JP7233975B2 - valve device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、遠隔操作により、通常時の動作をバックアップする弁装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a valve device that backs up normal operations by remote control.
原子力発電所には、重大事故等が発生した場合に対応するため、冷却機能及び隔離機能を発動させる弁として、電動弁などの自動弁が設置されている。ところで、全電源喪失時には、自動弁の自動操作機能が喪失することが想定される。しかし、原子力発電所を安全に停止させるためには、全電源が喪失した時であっても、安全な場所からこの自動弁を操作することが求められている。 Automatic valves such as motor-operated valves are installed in nuclear power plants as valves for activating cooling and isolation functions in order to respond to the occurrence of a serious accident or the like. By the way, it is assumed that the automatic operation function of the automatic valve will be lost when all power is lost. However, in order to safely shut down a nuclear power plant, it is required to operate this automatic valve from a safe location even when all power is lost.
近年では、自動弁の動作機能をバックアップするシステムが開発されている。第1公知例の弁遠隔操作システムは、予備電源で駆動する予備トルク入力手段により発生させた回転トルクを利用する技術である。この第1公知例における提案は、この回転トルクを貫通シャフト及びフレキシブルシャフトを介して弁のアクチュエータに伝達し、この弁を開閉させるというものである。 In recent years, systems have been developed to back up the operating functions of automatic valves. The valve remote control system of the first known example is a technology that utilizes rotational torque generated by a preliminary torque input means driven by a standby power source. The proposal in this first known example is to transmit this rotational torque to a valve actuator via a through shaft and a flexible shaft to open and close this valve.
また第2公知例の弁遠隔操作システムにおける提案は、電動弁附属の手動ハンドル部に空気駆動機構を設け、この空気駆動機構と空気ボンベとの間の空気配管に電磁弁を設け、電磁弁の操作源に遠隔励磁操作が可能な蓄電池を設け、これらにより弁を開閉させるというものである。また第3公知例においては、弁を開閉するための操作機に弁開度データを入力することで、弁開閉状況を把握できる構造が提案されている。 The proposal for the valve remote control system of the second known example is to provide an air drive mechanism in the manual handle part attached to the motor operated valve, provide an electromagnetic valve in the air pipe between the air drive mechanism and the air cylinder, and operate the electromagnetic valve. A storage battery capable of remote excitation operation is provided as the operation source, and the valve is opened and closed by these batteries. Further, in the third known example, a structure is proposed in which the opening/closing state of the valve can be grasped by inputting valve opening degree data to an operating device for opening/closing the valve.
しかし、第1公知例では、ピアノ線をより合わせたフレキシブルシャフトを保護管に収容した構成をとる。このために、このフレキシブルシャフトと保護管との摩擦により回転トルクの伝達効率が低下する場合がある。これにより、フレキシブルシャフトが長くなると、予備トルク入力手段の負荷が大きくなり、さらに操作時間も増えてしまう。したがって、フレキシブルシャフトの長さには限界がある。一方において、弁の大まかな開度情報は、予備トルク入力手段の回転数から把握することができる。しかしこの方法は、開放した弁を閉止するために必要な回転数が数百から数千におよぶため、得られた開度情報の信頼性は低い。 However, in the first known example, a flexible shaft made of twisted piano wires is housed in a protective tube. For this reason, there are cases where the efficiency of transmission of rotational torque is reduced due to friction between the flexible shaft and the protective tube. As a result, the longer the flexible shaft, the greater the load on the preliminary torque input means, and the longer the operating time. Therefore, there is a limit to the length of the flexible shaft. On the other hand, rough valve opening information can be grasped from the rotational speed of the preliminary torque input means. However, this method requires hundreds to thousands of rotations to close an open valve, so the obtained opening information is unreliable.
また第2公知例では、遠隔励磁操作が可能な蓄電池は、通常運転時に外部電源によって充電されるが、外部電源喪失時には充電することができない。このため外部電源の喪失状態が長期間続いた場合は、電池切れにより遠隔操作できない可能性がある。また電子機器を使用していることから、重大事故環境下では放射線によるノイズの影響を受けてしまい遠隔操作ができなくなる可能性もある。 In the second known example, the storage battery capable of remote excitation operation is charged by an external power source during normal operation, but cannot be charged when the external power source is lost. Therefore, if the external power supply is lost for a long period of time, there is a possibility that remote control will not be possible due to battery exhaustion. In addition, since electronic equipment is used, there is a possibility that remote control may not be possible due to the effects of radiation noise in a serious accident environment.
