JP2015064300A - Frequency detection device and method for calibrating frequency detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、周波数検出装置の較正技術に関する。 Embodiments described herein relate generally to a calibration technique for a frequency detection device.
火力プラントあるいは原子力プラントでは、周波数検出装置を用いてプラント機器から計測されたプロセス信号、例えば蒸気タービンの回転速度に係る速度信号等の周波数が検出される。検出された周波数は、保安員により常時モニターされて安定的なプラント運転に供せられる。このため、周波数検出装置の検出精度が維持されることは、プラントの保全上において重要となる。 In a thermal power plant or a nuclear power plant, a frequency such as a process signal measured from plant equipment, for example, a speed signal related to the rotational speed of a steam turbine, is detected using a frequency detection device. The detected frequency is constantly monitored by security personnel and provided for stable plant operation. For this reason, maintaining the detection accuracy of the frequency detection device is important in plant maintenance.
一般的に、周波数検出装置における検出精度の計算は、基準となる信号を出力する周波数発生器を装置に接続して、この信号に対する検出周波数と期待値との誤差に基づいて行われる。そして、検出精度が規定範囲外である場合には、周波数発生器を用いて較正作業が実施される。 In general, calculation of detection accuracy in a frequency detection apparatus is performed based on an error between a detection frequency and an expected value for a signal by connecting a frequency generator that outputs a reference signal to the apparatus. When the detection accuracy is out of the specified range, a calibration operation is performed using a frequency generator.
従来から、周波数検出装置の検出精度を維持するための様々な技術が検討されており、特許文献1では、異なる2点の検出部における周波数の検出結果から求められる近似式により、検出誤差を補正する技術が開示されている。 Conventionally, various techniques for maintaining the detection accuracy of the frequency detection device have been studied. In Patent Document 1, the detection error is corrected by an approximate expression obtained from the frequency detection results in two different detection units. Techniques to do this are disclosed.
周波数検出装置における検出精度の計算及び較正作業は、前述のように周波数検出器への接続が作業の度に必要となり、多くの時間を要することから装置の稼働率を低下させるおそれがあった。 As described above, the calculation and calibration work of the detection accuracy in the frequency detection apparatus needs to be connected to the frequency detector every time it takes work, and it takes a lot of time, which may reduce the operating rate of the apparatus.
また、周波数検出装置がプラントのタービンの近接に設置されている場合には、検出精度の計算及び較正作業の度に、プラント保安員が設置場所に出向いて周波数発生器を接続する必要があるため、保安員の作業負担となっていた。 In addition, when the frequency detection device is installed in the vicinity of the turbine of the plant, it is necessary for the plant security staff to go to the installation site and connect the frequency generator every time calculation accuracy and calibration work are performed. , It was a work burden for security personnel.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、基準となる信号を出力する周波数検出器との接続を必要とせずに、検出精度の計算及び較正を可能にする周波数検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a frequency detection device that enables calculation and calibration of detection accuracy without requiring connection to a frequency detector that outputs a reference signal. The purpose is to do.
本実施形態の周波数検出装置は、プラントで計測されたプロセス信号を入力する計測信号入力部と、診断モード時に基準となる診断信号を発生する診断信号発生部と、通常モード時には前記プロセス信号を出力し、一方前記診断モード時には前記診断信号を出力する切替部と、前記通常モード時には前記切替部から出力された前記プロセス信号から補正値を用いて周波数を演算し、前記診断モード時には前記切替部から出力された前記診断信号から前記補正値を用いて周波数を演算する周波数演算部と、前記診断信号から演算された周波数と所定の期待値との誤差から検出精度を計算する精度計算部と、を備えることを特徴とする。 The frequency detection apparatus of this embodiment outputs a measurement signal input unit that inputs a process signal measured in a plant, a diagnostic signal generation unit that generates a reference diagnostic signal in the diagnostic mode, and the process signal in the normal mode On the other hand, a frequency is calculated using a correction value from the process signal output from the switching unit in the normal mode and the process signal output from the switching unit in the normal mode, and from the switching unit in the diagnostic mode. A frequency calculation unit that calculates a frequency using the correction value from the output diagnostic signal, and an accuracy calculation unit that calculates detection accuracy from an error between the frequency calculated from the diagnostic signal and a predetermined expected value, It is characterized by providing.
本発明によれば、基準となる信号を出力する周波数発生器との接続を必要とせずに、検出精度の計算及び較正を可能にする周波数検出装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the frequency detection apparatus which enables calculation and calibration of a detection accuracy is provided, without connecting with the frequency generator which outputs the signal used as a reference | standard.
