JPH04259002A - 弁位置検知装置 - Google Patents

弁位置検知装置

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JPH04259002A
JPH04259002A JP3259177A JP25917791A JPH04259002A JP H04259002 A JPH04259002 A JP H04259002A JP 3259177 A JP3259177 A JP 3259177A JP 25917791 A JP25917791 A JP 25917791A JP H04259002 A JPH04259002 A JP H04259002A
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JP
Japan
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valve
signal
fault
signals
coupled
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Application number
JP3259177A
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English (en)
Inventor
Edward Y C Hwang
エドワード・ユン−チュアン・ホワン
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041Electrical or magnetic means for measuring valve parameters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

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】
【0001】
【発明の背景】
【背景の分野】本発明は一般に、タービンシステムで用
いられるようなバルブポジショナーに関し、特に、弁の
位置を検知すし、欠陥もしくは故障を検出するための方
法及び装置に関するものである。
【0002】
【先行技術の説明】例えば、タービンへの燃料或は蒸気
の流量を自動的に制御するのに使用されているような慣
用のバルブポジショナーは、弁の位置もしくは開度を測
定して、測定した弁位置を所定の設定点と比較すること
により弁の運動を制御している。測定位置即ち開度が設
定点より小さい場合には弁は開位置に向かって動かされ
、そして測定位置が設定点よりも大きい場合には閉位置
に向かって動かされる。この手順は、測定位置が設定点
に等しくなるまで続けられる。
【0003】公知のバルブポジショナーには、例えば、
位置検知回路におけるコネクタもしくは接続部の弛みや
接触不良が原因で短絡や開路状態が生じ、そのため測定
位置が常に設定点よりも小さくなるという問題がある。 このため、バルブポジショナーは、連続して弁を全開位
置に向けて移動する。公知の故障検出方法においては、
測定弁位置と予め定められた設定点との間の過度な不整
合の検出が行われている。この従来方法の欠点は、時間
遅延があり、そのためアクチュエータの応答が緩慢とな
る点にある。従って、例えば位置検出回路に故障が生じ
た場合には、設定点を低くして、バルブポジショナーが
制御しきれなくなるのを阻止する必要がある。しかし、
上述した時間遅延が原因で、この種の方法は故障検出応
答性が低い。従って、例えば、タタービンシステムにお
いては、タービンは、弁位置検知器の故障が検出され、
それにより弁が閉ざされる(又はそれ以上開かないよう
に阻止される)前に、過度の燃料又は蒸気流量により損
傷される可能性がある。
【0004】従って、本発明の目的は、弁位置検知回路
における故障を直ちに検出する単純で信頼性の高い手段
を提供することにある。加えるに、この手段は、弁位置
の検出に必要とされる回路に付加される回路を有してい
ても、最小限度の付加回路しか必要としないものとすべ
きである。本発明は、これ等の目的を達成する。
【0005】
【発明の概要】本発明の実施例において、弁の位置を検
知し弁位置検知装置における故障の即時表示をする装置
は、弁に結合されて、それぞれ弁の位置に依存する振幅
を有する一対の線形信号を発生するための手段を含む。 本発明によれば、これ等の線形信号の和は、故障が存在
しない場合に実質的に一定、即ち所定の値の範囲内に留
どまり、故障が存在する場合には、上記所定の範囲から
逸脱する。この和信号が故障信号となり、この信号は、
上記線形信号を加算し、その結果得られる和信号と上記