また第3公知例では、開度情報を把握するための電子機器と弁操作冶具とを組み合せたものであって、埋設弁を対象としたものである。このため、弁の遠隔操作に適した仕組みとはいえない。さらに、電子機器を使用していることから、重大事故環境下での放射線によるノイズの影響を受けて、開度の把握が不能または不正確になる可能性がある。 In the third known example, an electronic device for grasping opening degree information and a valve operation jig are combined, and the target is a buried valve. For this reason, it cannot be said that this mechanism is suitable for remote control of the valve. Furthermore, since electronic equipment is used, there is a possibility that the degree of opening may not be grasped or may be inaccurate under the influence of noise caused by radiation under the environment of a serious accident.
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、電源が喪失した状態であっても開度を正確に把握しながら遠隔操作することができる弁装置を提供することを目的とする。 The embodiments of the present invention have been made in consideration of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a valve device that can be operated remotely while accurately grasping the opening even in a state where power is lost. and
実施形態に係る弁装置は、流路を仕切る弁体の開放/閉止の動作を供給電力により制御する電気駆動部と、前記供給電力がストップしている状態で駆動ガスの供給を受けて前記弁体を開放動作させる第1ガス駆動部と、前記供給電力がストップしている状態で駆動ガスの供給を受けて前記弁体を閉止動作させる第2ガス駆動部と、前記駆動ガスを前記第1ガス駆動部に供給する第1配管と、前記駆動ガスを前記第2ガス駆動部に供給する第2配管と、検知ガスを前記第1ガス駆動部及び第2ガス駆動部に供給する第3配管と、前記検知ガスの圧力を検出する圧力検出部と、前記開放動作及び前記閉止動作に伴い検出された前記圧力の脈動に基づいて前記弁体の開度を測定する開度測定部と、を備えている。 A valve device according to an embodiment includes an electric drive unit that controls the opening/closing operation of a valve body that partitions a flow path with supplied power, and a drive gas that is supplied while the supplied power is stopped to operate the valve. a first gas driving section for opening the valve body; a second gas driving section for receiving the supply of the driving gas when the power supply is stopped and closing the valve body; A first pipe for supplying a gas drive unit, a second pipe for supplying the drive gas to the second gas drive unit, and a third pipe for supplying the detection gas to the first gas drive unit and the second gas drive unit. and a pressure detection unit that detects the pressure of the detection gas, and an opening degree measurement unit that measures the opening degree of the valve element based on the pulsation of the pressure detected along with the opening operation and the closing operation. I have it.
本発明の実施形態により、電源が喪失した状態であっても開度を正確に把握しながら遠隔操作することができる弁装置が提供される。 An embodiment of the present invention provides a valve device that can be remotely operated while accurately grasping the opening even in a state of power loss.
