JPS58202308A - 制御装置 - Google Patents

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】 発明の背景 本発明は制御システムに関するものであり、特に可変速
度の蒸気タービンの速度を制御する制御システムに関す
るものである。

可変速度蒸気タービンは普通、帰還ループを使うことに
より、蒸気タービンの軸速度が命令された速度の近似値
になるように制御する。このような制御システムの１つ
のエレメントには速度信号発生器が含まれており、これ
は命令された速度と比較するための信号を発生する。

信頼度を上げるため、独立した速度帰還信号発生のため
に２つ以上の独立したチャンネルを設けてもよい。

ディジタル速度信号発生器では、速度を測定しなければ
ならない軸に結合された歯車を使うめが普通であった。

この歯車はセンサーの近くを歯が通過するときに電気信
号を発生する。その結果として得られるパルス情報はま
ず周波数電圧変換器によってアナログ電圧に変換され、
次いでアナログ・ディジタル変換される。この手法は構
成が複雑になり、分解能が変換器によって制限されると
いう欠点がある。更に、このようなシステムぐは較正が
必要になる。

各々タービンを制御する制御信号を供給することの出来
る冗長な制御器を用いることにより、タービン制御の信
頼度を向上してきた。このような冗長な制御器を使用す
る際の問題は制御器の故障を検出して、故障していない
制御器に制御を移すことである。従来使用していた手法
においては、同一の入力を受ける３つ以上の制御器を用
い、多数決原理で使用すべき制御器を選択するハードウ
ェアまたはソフトウェア番システムを追加している。そ
のかわりに、複数の制御器の出力を組み合わせて、それ
らのうちの１つの障害により出力が＆制御範囲外になっ
てしまうような障害は無視するようにすることもできる
。

−２つ以上の制御器を使って並列に動作させて対応する
信号を発生させそのうち１つだけを使用する場合、使用
状態の制御器で障害が検出されたとき、それまで不使用
状態にあった制御器に制御が移される。時間とともに、
不使用状態にあった制御器の出力は、少しドリフトする
ため、使用状態と不使用状態の＃Ａ御低信号ほぼ同一の
人力から作っているにも拘わらず違ってくる。このよう
な状況下で制御信号の切換えを行なうと、蒸気タービン
に加わる制御信号にバンプや不連続が生じる。このよう
な不連続によって蒸気タービンの加速に悠速な脈動が生
じ、その結果速度変化を生じ、これは帰還速度信号を使
って回復するのに一定の時間を要することがある。

１１列ｌ旺ζ１１ したがって、従来技術の欠点を解消するようむ軸速度セ
ンサー用の制御システムを提供することが本発明の１つ
の目的である。

更に２つの制御器を含み、その各々がへカ信号に対する
応答を他方の応答と比較することによりそれら制御器が
両方とも良好が否かを判定するような制御システムを提
供することも本発明の１つの目的である。この比較によ
り制御器の１つが不良であるとわかった場合は、システ
ム数理モデルを使うことにより、どの制御器が不良であ
るかを判定し、障害のある制御器を不使用状態にし、障
害のない制御器を使用状態にする。

本発明のこの一面によれば、弁の位置によって制御し得
る速度で回転する軸を有する装置を制御するための制御
信号を発生するように働く制御システムが提供され、該
弁は制御信号に応動し、制御システムは第１および第２
の制御器を含み、装置は速度指令信号、速度に応じた速
度帰還信号、弁の位置に応じた弁帰還信号を発生する手
段を含んでおり、更に各制御器には、速度指令と速度帰
還信号との差に比例した速度誤差信号を発生する手段、
速度誤差に応じて弁指令信号を発生するように働く弁指
令発生器、弁指令信号と弁帰還信号との差に応じて制御
信号を発生する手段、速度帰還信号、速喰誤差信号、弁
指令信号、弁帰還信号および弁駆動信号の少なくともい
くつかを受信する比較回路、第１および第２の制御器の
各々の速度帰還信号、速度誤差信号、弁指令信号、弁帰
還信号および弁駆動信号の少なくともいくつかを他方の
制御器内の比較回路に伝える手段が含まれ、第１および
第２の制御器の各々にある比較回路はそれ自身の制御器
からの入力と他方の制御器からの入力との差を検出して
、その差がその制御器が不良であることを示していると
判定したときはこの事実を表示する片方不良信号を発生
し、そして更に各制御器には、制御器の入力および出力
の少なくともいくつかに応答して制御器の入力に対する
正しい応答を予測し、その制御器がその入力と矛盾する
出力を発生したとき制御器不良信号を発生するシステム
数理モデルが含まれる。

また本発明の別の面として、本発明の１つの目的はター
ビンの制御を１つの制御器から別の１つの制御器に切り
換える装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的として、送出する！Ｉｌ制御信
号にバンプや不連続を起さずにタービン制御の切換えを
行なう装置を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的として、これまで不使用の
制御器の初期設定を命することにより、これまで使用し
ている制御信号からこれまで不使用の制御信号への切り
換え゛に先立って、これまで使用している制御器から送
出されていた制御信号に極めて近い信号を発生させる弁
制御選択器を提供することである。

