JPS6320501A - 操作端の自動制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，操作端の自動制御装置、特に、火力発電所等
における操作端の自動制御装置に係り、さらに具体的に
いえば、操作端駆動用空気源喪失などによる操作端異常
時の処理に好適な操作端の自動制御装置．’する。

〔従来の技術〕

火力発電所の制＃装置の操作端には、安全防爆の観点や
操作１の傳造が比奴的簡単であること等から、空気式操
作端が多用されている。ところで、駆動用空気源の羨夫
などの異常時には，操ｆ′Ｆ．端がロックされるので、
自動制御装置と操作端のインターフェイスには複雑なイ
ンターロック回路が必要である。

また、既設のプラントの中には、前記のような異常時に
も、単に警報を発するのみでインターロック回路が設け
られていないものもある。

第２〜５図に、空気式操作端の、従来の制御回路例を示
す。

第２図中の１は、制御装置である。１１は制御の設定１
［を与える設定器である。その出力は比較器１２に加え
られ、検出器３１で検出されたプロセス量と比較される
。比較の結果は比例・積分器１３に入力される。比例・
積分器１３の出力は、自動１手動切替器１４を介して電
圧／竃流変換器１５に入力される。

ｌ６は操作端を手動操作する時の手動操作器である。ｌ
７は制御の自動・手動を切替える回路である。また１８
は、操作端ロック用のインターロック回路であり、詳細
は第３図に示す。５１は電流／空気圧変換器であり，電
圧／を流変換器１５の出力である操作指令に対応した空
気圧を発生する● 電流／空気圧変換器５１への空気圧は、空気源５２から
減圧弁５３を介して減圧されて供給される。７０は圧力
スイッチであり、空気源５２の空気圧を監視するもので
ある。５４は圧力スイッチであり、を流／空気圧変侠器
５１への供給空気圧の監視を行う。

電流／空気圧変換器５１の出力は、インターロック回路
１８によって制御されるロック用電磁弁５５を介して、
ボジシヲナ５６に入力される◎ボジシ薦すは入力される
空気圧に従って操作端６１を動作させる。ボジシ１す５
６への空気圧は、空気源５２から減圧弁５７を介して減
圧されて供給される。

５８は圧力スイッチであり、ボジシ曹す５６への供給空
気圧の監視を行う。５９はセレクタリレーであり、ポジ
シ冒す５６への供給圧力が規定償より低下した場合には
、ロッキング弁６０への供給空気を大気開放し、操作端
６１をロック状態とするものである。

第３図は操作端ロツク用のインターロック回路１８の内
容である。１０１は論理和回路であり、条件１０２〜１
０５を入力され、その出力によりロック用特徴弁５５を
動作させるとともに，自動・手動切替回路１７により、
制御を自動から手動に切替える。

ここで、条件１０２は制御装置１の電源異常である。条
件１０３は電圧／電流変換器１５および電流／空気圧変
換器５１自身の故障や、前記両者間のケーブル断線等の
電気側の異常条件である。

条件１０４は圧力スイッチ５４による空気源喪失の検出
１条件１０５は圧力スイッチ５８による空気源喪失の検
出結果であり、これらは駆動用空気源側の異常条件であ
る。

このように、１台の操作為に対して゛１流／空気圧変換
器及びポジシ１すの双方に対する空気源の正常監視用圧
力スイッチと、そのインターロックが必要となる。なお
、Ｃの種の装置として関連するものには、例えば特願昭
６０−２２３５６３号等がある。

以上は、新設プラントや大規模プラントの例であるが、
既設のプラントや中・小規模のプラントでは、第４図に
示すような制御回路のものもある。

第４図中で第２図と同じ番号のものは第２図と同じ動作
をするものである。

第４図と第２図との相違点は、（１）電流／空気圧ｆ遺
器５１及びポジシヨナ５６への供給室気圧力監視用圧力
スイッチ５４および５８が、第４図では省略されている
こと、ならびに（２）操作端ロック用のインターロック
回路１９の同各が異なること。