(第1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は本発明の第1実施形態に係る弁装置10Aを示す構成図である。このように弁装置10Aは、流路15を仕切る弁体16の開放/閉止の動作を供給電力17により制御する電気駆動部18と、この供給電力17がストップしている状態で駆動ガス25aの供給を受けて弁体16を開放動作させる第1ガス駆動部11と、この供給電力17がストップしている状態で駆動ガス25bの供給を受けて弁体16を閉止動作させる第2ガス駆動部12と、駆動ガス25aを第1ガス駆動部11に供給する第1配管21と、駆動ガス25bを第2ガス駆動部12に供給する第2配管22と、検知ガス26を第1ガス駆動部11及び第2ガス駆動部12に供給する第3配管23と、この検知ガス26の圧力を検出する圧力検出部35と、弁体16の開放動作及び閉止動作に伴い検出された圧力の脈動に基づいて弁体16の開度を測定する開度測定部36と、を備えている。
(First embodiment)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a
この弁装置10Aは、流路15及び弁体16が収容される第1空間41と第1ボンベ31及び第2ボンベ32が収容される第2空間42とに設けられている。そして、この第1空間41及び第2空間42は隔壁27で隔てられている。第1空間41には、電気駆動部18、第1ガス駆動部11及び第2ガス駆動部12が配置されている。そして第2空間42には、圧力検出部35及び開度測定部36が配置されている。
This
これら第1配管21、第2配管22及び第3配管23を含む配管群は、隔壁27に設けられた貫通孔43(43a,43b,43c)を介して設置されている。そして第1配管21、第2配管22及び第3配管23は、隔壁27に設けられた貫通孔43(43a,43b,43c)を貫通して、ガス駆動部19に接続している。なお、隔壁27で分断された第1空間41及び第2空間42に、弁装置10Aが配置されることは例示であって、隔壁27が存在しない連続空間の配置される場合も考慮される。
A pipe group including the
プラントが通常運転モードにあるときは、供給電力17により制御される電気駆動部18により、弁体16の開放動作及び閉止動作が実行される。弁体16が開放動作しているときは、流路15において流体が流動する。また弁体16が閉止動作しているときは、流路15が仕切られ、流体の流動が停止する。
When the plant is in the normal operating mode, the
弁体16には、電気駆動部18と併せて、ガス駆動部19が併設されている。プラントに重大事故等が発生し、全電源喪失時に至ったときは、供給電力17がストップして電気駆動部18が動作不能となる。このような事態に陥った場合、ガス駆動部19に駆動ガス25を供給することで、弁体16の開放/閉止を動作させることができる。
The
駆動ガス25のガス駆動部19への供給は、第1配管21及び第2配管22を伸ばして遠隔から行うことが可能である。また、駆動ガス25の供給源として、第1ボンベ31を例示しているが、コンプレッサ等を用いることもできる。このように、駆動ガス25の供給を第1配管21及び第2配管22に切り替えることで、弁体16の開放動作及び閉止動作を切り替えることができる。なおガス駆動部19に供給するガスは熱膨張の少ない窒素を使用することが理想であるが、動作に必要な圧力が確保されるのであれば空気やその他の気体を用いても良い。
The
第1ガス駆動部11は、第1配管21を介して供給される駆動ガス25aの流体エネルギーを用いて、弁体16を開放動作させる。弁体16の開放動作の仕事をした駆動ガス25は、第1ガス駆動部11から排出される。この排出ガスの圧力は、弁体16の開放速度に対応する振動数を伴って脈動している。
The first
第2ガス駆動部12は、第2配管22を介して供給される駆動ガス25bの流体エネルギーを用いて、弁体16を閉止動作させる。弁体16の閉止動作の仕事をした駆動ガス25は、第2ガス駆動部12から排出される。この排出ガスの圧力は、弁体16の閉止速度に対応する振動数を伴って脈動している。
The second
分配器37は、駆動ガス25を充填した第1ボンベ31に接続されている。そして、分配器37に設けられた切替スイッチ39を操作することにより、第1ボンベ31が供給する駆動ガス25を、第1配管21及び第2配管22のいずれか一方に分配する。これにより、作業員は、切替スイッチ39を操作することにより、弁体16を開放動作させたり閉止動作させたりすることができる。
The
図2(A)は弁体16の開放/閉止の動作に伴う検知ガス26の圧力の脈動を検出したグラフである。第2ボンベ32から供給される検知ガス26は、第1ガス駆動部11及び第2ガス駆動部12の排出ガスの流路に、静圧を付与している。そして弁体16の開放動作及び閉止動作に伴い排出されるガスの圧力脈動が伝搬し、検知ガス26の圧力を脈動させる。
FIG. 2A is a graph showing pressure pulsations of the
検知ガス26のガス駆動部19への供給は、第3配管23を伸ばして遠隔から行うことが可能である。また、検知ガス26の供給源として、第2ボンベ32を例示しているが、コンプレッサ等を用いることもできる。
The
図2(B)は実施形態における圧力検出部35及び開度測定部36を示す構成図である。これら、圧力検出部35及び開度測定部36は、第2空間42が高放射線環境である場合、放射線ノイズによる誤動作を避けるために機械式であることが望ましいが、そのような制限がない場合は電子式であってもよい。
FIG. 2B is a configuration diagram showing the
