JP3592377B2

JP3592377B2 - 液圧式の安全回路

Info

Publication number: JP3592377B2
Application number: JP21152894A
Authority: JP
Inventors: レリックペタール
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: DE59402992D1; DE4330038A1; EP0641919A1; JPH0797902A; EP0641919B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は機械工学及び設備技術の分野に関連する。本発明は液圧式に制御及び（又は）調整された機械又は設備のための液圧式の安全回路、特にガス又は蒸気タービンを迅速遮断することを目的とした安全回路であって、安全回路が電磁コイルで電気的に作動可能でかつ電磁コイルの励磁状態で閉じられる複数の液圧弁が制御装置もしくは調整装置に通じる圧力導管と放圧導管との間に配置され、１つ又は複数の弁が計画に応じて離脱した場合に圧力導管と放圧導管との間に貫流する接続が形成されかつ他面においては弁の１部が欠落した場合には機能が他の弁によって引継がれる形式のものに関する。
【０００２】
このような安全回路は例えばドイツ国特許明細書ＤＥ−Ｃ２−３０４０３６７号によりいわゆる３から２システムの形で公知である。
【０００３】
さらに本発明は前述の如き安全回路を運転する方法にも関する。
【０００４】
【従来の技術】
液圧式にサーボモータ又はそれに類似したもので制御及び又は調整される機械又は設備においては、以前から、運転障害が発生した場合に、液圧システムの迅速な放圧を行うために役立つ安全回路が公知である。このような安全回路は、迅速遮断の場合（いわゆるトリップの場合）に燃料もしくは蒸気の供給をただちに液圧式に働く調節部材で中断しようとするガス又は蒸気タービンにおいて特に使用される。
【０００５】
公知の安全回路は液圧系の圧力導管に接続された複数の液圧弁を有している。液圧弁はたいてい電磁コイルを介して電気的に作動可能な弁として構成され、静止流原理で働く。すなわち電磁コイルが励磁された状態で弁は閉じられているように構成されている。安全回路の応働に際して励磁コイルにおける電圧は低下し、液圧弁は開き、圧力導管から放圧導管へ貫流する接続が形成され、この接続を介して液圧媒体は液圧系における圧力が解消されるまでタンク又はそれに類似したものに流出することができる。
【０００６】
前述の放圧のためには原則的に１つの単個弁で十分であるにも拘わらず過剰のために通常は複数の弁が設けられている。これらの複数の弁は弁の１つが故障した場合にも回路の機能性を保証する。例えばＥＰ−Ｂ１−００２０８９２号明細書によれば複式のサーボモータに対する安全回路のために並列的に接続された３つの液圧弁が提案されている。これらの液圧弁はそれぞれ１つずつ放圧を行うことができる（３から１システム）。３つの弁は付加的に横導管によって互いに接続されているので、安全信号が到達すると弁の１つが開放し、他の２つの弁はそれ自体信号に応働しなくても同様に開放される。この構成の問題は弁の１つが故障すると、安全回路全体が働かなくなることである。さらに個々の弁を運転中にその機能性に関しテストすることができない。
【０００７】
これに対し、冒頭に述べた文献においては３つの弁で働く３から２システムが提案されている。この場合には、３つの弁は特殊な調節メカニズムで互いに接続し、少なくとも２つ又は３つの弁が安全信号に応働しかつ欠落した場合にだけ放圧が行われる。この回路の利点は１つの弁の故障では放圧がまだ行われず、弁の１つが欠落した場合には回路の機能性は引続き維持されることである。もちろんこの場合の欠点は１つの弁が欠落したあとでは信頼性がはっきりと変化することである。すなわち、故障がない場合には３つの弁内、２つの弁だけが正しく働かなければならない（３から２）のに対し、１つの液圧弁が故障した場合には安全回路がその任務を果たすためには残った２つが必ず働かなければならない（２から２）。さらに弁を互いに接続するためには比較的に複雑な液圧回路が必要である。この複雑な液圧回路は特に弁坐を備えた調節弁が、漏洩を伴うスライダと置換えられていると付加的な安全リスクをもたらす。
【０００８】
【発明の課題】
本発明の課題は１つの弁が故障した場合にも変わらない信頼性を有する液圧式の安全回路並びにその運転法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は冒頭に述べた形式の安全回路において、少なくとも４つの液圧弁が存在しており、これらの４つの液圧弁の内、それぞれ２つが１つの弁対偶において並列接続されており、並列接続された弁対偶が圧力導管と放圧導管との間に直列に接続されていることにより解決された。
