JPH0555682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、蒸気系に関し、特に蒸気タービン
系における逆止め弁の状態を評価するための監視
装置に関するものである。

発明の背景 商業発電プラントで用いられるような蒸気ター
ビン系は、使用中に劣化する固定の構成部品およ
び可動の構成部品を有する多くの重要な弁を含ん
でいる。その結果、同構成部品はそれらの状態を
評価するために定期的に検査を行わなければなら
ない。しかしながら、必要な検査の多くは蒸気タ
ービン系がオフラインのときにしかできないの
で、限られたオンライン検査が通常行われて、多
くの重要な弁の動作状態を評価している。従来、
この限られたオンライン検査は、制御室の操作員
がタービンの運転パラメータを調整し、検査員が
弁の設置位置で検査を行い、また職員が制御室と
弁の設置位置との間で検査活動を調整するという
ことをすべて必要とする、時間のかかる労働集約
的な方法であつた。オンライン検査では、また作
業員は高温、高エネルギ蒸気に非常に接近して仕
事をしなければならない。競合する保守の要求を
犠牲にして、発電プラントの多数の作業員の参加
を必要とするこれらの手動作業のために、重要な
弁の検査は、しばしば後回しにされ、弁の適正な
特作を確認するために必要とするよりも低い頻度
で行われる。その結果として、弁の破損によりタ
ービンが重大な損傷を受けるまでは、弁の破損を
見つけられないかもしれない。

容易に検出できない欠陥を出すかもしれない重
要な弁の例としては、大形蒸気タービン系の抽気
配管での蒸気の逆流を阻止するために配設された
逆止め弁がある。周知のように、大形蒸気タービ
ン系における蒸気サイクルは、水を蒸気に変える
ボイラへの給水の循環過程を含んでいる。復水器
からの水と多くの抽気配管から集められた水とか
らなるこの給水は、ボイラに圧送される前の段階
で加熱される。タービン給水がボイラに戻るとき
に、このタービン給水を再熱するように高エネル
ギ蒸気の一部を取り出すために、抽気配管はいく
つかのタービン段に接続されるのが普通である。
抽出された蒸気は凝縮されて過熱水になり、その
過熱水は復水器から流れてくる相対的に低温の水
と混合される。この工程は、ボイラ内での水と再
熱のためにボイラに循環された給水との間の温度
差を減じることによつて、蒸気サイクルの効率を
高める。

蒸気タービンの発電プラントに、例えば、送電
線の故障による大電力損、あるいは予期した部分
的な操業停止の間に起こる小電力損のような電気
負荷の減少もしくは負荷遮断が生じると、一基あ
るいはそれ以上の蒸気タービンをラインから外さ
なければならない。ある蒸気タービンがラインか
ら外されると、加熱器あるいは抽気配管内の過熱
水は減圧しやすく、フラツシングが生じたり、抽
気配管を通つてタービン羽根列に向かう湿り蒸気
と水との逆流が生じたりする。ラインから外れた
タービンは無負荷であるので、この逆流は、超過
速度状態に加えて、タービン内に低温の蒸気と水
とを侵入させる有害な結果を生じさせる。この逆
流を阻止するために、迅速に動作する逆止め弁が
抽気配管内に取り付けられている。これらの逆止
め弁は、使用中に劣化し、緊急の電力停止の間に
動作不良を避けるために定期的に検査されなけれ
ばならない。逆止め弁の損傷を分解することなく
見付けることは難しく、限られたオンラインでの
検査のみが逆止め弁の構成部品の健全性を確認す
るために行われる。逆止め弁の正しい動作を確認
するために行われる試験もしくは検査は、手動の
検査方法でありまた保守の要求と競合するために
しばしば後回しにされる。それゆえに、加圧され
た抽気配管内の逆止め弁の動作能力を定期的にあ
るいは連続的に監視するために、他の手動によら
ない手段を提供することが望まれる。