圧力検出部35は、駆動ガス25を充填した第2ボンベ32に接続する側の第3配管23に設けられたシリンダー45と、このシリンダー45に対し付勢部材47で支持され検知ガスの脈動により変位するピストン46と、を有している。そして、開度測定部36は、ピストン46の変位のカウント数に基づいて弁体16の開度を測定する。
The
圧力検出部35は、シリンダー45に充填された検知ガス26の圧力が脈動すると、この脈動の圧力振動にあわせてピストン46を変位振動させる。そして、変位振動するピストン46が、開度測定部36を機械的に押し込んで、ピストン46の振動回数すなわち検知ガス26の脈動回数をカウントアップする。そして、弁体16の開度は、得られたカウント数を変換することにより得ることができる。
When the pressure of the
なお上述した圧力検出部35及び開度測定部36は、例示であり、このような形態に限定されるものではない。弁体16の開放動作及び閉止動作に伴う圧力脈動を検出し、カウントした脈動数が弁体16の開度に変換することができるものであれば、圧力検出部35及び開度測定部36として適宜採用することができる。
Note that the
以上説明した第1実施形態の弁装置10Aは、電源喪失時でも遠隔による弁開閉操作が可能となり、かつ遠隔装置位置において弁開度状況を把握すること、遠隔操作位置において弁開閉方向を切り替えることが可能となる。
With the
(第2実施形態)
次に図3及び図4を参照して本発明における第2実施形態について説明する。図3は、第2実施形態に係る弁装置10Bにおいて、プラントが電源喪失の状態にあるときを示す構成図である。図4は第2実施形態に係る弁装置10Bにおいて、プラントが通常状態にあるときを示す構成図である。なお、図3及び図4において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
図3に示すように第2実施形態の弁装置10Bは、隔壁27の貫通孔43(43a,43b,43c)の両端において、分断された第1配管21a,21b、第2配管22a,22b及び第3配管23a,23bが接続されている。そして、これら配管群21,22,23は、貫通孔43(43a,43b,43c)の部分において、着脱自在に接続することができる。
As shown in FIG. 3, in the
そして図4に示すように供給電力が正常状態であるときは、圧力検出部35及び開度測定部36は使用されない。このため配管群21b,22b,23bは、貫通孔43(43a,43b,43c)から分離して、第1ボンベ31及び第2ボンベ32とともに格納容器44に収容される。これにより、第2空間42における自由空間を確保することができる。そして、全電源喪失時に至ったときは、これら配管群21b,22b,23bを貫通孔43(43a,43b,43c)に接続し、ガス駆動部19に駆動ガス25を供給することで、弁体16(図1)の開放/閉止を動作させることができる。
As shown in FIG. 4, when the power supply is normal, the
以上述べた少なくともひとつの実施形態の弁装置によれば、駆動ガスで弁体を開放/閉止させ、検知ガスで弁体の開度を測定することができる。これにより、電源が喪失した状態であっても開度を正確に把握しながら弁装置を遠隔操作することができる。 According to the valve device of at least one embodiment described above, the drive gas can be used to open/close the valve body, and the detection gas can be used to measure the degree of opening of the valve body. As a result, the valve device can be remotely operated while accurately grasping the degree of opening even in a state where power is lost.
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、組み合わせ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同様に、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ものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
10(10A,10B)…弁装置、11…第1ガス駆動部、12…第2ガス駆動部、15…流路、16…弁体、17…供給電力、18…電気駆動部、19…ガス駆動部、21(21a,21b)…第1配管、22(22a,22b)…第2配管、23(23a,23b)…第3配管、25(25a,25b)…駆動ガス、26…検知ガス、27…隔壁、31…第1ボンベ、32…第2ボンベ、35…圧力検出部、36…開度測定部、37…分配器、39…切替スイッチ、41…第1空間、42…第2空間、43…貫通孔、44…格納容器、45…シリンダー、46…ピストン、47…付勢部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (10A, 10B)... Valve apparatus, 11... 1st gas drive part, 12... 2nd gas drive part, 15... Flow path, 16... Valve body, 17... Power supply, 18... Electric drive part, 19... Gas Drive unit 21 (21a, 21b)... first pipe, 22 (22a, 22b)... second pipe, 23 (23a, 23b)... third pipe, 25 (25a, 25b)... drive gas, 26... detection gas , 27...
