JPS6159501A - 電気油圧式サ−ボ機構 - 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】 用いられる電気油圧式サーボ掘構に係り、特にその制御
系の部分的な故障により回転Ｔａ　ｂｌの運転を停止さ
せるようなことがないようにして、制御系の信頼性及び
保全性を合わせたアベーラビリティを向上させたものに
関する。

［従来の技術］ 従来より、回転機械には電気油圧式サーボ機構が用いら
れることが多い。第４因にこの電気油圧式サーボ機構を
用いた噴射式の電気油圧変換装置の基本構成を示す。す
なわち、この電気油圧変換装置では、サーボアンプ１１
に位置の設定電気信号ａが入力されると、このサーボア
ンプ１１により電気油圧変換器１２の位置のフィードバ
ック信号すとの偏差が抽出増幅され、電気油圧変換器１
２のフォースコイル１３に供給される。すると、このフ
ォースコイル１３はマグネット１４の作用により対抗ば
ね１５との力の平衡点まで噴射管１６を動かすようにな
る。この噴射管１６には油圧ｄが導かれており、さらに
この油圧ｄは流路ｅまたはｆを通ってピストン１７のシ
リンダ１８内まで導かれている。このため、ピストン１
１は噴射管１６からの油圧ｄに応じて上下駆動される。

このピストン１７の変位はポテンショメータ（変位検出
器）１９により電気的に検出され、上記フィードバック
信号すとしてサーボアンプ１１に帰還される。このフィ
ードバック信号すと位置の設定信号ａとが一致すると、
第５図に示すように、サーボアンプ１１の出力信号Ｃが
中立位置（５０％）となるため、噴射管１６は中立位置
に戻され、これによって油圧ｄは流路ｅ、ｆのほぼ中間
位置に流され、ピストン１７は設定位置に静止するよう
になる。

第６図は上記電気油圧変換装置を蒸気タービンに適用し
た例を示すもので、蒸気タービン２０と被駆動１ｆｉ２
１とが回転しているとき、その回転速度は検出歯車２２
及び′Ｒ磁ピックアップ２３により検出されてガバナ２
４にフィードバックされる。このガバナ２４は速度設定
値とフィードバック値とを比較演算し、ピストン１７の
位置設定信号ａを生成出力するもので、この位置設定信
号ａは前記サーボアンプ１１に供給される。このサーボ
アンプ１１及び電気油圧変換器１２は前述した如く作動
してビス１〜ン１７を駆動するため、このピストン１７
に取付けられたてこ２Ｇの作用により、蒸気弁２５は流
入される蒸気量を加減して蒸気タービン２０の回転速度
を制御１１するようになる。

ところで、従来の、特に化学プラントに使用される圧縮
機駆動用タービンでは、１年乃至３年の連続運転が必要
であり、制御系の部分的な故障でタービンを停止させる
ことはできないので、これに使用する電気油圧式サーボ
機構は第７図に示すように冗長化されている。すなわち
、この電気油圧式サーボｉＭ４はそれぞれ同等の第１乃
至第３のサーボアンプ１１１〜１１３及び第１及び第２
のポテンショメータ１９１　、１９２を備えており、前
記ガバナ（ここでは図示せず）２４からの位置設定信号
ａは第１及び第２のサーボアンプ１１１　、１１２に入
力され、それぞれのサーボアンプ１１１　、１１２の出
力ＣＩ　、０２は選択スイッチ２７によりどちらか一方
が選択され、さらに切換スイッチ２８を介して前記電気
油圧変換器１２に供給される。この電気油圧変換器１２
によって上下駆動されるピストン１７には上記第１及び
第２のポテンショメータ１９１　、１９２が取付けられ
ており、第１のポテンショメータ１９１の出力ｂ１は第
１及び第２のサーボアンプ１１１゜１１２にそれぞれフ
ィードバックされ、第２のポテンショメータ１９２の出
力ｂ２は第３のサーボアンプ１１３に供給される。

