JPS5918524B2 - 回転軸原動機の引きはずし回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般的に回転軸を持つ大形機械の制御、特に
、ターボ流体機械に対する試験が可能な冗長形引きはず
し回路に関する。

ターボ流体機械では、２つのレベルで電子式の速度制御
を行なう。

即ち、正常の運転状態に基づく速度制御では、所望の速
度と実際の速度との間の比較に応じて制御弁を位置ぎめ
する。

制御範囲は定格速度の０−１００％が普通であえ。

弁位置変更指令に応答して、タービン弁を更に開いた又
は更に閉じた位置へ調節することが出来る。

もう１つの速度制御は、定格速度をこえる速度の場合の
超過速度の保護であり、超過速度に達した時、ターボ流
体機械に対する動力流体を速やかに締切ることにより、
ターボ流体機械を引きはずす。

超過速度の保護は、動力流体源とタービンの間に電磁弁
を設けると云う形で行なうのが普通である。

電磁弁は、正常の運転状態では全開であるのが普通であ
り、超過速度引きはずし回路からの信号に応答して完全
に閉じる。

この発明で取上げるのは、この２番目の速度制御である
。

ボイラー給水ポンプ用タービン、・工業用駆動タービン
及びプラントのプロセス用タービンと云う様に、他の運
転を援ける為に使われるターボ流体機械がある。

この云う支援タービンに共通の根本的な心配は、超過速
度状態の為、又はタービン制御装置の故障の為に、ター
ビンの運転を停めると、一連の運転停止を要することが
あり、そうなると、タービンを使う事業者にとって、非
常に高くつくことがある。

信頼性には２通シある。

即ち、超過速度状態が発生した時にターボ流体機械を引
きはずすことが出来るとと＼、超過速度状態が発生しな
い限り、ターボ流体機械を引きはずさずにおくことが出
来ることである。

この発明の目的は、タービンを使う事業者が従来利用す
ることが出来たものよりも信頼性のよい超過速度保護回
路を提供することである。

この発明のその他の目的及び利点は、以下詳しく説明す
る所から、よく理解されよう。

原動機の超過速度制御に関する例は、米国特許第３９８
６３６４号及び同第３６１４４５７号を含めて、従来数
多くある。

超過速度によって引きはずすと云う考えを簡単に説明す
ると、普通は定格速度より高い、予じめ選ばれた成る回
転子速度で、原動機に対する動力流体を急に停めること
である。

超過速度信号に応答して、動力流体の流れを締切る為に
使うことが出来る１形式のサーボ弁が、米国特許第３４
９５５０１号に記載されている。

別の形式の引きはずし弁が米国特許第３７８５６１５号
に記載されている。

以上挙げた米国特許は、この発明を使うことが出来る環
境を例示するもので、例として挙げたのであり、この発
明を制約するつもりはない。

図面には電子回路の回路図が示されている。

回路の入力端に多重速度人力１１があり、出力端は引き
はずしリレー１３で終っている。

各々の破線の囲みは、便宜的に機能に従って分割した回
路板を表わす。

その１つの回路が超過速度検出回路１５である。

超過速度検出回路が多重信号人力１１を受取る。

これらの信号入力は、原動機又はターボ流体機械の軸（
図に示してない）の近くに設けた速度ピックアップから
来る入力であってよい。

１つの速度入力は冗長速度入力１６から来るものであっ
てよい。

この入力の詳細は係属中の１９７７年１１月２５日付米
国特許出願通し番号第８５４９７３号に記載されている
。

各々の信号入力は夫々シュミット・トリガ回路２１．２
２，２３で条件づけることが出来る。

スイッチに−１、に−２、に−３が、試験回路２５の一
部であるリレーに−１，に−２，に−３に関連している
。

各チャンネルの動作を試験する為に、図示の試験回路を
使って、一度に１つのチャンネルづつ、超過速度検出回
路に可変のパルス列を送りこむことが出来る。

可変のパルス列は可変周波数発振器２７で発生され、試
験回路が選択された時に閉じるスイッチを介して、選ば
れたチャンネルに供給される。

各チャンネルの信号は、試験番号であっても測定信号で
あっても、夫々の周波数電圧変換器３１゜３２．３３に
送られ、各々の出力が、軸速度、又は試験の時は試験番
号に対応する電圧レベルになるようにする。

速度チャンネルの電圧を基準電圧と比較する比較器３５
．３６．３７により、超過速度が検出される。

チャンネル電圧が基準電圧より大きいと、比較器の出力
が低になり、表示パネル３９で適当なチャンネルの発光
ダイオードＬＥＤが点灯する。

基準電圧は図示のポテンショメータによって調節し得る
。

各比較器の出力が少なくとも３者択２（２ｏｕｔｏｆ−
３）アンド・ゲート４１．４２，４３にも送られる。

これは、超過速度信号を報告する為には、少なくも２つ
の信号又は速度入力がその夫夫の比較器を介して、超過
速度状態を表わしていなければならない、と云う意味で
ある。