本発明のこの一面によれば、第１の制御器からの第１の
υ制御信号を速度制御用の機器に印加し、そして第２の
制御器からの第２の制御信号に切り換えて速度制御用の
°機器に与えて、切り換え時の不連続を最小限にする装
置が提供され、この装置は、第１および第２の制御信号
を受信する制御選択器、第１および第２の制御信号のう
ち使用しない＄１１１１１信号を制御用の機器に類似し
た特性を有する負荷で終端するように働く終端装置、制
御選択器内にあって第１および第２の制、御信号のうち
使用するものを制御用の機器に印加し、第１および第２
の制御信号の使用しないものを負荷に印加する手段、不
使用の制御信号を所定時間遅延させることにより遅延制
御信号を発生する手段、使用している制御信号を供給し
ている制御器に障害が検出されたとき使用している制御
信号の代りに遅延制御信号を用いるように切り換える手
段、これまで使用していない制御信号を発生していた制
御器を初期設定して、その制御器がこれまで使用してい
た制御器からのこれまで良好であった制御信号に極めて
近い制御信号を発生するようにさせる手段、ならびにこ
れまで使用していた制御信号を終端装置に切り換え、こ
れまで使用していない制御信号を速度制御用の機器に切
り換えるための手段を含んでいる。

更に、本発明の別の面として、本発明の史に１つの目的
は従来技術の欠点を解消したディジタル軸速度センサー
を提供することである。

本発明の別の１つの目的として適当な分解能で広いダイ
ナミック・レンジを有する軸速度セン）Ｉ−を提供する
ことである。

本発明の更に別の１つの目的として軸速度の前の測定結
果に応じてりＯツク・パルスの計数に可変計数時間を使
用する軸速度センサーを提供層ることである。

本発明のこの別の面によれば１．軸の可変速庭に応じた
信号を発生する軸速度信号発生器が提供され、この軸速
度信号発生器は、速度に応じた可変周波数を有する交流
信号のサイクルを発生する手段、はぼ一定の周波数のク
ロック・パルスを発生するように働くクロック、サイク
ルおよびクロック・パルスの内の一方の相次ぐ所定の数
に応答し【それらのうちの他方を計数し、その計数値を
蓄積するアキュムレータ手段、所定の値を超える速度に
応答してほぼ一定の周波数から第２の異なるほぼ一定の
周波数に切り換える手段、ならびに前記計数値と前記所
定の数に応答して速度を計算する手段を含んでいる。

本発明の１つの特徴によれば、軸、の可変速度に応じた
信号を供給する軸速度信号発生器が提供され、この軸速
度信号発生器には、軸速度に比例した第１の周波数を有
する１つ以上の交流信号を発生するように働く１つ以上
の速度ピックアップ、少なくとも第２の一゛定周波数お
よび第１の周波数より高い第３の一定周波数を選択的に
発生するり【゛１ツク、所定期間の間に生じる第２の周
波数のサイクルを計数して、前の期間に測定した速度が
所定値より小さくなったときに計数値を発生し、更に前
の期間に測定した速度が所定値以上になったときに所定
期間の間における第２の周波数のサイクルを計数する手
段、前の期間に測定した速度に応じて所定期間を変更す
る手段、ならびにムＩ数手段に応答して速度計算を行な
う計算手段が含まれている。

本発明の上記ならびに他の目的、特徴、利＋、、＜は図
面と以下の説明により明らかとなる。なお類似の参照番
号は同一の素子を表わす。

ましい　　　の　　な　明 第１図に可変速度蒸気タービン１２の速度を制御するた
めの制御システムを示してあり、全体を１０で表わしで
ある。蒸気タービンは、１ｉＩＩｊ御可能な速度および
／または圧力で駆動軸１４にトルクを与えるのに適した
通常の産業用または船舶用のタービンであればよい。蒸
気タービンは弁１８および蒸気管２０を介して、通常の
蒸気源１６で発生される蒸気によって駆動される。弁１
８は蒸気タービン１２に組み込まれる２、が普通である
が、第１図ではわかりやすいように分けて示しＣある。

蒸気タービン１２からの排出蒸気は排気管２２を介して
通常の復水器に送られる。蒸気源１６．弁１８、蒸気タ
ービン１２および復水器２４は通常の機器であり、それ
ら自体は本発明の新規性のある部分ではないので、それ
らについての詳細な説明は省略する。

全体を２６として示した速度信号発生器には、駆動軸１
４の速度を表わす冗長なディジタル信号を発生するため
の冗長な部品が含まれている。延長部分または補助軸２
８は駆動軸１４の速度に比例した速度で回転し、速度セ
ンサー２９を動作させる。速度センサー２９はたとえば
磁気的、容量性、誘導性、光学的または機械的な公知の
任意の型のものでよい。実施例では、速度センサー２９
は周囲に所定数の歯３２が等間隔で設けられた歯車３０
を含み、この歯車３０は複数の速度ピックアップ３４の
近傍で補助軸２８によって回転させられる。任意の数の
速度ピックアップを使用できるが、図示した実施例では
歯車３０の近傍に４つの速度ビックア・長プ３４が保持
されており、その各々は歯３２の各々が通過する度毎に
出力信号を発生する。複数の速度ピックアップ３４は相
互に独立しており、その１つが故障しても他のいずれに
も障害が及ぶことはない。このようして、４つの速度ピ
ックアップ３４は４つの独立した速度信号を発生し、こ
れらの速度信号は導線３６．３８゜４０および４２を介
して一次速度コンピュータ４４および二次速度コンピュ
ータ４６に送られる。

−次および二次の速度コンピュータ４４および４６はそ
れぞれ独立に４つの速度信号を試験し、故障した速度ピ
ックアップ３４からの速度信号を除去し、ディジタル速
度帰還信号を計算し、これらのディジタル速度信号を導
線４゛８および５０により一次および二次の制御器５２
および５４にそれぞれ与える。更に、−次および二次の
速度コンピュータ４４および４６はセンサー・ステータ
ス・データを発生し、これは導線５６および５８により
制御ディスプレイ・パネル６０に与えられる。