発明の概要 この発明の目的の一つは、加圧された蒸気系で
の重要な弁の健全性を確保するための改良された
手段を提供することである。

この発明の他の目的は、高温、高圧容器内の変
位測定を通して重要な弁の構成部品の動きを直接
に監視するための位置検知器を提供することであ
る。

この発明のさらに他の目的は、弁の隠れた損傷
を容易に検出するための手段を提供することであ
る。

この発明のさらに他の目的は、通常の動作中に
は目視検査をしにくい弁の構成部品の動作状況を
検査するための監視装置を提供することである。

一形態として、この発明は蒸気タービン発電プ
ラントにおける逆止め弁の動作状況を検査するた
めの監視装置を含んでいる。この監視装置は、重
要な弁の特性を評価するとともに弁の構成部品の
損傷を識別するために、弁の可動の構成部品の相
対的な位置を測定し、また実際の構成部品の位置
を構成部品の予想位置と比較する。

この発明の好適な実施例においては、監視装置
は、作動油のような比較的に非圧縮性の流体で満
たされ、逆止め弁内に互いに隣接して配置された
第１および第２の圧縮性ベローズあるいはダイヤ
フラムを備えている。弁の外側に位置した差圧計
はベローズ間の圧力変動を監視するために各ベロ
ーズに接続されている。第１のベローズの端部
は、逆止め弁の回動可能な閉止弁体と接続され、
弁体が開弁位置と閉弁位置との間に回動するとき
の変化する圧縮力を受けている。弁体が回動し、
第１のベローズに対する圧縮力が増大すると、第
１のベローズ内の流体圧力は増大する。差圧計に
より測定される、第１のベローズと第２のベロー
ズとの間に生じる圧力変動は弁体の変位に比例す
る。

発明の詳細な説明 この発明は、高圧蒸気管路に用いられる種々の
チエツク弁と止め弁とに一般的に適用することが
できるが、ここでは蒸気タービン系における逆止
め弁の状態を監視するのに特に適用した場合につ
いて述べる。第１図および第２図には、蒸気ター
ビンの抽気配管における逆流を制御するために用
いられる型式の動力で補助された逆止め弁１０が
示されている。この逆止め弁１０は、抽気配管の
第１部分１６Ａから蒸気を受け入れるための入口
部１４と、抽気配管の第２部分１６Ｂに蒸気を送
るための出口部１８とを有する弁箱１２を含んで
いる。逆止め弁の検査と修理のために除去可能な
弁蓋２２は、出入口２３を覆つて弁箱１２の上部
にボルト締めされている。弁座２０は入口部１４
に隣接した弁箱の一部の周りに円周方向に配設さ
れている。軸部２６の周りに回動可能に連結され
た閉止部材としての弁体２４は、弁座に着座する
ように位置付けることができる。軸部に対する弁
体の連結は、第１の端部３６でねじ込ボルト３８
を用いて弁体２４に固着された腕部３４によつて
行われている。腕部３４の第２の端部４０は、軸
受４４を間に介在して軸部２６の周りに回動可能
に連結されている。

通常の動作中では、第２図に示されているよう
に、サーボモータ４６は、空気圧または流体圧に
より作動して、操作ピストン４８とロツド４９と
を伸長位置に維持する。ロツド４９は、第１図の
仮想線で示されているように弁座２０から離れて
開弁位置５０に弁体２４を回動させるために腕部
３４に連結されている。タービン制御系からター
ビン運転停止に関係したトリツプ信号を受ける
と、サーボモータ４６内の流体圧は放出弁（図示
せず）を通じて解放され、ばね５２は操作ピスト
ン４８を引き込ませ、その結果弁体２４は蒸気の
逆流による流力を受けることになる。その逆流蒸
気により弁体２４は弁座２０に当接する開弁位置
５０′につく。通常のタービン運転に戻つたとき
には、タービン制御系はサーボモータ４６に再び
流体圧を与え、操作ピストン４８はばね５２の閉
止力に打ち勝ち、その結果弁体２４は開止位置５
０に回動する。