の２点である。

第５図にイノターロック回路１９の詳細を示す。

第５図中で第３図と同じ番号のものは第３図と同じ動作
をするものである。第３図との相違点は、条件１０４及
び１０５が無いこと、すなわち当該操作端を駆動する為
の空気源の喪失という空気側の異常条件が省略されてい
ることである。

第４図の様な構成の制御回路の場合は、操作端駆動用空
気源の慶失によって操作端がロックされても、制御は自
動状態のままであるので、圧力スイッチ７０により共通
の空気源が喪失したことが償却されて、その警報が発生
したときは、オペレータが制御を自動から手動に切替え
る必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、以下に述べるような理由で、操作端
がロック状態であるにもか＼わらず制御が自動運転を継
続し、操作指令信号と実際の操作端の開度（ロックされ
た開度）が戊離するので、操作端のロック状態が解除さ
れた時点で、操作端の実開度が操作指令信号に向って突
変し、システムに大きな外乱を与えたり、場合によって
はシステムを損傷させたりするという問題があった。以
下に、これについてさらに詳述する。

第２，３図に示した回路例では、空気源の喪失や低下を
検出し、実際に操作端６１をロックさせる為のロッキン
グ弁６０を動作させるセレクタリレー５９の動作設定値
と、圧力スイッチ５８の動作設定値は同一に設定される
。

その上で、圧力スイッチ５８によりポジシヨナ５６への
供給空気圧の喪失を検出し、論理和回路１０１を介して
、自勅命手動切替回路１７へ、手動状態への切替指令を
与えるので、通常は操作端６１のロック状態で制御が自
動運転のままとなることはない。

しかし、経年変化等により圧力スイッチ５８の動作設定
値とセレクタリレー５９の動作θ定値に差が生じること
も稀ではない。

この場合でも、空気源の完全羨失であれば、圧力スイッ
チとセレクタリレーの双方とも異常を検出するので、特
に問題は生じないが、空気圧の低下、特に減圧弁５７の
よごれなどによって配管系の圧力損失が増加したような
場合においては、圧力スイッチ５８とセレクタリレー５
９の動作（タイミング）にずれが午じるので、操作端６
１のロック状態を正確には慣出できなくなり、操作端が
ロック状態であるにもかかわらずＩＩＩ御が自動運転状
態のままとなる場合がある。

第４，５図に示した回路例では、空気源喪失の検出が圧
力スイッチ７０だけで行なわれるので、その検出設定値
と、配冴の圧力損失や減圧弁５７の設定およびセレクタ
リレー５９の動作設定などの翁−を、各々の操作端に対
して実現することは非常に難しくなる。

また、経年変化への対応や、個々の減圧弁のつまり（配
管系の圧力損失増加）等は検出できないので、操作端６
１がロックしているにもかかわらず、オペレータがその
事態に気づかず、制御が自動運転状態のままとなる場合
がある。

次に、操作端がロックされたまま制御の自動運転状態が
継続された場合の不具合について、第４図を用いて説明
する。

例えば、空気源５２を作っているコンプレッサ（図示せ
ず）に異常があり、空気圧が漸次低下したが、未だ圧力
スイッチ７０は動作していない状態で、配管損失のばら
つきや、減圧弁５７の設定値のばらつきによって、ある
操作端のセレクタリレー５９が動作し、ロッキング弁６
０が作動して操作端６１がロックに至った場合を考える
。

この操作端６１がロックされた時点で、比較器１２の出
力である制御ｖｉｉ差が仮りに負の１直でめったとする
と、その時以後操作端６１は動かないので、前記制御偏
差も頁の値のままとなる・一方、制御は自動状態のまま
である為、上記の負の偏差を入力される比例・積分４１
３の出力（操作端の開度指令）は晰時減少し続け、ロッ
クされている操作端６１の実開度と泉離し続ける。

このような状態で、空気源５２の空気減の低下が更に進
むと、圧力スイッチ７０が動作する。このような空気源
の圧力低下検出に応答して、コンプレッサの予備機（８
示せず）が起動されると、空気源５２の圧力が回復し、
セレクタリレー５９もロックを解除する。

