JPS63304116A - フェイルセーフ式監視装置 - 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】 本発明は、流量監視装置に関し、更に詳細には、低圧ガ
ス流をフェイルセーフで連続的に監視するバイパス装置
に関する。

導管又はパイプ内を流れるガスの体積流量をガス流路内
に直接配置した流量計で測定する場合がある。比較的低
レベルの流量、例えば毎分０．０５〜１．５ｍ’の流量
を比較的大径のパイプ、例えば直径１５ｃｍ以上のパイ
プで監視する場合、低レベルの流量を小径のパイプにバ
イパスさせて、流体の流速を増大させ、それにより測定
精度を上げる。例えば、蒸気タービンでは、漏入空気を
積極的に排気してタービン構成要素の腐食を最少限に抑
えると共に低圧側のタービン翼の振動を減少させる。通
常の運転条件下では空気溜入量を０゜３ｍ’以下に保つ
ようにしているが、タービンの起動時には漏入量が最大
１１ｒｎ’に及ぶことがある。

この広範囲に流量が変化する空気を排気するための高圧
縮比ポンプは低い背圧で動作するように設計されている
。排気の背圧が大気圧よりも０．　３５　ｋ　ｇ　／　
ｃ　ｍ’以上増大するとポンプのシールが損傷すること
がある。したがって、この漏入空気を排気する通気パイ
プは、ポンプが大量の空気を吐出するときの背圧の増加
を最少限に抑えるために、直径を少なくとも１５ｃｍに
するか、管長の長いものについては通気パイプの直径を
一層大径のものにする場合がある。

このの通気パイプ内の排気流量の測定に使用されている
流量計では、許容レベルの精度の維持のために最小の流
速を約１５ｍ／分にしなければならない、しかしながら
、直径１５ｃｍのパイプでは流量が０．　０３ｒｒ１″
であれば流速は１．５ｍ／分程度にすぎない。したがっ
て、排出空気の流速を体積流量を測定するための許容範
囲内に増加するには、内径が通気パイプよりも著しく小
さい流量モニターにタービンの排出空気をバイパスさせ
る必要があった。流量計を通気パイプに並列に連結する
場合、流量計へ排出流を差し向けるためのバイパス弁（
側路弁）は測定の精度を維持するために通気パイプを完
全にブロックする必要がある。

通常の低流量の条件下で、連続的な監視を行うためには
バイパス弁と閉じた状態に維持しなければならない。例
えば、タービンへ空気が突然漏入したため排出空気の流
量が増加した場合、大量の空気が比較的小径の流量計の
パイプを移動するため生じる背圧の過度の増加を防止す
るためバイパス弁を迅速に開放する必要がある。

従来、流量計へ排出空気をバイパスさせるため使用され
てきた弁には幾つかの望ましくない制約があると信じら
れている。例えば、従来型止め弁の閉塞用金属表面に沿
って摩耗が生じると、密封状態が得られなくなる。その
結果止め弁を介して空気が漏洩し、これが検出されない
ため流量測定値が実際の値からずれる。第２に、閉位置
でしばしばこう着し、これがタービンを損傷する原因に
なりかねない、弁があるということである。フェールセ
ーフで開放されるバイパス弁が開発されたとすると、背
圧が増加した時タービン翼及びポンプのシールを完全に
保護することが出来る。従って、閉位置で完全な密閉状
態を生ぜしめ、背圧が所定の安全限界を越えると排出ガ
スを通気するバイパス弁の開発が要望されている。

本発明の主要目的は、比較的低い圧力条件下では流量測
定のため排出用通気パイプを介する流れをブロックする
が、ガス圧が成る一定の値を越えると自由に開位置へ穆
行する流量監視装置を提供することにある。

取上の目的を考慮して、本発明は、常態で低圧低流量の
ガスが流れるパイプの第１と第２の部分の間の体積流量
をケリ定するためのフェイルセーフ式監視装置において
、前記第１及び第２の部分間において常態で前記流れを
可能にする前記パイプに設けた管と、前記管内に設けら
れ選択的に前記管をブロックするが前記管を介する比較
的大きい体積のガス流は通過させる水トラップ弁と、前
記水トラップ弁と並列に接続され、前記水トラップ弁が
閉位置にあるときパイプの前記第１及び第２の部分間の
体積流量を示す信号を発生する流量計を有するバイパス
流手段とをよりなることを特徴とするフェイルセーフ式
監視装置を提供する。