上述の逆止め弁１０は、第３図および第４図に
示された監視装置６０により容易に検知しうる幾
つかの態様の欠陥を受け易い。それらの欠陥とし
ては、トリツプ信号に反応する操作ピストン４８
の破損、操作ピストン４８と腕部３４との間のリ
ンク機構の動作不良、軸部２６の周りの腕部３４
の回動を邪魔する軸受表面の腐食または摩損、お
よび弁体２４を腕部３４に固着するねじ込ボルト
３８がゆるみ、その結果弁体２４が弁座２０と合
致しなかつたり腕部３４から完全に外れたりする
ことを含む。

第３図には、高温、高圧流体の入つた容器６４
内で、閉止部材としての並進部材６２の変位を外
部から監視するための新規な監視装置６０が単純
化した形態で示されている。容器６４は、内面６
６と、外面６８と、ねじ穴７０とを有する壁６５
を含んでおり、ねじ穴７０は壁６５を貫通するセ
ンサ取付部７２を受け入れるように位置決めされ
ている。加圧流体を収容するのに適した第１およ
び第２の管７４，７６はセンサ取付部７２を貫通
し容器６４の中に延びた第１の端部７８，８０を
有している。

センサ取付部７２は、第１および第２の圧縮性
容器である第１および第２のベローズ８６，８８
を支持するとともにその動きを僅かに案内するた
めの第１および第２のスロツト８２，８４を含ん
でいる。第１のベローズ８６は下端部９０で第１
の管７４の第１の端部７８と連結されている。第
２のベローズ８８は下端部９２で第２の管７６の
第１の端部８０と連結されている。各管７４，７
６は第２の端部９６，９８で検知装置としての差
圧検知器１００に連結されている。第１および第
２の管７４，７６と第１および第２のベローズ８
６，８８との間の接続部、並びに第１および第２
の管７４，７６と差圧検知器１００との間の接続
部はシールされており、また管およびベローズは
それぞれ作動油のような比較的に非圧縮性の流体
で満たされている。

第１のベローズ８６の第１の部分９４は挟まれ
た板ばね１０４の第１の端部１０２から圧縮力を
受けるように位置している。板ばね１０４の第２
の端部１０８は並進部材６２と接触している。板
ばね１０４は、センサ取付部７２から延びた腕部
１０６によつて枢支されているので、並進部材６
２の動きにより板ばね１０４は圧縮され、板ばね
１０４の第１の端部１０２は第１のベローズ８６
の第１の部分９４に力を及ぼす。

この発明の好ましい形態においては、差圧検知
器１００は、各管７４，７６と流体連通した差圧
ゲージからなつており、二つのベローズ８６，８
８の各々に入つた非圧縮性流体間の差圧に対応し
た信号を出す。処理装置であるマイクロコンピユ
ータ１１２は信号線１１４を通じて差圧を監視す
る。

並進部材６２の変位を監視するための監視装置
６０は次に述べる方法で動作する。板ばね１０４
からの圧縮力が第１のベローズ８６の第１の部分
９４に及ばない位置に、並進部材６２が位置して
いるときには、各ベローズ８６，８８に入つた非
圧縮性の流体の圧力は容器６４内の高温、高圧流
体と実質的に等しい。この等しい状態において
は、差圧検知器１００は第１のベローズと第２の
ベローズとの間に圧力変動がないということを示
す信号をマイクロコンピユータ１１２に与える。
一般的には、容器内の流体の圧力あるいは温度の
変化は第１のベローズと第２のベローズとの間の
顕著な圧力変動の原因にはならない。

並進部分６２が下方に動くと（第３図の場合）、
板ばね１０４は、圧縮され、第１のベローズ８６
の第１の部分９４に対して力を及ぼす。この不釣
り合いの状態では、第１のベローズ８６内の非圧
縮性の流体の圧力は増大し、差圧検知器１００は
二つのベローズ間の圧力変動に比例した信号をマ
イクロコンピユータ１１２に与える。その信号
は、また並進部材６２の変位に直接比例してい
る。