(第一実施形態)
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように第一実施形態に係る周波数検出装置10(以下、検出装置10とする)は、プラントで計測されたプロセス信号sを入力する計測信号入力部12と、診断モード時に基準となる診断信号tを発生する診断信号発生部13と、通常モード時にはプロセス信号sを出力し、一方診断モード時には診断信号tを出力する切替部14と、通常モード時には切替部14から出力されたプロセス信号sから補正値を用いて周波数を演算し、診断モード時には切替部14から出力された診断信号tから補正値を用いて周波数を演算する周波数演算部16と、診断信号tから検出された周波数と所定の期待値との誤差から検出精度を計算する精度計算部17と、を備えている。
さらに、精度計算部17で計算した検出精度が規定範囲に無い場合は、誤差に基づいて補正値を更新する補正値更新部18を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, a frequency detection device 10 (hereinafter referred to as a detection device 10) according to the first embodiment includes a measurement
Furthermore, when the detection accuracy calculated by the
検出装置10は、通常モード時にはプラントで計測されたプロセス信号sから周波数の検出を行う。一方、診断モード時には診断信号発生部13で発生した診断信号tから周波数の検出を行う。そして、この検出した周波数を用いて検出精度の計算、さらに検出精度が規定範囲に無いときは補正値の更新を実施する。したがって、検出装置10は、装置単独で検出精度の計算及び較正を実施することができる。
The
通常モードと診断モードとのモード変更は、入力表示部23での保安員の選択操作により行われる。入力表示部23は、図1で示すように検出装置10内に設ける構成としても良いし、検出装置10から離れた場所に設けて、LAN等のネットワークを介して検出装置10に接続される構成としても良い。入力表示部23を検出装置10から離れた場所に設けることで、保安員は通常モードと診断モードとのモード変更を遠隔操作することが可能となる。
The mode change between the normal mode and the diagnostic mode is performed by a security officer selecting operation on the
また、検出装置10は、タイマー22を備える。タイマー22は、一定期間ごとに通常モードから診断モードへの変更を診断信号発生部13及び切替部14に指令する。これにより、検出精度の計算及び較正が定期的に自動で実施されるため、高い検出精度を維持することができる。
The
通常モード時、診断モード時それぞれの動作について具体的に説明する。
まず、通常モード時の動作について説明する。
計測信号入力部12は、プラントで計測された各種プロセス信号s、例えばタービン近傍に設置された電磁ピックアップセンサ11で検出された周波数信号あるいは速度検出器(図示省略)で検出されたタービンの回転速度に係る速度信号等を入力する。
Each operation in the normal mode and the diagnostic mode will be specifically described.
First, the operation in the normal mode will be described.
The measurement
切替部14は、通常モード時、診断モード時のそれぞれに応じて周波数検出ユニット24に出力する信号を切り替えるものである。通常モード時は、計測信号入力部12から入力したプロセス信号sを接点Aを介して周波数検出ユニット24に出力する。
The
周波数検出ユニット24は、切替部14から出力された信号の周波数を検出するものであり、信号の波形整形を行う波形整形回路15、周波数演算部16を備えている。なお、周波数検出ユニット24は、波形整形回路15とは別にAD変換回路等の信号処理に係る様々な回路あるいは素子を備えている(図示省略)。
The
周波数演算部16は、波形整形回路15等を介してプロセス信号sを入力して、補正値保持部20で保持されている補正値を用いてプロセス信号sから周波数を演算する。補正値とは、周波数検出ユニット24で検出した診断信号tの周波数と診断信号tに対応して期待される周波数(期待値)とのずれ量に基づいて設定された値である。この補正値を用いることでプロセス信号sから正確な周波数が演算される。
そして、演算された周波数は、入力表示部23に出力されて、保安員によりモニターされる。
The
The calculated frequency is output to the
続いて、診断モード時の動作について説明する。
診断信号発生部13は、基準となる診断信号tを発生して、この診断信号tを切替部14に出力する。
Subsequently, an operation in the diagnosis mode will be described.