このセンサー・ステータス信号は制御ディスプレイ・パ
ネル６０上に表示を発生することにより速度ピックアッ
プ３４の故障についてオペレータに知らせ、また希望に
よっては故障した特定の要素を識別表示する。

速度指令発生器６２は速度指令信号を発生し、これは−
次および二次の制御器５２および５４の指令入力に並列
に与えられる。速度指令発生器６２は駆動軸１４の望ま
しい速度についての情報を含むディジタル信号を発生す
る。速度指令発生器６２は都合の好い任意の型のもので
よく、たとえば手動制御器、プログラミングされたディ
ジタル制御器、または信号を蒸気タービンによって駆動
されているプロセスから得るものにしてもよい。

−数制御器５２および二次制御器５４はそれぞれ導線６
４および６６を介して別個の弁作動器帰還信号をも受け
る。これらの信号は以下に述べるｈ法で発生される。−
数制御器５２および二次制御器５４は各々その入力に応
答して制御出力信号を発生する。これらの出力信号はそ
れぞれ導線６８および７０を介して弁制御選択器７２に
供給される。−数制御器５２および二次制御器５４はス
テータス・バス７４によって相互接続され、これによっ
て各制御器はその内部の状態を他方の制御器に知らせ続
けることができる。

一次制御器５２とこれに信号を送る回路に障害がない正
常な状況下では、−次制御器５２が弁制御選択器７２に
よって制御源として選択される。

−次制御器５２またはこれに信号を送る回路に障害が発
生した場合には、この情報はステータス・バス７４によ
り二次制御器５４に送られ、−次制御器５２から二次制
御器５４に制御を移すブ［］廿スが開始される。このス
テータス情報は導線７６および７８により制御ディスプ
レイ・パネル６゜と弁制御選択器７２の両方にも伝えら
れる。弁制御選択器７２はその入力のうち制御論理が正
しい人。力であると表示している入力を導線８ｏを介し
て弁作動器８２に与える。弁制御選択器７２の他の入力
は導線８４で終端装Ｗ１８６に与えられる。

抵抗素子として図示しである終端装置８６は、弁制御選
択器７２に対して弁作動器が与えるのと同じ特性を与え
るように選択されている。すなわち、弁作動器８２がほ
ぼ純抵抗負荷である場合には、終端装置８６は図示の如
く純抵抗でよい。また、弁作動器８２が実質的にリアク
タンス成分を含んでいる場合には、終端装置８６はそれ
に対応するりアクタンス成分を持つように選択される。

弁作動器８２は点線８８で表わした機械出力を供給し、
これは導線８０の信号に応じて比例的に弁１８を開閉す
るように働く。更に弁作動器８２には、導線６４および
６６に２つの独立して発生された弁作動器帰還信号を発
生するように働く部品群（第１図には図示していない）
が含まれている。この２つの信号は各々弁１８を開放す
る量を表わしている。弁状態情報を制御ディスプレイ・
パネル６０に送出するように導線９４を設けるようにす
ることもできる。

理想的なシステムでは、単に弁１８を所定量だけ開放す
るだけで蒸気タービン１２を所定速度に制御できる。こ
のような場合には、速度信号発生器２６は必要としない
。しかし、実際のシステムにおいては、入力、内部およ
び外部の変数、たとえば圧力、温度、蒸気の水含有曇と
分子量、負荷特性の変化、ベアリングや弁の摩耗、ター
ビンの先端すきまの変化、スケールや腐食の堆積等によ
り、短期および長期の両者に対して弁のイ装置と速度と
の関係が変ってしまう。したがって蒸気タービン１２の
速度を適切に制御するためには、弁作動器８２から一次
および二次の制御器５２および５４に至る弁作動器帰還
信号から成る内部帰還ループを、速度信号発生器２６が
発生する速痩帰運信号から成る外部帰還ループで補わな
ければならない。

一次および二次の速度コンピュータ４４および４６では
、障害の起きている速度ピックアップを検出するために
任意の都合の良い手法、たとえば２アウト・オブ３．２
アウト・オブ４等の多数決を使うことができる。実施例
においては、導線３６．３８．４０および４２の各々の
速度信号は個々のピックアップに障害がある゛か監視さ
れている。

速度ビックア、ツブ３４の瞬間的な障害は許１ことがで
きるが、多数の連続した障害は許すことができない。し
たがって実施例においては、−水速ｍコンピュータ４４
または二次速度コンピュータ４６がその出力を使用して
いる速度ピックアップに障害が生じたとき、このような
障害が起きたピックアップに対して計数が開始され、相
次ぐ誤りのある出力の数を判定する。誤りのあるピック
アップ出力が予定の数Ｎまで計数されると、−次および
二次の速度コンピュータ４４および４６は独立に障害を
起こしたピックアップを不作動状態に切り換える。

一次および二次の速度コンピュータ４４および４６は欠
陥があると判定されたピックアップの出力の監視を続け
て、一時的な障害が自然になくなったか否かを検知する
。この継続的な監視によっＵＭ個の良好な出力が連続し
て生起したことを検出した場合には、その障害を起こし
たピックアップは良好であると考えられ、再び速度信号
を供給するために用いられる。