この発明の他の形態においては、第４図および
第５図に示されているように、差圧検知器１００
は流量計１１８によつて置換されており、第１の
ベローズ８６の第１の部分９４はロツド１１９を
有する並進部材６２に強固に連結されている。並
進部材６２が第４図に示されたように伸長してい
ない状態で静止しているときには、第１のベロー
ズ８６は拡張した状態にあり、また第２のベロー
ズ８８は圧縮された状態にあり、第１のベローズ
８６と第２のベローズ８８との間の流体圧力は等
しい。並進部材６２が下方（第４図および第５図
の場合）に第５図に示されたように伸長して位置
しているときには、第１のベローズ８６内の流体
圧力は第２のベローズ８８内の流体圧力よりも大
きくなり、第１のベローズ８６と第２のベローズ
８８との間の圧力が再び等しい状態に達するまで
は、非圧縮性流体は第１の管７４から流量計１１
８を通つて第２の管７６に流れる。並進部材６２
の下方変位に対応したこの再度の等しい状態で
は、第１のベローズ８６は圧縮された状態にあ
り、第２のベローズ８８は拡張した状態にある。

並進部材６２の変位は第１の管７４と第２の管
７６との間を移動する非圧縮性流体の体積流量に
基づいて流量計１１８によつて監視される。流量
計１１８からの信号は並進部材６２が移動する速
度に直接比例し、どのようなときでも、流量計を
通つて移動した正味の流体体積は並進部材が移動
する距離の関数である。マイクロコンピユータ１
１２は、流量計信号線１１２を通じてその流れを
連続的に監視し、流体移動の関数として並進部材
６２の相対変位を計算する。

第６図は第３図の装置を差圧検知器１００を用
いて逆止め弁の弁体２４の動作状態を測定するた
めの弁監視装置１２０に適用した例を示してい
る。第１図および第３図に示された符号と一致す
る第６図の符号は上述した構成部品と同様のもの
を示している。センサ取付部７２は弁蓋２２を貫
通しており、板ばね１０４の上部には第３図に示
すベローズ装置２００が位置している。板ばね１
０４は第３図において一般的に並進部材６２と同
一機能を有する弁体２４に接続されており、第３
図に示す第１のベローズ８６の第１の部分９４に
弁体２４の変位に比例した圧縮力を与える。差圧
検知器１００はマイクロコンピユータ１１２に第
１の管７４と第２の管７６との間の差圧信号を与
えるが、その詳細は第３図で述べられたのと同様
である。さらに、位置指示装置である位置変換器
１２４は、操作ピストン４８の動きを監視して、
第２の信号線１２６を介してピストンロツド４９
が移動したかどうかを教える信号をマイクロコン
ピユータ１１２に与える。

マイクロコンピユータ１１２はタービン制御装
置１２８からサーボモータ放出弁（図示せず）に
送られたトリツプ信号を第３の信号線１３０を通
じて監視する。タービン制御装置の命令により、
サーボモータ４６の液圧は減少して逆止め弁は開
くが、その命令は第４の信号線１３２を通じてマ
イクロコンピユータ１１２によつて監視される。
第３の信号線１３０と第４の信号線１３２とを通
じて監視される情報は、制御室の命令と、差圧検
知器１００によつて与えられる信号および位置変
換器１２４号によつて与えられる信号とに常に相
互に間係している。制御室の運転員は、タービン
制御装置１２８から制御線１３４を通じて命令信
号を送り、制御室表示装置１３８に逆止め弁１０
の動作状況を第５の信号線１３６を通じて示すよ
うにマイクロコンピユータ１１２に指図するよう
にしてもよい。

一例として、弁監視装置１２０は次の方法で逆
止め弁１０の操作状態を示す。ある信号がタービ
ン制御装置１２８から制御線１３４を通じてマイ
クロコンピユータ１１２に送られると、マイクロ
コンピユータ１１２は第２の信号線１２６を通じ
て位置変換器１２４から与えられた信号に基づい
て操作ピストン４８の位置を決定する。第３の信
号線１３０と第４の信号線１３２とを通じて与え
られた情報に基づいて、マイクロコンピユータ１
１２は、サーボモータ４６の液圧に関する最新制
御命令を決定した後、操作ピストン４８および逆
止め弁の弁体の位置と、制御室からの命令とを相
互に関係させる。オンライン試験は、逆止め弁１
０を閉じる信号を送り、放出弁を通じて操作ピス
トン４８から作動流体を放出することによつて行
われる。そし、弁体２４が、差圧検知器１００に
より示されるように、約20％閉じると（蒸気の流
れは弁体がさらに閉じないようにする）、その後
弁体の動作は確認される。