The
なお、診断信号発生部13は、単独で検出装置10から取り外し可能の構成としても良い。この場合、診断信号発生部13は定期的に取り外されて、単独で周波数発振精度が較正される。これにより、信頼性の高い検出精度の計算及び較正を実施することができる。
The
切替部14は、診断モード時に接点Aから接点Bに接続を切り替える。診断信号発生部13から入力した診断信号tを、接点Bを介して周波数検出ユニット24に出力する。
The
周波数検出ユニット24に出力された診断信号tは、通常モード時と同様に、波形整形回路15等を介して周波数演算部16に入力される。周波数演算部16は、補正値保持部20で保持されている補正値を用いて診断信号tから周波数を演算する。そして、この演算された周波数は精度計算部17に出力される。
The diagnostic signal t output to the
精度計算部17は、周波数演算部16で演算された周波数と期待値格納部19に予め格納されている期待値との誤差から検出精度を計算する。なお、期待値とは、前述の期待値と同一の値であり、診断信号tに対応して期待される周波数である。
The
そして、計算された検出精度は、入力表示部23に出力されて、保安員により確認される。また、精度計算部17は、診断信号tから演算された周波数と期待値との誤差が大きく検出精度が異常範囲にある場合には、精度エラーを入力表示部23に出力して、保安員に検出精度の異常を報知する。
And the calculated detection accuracy is output to the
補正値更新部18は、検出精度が異常範囲に無く、かつ規定範囲(スペック)に無い場合、言い換えると補正値の更新によって検出精度の較正が可能な場合に、診断信号tから演算された周波数と期待値との誤差に基づいて補正値を計算して求める。そして、この求めた補正値を補正値保持部20に保持されている補正値に上書きして補正値を更新する。
The correction
補正値の更新後、精度計算部17は、再度診断信号tから演算した周波数と期待値との誤差から検出精度を計算する。そして、計算した検出精度が規定範囲に入った場合、すなわち較正が完了した場合は、検出精度を入力表示部23に出力する。
After the correction value is updated, the
一方、検出精度が規定範囲に入らない場合は、再度誤差に基づいて補正値を計算して求め、補正値保持部20に保持されている補正値を更新する。そして、検出精度が規定範囲に入るまで補正値の更新を繰り返す。
On the other hand, if the detection accuracy does not fall within the specified range, the correction value is calculated again based on the error, and the correction value held in the correction
更新回数カウンタ21は、補正値更新部18により補正値が更新された回数をカウントする。そして、更新回数が所定の回数以上になった場合は、検出精度の較正は不可として更新回数エラーを入力表示部23に出力して、保安員に異常を報知する。
The update number counter 21 counts the number of times the correction value is updated by the correction
図2、図3は、第一実施形態に係る検出装置10の診断モード時の動作を示すフローチャートである(適宜、図1参照)。
2 and 3 are flowcharts showing the operation of the
まず、切替部14は、周波数検出ユニット24に出力する信号を診断信号発生部13で発生した診断信号tに切り替える(S10)。
First, the switching
そして、周波数演算部16は、波形整形回路15等を介して診断信号tを入力して、補正値保持部20で保持されている補正値を用いて周波数を演算する(S11)。
Then, the
精度計算部17は、演算された周波数と期待値との誤差から検出精度の計算する(S12)。計算された検出精度が異常範囲に無く、かつ規定範囲に有る場合には、検出精度は入力表示部23に出力され、保安員により確認される(S13:NO、S14:YES、S15)。
The
一方、計算された検出精度が異常範囲に有る場合には、精度エラーを入力表示部23に出力して終了する(S13:YES、S16)。
On the other hand, when the calculated detection accuracy is within the abnormal range, an accuracy error is output to the
補正値更新部18は、検出精度が規定範囲に無い場合には、誤差に基づいて補正値を計算して求める(S14:NO、S17)。そして、この求めた補正値を補正値保持部20に保持されている補正値に上書きして補正値を更新する(S18)。
When the detection accuracy is not within the specified range, the correction
更新回数カウンタ21は、補正値更新部18により補正値が更新された回数をカウントする(S19)。そして、更新回数が所定回数の範囲で(S20:NO)、検出精度が規定範囲に入るまで補正値の更新を繰り返す。 The update count counter 21 counts the number of times the correction value is updated by the correction value update unit 18 (S19). Then, the update of the correction value is repeated until the detection accuracy falls within the specified range within a range where the number of updates is a predetermined number (S20: NO).
