JPS59196909A - タ−ボ機械の保護システム - 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、ターボ機械特にタービンであって、その弁、
特に調節弁、急速閉止弁またはバイパス弁が特許請求の
範囲第１項の前文に記載されている電気油圧式コンパク
ト操作ユニットの形の電気油圧式調節操作および開閉操
作ユニットを装備されているターボ機械特にタービンに
対する保護システムに関する。

このような電気油圧式コンパクト操作ユニットはドイツ
連邦共相国特許出顆公開第３０１９６０７号明細゛ａか
ら公知である。

本発明の目的は、冒頭に記載した種類のタービン保護シ
ステムとして、電気信号と油圧信号との間のインクフェ
イスラインがコンパクト操作ユニットすなわちその駆動
システム内に、同一の・ｒンタフエイスライン位置を有
する相応のタービン調１１ｉ）　ｉ／ステムにマツチす
るように置かＪｔでいる保護システムを提供することで
ある。すなわち、これまで油圧式または電気油圧式で行
なわれた保護機能が可能なかぎり電気化されているべき
であり、このことは油圧配管の大幅な節減という利点を
伴う。保護機能、すなわち自己監視、冗長挙動、応動速
度などは従来の保護システムにくらべて同等に良好であ
るだけでなく可能なかぎり改善されているべきである。

この目的は本発明によれば、特許請求の範囲第１項に記
載の保護システムにより達成される。本発明の有利な実
ＩＭ態様は特許請求の範囲第２項以下に示されている。

以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

ＴＢＳシステム８２内のタービン保護システムタービン
調節および制御システム（ＴＲＳシステム８２）内では
電気−油圧インターフェイスラインが調節システムの場
合と同様（二保護装置の場合にも操作ユニット内に移さ
れている。

タービン保護の電気化 これまでは機械−油圧式であった下記のシステムがＴＲ
８８２内では電気化されている：超過速度保護システム 軸位置保護システム 中央急速閉止装置 機械−油圧式急速閉市手動トリップ および関節操作および急速閉止弁の閉止のための油圧接
続 同様に電気化された始動装置の構成および機能は以下の
説明のなかで取扱わλする。

′ｉ社気気式保護システム構成 各保護システムにおいて下記の２つの現在相反する要求
ができるかぎり最適に満足されなければならないニ ー高いトリップ安全性、すなわち故障時のターボセット
の順序正しい遮断 −１り」い適用性、すなわち誤トリップの回避第１図： 保護規範は不可欠なタービン保護規範および追加的なタ
ービン保護規範の２つのグループにわけられ乙。不＝Ｔ
欠なタービン保護規範とは、自発性保護トリップを必要
とし、手動制御により置換され得ないものを意味する。

相応の保護装置が基本的に用意される。追加的なタービ
ン保護規範は、測定値監視により予見可能であり、従っ
てまた手動制御により除去可能または制限可能である故
障を含んでいる。相応の保護装置を最適に購入すること
ができる。

タービン保護信号の信号処理は動作電流原理で行なわれ
る。数、布線および試験可能性により必要な信頼性が達
成される。

タービン保護規範下の１つの特別課題は超過回転数保護
であり、これはその高い優先性に基づいて完全に休止電
流原理に従って構成されている。

回転数監視器としては遠心力リングが用いられる。これ
までに用いられた遠心力ボルト（二くらべて、遠心力リ
ングは切離して試験可能であり、また摩擦値に対して敏
感でない。

遠心力リングによる回転数監視器の作動の仕方（第２図
）トリップ回転数までは、回転軸線に対する質量中心の
偏心位置により生ずるリングの遠心力は圧縮ばねにより
受入ｉ％られる。回１伝数とともに増大する遠心力はト
リップ回転数においてばね力を超過Ｉ７、突変的にリン
グの半径方向位置を変化させる。

リングのトリップされる位置は、無接触式アナログ距離
測定システムにより位置を測定される機構により検出さ
れる。各監視器は３つの測定システムを設けられており
、そ几らが各１つの２１ウトオプ３保護回路（二対して
入力信号を与える。