引きはずしには２つの超過速度の報告が必要であるから
、この論理回路により、一度に１チヤンネルづつ、回路
を試験することも出来る。

アンド・ゲートの出力がオア・ゲート４５で集められ、
３つの比較器の内の２つが低になれば、３つのアンド・
ゲートの内の３つが低になり、その時、オア・ゲート４
５の出力も低になる。

オア・ゲート４５の低出力は、超過速度に基づく第１の
引きはずし信号である。

この発明では、軸ピックアップの故障に対する保護も行
なわれる。

軸ピンクアップは熱と油の悪い環境で動作するので、ピ
ックアップの故障は常に起り得る。

この理由で、冗長なピックアップを用いる。

ピックアップ故障板５５について説明すると、板１５に
対する信号入力から３つの信号入力なぬき出す。

これらの信号入力を夫々のリトリガラブル形マルチバイ
ブレータ回路６１，６２゜６３に供給する。

各々のマルチバイブレータ回路の性質は、入力パルスの
間の期間が、マルチバイブレータ回路に予じめ設定され
た期間をこえる時、いつでも低信号を出力するようにな
っている。

軸ピックアップが故障すると、そのパルス出力が出なく
なシ、従って、マルチバイブレータの出力が低になる。

告知パネル６６を使って、隔離されたピックアップ入力
を監視する。

隔離された各々のピックアップの出力をアンド・ゲー）
６４．６５に供給する。

冗長ピックアップ１６からの出力は、この冗長度がその
チャンネルに既に組込まれている、と云う仮定で、両方
のアンド・ゲートに供給される。

隔離された何れかのピックアップが故障すると、夫々の
アンド・ゲートの出力が低になる。

ピックアップ故障板の回路の一部分として、例えば始動
の時など、故障板を一時的に無効にする手段を設ける。

この始動引きはずし連動論理回路は、３つの入力、即ち
、調時入力６８、ゼロ回転入力６９及び軸速度人カフ０
を受取るアンド・ゲート６７を含む。

この回路を設けて、タービンを静止状態から始動するこ
とが出来るようにする。

この為、タービンの速度がゼロであることを感知し、引
きはずし絞り弁及び制御弁の両方が閉位置を離れた時に
時間依存性を持つ無効信号を開始する。

この無効信号の持続時間は、大体回転子の１時定数であ
るが、一旦タービン速度が感知されると終了する。

アンド・ゲー）６４，６５，６７の出力信号がオア・ゲ
ート７１に入る。

３つの入力全部が低になり、タービンが始動時でなく、
３つの内の少なくとも２つが故障であることを表示する
時、オア・ゲート７１から（低の）引きはずし信号が出
力される。

つまり、２つの引きはずし信号出力がある。一方の引き
はずし信号は超過速度を表わし、２番目の引きはずし信
号はピックアップの故障を表わす。

警報器をトリガするには、多重事象又は故障が必要だと
云う点で、両方の信号はそれだけで有効である。

３番目の回路板は引きはずし回路板７５であり、これは
オア・ゲート４５，７１の出力に夫々接続された１対光
隔離リレー７７．７９を有する。

これまで説明した回路の普通の動作様式では、引きはず
しリレーに４（１３）が付勢される。

光隔離トランジスタＱ１ 、Ｑ２が各トランジスタのベ
ースに対する高の入力によって、オンに転する。

これによって、トランジスタＱ３．Ｑ４ もオンに転
じる時に、引きはずしリレーに４に電流が流れる。

オア・ゲート４５又は７１の何れかが低出力である為Ｋ
、トランジスタＱ３．Ｑ２のベースから電流が消える払
引きはずしリレーが脱勢され、引きはずしサーボ弁８１
のコイル８０も脱勢され、弁の引きはずし、即ち、閉鎖
が行なわれる。

これまで説明した部品に対する電力は、多数の電圧調整
器８９に接続された正及び負の１５ボルト母線８’５．
８７から供給される。

電源電圧が定格電圧の半分近いレベルに下がっても、電
圧調整器が定格電圧を出力する。

この為、電源の変動によって、誤まって引きはずしが起
ることはない。

この発明の動作を次に簡単に説明する。

超過速度引きはずし回路が３つの速度信号入力を利用す
る。

これらの信号はＴＴＬに合うパルス列で、それが直流電
圧レベルに変換される。

これらの電圧レベルを基準と比較し、出力は、比較器の
基準レベルに対するその信号レベルに応じて、ＴＴＬの
高又は低になる。

３つの速度信号人力の内の２つ又は３つが超過速度状態
を表わしたことによって、リレーが脱勢され、タービン
が引きはずされるように、アンド／オアＴＴＬ回路を接
続する。