【００１０】
本発明の核は相前して接続されて、並列な弁対偶を有する２つの同じ形式の部分システムが設けられ、これらの部分システムの１つが安全回路において２から１システムとして働き、他方の部分システムがリザーブ対偶として使用され得るようになっていることである。有効な対偶における１つの弁が欠落した場合には、リザーブ対偶に切換えられ、両方の対偶の同じ構成に基づき同じ信頼性（２から１）が再び達成される。
【００１１】
本発明の安全回路の第１の有利な実施態様においては液圧弁がそれぞれ１つの貫流通路しか備えておらず、弁坐を有する調節弁として構成されている。
【００１２】
安全回路を運転する本発明の方法の特徴は、平常な運転状態で第１の弁対偶の液圧弁を対応する電磁コイルの励磁によって閉じた状態に保っておき、これに対して第２の弁対偶の液圧弁を開いた状態に保ち、遮断する場合に圧力導管と放圧導管との間に貫流する接続を形成するために第１の弁対偶の両方の液圧弁の１つを開放することである。
【００１３】
本発明の方法の有利な実施態様の特徴は、第１の弁対偶の液圧弁の１つが欠落した場合に第２の弁対偶の両方の液圧弁を閉じ、第１の対偶の他方の液圧弁を開き、遮断する場合に圧力導管と放圧導管との間に貫流する接続を形成するために第２の弁対偶の両方の液圧弁の少なくとも１つを開放することである。
【００１４】
別の実施態様は従属項に記載されている。
【００１５】
【実施例】
図１と図２には３から２システムに従った公知の形式の液圧式安全回路１が示されている。流入部６を介して圧力下にある液圧媒体、例えばオイルで負荷される圧力導管８は流出部７を介してサーボモータ又は比較し得る液圧式に作動可能な調節部材に通じている。この調節部材は故障が生じた場合に当該機械又は設備を遮断する。圧力導管８の他に放圧導管１７が設けられている。この放圧導管１７を介して、圧力導管８内に存在する圧力は、両方の導管の間に貫流する接続が形成されると解消される。放圧導管１７は例えば液圧媒体のためのタンク１４に開口することができる。
【００１６】
安全回路１自体は３つの液圧弁２ａ−ｃを有している。これらの液圧弁の内部構造の１例は図２に示されている。各液圧弁２もしくは２ａ−ｃはこれを作動するために電磁コイル３もしくは３ａ−ｃを有している。これらの電磁コイル３もしくは３ａ−ｃは励磁に際して弁をばね５もしくは５ａ−ｃの圧力に抗して閉鎖する。安全信号が到達した場合に電磁コイル３，３ａ−ｃの電圧が降下すると、各弁はばね５，５ａ−ｃの押圧力により開放する。弁の位置は組込まれた限界値発生器（図２の１０）で監視することができる。この限界値発生器は情報を適当な信号変換器４ａ−ｃを介して図示されていない制御装置に送信する。
【００１７】
液圧弁２ａ−ｃの各々は、接続部ＰとＡもしくはＴとＢで示された２つの貫流通路を有している。この場合、Ｐは圧力流入部に通じ、Ｔはタンク流出部に通じている。弁は循環的に各流出部Ａが次の弁の流入部と接続されるように接続されている。すべての流入部Ｐは圧力導管８と接続され、すべての流出部Ｔは放圧導管１７と接続されている。このような形式で、少なくとも２つの弁が開いた場合だけ、すなわち欠落した場合だけ、圧力導管８と放圧導管１７との間の貫流する接続が可能である。液圧弁２ａ−ｃの内部構造の１例は図２に示されている。この場合、液圧弁２は図２のａでは閉じられた状態で示され、図２のｂでは開いた状態で示されている。接続部ＰとＡもしくはＢとＴとの接続は弁ケーシング９内に配置されたスライダ１２を介して行われる。このスライダ１２は電磁コイル３によりピストン１１を介して動かされる。
【００１８】
既に冒頭で述べたように、このような３から２−安全回路の欠点は、１つの弁が欠落した場合の信頼性が著しく減少することである。何故ならばこの場合には残った弁は確実に働かなけらばならず、過剰はもはや存在しないからである。さらに弁の循環状の接続は著しい費用を必要とする。その上、スライダを有する弁が用いられると、付加的に所望されないシール問題が生じる。
【００１９】
図３に示された本発明による安全回路の実施例では前述の如き問題は発生しない。この回路においては少なくとも４つの液圧弁１５ａ，ｂと１６ａ，ｂが存在しており、これらの液圧弁の内、それぞれ２つ、すなわち１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂは１つの弁対偶内で接続導管１３を介して並列に接続されている。並列接続された弁対偶１５ａ，ｂ及び１６ａ，ｂ自体は圧力導管８と放圧導管１７との間に直列に接続されている。各液圧弁１５ａ〜１６ｂは１つの貫流通路２２ａ〜２３ｂしか有していない。この貫流通路２２ａ〜２３ｂは電磁コイル１８ａ〜１９ｂを励磁することでばねに抗して開放することができる。液圧弁１５ａ〜１６ｂはシール性の理由から弁坐を有する調節弁として構成されていると有利である。これは貫流通路が１つであるために特に簡単である。上方の弁対偶の液圧弁１５ａ，ｂの位置は信号変換器２０ａ，ｂを介して情報として監視装置２４に送られる。この監視装置２４自体は電磁コイル１８ａ〜１９ｂのための制御回路２５に接続されている。