その機能を１つのチャネルについて説明する（第３１図
）。

チャネル２または３の少なくとも１つが応動すると、チ
ャネル１０保護リレー２および３が閉じられる。いまチ
ャネル１も限界信号発信器を介して応動すると、保護ト
リップが行なわれる。これは２アウトオブ３保護回路で
ある。１つの故障が認識さ」Ｌだ際には、１アウトオブ
２回路への構造変更が行なわれろ。

限界値信号光イ５器はサイクリックに試験される。

このサイクリックな機能試験のほかに、監視器自体のト
リップ試験も行なわれる。

試験装置を介して試験油が遠心力リングのトラップリン
グ内に到達して遠心力を増大させる。この遠心力がばね
力を超過すると、遠心力リングはトリップされる（第４
図参照）。

試験は個々に行なわれる。試験装置ならびに必要なスパ
ン機能は軸受ケース内に集積化されている。

試験中は１つの電気的限界値が１アウトオブ２冗長性を
保証する。

タービンの軸位置は誘導式センチにより検出される（第
５図参照）。

保護のために２つの測定システムが用いられている。ア
ナログ信号は、図面に示されているように、１つのＩ　
ＳＫＡＭＡＴ　Ｉ　Ｃ−Ｃ保護回路の面保護チャネルに
与えられる。そこでアナログ信号は先ず喪出」６よび非
一致に関して監視される。限界値形成回路内でそれらは
１つの設定可能な限界値と比較さｉする。この限界イ１
１１の」ニガ超過または下方超過の際にトリップが行な
われる。設定可能な限界値は同様に非一致に関して監視
される。タービン急速遮断のトリップのためには１チヤ
ネルの応動で十分である。

パツシブな誤り、すなわちトリップを阻止し得るが監視
によりＲｌ＋ａされないような誤り、に対する保礁のた
め自動的かつサイクリックな機能試験が行なわれる。

機能試験の進行： 試験信行は自動的に一定時間間隔で、もしくは手・肋で
各時点で開始される。先ずトリップ連鎖が出力０１ｈ：
において試１倹リレーＫ　１　（チャネル１）により断
たれる。その後に限界信号発生器に試験信号が加算的に
与えられ、それが確実に応動するが否かがチェックされ
る。このチェックの結果が肯定であれば、試験信号はｌ
ｌｉたれ、保護回路は試験リレーを介して再び接続され
る。

試験の際に１つの誤りが認識されると、直ちに警報が行
なわれ、相応の保護チャネルは遮断された状態にとどま
り、また第２のチャネルの試験はロックされる。

機能試験は１秒以内に終了されるので、トリップ安全性
は１つのチャネルの短時間遮断により実際上影響されな
い。

両保護回路出力は中央の急速閉止装置に与えられる。信
号導線はスタティックに短絡および断線に関して監視さ
れている。

追加的なタービン保護に対する標準保護回路は２アウト
オブ２のＩ　ＳＫ、ＡＭＡＴ　Ｉ　Ｃ−Ｃ保護回路であ
る。

中央の急速閉止装置 中央の急速閉止装置は２つの重要な課題を有する。それ
は種々の保護回路の保護信号を蓄積し、かつ動作電流か
ら休止電流への変換を実行しなければならない。休止電
流信号は、保護信号が生じていないかぎり、調節操作お
よび急速閉止弁を開状態に保つ。この装置は安全方向の
制御に対する装（１ａシステムにより構成されている。

このシステムの１つの装置は２つの同一のブａグラム記
憶式中央ユ、−ットおよび１つの入出力周辺装置から成
っている。入出力周辺装置は要求に応じて１チー■ネル
または２チーＶネルに構成され得る。両中央ユニットは
クロック同期で作動する。

１−なわち、両中央ユーットは同一の時点で同一めオペ
レーションを実行する。装置の両内部パスシステムは連
続的にエラーセーフな比較器モジュールを介して非一致
に関して監視される。非一致の際には、システムエラー
が存在し、装置は遮断さＪする。出力はその後は無電流
である（安全方向）。

中央の急速ｕ−１止装置は２つの２ｙ−ヤネル装置によ
り構成さ、ｌする（第６図）。

中央の急速閉止装置の両チャイ・ルは同一に構成されて
いる。従って、以下には１つのチャネルの機能について
説明する。

中央の急速閉止装置の監視 プロセッサ、メモリによびバスシステムのような中央ユ
ニットのすべての機能上重要な部分は連続的にエラーセ
ーフな比較器モジュールを介して監視される。この範囲
内の故障は常に装置の安全方向の遮断に通ずる（＠７図
参照）。