好ましい実施例では、関連した速度センサーの出力が所
定の状態にある間、水晶制御のりＯツク光ｆｉｌ器で発
生される高周波パルスの数を計数することにより速度検
知が行なわれる。第２Ａ図にりロック発振器の出力が示
してあり、多数の幅の狭いりロック・パルスが発生する
。第２Ｂ図は迷電ピックアップ３４のうちの１つからの
方形波出力を示している。ピックアップ信号の所定の状
態が第２Ｂ図の波形の上の垂直線で示すように２つの連
続したサイクルの立上りの縁であると定めた場合には、
第２Ｃ図に示すように速度信号の１サイクルの間第２Ａ
図のパルスが計数される。勿論、タービン速度は１サイ
クルの間に計数されたパルス数に逆比例する。すなわち
、タービン速度が、１−昇するにつれて、それに応じて
１サイクルの時間は短縮されるので、そのサイクル中に
生じるり［１ツク・パルスの数もそれに応じて減少する
。

上記のシステムは所要ダイナミック・レンジが比較的狭
い速度測定システムに対しては充分なものである。しか
し産業用の可変速度蒸気タービンｒ　ハ、タービン速度
を１　ｒｌ）−から２０，０００ｒｐ−まで制御するた
めの速度制御システムが必要になることがある。最高速
度のとぎのセン号−出力の１サイクル中に明確な計数値
が得られるように充分高くしたクロック周波数は、最低
の速度を測定するためには明らかに問題外になる。たと
えば、第２Ｄ図は第２Ｂ図に示した周波数に比べて４倍
高い周波数の速度センサー出力を示している。この場合
、クロック周波数を同一とし、相次ぐ立上りの縁をゲー
ト点として使ったとき、第２Ｅ図に示すように第２Ｂ図
に比べて１７４のりロック・パルスだけが計数される。

速度の上昇により計数されるパルス数が減少するにつれ
て、速度を決定ぐきる分解能がかなり低下することは、
当業者には明らかであろう。

非常に広いダイナミック・レンジにわたってかなりの分
解能を維持するため２つの方法を使用できることを発明
者は見出した。これらの内の１つの方法においては、ク
ロック周波数を、測定する速度の関数として変化させる
。すなわち、低速では低いクロック周波数を使い、高速
では１つ以上の高いクロック周波数を使うようにする。

選択するクロック周波数はその前の速度測定に基づいて
決定することができる。速度分解能を改善する第２の方
法はクロック・パルスを計数覆る速度サイクルの数を変
えるものである。たとえば第２１）図において、速度信
号の申−サイクルの間だけクロック・パルスを計数する
かわりに、たとえば速度信号の４サイクルの間クロック
・パルスを品１数すれば、第２Ｂ図のずっと遅い速度信
号の場合とほぼ同数のパルスが計数される。

次に第３図には速度コンピュータの１実施例が示されて
いる。この図では一水速度］ンビュータ４４であるもの
とする。二次速度コンビコータ４６（第１図）は−水速
度コンピュータ４４と同一であり、したがって詳細は述
べない。

導線３６の速度パルスが一次速度コンビ」−タ４４のア
キュムレータ９６に与えられる。同様に、導線３８．４
０および４２の速度パルスがアキ」ムレータ９８．１０
０および１０２にそれぞれ！ノえられる。アキュムレー
タ９６　、９　Ｂ　、　１００　Ｊ５よび１０２は同一
であるので、アキコムレータ１０２だけを詳細に図示し
てあり、以後これについて説明する。

導線４２の速度パルスがプログラマブル・デイバイダ１
０４に与えられる。プログラマブル・ディバイダー１０
４はＣＰＵ１０６の出力により制御されて、導線１０８
を介してカウンタ１１０にゲート出力を与える。クロッ
ク１１２は導線１１４を介してカウンタ１１０のりＯツ
ク入力ＧＫにクロック・パルスを与える。ＣＰＵ１０６
から導線１１６を介してプログラマブル・デイバイダ１
０４に与えられる信号はプログラマブル・デイバイダ１
０４の分局比を制御して、導［１４２の速度信号のサイ
クルの数を制御する。そのサイクルの間はプログラマブ
ル・デイバイダ１０４がカウンタ１１０にクロック・パ
ルスの計数を許す。導線１１６の分局比はこれから説明
するように速度が上昇すると大きくなる。

アキュムレータ９６，９８，１００および１０２−はそ
れぞれ各計数サイクルを終了して、計数値がその各々の
カウンタに得られる。対応する速度ピックアップおよび
アキュムレータ内の回路が正しく動作していれば、これ
らの計数値の各々はほぼ同−になる筈である。累算され
た計数値は比較器−選択器１１８に与えられて、計数値
のうちの１つ以上が他のものから実質的に異なっている
が否かを決定する。実質的に異なっていると決定された
計数値は比較器−選択器１１８内で除去され、残りのす
べての計数値は導線１２０を介しＣ平均化回路１２２に
送られる。

速度パルスと回転速度（ｒｌ）ｌ）との間に任意の関係
を設定できるが、説明の便宜上、歯車３０には正確に６
０個の歯が設けられていると仮定する。

したがって軸１４が゛１回転すると、速度仏間の６０サ
イクルが発生する。このようにして、導線３６に発生さ
れる毎秒サイクル数は「ｐ一単位で表わした軸速度に等
しい。このように単純化づると、次のようになる。

ここで　ｆｃ　　　＝クロック周波数（Ｈｚ　）Ｎ　　
＝速度サイクルの数 計数値＝Ｎサイクルの間に計数されるクロック・パルス 平均化回路１２２は上式の分子を計数値で割る計算を行
なってｒｐ一単位の速度を求める。この計算を行なうた
め、平均化回路１２２はｃｐｕｉ。

６からの導線１２４を介してクロック周波数ｆｃおよび
使用中の速度サイクル数Ｎを表わす信号を受は取る。平
均化回路１２２は正しく動作しているすべての速度ピッ
クアップからのこのように計算した速度の平均を求め、
この平均速度信号を導線４８を介して一次制御器５２に
与える。ＣＰＵ　１０６をこの測定した速度に対して更
新することによりＣＰＵ１０６がクロック１１２とアキ
ュムレータ９６．９８．１００および１０２内のプログ
ラマブル・ディバイダを制御できるようにするため、デ
ィジタル速度帰還信号が導線１２６を介しＵＣＰＬＪ１
０６に与えられる。