更新回数が所定の回数以上になった場合は、検出精度の較正は不可として更新回数エラーを入力表示部23に出力して終了する(S20:YES、S21)。
If the number of updates is equal to or greater than the predetermined number, calibration of detection accuracy is impossible and an update number error is output to the
以上のように、検出装置10は、基準信号を出力する周波数発生器との接続を必要とせずに、装置単独で検出精度を計算することができる。そして、検出精度が規定範囲に無い場合には、自動で補正値の更新が行われ、検出精度を較正することができる。
このため、検出装置10における検出精度の計算及び較正作業は、短時間で完了することができるため、稼働率の低下を抑制することができる。
As described above, the
For this reason, since the calculation of the detection accuracy and the calibration work in the
また、入力表示部23から通常モードと診断モードとの変更を遠隔操作することで、保安員は検出装置10に出向いて作業を実施する必要がなくなるため、作業負荷を軽減することができる。
In addition, by remotely operating the change between the normal mode and the diagnostic mode from the
(第二実施形態)
図4は、第二実施形態に係る検出装置10の構成例を示したものである。なお、第一実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する動作について説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 4 shows a configuration example of the
第二実施形態が第一実施形態と異なる点は、切替部14から出力された診断信号tを、周波数検出ユニット24の一部の回路または素子を介さず周波数演算部16に出力する経路mとこの回路または素子を介して周波数演算部16に出力する経路nとの切り替えを行うスイッチ25をさらに備える点にある。なお、スイッチ25の切り替えは、入力表示部23での保安員の操作により行われる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that the diagnostic signal t output from the switching
経路nは、周波数検出ユニット24で通常の伝送経路となる。一方、経路mは、周波数検出ユニット24の一部の回路または素子を含まない伝送経路として新たに設けられる。
The path n becomes a normal transmission path in the
ここでは、波形整形回路15を周波数検出ユニット24の一部の回路とした場合について説明する。
Here, a case where the
診断モード時に前述のエラー(精度エラーまたは更新回数エラー)が発生した際に、スイッチ25の接点Cを接点Dに切り替えて、診断信号tの伝送経路を経路nから経路mに切り替える。なお、更新回数エラーの場合は、更新回数カウンタ21でカウントされている回数をクリアしてから切り替えを行う。
When the aforementioned error (accuracy error or update count error) occurs in the diagnostic mode, the contact C of the
伝送経路を経路nから経路mに切り替えた後に、エラーが発生しなくなった場合、エラー発生の原因は波形整形回路15の故障によるものであると特定することができる。
一方、同様にエラーが発生する場合は、エラー発生の原因は波形整形回路15とは別の回路または素子が故障していると推測することができる。
If the error does not occur after switching the transmission path from the path n to the path m, it can be specified that the cause of the error is due to the failure of the
On the other hand, if an error occurs in the same manner, it can be estimated that the cause of the error is that a circuit or element other than the
図5は、第二実施形態に係る検出装置10における故障箇所の特定方法を示すフローチャートを示している(適宜、図4参照)。
FIG. 5 shows a flowchart showing a method for identifying a fault location in the
保安員は、診断モード時にエラーが発生した際、スイッチ25の接点Cを接点Dに切り替えて、診断信号tの伝送経路を経路nから経路mに切り替える(S30)。
When an error occurs in the diagnosis mode, the security officer switches the contact C of the
伝送経路を経路nから経路mに切り替えた後に、エラーが発生しなくなった場合、エラー発生の原因は波形整形回路15の故障によるものであると特定される(S31:NO、S33)。 When the error does not occur after the transmission path is switched from the path n to the path m, the cause of the error is identified as a result of the failure of the waveform shaping circuit 15 (S31: NO, S33).
一方、同様にエラーが発生する場合は、エラー発生の原因は波形整形回路15とは別の回路または素子が故障していると推測される(S31:YES、S32)。
On the other hand, if an error occurs in the same manner, it is estimated that the cause of the error is that a circuit or element other than the
このように、周波数検出ユニット24の一部の回路を含まない経路mとこの回路を含む経路nとを切り替えて診断信号tを伝送させ、エラー発生の有無を確認する。これにより、エラーの発生箇所を特定することが可能となる。
In this way, the diagnostic signal t is transmitted by switching the path m that does not include a part of the circuit of the
(第三実施形態)
図6は、第三実施形態に係る検出装置10の構成図を示している。なお、第一実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する動作について説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a configuration diagram of the
第三実施形態が第一実施形態と異なる点は、プロセス信号sを入力して補正値を用いずに周波数を検出する簡易型周波数検出ユニット26をさらに備え、精度計算部17は、周波数演算部16で演算された周波数と簡易型周波数検出ユニット26から検出された周波数との誤差から検出精度を計算し、補正値更新部18は、計算された検出精度が規定範囲に無い場合は、この誤差に基づいて補正値を更新する点にある。
The third embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a simplified
簡易型周波数検出ユニット26は、AD変換回路と、F/V(Frequency to Voltage)変換素子とを備えており(図示省略)、プロセス信号sから補正値を用いずに簡易的に周波数を検出する。
The simplified
精度計算部17は、この簡易型周波数検出ユニット26から検出された周波数と周波数演算部16で演算された周波数との誤差から検出精度を計算する。計算された検出精度は、入力表示部23に出力される。
さらに、補正値更新部18は、検出精度が規定範囲に無い場合は、誤差に基づいて補正値を更新する。したがって、通常モード時おいて検出精度の較正が行われる。
The
Further, when the detection accuracy is not within the specified range, the correction