所定の範囲との比較に基づき故障が存在するか否かを判
定する処理手段により算出される。故障が存在する場合
には、故障信号はユーザ又はコントローラに供給される
。処理手段と弁との間に結合されて故障信号に応答する
コントローラは、所定の計画に従い弁の位置を自動的に
制御する。
【0006】本発明の別の実施例による弁位置検知装置
は、線形可変差動変圧器(LVDT)と、弁位置指示信
号及び位置検知装置における故障(例えば、上記変圧器
における短絡もしくは開路)を表す第2の信号を発生す
るための回路を含む。線形可変差動変圧器(LVDT)
は一次巻線と一対の二次巻線とを含む。二次巻線は、弁
棒に運動可能に結合されたフェライト磁心を介して一次
巻線に電気的及び磁気的に結合される。従って、一次巻
線と二次巻線と間の相互インダクタンスは弁の位置に従
って変化する。二次巻線に誘起される信号を用いて位置
指示信号及び故障表示信号を算出する回路が設けられる
【0007】電子回路は、一次巻線を交流信号で励起す
る公知の手段を含む。更に、二次巻線に結合されている
復調手段は、各二次巻線に誘起される電流の実効値を表
す一対の線形信号(LVDTA及びLVDTB)を発生
する。ここで、位置指示信号(VPOSIT)は和信号
VPOSIT=A(LVDTA−LVDTB)+B(A
及びBは定数)を求めることにより導出される。故障表
示信号(VPODET)は和信号(VPODET=LV
DTA+LVDTB)を算出することにより導出される
。本発明によれば、和信号VPODETが所定の値の範
囲(例えば、LVDTA又はLVDTBの最大値に対し
変圧器の実際の設計に特定の公差範囲を加えた範囲)か
ら逸脱した場合には、位置検知装置に故障が生じたこと
の表示を与える。
【0008】また、本発明によれば、上述の弁位置検知
装置と組み合わされたタービンシステム(タービン装置
)が提供される。このタービンシステムは、タービンと
、該タービンに対する燃料又は蒸気流量を制御するため
の弁と、弁を開閉するための自動コントローラと、上述
の本発明による弁位置検知装置とを含む。弁位置検知装
置もしくは回路に故障が検出された場合には、弁は所定
の計画に従い自動的に制御される。この計画の典型例と
して、故障が除去もしくは矯正されるまで、弁を閉じて
置くか或は弁を現位置に維持することができる。
【0009】
【好適な実施例の説明】次に、図面を参照し本発明の好
適な実施例について説明する。尚、図中、同じ参照数字
は同じ要素もしくは均等の要素を表すものとする。最初
に、図1及び図2を参照して、位置検知及び故障検出回
路について説明する。次いで図3を参照し、タービンシ
ステムへの本発明の適用に関し説明する。
【0010】図1は、本発明による弁位置検知装置もし
くは回路1を示す図である。本発明は、位置検知回路に
おける開路、短絡及び部分短絡故障の検出が可能である
。本発明の一実施例によれば、弁2の弁棒4には、フェ
ライト磁心14の運動が弁棒の往復運動に直接比例する
ように位置検知手段即ち線形可変差動変圧器(LVDT
)10が取り付けられている。一次巻線12には、駆動
回路(励起手段)30から交流信号、典型的には15〜
24ボルトのピーク対ピーク振幅値を有すると共に1〜
5KHzの周波数を有する交流信号が供給される。
【0011】2つの二次巻線16A、16Bは、フェラ
イト磁心14を介し(弁2の位置に依存し)一次巻線1
2に磁気的に結合される。2つの二次巻線16A、16
Bに誘起される信号(第1信号)はそれぞれ復調器18
及び20(第1、第2の復調手段)により復調され直流
信号に変換される。それぞれ“LVDTA”及び“LV
DTB”で表した復調器18及び20により発生される
復調され整流された信号は、二次巻線16A及び16B
に誘起される信号の実効値に比例する。
【0012】信号LVDTA及びLVDTBは図2にグ
ラフで示してある。図2において、垂直軸は電圧(V)
を表し、水平軸は弁の正規化された位置を表す。図から
明らかなように、これ等の信号は、弁が全閉位置と全開
位置との間で運動をするに伴い、最小値と最大値(例え
ば、0〜2.5ボルト)との間で線形に変化する。後述
するように、これ等の信号を合成して、第1の信号即ち
位置指示信号(VPOSIT)及び第2の信号即ち故障
検出信号(VPODET)を発生する。
【0013】再び図1を参照するに、位置指示信号VP
OSITは、先ず、信号 LVDTBをインバータ21
で反転し、次いで加算器(第1の加算手段)22で、上
述した反転信号と、信号 LVDTAとを加算し、それ
により、信号LVDTAとLVDTBとの間の差を表す
信号VPOCAL(図2参照)を発生することにより算