この状態では、上述の如（、操作端６１の開度指令が操
作端のロックされた位置より低下している為に、操作端
６１は急速にその開度指令に向って絞り込まれる。この
ような操作端６１の急激な変動は、プラントへの大きな
外乱となり、プラントのトリップや最悪の場合には、プ
ラントの損傷という事態を招くことになる。

このような操作端は、１つのプラントで数十台から百合
程度あり、しかも、どの操作端がこのような動作をした
のかオペレータには分からないので、突然に発生するプ
ラントの変動に対して適切な処置をとること（すなわち
、急変した操作端をもとの開度に戻すこと）は非常に困
難である。

このような事態に備える対策の１つとして、例えば、既
設の全ての操作端に、第２図に符号５８で示したような
圧力スイッチを設け、現場から制御装ｇｔ１までケーブ
ルを布設し、更に制御装置１にインターロック回路を追
加することが考えられる・ しかし、既設のプラントの全ての操作端に、新たにケー
ブルを布設することは容易なことではない。また仮りに
、このようなケーブルと回路を追加したとしても、圧力
スイッチ５８とセレクタリレー５９の動作にずれが生じ
ると、その効果が無くなってしまうという問題がある。

なお以上では、空気圧で駆動、制御される操作旭につい
て、その問題点を述べたが、油圧式等の流体式において
はもちろんのこと、電気式（パルスモータやサーボモー
タ式）においても同様の問題点がある。

本発明の目的は、既設のプラントの操作端に新たな圧力
スイッチを設けたり、ケーブルを新設したりすることを
しないでも、操作端がロック状態となったことを適確に
検出し、更に異常状態の解除時に操作端の開度指令を実
開度に合せておき、プラントへの外乱を与えｆ；いよう
な、操作端の自動制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、操作端の動作が異常であることの検出回路
と、その検出を行った場合に操作端をテストしてこれが
ロック状態かどうかを判定する回路、及びロック状態で
あると判定された時にその操作端の開度指令を実開度に
合致させる回路を制御装置に付設することによって連成
される。

〔作用〕

操作端、異常検出回路は、操作端の開度と被制御プロセ
ス蓋又は相関関係の強いプロセス量との相互関係が、は
ぼプラントの運転状部で一意的に決まるこ七に着目し、
これらの相互関係をチェックすることにより異常を検出
するようにしたものである。

テスト及びロック判定回路は、上記異常検出回路が共営
を検出した場合に、当該操作端に対してテスト操作信号
を入力し、その５答の有無を前述のプロセス量の変化か
ら検知することにより、操作端のロック状態を判定する
ようにしたものである・ リセット回路は、上記判定回路が操作；１０ツク状態と
判定した場合に、操作指令を前述のプロセス量から推定
される開展に一致させておくものである。

このような回路を付加したことにより、空気（流体圧）
源の回復などによるロック解除時に、操作端の開度が突
変することを防止することができるので、プラントに外
乱を与えることや、本体を損傷することがなくなる。

〔実施例〕

以下図面を参照して、この発明の実施例について説明す
る・ 第１図は本発明の一実施例を示す系統図であり、同図に
於いて第２．第４図と同じ番号を付したものはそれらと
同一の動作をするものである。

２０１は関数発生器であり、検出器３１から取り込まれ
るプロセス量と操作端６１の開度との相互関係が、各々
の操作端苺にほぼ一意的に決まるという事実に基づき、
その時の操作端の開度をプロセス敏から推定するもので
ある。その関数関係は、例えば第６図の実像に示すよう
に予め設定される。

２０２は操作端の異常検出回路であり、関数発生器２０
１の出力すなわちプロセス筺から推定した操作端６１の
開度と、自動・手動切替器１４の出力である操作端開度
指令とを比較し、例えばその差が予定値以上になったと
き（第６図で、推定開度が斜線領域に入ったとき）は、
異常を検出するＯ そして、異常を検出した場合には、醤報２１０を出力し
、切替１８号２１１を自動・手動切替回路１７に４凡て
制御を自制力）ら手動に切替器るとともに、制御信号２
１２を操作端ロックテスト操作及び判定回路２０３に与
えて同回路を起動する。