試験回路により、一度に１つのチャンネルを正しい動作
状態にあるかどうか、検査することが出来る。

軸速度ピックアップ故障引きはずし回路も３つの速度信
号入力を利用する。

その内の１つの信号は冗長な速度信号である。

夫々の速度信号がジトリガラプル形単安定マルチバイブ
レータを高状態に駆動する。

マルチバイブレータは速度パルスが存在する限り、高状
態にとソまる。

きわめて低い速度（２ＲＰＭ未満）又は静止状態の時に
だけ、低状態になる。

マルチバイブレータの出力をアンド／オアＴＴＬ回路に
接続して、冗長な速度信号が消えたが、或いは隔離され
た速度ピックアップが消えた時、引きはずしリレーを脱
勢する。

タービンを静止状態から始動出来るようにする回路も設
ける。

この為、タービンの速度がゼロであることを感知し、引
きはずし絞り弁及び制御弁の両方がその閉位置を離れた
時に時間依存性を持つ無効信号を発生する。

無効信号の持続時間は大体回転子の１時定数であるが、
一旦タービンの速度が感知されると、終了する。

超過速度引きはずし回路及び軸速度ピックアップ故障引
きはずし回路の両方が、主電源が短期間の間、その正常
レベルの大体半分に下がった時、引きはずしが起らない
ようにする回路形式で給電される。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の引きはずし回路の回路図である。 主な符号の説明、１１・・・速度入力、３５・・・比較
器、４５，７１・・・オア回路、６１．６２．６３・・
・ジトリガラプル形単安定マルチバイブレータ、１３・
・・引きはずしリレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エネルギ入力をリレー駆動の常開急閉弁によって制
   御し得る様な回転原動機の引きはずし回路に於て、該引
   きはずし回路が、 ■ その内の１つは冗長速度入力である様な、軸速度を
   表わす少なくとも３つの信号入力を含む多重軸速度信号
   人力と、 ■ 該軸速度信号入力により前記原動機の過速度状態を
   検出する手段と、 ■ 各々の軸速度入力を受取り、その時、軸速度入力が
   予じめ選ばれたレベルより下がれば、出力を低にするリ
   トリガラブル形単安定マルチバイブレータを有する前記
   軸速度信号入力の故障を検出する手段と、 ■ 前記マルチバイブレータの出力に接続されていて、
   ２つの速度入力又は冗長な速度入力に故障があれば、出
   力信号が低になるアンド・ゲートと、 ■ 該アンド・ゲートの出力を受取るオア・ゲートと、 ■ 始動−取消し遅延装置と、ゼロ回転感知論理回路と
   、速度感知回路を包含し、３つの出力全部が、故障回路
   のオア・ゲートに接続されたアンド・ゲートの入力に接
   続され、この為原動機の始動時に、前記遅延時間の間又
   は原動機が予定の軸速度になるまで無効信号が該オア・
   ゲートに送りこまれるようにした始動引きはずし連動論
   理回路と、 ■ 前記超過速度検出手段の出力端に接続された第１の
   スイッチと、更に ■ 前記速度人力故障検出手段の出力端に接続された第
   ２スイツチとを有し、前記リレ一手段が該第１及び第２
   のスイッチの間に接続されこ七により、超過速度又は速
   度入力故障信号の何れかによって原動機の引きはすしを
   開始することが出来るようにした引きはずし回路。 ２、特許請求の範囲１に記載した引きはずし回路に於て
   、速度感知手段が複数個の信号入力を持ち、更に、超過
   速度検出手段からの出力信号を受取るが、引きはずし信
   号を開始する為には超過速度状態を表わす２つ以上の出
   力信号を必要とする第１の論理回路と、故障検出手段か
   ら出力信号を受取るが、引きはずし信号を開始する為に
   は２つ以上の信号入力故障を必要とする第２の論理回路
   とを有する引きはずし回路。 ３ 特許請求の範囲２に記載した引きはずし回路に於て
   、超過速度検出手段及び第１の論理回路と組合さる試験
   回路を持ち、一度に１つの信号入力で超過速度検出手段
   の動作を試験することが出来るようにした引きはずし回
   路。 ４ 特許請求の範囲１に記載した引きはずし回路に於て
   、電源回路を持っていて、短期間の電力変動時に引きは
   ずし回路が動作出来るようにした引きはずし回路。 ５ 特許請求の範囲１に記載した引きはずし回路に於て
   、多重軸速度信号入力は、軸速度を表わす少なくとも３
   つの信号入力を含み、更に、各々の信号入力に接続され
   ていて、各々の信号入力を超過速度基準信号と比較する
   信号比較器と、３者択２の論理形式で該比較器の出力に
   接続されたアンド・ゲートと、該アンド・ゲートの出力
   信号を受取るオア・ゲートとを有する引きはずし回路。 ６ 特許請求の範囲１に記載した引きはずし回路に於て
   、各々の比較器の入力端に接続されたスイッチ手段を有
   し、この為、一度に１つの比較器づつ、超過速度試験の
   為に、超過速度試験信号を比較器に選択的に送りこむこ
   とが出来るようにしだ引きはずし回路。 Ｔ 特許請求の範囲１に記載した引きはずし回路に於て
   、前記第１及び第２のスイッチが、付勢された時に、引
   きはずしリレーに通ずる電気回路を閉じる光電形スイッ
   チである引きはずし回路。