導線１２８を介して試験信号がアキュムレータ１０２内
のプログラマブル・ディバイ’ｙ１０４ならびにアキュ
ムレータ９６．９８．および１００のプログラマブル・
ディバイダに与えられる。この試験信号は導線３６乃至
４２の速度パルスのがわりをして、速度ピックアップに
現われた障害が本当に速度ピックアップによるものが、
あるいはそれより後にある構成品によるものかを決定η
る。

この試験信号は速度パルスの予想周波数範囲内のいずれ
かの公称周波数となるように選択される。

好ましい実施例では、導線１２８の試験信号は約２ＫＨ
ｚである。

試験信号の使用中は、カウンタ１１０ならびに他のアキ
ュムレータ内の相当する回路はり［］ツク１１２により
直接制御される。試験信号が各アキュムレータに与えら
れると、比較器−選択器１１８はこの試験信号を受は取
って障害個所を決定ｑる。

次に第４図において、クロック１１２にはり１１ツク発
信器１３０が含まれている。このり【１ツク発信器１３
０は高周波たとえば１．８４３２Ｍ１１２で動作する水
晶制御発信器にすることが望ましい。第１のディバイダ
１３２は上記周波数をがなり大きな分局比たとえば３２
で分周することにより５７．６ＫＨｚのクロック周波数
を発生し、これがアンド・ゲート１３４の１つの入力に
与えられる。アンド・ゲート１３４の第２の入力はＣＰ
Ｕ１０６からの制御信号−を受信する。第２のディバイ
タ１３６はディバイタ１３２より小さな分局比、たとえ
ば２で発信器の周波数を分周することにより９２１．６
ＫＨｚの周波数を発生し、これがアンド・ゲート１３８
に与えられる。更にもう１つのディバイダ１４０は発信
器の周波数を非常に大きな分局比、たとえば９２１で分
周することにより、たとえば２ＫＨｚの試験周波数を発
生する。この２ＫＨｚの試験周波数はアンド・ゲート１
４２の入力に加えられる。アンド・ゲート１３８および
１４２の第２の入力はＣＰＵ１０６からの制御信号を受
は取る。アンド・ゲート１３４および１３８の出力はオ
ア・ゲート１４４に与えられる。オア・ゲート１４４の
出力のクロック信号は導線１１４を介してアキュムレー
タ（第３図）のクロック入力ＣＫに与えられる。アンド
・ゲート１４２からの２ＫＨｚの試験は導線１２８によ
りアキュムレータ９６．９８．１００および１゜２の各
々の入力に与えられる（第３図）。

次に第１図、第３図および第４図を参照すると、蒸気タ
ービン１２が停止状態から、または（図示しない）外部
電動機で回転し得る５　ｒｐｌ　７’Ｊ至２０ｒｐｍの
低速から始動されたとき、ＣＰＵ　１０６はアンド・ゲ
ート１３４の入力に作動信号を、アンド・ゲート１３８
および１４２の入力に禁１信号を与えるので、導線１１
４を介して送出されるクロック信号は５７．６ＫＨｚで
ある。このような非常に低い速度では、導線１０８の間
隔制御信号はカウンタ１１０を作動して、導線４２の速
度パルスの１サイクルに等しい時間の間、クロック・パ
ルスを計数させる。アキュムレータ９６．９８および１
００内の対応する回路が同じ時間の問、速度パルスを計
数する。

制御器５２または５４がらの指令により蒸気タービンの
速度が上昇すると、ｃｐｕｉｏｅは各測定サイクルの終
了時に測定速度を判定し、それに応じてアンド・ゲート
１３４および１３８のうち適切なものを作動する。主と
して制御されている機器の機械的特性に基づいて任意の
分局ラインを選択できるが、実施例では速度が６４　ｒ
ｌ）−上昇することにＮの値が１だけ増加する。すなわ
ち、１ｒｐｌ乃至６４　ｒｐｍの速度ではＮ＝１であり
、６５ｒｐｌ乃至１２８ｒｐ−の速度ではＮ＝２等であ
る。

軸速度の上昇中は、軸速度が２００　ｒｐ−を超えたと
き、アンド・ゲート１３４の入力が禁止され、アンド・
ゲート１３８の入力が作動されるので、り１］ラック波
数は５７．６ＫＨｚから９２１ＫＨ２に変る。これは上
述の規則のもとで行なわれるが、但しＮ＝４である。こ
れにより、軸速喰の上昇中のこの点で測定の分解能は１
６倍になる。２：）７　ｒｉｌｌでＮは１だけ大きくな
り、軸速度が６４ｒｐｌだけ上昇するごとに更に整数１
だけ大きくなる。これにより、Ｎの間に計数さ・れる最
小パルス数は約１１．５００に固定され、最大パルス数
は１４．４００以下に固定される。速度の減少中は、高
い方のクロック周波数は速度が１００ｒＥｌ−に下がる
まで保持され、その後、低い方のクロック周波数が使用
される。クロック周波数のこのヒステリシスによって、
２つのクロック周′波数の間のジッタにより制御信号が
突然変化するという可続性が防止されるので、動作安定
性が改善される。

アンド・ゲート１４２が作動されることにより、ディバ
イダ１４０の発生した２ＫＨｚの信号が導線１２８に送
出される。その結果、アキ」ムレータ９６．９８，１０
０および１０２を既知の信号で駆動することができ、問
題をピックアップまたはカウンタに局限することが可能
になる。

