JPS59196907A - タ−ビン調節および制御システム - 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、調節弁、急速閉止弁またはバイパス弁のよう
な々・−ボ機、：戒特に７ぞ気タービンにおけるｉｆ−
を操作するため特許請求の範囲り↓】項の前文イニ」８
翫さｉｔ”（いる電気油圧式コンパクト操作ユニットを
用いているタービン調節および制御システムに関する。

このようなコンパクト操作ユニットはドイツ連邦共和国
特許出願公１１１１第３０］９６Ｑ２号明細書から公知
である。本光明は、この電気油圧式コンバク１Ｍ作ニー
ニットを改良したものに係る。本発明は、−のコンバク
Ｆ　ｆｅ作ユニットの駆動システムおよびそのタービン
調節および制御システムとの結びつきに係り、駆動シス
テムを、コンパクト凹面ｊ）■作ユニット用の・駆動シ
ステムとしての構成では、タービン調節器から到来−「
る調節量を相応の油圧による調節命令に迅速に変換する
ことも、急速閉止トリップ装置から到来する臘気的命令
を変換することもでき、その際に高度の固有安全性（フ
ェイル・セイフ挙動）が保証され得るように構成するこ
とを目的としている。コンパクト調節操作ユニット用め
構成の駆動システムは調節操作ユニット用の駆動システ
ムと可能なかぎり多くの電気油圧式変換器構成要素を共
有し、単に少数の構成要素の変換によりその機能に適合
可能であるべきである。この目的は、本発明によ１１ば
、特許請求の範囲に記載のタービンの２ｇ（節および制
−１Ｉｌ］システムにより達成される。

以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第１Ａ図、第１３図 現在の通常の値気油圧式タービン調節および制御システ
ムには第ＩＡ図に示さ、花でいるように、まだ比較的多
くの油圧式信号処理部および長い油圧信号導管が存在す
る。図はタービン回転数調節装置のブロック図であり、
左端は実際値検出１イＩ３、右端はタービンに？ける操
作要素であり、その間に示されているのは信号処理部お
よび伝送路である。実際値検出、調節機能および目標値
−実際値比較は既に電気的に行なわれ、それ以外は中央
ですべての操作ユニットに対して″ｅ気油圧式変換およ
び信号再伝達、信号分配、信号スタガリングおよび信号
処理が弁箱性に相応して油圧式または機械式に行なわれ
る。

第１Ｂ図は、図Ａと比較して、新しいＴＲ８（タービン
調節および制御）システムを示す。このシステムでは油
王式待、Ｈ９は専Ｉ−）１ｊ椙珀燥作、「Ｓよび開閉操
作ユニット内の操作力漕１＠のために用いられろ。油圧
式信号伝送路は存在しない。油圧式信号処理部は存在し
ない。

この場ａ、電気／油圧変換個所は、後で示されろように
、非集中比ざｉｔてぢり、′Ｔなわち各操作、コ、ニッ
トこ分散配置されて粘り、全システムの信・１′、１性
が改善さ凡ている。

従来の通弊の市気油千式タービン稠節システム（上側）
と新しいＴＲＳシステムとの比較が機能ブロックの形態
で第２Ａ図、第２Ｂ図に示されている。ハツチングを施
されているのは油圧式回転数調１市器旬１にび電気−油
圧変換器である（いずれもＴＲ８内にはもはや存在しな
い）。さら（：、この図は個々の装置に７１する種々の
補助−ｙ＋＝　４．ルギー供給を示しており、エネルギ
ーの流２ｔの矢印とならんで圧力値（油圧エネルギー）
および電圧値（心気エネルギー）も記入されている。

ＴＲＳシステム８２（第２Ｂ図）内には調￥ｌ″ｉ嘩作
および開閉操作ユニットの油田式装置に対しても電気エ
ネルギー供給のみが行なわれる。

油圧供給部は、調節操作、ユニット（ツ＆示）または急
速閉市弁用の開閉操作ユニソ）ｆあって必よいコンパク
ト豫作ユニツ）ＫＡのなかに集積化さねている。

操作ユニット内（二油田・供給部をｚ１込むための前提
条件はもちろん、そオルζ−伴う占有侶間、重は、冷却
、漏洩安全性などの問題が満足に解決され、また運転信
頼性が十分に大きいことである。