好ましい実施例において、水トラップ弁は水平に置いた
管の中に上方に延びる第１及び第２の隔壁を設けて管内
の流れを一部閉そくさせる構成である。これらの隔壁は
該管の内部に貯水槽を形成する。貯水槽内の水は管を流
れる低圧空気をブロックするよう作用する。空気圧が上
昇すると、水にかかる差圧がその水を排除し、空気が第
３の隔壁を迂回し泡となって貯水槽を通過出来るように
なる。水の体積と隔壁の寸法は、所定の圧力で空気が貯
水槽を通過しフェイルセーフ動作を行なえるように選択
可能である。かくして、該弁は低圧空気をブロックする
ため、流量計の測定値の読みが正確な値となる。流量が
異常に上昇して圧力が上昇したら、その弁は空気を通す
。

以下、本発明を添付図面に示した実施例につき詳細に説
明する。

第１図を参照して、本発明の一実施例である図示の水ト
ラップ弁１０は、１４で示す大型蒸気タービン装置から
漏入空気を排出する通気パイプの２つの部分１２Ａ、１
２Ｂ間において常態で低圧ガス流を閉塞する。該弁１０
はフランジ付の管１６より成り、該管は環状の内壁１８
、外壁２０、通気パイプの第１部分１２Ａのフランジ付
き端部に結合される第１の端部２２、及び通気パイプの
第２部分１２Ｂのフランジ付き端部に結合される第２の
端部２４を有する。該管の内部にはその内壁１８に沿い
間隔を置いて設けた第１及び第２の下部隔壁１−８及び
３０、さらにまた管の内壁１８から下方に（第１図の向
きで）延びて該管１６に沿い水トラップ３４を形成する
上部中間隔壁３２がある。下部隔壁２８．３０は水また
は他の液体を容れるための貯水槽３４を形成する。上部
隔壁３２は下部隔壁２８と３０の間を下方に延び、トラ
ップ３４が上部隔壁３２の下端３６が沈むレベルまで水
Ｗを注水された状態で、比較的低圧のガス流をブロック
する。水トラップ弁１０の配向すなわち姿勢は水Ｗを該
弁に閉じ込めるために第１図図示のように維持する必要
がある。すなわち、管１６を、空気が水平方向に流れ、
また上部及び下部隔壁がそれぞれ垂直方向、さらに詳細
には、７重力の方向から見て上と下に来るように配置す
る。下部隔壁２８及び３０はたとえば溶接により内壁１
８に固定する。下部隔壁はパイプが環状であると仮定し
て、内壁１８の内周面のほぼ半分まで延びるため、水位
が管１６の直径の約半分になる。上部隔壁３２は内周面
の半分を多少越えるほど延びるため、その下端３６が水
Ｗ内に浸漬される水トラップ弁３４に注水するために、
第１と第２の下部隔壁２８．３０間の管１６に給水パイ
プを螺着する。給水パイプ３８により水を低い流量で連
続的に供給するようにするか、あるいは該弁３４の上部
隔壁３２と第１の下部隔壁２８の間にフロート４０を浮
かべて弁３４内の水位を制御する。フロートはレバーア
ーム４４により注水弁４２と連結する。注水弁４２はト
ラップ内の水の量が所定レベル以下になると開放されて
給水パイプ３８が注水を開始する。フロート４０は水位
が所定レベル以上になると注水弁４２を閉じるように動
作する。変形例として、注水弁４２をタイマー（図示せ
ず）により制御して、断続的な注水、たとえば−日に一
度半ガロンの水が注水され、水トラップ弁３４がいつも
注水された状態にあるようにする。

第２の下部隔壁３０と管の第１端部２２との間に位置す
る第１の下部隔壁２８は第２の下部隔壁３０よりも上方
に延びるため、トラップ弁内の水位が上昇しすぎると第
２の下部隔壁３０を越えて水が溢れ、水をトラップする
ドレイン４６内に入る。このドレインにより弁１０と通
気パイプの第２部分１２０から余分の水を排除できる。