上記の説明から一次速度コンピュータ４４内の図示した
ハードウェア構成品のすべてが二次速度コンピュータ４
６にもあると考えるべきではない。

実際、好ましい実施例においては、ＣＰ　ＬＪ　１０６
は２つの］ンビュータで共通に使用することができ、制
御器５２および５４ならびに制御ディスプレイ・パネル
６０等のシステム内の他の構成品に対して計算動作を行
なうこともできる。

−次および二次の制御！１５２および５４はそれらの信
号発生源を除けば同一である。したがって、−数制御器
５２についてだけ詳細に説明する。

次に第５図において、速度指令発生器６２からの速度指
令信号が加算器１４６の１つの入力に与えられる。加算
器１４６はその他方の入力に導線４８の速度帰還信号を
受ける。速度指令信号と速度帰還信号との差は速度誤差
信号であり、これは導線１４８により弁指令発生器１５
０および比較回路１５２に伝えられる。弁指令発生器１
５０はその入力の速度誤差信号に応動して導線１５４に
弁指令信号を発生する。この弁指令信号はアンド・ゲー
ト１５６の１つの入力、比較回路１５２の人力、ならび
にステータス・バス７４（したがって二次制御器５４）
に与えられる。−数制御器５２が良好と判定されたとき
は、アンド・ゲート１５６の第２の入力は比較回路１５
２から作動信号を受信する。アンド・ゲート１５６の出
力はオア・ゲート１５８を介して加算器１６０の入力に
与えられる。

導線６４の弁作動器帰還信号は加算器１６０の第２の入
力と比較回路１５２の入力に与えられ。

またステータス・バス７４を介して二次制御器５４に送
られる。

二次制御器５４からの弁指令信号は比較回路１５２に与
えられる他に遅延回路１６２にも与えられる。遅延回路
１６２は二次弁指令を所定時間の間、たとえば−水速度
コンピ１−夕４４（第１図）の２計数期間の間遅延させ
る。この遅延した二次弁指令はアンド・ゲート１６４０
１つの入力に与えられる。−次制御器５２が不良である
と判定されたとき、アンド・ゲート１６４の第２の入力
が比較回路１５２の出力によって作動される。遅延回路
１６２を使用することにより、−次１１．１１１器５２
の障害が起きたとき、導線６８を介して弁制御選択器７
２に与えられる弁駆動信号が所望値ｆ）ｓ　ｔうあまり
ずれないことが保証される。すなわち、障害が起きてア
ンド・ゲート１５６からの一次弁指令信号からアンド・
ゲート１６４からの遅延した二次弁指令信号への切り替
えが行なわれたことを比較回路１５２が知ると直ちに、
アンド・ゲート１６４からの信号は障害が検出されたと
きより２サンプリング期間前に存在した速度入力に応答
する。これにより、弁駆動信号６８が制御からはずれな
いうちに二次制御器５４は確実に制御を受は持ってその
定数の初期設定を開始する。

システム数理モデル１６６は導線６８．６４゜１５４．
１４８および４８から比較回路１５２と同一の入力を受
信する。このような入力に応答して、システム数理モデ
ル１６６はモデル結果を発生する。このモデル結果は、
弁指令発生器１５０とそれに関連する回路が入力に適し
た弁駆動信号を発生しているか否かを判定するものであ
る。比較回路１５２は二次１．制御器５４から対応する
信号を受信する。２つの回路の対応する入力が両方の回
路の正しい動作を表示するときは、導線１６８を介して
両方良好信号がシステム数理モデル１６６に与えられる
。この状況下で、システム数理モデル１６６は導線７６
ａを介して制御ディスプレイ・パネル６０とアンド・ゲ
ート１７０に「低」の信号出力を与え続ける。アンド・
ゲート１７０の入力に与えられた「低」または「０」の
ｆｃｉ号により、このアンド・ゲートは禁止される。導
線７６ａの［低］の信号は制御ディスプレイ・パネル６
０に一次制御器がまだ動作状態にあることを知らせる。

システム数理モデル１６６からの信号はステータス・バ
ス７４の導線を介して二次制御器５４の対応する入力に
与えられる。

−次制御器５２がその入力信号と矛盾する出力信号を送
出している場合には、この事実はシステム数理モデル１
６６と二次制御器５４内の比較回路（図示しない）によ
って検出される。この場合には、システム数理モデル１
６６は「高１または「１」の信号出力を発生し、これに
よりアンド・ゲート１７０の１つの入力を作動づる。更
に、システム数理モデル１６６は導線７６ａを介して制
御ディスプレイ・パネル６０にアラーム信号を与えて、
−次制御器５２が不良であることを表示づる。同時に、
二次制御器５４がまだ働いていれば、その中の対応する
回路がタービン１２を制御するプロセスを引き継ぎ、弁
駆動信号を弁制御選択器７２に与える。

二次制御器５４がその入力と矛盾している制御信号を送
出し始めると、この事実は二次制御器５４内のシステム
数理モデルによって検出され、「高１または「１」の信
爵が一次制御器５２内のアンド・ゲート１７０に与えら
れる。−次制御器５２も障害があると判定された場合に
は、アンド・ゲート１７０の第２の入力の「１」の信号
がアンド・ゲート１７０の両方の入力を作動し、制御デ
ィスプレイ・パネル６０に接続された導線７６６に両方
不良信号を送出する。制御ディスプレイ・パネル６０で
、この事実は可°能な診断ディスプレイでオペレータに
表示される。