ここで、上記第１及び第２のサーボアンプ１１１゜１１
２のどちらか一方が故障してその出力　ＣＩ。

Ｃ２に偏差を生じると、偏差モニタ２９がこれを検知し
て切換制御信号りを出力し、切換スイッチ２８を第３の
サーボアンプ１１３側に切換える。このサーボアンプ１
１３は図中口のラインから構成される装置設定信号ａに
追従した現状維持信号を生成する現状維持回路３０の出
力ａ′と、第２のポテンショメータ１９２からのフィー
ドバック信号ｂ２とを入力しているので、その出力Ｃ３
は正常時の偏差信号Ｃと同等である。したがって、電気
油圧変換器１２に供給される偏差信号量は変化しない。

つまり、第１及び第２のサーボアンプ１１１　、１１２
どちらかが故障した場合には、上記現状維持回路３０に
より手動でタービンをＵ４！１シておき、サーボアンプ
　１１１または１１２の故障を修理して健全となったら
再び切換スイッチ２８を選択スイッチ２７側に切換えて
自動制御に復旧すればよい。従来では、このようにして
制御系に部分的故障があってもタービンを停止すること
なく運転を続行させていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような従来の電気油圧式サーボ機
構では、特に第７図に示したように冗長化したものにお
いては、自動制御の第１及び第２のサーボアンプ１１１
　、１１２のどちらか一方の故障をその各出力ｃｌ　、
Ｃ２の偏差で検知しているので、どちらのアンプが故障
したのか判別できない。

このため、故障修理が繁雑となり、また現状維持回路３
０等が必要となってシステムが複雑になる。

また、現状維持回路３０側に移行した場合には速度のフ
ィードバックがないので自動制御が続行できず、タービ
ンの回転数は運転者が調整しなければならない。さらに
、Ｍ２のポテンショメータ１９２が故障した場合には、
サーボアンプ１１１　、１１２の各出力ＣＩ　、ｃ２間
に偏差が生じないためそれを検知することができない。

この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、例えば蒸気タービン等の回転機械に用いたとき
、制御系の部分的な故障により回転機械の運転を停止さ
せる必要がなく、その制御系の信頼性及び保全性を合わ
せて向上させることのできる電気油圧式サーボアンプを
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る電気油圧式サーボ機構は、制
御信号及びフィードバック信号を入力してその偏差信号
を取出すサーボアンプを複数個設け、この複数個のサー
ボアンプの各出力を切換スイッチにより切換制御信号に
応じて選択的に導出して電気油圧変換器に供給し、この
電気油圧変換器により変換されたサーボアンプからの偏
差信号に対する油圧変化を前記複数個のサーボアンプと
１対１で設けられた複数個の変位検出器により電気的に
検出してフィードバック信号として対応するサーボアン
プに出力させるようにし、さらにこの複数個のサーボア
ンプの各出力レベルを故障診断装置により監視して故障
を検知したとき前記切換制御信号を発生させて正常なサ
ーボアンプ側の出力に切換えるようにしたものである。

［作用コ つまり、この電気油圧式サーボ機構では、サーボアンプ
及び変位検出器の制御系を多重化したことによりどの系
が故障したかを容易に判別することができ、また故障診
断装置により故障した系を検知して正常な爪側に切換え
られるので、連続したフィードバック制御を続行するこ
とができ、これによって制御対象の薇器を停止させるこ
となく故障部を修理交換することができる。

［実施例］ 以下、第１図乃至第３図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第１図において第７図及び第
６図と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