組込まれた油圧供給部を有するこのような操作ユニット
の概要が第３図に示さ几ている。

丁べての油圧式制御要素、電気−油圧変換部および油圧
供給部（高圧ポンプおよびストレージ・チャージ部を含
む）は配管なしにコンパクトな構造で操作フリツクと結
合されている。この゛コンパクト１榮作ユニットパと呼
ばノする操作ユニットは差込接続部およびケーブルを介
してのみ電気式制御および調節装置ならびに監視装置お
よび電気エイ・ルギー供給装置と接線さ肚る。

制ｒｄＤ偏差（開度の目標値と実際値との間の差）の１
３応の２・９幅を含む′屯気式開度調簡装置がコンパク
ト操作ユニット内の重要な機能要素を駆動し、この機能
要素が１つの（ガ成ユニット内で電気−油圧変換の機能
と、１１１合わされ”Ｃいる操作ピストンの油ＦＥ民制
細部いわゆるサーボ弁を駆動する。電気油圧式、構成要
素としては、１９５５年から工業的に使＋＋１さ７ｔ、
絶えず改良されてきたものが用いられている。

パワピストンと共にこのようなすぐれた連続側台ＩＩ可
能な弁の使用（二より非常イニ大きなパワ増幅、たとえ
ばＩＷの礒気入カパワから２５０に＼Ｖの油圧出力パワ
への増幅が達成さ几る。後者は油１王゛筋肉°′、すな
わち油圧式装置部分およびそれに対して必要な油圧供給
部、に対する基本である。

サーボ弁を有する開度調節ループ、ただしまだ操作ユニ
ット内に集積化された油圧供給部を有していないもの、
は１９７６年からＢｒｕｎｓｂｆｆｔｔｅｌ原子力発電
所で、１９７７から工ｓａｒ　　原子力発電所で沸１１
含水設備のすべてのバイパス、、ｌ１８１節操作ユニッ
トに、また５ＢＦ（雌燃油）ポンプの２００００時間以
上の運転時間に２つたりＭｅｈｒｕｍ発電所ですべての
生蒸気およびインターセプト弁調節操作ユニットにほと
んど障害なしに使用さ汎ている。

こｉｔらの経験はコンパクト操作ユニットの開発方針の
決定の際に非常に役立った。これらのべ気式に駆動され
る油圧式操作ユニットの改良は、各操作ユニットに対し
て固有の制、ｊ１１供給部の使用お節操作ユニット（第
３図）としても急速閉止弁に対する開閉局作ユニツ）（
：４４図）としても用いらオする。

開−閉操作を行なうコンパクト開閉操作ユニットは−ナ
ーボ弁のかわりに２路弁、小形に設計された油圧供給部
および小さい電気式開度、調節器を有し、それ以外の点
ではコンパクト調節操作ユニットに相当する構成である
。

急速閉止に対する電気−油圧式制御システム、いわゆる
電気−油圧式速：（＋］機構、は調節操作および開閉操
作用コンパクト・ユニットに対して同一であり、従って
短い閉止・時間および測い閉止安全性が得られる。

第５Ａ図、弔５Ｂ図 従来の技術ではいわゆる調節器ヤヤビネットと供給′Ａ
置と制御油容器とポンプとタービンのすぐそばの調節操
作すよび開閉繰作ユニットとの接続のために１００に達
するさまざまな制御油配管を必要とする（Ｊ５Ａ５Ａ照
）のζ二くらべて、ＴＢＳシステム８２（第５Ｂ図参照
）では各調節操作または開閉操作ユニットに対して約８
０ツーの全断面積および９５心線を有するそれぞれ１つ
の集合ケーブルしか必要としない。

ＴＲＳシステム？２の利点を下に一覧表で示す。

れる利点 （１）　　制御油配管のための空間を必要としない１２
］　　据付時間が短縮される （３）　　制御油容器のだめの叩問およびその監視を必
要としない （４）タービンへの接近が容易である （５）制御油漏洩が回避さ２する （６）　　火災の危険の減少 （７）補助エネルギーがわずかですむ （８）　　制御油の必要量が少ない （９）操作ユニットの変換が容易である（１０）調節機
能が質的に改善される（高い位置決め精度、良好な直線
化、短い遅」を時間、分離する回・耘数週節器・出力４
節器・圧力調節器など）（ＩＩ）安全方向′ふ５よび可
用方向の信頼性の改善すなわち、わずかな占有′・百聞
、従ってまたタービン＼の良好な近接可能性が期待され
得るだけでなく、配管および取付フランジからの制御油
漏洩が防止さ几、またそれによって火災の危険が実際と
除去される。また、配管が不良のときまたは非常に長い
ときに油または空気の圧縮性により生じ得る信号伝達の
不確実さも排除される。