一次制御器５２０図示し説明した機能はディスクリート
部品もしくは小規模、中規模、または大規模集積回路で
構成した回路で行なわせることがＴ：キ、またアナログ
機器またはディジタル機器によって行なわせることがで
きる。実施例では、入力信号はディジタルであり、内部
処理はディジタル的に行なわれ、計算や信号発生のいく
つかまたは全部がディジタル・コンピュータを使ってｆ
ｊなわれる。最も好ましい実施例においては、このよう
な機能のいくつかまたは殆んどがマイクＩ’＋　１１．
１セツサによって行なわれる。−次制御器５２．Ｄよび
二次制御器５４はそれぞれ独立したマイク目プロセッサ
を持つことができる。あるいは、それらを相互に組み合
わせて、−次および二次の速度二１ンピュータ４４およ
び４６と任意に組み合わせでもよい。

次に第６図において、弁制御選択器７２は双極双投スイ
ッチ１７２から構成されていることがわカル。コ１７）
　スイッｆ　１７’　２　ハＩＪ　Ｑ１６８　ａ３　ヨ
０’　７　Ｃ）を介して一次および二次の制御器５２お
よび５４から与えられる弁駆動信号をそれぞれ可動素子
１７４および１７６で受ける。スイッチ１７２は、それ
ぞれ−次制御器または二次制御器が不良（ｂａｄ）であ
ることを示す導線７６ａおよび７８ａの信号に応動して
スイッチ・ドライバ１７８によって駆動される。したが
って図示の状態で、−次制御器５２の発生した弁駆動信
号が導線６８を介しＣ弁作動器８２に与えられていて、
−次制御器５２ぐ障害が検出された場合には、導線７６
ａの一次制御器が不良であることを示す信号によりスイ
ッチ・ドライバ１７８は可動素子１７４および１７６の
位置を反転させる。導線７６ａおよび７８ａの一次およ
び二次制御器不良信号は初期設定指令発生器１８０にも
与えられる。この初期設定指令発生器はまた有効および
無効の弁駆動信号をそれぞれ導線１８０および１８４で
受信する。

第１図において、たとえ速度ピックアップ３４のリベて
の素子が同一の速度信号を発生したとしても、その後に
続く部品の長期間のドリフトで導線６８および７０に少
し違った弁駆動信号が生じることがある。再び第６図に
戻って、有効弁駆動信号を補正してこれが一次制御器５
２の不良になる前の弁駆動信号の値に極めて近い値に速
やかになるようにするために、二次制御器５４が制御を
引き継いだ直後に初期設定指令発生器１８０は二次制御
器５４に導線７８ｃを介して信号を送出する。これによ
り、二次制御器５４の弁指令発生器はその内部定数を再
設定して、生じたかも知れないドリフトを補正する。こ
れによって長期間のドリフトに等しい僅かな変化が加算
器１６０に与えられるディジタル弁指令信号に存在する
ことが起きるかも知れないが、この変化は数ミリ秒の甲
−速度サンプリング・サイクルの間続くだけである。