出される。位置指示信号VPOSITは、信号VPOC
ALを較正回路26でオフセットし且つ較正し、次いで
インバータ28で、較正された信号VPOCALを反転
することにより得られる。尚、これ等の反転、オフセッ
ト及び較正回路(計数器)は、図1にブロック26及び
28で示されている。これ等の回路は当該技術分野で周
知であるので詳細に説明する必要はないであろう。
【0014】線形可変差動変圧器(LVDT)10の故
障検出信号VPODETは、第2の加算手段即ち加算器
24で信号LVDTA及びLVDTBを加算することに
より導出される。図2に示してあるように、故障検出信
号VPODETは線形であり、定常な一次励起信号に対
して一定である。この信号を用いてLVDTの位置検知
回路の機能不全を検出することができる。故障検出信号
VPODETがその正常値(即ち、LVDTA又はLV
DTBの最大値)から偏差していれば、これは、部分短
絡回路が生じているか或は機能不全を起こしている内部
電子素子が存在することを意味する。この判定は、以下
に詳述するように、故障検出信号VPODETを所定の
値の範囲と比較するための付加的に設けられる回路によ
って行われる。
【0015】次に図3を参照すると、本発明を適用した
タービンシステムが簡略な形態で示されている。本発明
によれば、このタービンシステムは、タービン34と、
弁2と、燃料ポンプ38と、燃料タンク40とを備えて
いる。図示のように、燃料タンク40からタービン34
への燃料の流量は、ポンプ38及び弁2によって制御さ
れる。弁2は、弁棒4に連結されているバルブポジショ
ナーであるコントローラ32により自動的に開閉される
。本発明による弁位置検知装置1は、上述のように、弁
の位置を検出するために弁棒4に結合されている。
【0016】弁位置検知装置1の故障検出信号VPOD
ET及び位置指示信号VPOSITは、処理回路(処理
手段もしくは故障信号発生手段))36に入力として供
給される。この処理回路36は、故障検出信号VPOD
ETをその予想範囲値と比較し、故障が存在する場合に
はその表示を与えるディジタルコンピュータ或は他の手
段から構成するのが好ましい。例えば、この処理回路3
6は、システムのオペレータの注意を喚起するために音
響警報を発生したり或はコントローラ(制御手段)32
に制御信号を与えるような構成とすることができる。更
に、弁位置検知装置1が線形可変差動変圧器(LVDT
)を備えている場合には、処理回路36は該LVDTの
一次巻線に駆動信号 DRVを供給することもできる。 コントローラ32は、処理回路36からの制御信号に応
答して、故障が除去されるまで、弁を閉ざすか或は少な
くとも当該弁がそれ以上に開くのを抑制するようにプロ
グラムしておくのが有利である。本発明は、その適用に
当たって特定のシステムに制限されるものではなく、本
発明或はその最も顕著な特徴は、弁位置検知装置におけ
る故障の瞬時的な検出或は該故障に対する応答を実現し
た点にある。
【0017】以上に述べた好適な実施例に関する記載か
ら、当業者には、数多の変形及び変更が可能であること
は明らかである。従って本発明の範囲は、上述の好適な
実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による弁位置検知装置の簡略回路図。
【図2】図1の弁位置検知装置によって発生される種々
の信号をグラフで表す図。
【図3】本発明による自動バルブポジショナー及び弁位
置検知装置を用いているタービンシステムの簡略ブロッ
ク図。
【符号の説明】
1      弁位置検知装置 2      弁 10    位置検知手段である線形可変差動変圧器(
LVDT) 12    一次巻線 14    フェライト磁心 16A  第1の二次巻線 16B  第2の二次巻線 18    第1の復調手段(復調器)20    第
2の復調手段(復調器)22    第1の加算手段(
加算器)24    第2の加算手段(加算器)30 
   励起手段(駆動回路) 32    制御手段(コントローラ)34    タ
ービン 36    故障信号発生手段もしくは処理手段(処理
回路)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  弁の位置を検知すると共に、該弁の位
    置を表す第1の信号と弁位置検知装置の故障を表す第2
    の信号と出す弁位置検知装置であって、 a)前記弁に結合されて、それぞれ前記弁の位置に依存
    する振幅を有する実質的に線形の第1及び第2の信号を
    出し、該線形の第1及び第2信号の和は、故障が存在し
    ない場合には所定の値の範囲内に止どまるが、故障が存
    在する場合には、前記所定の値の範囲から逸脱し、故障