Claims (5)
前記供給電力がストップしている状態で、駆動ガスの供給を受けて前記弁体を開放動作させる第1ガス駆動部と、
前記供給電力がストップしている状態で、駆動ガスの供給を受けて前記弁体を閉止動作させる第2ガス駆動部と、
前記駆動ガスを前記第1ガス駆動部に供給する第1配管と、
前記駆動ガスを前記第2ガス駆動部に供給する第2配管と、
検知ガスを前記第1ガス駆動部及び第2ガス駆動部に供給する第3配管と、
前記検知ガスの圧力を検出する圧力検出部と、
前記開放動作及び前記閉止動作に伴い検出された前記圧力の脈動に基づいて前記弁体の開度を測定する開度測定部と、を備える弁装置。 an electric drive unit that controls the opening/closing operation of the valve body that partitions the flow path by supplied electric power;
a first gas drive unit that opens the valve body by receiving supply of drive gas in a state where the power supply is stopped;
a second gas drive unit that receives supply of a driving gas and causes the valve body to perform a closing operation in a state where the power supply is stopped;
a first pipe that supplies the driving gas to the first gas driving unit;
a second pipe that supplies the drive gas to the second gas drive unit;
a third pipe for supplying a detection gas to the first gas drive unit and the second gas drive unit;
a pressure detection unit that detects the pressure of the detection gas;
and an opening degree measuring unit that measures the degree of opening of the valve body based on the pulsation of the pressure detected along with the opening operation and the closing operation.
前記駆動ガスを充填した第1ボンベに接続され、前記第1配管及び前記第2配管のいずれか一方に、前記駆動ガスを切り替えて分配する分配器を、を備える弁装置。 The valve device according to claim 1,
A valve device comprising: a distributor connected to a first cylinder filled with the driving gas and configured to switch and distribute the driving gas to either one of the first pipe and the second pipe.
前記圧力検出部は、
前記検知ガスを充填した第2ボンベに接続する側の前記第3配管に設けられたシリンダーと、
前記シリンダーに対し付勢部材で支持され、前記検知ガスの脈動により変位するピストンと、を有し、
前記開度測定部は、前記ピストンの変位のカウント数に基づいて前記弁体の開度を測定する弁装置。 In the valve device according to claim 1 or claim 2,
The pressure detection unit is
a cylinder provided in the third pipe on the side connected to the second cylinder filled with the detection gas;
a piston supported by a biasing member with respect to the cylinder and displaced by pulsation of the detection gas;
The opening measurement unit is a valve device that measures the opening of the valve body based on the count number of displacements of the piston.
前記電気駆動部、前記第1ガス駆動部及び前記第2ガス駆動部は第1空間に配置され、
前記圧力検出部及び前記開度測定部は第2空間に配置され、
前記第1空間及び前記第2空間は隔壁で隔てられており、
前記第1配管、前記第2配管及び前記第3配管を含む配管群は、前記隔壁に設けられた貫通孔を介して設置されている弁装置。 In the valve device according to any one of claims 1 to 3,
the electric drive section, the first gas drive section and the second gas drive section are disposed in a first space;
The pressure detection unit and the opening degree measurement unit are arranged in the second space,
The first space and the second space are separated by a partition,
A pipe group including the first pipe, the second pipe, and the third pipe is a valve device installed via a through hole provided in the partition wall.
前記配管群は、前記貫通孔の部分において、着脱自在に接続することができ、
前記圧力検出部及び前記開度測定部は、前記供給電力が正常状態であるときに、前記配管群を分断して分離される弁装置。 In the valve device according to claim 4,
The group of pipes can be detachably connected at the portion of the through hole,
The pressure detection unit and the opening degree measurement unit are valve devices separated by dividing the pipe group when the power supply is in a normal state.
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