【００２０】
図３に示された回路の運転は以下のように行われる。平常の運転状態では上方（第１）の弁対偶の液圧弁（１５ａ，ｂ）は対応する電磁コイル１８ａ，ｂの励磁によって閉じた状態に保たれる。下方（第２）の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂは開いており、平常な運転経過には関わらない。安全信号（遮断する場合）が到達すると、圧力導管８と放圧導管１７との間の貫流する接続を形成するために第１の弁対偶の両方の液圧弁の少なくとも１つが開かれる。これは２から１システムに相当する。
【００２１】
第１の弁対偶の液圧弁１５ａ，ｂの１つ、例えば監視装置２４に登録された弁１５ａが欠落すると、制御回路２５を介して第２の弁対偶の両方の液圧弁１６ａ，ｂが閉じられ、第１の弁対偶の機能する他方の液圧弁１５ｂが開かれる。これによって第２の弁対偶の内部に再び２から１状況が得られる。次いで遮断する場合には圧力導管８と放圧導管１７との間に貫流する接続を形成するために第２の弁対偶の両方の液圧弁の少なくとも１つが開かれる。したがってこのシステムは弁の１つが故障した場合でも、平常状態とは変わらない信頼性（２から１）を有し、ひいては従来の３から２システムよりは明らかにすぐれている。もちろん第１と第２の弁対偶の働きを交換することもできる。この場合には第１の弁対偶１５ａ，ｂはリザーブ弁対偶の働きと同じである。この実施例では第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂの位置は適当な信号変換器２１ａ，ｂを介して監視回路２４に伝送される。
【００２２】
特に有利であるのは図３の回路においては、平常運転中にすべての液圧弁１５ａ〜１６ｂの機能を型どおり検査できることである。このような完全な機能検査は次のように行われる。すなわち、第１のステップにおいては第１の弁対偶の液圧弁１５ａ，ｂが閉じられた状態に保持されかつ第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂが当初閉じられており、次いで開かれ、そのあとで再び閉じられる。これでこれらの弁の点検は終了する。第２のステップでは第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂが閉じられた状態に保たれ、第１の弁対偶の液圧弁が当初開かれ、次いで再び閉じられる。これでこれらの弁の点検が終了する。最後に第３のステップで第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂが再び開放されるので回路の本来の運転状態が再び得られる。
【００２３】
全体として本発明によっては１つの弁が欠落した場合にも信頼性が高く、構造が特に簡単であり、すべての弁の型どおりの機能テストが平常運転の間にも可能である安全回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の３から２安全回路を示した図。
【図２】図１の回路において用いると有利である、スライダとして構成された、電気的に作動可能な液圧弁を、閉じた位置（ａ）と開かれた位置（ｂ）で示した図。
【図３】本発明による安全回路の１実施例を示した図。
【符号の説明】
１安全回路、２ａ〜ｃ液圧弁、３，３ａ〜ｃ電磁コイル、４ａ〜ｃ信号変換器、５ａ〜ｃばね、６流入部（圧力導管）、７流出部（圧力導管）、８圧力導管、９弁ケーシング、１０限界値発生器、１１ピストン、１２スライダ、１３接続導管、１４タンク、１５ａ，ｂ液圧弁、１６ａ，ｂ液圧弁、１７放圧導管、１８ａ，ｂ電磁コイル、１９ａ，ｂ電磁コイル、２０ａ，ｂ信号変換器、２１ａ，ｂ信号変換器、２２ａ，ｂ貫流通路、２３ａ，ｂ貫流通路、２４監視回路、２５制御回路、Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｔ接続部（弁）

Claims