弁監視装置１２０は、また操作ピストン４８と
弁体２４との間の機械的リンク機構の動作状態を
示す。監視装置６０は、第１の管７４と第２の管
７６との間の差圧を示す信号を第１の信号線１１
４を介してマイクロコンピユータ１１２に与え
る。マイクロコンピユータ１１２のメモリには、
弁体２４が十分に開いた位置にあるとき、または
十分に閉弁した位置にあるときに対応する予想信
号値が格納されている。リンク機構が正しく機能
しているということを示す肯定的な相互関係は、
操作ピストン４８が十分に伸長したときに弁体２
４が開弁位置５０にあるかどうかで与えられる。
肯定的な相互関係は、また操作ピストン４８が引
つ込んだときに弁体２４は閉弁位置５０′にあれ
ば表示される。さもなければ、弁監視装置１２０
は、腕部３４が自由に回動しなかつたり、弁体２
４が腕部３４に正しく固着されていないことを示
す否定的な相互関係を示す。

特定の実施例として図示はしないが、第６図の
装置において、第３図の閉弁部材監視装置の代わ
りに第４図の閉弁部材監視装置を用いることがで
きるのは明白である。

ここに記載された実施例よりも他の多くの実施
例で、この新規な弁監視装置１２０が広く適用す
ることができるということは当業者には理解され
るであろう。また、ここに示された構造、構成要
素そして装置における多くの変更態様がこの発明
の実施のときになされること、およびこの発明の
精神と範囲から逸脱することなく他の可動の構成
要素の変位を監視する発明に適合できることに対
しては当業者には明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は逆止め弁の側断面図、第２図は第１図
の逆止め弁の平断面図、第３図は高温高圧流体の
入つた容器内の並進部材の変位を監視するための
新規な装置の簡略断面図、第４図と第５図は並進
部材の変位を監視するための発明の別の形態を示
す断面図、第６図は第１図と第２図とで示された
逆止め弁の動作状態を監視するこの発明の好まし
い実施例を示す図である。 １０…弁、１２…弁箱、２４…弁体（閉止部
材）、３４…腕部、４０…第２の端部、４６…サ
ーボモータ、５０…開弁位置、５０′…閉弁位置、
６０…監視装置、８６…第１のベローズ（第１の
圧縮性容器）、８８…第２のベローズ（第２の圧
縮性容器）、１００…差圧検知器（検知装置）、１
１２…マイクロコンピユータ（処理装置）、１２
４…位置変換器（位置指示装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 閉止部材を動力により助成して開弁位置と閉
   弁位置との間で作動させるために、サーボモータ
   を前記閉止部材に接続する作動構造を備えた弁内
   の前記閉止部材の移動を監視する装置において、
   圧力流体を収容するようになつている第１の圧縮
   性容器が、前記閉止部材の移動によつて圧縮され
   るような位置で、前記弁の弁箱内に配置されると
   ともに、圧力流体を収納するようになつている第
   ２の圧縮性容器が、前記第１の圧縮性容器と同様
   に前記弁箱内の圧力にさらされるように、弁箱内
   に配置されていること、検知装置が、前記第１の
   容器に対して作用する前記閉止部材の移動によつ
   て生じるような前記第１の容器および前記第２の
   容器内の流体間の平衡状態の変化を検知するよう
   に、前記第１の容器および第２の容器と流体連通
   して設けられていること、位置指示装置が、サー
   ボモータ位置を示す信号を発生するために設けら
   れていること、並びに処理装置が、実際の閉止部
   材位置をサーボモータ位置と相関させて、前記サ
   ーボモータが前記閉止部材を前記開弁位置と前記
   閉弁位置との間に効果的に移動させるかどうかを
   決定すべく、前記検知装置および前記位置指示装
   置からの信号を受け取るように接続され配設され
   ていること、を特徴とする閉止部材監視装置。