この時間は充分短いので、加算器１６０以降のアナログ
回路や比較的反応の遅い蒸気タービン１２に著しい影響
を与えることはない。

以上、図面により本発明の特定の実施例について説明し
てきたが、本発明はこれら詳細な実施例に限定されるも
のではなく、また請求範囲に従って本発明の範囲や趣旨
を逸脱することなく５呆Ｂが実施例に対して種々の変更
や修正を行ない得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による蒸気タービン制御シス
テムの概略ブロック図、第２Ａ図乃至第２Ｅ図は第１図
の速度信号発生器の説明のための波形図、第３図は第１
図の速度コンピュータのブ【１ツク図、第４図は第３図
のプログラマブル・りＩ］ラック論理回路図、第５図は
第１図の制御器のブ【］７９１図第６図は第１図の弁制
御選択器の概略ブロック図である。 （符号の説明） １４・・・・・・駆動軸、１８・・・・・・弁、２６・
・・・・・速度信号発生器、 ４８・・・・・・ディジタル速度帰還信号導線、５２・
・・・・・−次制御器、５４・・・・・・二次制御器、
６２・・・・・・速度指令発生器、 ７２・・・・・・弁制御選択器、 ７４・・・・・・ステータス・バス、 ８２・・・・・・弁作動器、８６・・・・・・終端装置
、９６．９８，１００．１０２・・・・・・アキュムレ
ータ、１０６・・・・・・ｃｐｕ。 １１０・・・・・・カウンタ、 １２２・・・・・・平均化回路、 １３０・・・・・・クロック発振器、 １３２．１３６，１４０・・・・・・ディバイダ、１３
４．１３８，１５６，１６４・・・・・・アンド・ゲ−
ト、１４６．１６０・・・・・・加算器、１５０・・・
・・・弁指令発生器、 １５２・・・・・・比較回路、 １５８・・・・・・オア・ゲート、１６２・・・・・・
遅延回路、１６６・・・・・・システム数理モデル、１
７２・・・・・・双極双投スイッチ、′１７８・・・・
・・スイッチ・ドライバ、１８０・・・・・・初期設定
指令発生器。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ｉｂ制御信号に応動Ｊる弁の位置によって制御し
   得る速度で回転する軸を有すると共に、速度指令信号、
   速度に応じた速度帰還信号、ならびに弁の位置に応じた
   弁帰還信号を発生するための手段を含む装置を制御Ｊる
   ための制御信号を発生ずるように働く制御システムに於
   Ｃ１第１および第２の制御器を含み、該制御器の各々が
   、速葭指令と速度帰還信号との差に比例した速度誤差信
   号を発生する手段、速度誤差信号に応じて弁指令信号を
   発生するように働く弁指令発生器、弁指令信号と弁帰還
   信号との差に応じて制御信号を発生する手段、速度帰還
   信号、速度誤差信号、弁指令信号、弁帰還信号および弁
   駆動信号のうちの少なくともいくつかを受信づる比較回
   路、各々の制御器にある速度帰還信号、速度誤差信号、
   弁指令信号、弁帰還信号および弁駆動信号のうちの少な
   くともいくつかを他方の制御器内の比較回路に送る手段
   を有し、前記第１および第２の制御器の各々の比較回路
   はそれ自身の制御器からの入力と他方の制御器からの入
   力との差を検出して、誤差がその制御器の不良を示して
   いると判定したときはこの事実を表示する片方不良信号
   を発生し、更に、各々の制御器には、制御器の入力およ
   び出力の少なくともいくつかに応答して制御器の入力に
   対する正しい応答を予測し、かつその制御器がその入力
   と矛盾する出力を発生したとき制御器不良信号を発生す
   るシステム数理モデルが含まれている制御システム。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の制御システムに
   於て、制御信号の弁への印加を制御するゲート手段が第
   １および第２の制御器の少なくとも一つの中に設けられ
   、該ゲート手段は、その制御器の不良が検出された時に
   それ自身の制御器からのＩＩＪ　ＩＩＩ信号を禁止し、
   代りに他方の制御器からの制御信号に切り換えるように
   働く制御システム。 （：３）　持ｎ請求の範囲第（２）項記載の制御シスｌ
   ムに於て、前記他りの制御器からの制ｍ信’Ｊ　Ｌ　Ｐ
   め定められた遅延をｂえることにより切り換えす、′Ｉ
   の過渡現象を低減さける手段を含む制御シベ１７、。 （４）　第１の制御器からの第１の制御信号を速１μａ
   、ＩＩ御用機器に印加し、第２の制御器からの第２０制
   ６１１１．、、号に切り換え（達磨制御用機器に印加し
   ７．切り換えの際の不連続を最小限にづる装置に於（、
   第１　Ｊｊよび第２の制御信号を骨化りる制御選択器、
   第１および第２の制御ｌ５（５号の・うら使用しへいも
   のを速麿制御用機器に類似した特性を右する０伺Ｃ終端
   づるように働く終端装置、制御選択器内にあって第１お
   よび第２の制御信号のうち使用づるものを制御用機器に
   印加し、第１および第２の制御信号のうち使用しないも
   のを負荷に印加りる１段、使用しない制御４８号を所定
   時間遅延さ・　：・ 口ることにより遅延制御信号を発！４づる手段、使用し
   くいる制御信号を供給している制御器に障害か検出され
   たとき該使用しＣいる制御信号の代りに遅延制御信号を
   印加する手段、これまで使用していない制御信号を発生
   していた制御器を初期設定して、その制御器がこれまで
   使用していた制御器からのこれまでの良好な制御信号に
   極めて近い制−信号を発生するように作用する手段、な
   らびにこれまで使用していた制御信号を終端装置に切り
   換え、これまで使用していない制御信号を速痕制御用機
   器に切り換える手段を含むことを特徴とする装置。 （５）　特許請求の範囲第（４）項記載の装置に於て、
   前記遅延制御信号を印加する手段が、使用している制御
   信号および遅延制御信号の内の−ｈを制御選択器に印加
   し得るようにするゲート手段を含む装置。 （６）　特許請求の範囲第（４）項または第（５）項記
   載の装置に於て、前記切り換える手段がスイッチとスイ
   ッチ・ドライバを含み、該スイッチ・ドライバは障害の
   検出に応答して前記切り換えを行なう装置。 （７）　特許請求の範囲第（６）項記載の装置に於て、
   スイッチ・ドライバが前記所定時間の終りに作動される
   装置。 （８）　特許請求の範囲第（４）項記載の装置に於て、
   初期設定手段が初期設定指令発生器を含んでいて、使用
   している制御信号を発生している制御器に障害が検出さ
   れたときに、これまで使用していない制御信号を発生し
   ていた制御器に指令して、これまで使用していない制御
   信号が該障害検出より前のこれまで使用していた制御信
   号に極めて近い値になるまで、その制御器の内部値を初
   期設定する装置。 （９）　軸の可変速度に応じた信号を発生１６軸速度信
   号発生器に於て、速度に応じた可変周波数を有する交流
   信号のサイクルを発生する手段、はぼ一定の周波数のク
   ロック・パルスを発生するように働くクロック、該サイ
   クルと該クロック・パルスの一方の相次ぐ所定の数に応
   動してそれらのうちの他方を計数し、その計数値を蓄積
   するアキュムレータ手段、所定値を超える速度に応答し
   て前記はぼ一定の周波数を第２の異なるほぼ一定の周波
   数に切り換える手段、ならびに前記計数値と前記所定の
   数に応じて速度を計算する手段を有する軸速度信号発生
   器。 （１０）　特許請求の範囲第（９）項記載の軸速度信号
   発生器に於て、少なくとも第２の所定値を超えた速度に
   応答して前記所定の数を変更する手段を含んでいる軸速
   度信号発生器。 （１１）　特許請求の範囲第（１０）項記載の軸速度信
   号発生器に於て、速度の所定量の上昇ごとに変更手段が
   前記所定の数を少なくとも１だけ増加させるように働く
   軸速度信号発生器。 （１２、特許請求の範囲第（９）項記載の軸速度信号発
   生器に於て、アキュムレータ手段が計数を行なうカウン
   タと、計数を行なう時間を制御する手段とを含む軸速度
   信号発生器。