各保護信号は部分装置１の入力モジュールにも部分装置
２の入力モジュールにも与えられる。

故障した入力モジュールはこうして非一致により認識さ
れかつ警報される。その際に誤トリップは行なわれない
。

休止電流入力はさらにダイナミックにも監視される。そ
の際、サイクリックに保護発信器に対する発信器電源が
１０ｍ５にわたり中断されて、入力の反応が監視される
。遮断ルーチンがアクティブ化される以前に試験が終了
されているので、誤トリップは行なわれない。

安全出力は同様にダイナミックに監視される（第８図）
。

出力は池（故障の運転中にスイッチオンされる（休止電
流原吐）。監視プログラムによりこれらの出力はサイク
リックに同様に１０’ｍｓにわたり中断されて、特殊入
力への出力信号の帰遣を介して順序上しい機能に関して
監視される。

４・、　　図面の簡単な説明 弔う１図は保護システムの基本構成を示すブロック図、
第２図は保護システムのいわゆる超過回転数保護連鎖回
路を示すブロック図、第３図は回ｌｌｌ１数（１；ｉ親
装置の保護回路な示すブロック図、第４図は回転数監視
装置の試険回路を示すブロック図、第５図は軸位置監視
装置の保護回路を示すブロック図、第６因はタービン保
護システムによる急速閉止電磁弁の１麦動を示アブロッ
ク図、第７図は急速閉止装置の入力の監視を示すブロッ
ク図、第８図は急速閉止装置の出力の監視を示すブロッ
ク図である。

ＭＵ・・・測定値変換器、　＆・・・　アンド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ターボ機械であって、その弁、特に調節弁、急速閉
   止弁またはバイパス弁が、 電気エネルギー供給と電気的駆動信号の受信と相応の油
   圧による調節または開閉量への電気的駆動信号の変換と
   のための手段と、圧油容器から油を供給され電＠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２ｔまだ出口側で油圧母管に１妾続さＪ
   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、 電気油圧式１１．す市機構を有する電気油圧式、駈切２
   ノメテムと、 ピストンミツドで弁スピンドルと結合されており、調節
   および開閉路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気油圧式駆動システムの電気油圧式
   制御機構を介して遮断ばねの力に°抗して、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、 電気油圧式駆動システム、油圧式ノくワシリンダーピス
   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δされた１つのコンノくクトなブロックとして集積化
   されてしする電気油圧式コンパクト操作ユニットの形の
   電気油圧式調節操作および開閉操作ユニットを装備され
   ているターボ機械の保護システム（二おし１で、 タービン始動装置（ａＯｌ）、中央急速閉止装置（ａ０
   ２）および急速閉止手動トリップ装置（ａＯ３）ならび
   に下記のタービン保護システム ａｌ）　　超過回転数作獲シヌテム ａ２）　　軸位置保護システム ａ３）　　中央、急速閉止装置 がコンパクト操作ユニットの駆動システムにおける電気
   的信号発生、処理および伝達により実現ζ【れ−〔いる
   ことを特徴とするターボ機械の保護システム。 ２、特許請求の範囲第１項記載の保護システムにおいて
   、電気的保護システム内に下記のタービン保護システム ａ４）　　復水器圧力保護 ａ５）　　軸受油圧力保護 ａ６）　　軸受油レベル が追加的に組入れられＣいることを特徴とするターボ機
   ２戒の１呆護システム。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の保護シス
   テムにす６いて、電気的保護システム内に下記の追υ口
   的なタービン保護機能ａ７）　　相対的伸び ａ８）　　ケース湾曲 ａ９）　　軸受振動 が組入れられていることを特徴とするターボ機械の保護
   システム。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の保護システムにす６いて、タービン保護信号ａ２）
   ないしλ１０）ならびに始動装置ａ０１）の信号の信号
   処理が動作電流原理に従って行なわれることを特徴とす
   るターボ機械の保護システム。 ５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の保護システムにおいて、超過回転数保護システムの
   信号の信号処理が体止゛覗流原理に従って行なわれるこ
   とを特徴どするターボ機械の保護システム。