タービン装置１４の方へ通気パイプの第１部分１２Ａを
介して水が流れないようにするために、第２のドレイン
４７を設けてもよい。

本発明による水トラップ弁の動作をさらに詳しく説明す
る前に、蒸気タービン装置の一部であるコンデンサー５
２から排出されつつある漏入空気の体積流量を測定する
ために水トラップ弁を用いたバイパス監視装置５０を示
す第２図を参照する。監視装置５０は第１図に示した水
トラップ弁１０の特徴及びその構成要素を備えた水トラ
ップ弁４８を有する。第１図の参照番号と同一の第２図
の参照番号は、水トラップ弁１０について説明した同様
な構成要素を指示するものである。

水トラップ弁４８は通気パイプの第１及び第２の部分５
６Ａ、５６Ｂの間に位置する。ポンプ５４によりコンデ
ンサー５２から通気パイプの第１部分５６Ａを介して漏
入空気が排出される。ポンプ５４としては真空ポンプ或
いはホガー（ｈｏｇｇｅｒ）を蒸気イジェクタ−と共に
用いることができる。流量計６０はフランジ付き管１６
の上部隔壁３２の一方の側６０において第１の管端に２
２に隣接して接続した小径バイブロ２からガスを受ける
位置に置く、第２の小径パイプ６６をフランジ付き管１
６の上部隔壁３２のもう一方の側６８であって第２０管
端２４に隣接した所に流量計６０からのガスをもどすよ
うに位置させる。

流量計６０は漏入空気の体積流量を示すデータを第１の
信号ライン７２を介してコントローラ７０へ伝送する。

コントローラ７０は電気回路或いはマイクロプロセッサ
−を用いる装置とすることができる。注水弁４０に接続
された信号ライン７４により注水弁４０が開閉位置のい
ずれにあるかを示すデータをコントローラ７０へ送って
該弁の誤動作が検知できるようにする。図示のフロート
４０の代りに、注水弁の動作をコントローラ７０で制御
して給水パイプ３８から水が断続的に供給されるように
してもよい。コントローラはまた流量及び水トラップ弁
４８の動作状態を示す情報を第３の信号ライン７８を介
して制御室７６へ送る水トラップ弁を持つバイパス監視
装置５０の動作は以下の通りである。タービンが安定状
態にある時は、水トラップ３４の水位は上部隔壁３２の
下＠３６を浸種するレベルにある。このため比較的低圧
の流体（空気）の流れがトラップ３４によりブロックさ
れるため流量計６０の方へ差し向けられる。流体の流量
が上昇すると管路６２及び６６の流れ容量が小さいため
水トラップ３４にかかる差圧もまた上昇する。差圧が上
昇すると、上部隔壁３２と第１の下部隔壁２８の間の水
位が低くなり、これが上部隔壁３２と第２の下部隔壁３
０の間の水位を上昇させる。

この差圧が所定の閾値になると、上部隔壁３２と下部隔
壁２８の間の水位は上部隔壁の下端まで下がるため、下
部隔壁３０と上部隔壁間の水位が上昇して第２の下部隔
壁３０を越えて溢れることになる。この条件下では、空
気は上部隔壁３２の下を通過するため上部隔壁３２と第
２の下部隔壁３０の間で泡が発生する。フロート４０を
上部隔壁３２と第１の下部隔壁２８の間に設けるが、注
水弁はこのプロセスの間開位置を保つ。このため水が連
続的に第２の下部隔壁３０から溢れ出る。

水トラップ３４にかかる差圧が閾値以下になると、トラ
ップ３４内の水は通常の水位を回復するためフロート４
０が働いて注水弁４２を閉じる。かくして、水トラップ
弁４８は比較的低い圧力条件下において常態で閉位置に
あり、空気圧が閾値を越えて上昇するとフェールセーフ
で開位置に移行する。

バイパス監視装置５の動作を例示により説明する。トラ
ップ３４内の水位を上部隔壁３２の下端３６より上方の
所定の高さに調整して、流量計６０を流れる５０ＣＦＭ
の流れに相当する差圧の閾値に到達すると空気が水トラ
ップ弁４８を通過できるようにする。信号ライン７２上
のデータが５０ＣＦＭの流量最小値に相当し、第７４上
のデータが注水弁４２が開位置にあることを示すと、コ
ントローラ７０は空気が流量計６０だけでなく水トラッ
プ弁４８を流れつつあることを示す信号をタービン制御
室７６へ送る。この情報により流量計の読みは漏入空気
の流量に正確に一致しないことを制御ルームの操作員に
通報する。