異常検出回路２０２の詳細動作を第８図のフローチャー
トに示す。

２５０のステップは、現状が異常検出を行ってよい状態
か否かの判定である。すなわち、検出器３１の出力であ
るプロセス量と操作端６１の開度が一意的に決まるには
、ある条件が必要であり、その条件が満足されない時は
、検出を除外（禁止）し誤動作を防止する必要がある。

除外条件の例としては以下のものがある。

（１１大巾・急速負ｆＩ変動などの過渡状態。

（２１ＦＣＢ（系統事故等による急速負荷絞り込み）。

（３）ランバック（給水ポンプ、押込／訪引通風ファン
などの大型補機故障による出力縮減運転）。

（４）補機異常時などによるアンバランス運転で通常の
パフォーマンスが成立しない場合・２５１のステップは
、実際の開度指令と、ブロセス量に基づいて関数発生４
２０１によって推定された開度との差のチェックまたは
評価であり、第６図に一点銭線と斜線で示す如（、ブＯ
セスの特性に応じて各操作端毎に許容幅をあらかじめ決
定しておき、前記差が許容幅を超えたかどうかを判定す
るものである。

２５２のステップは、上記差が許容幅を超える異常が瞬
時的なものであるか、継続的なものであるかの判定であ
る。

前記異常が継続的なものである場合には、操作端の異常
であると判定し、２５３のステップで警報を出力する。

更に、２５４のステップで制御を自動から手動に切替え
ると共に、２５５のステップでテスト操作及び判定回路
２０３を起動する。

ステップ２５１および２５２での判定が、「開度指令値
と推定開度の差が、許容値以内」であり、かつ「異常継
続が、許容時間以内」であるときは。

この操作端は正常であるから、直ちに第８図の処理は終
了する。

前述のステップ２５５の処理によって、第１図の操作１
０ツクのテスト操作及び判定回路２０３が起動されると
、まず１６の手動操作設定器１６に、プラント的に許容
される量の増又は減のテスト操作指令２１３を与える。

そして、検出器３１によって検出されるプロセス童を監
視し、その値が、規定時間内に期待される量だけ変化し
たかどうかをチェックするｅ応答があった場合、すなわ
ち期待量だけ変化した場合には、操作端６１はロックさ
れていないと判定し、自動投入指令２１５を自動・手動
切替回路１７に与え、再び制御を自動運転に切替える。

応答が無い場合には、操作端６１がロック状態であると
判定し、リセット回路２１４によりリセット回路２０４
を起動する。

リセット回路２０４は、起動されると、２０１関数発生
器によって推定される操作端６１の開度１号２１６を手
動操作設定器１６に与え、手動操作による操作１開度指
令を推定された開度信号２１６罠等しく設定し、空気源
回復等による操作ｉ　ｅＩラック解除に備える。

以上に述べた処理手１′＠を第７図のフローチャートに
示す。同図中の符号２０２〜２０４は第１図中のそれに
対応しており、同符号の回路による処理ｌＥ！７作をあ
られしでいる。

第７図のステップ２０５に示す様に、現場の異常を調査
・復旧し、復旧が完了したらば、２０６のステップで、
制御を手動から自動へオペレータが切替える。

本実Ａ例（こよれば、既設プラントの操作端に対して新
たに圧カスイノチを追設したり、ケーブルを布設したり
することなしに、操作席のロック状態を検出し、かつ、
操作端の手動制御；こよる開度指令をロック中の開度、
丈たはこれに近い直にリセットすることが出来る。

それ故に、空気源の回復や偵旧によって操作端のロック
が解除されても、操作媒が突変することがなく、プラン
トへ外乱を与えたり、損傷を与えたりすることを防ぐこ
とが出来るという効果がある。

更に圧力スイッチ（第２図の５８）が設置されているプ
ラントに対しても、圧力スイッチとロック用のセレクタ
リレーとの動作設定値の１経年変化によるずれなどによ
って、ロック検出が不可能となった場合などに、上記と
同様の効果を得ることができる。

