上記位置
   要求信号の試験値を選択的に供給することにより、上記
   アクチュエータ棒したがって上記制御弁の上記弁棒を上
   記開放位置と上記閉成位置との間で、かつ上記変調速度
   および過渡速度で選択的に位置決めする請求項５記載の
   アクチュエータ出力棒用制御装置。