電気信号の処理および伝達は反作用なしであり、従って
またたとえば弁解の自動トリミングまたはスタガリング
の際の信号の簡単な増幅変更または分配変更のような質
的な利点が得られる。

補助エネルギーが少なくてすみ、また交換が容易になる
という他の利点とならんで、この新しい技術により得ら
れる重要な利点は調節および制御機能の質的向」二およ
び信頼性のｎ１である。

しかし、新しいタービン調節および制御システムはコン
バク１作、ユニットの採用によってのみ特徴づけられる
ものではない。新しいシステムの新規性は、なかんずく
、油圧式１週節器およびタービン保護用の油圧式制御装
置が用いられていないことにある。

タービン調節器の機能は、回転数凹面器および出力調節
器を分離して、操作弁の駆動部に直接作用する圧力調節
器などを使用することによっても顕著（＝改善さ乙得る
。

たとえば、眠気式回転数調節器に対して並列に第２の電
気式回転数調節器がスタンバイ回転数調節器として含ま
れていてよい。濡号処狸はもはや油圧式にではなく電気
式に行なわれる。この第２の電気式回転数調節器は電気
式回転数冗長調節器とも呼ばする（第２Ｂ図参Ｉイ３）
。

第６図： これまでは専ら機械式または？ｌｌ］ＦＥ式であった超
過回転数保護装置の連鎖回路のうち、信号の処理および
遠方伝送を行なう部分は電気式に変更されている。しか
し、実証済の機械式限界回転数検出システム、遠心力リ
ングとしての回転数監視器、は簡単であり、信頼性が高
く、また運転中に切離して試験１１Ｊ能であるので、Ｔ
ＲＳシステム８２の超過回転数保護用連鎖回１洛に受継
がれている。

限界回転数の場合のこの回転数監視器のトリップはＴ　
ＲＳシステム８２内で無接触かつ電気式にア犬コグ行穆
測定変換器により検出される。この電気式信号倹Ｌ」暑
よその故障の有無を連続的に監視さＪする。調節、巣作
および開閉操作、ユニットにこの急、速′：２”Ｉ　＋
Ｊ：　１．”’、号が電気的にρ・つそれぞれ２チヤネ
ルで伝達される。

こ几まＣのようにＦＡ開閉操作よび調節操作ユニツ）　
Ｊ）閉ｄニカとしてのばね力は必要な場合には冗長性を
もって各２・つのいま休止電流に切換えられる′屯気油
圧式二値信号変」負器、すなわちブレークオフ・アクセ
レレータ付き電磁弁を介してトリップされる。

これらの２チヤネル変換器はいま各操作ユニットに対し
て非集中的に設けられているので、電気−゛油圧二値信
号変換の多重化、１個所あたり４回、および急速閉止片
組合わせが全設備の安全性を顧慮して解析されなければ
ならない。この解析は、タービンにおけるすべての弁ブ
徂合わせに対して２つの電磁弁が存在している従来のシ
ステムと比較して、確率計算の故障ツリー法により行な
われた。

この故障確率解析の結果は第７図にまとめられている。

この計算の前提条件、主として個々の構成要素の故障率
、はこれまでの故障統計から悪いほうの値が用いら匙て
いる。

ここで、Ｑ、は従来のシステムにＳける望ましくない事
象の生起に対する確率である。

Ｑ２は新しいＴＲＳシステムにおける対応する確率であ
り、比Ｑ＋　／Ｑ２は質的改善度にイ目当する。

安全方向、すなわち急速閉止信号が生ずるとき８つの弁
組合わせのうち１つが閉じない場合には、信頼性は１３
３倍すぐれている。

可用方向、すなわち８つの弁組合わせのうら２つが故障
ありで閉じる場合には、信頼性は同一である。

丁べての３つの弁組合わせの故障ありの閉止はＴＲＳシ
ステムにおける非集中化変換により１０培丁ぐれている
。これは特に安全方向で非常に良好な結果Ｃある。

このような高い信頼性の達成は、もちろん、計算の基礎
どされた回路構造、構成要紫の故障率およびそオｔらの
可用時間ならびに試験問題が実現さノｔベノることを前
提としている。