液圧式に制御及び（又は）調整された機械又は設備のための液圧式の安全回路、特にガス又は蒸気タービンを迅速遮断することを目的とした液圧式の安全回路であって、安全回路（１）において、電磁コイル（３ａ−ｃ；１８ａ，ｂ；１９ａ，ｂ）によって作動可能でかつ電磁コイルの励磁状態で閉じられた複数の液圧弁（２ａ−ｃ；１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）が圧力導管（８）と放圧導管（１７）との間に配置されて、一方では単数又は複数の弁が計画的に離脱させられた場合に圧力導管（８）と放圧導管（１７）との間に貫流する接続が形成され、他方では弁の１部が欠落した場合に機能が他の弁によって引継がれるようになっている形式のものにおいて、少なくとも４つの液圧弁（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）が存在しており、これらの液圧弁（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）の内、それぞれ２つの液圧弁（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）が１つの弁対偶において並列接続されており、並列接続された弁対偶（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）が圧力導管（８）と放圧導管（１７）との間に直列に接続されていることを特徴とする、液圧式の安全回路。
液圧弁（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）がそれぞれ１つの貫流通路（２２ａ，ｂ；２３ａ，ｂ）しか備えていない、請求項１記載の安全回路。
液圧弁（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）が弁坐を有する調節弁として構成されている、請求項２記載の安全回路。
並列接続された弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）の少なくとも１つのために監視回路（２４）が設けられ、この監視回路（２４）が該弁対偶の両方の液圧弁の機能を監視しており、少なくとも液圧弁の１つが故障した場合に故障信号を発信するようになっており、他方の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）のために制御回路（２５）が設けられ、この制御回路（２５）が監視回路（２４）と接続されており、該弁対偶の両方の液圧弁を、監視回路（２４）からの故障信号を受取ると作動する、請求項１から３までのいずれか１項記載の安全回路。
平常運転状態で第１の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）の液圧弁を対応する電磁コイル（１８ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）を励磁することにより閉じた状態に保つのに対し、第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の液圧弁を開いておき、遮断する場合に圧力導管（８）と放圧導管（１７）との間に貫流する接続を形成するために第１の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）の両方の液圧弁の少なくとも１つを開放することを特徴とする、請求項１記載の安全回路を運転する方法。
第１の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）の一方の液圧弁が欠落した場合に、第２の弁対偶の（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）両方の液圧弁を閉じ、第１の弁対偶の（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）の他方の液圧弁を開放し、遮断する場合に圧力導管（８）と放圧導管（１７）との間に貫流する接続を形成するために第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の両方の液圧弁の少なくとも１つを開放する、請求項５記載の方法。
平常運転の間に両方の弁対偶（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）の液圧弁をテストするために第１のステップで第１の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）の液圧弁を閉じた状態に保ち、第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の両方の液圧弁を閉じ、開き、次いで再び閉じ、第２のステップで第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の液圧弁を閉じた状態に保ち、第１の弁対偶の液圧弁を開き、次いで再び閉じ、第３のステップで第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の液圧弁を再び開放する、請求項５又は６記載の方法。