第１図はその構成を示すもので、この電気油圧式サーボ
機構には第１及び第２のサーボアンプ’１１１　、１１
２　、第１及び第２のポテンショメータ１９１　、１９
２　、切換リレースイッチ３１、ダミー抵抗３２、故障
診断装置３３が設けられている。すなわち、第１及び第
２のサーボアンプ１１１　、１１２はそれぞれ制御器（
ガバナ）２４からの位置制御信号ａを伊入力すると共に
、対応する第１及び第２のポテンショメータ１９１　、
１９２からの各フィードバック信号ｂ１　、ｂ２を入力
してその偏差信号ｃ１．ｃ２を出力する。そして、一方
の出力は切換リレースイッチ３１により電気油圧変換器
１２に供給され、他方の出力はダミー抵抗３２に供給さ
れる。このように、第１のサーボアンプ１１１と第１の
ポテンショメータ１９１との系及び第２のサーボアンプ
１１２とＭ２のポテンショメータ１９２との系は互いに
独立して同じ演算を行なっている。また、上記サーボア
ンプ１１１　、１１２の各出力ｃ１．０２は共に故障診
断装置３３に供給される。この故障診断装置３３は各サ
ーボアンプ１１１　、１１２の出力ｃｌ　、ｃ２の出力
レベルを監視してそのレベルが異常レベルとなったとき
その系が故障したと診断して切換制御信号ｉを上記切換
リレースイッチ３１に出力し、この切換リレースイッチ
３１を正常レベルの系に、例えば第２図に示すように切
換えるものである。

上記のような構成において以下第３０図を参照してその
動作を説明する。

まず、上記電気油圧式サーボ機構が第５因のようにＭｌ
のサーボアンプ１１１及び第１のポテンショメータ１９
１の系で制御中の場合、第１のサーボアンプ１１１の出
力Ｃ１が電気油圧変換器１２を駆動している。このとき
、第１及び第２のサーボアンプ１１１　、１１２の各出
力ｃ１．ｃ２は共に故障診断装置３３によりその出力レ
ベルが監視されている。

ここで、上記故陣診断装ｆｆｆ３３の故障診断方法は第
３図に示す如くである。すなわち、故障診断装置３３で
はサーボアンプ出力Ｏ〜１００％のレンジ内に最低出力
制限レベルＬｍ及び最大出力制限レベルＭＬが設定され
ており、上記サーボアンプ出力ｃｌ　、ｃ２をｔ秒間毎
に監視するように設定されている。そして、上記動作状
態において、第３図（ａ）に示すようにサーボアンプ１
１１の出力Ｃ１がＭＬとＬＬの間に１秒間あるときは正
常と診断し、同図（ｂ）に示すように出力Ｃ１が１秒間
に部分的に越えるような場合でも正常と診断する。さら
に、同図（Ｃ）に示すように＄り限レベルを１秒間越え
ると故障の可能性ありと診断する。

このとき、出力Ｃ１と２重化されたもう一方の（第２の
）サーボアンプ１１２の出力Ｃ２とを比較し、出力Ｃ１
と０２の偏差の絶対値が同図（ｄ）に示すように予め決
められた最大許容差ＤＩＦをｔ秒間越えなければ故障で
ないと診断し、同図（ｅ）に示すように１秒間の間にＤ
ＩＦを部分的に越えても正常であると診断する。さらに
、同図（ｆ）に示すようにｔ秒間ＤＩＦを越えた場合に
はサーボアンプ１１１の故障と診断して切換制御信号ｉ
を生成出力し、切換リレースイッチ３１を第２図に示す
ように切換える。これによって、上記電気油圧変換器１
２は第２のサーボアンプ１１２の出力Ｃ２で駆動制御さ
れるようになる。そして、第２のサーボアンプ１１２及
び第２のポテンショメータ１９２の系による制御中にお
いても上記同様の診断を行ない、制御中の系が故障すれ
ば正常な系に移行させる。また、故障を検知したとき、
どちらの系が故障したかを表示する。