なお以上では、空気圧で制御される操作端に本発明を適
用した例について述べたが、本発明が油圧式等の流体式
にはもちろんのこと、電気式（パルスモータやサーボモ
ータ式）の操作端制御にも適用できるＣとは、容易に理
解されるであろう。

また、操作端は開度制却用のものとしたが、これに限ら
ず、他のどのような量を制御するものであっても良いこ
とは当然である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、既設プラントであって、操作ｙ％毎の
操作用駆動源の監視手段（例えば、空気圧監視用圧力ス
イッチ）がない場合に対しても、前記監視手段（圧力ス
イッチ）の追設や新らたなケーブルの布施をすることな
く、当該操作端のロック動作の有無を検出し、更に操作
端の開度指令をロック中の開度またはその近傍にリセッ
トすることによって、駆動源（空気源）の回復時にプラ
ントに外乱や、その外乱にもとづく損傷の発生を防止す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系、統図、第２図は、
従来の操作端の自動制御装置の一例を示す系統図、第３
図は第２図中の操作！ロック用インターロック回路の動
作−理を示す図、第４図は従来の操作端の自動制御装置
の他のダｊを示す系統図、第５図は第４図中の操作端０
クク用インタ一ロツク回路の動作論理を示す図、第６図
は操作端の推定開度とプロセス量との相互関係の一例を
示す図、第７図および第８図は、不発明の詳細な説明す
るためのフローチャートでアル。 １・・・制御ｇ置、１２・・・比較器、１４・・・手動
切替器、１７・・・自動・手動切替回路、１９・・・イ
ンターロック回路、３１・・・検出器、５２・・・空気
源、５６・・・ボジシ１す、６１・・・操作端、２０２
・・・操作端異常検出回路、２０３・・・操作端ロック
のテス）Ｎ作及び判定回路、２０４・・・リセット回路
代理人　弁理士　　平　　木　　道　　人箕　　】　　
ズ　　　　　　　　　　　１第　　。　図　　　　　　
　　　　　１第　　　３　　　図 第　　　４　　　ス 第５図 第　　６　　図 プロセス量 第　　　７　　　図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロセス量を制御するための操作端と、前記操作
   端を駆動するための駆動源と、プロセス量の目標値に対
   する偏差に基づいて操作端に操作指令信号を供給する手
   段と、駆動源が異常となったとき操作端をロックする手
   段とを有する操作端の自動制御装置であつて、 操作端の動作が異常であることを推定する手段と、 その異常推定に応答して、前記操作端に対してテスト操
   作信号を与える手段と、 テスト操作信号に応答して、前記操作端が所定の動作を
   したか否かを判定する手段と、 前記操作端が所定の動作をしないときは、前記操作端に
   対する操作指令信号を、異常推定時の操作端の操作量に
   実質上等しい値に設定する手段とを具備したことを特徴
   とする操作端の自動制御装置。
2. （２）操作端の動作が異常であると推定する手段は、プ
   ロセス量を検出する手段と、検出されたプロセス量から
   操作指令信号を推定する手段と、推定された操作指令信
   号と実際の操作指令信号との差が予定値以下であるか否
   かを判定する手段とよりなることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項記載の操作端の自動制御装置。
3. （３）テスト操作信号に応答して、前記操作端が所定の
   動作をしたか否かの判定は、テスト操作信号に応答して
   プロセス量が予定値以上変化したか否かに基づいて行な
   われることを特徴とする前記特許請求の範囲第１または
   第２項記載の操作端の自動制御装置。
4. （４）駆動源は圧力流体であることを特徴とする前記特
   許請求の範囲の第１ないし第３項のいずれかに記載の操
   作端の自動制御装置。
5. （５）圧力流体は空気であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第４項記載の操作端の自動制御装置。
6. （６）異常推定時の操作端の操作量に実質上等しい値は
   、異常推定時に、プロセス量に基づいて推定された操作
   指令信号であることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の操作端の自動制御装置。