【図面の簡単な説明】

第１ｈｆ７ｈは従来の′電気油圧式タービン調節器のブ
ロック図、第１Ｂ図は本発明によるタービン調節ｔ６よ
び制御システムのブロック図、第２Ａ図は従来の電気油
圧式タービン調節器のブロック図、第２Ｂ図は本発明に
よるタービン調節および制御システムのブロック図、第
３図は調節操作ユニットとして構成されたコンパクト操
作ユニットにおける駆動システムの構成図、第４図は開
閉操作二ニットとして構成されたコンパクト操作ユニッ
ト（：おける駆動システムの構成図、第５Ａ図は電気抽
圧式調節装置に対する典型的な管路′＃６よびケーブル
配置図、第５Ｂ図は本発明によるタービン調節および制
御システムに対するケーブル配置図、第６図は急速閉止
トリップ信号を得ろためのｉｌ過回転数保護連鎖回路の
構成図％第７図は従来の電気油圧式タービン調節器〉置
および本光明にょるタービン調節および制御ｆ／システ
ム信頼性を比佼して示′ｆ図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）調節弁、急速閉止弁またはバイパス弁のようなター
   ボ機械における弁を操作するため、電気油圧式コンパク
   ト操作ユニットとして、 電気エネルギー供給と電気的駆動信号の受信と７１目応
   の油島による調節または開閉はへの電気的駆動信号の変
   換とのための子役と、圧油容器から油を供給され電動機
   により駆動される少なくとも１つの油ポンプと、圧力側
   で油ポンプに接続さ几また出口側で油圧母管に接続さノ
   ｔている少なくとも１つの油圧ストレージとを含んでい
   る自足の油圧供給システムと、電気油田式制御＠溝を有
   する電気油圧式駆動システムと、 ピストンコツトで弁スピンドルと結合されており、調節
   および開閉−に関係する開放および閉止運動および位置
   決めを行なうため電入油圧式駆動システムの電気油圧式
   制御８９．溝を介して遮断ばねの力に抗１−て、油圧ス
   トレージから供給される圧油を与えられ得る油圧式パワ
   ピストン−シリンダ・システムとを含んでおり、 電気油圧式離動＋／ステム、油圧式パワンリンダ・ピス
   トン・システムおよび油圧供給システムが弁ケースに配
   置さｚｔた１′つのコンパクトなブロックとして集積化
   されているコンパクト操作ユニットを用いているタービ
   ン調節および制御システムに８いて、 ａ）　コンパクト操作ユニットが調節操作ユニットとし
   ても開閉操作ユニットとしても使用可能であり、 ｂ）　調節操作ユニットとしての構成では、コンパクト
   操作ユニットの駆動システムが、少なくとも１つの′電
   気油圧式サーボ弁と、少なくとも２つの並列に開閉さ八
   る２駆動作の電気油圧式変換器とを有しており、ｂｌ）
   電気油圧式サーボ弁にはタービン調節器から調節回目標
   値に相当する制御偏差が電気的入力量として与えられ、
   それが増幅および変換の後に相応の油圧（二よる調節量
   （油流）としてパワピストンに与えられ、その際に調節
   ｌ実際値が弁開度を検出する開度測定変換器から電気的
   量としてタービン調節器の送（二接続されている開度調
   節器に帰還さ肚ており、 ｂ２）電気油圧式変換器はそれぞれ電磁弁、好ましくは
   行程スラ、ｆダと、流体的に電磁弁の？負に接続されて
   いる２路シート弁とを含んでおり、応動時にコンパクト
   操作ユニットの油圧供給ｒ／ステム内の油圧母管を排出
   ［］と接続し、その際に電・滋弁は急速閉止トリップ装
   置からの″電気的トリップ信号により駆動可能であり、
   また追加的クニオア条件により油圧による急速トリップ
   の目的で、弁開度の目標値と実際値との間の偏差が所与
   の限界値を超過するとき、開度調節器の後に接続さルて
   いる限界′値スイッチが発する電気的トリップ信号によ
   り駆動可能であり、 Ｃ）　開閉操作ユニットとしての構成では、コンパクト
   操作ユニットの駆動システムが電気油圧式サーボ弁のか
   わりも＝、電気的にタービン調節および始動装置の開−
   閉制砥部に接続されている２／２路電磁弁を有しており
   、その際に゛電気的開度調節器または開度測定変換器は
   省略されており、また油圧供給システムのストレージ体
   積およびポンプ能力は短時間の開放命令の不存在のゆえ
   に調節操作の油圧供給システムの場合よりも小さく選定
   されている ことを特徴とするタービン調節および制御システム。