したがって、上記のように構成した電気油圧式サーボ掘
構は、２重化されたサーボ系の片方が故障しても健全側
のサーボ系に切換えることができるので、自動制御を続
行させることができる。尚、サーボ系の故障とはサーボ
アンプ及びポテンショメータの故障の他に配線の断線、
ショート等を含む。そして、上記２重化サーボ系により
蒸気タービン等を運転中に片方のサーボ系が故障しても
回転制御を続行することができ、故障したサーボアンプ
やポテンショメータ、配線等は運転中に取替えられるの
で、主機である蒸気タービン等の運転を停止させること
なくメンテナンスを行なうことができる。これによって
、制御系の信頼性及び保全性が共に向上し、アベーラビ
リティが向上する。

尚、この電気油圧サーボ機構は、蒸気タービンの他にガ
スタービン、弁駆動装置等にも適用可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、制御信号及びフ
ィードバック信号を入力してその偏差信号を取出すサー
ボアンプを複数個設け、この複数個のサーボアンプの各
出力を切換スイッチにより切換制御信号に応じて選択的
に導出して電気油圧変換器に供給し、この電気油圧変換
器により変換されたサーボアンプからの偏差信号に対す
る油圧変化を前記複数個のサーボアンプと１対１で設け
られた複数個の変位検出器により電気的に検出してフィ
ードバック信号として対応するサーボアンプに出力させ
るようにし、さらにこの複数個のサーボアンプの各出力
レベルを故障診断装置により監視して故障を検知したと
き前記切換制御信号を発生させて正常なサーボアンプ側
の出力に切換えるようにしたことにより、例えば蒸気タ
ービン等の回転機械に用いたとき、制御系の部分的な故
障により回転機械の運転を停止させる必要がなく、その
制御系の信頼性′及び保全性を合わせて向上させること
のできる電気油圧式サーボ８５１１を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電気油圧式サーボ機構の一実施
例を示すブロック構成図、第２図は同実施例に用いられ
る切換リレースイッチの切換動作を示す図、第３図は同
実施例の故障診断装置の動作を説明するための波形図、
第４図乃至第７図はそれぞれ従来の電気油圧式サーボ数
構の構成作用を説明するための図である。 １１、１１１〜１１３・・・サーボアンプ、１２・・・
電気油圧変換器、１３・・・フォースコイル、１４・・
・マグネット、１５・・・対抗ばね、１６・・・噴射管
、１１・・・ピストン、１８・・・シリンダ、１９．１
９１　、１９２・・・ポテンショメータ、２０・・・蒸
気タービン、２１・・・被駆動機、２２・・・検出歯車
、２３・・・電磁ピックアップ、２４・・・制御器（ガ
バナ）、２５・・・蒸気弁、２６・・・てこ、２７・・
・選択スイッチ、２８・・・切換スイッチ、２９・・・
偏差モニタ、３０・・・現状維持回路、３１・・・切換
リレースイッチ、３２・・・ダミー抵抗、３３・・・故
障診断装置、ａ・・・位置設定信号、ｂ、ｂｉ　。 ｂ２・・・フィードバック信号、ｃ、ｃｌ　、ｃ２・・
・備差信号、ｈ、ｉ・・・切換制御信号。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 に 第２図 ＾　　　　　　　　　　　　　−一−＾゛０　　　　　
　　　　Φ　　　　　　　　　に第４図 第５図 −ｂ 第７図 ｈ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ制御信号及びフィードバック信号を入力してそ
   の偏差信号を取出す複数個のサーボアンプと、この複数
   個のサーボアンプの各出力を切換制御信号に応じて選択
   的に導出する切換スイッチと、この切換スイッチから導
   出される前記サーボアンプからの偏差信号の変化を油圧
   変化に変換する電気油圧変換器と、前記複数個のサーボ
   アンプと１対１で設けられ前記電気油圧変換器の油圧変
   化を電気的に検出してフィードバック信号として対応す
   るサーボアンプに出力する複数回の変位検出器と、前記
   複数個のサーボアンプの各出力レベルを監視して故障を
   診断し故障を検知したとき前記切換制御信号を発生して
   正常なサーボアンプ側の出力に切換える故障診断装置と
   を具備したことを特徴とする電気油圧式サーボ機構。