    検出信号となる、位置検知手段と、 b)該位置検知手段に結合されて、前記線形の第1及び
    第2の信号を受け、該第1及び第2の信号を加算してそ
    の和と前記所定の値の範囲との比較に基づき故障が存在
    するか否かを決定し、故障が存在する場合には故障信号
    を発生する処理手段と、 c)該処理手段と前記弁との間に結合され、前記故障信
    号に応答し前記弁の位置を自動的に制御する制御手段と
    、を含み、故障が存在する場合には、弁位置を所定の計
    画に従って制御する弁位置検知装置。
  2. 【請求項2】  タービンと、該タービンに対する燃料
    又は蒸気の流量を制御するための弁と、前記弁の位置を
    検知して、該位置の関数として変化する第1信号を出す
    検知手段とを含むタービン装置において、a)前記検知
    手段に結合され、該検知手段に故障が存在しない場合に
    は所定の値の範囲内になるように通常拘束される第2信
    号を導出するための第2信号導出手段と、b)前記第2
    信号が前記範囲から外れた場合に故障信号を発生するた
    めの故障信号発生手段と、c)前記弁に結合され、前記
    故障信号に応答して、前記弁の位置を自動的に制御する
    ための制御手段と、を含み、故障がある場合に前記弁を
    所定の計画に従って制御することを特徴とするタービン
    装置。
  3. 【請求項3】  線形可変差動変圧器(LVDT)と、
    弁位置を表す第1の信号(VPOSIT)及び弁位置検
    知装置における故障を表す第2の信号(VPODET)
    を発生するための回路手段とを含み、前記線形可変差動
    変圧器(LVDT)は、一次巻線と、フェライト磁心と
    、前記一次巻線に電気的に結合された第1及び第2の二
    次巻線とを含み、前記フェライト磁心は前記弁の位置に
    従い前記一次及び二次巻線間の相互インダクタンスを変
    えるように前記弁に対して運動可能に結合されている弁
    位置検知装置であって、前記回路手段が、 a)一次巻線を交流信号で励起するための励起手段と、
    b)前記第1の二次巻線に結合されて、該第1の二次巻
    線に誘起される電流の実効値を表す信号(LVDTA)
    を発生する第1の復調手段と、 c)前記第2の二次巻線に結合されて、該第2の二次巻
    線に誘起される電流の実効値を表す信号(LVDTB)
    を発生する第2の復調手段と、 d)A及びBを定数とした時に、前記弁の位置を表す前
    記第1の信号VPOSIT=A(LVDTA−LVDT
    B)+Bを算出するための第1の加算手段と、 e)前記第2の信号VPODET=LVDTA+LVD
    TBを計算するための第2の加算手段とを含み、所定の
    値の範囲からの前記第2の信号VPODETの逸脱で前
    記位置検知装置における故障を表す、弁位置検知装置。
  4. 【請求項4】  一次巻線と、フェライト磁心と、前記
    一次巻線に電気的に結合された第1及び第2の二次巻線
    とを含み、前記フェライト磁心は、弁の位置に従い前記
    一次巻線及び二次巻線間の相互インダクタンスを変える
    ように前記弁に運動可能に結合されている弁位置検知装
    置において、前記弁の位置を表す第1の信号(VPOS
    IT)及び前記弁位置検知装置における故障を表す第2
    の信号(VPODET)を発生するための方法であって
    、a)前記一次巻線を交流信号で励起し、b)前記第1
    の二次巻線に誘起される電流の実効値を表す信号(LV
    DTA)を発生し、 c)前記第2の二次巻線に誘起される電流の実効値を表
    す信号(LVDTB)を発生し、 d)A及びBを定数とした時、前記弁の位置を表す前記
    第1の信号VPOSIT=A(LVDTA−LVDTB
    )+Bを算出し、e)前記第2の信号VPODET=L
    VDTA+LVDTBを算出し、該第2の信号VPOD
    ETを所定の値の範囲と比較し、前記所定の値の範囲か
    ら前記信号VPODETが逸脱した場合に故障が生じた
    ことを表示する、弁位置検知装置における信号発生方法
JP3259177A 1990-10-10 1991-10-07 弁位置検知装置 Pending JPH04259002A (ja)

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US597949 1984-04-09
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