流量が５０ＣＦＭの閾値以下であり信号ライン７４上の
データが注水弁４２が開位置にあることを示すと、コン
トローラ７０は注水弁４２が開位置でこう着状態にある
か或は水トラップ３４に漏れがあることを示す信号を制
御室に伝える。信号ライン７２上のデータは流量が５０
ＣＦＭより高い値にあることを示し、且つ信号ライン７
４上のデータが注水弁４２が閉位置にあることを示すと
、コントローラ７０は流量計６０が誤動作をしているか
或いは注水弁４２が閉位置でこう着状態にあるかを示す
信号を制御室７６へ送る。

当業者には本発明の新規な水トラップ弁１０は以上述べ
た実施例以外の多くの用途に広く利用可能なことが認識
されるであろう。また、当業者にとってみれば、以上述
べた装置の構造及び配置を本発明の範囲を逸脱すること
なくそれぞれ特定の用途に合うよう設計変更できること
が明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、流体排出システムの大径のバイブに取付けら
れた本発明の水トラップ弁の一例を示す断面図である。 第２図は、蒸気タービンのバイパス流量監視装置に第１
図の水トラップ弁を用いた例を示す。 １０は水トラップ弁、１４は蒸気タービン装置、１６は
フランジ付き管、３４は水トラップ、３８は給水バイブ
、４０はフロート、４２は注水弁、４８は水トラップ弁
、５０はバイパス監視装置、６０は流量計、７０は、コ
ントローラである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）常態で低圧低流量のガスが流れるパイプの第１と
   第２の部分の間の体積流量を測定するためのフェイルセ
   ーフ式監視装置において、前記第１及び第２の部分間に
   おいて常態で前記流れを可能にする前記パイプに設けた
   管と、前記管内に設けられ選択的に前記管をブロックす
   るが前記管を介する比較的大きい体積のガス流は通過さ
   せる水トラップ弁と、前記水トラップ弁と並列に接続さ
   れ、前記水トラップ弁が閉位置にあるときパイプの前記
   第１及び第２の部分間の体積流量を示す信号を発生する
   流量計を有するバイパス流手段とをよりなることを特徴
   とするフェイルセーフ式監視装置。
2. （２）前記水トラップ弁は、第１及び第２の下部隔壁と
   上部隔壁とよりなり、前記第１及び第２の下部隔壁は貯
   水手段を形成すべく前記管の内壁に沿って間隔を置いて
   設けられ、前記第１の下部隔壁は前記第２の下部隔壁と
   前記管の第１の端部の間に位置し、前記上部隔壁は前記
   第１及び第２の隔壁の間において前記管の内壁から下方
   に貯水手段内にまで延び、前記パイプの第２の部分を介
   する比較的低圧の空気流をブロックすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項に記載した監視装置。
3. （３）前記管の前記第１及び第２の下部隔壁の間に給水
   パイプを接続して、前記水トラップ弁を作動させること
   を特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の装置。
4. （４）前記パイプに注水弁を設けて前記水トラップ弁に
   選択的に注水させ、前記水トラップ弁にフロートを浮か
   べて前記注水弁と作動的に結合させることにより前記ト
   ラップ弁に注水を行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第（３）項に記載の装置。
5. （５）前記第１の下部隔壁は前記第２の下部隔壁よりも
   上方に延びることを特徴とする特許請求の範囲第（２）
   、（３）又は第（４）項記載の装置。
6. （６）前記管の前記第２の下部隔壁と前記第２の端部の
   間に第１のドレインを設けて前記パイプの第２の部分か
   ら排水することを特徴とする特許請求の範囲第（５）項
   記載の装置。
7. （７）前記第１の下部隔壁と前記管の第１の端部の間に
   第２のドレインを設けて前記パイプの第１の部分から排
   水することを特徴とする特許請求の範囲第（６）項に記
   載の装置。