このように、簡易型周波数検出ユニット26を用いることで、通常モード時において検出精度の計算及び較正を実施することが可能となるため、高い検出精度を維持することができる。
As described above, by using the simplified
以上述べた各周波数検出装置によれば、診断モード時に基準となる診断信号を発生する診断信号発生部を備えることにより、基準となる信号を出力する周波数発生器との接続を必要とすること無く検出精度の計算及び較正を可能にする。 According to each frequency detection apparatus described above, by providing a diagnostic signal generator that generates a reference diagnostic signal in the diagnostic mode, it is not necessary to connect to a frequency generator that outputs a reference signal. Allows calculation and calibration of detection accuracy.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10 周波数検出装置
11 電磁ピックアップセンサ
12 計測信号入力部
13 診断信号発生部
14 切替部
15 波形整形回路
16 周波数演算部
17 精度計算部
18 補正値更新部
19 期待値格納部
20 補正値保持部
21 更新回数カウンタ
22 タイマー
23 入力表示部
24 周波数検出ユニット
25 スイッチ
26 簡易型周波数検出ユニット
s プロセス信号
t 診断信号
A、B、C、D 接点
m、n 伝送経路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
診断モード時に基準となる診断信号を発生する診断信号発生部と、
通常モード時には前記プロセス信号を出力し、一方前記診断モード時には前記診断信号を出力する切替部と、
前記通常モード時には前記切替部から出力された前記プロセス信号から補正値を用いて周波数を演算し、前記診断モード時には前記切替部から出力された前記診断信号から前記補正値を用いて周波数を演算する周波数演算部と、
前記診断信号から演算された周波数と所定の期待値との誤差から検出精度を計算する精度計算部と、を備えることを特徴とする周波数検出装置。 A measurement signal input unit for inputting a process signal measured in the plant;
A diagnostic signal generator for generating a reference diagnostic signal in the diagnostic mode;
A switching unit that outputs the process signal in the normal mode, and outputs the diagnostic signal in the diagnostic mode;
In the normal mode, the frequency is calculated using the correction value from the process signal output from the switching unit, and in the diagnostic mode, the frequency is calculated from the diagnostic signal output from the switching unit. A frequency calculation unit;
A frequency detection apparatus comprising: an accuracy calculation unit that calculates detection accuracy from an error between a frequency calculated from the diagnostic signal and a predetermined expected value.
前記精度計算部は、前記周波数演算部で演算された周波数と前記簡易型周波数検出ユニットから検出された周波数との誤差から前記検出精度を計算し、
前記補正更新部は、計算された前記検出精度が前記規定範囲に無い場合は、この誤差に基づいて前記補正値を更新することを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一項に記載の周波数検出装置。 Further comprising a simplified frequency detection unit that inputs the process signal and detects the frequency without using the correction value;
The accuracy calculation unit calculates the detection accuracy from an error between the frequency calculated by the frequency calculation unit and the frequency detected from the simplified frequency detection unit,
The said correction update part updates the said correction value based on this error, when the said detection accuracy calculated is not in the said prescription | regulation range, The claim 1 characterized by the above-mentioned. The frequency detection apparatus described.
診断モード時に基準となる診断信号を発生するステップと、
通常モード時には前記プロセス信号を出力し、一方前記診断モード時には前記診断信号を出力するように出力を切替部によって切り替えるステップと、
前記通常モード時には前記切替部から出力された前記プロセス信号から補正値を用いて周波数を演算し、前記診断モード時には前記切替部から出力された前記診断信号から前記補正値を用いて周波数を演算するステップと、
前記診断信号から演算された周波数と所定の期待値との誤差から検出精度を計算するステップと、
計算された前記検出精度が規定範囲に無い場合は、前記誤差に基づいて前記補正値を更新するステップと、
を含むことを特徴とする周波数検出装置の較正方法。 Entering process signals measured at the plant;
Generating a reference diagnostic signal in the diagnostic mode;
Switching the output by the switching unit so as to output the process signal in the normal mode, while outputting the diagnostic signal in the diagnostic mode;
In the normal mode, the frequency is calculated using the correction value from the process signal output from the switching unit, and in the diagnostic mode, the frequency is calculated from the diagnostic signal output from the switching unit. Steps,
Calculating detection accuracy from an error between a frequency calculated from the diagnostic signal and a predetermined expected value;
If the calculated detection accuracy is not within a specified range, updating the correction value based on the error;
A method for calibrating a frequency detection device comprising:
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